JP6632390B2 - 場所打ち杭用の注入バッグ及びその注入バッグの設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、場所打ち杭の杭孔の底部の地盤に予め荷重を付与して場所打ち杭の沈下を抑制するのに用いる注入バッグ及びその注入バッグの設置方法に関する。

場所打ちコンクリート杭は、地盤に地表から杭孔を削孔し、その杭孔内に鉄筋等の補強部材を配設した後にコンクリートを打設して地中にコンクリート構造の杭を形成したものである。このため、工場で製作された杭を地中に打ち込む打込み杭に比べ、杭の径や長さを大きくすることができるので、大きな支持力を必要とする基礎の施工に用いられている。

そして、場所打ちコンクリート杭に沈下が生じないように、杭孔の底部の地盤の支持力を簡易かつ低コストで増強する方法として、杭先端位置となる杭底に注入バッグを配置した状態でコンクリートを打設し、コンクリート硬化後に注入バッグ内に注入材を注入して注入バッグを杭先端から下方に向けて膨張させることによって杭先端の地盤に荷重（プレロード）を付与し、その地盤を予め圧縮させて以後の杭の沈下を抑制する工法（以下、「先端プレロード場所打ち杭工法」という）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−２１４４３８号公報

ところで、上記特許文献１の注入バッグに微細な傷などがあった場合、注入バッグを膨張させる過程でその傷に起因する穴が開いてしまうことがある。
注入バッグに穴が開いてしまうと注入材が漏れて、注入バッグが所定通りに膨らまないことがあり、杭先端の地盤に付与する荷重（プレロード）が不十分になってしまうという問題があった。

本発明の目的は、好適に膨らんで地盤に荷重を付与することができる場所打ち杭用の注入バッグ及びその注入バッグの設置方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本出願に係る注入バッグは、
場所打ち杭のための杭孔に建て込む鉄筋籠とともにその杭孔内に配設され、前記杭孔の底部に設置された状態で、その内部に注入材が注入されることで膨張して杭先端地盤を加圧圧縮する場所打ち杭用の注入バッグであって、
透水性の外側袋体と、前記外側袋体内に収容されている不透水性の内側袋体と、を備え、
前記外側袋体の材料は、不織布であり、その外側袋体には、前記内側袋体内に注入される前記注入材に含まれている粒子が目詰まりする微細な孔が多数形成されているようにした。

かかる構成の注入バッグは、透水性の外側袋体内に、不透水性の内側袋体が収容されている構造を有しており、外側袋体には多数の微細な孔が形成されているとともに、内側袋体内に注入される注入材は、外側袋体の孔に目詰まりするサイズの粒子を含有しているので、内側袋体に穴が開いてしまった場合には、無数の粒子が凝集することでその穴を塞ぐことができる。
具体的には、内側袋体に穴が開いてしまった場合、その穴から漏れた注入材は、内側袋体と外側袋体の間に一時的に溜る。外側袋体は透水性を有しているので、注入材に配合されている水などの液状成分は外側袋体から浸み出し、内側袋体と外側袋体の間には固形成分が溜まるようになる。特に注入材には、外側袋体の孔に目詰まりするサイズの粒子が含まれているので、内側袋体にできた穴の近傍であって外側袋体の内面には、その粒子を含む固形成分が必ず溜るようになっている。内側袋体の穴の周囲に粒子を含む固形成分が一旦溜りだすと、無数の粒子が圧密されて凝集することで詰まり、無数の粒子が凝集してなる栓でその穴を塞ぐことができる。
そして、内側袋体の穴を塞いだ後、所定量の注入材を内側袋体に注入すれば注入バッグを好適に膨らませることができ、膨張した注入バッグが杭孔の底部を加圧圧縮することで、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。
勿論、内側袋体に穴が開くことがなければ、その内側袋体内に注入材を注入することで、所定通りに注入バッグを膨らますことができ、杭孔の底部を加圧圧縮することができる。
このような注入バッグであれば、注入材の注入によって好適に膨らみ、地盤に所定の荷重を付与することができるので、この注入バッグを先端プレロード場所打ち杭工法に用いることで、場所打ちコンクリート杭に沈下が生じないようにすることができる。
そして、外側袋体の材料が不織布であれば、内側袋体と外側袋体の間に一時的に溜まった注入材に配合されている水などの液状成分を外側袋体から好適に浸み出させることができ、内側袋体と外側袋体の間で無数の粒子が凝集し易くなるので、無数の粒子が凝集してなる栓でその穴を好適に塞ぐことが可能になる。

