JPH0533344A - モルタル液面検出法及びモルタル液面計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 場所打杭の杭高さを泥水中にあって設計高さ
に合わせて正確に打設することを目的とする。 【構成】 電気伝導度測定対電極８，９を先端に組み込
んで取り付け、コネクターで複数本のロッドを脱着して
長さを調節出来るようにした棒状のモルタル液面計７、
及び複数個の電気伝導度測定対電極を、先端及び長手方
向に先端から離れるにしたがってその間隔が短くなるよ
うに組み込んで取り付けた棒状のモルタル液面計。及び
一個又は複数個の電気伝導度測定対電極を、先端及び長
手方向に先端から離れるにしたがってその間隔が短くな
るように組み込んで取り付けた紐状体のモルタル液面
計。このモルタル液面計を泥水が充満している杭孔に挿
入し、底部から上昇してくるセメントモルタルの液面
を、その高い電気伝導度により探査・検出し、その位置
を測定・制御する方法。 【効果】 本発明により場所打杭が正確な高さに打設出
来るので建設工事の経済性に大きく寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】建造物を軟弱な地盤に建造する場
合、その基礎を堅固にするため建造物によって生ずる荷
重を支持できる強度を持つ支持地盤層にまで達する杭を
設ける事がよく行なわれる。本発明はこれら支持杭のう
ち建設基盤を削孔し、孔内に泥水が充満する状態のもと
で孔内に鉄筋を設置した後セメントモルタルを孔底部か
ら泥水を押上ながら打設して現場にて成形する場所打杭
の技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】場所打杭は、削孔した孔の孔壁が崩落す
る事を防ぐため内部に比重の大きい泥水を貯めた状態で
削孔機械を用いて削孔され、削孔が完了した後、泥水中
に補強のための鉄筋を挿入し、セメントモルタル注入の
ためのチューブを孔底まで挿入し泥水より比重の大きい
いセメントモルタルを孔底から上方に向かって、泥水を
押し上げながら打設する。

【０００３】孔内に形成される杭の高さの概略は削孔径
と注入セメントモルタル量から計算で知ることができる
が、削孔径は削孔時に孔壁の崩落などを皆無にすること
が困難なため不確実であり、杭の高さを計算のみで正確
に知ることはできない。また泥水が常に孔内に充満する
状態にあるためセメントモルタル液面の深さ位置を目視
などで確認することもできない。

【０００４】そのため従来技術は、計算によってセメン
トモルタル液面が予定の深さ位置に近づいたと思われる
時点から鉄棒などを孔口から挿入し、セメントモルタル
と泥水のわずかな感触の違いを感じ取って泥水中のセメ
ントモルタル液面を探査検出し、セメントモルタル液面
が予定の杭高さに達しているかどうかを測定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】鉄棒などによるセメン
トモルタル液面の検出は、主としてセメントモルタル中
に混入されている礫と棒との接触などを感じて行なう
が、この方法はまったく感覚的なものであり、その検出
には個人差があり熟練が必要である。時には泥水中に礫
・土塊などが浮遊存在するため泥水・セメントモルタル
の区別が付かずセメントモルタル液面の検出が不可能に
近い場合もある。

【０００６】そのためセメントモルタル打設・固化後、
次の工程に入ってから、杭高さが短すぎてセメントモル
タルを打ち継ぎ、高すぎて突き崩したりしなければなら
ない場合が非常に多く、工期的なまた作業労働的な不経
済、セメントの無駄使いなどの不経済がしばしば発生す
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一般にセメントは酸化カ
ルシューム成分を多量に含み、水を混入してモルタル状
にすると天然にはほとんど存在しない非常に高いアルカ
リ性を示すことはよく知られた事実である。発明者はこ
のセメントモルタルの特異な性状を利用することを試み
たが、アルカリ性を遠隔的、効果的に測定する唯一のｐ
Ｈメーターの電極は厚さ数十ミクロンのガラス性であ
り、礫などの固形物が存在する泥水やセメントモルタル
中に挿入することによりより容易に破損する事が懸念さ
れた。

