JP7032242B2 - マイクロパイル工法およびマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロパイル工法およびマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材に関する。

マイクロパイル工法は、直径３００ｍｍ以下の小径の場所打ち杭の総称であり、コンパクトな施工設備で足りること、狭い空間で施工できること、既設構造物の機能を停止することなく施工できることなどの理由から、既設構造物の耐震補強や地盤補強、斜面の安定化などをはじめとする様々な用途に用いられている。
図６（Ａ）に示すように、マイクロパイル工法を施工するにあたり、先端外周部が外側削孔用カッター１２とされた１番目の細長い中空円筒形の鋼製のケーシングセグメント１０の内部に、先端に削孔ドリル１４が取着された１番目のロッド１６を挿通させ、それらケーシングセグメント１０とロッド１６とを回転させつつ、また、水を注入しつつ外側削孔用カッター１２と削孔ドリル１４とで孔１８を削孔していく工程が行なわれる。
そして、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、孔１８が所定の深さとなる毎に、ケーシングセグメント１０の端部に次の鋼製のケーシングセグメント１０を、継手部材を介して着脱可能に連結して継ぎ足すと共に、ロッド１６の端部に次のロッド１６を着脱可能に連結して継ぎ足し、ケーシングセグメント１０とロッド１６とを回転させ、また、水を注入しつつ外側削孔用カッター１２と削孔ドリル１４とで孔１８を削孔していく工程が行なわれる。

複数のケーシングセグメント１０が連結されることでケーシングＣが構成される。
図６（Ｃ）に示すように、削孔された孔１８が上層地盤２０を通過し荷重支持地盤２２の所定の深さに到達したならば、ロッド１６と共に削孔ドリル１４をケーシングＣの内部から引き抜く工程が行なわれる。
次に、図６（Ｄ）に示すように、鉄筋などの補強材２４をケーシングＣの内部にケーシングＣの全長にわたって配設する。
次に、不図示のグラウト材供給管を用いてケーシングＣの内部にグラウト材Ｇを充填する。
グラウト材Ｇとして、セメントミルク、モルタル材、小径の骨材を混入したコンクリート材が使用可能である。
次に、図６（Ｅ）に示すように、ケーシングＣの内部にグラウト材Ｇを加圧注入しつつ、ケーシングＣを引き抜く工程、すなわち、ケーシングセグメント１０の引き抜き工程が行なわれる。
グラウト材Ｇの加圧は、グラウト材Ｇが、削孔された孔１８の壁面に密着し、グラウト材Ｇと地盤との間の接合状態が強固となるような圧力で行なわれる。
ケーシングＣの引き抜きは、上下に隣り合うケーシングセグメント１０のうち、下方に位置するケーシングセグメント１０の上端が地盤上に位置したところで、下方のケーシングセグメント１０を回転不能に把持し、上方のケーシングセグメント１０を回転操作し、下方のケーシングセグメント１０に対して上方のケーシングセグメント１０を継手部材と共に取り外すことで行なう。

上方に位置する複数本のケーシングセグメント１０が継手部材と共に取り外され、図６（Ｅ）に示すように、最下位に位置する一番目のケーシングセグメント１０の下端が、荷重支持地盤２２の最上部に近づいたところで、ケーシングＣの引き抜きは終了する。
次に、図６（Ｆ）に示すように、ケーシングＣを、加圧充填されたグラウト材Ｇの中に所定量押し戻す工程が行なわれ、ケーシングＣで囲繞された部分と、ケーシングＣで囲繞されていない部分との間に、中間的な構造を有する部分を作り出す。
そして、グラウト材Ｇが硬化されることで、グラウト材Ｇによる地盤接合部２６Ａを有する杭体２６が得られる。
次に、図６（Ｇ）に示すように、ケーシングＣの上端部に鋼製の支圧板２８が溶接により接合されており、杭体２６の杭頭部を構造物に連結するための連結構造が形成される。

