JP6286296B2

JP6286296B2 - 杭調査方法

Info

Publication number: JP6286296B2
Application number: JP2014132150A
Authority: JP
Inventors: 章宮田; 隆寿磯部
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: JP2016011492A

Description

本発明は、杭体の調査を行う杭調査方法に関する。

既存建物を建替えて新設の建物を構築する際、既存建物の杭体を調査し、可能であれば新設の建物に利用することがある。

杭体の調査方法として、例えば非特許文献１には、建物外周の敷地から掘削を行い、杭体を露出させ調査を行う方法が記載されている。また特許文献１には、建物外周の敷地から杭頭に向かって地盤を掘削し、杭体に対し接触式の試験を行う方法が記載されている。

一方、非特許文献２には、既存建物の内部から杭調査を行う方法として、杭近傍の耐圧版を解体して地盤を掘削し、露出した杭頭で杭調査を行う方法が記載されている。特許文献２は、地震時の杭基礎の破損状況等の点検方法として、フーチング等に予め設けた点検孔を介して、直下にある中空の杭基礎の点検を行うことが記載されている。

また、非特許文献３には、既存建物の解体後、杭体が露出している状態で杭調査を行う方法が記載されている。

特開2007-271587号公報特開平8-302722号公報加倉井正昭：既存杭利用の発想の経緯と再利用における調査内容および調査技術,基礎工,pp.17-22,2011年2月掛谷誠,宮田章：都市部における地上構造物解体中の既存杭調査,日本建築学会大会学術講演梗概集,構造1,pp.469-470,2013年8月江寺雅文：既存基礎再使用における行政の対応,基礎工,pp.10-16,2011年2月

非特許文献１や特許文献１のように建物外周から調査を行う場合、建物周囲に掘削用の重機を配置するための広い空地が必要である。しかしながら、都市部の建物では空地の確保が困難である。また、建物外周に位置する杭体しか調査できないといった問題もある。

非特許文献２や特許文献２の方法では建物内部から杭体の調査ができるので、上記のような問題は生じない。しかしながら、非特許文献２の方法では杭近傍の耐圧版の解体工事が必要であり、杭調査の際に調査員が通行するスペースを確保するために少なくとも2m四方の広さの範囲の解体が必要である。建物を利用している状況でこの広さを確保するためには、騒音、振動などの面から工法が制限される。例えばコアボーリングで孔を空けて耐圧版を少しずつ解体する方法は騒音や振動が小さく好ましいが、一方で工期やコストがかかる。また、コアボーリングにより切り出したコンクリート円柱が多量に発生するため、その置場も確保しなければならない。また特許文献２の方法は、中空の杭基礎の調査にしか適用できないという問題があり、建物の構築時に予め点検孔を設けておく必要もある。

既存建物の建替えが前提の場合では、非特許文献３のように既存建物の解体後に調査を行うことが多い。建物の解体後は、杭体を調査するには最適の状態である。しかしながら、既存建物を解体した時には建替え後の新設建物の設計が既に終わっていることがほとんどである。新設建物に既存建物の杭体を利用する場合、その杭体に関しては既存建物の設計図書等を参照して設計を行うので、杭調査の結果が設計図書と異なっていた場合には再設計する必要があり、建替えのスケジュールが大幅に延長してしまう。場合によっては建替え自体を中止せざるを得ない場合もありうるが、すでに既存建物を解体しているので建替えが中止できない。

本発明は、前述の問題を鑑みてなされたもので、解体工事を行うことなく、建物の内部から簡易に杭調査ができる杭調査方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための本発明は、建物の耐圧版下の地盤に埋設された杭体の調査を行う杭調査方法であって、前記建物の内部から前記耐圧版に孔を形成する工程と、前記孔に通したロッドを用いて、前記杭体の近傍の地盤を鉛直方向に掘削する工程と、前記孔から前記地盤に挿入されたロッドを用いて、前記ロッドと前記杭体の間の地盤を水平方向に掘削する工程と、掘削された地盤を排出し、前記杭体の側方に調査用空間を形成する工程と、前記孔から前記調査用空間に挿入されたロッドに取り付けられた調査装置を用いて、前記杭体の側方から前記杭体の調査を行う工程と、を具備することを特徴とする杭調査方法である。