また、本出願に係る注入バッグの設置方法は、上記した場所打ち杭用の注入バッグを杭孔の底部に設置する方法であって、
前記外側袋体の孔に目詰まりするサイズの粒子を含有している注入材を、前記内側袋体内に注入するようにした。

かかる構成の注入バッグの設置方法であれば、上述したように、内側袋体に穴が開いてしまった場合でも、無数の粒子が凝集することでその穴を塞ぐことができる。そして、内側袋体の穴を塞いだ後、所定量の注入材を内側袋体に注入すれば注入バッグを好適に膨らませることができ、膨張した注入バッグが杭孔の底部を加圧圧縮することで、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。

本発明によれば、場所打ち杭用の注入バッグを好適に膨らますことができ、地盤に荷重を付与することができる。

先端プレロード場所打ち杭工法に関する説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。 本実施形態の場所打ち杭用の注入バッグを示す斜視図（ａ）と、その分解斜視図（ｂ）である。 注入バッグの断面図であり、注入材を注入する前の注入バッグ（ａ）と、注入材を注入する過程の注入バッグ（ｂ）と、注入材を注入した後の注入バッグ（ｃ）を示している。 注入バッグの変形例を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る場所打ち杭用の注入バッグの実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

まずは、先端プレロード場所打ち杭工法について説明する。
先端プレロード場所打ち杭工法では、まず、図１（ａ）に示すように、場所打ちコンクリート杭のための杭孔１を地盤に削孔する。この工程を「杭孔削孔工程」という。
杭孔１の削孔は、杭孔側壁１ａの崩落を防止するため、ベントナイト等の粒子を混合させた水（削孔用液体）を杭孔１内に満たしながら行う。このため、杭の先端（下端）となる杭孔１の底部１ｂには、地盤が削孔された微細な土粒子が沈澱した柔らかい泥状のスライム部１ｃが形成される。

また、鉄筋籠２を杭孔１の外部で予め作製する。鉄筋籠２は、長手方向に配置される複数の棒状の主鉄筋と、環状に配置される複数のフープ鉄筋（帯鉄筋）をナマシ鉄線で結束するなどして、円筒カゴ状に組み立てて作製する。
この鉄筋籠２の下端に後述する注入バッグ１００を取り付け、図１（ｂ）に示すように、鉄筋籠２とともに注入バッグ１００をクレーン３等によって吊り込み、杭孔１内に建て込む。こうして注入バッグ１００を杭孔１の底部１ｂ（杭先端地盤）に設置する。この工程を「鉄筋カゴ・注入バッグ沈設工程」という。
なお、注入バッグ１００は、杭先端地盤と対向する姿勢を維持するように、図示しない金属製のフレームに取り付けられており、そのフレームを介して鉄筋籠２に取り付けられている。

次いで、図１（ｃ）に示すように、予めコンクリートプラントで製造した流動状態のコンクリート４をコンクリートポンプ４ａとコンクリート圧送管４ｂ等を用いて杭孔１内に流し込んで打設し、そのコンクリート４を硬化させる。これにより、地盤内に場所打ちコンクリート杭が形成される。この工程を「コンクリート打設工程」という。

