JP6656908B2 - 流体注入治具 - Google Patents

Description

本発明は、拡張型鋼管杭に流体を注入するための流体注入治具に関する。

例えば下記の特許文献１等に示されているように、拡張型鋼管杭を地盤に圧入した後に、その拡張型鋼管杭に流体を注入して地盤中で拡張型鋼管杭を拡張させることで地盤を補強することが行われている。

このような拡張型鋼管杭に流体を注入するための流体注入治具としては、例えば下記の特許文献２，３等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来の流体注入治具には、拡張型鋼管杭の杭頭スリーブに取り付けられる注入ヘッドが設けられている。注入ヘッドには、注入ヘッドを操作するための取手と、注入ヘッドへの高圧流体の供給を操作するための操作弁とが接続されている。取手は注入ヘッドの上面に直接接続され、操作弁は取手の近傍に配置されている。

特開２０１４−９５２５２号公報 特許第４０３５００１号公報 特許第４１５７９５７号公報

例えば住宅等の建築物の基礎は、その底盤が地盤面より低い位置に形成されることがある。このため、杭頭スリーブが地中に位置するまで拡張型鋼管杭を地盤に圧入することが考えられる。上記のような従来の流体注入治具では、取手が注入ヘッドの上面に直接接続され、操作弁が取手の近傍に配置されているので、地中の杭頭スリーブに注入ヘッドを取り付けて操作弁を操作することが難しい。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、より容易に地中の杭頭スリーブに注入ヘッドを取り付けて操作弁を操作することができる流体注入治具を提供することである。

本発明に係る流体注入治具は、拡張型鋼管杭に流体を注入するための流体注入治具であって、拡張型鋼管杭に流体を注入する際に拡張型鋼管杭の杭頭スリーブに取り付けられる注入ヘッドと、注入ヘッドに接続された取手と、注入ヘッドにホースを介して接続された操作弁とを備え、取手及び操作弁は、長手状の軸体を介して注入ヘッドに接続されており、軸体の長手方向に沿って注入ヘッドから離れた位置に配置されている。

本発明の流体注入治具によれば、取手及び操作弁が、長手状の軸体を介して注入ヘッドに接続されており、軸体の長手方向に沿って注入ヘッドから離れた位置に配置されているので、より容易に地中の杭頭スリーブに注入ヘッドを取り付けて操作弁を操作することができる。

本発明の実施の形態１による流体注入治具を示す正面図である。 図１の流体注入治具を示す側面図である。 図１の流体注入治具を示す平面図である。 図１の注入ヘッドが取り付けられる杭頭スリーブ７を示す正面図である。 図１の注入ヘッドの断面図である。 本発明の実施の形態２による流体注入治具を示す正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による流体注入治具を示す正面図であり、図２は図１の流体注入治具を示す側面図であり、図３は図１の流体注入治具を示す平面図である。本実施の形態の流体注入治具は、例えば高圧水等の流体を拡張型鋼管杭に注入するための治具である。周知のように、拡張型鋼管杭は拡張溝を有する鋼管杭の両端を封止したものであり、拡張型鋼管杭に流体が注入されることで拡張溝が拡げられて拡張型鋼管杭が径方向に拡張される。拡張型鋼管杭を地盤に圧入した後に、その拡張型鋼管杭を拡張することで地盤補強を行うことができる。ここでいう圧入とは、静荷重及び動荷重の少なくとも一方からなる圧力を拡張型鋼管杭に加えて拡張型鋼管杭を地盤に押し入れることを意味する。静荷重のみで拡張型鋼管杭を地盤に押し入れることもでき、静荷重を拡張型鋼管杭に加えつつ、打撃による動荷重を拡張型鋼管杭に加えて、拡張型鋼管杭を地盤に押し入れることもできる。

図１〜図３に示すように、流体注入治具には、注入ヘッド１、軸体２、ブラケット３、取手４、操作弁５及びホース６が設けられている。

注入ヘッド１は、拡張型鋼管杭に流体を注入する際に拡張型鋼管杭の杭頭スリーブに取り付けられるものである。拡張型鋼管杭の杭頭スリーブ及び注入ヘッド１の構造については後に図を用いて説明する。

注入ヘッド１の上部には、軸体２の一端２ａが取り付けられている。軸体２は中空又は中実の１本の長手状の部材により構成されており、軸体２の長手方向２ｂは注入ヘッド１への杭頭スリーブの挿入方向と一致されている。