本発明の杭調査方法によれば、建物内部の作業で簡易に杭体の調査ができ、建物周囲の空地が広くなくてよく、建物外周の杭体しか調査できないといったこともない。また、耐圧版上の狭い空間での作業が可能で、孔も小径でよく耐圧版の解体工事が不要である。さらに、既存建物を解体せず調査ができるので、建替えの場合には新設建物の設計時に杭体の調査結果を反映させることができ、建替えの際既存建物の解体後に杭体を調査する場合のように、杭体の状態によって再設計が必要になることはない。また、杭体の調査結果によって既存建物の解体前に建替えを中止することも可能である。

前記地盤の鉛直方向および水平方向の掘削が、ウォータージェットにより行われることが望ましい。
これにより、耐圧版の孔から通したロッドを用いて地盤の掘削を好適に行うことができる。

前記地盤を鉛直方向に掘削した後に、前記孔から前記地盤に挿入されたロッドから、前記ロッドの周囲および前記ロッドと前記杭体の間を含む、前記杭体の近傍の地盤に固化材を噴出しつつ、前記ロッドを昇降させ、前記地盤を水平方向に掘削する際に、前記ロッドを昇降しつつ、前記ロッドと前記杭体の間の地盤を前記ロッドから側方へと掘削することが望ましい。また、前記地盤を水平方向に掘削する際に、前記ロッドと前記杭体の間の地盤に対し、前記ロッドから増粘剤を吐出することが望ましい。
これにより、杭体の調査用空間を形成した際にも地盤の強度が増加し、空間保持能力が確保され、当該空間に地下水が流入するのを防ぐこともできる。また、固化材を噴出した箇所の一部に増粘剤を用いて泥土化することで、この範囲の掘削土を吸い上げて容易に排出できる。

圧力機器を前記孔の位置を覆うように前記耐圧版上に配置して前記圧力機器の内部を加圧することが望ましい。
これにより、作業中に地下水等が孔から溢れ出すのを防ぐことができる。

前記調査装置は撮影装置であり、前記杭体の調査の際に、前記撮影装置によって前記杭体を撮影することが望ましい。また、前記調査装置は非接触式の変位計であり、前記杭体の調査の際に、前記変位計によって前記変位計から前記杭体の表面までの距離を計測することも望ましい。
杭調査としては、ロッドに取り付けた撮影装置から得られる静止画や動画により目視調査を行ったり、同じくロッドに取り付けた非接触式の変位計によって杭体の形状等の詳細な調査を行ったりすることが可能である。

本発明により、解体工事を行うことなく、建物の内部から簡易に杭調査ができる杭調査方法を提供することができる。

既存建物１０を示す図杭調査方法の手順を示すフローチャート小径孔１１ａの形成と地盤２０の鉛直方向の掘削を示す図地盤改良を示す図地盤２０の泥土化を示す図調査用空間２３の形成を示す図撮影装置８による杭調査を示す図調査用空間２３の埋戻しと小径孔１１ａの孔埋めを示す図地盤改良を示す図調査用空間２３の形成を示す図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．既存建物１０）
図１は、本発明の実施形態に係る杭調査方法の対象となる既存建物１０の一部を示す図である。既存建物１０は、地盤２０に埋設された杭体１２で上方のパイルキャップ１３を支持し、その横に耐圧版１１やスラブ１４等を設けたものである。なお耐圧版１１は鉄筋コンクリート製であり、杭体１２はパイルキャップ１３と対応する平面位置に設けられる。

本実施形態の杭調査方法は、既存建物１０を解体せずに、耐圧版１１上の作業空間１５での作業により杭体１２の調査を行うものである。

（２．杭調査方法）
次に、本実施形態の杭調査方法の手順について説明する。図２は杭調査方法の手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態では、事前調査や既存建物の設計図書等により、地盤２０の土質や地下水位等の情報を予め入手しているものとする。

