(57)【要約】【課題】動的破砕剤等の破砕剤を使用した杭頭処理において、破砕前後の鉄筋の状況を経時的に把握できる杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法及び杭頭処理工法の提供。【解決手段】この杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法は、コンクリートを打設する前に鉄筋３，３の杭天端１ａより下の位置にひずみゲージ８を取り付けておき、コンクリート杭１を形成した後、コンクリート杭１の杭頭部に破砕剤７を装填し、破砕剤７によって杭天端１ａから上の余盛部６を破断させる際、ひずみゲージ８によって余盛部６を破断させる際の鉄筋３のひずみを計測することによって、破断前後の鉄筋３のひずみを的確に把握することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に間隔をおいて複数の鉄筋が配置された杭孔にコンクリートを打設してコンクリート杭を形成した後、該コンクリート杭の杭頭部に破砕剤を装填し、該破砕剤に点火して杭天端から上の余盛部を破断させる杭頭処理工法において、
前記コンクリートを打設する前に前記鉄筋の前記杭天端より下の位置にひずみゲージを取り付けておき、該ひずみゲージによって前記余盛部を破断させる際の前記鉄筋のひずみを経時的に計測することを特徴とする杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法。
【請求項２】
周方向に間隔をおいて複数の鉄筋が配置された杭孔にコンクリートを打設してコンクリート杭を形成した後、該コンクリート杭の杭頭部に破砕剤を装填し、該破砕剤に点火して杭天端から上の余盛部を破断させる杭頭処理工法において、
前記コンクリートを打設する前に、前記鉄筋の上端に機械式継手部材を連結させ、且つ、該機械式継手部材が前記杭天端を跨ぐように配置しておくとともに、前記鉄筋の前記杭天端より下の位置にひずみゲージを取り付けておき、
前記ひずみゲージによって前記余盛部を破断させる際の前記鉄筋のひずみを経時的に計測しつつ、前記余盛部を破断させた後、前記鉄筋のひずみが所定の上限値を超えないことを確認した上で、露出した前記機械式継手部材の上端側に上部定着鉄筋を連結させることを特徴とする杭頭処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動的破砕剤等の破砕剤を用いて場所打ちコンクリート杭の杭頭処理を行う杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法及び杭頭処理工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
場所打ちのコンクリート杭は、地盤に形成された杭孔に鉄筋籠を建て込み、しかる後、杭孔にコンクリートを打設して形成される。
【０００３】
その際、杭孔の底部にトレミー管を挿入し、底部からコンクリートを打ち上げてくるため、杭頭部には、底部の土やスライム等の不純物を含むコンクリートによって杭頭の余盛部が形成される。そこで、この余盛部を取り除く処理、即ち、杭頭処理が必要となる。
【０００４】
従来、この種の杭頭処理は、ブレーカー等の破砕機を用いて人力で余盛部を斫り取り、発生したコンクリートガラを除去する方法が一般的である。
【０００５】
しかしながら、破砕機による杭頭処理工法は、作業に多くの時間を要するとともに、その騒音・振動が継続するため周辺環境に及ぼす影響が大きいという問題があった。
【０００６】
そこで、近年では、杭頭部の所定の高さに複数の装薬孔を杭中心に向けて放射状に配し、この装薬孔内に動的破砕剤を装填し、動的破砕剤によって杭天端から上の余盛部を水平破断させる杭頭処理方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
破砕剤には、酸化第２銅、アルミニウム、硫酸マグネシウム７水和物を主成分とした動的破砕剤を主に使用し、点火具に通電することによってテルミット反応と呼ばれる還元反応を誘発し、高温高圧の水蒸気が発生し、この発生した水蒸気の膨張圧を利用してコンクリートを破砕するようになっている。
【０００８】
一方、動的破砕剤を用いた杭頭処理工法においては、破砕による杭躯体への影響、具体的には、コンクリート及び鉄筋への影響を把握する必要がある。
【０００９】
そこで、コンクリートに関しては、破砕前後のコア圧縮強度や破砕面の目視確認等によって評価し、鉄筋に関しては、破砕後の鉄筋の引き抜き試験や鉄筋の引張試験等によって評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１８−７６６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の如き従来の技術において、コンクリートについては、圧縮強度によって破砕前後の差異を比較的容易に把握できるが、鉄筋については、破砕後の鉄筋の引き抜き試験や鉄筋の引張試験によって評価するため、破砕前後の性状を的確に把握することができないという問題があった。
