JP6460917B2 - 杭頭処理方法及びその実施に供される袋組立体 - Google Patents

Description

本発明は、地中への既製杭の設置に際して施される杭頭処理の方法及びこれに供される袋組立体に関する。

地中への既製杭の設置のため、経時的に硬化する性質を有する杭周固定液を満たしながら掘削された孔に鋼製又はコンクリート製の管が配置され、孔内の管が杭周固定液の硬化物を介して周囲の地盤に固定された後、管の上端部が規定する筒状空間内から杭周固定液の硬化物を除去する杭頭処理が行われる。しかし、管の筒状空間内からの硬化物の除去に多大の労力を要するという問題があった。

この問題を解決するため、従来、管の上端部の筒状空間内に予め複数の袋を取り付けておき、孔内への管の配置後、袋に流体を送り込んでこれを膨張させ、前記筒状空間内から杭周固定液のほとんど全てを排除することが提案されている（後記特許文献１参照）。これによれば、前記筒状空間内に杭周固定液の硬化物がほとんど形成されず、このため前記筒状空間内からの硬化物の除去作業を実質的に不要とすることができる。

ところで、袋の膨張による前記筒状空間からの杭周固定液の排除には、杭周固定液が比較的高い比重及び粘性を有することから、袋の膨張圧力がその周囲の杭周固定液の押圧力に抗し得る大きいものでなければならず、このためには、比較的大きい圧力の流体を送出し得る比較的規模の大きいポンプ及び付帯設備を必要とする。

特開平１−２３５７１９号公報

本発明は、前記従来の杭頭処理の実情に鑑み、比較的規模の小さいポンプ及び付帯設備と比較的少ない労力とを以て実施が可能である既製杭の杭頭処理方法及びその実施に供される袋組立体を提供することにある。

本発明は、既成杭の杭頭処理方法に係り、経時的に硬化する性質を有する杭周固定液を満たしながら掘削された孔内に、上端部及び下端部を有する鋼製又はコンクリート製の管を配置し、前記孔内への管の配置に先立ち、前記管の上端部の内周面が規定する筒状空間に、流体の供給により膨張する複数の袋を前記管の周方向に互いに間隔をおいてかつ膨張時に前記管の周方向に隣接する袋相互間に空隙が存するように配置し、前記孔内への管の配置後、前記袋に流体を供給して該袋を膨張させ、前記杭周固定液の硬化後、前記袋から前記流体を排出し、前記袋を前記管の筒状空間外に撤去し、その後、前記管の筒状空間内に残る前記杭周固定液の硬化物を除去することを含む。前記管の筒状空間に配置された前記袋は膨張時に前記管の内周面から該管の軸線に向けて伸びかつ下方へ傾斜する傾斜面を前記筒状空間内に形成する。

本発明にあっては、杭周固定液が満たされた孔内に配置される管の上端部の筒状空間内に複数の袋をこれらの膨張時に前記管の周方向に隣接する袋相互間に空隙が存するように前記管の周方向へ互いに間隔をおいて配置する。したがって、前記袋を膨張させたとき、前記筒状空間内の杭周固定液はその全部が排除されることなくその一部が前記袋相互間の空隙を経て前記筒状空間外に流出し、他の一部が前記筒状空間内に残る。前記筒状空間内の杭周固定液の一部のみを排除するのに要する前記袋の膨張圧力は、前記杭周固定液の全部を排除する場合と比べて低いもので足り、このため、前記流体を圧送するためのポンプ及び付帯設備は比較的小さい規模のもので足りる。

また、本発明にあっては、膨張した複数の袋は、それぞれ、膨張時に前記管の内周面から該管の軸線に向けて伸びかつ下方へ傾斜する傾斜面を前記筒状空間内に形成する。前記傾斜面は、これに接する杭周固定液を、その硬化物が棒状を呈しかつ前記管の上端部から下端部に向けて漸減する太さを有するように成形する。このため、この棒状の硬化物は比較的太い上端部と比較的細い下端部とを有し、したがって、前記棒状の硬化物の上端部に比較的小さい水平外力を与えることにより前記棒状の硬化物を倒し、これをその周囲の他の硬化物から容易に切り離すことができる。倒された前記棒状の硬化物はこれを前記筒状空間から一時に撤去することができる。この撤去により、前記筒状空間内からの比較的多量の硬化物の除去と、これに伴う杭頭処理に要する労力の大幅な軽減とを可能にすることができる。