本実施形態では、地盤２０の地下水位が耐圧版１１よりも高い場合（Ｓ１；「ＹＥＳ」）、まず図３（ａ）に示すように、既存建物１０の耐圧版１１上に圧力機器２を設置し（Ｓ２）、筒状のロッドを昇降可能に保持するための昇降機４を耐圧版１１に固定する（Ｓ３）。図３（ａ）の１４ａは、調査員の出入りのための開口で、マンホール等である。

圧力機器２は、後述する小径孔の形成位置を覆うように配置される。圧力機器２は、外殻体の内部空間２ａを加圧可能なものである。当該外殻体にはロッドを貫通させるための貫通孔も設けられる。圧力機器２は、小径孔上の空間を高圧とし、小径孔を介した地下水等の溢れ出しを防ぐために設けられる。

続いて、図３（ｂ）に示すように、加圧した圧力機器２の内部で、昇降機４で保持したロッド３の先端のノズルからウォータージェットを行うことで、耐圧版１１を穿孔し小径孔１１ａを形成する（Ｓ４）。小径孔１１ａは、平面において杭体１２の近傍となる位置で、耐圧版１１内の鉄筋を避けて形成される。なお、小径孔１１ａはコアボーリングによって形成することも可能である。やむを得ない場合は耐圧版１１内の鉄筋を切断することもある。

一方、地盤２０の地下水位が耐圧版１１以下である場合（Ｓ１；「ＮＯ」）には、小径孔１１ａの形成時に地下水の溢れ出しの恐れが小さい。従って、まず昇降機４を耐圧版１１に固定し（Ｓ２’）、当該昇降機４で保持したロッドを用いて前記と同様に小径孔１１ａを形成できる（Ｓ３’）。

なお、本実施形態では、この後前記と同様に圧力機器２を設置する（Ｓ４’）。これは、後述する地盤２０の掘削時にウォータージェットによる水が逆流して溢れだすのを防ぐためである。

以上のようにして耐圧版１１に小径孔１１ａを形成した後、ロッド３の先端のノズルを地盤掘削用のノズル装置に付け替え、圧力機器２の内部からロッド３を小径孔１１ａに通し、図３（ｃ）に示すようにロッド３のノズル装置の先端から下方にウォータージェットを行いつつロッド３を下降させる。これにより、地盤２０を鉛直方向の下方へと掘削する（Ｓ５）。

なお、本実施形態では上記のロッド３を含め所定長の複数のロッド３を用意し、ロッド３の下降に伴って当該ロッド３の上端に新たなロッド３を継ぎ足して延長してゆく。図示は省略したが、これらのロッド３の内部には、ウォータージェット用に水を供給するホースや後述する固化材を供給するためのホース、その他必要に応じた各種のホースが通されている。

本実施形態では、砂質土など地盤２０の粘性が低い場合（Ｓ６；「砂質土など粘性の低いもの」）、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、地盤２０に挿入されたロッド３のノズル装置に設けた孔（不図示）から側方にセメントミルク等の固化材を噴出しつつ、ロッド３を回転、昇降させる（Ｓ７）。なお、図４（ａ）は既存建物１０の一部を図１や図３と同様に示したものであり、図４（ｂ）は図４（ａ）の線Ａ−Ａによる断面図である。以降の図でも同様である。

これにより、杭体１２の近傍の範囲２１の地盤２０に固化材が噴出され、地盤２０の固化により地盤改良されることとなる。この範囲２１はロッド３の位置を中心とし、杭体１２の表面まで達する。なお、地下水位が耐圧版１１の高さまで達している場合などでは、ロッド３に設けたセンサ（不図示）により上記範囲２１への地下水の流入を検知し、地下水が流入した場合には更なる固化材の噴出を行い、遮水性等を向上させることも可能である。

本実施形態では、上記した範囲２１の地盤２０が固化する前に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ロッド３の昇降と必要な範囲の回転を行いつつ、ノズル装置に設けた孔（不図示）から、ロッド３と杭体１２の間の範囲２２に対し、必要に応じて増粘剤を側方に吐出する（Ｓ８）。これと併せて、ノズル装置に設けた別の孔（不図示）から側方へウォータージェットを行い、上記した範囲２２を水平方向に掘削する（Ｓ９）。