軸体２の他端２ｃには、ブラケット３の一端３ａを介して取手４が取り付けられている。取手４は、杭頭スリーブに注入ヘッド１を取り付ける際に作業者によって把持されるものである。

ブラケット３は、断面クランク形状の部材である。ブラケット３の他端３ｂには、取手４の近傍に操作弁５が位置するように操作弁５が取り付けられている。すなわち、本実施の形態では、取手４及び操作弁５が、長手状の軸体２を介して注入ヘッド１に接続されており、軸体２の長手方向２ｂに沿って注入ヘッド１から離れた位置に配置されている。このため、拡張型鋼管杭の杭頭スリーブが地中に位置されているときでも、容易に地中の杭頭スリーブに注入ヘッド１を取り付けて操作弁５を操作することができる。

なお、軸体２は、長手状の軸本体２０と、軸体２の一端２ａを構成する下部固定部２１と、軸体２の他端２ｃを構成する上部固定部２２とを有している。下部固定部２１は締結部材により注入ヘッド１に締結され、上部固定部２２は締結部材によりブラケット３及び取手４に締結されている。軸本体２０は、端部に設けられたネジにより下部固定部２１及び上部固定部２２に着脱可能に取り付けられている。軸体２は、軸本体２０を他の長さの軸本体２０に取り換えることで長さが調節可能に構成されている。軸体２の長さを調節可能に設けることで、後述のホース６の張り及び弛みを調整でき、細い穴の奥に拡張型鋼管杭の杭頭スリーブが位置する場合でも細い穴の壁とホース６との干渉を避けることができる。なお、ホース６を軸本体２０の長さに応じたものに取り換えることもできる。このようにホース６を取り換え可能とすることによっても、細い穴の奥に拡張型鋼管杭の杭頭スリーブが位置する場合でも細い穴の壁とホース６との干渉を避けることができる。

操作弁５は、入力端５ａ、出力端５ｂ、開放端５ｃ及び操作ハンドル５ｄを有する三方弁により構成されるものであり、作業者による操作ハンドル５ｄの操作に応じて出力端５ｂの連通先を入力端５ａと開放端５ｃとの間で切り替えることができるように設けられている。

入力端５ａには図示しない流体供給装置が接続され、出力端５ｂにはホース６を介して注入ヘッド１が接続されている。開放端５ｃは、大気に開放されている。入力端５ａが出力端５ｂに連通されているとき、流体供給装置からの流体が操作弁５、ホース６及び注入ヘッド１を通して拡張型鋼管杭に注入され得る。これに対して、開放端５ｃが出力端５ｂに連通されているとき、注入ヘッド１内が大気に開放される。例えば拡張型鋼管杭に流体を注入した後に拡張型鋼管杭の杭頭スリーブから注入ヘッド１を取り外すとき等に、開放端５ｃが出力端５ｂに連通される。

ホース６は操作弁５に対して固定されていてもよいが、例えばホースジョイントを介して操作弁５の出力端５ｂにホース６を接続する等して、ホース６が操作弁５に回動自在に接続されていてもよい。ホース６が操作弁５に回動自在に接続されていることで、細い穴の奥に拡張型鋼管杭の杭頭スリーブが位置する場合でも細い穴の壁とホース６との干渉を避けることができる。

次に、図４は、図１の注入ヘッド１が取り付けられる杭頭スリーブ７を示す正面図である。図４に示すように、杭頭スリーブ７は頂壁７０を有する筒状体により構成されている。杭頭スリーブ７の周壁７１には、周方向に延在された溝部７２が設けられている。溝部７２には、拡張型鋼管杭の内部に連通された注入口７３が設けられている。注入ヘッド１から供給される流体は、注入口７３を通して拡張型鋼管杭の内部に注入される。

次に、図５は図１の注入ヘッド１の断面図である。注入ヘッド１には、円筒状ハウジング１０、上蓋体１１、第１環状パッキン１２、スペーサリング１３及び第２環状パッキン１４が設けられている。