次いで、図１（ｄ）に示すように、注入ポンプ４１を注入ホース４０に繋ぎ、排出機５１を排出ホース５０に繋いで、注入バッグ１００に注入材Ｇを送液する。このとき、注入バルブＢ１と排出バルブＢ２を開いている。
排出機５１側に注入材Ｇが到達し、注入バッグ１００内の気泡が抜けたことが確認されたら排出バルブＢ２を閉じ、更に注入ポンプ４１による送液を継続し、注入バッグ１００に注入材Ｇを注入する。
そして、所定量の注入材Ｇを注入して注入バッグ１００を膨らませ、注入バック１００内に所定の圧力が所定時間が加わったことを確認した後、注入バルブＢ１を閉じて注入ポンプ４１を止める。
このようにして、注入バッグ１００の内部に注入材Ｇを注入して、注入バッグ１００を膨らませる。こうして膨らんだ注入バッグ１００が杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮し、杭先端地盤に荷重（プレロード）が載荷される。この工程を「プレロード工程」という。このプレロードによって、杭先端地盤の支持力が増強されるとともに杭沈下量が低減する。

次に、本実施形態の場所打ち杭用の注入バッグ１００について説明する。
図２（ａ）（ｂ）、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、注入バッグ１００は、透水性の外側袋体２０と、外側袋体２０内に収容されている不透水性の内側袋体１０と、内側袋体１０に接続されている注入ホース４０及び排出ホース５０等を備えている。

注入ホース４０及び排出ホース５０は注入材Ｇの流路であって、注入ホース４０は注入ポンプ４１から内側袋体１０内へ注入材Ｇを送液する流路となり、排出ホース５０は内側袋体１０内から排出機５１へ注入材Ｇを送液する流路となる。
この注入ホース４０及び排出ホース５０は、例えば、外側袋体２０と内側袋体１０を貫通し、内側袋体１０内に収容されている図示しない有孔管の両端部にそれぞれ接続されている。図示しない有孔管は、例えば樹脂材料や金属材料からなる管状部材の周面に多数の小孔が形成されたものであり、注入ホース４０を通じて送液された注入材Ｇを排出ホース５０に向けて流す流路となり、その小孔から注入材Ｇが内側袋体１０内に流入するようになっている。
そして、排出バルブＢ２が閉じられて排出ホース５０に注入材Ｇが流れなくなった状態では、図示しない有孔管の小孔から加圧された注入材Ｇが内側袋体１０内に流れ込み、内側袋体１０（注入バッグ１００）を膨らませるようになっている（図３（ｃ）参照）。

内側袋体１０は、不透水性（止水性）と耐圧性と可撓性を有するシート材を貼り合わせて袋状に形成した部材である。
この内側袋体１０は、中央に丸穴を有する円形の上面シート１０ａと下面シート１０ｂの外周縁と内周縁をそれぞれ貼り合わせて、浮き輪のような袋状に形成されている。
シート材の貼り合わせは、接着剤による接着、または加圧による圧着、または加熱による熔着、或いはそれらを複合した貼着手法などによって行うことができる。なお、上面シート１０ａには、注入ホース４０及び排出ホース５０が通される貫通孔が形成されているが、その貫通孔の縁は注入ホース４０と排出ホース５０の周面にそれぞれ着設されている。
内側袋体１０を構成するシート材の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の合成樹脂材料、具体的にはポリエチレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリアミドなどを用いることができる。また、ゴム系材料（天然ゴムの他、合成ゴムやエラストマー系材料等を含む）も使用可能である。

外側袋体２０は、透水性を有する透水シートを接合して袋状に形成した部材である。
この外側袋体２０は、中央に丸穴を有する円形の上面透水シート２０ａと下面透水シート２０ｂの外周縁と内周縁をそれぞれ接合して、内側袋体１０よりも一回り大きい袋状に形成されている。特に、中央の丸穴（内周縁）には、水抜き用のメッシュシート２０ｃが着設されている。このメッシュシート２０ｃは、杭孔１の底部１ｂの泥（スライム部１ｃ）対策のために設けられている周知の部材である。
透水シートの接合は、接着剤による接着、または加圧による圧着、または加熱による熔着、或いはそれらを複合した貼着手法などによって行うことができる。また、縫製による手法によっても透水シートを接合することができる。
外側袋体２０を構成する透水シートとしては、多数の微細な孔が形成されている材料を用いることができる。本実施形態では、多数の微細な孔を有する不織布シートを用いて、不織布からなる外側袋体２０を形成した。