これにより、前記した範囲２１のうちロッド３と杭体１２の間の範囲２２が泥土化し、この範囲２２の掘削土を排出することで、図６（ａ）、（ｂ）に示すように杭体１２の側方に杭体１２の調査用空間２３が形成される（Ｓ１０）。掘削土の排出方法は様々であるが、例えばロッド３を引き上げて回収した後、小径孔１１ａからホースを通し、ポンプを用いてホースから掘削土を吸い上げることができる。

一方、粘性土など地盤２０の粘性が高い場合（Ｓ６；「粘性土など粘性の高いもの」）は、上記の地盤改良（Ｓ７）および増粘剤の吐出（Ｓ８）を省略し、直接、上記した範囲２２の地盤２０を、前記と同様にして水平方向に掘削できる（Ｓ９）。掘削土を排出することで、杭体１２の側方に調査用空間２３が形成される（Ｓ１０）。

以上のようにして調査用空間２３を形成した後、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、カメラ等の撮影装置８をロッド３に取付け、ロッド３を小径孔１１ａから調査用空間２３に通し、これを昇降、回転させつつ、撮影装置８により杭体１２の表面を静止画あるいは動画にて撮影する。この画像から、ひび割れや施工不良等の目視調査を行うことができる。

また、撮影装置８をレーザー変位計など非接触式の変位計に付け替えて、同じく調査用空間２３にてロッド３を昇降、回転させつつ変位計から杭体１２の表面までの距離を計測する。これにより、杭径や杭心位置など、杭体１２の形状や位置等を詳細に測定する。以上により、杭体１２の調査が行われる（Ｓ１１）。

杭調査の終了後、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、圧力機器２、ロッド３、昇降機４等を取り外し、調査用空間２３を埋戻土２４で埋め戻し、耐圧版１１の小径孔１１ａをモルタルやコンクリート等の孔埋材２５で埋める（Ｓ１２）。埋戻土２４には、例えば先程排出した掘削土を用いる。これにより、杭調査前の状態に容易に復帰できる。なお、圧力機器２の内部は、以上に説明した手順のうち地下水等の溢れ出しの恐れが無くなった適当な段階で常圧に戻しておく。あるいはその段階で取り外すこともできる。

なお、既存建物１０によっては、例えば杭体１２の径が小さい場合等で、耐圧版１１の小径孔１１ａと杭体１２の間の平面距離が大きくならざるを得ない場合がある。

このとき、Ｓ７においてセメントミルク等の固化材を噴出する場合は、図４（ａ）、（ｂ）で説明したように固化材の噴出を行うのに加え、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズル装置に設けた孔から側方の杭体１２に向かって高圧でセメントミルク等の固化材を噴出するとよい。

これにより、図４（ａ）、（ｂ）で説明した方法で固化材が噴出されるロッド３の周囲の範囲２１ａと、上記した方法で固化材が噴出されるロッド３から杭体１２に向かう放射状の範囲２１ｂの双方にて地盤改良を行うことができる。

この後は、前記と同様の手順となる。すなわち、ロッド３と杭体１２の間の範囲に対し増粘剤の吐出（Ｓ８）とウォータージェットによる水平方向の掘削を行い（Ｓ９）、泥土状の掘削土を排出することで、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように杭体１２の側方に調査用空間２３が形成できる（Ｓ１０）。

以上説明したように、本実施形態の杭調査方法によれば、建物内部の作業で簡易に杭体１２の調査ができ、建物周囲の空地が広くなくてよく、建物外周の杭体しか調査できないといったこともない。また、圧版１１上の狭い空間での作業が可能で、小径孔１１ａを空けるだけで済むので耐圧版１１の解体工事も不要である。さらに、既存建物１０を解体せずに調査ができるので、建替えの場合には新設建物の設計時に杭体１２の調査結果を反映させることができ、建替えの際既存建物の解体後に杭体を調査する場合のように、杭体１２の状態によって再設計が必要になることはない。また、杭体１２の調査結果によって既存建物１０の解体前に建替を中止することも可能である。