特許第４０１０３８３号

ところで、事前の地質調査で荷重支持地盤２２に隙間やひび割れなどがあると判明した場合には、荷重支持地盤２２に隙間やひび割れがない場所に変えて削孔工程が行なわれるが、事前の地質調査で荷重支持地盤２２の隙間やひび割れがないと判明された場合であっても、荷重支持地盤２２に隙間やひび割れがある場合もある。
このような場合、図６（Ｅ）に示すように、ケーシングＣの内部にグラウト材Ｇを充填する工程や、ケーシングＣの内部にグラウト材Ｇを加圧注入しつつ、ケーシングＣを引き抜く工程において、グラウト材Ｇが充填されず、あるいは、グラウド材Ｇを加圧できず、荷重支持地盤２２で強固に支持されたマイクロパイルを得ることができない。
そこで、このような場合、従来では、場所を変え再度削孔工程からやり直すようにしており、何らかの改善が求められていた。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、荷重支持地盤に隙間やひび割れがある場合であっても、荷重支持地盤で強固に支持されたマイクロパイルを得ることができるマイクロパイル工法およびマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、ケーシングセグメントとその内部に配置された削孔ドリルとを回転させつつ、また、前記ケーシングセグメントと前記削孔ドリルのロッドとを継ぎ足しつつ削孔する工程と、前記削孔された孔が上層地盤の下の荷重支持地盤の所定の深さに到達した時点で、前記継ぎ足された複数のケーシングセグメントにより形成されたケーシングの内部から前記削孔ドリルを引き抜く工程と、前記荷重支持地盤内で前記ケーシングを所定量引き上げる工程とを備えるマイクロパイル工法において、長手方向の両端が開口部とされた細長の袋体を設け、鉄筋と、長手方向の一端にグラウト材供給口を有し他端にグラウト材吐出口を有し前記鉄筋に取着されたグラウト材供給管とを設け、長手方向の両端を前記両端の開口部から突出させて前記鉄筋を前記袋体に挿通すると共に、前記グラウト材供給口を前記一方の開口部から突出させて前記グラウト材供給管を前記袋体に挿入し前記グラウト材吐出口を前記袋体の内部に位置させ、前記一方の開口部の周囲の前記袋体の箇所を前記鉄筋と前記グラウト材供給管とに取着すると共に前記両端の開口部のうちの他方の開口部の周囲の前記袋体の箇所を前記鉄筋に取着し、前記袋体を前記鉄筋と前記グラウト材供給管に巻き付けたグラウト材充填用挿入部材を設け、前記引き抜く工程の後で前記引き上げる工程の前に、前記グラウト材充填用挿入部材を前記ケーシングの内部に挿入し、前記引き上げる工程の後に、前記グラウト材吐出口から前記袋体の内部にグラウト材を充填して前記孔の内周面に前記袋体の外周面を圧接されると共に、前記荷重支持地盤から前記上層地盤に位置する前記ケーシング部分の内周面に前記袋体の外周面を圧接させ、さらに、前記袋体の上方に位置するケーシングの内部にグラウト材を充填するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、マイクロパイル工法において、継ぎ足された複数のケーシングセグメントとその内部に配置された削孔ドリルにより削孔される孔が、上層地盤の下の荷重支持地盤の所定の深さに到達した時点で、前記継ぎ足された複数のケーシングセグメントにより形成されたケーシングの内部に挿入されるグラウト材充填用挿入部材であって、前記グラウト材充填用挿入部材は、長手方向の両端が開口部とされた細長の袋体と、その長手方向の両端が前記両端の開口部から突出させて前記袋体に挿通された鉄筋と、前記鉄筋に取着され長手方向の一端のグラウト材供給口を前記両端の開口部のうちの一方の開口部から突出させて前記袋体に挿入され長手方向の他端のグラウト材吐出口が前記袋体の内部に位置するグラウト材供給管とを備え、前記グラウト材充填用挿入部材は、前記一方の開口部の周囲の前記袋体の箇所が前記鉄筋と前記グラウト材供給管とに取着されると共に前記両端の開口部のうちの他方の開口部の周囲の前記袋体の箇所が前記鉄筋に取着され、前記袋体が前記鉄筋と前記グラウト材供給管に巻き付けられて構成され、前記袋体は、前記グラウト材供給管から前記グラウト材吐出口を介して前記袋体の内部にグラウト材が充填されると、前記孔の内周面よりも大きい寸法の外径で膨出可能であることを特徴とする。