【００１２】
一方、鉄筋の状況把握については、余盛部を破砕する前後の鉄筋の状況を経時的に測定する方法が求められるが、従来では、そのような方法が確立されていなかった。
【００１３】
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、動的破砕剤等の破砕剤を使用した杭頭処理において、破砕前後の鉄筋のひずみを経時的に把握できる杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法及び杭頭処理工法の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、周方向に間隔をおいて複数の鉄筋が配置された杭孔にコンクリートを打設してコンクリート杭を形成した後、該コンクリート杭の杭頭部に破砕剤を装填し、該破砕剤に点火して杭天端から上の余盛部を破断させる杭頭処理工法において、前記コンクリートを打設する前に前記鉄筋の前記杭天端より下の位置にひずみゲージを取り付けておき、該ひずみゲージによって前記余盛部を破断させる際の前記鉄筋のひずみを経時的に計測する杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法にある。
【００１５】
請求項２に記載の発明の特徴は、周方向に間隔をおいて複数の鉄筋が配置された杭孔にコンクリートを打設してコンクリート杭を形成した後、該コンクリート杭の杭頭部に破砕剤を装填し、該破砕剤に点火して杭天端から上の余盛部を破断させる杭頭処理工法において、前記コンクリートを打設する前に、前記鉄筋の上端に機械式継手部材を連結させ、且つ、該機械式継手部材が前記杭天端を跨ぐように配置しておくとともに、前記鉄筋の前記杭天端より下の位置にひずみゲージを取り付けておき、前記ひずみゲージによって前記余盛部を破断させる際の前記鉄筋のひずみを経時的に計測しつつ、前記余盛部を破断させた後、前記鉄筋のひずみが所定の上限値を超えないことを確認した上で、露出した前記機械式継手部材の上端側に上部定着鉄筋を連結させることにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る杭頭部の鉄筋ひずみ計測補法は、請求項１に記載の構成を具備することによって、破砕前後の鉄筋の状態を的確且つ経時的に把握することができる。
【００１７】
また、本発明に係る杭頭処理工法は、請求項２に記載の構成を具備することによって、破砕による鉄筋への残留ひずみ等の影響を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本願発明に係る杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法及び杭頭処理工法を使用するコンクリート杭の平面図である。
【図２】同上の杭頭部分を正面図である。
【図３】図２中の杭天端部を示す拡大断面図である。
【図４】図２中の装薬孔の概略を示す断面図である。
【図５】同上の破断後の杭頭部分を示す正面図である。
【図６】図５中の杭天端部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明に係る杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法及び杭頭処理工法の実施態様を図１〜図６に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は場所打ちコンクリート杭（以下、コンクリート杭という）である。
【００２０】
コンクリート杭１は、地盤に形成された杭孔（図示せず）に鉄筋籠２を建て込み、周方向に間隔をおいて複数の鉄筋（主筋）３，３…を配置した後、杭孔にコンクリート４を打設することにより構築する。尚、図中符号５は、鉄筋籠２を構成する帯筋である。
【００２１】
その際、杭孔の底部にトレミー管を挿入し、底部からコンクリート４を打ち上げてくるため、コンクリート杭１の杭頭部には、底部の土やスライム等の不純物が、杭頭部のコンクリートに混入するため、その不純物を含む杭頭部分（以下、余盛部６という）を取り除くために動的破砕剤等の破砕剤７を用いて杭頭処理を行うようになっている。
【００２２】
尚、余盛部６とは、コンクリート杭１の予定される杭天端１ａ（想定破断面）より上の杭頭部分をいうものとする。
【００２３】