また、本実施形態ではウォータージェットにより地盤２０の掘削を行うことで、小径孔１１ａに通したロッド３を用いて地盤２０の掘削を好適に行える。

さらに、前記の地盤改良を行う場合は、杭体１２の調査用空間２３を形成した際にも地盤の強度が増加し、空間保持能力が確保され、地下水位が耐圧版１１の位置に達している場合には、調査用空間２３に地下水が流入するのを防ぐこともできる。なお、本実施形態では事前に得た情報から粘性の高低を判断しているが、例えばＳ５でウォータージェットにより地盤２０を鉛直方向に掘削した後、ロッド３を引き上げた際に周囲の地盤２０が崩れれば、粘性が低いと判断することも可能である。

さらに、本実施形態では、固化材を噴出した箇所の一部に増粘剤を用いて泥土化することで、この範囲の掘削土をポンプ等により吸い上げて容易に排出できる。

さらに、本実施形態では小径孔１１ａの位置を覆うように設けた圧力機器２により、作業中に地下水やウォータージェットの水等が小径孔１１ａから溢れ出すのを防ぐことができる。ただし、これらの溢れ出しの心配がない場合は、圧力機器２を省略することも可能である。

また、本実施形態では、ロッド３に取り付けた撮影装置８や非接触式の変位計を用いることで、杭調査が好適に行える。しかしながら、杭調査はこれに限らず、ロッド３に種々の調査装置を取付けて種々の杭調査が可能である。例えば、杭体弾性波速度や鉄筋配筋状況の調査も行える。

なお、本実施形態では、既存建物１０の杭調査の例を示したが、杭調査の対象はこれに限ることはなく、例えば新設の建物につき、杭基礎の施工が終わり、上部構造を建設している状態で杭体の調査を行い、耐震性等の調査を行うことも可能である。また、地震後に杭の損傷が懸念される場合に杭の調査を行うことも可能である。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

２；圧力機器
３；ロッド
４；昇降機
５；ノズル装置
８；撮影装置
１０；既存建物
１１；耐圧版
１１；小径孔
１２；杭体
１３；パイルキャップ
１４；スラブ
１４ａ；開口
１５；作業空間
２０；地盤
２３；調査用空間
２４；埋戻土
２５；孔埋材

Claims

建物の耐圧版下の地盤に埋設された杭体の調査を行う杭調査方法であって、
前記建物の内部から前記耐圧版に孔を形成する工程と、
前記孔に通したロッドを用いて、前記杭体の近傍の地盤を鉛直方向に掘削する工程と、
前記孔から前記地盤に挿入されたロッドを用いて、前記ロッドと前記杭体の間の地盤を水平方向に掘削する工程と、
掘削された地盤を排出し、前記杭体の側方に調査用空間を形成する工程と、
前記孔から前記調査用空間に挿入されたロッドに取り付けられた調査装置を用いて、前記杭体の側方から前記杭体の調査を行う工程と、
を具備することを特徴とする杭調査方法。
前記地盤の鉛直方向および水平方向の掘削が、ウォータージェットにより行われることを特徴とする請求項１に記載の杭調査方法。
前記地盤を鉛直方向に掘削した後に、前記孔から前記地盤に挿入されたロッドから、前記ロッドの周囲および前記ロッドと前記杭体の間を含む、前記杭体の近傍の地盤に固化材を噴出しつつ、前記ロッドを昇降させ、
前記地盤を水平方向に掘削する際に、前記ロッドを昇降しつつ、前記ロッドと前記杭体の間の地盤を前記ロッドから側方へと掘削することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の杭調査方法。
前記地盤を水平方向に掘削する際に、前記ロッドと前記杭体の間の地盤に対し、前記ロッドから増粘剤を吐出することを特徴とする請求項３記載の杭調査方法。
圧力機器を前記孔の位置を覆うように前記耐圧版上に配置して前記圧力機器の内部を加圧することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の杭調査方法。
前記調査装置は撮影装置であり、前記杭体の調査の際に、前記撮影装置によって前記杭体を撮影することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の杭調査方法。
前記調査装置は非接触式の変位計であり、前記杭体の調査の際に、前記変位計によって前記変位計から前記杭体の表面までの距離を計測することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の杭調査方法。