本発明のマイクロパイル工法およびマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材によれば、荷重支持地盤に隙間やひび割れなどがある場合であっても、荷重支持地盤の孔の内周面に袋体を介してグラウト材を圧接でき、したがって、荷重支持地盤に強固に固定されたマイクロパイルを構築することが可能となる。

（Ａ）～（Ｇ）はグラウト材充填用挿入部材を用いたマイクロパイル工法の説明図である。 グラウト材充填用挿入部材の正面図である。 鉄筋、グラウト材供給管、袋体との関係を示すグラウト材充填用挿入部材の正面図である。 袋体の内部にグラウト材が充填された状態のグラウト材充填用挿入部材の正面図である。 図１（Ｆ）のＨＨ線断面図である。 従来のマイクロパイル工法の説明図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
まず、グラウト材充填用挿入部材３０について説明する。
図２に示すように、グラウト材充填用挿入部材３０は、鉄筋３２と、グラウト材供給管３４と、袋体３６とを含んで構成されている。
図１（Ｄ）～（Ｇ）に示すように、鉄筋３２は、ケーシングＣの上端から一定の深さに到達した孔１８の底部１８０２に届く長さを有している。
グラウト材供給管３４は、本実施の形態では１本の耐圧ホースを使用している。なお、グラウト材供給管３４として、鋼製や合成樹脂製の複数の管体が継手部材を介して液密に連結されて構成されていてもよいが、耐圧ホースを用いるとグラウト材供給管３４を簡単に構成でき、コストダウンを図る上で有利となる。
グラウト材供給管３４は、ケーシングＣの上端から、上層地盤２０を通過し荷重支持地盤２２の所定の深さに到達した削孔された孔１８の底部１８０２の近傍に位置する長さを有している。
グラウト材供給管３４は、その上端開口がグラウト材供給口３４０２とされ、グラウト材供給管３４の下端開口がグラウト材吐出口３４０４とされている。
鉄筋３２とグラウト材供給管３４は、それらの長手方向の複数箇所がバンド４２などで取着されている。

図３、図４に示すように、袋体３６は中空の円筒状を呈し、外形よりも長さが大きい細長状を呈し、その長手方向の両端が開口部とされている。
鉄筋３２は、その長手方向の両端が袋体３６の両端の開口部から突出させて袋体３６に挿通されている。
グラウト材供給管３４は、グラウト材供給口３４０２を袋体３６の両端の開口部のうちの一方の開口部から突出させ、グラウト材吐出口３４０４が袋体３６の内部で長手方向の端部である他方の開口部寄りに位置している。
グラウト材充填用挿入部材３０は、一方の開口部の周囲の袋体３６の箇所が、バンド３８や不図示のシール材などを介して鉄筋３２とグラウト材供給管３４に強固に液密に固定され、両端の開口部のうちの他方の開口部の周囲の袋体３６の箇所がバンド３９や不図示のシール材などを介して鉄筋３２に強固に液密に固定されている。
そして、袋体３６が鉄筋３２とグラウト材供給管３４に巻き付けられてグラウト材充填用挿入部材３０が構成されている。

袋体３６が鉄筋３２とグラウト材供給管３４に巻装された状態で、その外径は、ケーシングＣの内径よりも十分に小さく、グラウト材充填具３０がケーシングＣ内に円滑に挿入できるように図られている。
袋体３６のグラウト材供給管３４への巻装状態は、例えば、袋体３６の膨張時に破断可能な不図示のテープなどの帯材や線材を巻装状態の袋体３６の上に螺旋状に巻回することで保持される。
袋体３６は、半不透水性および可撓性を有する材料で形成され、グラウト材Ｇが充填された際に、図４に示すように、削孔された孔１８の内周面よりも大きい寸法の外径の円筒状に膨出できる寸法で形成され、削孔された孔１８の内周面に圧接できるように形成されている。なお、袋体３６が膨出した状態で鉄筋３２は袋体３６の中心に位置している。
また、袋体３６に用いられる材料には、可撓可能なメッシュ材を含んで構成され、ケーシングセグメント１０の外側削孔用カッター１２や孔１８の内周面に突出される複数の突起に対して、破断されないように図られている。