円筒状ハウジング１０は、注入ヘッド１の外周壁を構成する筒状体である。円筒状ハウジング１０には、ハウジング本体１００と突壁部１０１とが設けられている。ハウジング本体１００は円筒状に形成されており、ホース６が接続されるホース接続口１００ａがハウジング本体１００の側部に設けられている。突壁部１０１は、ハウジング本体１００の先端部から径方向内方に突出された環状壁である。突壁部１０１の先端は、円筒状ハウジング１０の先端開口を区画している。杭頭スリーブ７は先端開口を通って注入ヘッド１内に挿入される。

上蓋体１１は、円筒部１１０とフランジ部１１１と有する部材である。円筒部１１０は、円筒状ハウジング１０の後端開口から円筒状ハウジング１０の内部に挿入されている。フランジ部１１１は、円筒状ハウジング１０の後端に当接されている。

第１環状パッキン１２、スペーサリング１３及び第２環状パッキン１４は、円筒状ハウジング１０の突壁部１０１と上蓋体１１の円筒部１１０との間に挟み込まれている。スペーサリング１３は、注入ヘッド１内に挿入された杭頭スリーブ７の溝部７２に対向するように配置されている。第１及び第２環状パッキン１２，１４は、スペーサリング１３を挟むように配置されており、注入ヘッド１内に挿入された杭頭スリーブ７の溝部７２の両側において杭頭スリーブ７の周壁７１に密接されるように配置されている。

スペーサリング１３には、スペーサリング１３の周方向に互いに間隔をおいて複数の吐出穴１３０が設けられている。吐出穴１３０の間隔は、等間隔であることが好ましい。スペーサリング１３の裏面と円筒状ハウジング１０の内周面との間には、ホース接続口１００ａに連通された環状の空隙部１３１が設けられている。ホース６を通して注入ヘッド１に供給された流体は、空隙部１３１に満たされるとともに吐出穴１３０から吐出される。杭頭スリーブ７が注入ヘッド１内に挿入されているとき、吐出穴１３０から吐出された流体が杭頭スリーブ７の注入口７３を通して拡張型鋼管杭の内部に注入される。

スペーサリング１３の吐出穴１３０の数は、２個以上かつ１２個以下であることが好ましい。

吐出穴１３０の数が１個である場合、吐出穴１３０から吐出される流体の勢いが強くなりすぎて、注入ヘッド１に杭頭スリーブ７が挿入されていないときに吐出された流体により第１及び第２環状パッキン１２，１４が所定位置から飛び出てしまうことがある。すなわち、吐出穴１３０の数を２個以上とすることで、吐出穴１３０から吐出される流体の勢いを抑え、注入ヘッド１に杭頭スリーブ７が挿入されていないときに吐出された流体により第１及び第２環状パッキン１２，１４が所定位置から飛び出てしまうこと回避することができる。

吐出穴１３０の数が１３個以上の場合、吐出穴１３０の間の間隔が狭くなりすぎて、スペーサリング１３の強度が低くなることが考えられる。また、１３個以上の吐出穴１３０が設けられても、１２個の吐出穴１３０が設けられた場合と比較して吐出穴１３０から吐出される流体の勢いが同程度となる。すなわち、吐出される流体の勢いを抑える効果は、吐出穴１３０の数を１２個とした場合に飽和してしまう。このため、吐出穴１３０の数は１２個以下であることが好ましい。

特に、吐出穴１３０の数を８個以上とすることで、スペーサリング１３のほぼ全周から流体を吐出させることができる。注入ヘッド１に杭頭スリーブ７が挿入されていないときにスペーサリング１３のほぼ全周から流体を吐出させることで、注入ヘッド１内を効果的に洗浄することができる。また、スペーサリング１３からの流体の吐出は杭頭スリーブ７の洗浄にも利用できる。なお、スペーサリング１３は、外径を５４．５ｍｍとし、周長を１７２ｍｍとすることができる。このスペーサリング１３に８個の吐出孔１３０を設ける場合、φ２．５ｍｍの吐出孔１３０を約２０ｍｍ間隔で設けることができる。

このような流体注入治具では、取手４及び操作弁５が、長手状の軸体２を介して注入ヘッド１に接続されており、軸体２の長手方向２ｂに沿って注入ヘッド１から離れた位置に配置されているので、より容易に地中の杭頭スリーブ７に注入ヘッド１を取り付けて操作弁５を操作することができる。

また、軸体２を伸縮可能に設けることで、ホース６の張り及び弛みを調整でき、細い穴の奥に拡張型鋼管杭の杭頭スリーブが位置する場合でも細い穴の壁とホース６との干渉を避けることができる。