【０００８】一方セメントは石灰石、粘土分を高温で焼
成し、石膏を添加して微粉砕したものであり水との反応
性が大きく、水との接触により主として水中にカルシウ
ムイオンが大量に溶解し、またセメントモルタルはそれ
が高いアルカリ性を示すことからも明らかなとおり大量
の水酸化イオンを含んでいる。したがってセメントモル
タルは１００００〜１５０００μＳ／ｃｍの高い電気伝
導度を示す。

【０００９】一方泥水は杭施工場所の地下水及び水道
水、河川水などと粘土・シルト・砂・礫などとが混合さ
れたものであり、これらの物質の水への溶解性が小さい
こともあって数百μＳ／ｃｍ以下の低い電気伝導度を示
す。

【００１０】電気伝導度は基本的には水に対して発錆性
のない金属性で、離れて設置された一対の棒・板・リン
グなどで構成された電極に交番電圧をかけ、その間に流
れる電流を測定して求められるので、ｐＨガラス電極の
ように測定作業中に破損することのないように装置を構
成することは十分容易である。

【００１１】このような観点を総合して、泥水・セメン
トモルタルの間で大きく異なる電気伝導性を用いて泥水
中のセメントモルタル液面を検出する方法、および装置
を発明したものである。

【００１２】

【作用】電気伝導度を測定する対電極を、削孔が終了し
鉄筋が挿入されて泥水が充満している孔内の、杭の上面
として予定された深さ位置に固定して測定を開始する。
その後、孔底近くまで挿入してあるパイプによりセメン
トモルタルの注入を行なうと、当初は泥水の電気伝導度
約数百μＳ／ｃｍが測定されるが、セメントモルタル面
が泥水を押し上げながら上昇し対電極に達するとセメン
トモルタルの高電気伝導度約１００００〜１５０００μ
Ｓ／ｃｍが測定されるようになり、対電極の深さ位置、
すなわち予定の深さ位置にセメントモルタル液面が達し
たことを容易に知ることができる。その時点でセメント
モルタルの打設を停止すれば、予定通りのあらかじめ設
計された高さの杭を、セメントモルタルを無駄にするこ
となく確実に設置完成することができる。

【００１３】対電極を予定された深さ位置に挿入固定す
る方法として、単に対電極を導線コードによって吊り下
げて泥水中に潜らせることを試みたが、泥水は濃厚で粘
性が高く、時には土塊も含むため、対電極が上昇する泥
水と共に挿入した深さ位置から上方に押し上げられたり
左右に大きく流される現象を生じ、所定の深さを保持す
ることが困難であることが判った。

【００１４】発明者はこのような現象により杭高さが不
正確になることを避けるため、導線コード先端に、対電
極が泥水中を浮遊、移動することがなく且つコードの引
っ張り強度を越えない範囲の十分に重い重りを取り付け
た紐状体の先端に対電極を取り付けて孔口から泥水中に
潜らせ対電極を予定の深さ位置に固定し、電極から地上
まで延長したコード端に計測指示計を取り付けた装置、
及び棒状の剛体の先端に対電極を取り付けて孔口から泥
水中に差し込み、対電極を予定の深さ位置に固定し、電
極から地上まで延長したコード端に計測指示計を取り付
けた装置により、上昇する泥水によりその位置が変動、
変化しないようにして電気伝導度を測定するセメントモ
ルタル液面計を発明した。

【００１５】更に、対電極を先端のみにかぎらず、例え
ば先端とその上方にもう一つの第二対電極を取り付けそ
の対電極を杭高さに相当する予定深さ位置に固定するこ
とにより、最先端の第一対電極でまず予備的にセメント
モルタル液面がその先端に達したことを知り、その後セ
メントモルタル注入速度を遅めるなどの操作を行ない、
第二対電極が高電気伝導度を検知した時点でセメントモ
ルタルの注入を止めることにより、より精度よく精密に
予定の高さの杭を打設完成することができることが明ら
かになり、これをもとに多段に電極を備えたセメントモ
ルタル液面計を発明した。

【００１６】

【実施例】図１は場所打杭工法において本発明に係わる
セメントモルタル液面の探査・検出・測定・制御の一実
施方法の例をを説明した図である。杭孔１の掘削が終了
し鉄筋２とセメントモルタル注入管３が挿入されてセメ
ントモルタルの打設が途中段階まで進み、その液面４が
形成され上昇しつつある状態に棒状のセメントメルタル
液面計７がセットされている状況を示したものである。