本実施の形態では、鉄筋３２の下端に、鉄筋３２よりも大径の沈下防止板４４が取着され、鉄筋３２の下端が孔１８の底部１８０２に安定した状態で起立できるように図られている。
袋体３６は、沈下防止板４４よりも上方でグラウト材吐出口３４０４よりも下方の鉄筋３２の箇所に巻装されている。
鉄筋３２の下端に取着される沈下防止板４４の外径は、鉄筋３２に巻装された袋体３６の外径よりも大きく、巻装された袋体３６がケーシングＣの内周面に接触することなく、グラウト材充填具３０がケーシングＣ内に円滑に挿入できるように図られている。

つぎに、グラウト材充填用挿入部材３０を用いたマイクロパイル工法について説明する。
なお、事前の地質調査で、荷重支持地盤２２に隙間やひび割がある場合について説明する。
図１（Ａ）～（Ｃ）までは従来のマイクロパイル工法と同様である。すなわち、ケーシングセグメント１０の外側削孔用カッター１２と削孔ドリル１４とで孔１８を削孔していく工程が行なわれ、削孔された孔１８が上層地盤２０を通過し荷重支持地盤２２の所定の深さに到達したならば、ロッド１６と共に削孔ドリル１４をケーシングＣの内部から引き抜く工程が行なわれる。

ここで、図１（Ｄ）に示すように、グラウト材充填用挿入部材３０をケーシングＣの内部に挿入し、鉄筋３２の下端をなす沈下防止板４４を孔１８の底部１８０２に到達させる。
沈下防止板４４が孔１８の底部１８０２に載置されたならば、図１（Ｅ）に示すように、ケーシングＣを引き上げ、ケーシングＣの下端を、荷重支持地盤２２の上端から所定の距離下方に離れた箇所に位置させる。
この場合、ケーシングＣの下端を、荷重支持地盤２２の上端から所定の距離下方に離れた箇所に位置させるとは、従来の図６（Ｆ）に示すケーシングＣを、加圧充填されたグラウト材Ｇの中に所定量押し戻す工程で押し戻される位置と同じ位置である。
次に、図１（Ｆ）に示すように、グラウト材供給口３４０２からグラウト材供給管３４にグラウト材Ｇを供給し、グラウト材吐出口３４０４からグラウト材Ｇを袋体３６の内部に充填する。
グラウト材Ｇとして、従来と同様にセメントミルク、モルタル材、小径の骨材を混入したコンクリート材が使用可能である。
袋体３６の内部にグラウト材Ｇが充填されていくにつて、袋体３６は膨張していき、図１（Ｆ）および図５に示すように、袋体３６は孔１８の内周面に圧接されると共に、ケーシングＣの下部においてケーシングＣの内周面に圧接される。
グラウト材供給口３４０２からグラウト材供給管３４に供給されるグラウト材Ｇの圧力が所定の値となった時点で、袋体３６の孔１８の内周面への圧接力およびケーシングＣの下部の内周面への圧接力が所定の値となり、ここでグラウト材供給口３４０２へのグラウト材Ｇの供給を停止し、グラウト材供給口３４０２をキャップにより閉塞する。

一方、グラウト材供給口３４０２からグラウト材供給管３４にグラウト材Ｇを供給する作業と並行して、ケーシングＣの内部で袋体３６の上方の空間にグラウト材Ｇを充填する作業を行なう。
そして、袋体３６の内部およびケーシングＣ内部のグラウト材Ｇが硬化されることで、袋体３６による地盤接合部２６Ａを有するマイクロパイル４６（杭体２６）が得られる。
袋体３６の内部およびケーシングＣ内部のグラウト材Ｇが硬化したならば、図１（Ｇ）に示すように、ケーシングＣの上端部に鋼製の支圧板２８が溶接により接合されており、杭体２６の杭頭部を構造物に連結するための連結構造が形成される。