この杭頭処理工法においては、コンクリート４を打設する前に鉄筋（主筋）３，３…の杭天端１ａより下の位置にひずみゲージ８を取り付けておき、ひずみゲージ８によって余盛部６を破断させる際の鉄筋（主筋）３，３…のひずみを計測し、破断前後の鉄筋（主筋）３，３…の状態を的確に把握しつつ杭頭処理を行うようになっている。
【００２４】
また、この杭頭処理工法では、鉄筋３の上端に機械式継手部材９を連結させるとともに、機械式継手部材９が杭天端１ａを跨ぐように配置しておき、余盛部６を破断させた後、露出した機械式継手部材９の上端側に上部定着鉄筋１０を連結させるようになっている。
【００２５】
各鉄筋（主筋）３，３…は、杭孔に対し、上端が杭天端１ａ近傍まで到達し、且つ、余盛部６に到達しない長さとし、その上端に機械式継手部材９が連結され、この機械式継手部材９が杭天端１ａを介してコンクリート杭１の本体と余盛部６とを跨ぐように配置される。
【００２６】
機械式継手部材９は、例えば、図３、図６に示すように、その両端が開口した円筒形状に形成され、内周に形成された凹凸部と開口から挿入された鉄筋３，１０との間にグラウト１１が充填され、鉄筋３，１０と強固に連結される。
【００２７】
この機械式継手部材９は、図３に示すように、コンクリート４打設前に上端側の開口をキャップ１２で閉鎖し、コンクリート４打設時に開口よりコンクリート４が内部に侵入しないようにしておく。
【００２８】
尚、機械式継手部材９は、上述のモルタル充填継手に限定されず、ねじ節鉄筋継手、端部ねじ加工継手、鋼管圧着継手及びこれらの併用であってもよい。
【００２９】
ひずみゲージ８は、鉄筋の外周に貼着されるひずみゲージ本体８ａと、ひずみゲージ本体８ａを覆うように鉄筋の外側に巻き付けられる保護材８ｂと、ひずみゲージ本体８ａと計測器１３とを接続するリード線８ｃとを備え、鉄筋３に生じるひずみを計測するようになっている。
【００３０】
このひずみゲージ８は、ひずみゲージ本体８ａを鉄筋３の杭天端１ａより下側の所定の位置に貼着し、このひずみゲージ本体８ａを覆うように鉄筋３の外側に保護材８ｂを巻き付ける。尚、ひずみゲージ本体８ａの鉄筋３への取り付けは、鉄筋籠２の建て込み前に鉄筋３に取り付けておいてもよく、鉄筋籠２の建込後に鉄筋３に取り付けてもよい。
【００３１】
ひずみゲージ本体８ａの取り付け位置は、破断時の衝撃によるコンクリート４への影響が小さく、且つ、杭天端１ａにできるだけ近い位置とし、例えば、杭天端１ａより５０ｍｍ程度下の位置に設置する。
【００３２】
また、リード線８ｃは、鉄筋３に取り付けた段階では、巻き取った状態で保持しておき、杭孔にコンクリート４を打設する前に杭孔又はコンクリート４打設用の型枠より引き出し、計測器１３に接続する。
【００３３】
尚、杭孔内の余盛部６に相当する位置には、両端がＵ字状を成す一対の吊り筋１４，１４が水平方向に間隔をおいて平行配置され、吊り筋１４，１４の各端部がコンクリート４打設後に杭頭部の外周面に露出し、揚重用のＵ字状の吊り部１４ａ，１４ａを形成するようにしてもよい。
【００３４】
そして、このように各鉄筋３，３…、機械式継手部材９及びひずみゲージ８を設置した状態で杭孔内にコンクリート４を打設することによって、図１、図２に示すように、コンクリート杭１の杭頭部が形成され、そのコンクリート４の杭天端１ａより下の位置にひずみゲージ８が取り付けられた鉄筋（主筋）３，３が埋設される。
【００３５】
この杭頭部の余盛部６を動的破砕剤等の破砕剤７を用いて破断するには、先ず、図２に示すように、杭頭部の杭天端（想定破断面）近傍にドリル等の削孔機を使用して複数（本実施例では４本）の装薬孔１５，１５…を削孔する。
【００３６】
この装薬孔１５，１５…は、杭の外周側から杭中心側に向けた放射状に形成され、各装薬孔１５，１５…は、略等角間隔に配置されている。
【００３７】
また、装薬孔１５，１５…の全長Ｌは、杭半径の９０％前後とし、互いに干渉しないように先端（奥側端部）をそれぞれ杭中心よりやや偏らせて配置する。
【００３８】
装薬孔１５，１５…の径は、破砕剤７を充填するビニル管１６の径に合わせて設定され、ビニル管１６の内径は、点火具１７を含む装薬長Ｌ１の装薬孔１５，１５…長に対する比率が６０±５％となるように、破砕剤７の嵩密度、充填状態等を考慮して設定する。
【００３９】
尚、破砕剤７としては、公知の各種動的破砕剤を使用でき、例えば、酸化第２銅、アルミニウム、硫酸マグネシウム７水和物を主成分としたものを使用してもよく、臭素酸塩等のガス発生剤を主剤とした薬筒と点火具が一体となったものを使用してもよい。
【００４０】
また、動的破砕剤の装薬量は、これまでの実績により、杭頭断面積１ｍ２当り２５６ｇを標準とし、杭径や杭の主筋量に基づき、標準量の８５％〜１００％の範囲で調整する。
【００４１】