前記管の筒状空間に配置された前記袋は、前記筒状空間内にあって膨張時に前記傾斜面を規定する切頭四角錐体の外形を呈する本体と、該本体に連通する、膨張時に扁平な直方体の外形を呈する堰板部とを有とからなるものとすることができる。前記堰板部は、前記袋が前記管の筒状空間に配置されるとき、前記筒状空間の外部の上方空間に位置する。これによれば、前記袋の膨張に伴って前記筒状空間内から前記管の上端から溢れ出る杭周固定液の一部を前記堰板部において堰き止めかつ留め置くことができる。前記堰板部に留め置かれ、経時的に硬化した前記杭周固定液の一部は前記棒状の硬化物に連なりかつ前記筒状空間の上方に突出していることから、前記一部を介して、前記棒状の硬化物に前記水平外力を及ぼすことができる。なお、前記袋は、前記本体のみからなるもの、すなわち、前記堰板部を有しないものとすることが可能である。この場合には、前記袋の撤去跡を利用して前記棒状の硬化物の上端部に前記水平外力を及ぼすことができる。

本発明はまた前記杭頭処理方法の実施に供される袋組立体を提供する。前記袋組立体は、流体の供給により膨張する袋と、該袋を前記筒状空間に吊持する吊持部材とを含む。前記袋は、膨張時に切頭四角錐体の外形を呈する本体と、該本体に連通する扁平な直方体の外形を呈する堰板部とからなり、前記吊持部材は、前記袋に前記本体の切頭角錐体の底面に対応する端面において固定された平板と、該平板に固定され、前記管の上端に係止可能である一対のフックとからなる。前記袋は、前記したと同様、前記本体のみからなるもの、すなわち、前記堰板部を有しないものとすることができる。

これによれば、前記袋組立体における両フックを前記管の上端に引っ掛けることにより、前記平板を介して、前記袋を前記管の上端部の筒状空間に吊持することができる。

杭周固定液が満たされた孔内への配置途上にある、複数の袋が配置された管の概略的な部分断面図である。 孔内に配置されかつ袋が膨張された状態にある管の概略的な部分断面図である。 孔内の杭周固定液が硬化した状態にある管の概略的な部分断面図である。 袋が撤去された後における管の概略的な部分断面図である。 杭頭処理が施された後における管の概略的な部分断面図である。 袋組立体の斜視図である。 ４つの袋が配置された管の概略的な平面図である。 ３つの袋が配置された管の概略的な平面図である。 図６に示す袋の本体の膨張時における概略的な平面図である。 他の例の袋の本体の膨張時における概略的な平面図である。 さらに他の例の袋の本体の膨張時における概略的な平面図である。 さらに他の例の袋の本体の膨張時における概略的な平面図である。

図１は、地盤１０中への既成杭の設置のために杭周固定液１４を満たしながら掘削された孔１２内に鋼製又はコンクリート製の管１６を配置すべく、管１６をその下端部（図示せず）から杭周固定液１４中に投入している状態を示す。

図２に示すように、管１６は、その上端部１６Ａの一部分が地上に突出した状態で孔１２内に配置される。孔１２内の杭周固定液１４はソイルセメント、セメントミルク等からなり、経時的に硬化する性質を有する。孔１２内に配置された管１６はその周囲を取り巻きまたその内周面１６ａが規定する中空部を満たす杭周固定液１４の硬化物１８を介して地盤１０に固定され（図３）、前記既製杭をなす。杭周固定液１４は、地盤１０の掘削中、孔１２の壁面の崩壊を防止する働きをなす。

杭周固定液１４の硬化後、管１６の上端部１６Ａの内周面１６ａが規定する筒状空間２０内から硬化物１８を取り除く処理（杭頭処理）を施す（図４）。硬化物１８が取り除かれた後の筒状空間２０（図５）には、その後、配筋が施され、コンクリート（図示せず）が打設される。

本発明にあっては、孔１２内への管１６の配置に先立ち、好ましくは孔１２内の杭周固定液１４中への管１６の投入の前に、予め、管１６の上端部１６Ａの筒状空間２０に、空気、水等からなる流体の供給により膨張する複数（図示の例では４つ）の袋２２を管１６の周方向に互いに間隔をおいて配置する。より詳細には、複数の袋２２を、膨張時に管１６の周方向に隣接する袋２２相互間に空隙２４（図７）が存するように配置する。袋２２の配置数は、図示の例に代えて、３つとし（図８）、あるいは２つ又は５つ以上（図示せず）とすることができる。