【００１７】本発明に係わる一実施例である対電極２個
からなる棒状セメントモルタル液面計７を、掘削が終了
し泥水５が充満した杭孔１に鉄筋２、セメントモルタル
注入管３が挿入設置された後、セメントモルタルの注入
が開始される前に液面計７の下から２番目の対電極を杭
の上端設計予定位置深さ６に一致するようにセットし、
固定スタンド１０等によって固定し導線コードを電気伝
導度指示計１１に接続する。この準備の後、セメントモ
ルタルの注入を行なうとモルタル液面４は泥水５を押し
上げ、孔口から排出しながら上昇する。

【００１８】その上昇が進みモルタル液面４が液面計７
の先端の対電極８に達すると、それまで泥水の低い電気
伝導度を示していた指示計１１が急激に高い電気伝導度
を示すことになり、それによりモルタル液面４がモルタ
ル液面計の先端、第一対電極の位置に達したことを知る
ことができる。この時点からモルタル注入を注意深く進
めることによりモルタル液面４が更に上昇し、杭の上端
予定位置６にある対電極９に達したことを電気伝導度の
急激な変化で知り、モルタル液面の行き過ぎを最小限に
押さえてセメントモルタル注入を終了し、正確な高さ
の、かつ正確な杭の上端位置を持った場所打杭を打設す
ることができるものである。

【００１９】図２は本発明に係わるセメントモルタル液
面検出法に用いる棒状のセメントモルタル液面計の一実
施例を示したものである。図の装置は中空状の金属製パ
イプ１３の先端に発錆性のない金属リング二個１９を絶
縁体１２でリング間及びリング・パイプ間を絶縁して取
り付けこれを第１の対電極とし、そしてそれぞれのリン
グから独立に導線３１を絶縁体・リングの内側を通して
パイプ１３内に引き出し、更に第１の対電極上部に、第
１の対電極と同様に絶縁体３４によって挟まれた第２の
対電極リング２０を取り付け、第１の対電極同様にその
信号導線を第１の対電極の導線と共に絶縁体・対電極リ
ングを通してパイプ１４内に引き出し、その導線及びパ
イプ１４とをその上部で、第１、２の対電極の信号を伝
達するのに必要な本数の導線４０を内部に収納したパイ
プ３３及びその各導線４０を同時に脱着自在に結合でき
るようにした構造のコネクター１５を用いて結合するこ
とを特徴とし、更にパイプ３３の上部端をコネクター１
５と同一の構造として造り、パイプ３３と電気伝導度指
示計に信号を伝える導線コード１７とをコネクター１６
を用いて連結することを特徴とするセメントモルタル液
面計である。

【００２０】図２のセメントモルタル液面計は１２、１
９、１３、３４、２０、１４、１５、の結合体第１ロッ
ドと、１５、３３、４１の結合体第２ロッドの二本で構
成される液面計の実施例であるが、この液面計は長期に
渡って一か所に固定設置する性質のものではなく、一本
の杭が完成すれば他の杭のセメントモルタル液面探査・
検出等に使用されるべく収納移動しなければならず、各
ロッドの長さを、収納移動時の取扱い利便上の常識的な
長さに抑えなければならない。その長さは通常１ｍから
３ｍの間にある。

【００２１】一方探査しなければならないセメントモル
タル液面の泥水中の深さは様々である。図２に示した本
発明に係わるモルタル液面計はこの様々な深さに自在に
対応できる構造を持っている。つまり、第１のロッド一
本で間に合う深さであれば、各ロッドのコネクターとコ
ードコネクター１６の構造が同一なので、第１のロッド
の頭部コネクター１５にコードコネクター１６を結合し
てロッド１本で軽便に探査する事ができ、深さが２本を
必要とする場合は第１、第２ロッドを連結し、第２ロッ
ド頭部コネクター４１にコードコネクター１６を結合
し、更に深い場合は第２ロッドと同じ規格の物をその深
さに見合う本数分製作しておきそれぞれを結合して用い
る事で、どのような深さの場合も長すぎたり短すぎたり
することなく軽便に、適正な長さで使用できる構造を持
っている。