そして、所定量の注入材Ｇを内側袋体１０に注入して注入バッグ１００を膨らませることで、膨張した注入バッグ１００が杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮し、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。
なお、外側袋体２０は、内側袋体１０の膨張に追従するように膨らむようになっている。

注入材Ｇは、流動性を有する状態で内側袋体１０内に注入された後、硬化する物質を用いることができる。
本実施形態では、注入材Ｇとしてセメントミルクを用いた。またセメントミルクの他のグラウト材や、硬化性樹脂材料等も注入材Ｇとして用いることができる。
特に、本実施形態の注入材Ｇは、外側袋体２０の孔に目詰まりするサイズの粒子を含有している。その粒子は元々セメントミルク（注入材Ｇ）に含まれている粒子であっても、外側袋体２０の孔の大きさに応じて後からセメントミルク（注入材Ｇ）に添加する粒子であってもよい。
セメントミルク（注入材Ｇ）に含まれる粒子は、当該粒子間の水分が抜けた際に凝集し易い材料からなることが好ましい。凝集し易い粒子としては、例えば、外側袋体２０の孔が細かい場合には、セメント系固化材および鉱物微粉末などを用いることができ、外側袋体２０の孔が荒い場合には、砂などを用いることができる。

ここで、本実施形態の注入バッグ１００（内側袋体１０）に注入する注入材Ｇに含まれている粒子の機能について説明する。

例えば、注入バッグ１００の内側袋体１０に微細な傷などがあった場合、図３（ａ）（ｂ）に示すように、内側袋体１０に注入材Ｇを注入して注入バッグ１００（内側袋体１０）を膨張させる過程で、その傷に起因する穴Ｂが開いてしまうことがある。

内側袋体１０に穴Ｂが開いてしまった場合、その穴Ｂから漏れた注入材Ｇは、内側袋体１０と外側袋体２０の間に一時的に溜る。
外側袋体２０は透水性を有しているので、注入材Ｇに配合されている水などの液状成分は外側袋体２０から浸み出し、内側袋体１０と外側袋体２０の間には固形成分が溜まるようになる。特に注入材Ｇには、外側袋体２０の孔に目詰まりするサイズの粒子が含まれているので、内側袋体１０にできた穴Ｂの近傍であって外側袋体２０の内面には、その粒子を含む固形成分が必ず溜るようになっている。

そして、図３（ｃ）に示すように、内側袋体１０の穴Ｂの周囲に粒子Ｃを含む固形成分が一旦溜りだすと、無数の粒子Ｃが圧密されて凝集することで詰まり、その穴Ｂを塞ぐことができる。
無数の粒子Ｃが凝集して内側袋体１０の穴Ｂを塞ぎ、内側袋体１０から注入材Ｇが漏れるのを止めれば、図３（ｃ）に示すように、所定量の注入材Ｇを内側袋体１０に注入して注入バッグ１００を膨らませることができる。
特に、外側袋体２０が内側袋体１０の膨張に追従するように膨らむことで、外側袋体２０と内側袋体１０とが密着するようになっており、外側袋体２０と内側袋体１０の間で凝集した無数の粒子Ｃからなる栓が、内側袋体１０の穴Ｂを塞ぐ部分に留まるように保持されるようになっているので、その無数の粒子Ｃからなる栓で内側袋体１０の穴Ｂを好適に塞いで、注入バッグ１００を良好に膨らませることができる。