図示の例では、袋２２を含む袋組立体２６が用いられている。袋組立体２６は袋２２の吊持部材２８（図６）を備え、袋２２は、吊持部材２８を介して、管１６の筒状空間２０に配置されている。

図６を参照すると、袋２２は、膨張時に切頭四角錐体（四角錐体の頭部をその底面と平行な平面で切り取った残りの部分からなる立体）の外形を呈する袋部分である本体２２Ａと、該本体に連通し、膨張時に扁平な直方体の外形を呈する他の袋部分である堰板部２２Ｂとからなる。前記切頭四角錐体は互いに平行な矩形の切頭面及び底面と、これらの二面間に位置する二対の台形の錐面とを有する。袋２２は、図示の例に代えて、堰板部２２Ｂを有しないもの、すなわち本体２２Ａのみからなるもの（図示せず）とすることができる。また、本体２２Ａは四角錐体からなるもの（図示せず）とすることができる。

本体２２Ａは、前記切頭四角錐体の切頭面及び底面に対応する一方の端面３０ａ及び他方の端面３０ｂと、前記切頭四角錐体の二対の錐面に対応する二対の側面３０ｃ、３０ｄ及び３０ｅ、３０ｆとを有する。管１６の筒状空間２０への袋２２の配置は、膨張時に、本体２２Ａの一方の端面３０ａ及び他方の端面３０ｂがそれぞれ管１６の内周面１６ａ及び管１６の軸線に相対し、また、一対の側面３０ｃ、３０ｄ及び一対の側面３０ｅ、３０ｆがそれぞれ管１６の上下方向及び水平方向に相対し、さらに、下方の側面３０ｅが水平面上に位置するようになされる。このとき、本体２２Ａの上方の側面３０ｃは、筒状空間２０内に管１６の内周面１６ａから該管の軸線ｌに向けて伸びかつ下方へ傾斜する傾斜面を形成する。前記傾斜面（側面３０ｃ）は、図示の例のような平坦面からなるものとし、あるいは、図示の例に代えて、例えば山形をなす２つの交差平面、凸状の曲面、凹状の曲面等からなるものとすることができる。

他方、堰板部２２Ｂは、前記扁平な直方体の厚さ方向に相対する一対の矩形面に対応する表裏両面３２ａ、３２ｂと、前記扁平な直方体の矩形の両面間の４つの細長い矩形面のうちの３つの細長い矩形面に対応する４つの細長い側面のうちの３つの細長い側面３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、すなわち一つの細長い側面３２ｃ及びこの細長い側面３２ｃにその両端においてそれぞれ連なる、互いに相対する二つの細長い側面３２ｄ、３２ｅとを有する。ここにおいて、本体２２Ａの他方の端面３０ｂと堰板部２２Ｂの裏面３２ｂとが同一の平面内にあり、本体２２Ａの相対する一対の側面３０ｅ、３０ｆと堰板部２２Ｂの相対する２つの側面３２ｄ、３２ｅとがそれぞれ互いに連なる。本体２２Ａと堰板部２２Ｂとは、本体２２Ａの側面３０ｃと堰板２２Ｂの前記扁平な直方体の残りの細長い矩形面に対応する残りの側面（図示せず）すなわち側面３２ｃに相対する側面とにおいて、互いに連通している。管１６の筒状空間２０への袋２２の配置は、膨張時、堰板部２２Ｂが管１６の上端部の上方である筒状空間２０外にあるようにされる。

袋２２の吊持部材２８は、袋２２にその本体２２Ａの他方の端面３０ｂにおいて固定され該端面に接する矩形状の平板３４と、該平板に固定され、管１６の上端に係止可能である一対のフック３６とからなる。これによれば、管１６の上端、例えば管１６同士の接合のために管端に配置される継手に設けられた複数の凹部（図示せず）の一部に２つのフック３６の先端をそれぞれ引っ掛けることにより、管１６の筒状空間２０内に平板３４をその上下方向に伸びる両縁において管１６の内周面１６ａに接するように垂らすことができる。これにより、袋２２をその本体２２Ａ及び堰板部２２Ｂがそれぞれ管１６の筒状空間２０の内部及び筒状空間２０の外部の上方空間に位置するように、管１６に吊持することができる。

管１６の筒状空間２０への袋２２の配置に際しては、孔１２内の杭周固定液１４中への管１６の投入時に袋２２に働く浮力をより小さいものとすべく、袋２２を折り畳んだ状態にしておくことが望ましい（図１参照）。