【００２２】またこのように一本毎のロッドの長さを適
正な長で、自在に脱着できるようにし、かつコネクター
を同一規格にしたことにより深いモルタル液面の探査の
時、電極の取り付けられた第１のロッドを孔内泥水中に
挿入した後はほぼ垂直に保って、ロッドの順序を気にす
ることなく２番目、３番目………のロッドを接続し探査
深さに合わせてロッド長さを延長するする事ができるの
で挿入作業の場所的制約がほとんどなく、高能率に作業
する事ができる利点がある。また探査が終了した後の引
き抜き作業は挿入作業の逆を行なうことになるが、この
作業についても挿入作業とまったく同じ利点のもとに進
める事ができる。

【００２３】金属パイプロッドの太さについては特に厳
しい制限はないが、重量が大きくなり人手による脱着作
業が困難にならないこと、人が片手で握れる太さである
事、内部に導線を通せる中空部をとれること、挿入・引
き抜き作業で曲がったり折れたりしない強度を持つこと
などの条件を満足するように設計される。その太さは１
０〜４０ｍｍ程度の範囲にある。

【００２４】また図２ではパイプロッドの材質として金
属の例を示したが、これは強度、加工性から先ず第一に
考えられるものとして示したものであり、加工性、強さ
が十分であれば金属に替わって他の材質のパイプロッド
にすること、及びコネクター部を金属とし他は他の材質
とするなどの変更は何等性能上問題はない。

【００２５】図３は図２の実施例の対電極の形状をリン
グ状から棒状に変更した他の実施例であり、このように
変更しても二本の電極棒間に絶縁性が保たれ、泥水中に
浮遊する土塊どに抵抗する強度が確保できれば何等問題
はない。この他、図では説明しないがリングと棒を組み
合わせた対電極もあり得るが、これについても絶縁性、
強度が確保できれば何等問題はなく対電極として使用す
る事が可能である。

【００２６】図４の棒状のセメントモルタル液面計の実
施例は電気伝導度の測定信号を伝達する導線コードが対
電極直上でパイプロッドの外側に取り出された実施例を
示したものである。この実施例ではロッドと導線コード
が一体になっていないのでロッドの操作性と導線コード
の保護に幾らかの問題が存在するが、ロッド４２、４３
同士の結合コネクター２６の構造が簡単になり製作の費
用が安価になる経済的な効果がある。

【００２７】また図４は対電極を第一のロッド先端部に
のみ一個取り付けた棒状のセメントモルタル液面計の実
施例であるが、セメントモルタルの液面位置の測定に幾
分誤差が大きくなるが十分効果的に使用でき、その他、
ある時点の孔内のセメントモルタル液面の位置を液面計
を上下して探りながら決定するセメントモルタル液面計
としては十分に有効な構成である。

【００２８】図５は二段以上に多段に対電極を設備した
棒状のセメントモルタル液面計の実施例であり、対電極
間の間隔を上の対電極に行くにしたがって狭くした実施
例を示したものである。この実施例によれば、下部の対
電極がモルタル液面を検出するごとにセメントモルタル
の注入速度を遅くするなどの操作を行ない、最上段対電
極４５とそれに続く対電極４６の間４８にモルタル液面
を挟むようにして液面位置を制御し、その間隔を最大の
誤差とする高さの杭を打設することが出来るなど、一個
の対電極、二個の対電極の液面計を用いる場合よりも高
い精度でセメントモルタル液面の位置の制御を行なうこ
とができる利点がある。最上段対電極４５とそれに続く
対電極４６の最小の間隔は、種々の実験の結果３ｃｍか
ら３０ｃｍの間にあることが明らかになった。

【００２９】図６は棒状体の代わりに紐状体を用いたセ
メントモルタル液面計の実施例の説明図である。多段の
対電極２１、２２、４７、４６、４５を、各対電極の電
気信号を伝える導線を内部に収納した紐状体４９、５
０、５１、５２で各電極と導線を接続すると共に、各対
電極間の間隔を上の対電極に行くにしたがって狭くなる
ように連結し、最下部対電極下方に重り５５を取り付
け、紐状体５３を用いて信号を電気伝導度指示計に伝え
るセメントモルタル液面計である。この実施例は図５の
実施例で説明した棒状のセメントモルタル液面計の性能
を全て備えている他、紐状体の長さを杭頭深さの最大限
の長さに製作することによって杭頭深さに合わせた挿
入、測定後の引上げ、収納などの操作を棒状ロッドの脱
着を行なうことなく紐状体を巻き取ることによって出来
るなどの操作上の利便性を持っている。また図による説
明は省略するが図２、図３、図４の実施例で説明した形
状の対電極を装備すること、及び対電極の数を一段、或
いは二段にすることも可能であり、それによってセメン
トモルタル液面計としての性能が損なわれる事はない。