このように、本実施形態の注入バッグ１００は、透水性の外側袋体２０内に、不透水性の内側袋体１０が収容されている構造を有しており、外側袋体２０には多数の微細な孔が形成されているとともに、内側袋体１０内に注入される注入材Ｇは、外側袋体２０の孔に目詰まりするサイズの粒子Ｃを含有しているので、内側袋体１０に穴Ｂが開いてしまった場合には、無数の粒子Ｃが凝集することでその穴Ｂを塞ぐことができる。
そして、無数の粒子Ｃが凝集してなる栓で内側袋体１０の穴Ｂを塞いで、所定量の注入材Ｇを内側袋体１０に注入すれば注入バッグ１００を好適に膨らませることができ、膨張した注入バッグ１００が杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮することで、杭先端地盤に荷重（プレロード）を載荷することができる。
勿論、内側袋体１０に穴Ｂが開くことがなければ、その内側袋体１０内に注入材Ｇを注入することで、所定通りに注入バッグ１００を膨らますことができ、杭孔１の底部１ｂを加圧圧縮することができる。

以上のように、本実施形態の注入バッグ１００は、注入材Ｇの注入によって好適に膨らみ、地盤に所定の荷重を付与することができる。
つまり、先端プレロード場所打ち杭工法に、この注入バッグ１００を用いれば、場所打ちコンクリート杭に沈下が生じないようにすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図４に示すように、外側袋体２０を構成する透水シートとして、多数の微細な孔Ｈが形成されているシート材を用いることができる。
外側袋体２０に用いる多孔性のシート材の素材としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の合成樹脂材料、具体的にはポリエチレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリアミドなどを用いることができる。また、ゴム系材料（天然ゴムの他、合成ゴムやエラストマー系材料等を含む）も使用可能である。
このような外側袋体２０を有する注入バッグ１００であっても、内側袋体１０に穴Ｂが開いてしまった場合には、無数の粒子Ｃが凝集して内側袋体１０の穴Ｂを塞ぐことができるので、所定量の注入材Ｇを内側袋体１０に注入して注入バッグ１００を膨らませることができる。

また、外側袋体２０を構成する透水シートは、不織布シートや、多数の微細な孔Ｈが形成されたシート材に限らず、注入材Ｇに含まれている粒子Ｃが目詰まりするメッシュシートなどであってもよい。

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 杭孔
１ａ 杭孔側壁
１ｂ 底部
１ｃ スライム部
２ 鉄筋籠
３ クレーン
４ コンクリート
４ａ コンクリートポンプ
４ｂ コンクリート圧送管
１００ 注入バッグ
１０ 内側袋体
１０ａ 上面シート
１０ｂ 下面シート
２０ 外側袋体
２０ａ 上面透水シート
２０ｂ 下面透水シート
２０ｃ メッシュシート
４０ 注入ホース
４１ 注入ポンプ
５０ 排出ホース
５１ 排出機
Ｂ 穴
Ｃ 粒子
Ｇ 注入材
Ｈ 孔（多数の微細な孔）
Ｂ１ 注入バルブ
Ｂ２ 排出バルブ

Claims (2)

1. 場所打ち杭のための杭孔に建て込む鉄筋籠とともにその杭孔内に配設され、前記杭孔の底部に設置された状態で、その内部に注入材が注入されることで膨張して杭先端地盤を加圧圧縮する場所打ち杭用の注入バッグであって、
   透水性の外側袋体と、前記外側袋体内に収容されている内側袋体と、を備え、
   前記外側袋体の材料は、不織布であり、その外側袋体には、前記内側袋体内に注入される前記注入材に含まれている粒子が目詰まりする微細な孔が多数形成されていることを特徴とする場所打ち杭用の注入バッグ。
2. 請求項１に記載の場所打ち杭用の注入バッグを杭孔の底部に設置する注入バッグの設置方法であって、
   前記外側袋体の孔に目詰まりするサイズの粒子を含有している注入材を、前記内側袋体内に注入することを特徴とする注入バッグの設置方法。

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