孔１２内への管１６の配置後、袋２２内に前記流体を供給し、袋２２すなわち本体２２Ａ及びこれに連通する堰板部２２Ｂを膨張させる（図２）。袋２２が膨張したとき、袋２２の本体２２Ａにおける他方の端面３０ｂが吊持部材２８の平板３４により膨出を抑えられ、一方の端面３０ａが管１６の軸線ｌに向けて放射方向へ膨出する（図７参照）。図示の例にあっては、本体２２Ａの両端面３０ａ、３０ｂ間の距離が、複数の袋２２の袋２２の本体２２Ａの膨出した一方の端面３０ａ同士が互いに当接しない程度の大きさに定められている。但し、前記距離を、膨出した端面３０ａ同士が互いに接する大きさに設定することは可能である。

袋２２の膨張は、その全部を同時に又は時間的間隔をおいて次々に膨張させることができる。袋２２の膨張に伴って、管１６の上端部１６Ａの筒状空間２０の体積が次第に減少し、筒状空間２０内の杭周固定液１４の一部が管１６の上端から複数の袋２２の堰板部２２Ｂ相互間を経てその外部に溢れ出し、また、他の一部が堰板部２２Ｂの表面３２ａに接してこれに堰き止められる。その結果、堰板２２Ｂに堰き止められた杭周固定液１４の一部１４ａが筒状空間２０外に残り、また、筒状空間２０内に杭周固定液１４の他の一部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが残る。筒状空間２０内に残った杭周固定液１４の他の一部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、袋２２の本体２２Ａの端面３０ａ及び上方の側面３０ｃ、本体２２Ａの一対の側面３０ｅ、３０ｆ、並びに、管１６の内周面１６ａと吊持部材２８の平板３４とに接する。

このように、筒状空間２０内の杭周固定液１４についてその一部のみを排除し、他の一部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを筒状空間２０の内外に残すと、杭周固定液１４の全量を残さずに排除する場合と比べて、排除される前記杭周固定液の重量が小さいため、袋２２への前記流体の供給圧力は小さいもので足りる。このため、前記流体を袋２２へ圧送するために使用されるポンプ及び付帯設備（図示せず）を比較的小さい規模のものとすることができる。

前記したように、膨張状態にある袋２２の本体２２Ａにおける上方の側面３０ｃが、筒状空間２０内に管１６の内周面１６ａから該管の軸線ｌに向けて伸びかつ下方へ傾斜する傾斜面を形成する。このため、図３に示すように、杭周固定液１４が硬化すると、袋２２の本体２２Ａの一方の端面３０ａ及び前記傾斜面（側面３０ｃ）に接する杭周固定液の一部分（１４ｂ）は、管１６の軸線ｌに沿って筒状空間２０の中央を上下に伸び、下方に向けて次第に細くなる太さを有する棒状の硬化物１８ｂに成形される。また、袋２２の堰板部２２Ｂに堰き止められた杭周固定液の一部分（１４ａ）は、硬化物１８ｂに連なる硬化物１８ａとなる。さらに、杭周固定液の一部分（１４ｃ、１４ｄ）はそれぞれ硬化物１８ｃ、１８ｄとなる。棒状の硬化物１８ｂは硬化物１８ｃに連なり、また、硬化物１８ｄは、筒状空間２０下の杭周囲固定液１４の硬化物３８に連なる。

杭周固定液１４が硬化した後、袋２２中の前記流体を排出し、次いで、袋組立体２６を筒状空間２０から撤去する（図４）。その結果、管１６の筒状空間２０に、硬化物１８ａ〜１８ｄと、袋組立体２６の撤去跡４０とが残る。ここにおいて、棒状の硬化物１８ａ、１８ｂは、筒状空間２０下の杭周固定液１４の硬化物３８に連なっている。

袋組立体２６の撤去後、筒状空間２０に残る硬化物１８ａ〜１８ｄを除去する。前記硬化物の除去に際しては、棒状の硬化物１８ａ、１８ｂの一部すなわち筒状空間２０からその上方に突出する硬化物１８ａに水平外力を及ぼすことにより、筒状空間２０内の硬化物１８ａを傾け、これにより棒状の硬化物１８ａ、１８ｂの周囲の硬化物１８ｃと下方の硬化物３８との連なりを断つことができる。棒状の硬化物１８ａ、１８ｂはその下端部が最も細くまたその上端部が最も太い外形を有することから、硬化物１８ａへの前記水平外力の付与により、硬化物１８ａを含む棒状の硬化物１８ｂを容易に倒すことができる。倒された棒状の硬化物１８ａ、１８ｂは筒状空間２０から比較的容易に撤去することができ、また、その撤去により、筒状空間２０から比較的大量の硬化物を一時に除去することができる。なお、袋２２が本体２２Ａのみからなる場合にあっては、堰板部２２Ｂを有しないため、硬化物１８ａは生じないが、袋組立体２６の撤去跡４０を利用して棒状の硬化物１８ｂの上端部に前記水平力を付与することができる。