【００３０】

【発明の効果】本発明は土木、建築構造物を建設する現
地において、それらの基礎を堅固にするために、削孔し
てセメントモルタルを注入して形成する場所打杭の施工
方法に関係し、削孔中に存在する泥水を押し上げて上昇
して来るセメントモルタルの液面を探査・検出・測定・
制御し、場所打杭を設計どおりの高さに打設し、杭頭を
地面から正確に予定の深さに止める方法と、その方法に
用いる測定器セメントモルタル液面計を提供するもので
ある。

【００３１】この発明により正確な高さの杭を効果的に
打設することができるので、本発明はセメントの消費量
の節約に寄与し、セメントモルタルが固まった後に行な
う高さを調整するための杭の打ち継ぎや頭部の突き崩し
などの補正作業をなくして、その作業費用を削減し、工
期の短縮に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わるセメントモルタル液面の探査
・検出・測定・制御方法の一実施例を示した説明図であ
る。

【図２】 本発明に係わるセメントモルタル液面の探査
・検出・測定・制御方法に用いる棒状体セメントモルタ
ル液面計の一実施例を示す説明図である。

【図３】 本発明に係わる棒状体セメントモルタル液面
計の他の実施例を示す説明図である。

【図４】 本発明に係わる棒状体セメントモルタル液面
計の他の態様による実施例を示す説明図である。

【図５】 本発明に係わる棒状体セメントモルタル液面
計の他の態様による実施例を示す説明図である。

【図６】 本発明に係わる紐状体セメントモルタル液面
計の一実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１；杭孔 ３；モルタル注入パイプ ４；モルタル液面 ５；泥水面 ６；杭頭予定位置 ７；セメントモルタル液面計 ８、９；対電極 １５、４１；コネクター １６；コードコネクター ２５；導線コード ３１、３２、４０；信号導線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 場所打杭の打設孔掘削終了後、孔内に貯
   留している泥水中へのセメントモルタル注入作業におい
   て、泥水中の杭頭の予定深度の位置に電気伝導度を測定
   する電極を挿入固定し、孔内を孔底部から打設上昇して
   来るセメントモルタル液面が杭頭の予定深度位置に達し
   たことを、セメントモルタルの高電気伝導性を利用して
   探査、検出し、その深さを測定、制御する方法。
2. 【請求項２】 一端に電気伝導度を測定する対電極を取
   り付け、対電極からの電気信号を伝達する導線を設備し
   た棒状の装置と、その信号を計測指示する装置とからな
   る『請求項１』に記載のセメントモルタル液面位置を探
   査、検出、測定、制御する方法に使用する装置。
3. 【請求項３】 一端及び長手方向に離して一個、計二個
   の電気伝導度を測定する対電極を取り付け、各電極から
   の電気信号を伝達する導線を設備した棒状の装置と、そ
   の信号を計測指示する装置とからなる『請求項１』に記
   載のセメントモルタル液面位置を探査、検出、測定、制
   御する方法に使用する装置。
4. 【請求項４】 一端及び長手方向に二個以上の電気伝導
   度を測定する対電極を、一端の第一対電極から長手方向
   に第二対電極、第三対電極と進むにしたがってそれぞれ
   の対電極間隔を短く離して取り付け、各対電極からの電
   気信号を伝達する導線を設備した棒状の装置と、その信
   号を計測指示する装置とからなる『請求項１』に記載の
   セメントモルタル液面位置を探査、検出、測定、制御す
   る方法に使用する装置。
5. 【請求項５】 『請求項２』、『請求項３』、『請求項
   ４』の発明に記載された装置の棒状部を、各対電極から
   の電気信号を伝達する導線を内部に収納した可撓性のあ
   る紐状体に変え且つ第一対電極の一端に重りを取り付け
   た装置と、その信号を計測指示する装置とからなる『請
   求項１』に記載のセメントモルタル液面位置を探査、検
   出、測定、制御する方法に使用する装置。