本実施の形態によれば、荷重支持地盤２２に隙間やひび割れなどがある場合であっても、荷重支持地盤２２の孔１８の内周面に袋体３６を介してグラウト材Ｇを圧接でき、したがって、荷重支持地盤２２に強固に固定されたマイクロパイル４６を構築することが可能となる。
また、荷重支持地盤２２に圧接されたグラウト材Ｇは、ケーシングＣの下部の内部にも充填され、荷重支持地盤２２に圧接されたグラウト材ＧとケーシングＣの下部に充填されたグラウト材Ｇとが一体化されているので、マイクロパイル４６の強度、剛性を高める上でも有利となる。
また、構築されたマイクロパイル４６の補強材として機能する鉄筋３２を、ケーシングＣの内部から削孔された孔１８の底部１８０２にグラウト材供給管３４と袋体３６とを案内するガイド部材として用いるようにしたので、最少の部品点数でグラウト材充填用挿入部材３０を構成でき、グラウト材充填用挿入部材３０のコンパクト化、コストダウンを図る上で有利となる。
また、鉄筋３２は、孔１８の底部１８０２に到達する長さを有しているので、グラウト材充填用挿入部材３０のケーシングＣの内部への挿入時、袋体３６の下部を孔１８の底部１８０２に確実に案内でき、孔１８の内周面およびケーシングＣの内周面に袋体３６を介してグラウト材Ｇを確実に圧接する上で有利となり、また、マイクロパイル４６の強度、剛性を高める上で有利となる。
また、事前の地質調査で荷重支持地盤２２の隙間やひび割れがないと判明され、グラウト材Ｇを充填する段階で荷重支持地盤２２に隙間やひび割れがあると判明した場合も、場所を変えることなく同じ場所でグラウト材充填用挿入部材３０を用いて上記と同様な工程によりマイクロパイル４６を構築でき、施工効率を高める上で有利となる。

なお、グラウト材供給管３４の長さは、ケーシングＣの上方の箇所までの長さでもよく、あるいは、ケーシングＣの下端と孔１８の底部１８０２との間までの長さとしてもよいが、本実施の形態のようにグラウト材供給管３４の長さを孔１８の底部１８０２の近傍までの長さにすると、グラウト材Ｇの充填を袋体３６の下部から上方へと行なえ、孔１８の内周面およびケーシングＣの内周面に袋体３６を介してグラウト材Ｇを確実に圧接する上で有利となる。

１０ ケーシングセグメント
１４ 削孔ドリル
１６ ロッド
１８ 孔
１８０２ 底部
２０ 上層地盤
２２ 荷重支持地盤
３０ グラウト材充填具
３２ グラウト材充填用挿入部材
３４ グラウト材供給管
３４０２ グラウト材供給口
３４０４ グラウト材吐出口
３６ 袋体
４０ 鉄筋
４４ 沈下防止板
４６ マイクロパイル
Ｃ ケーシング
Ｇ グラウト材

Claims (10)