棒状の硬化物１８の撤去により筒状空間２０に生じた比較的広い空間を利用して、残りの硬化物１８ｃ、１８ｄ及び前記棒状の硬化物の切断跡を斫り取り、前記杭頭処理を完了する（図５）。なお、袋２２は前記したように、その本体２２Ｂの下方の側面３０ｄが水平におかれることから、側面３０ｄの撤去跡は斫りを必要としない水平面をなす。

膨張時における袋２２の本体２２Ａは、図６に示す本体２２Ａに相当する図９に示す平面形状を有する本体２２Ａに代えて、例えば図１０から図１２に示す形状（平面形状）を有するものとすることができる。図１０に示す平面形状は、図９に示す台形と対称をなす台形からなる。図１１に示す平面形状は長円形の半分からなる。また、図１２に示す平面形状は半円と該半円の両端に連なる長方形とからなる。

１０ 地盤
１２ 孔
１４ 杭周固定液
１６ 管
１８ 杭周固定液の硬化物
２０ 管の上端部の筒状空間
２２ 袋
２２Ａ 袋の本体
２２Ｂ 袋の堰板部
２４ 膨張時における袋相互間の空隙
２６ 袋組立体
２８ 吊持部材
３０ｃ 本体の上方の側面（傾斜面）
３４ 平板
３６ フック

Claims (5)

1. 経時的に硬化する性質を有する杭周固定液を満たしながら掘削された孔内に、上端部及び下端部を有する鋼製又はコンクリート製の管を配置すること、
   前記孔内への管の配置に先立ち、前記管の上端部の内周面が規定する筒状空間に、流体の供給により膨張する複数の袋を前記管の周方向に互いに間隔をおいてかつ膨張時に前記管の周方向に隣接する袋相互間に空隙が存するように配置すること、
   前記孔内への管の配置後、前記袋に流体を供給して該袋を膨張させること、
   前記杭周固定液の硬化後、前記袋から前記流体を排出すること、
   前記袋を前記管の筒状空間外に撤去すること、
   前記管の筒状空間内に残る前記杭周固定液の硬化物を除去することを含み、
   前記袋は膨張時に前記管の内周面から該管の軸線に向けて下方へ傾斜する傾斜面を前記筒状空間内に形成する、杭頭処理方法。
2. 前記管の筒状空間に配置された前記袋は、前記筒状空間内にあって膨張時に切頭四角錐体の外形を呈する本体を備え、
   前記本体は、前記切頭四角錐体の四つの錐面に対応する４つの側面を有し、該４つの側面のうちの一つが前記傾斜面を規定する、請求項１に記載の杭頭処理方法。
3. 前記袋は、さらに、前記本体に連通する、膨張時に扁平な直方体の外形を呈する堰板部を有し、
   前記堰板部は、前記袋が前記管の筒状空間に配置されるとき、前記筒状空間の外部の上方空間に位置する、請求項２に記載の杭頭処理方法。
4. 請求項１に記載の杭頭処理方法の実施に供される袋組立体であって、
   流体の供給により膨張する袋と、該袋を前記筒状空間に吊持する吊持部材とを含み、
   前記袋は、膨張時に切頭四角錐体の外形を呈する本体を備え、
   前記本体は、前記切頭四角錐体の底面に対応する端面と、前記切頭四角錐体の四つの錐面に対応する四つの側面であってそのうちの１つの側面が前記傾斜面を規定する四つの側面とを有し、
   前記吊持部材は、前記袋にその本体の前記端面において固定された平板と、該平板に固定され、前記管の上端に係止可能である一対のフックとからなる、袋組立体。
5. 前記袋は、さらに、前記本体に連通する、膨張時に扁平な直方体の形状を呈する堰板部を有し、
   前記堰板部は、前記袋が前記管の筒状空間に配置されるとき、前記筒状空間の外部の上方空間に位置する、請求項４に記載の袋組立体。
   

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