そして、図４に示すように、ビニル管１６の最奥部から順に破砕剤７及び点火具１７を充填し、そのビニル管１６を装薬孔１５，１５…に挿入した後、脚線１７ａを装薬孔１５，１５…外に引き出し、しかる後、砂等の込め物１８を装薬孔１５，１５…内に充填する。尚、ビニル管１６の両端は、プラスチック製の栓１９，１９を嵌め込み、その外側をシール材２０で密閉する。
【００４２】
また、装填作業が完了したら、装薬長Ｌ１及び込め物長Ｌ２を測定し、これらの測定値を記録し、適性値の範囲にあること等を確認する。
【００４３】
そして、ひずみゲージ８によるコンクリート４内に埋設された鉄筋（主筋）３，３…のひずみの計測を開始する。
【００４４】
次に、杭の周囲から作業員を退避させ、安全を確認したうえで、点火具１７から引き出された脚線１７ａを発破器（図示せず）に接続し、発破器よる遠隔操作によって破砕剤７に点火し、杭頭部の余盛部６を水平破断する。
【００４５】
動的破砕剤は、点火によるテルミット反応と呼ばれる還元反応を誘発し、高温・高圧の水蒸気を発生し、この発生した水蒸気の膨張圧を利用してコンクリート４が破砕され、余盛部６が杭頭部より水平方向に破断される。
【００４６】
その際、破断に伴う鉄筋（主筋）３のひずみは、ひずみゲージ８によって随時計測され、破砕前後の鉄筋３のひずみの変化が経時的に記録される。
【００４７】
そこで、余盛部６の破断に伴う衝撃や破断によって発生する鉄筋３の残留ひずみ等の影響を考慮し、許容される鉄筋３のひずみの上限値を予め定めておき、破砕前後の鉄筋３のひずみが鉄筋３のひずみの上限値を超えていないことを確認する。
【００４８】
次に、破断が確実に発生したことを確認した後、杭頭部にあらかじめ設置した複数の吊り部１４ａ，１４ａを用いてコンクリート４の破断片（余盛部片）を揚重し、撤去するとともに、コンクリート杭１の杭天端１ａ面を斫り、仕上げを行う。
【００４９】
また、コンクリート４破断片を撤去することによって、図５、図６に示すように、杭天端１ａを介してコンクリート杭１の本体と余盛部６とを跨ぐように配置された機械式継手部材９の上部が露出する。
【００５０】
そして、機械式継手部材９の上端側を封鎖したキャップ１２を取り外し、上部開口より上部定着鉄筋１０を挿入し、内周に形成された凹凸部と開口から挿入された上部定着鉄筋１０との間にグラウト１１を充填し、機械式継手部材９と上部定着鉄筋１０とを強固に連結させ、機械式継手部材９を介してコンクリート杭１内に埋設された鉄筋（主筋）３，３…と上部定着鉄筋１０とを連結する。
【００５１】
このように構成された杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法では、ひずみゲージ８を破断面より下に位置する鉄筋３に取り付けたことによって、動的破砕剤等の破砕剤７によって余盛部６を破断した際の衝撃によってリード線８ｃやひずみゲージ本体８ａが破壊されることがなく、鉄筋（主筋）３，３…の破断前後の状態を的確、且つ、経時的に計測することができる。
【００５２】
また、この杭頭部の鉄筋ひずみ計測方法を利用した杭頭処理工法では、余盛部６を破断させた後、露出した機械式継手部材９の上端側に上部定着鉄筋１０を連結させることによって、余盛部６の破断に伴って発生する鉄筋の残留ひずみ等の影響を回避することができる。
【００５３】
よって、この杭頭処理工法では、コンクリート杭１に埋設された鉄筋３については、余盛部６の破断に伴う鉄筋のひずみ変化が的確に把握された状態にあり、杭天端１ａより突出した部分の上部定着鉄筋１０については、余盛部６を破断した後に連結したものであって、余盛部６の破断による力学的影響を受けない状態にあるので、主筋全体の状況が的確に把握され、安全な状態となっている。
【００５４】
尚、上述の実施例では、余盛部６を破断させた後、露出した機械式継手部材９の上端側に上部定着鉄筋１０を連結させた例について説明したが、鉄筋（主筋）３，３…を余盛部６天端より上面に突出する長さとしたものであってもよい。
【００５５】
また、本発明は、実際の場所打ちコンクリート杭１の施工に適用する場合や、実際の施工前に行う実験等に適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１  コンクリート杭
１ａ  杭天端
２  鉄筋籠
３  鉄筋
４  コンクリート
５  帯筋
６  余盛部
７  破砕剤
８  ひずみゲージ
９  機械式継手部材
１０  上部定着鉄筋
１１  グラウト
１２  キャップ
１３  計測器
１４  吊り筋
１５  装薬孔
１６  ビニル管
１７  点火具
１８  込め物
１９  栓
２０  シール材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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