さらに、ホース６を操作弁５に回動自在に接続することで、細い穴の奥に拡張型鋼管杭の杭頭スリーブが位置する場合でも細い穴の壁とホース６との干渉を避けることができる。

また、注入ヘッド１のスペーサリング１３に設けられる吐出穴１３０の数が２個以上かつ１２個以下とされるので、注入ヘッド１に杭頭スリーブ７が挿入されていないときに吐出された流体により第１及び第２環状パッキン１２，１４が所定位置から飛び出てしまうこと回避しつつ、注入ヘッド１の強度が低下することを避けることができる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２による流体注入治具を示す正面図である。図６に示すように、操作弁５の入力端５ａには圧力計８が接続されていてもよい。圧力計８は、図示しない流体供給装置から操作弁５を通して拡張型鋼管杭に供給される流体の圧力を計る。

拡張型鋼管杭に流体が供給され始めると、拡張型鋼管杭内の空気を追い出すか又は圧縮しながら拡張型鋼管杭に流体が徐々に溜まる。拡張型鋼管杭内が流体で満たされると、流体の圧力により拡張型鋼管杭が拡張され始める。圧力計８の計測値は、拡張型鋼管杭に流体が徐々に溜まる際に上昇する。また、圧力計８の計測値は、拡張型鋼管杭の拡張中に一定値を示す。さらに、圧力計８の計測値は、拡張型鋼管杭が最大限に拡張された際に所定値まで上昇する。流体供給装置は、流体供給装置の２次側吐出圧力が予め設定した値に達すると流体の供給を停止するように構成されている。しかしながら、作業者が手元に配置された圧力計８の計測値を監視することで、地盤中の拡張型鋼管杭の拡張具合を把握することができ、地中での拡張型鋼管杭の拡張不足をより確実に回避することができる。

また、実施の形態１では操作弁５が取手４の上方に位置するように配置されるように説明したが、図６に示すように操作弁５が取手４の下方に位置するように配置されていてもよい。その他の構成は、実施の形態１と同じである。

このような流体注入治具では、操作弁５に圧力計８が接続されているので、地盤中の拡張型鋼管杭の拡張具合を把握することができ、地中での拡張型鋼管杭の拡張不足を回避することができる。

なお、実施の形態１及び２では、軸本体２０を他の長さの軸本体２０に取り換えることで軸体２の長さが調節可能に構成されているように説明したが、例えば同軸に配置された複数の筒体からなる多重筒（テレスコピック）等により軸体２を構成することによって軸体２を伸縮自在として、伸縮により軸体２の長さが調節可能とされてもよい。

また、図示しない流体供給装置の１次側（低圧）または２次側（高圧）には、図示しない積算流量計が接続されていてもよい。この積算流量計により、拡張型鋼管杭にどの程度の流体を注入したか、すなわち地盤中の拡張型鋼管杭の拡張具合を把握することができ、地中での拡張型鋼管杭の拡張不足を回避することができる。

１ 注入ヘッド
２ 軸体
４ 取手
５ 操作弁
６ ホース
７ 杭頭スリーブ
１３ スペーサリング
１３０ 吐出穴

Claims (5)

1. 拡張型鋼管杭に流体を注入するための流体注入治具であって、
   前記拡張型鋼管杭に流体を注入する際に前記拡張型鋼管杭の杭頭スリーブに取り付けられる注入ヘッドと、
   前記注入ヘッドに接続された取手と、
   前記注入ヘッドにホースを介して接続された操作弁と
   を備え、
   前記取手及び前記操作弁は、長手状の軸体を介して前記注入ヘッドに接続されており、前記軸体の長手方向に沿って前記注入ヘッドから離れた位置に配置されている
   ことを特徴とする流体注入治具。
2. 前記軸体は、長さが調節可能に構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の流体注入治具。
3. 前記ホースは、前記操作弁に回動自在に接続されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体注入治具。
4. 前記操作弁には、前記操作弁を通して前記拡張型鋼管杭に供給される流体の圧力を計る圧力計が接続されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の流体注入治具。
5. 前記注入ヘッドは、スペーサリングと、前記スペーサリングを挟むように配置された一対の環状パッキンとを有しており、
   前記スペーサリングには、前記スペーサリングの周方向に互いに間隔をおいて前記流体を吐出する複数の吐出穴が設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の流体注入治具。

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