1. ケーシングセグメントとその内部に配置された削孔ドリルとを回転させつつ、また、前記ケーシングセグメントと前記削孔ドリルのロッドとを継ぎ足しつつ削孔する工程と、
   前記削孔された孔が上層地盤の下の荷重支持地盤の所定の深さに到達した時点で、前記継ぎ足された複数のケーシングセグメントにより形成されたケーシングの内部から前記削孔ドリルを引き抜く工程と、
   前記荷重支持地盤内で前記ケーシングを所定量引き上げる工程と、
   を備えるマイクロパイル工法において、
   長手方向の両端が開口部とされた細長の袋体を設け、
   鉄筋と、長手方向の一端にグラウト材供給口を有し他端にグラウト材吐出口を有し前記鉄筋に取着されたグラウト材供給管とを設け、
   長手方向の両端を前記両端の開口部から突出させて前記鉄筋を前記袋体に挿通すると共に、前記グラウト材供給口を前記一方の開口部から突出させて前記グラウト材供給管を前記袋体に挿入し前記グラウト材吐出口を前記袋体の内部に位置させ、前記一方の開口部の周囲の前記袋体の箇所を前記鉄筋と前記グラウト材供給管とに取着すると共に前記両端の開口部のうちの他方の開口部の周囲の前記袋体の箇所を前記鉄筋に取着し、前記袋体を前記鉄筋と前記グラウト材供給管に巻き付けたグラウト材充填用挿入部材を設け、
   前記引き抜く工程の後で前記引き上げる工程の前に、前記グラウト材充填用挿入部材を前記ケーシングの内部に挿入し、
   前記引き上げる工程の後に、前記グラウト材吐出口から前記袋体の内部にグラウト材を充填して前記孔の内周面に前記袋体の外周面を圧接されると共に、前記荷重支持地盤から前記上層地盤に位置する前記ケーシング部分の内周面に前記袋体の外周面を圧接させ、
   さらに、前記袋体の上方に位置するケーシングの内部にグラウト材を充填するようにした、
   ことを特徴とするマイクロパイル工法。
2. 前記鉄筋の下端に、前記グラウト材充填用挿入部材の外径よりも大きい外径の沈下防止板が取着されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のマイクロパイル工法。
3. 前記袋体は、半不透水性および可撓性を有する材料でメッシュ材を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のマイクロパイル工法。
4. 前記鉄筋は、前記ケーシングの上端から前記所定の深さに到達した孔の底部に届く長さを有している、
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項記載のマイクロパイル工法。
5. 前記グラウト材供給管は耐圧ホースで構成され、
   前記耐圧ホースの長手方向の一端がグラウト材供給口となっており、長手方向の他端が前記グラウト材吐出口となっている、
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項記載のマイクロパイル工法。
6. マイクロパイル工法において、継ぎ足された複数のケーシングセグメントとその内部に配置された削孔ドリルにより削孔される孔が、上層地盤の下の荷重支持地盤の所定の深さに到達した時点で、前記継ぎ足された複数のケーシングセグメントにより形成されたケーシングの内部に挿入されるグラウト材充填用挿入部材であって、
   前記グラウト材充填用挿入部材は、長手方向の両端が開口部とされた細長の袋体と、その長手方向の両端が前記両端の開口部から突出させて前記袋体に挿通された鉄筋と、前記鉄筋に取着され長手方向の一端のグラウト材供給口を前記両端の開口部のうちの一方の開口部から突出させて前記袋体に挿入され長手方向の他端のグラウト材吐出口が前記袋体の内部に位置するグラウト材供給管とを備え、
   前記グラウト材充填用挿入部材は、前記一方の開口部の周囲の前記袋体の箇所が前記鉄筋と前記グラウト材供給管とに取着されると共に前記両端の開口部のうちの他方の開口部の周囲の前記袋体の箇所が前記鉄筋に取着され、前記袋体が前記鉄筋と前記グラウト材供給管に巻き付けられて構成され、
   前記袋体は、前記グラウト材供給管から前記グラウト材吐出口を介して前記袋体の内部にグラウト材が充填されると、前記孔の内周面よりも大きい寸法の外径で膨出可能である、
   ことを特徴とするマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材。
7. 前記鉄筋の下端に、前記袋体が前記鉄筋と前記グラウト材供給管に巻き付けられた前記グラウト材充填用挿入部材の外径よりも大きい外径の沈下防止板が取着されている、
   ことを特徴とする請求項６記載のマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材。
8. 前記袋体は、半不透水性および可撓性を有する材料で形成され、メッシュ材を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項６または７記載のマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材。
9. 前記鉄筋は、前記ケーシングの上端から前記所定の深さに到達した孔の底部に届く長さを有している、
   ことを特徴とする請求項６～８の何れか１項記載のマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材。
10. 前記グラウト材供給管は耐圧ホースで構成され、
    前記耐圧ホースの長手方向の一端がグラウト材供給口となっており、長手方向の他端が前記グラウト材吐出口となっている、
    ことを特徴とする請求項６～９の何れか１項記載のマイクロパイル工法で用いるグラウト材充填用挿入部材。

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