(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物と地盤が接する部分を通して必要最小限の径の孔を削孔する段階、
必要最小限の径の孔を通して必要とする深さ及び径で地盤を削孔する段階、
削孔した孔の所望の深さ部分を、さらに拡大した径に削孔する段階、
孔内をスライム処理した後、既設構造物との間に隙間をあけて場所打ちコンクリートを施工し、養生する段階、
場所打ちコンクリート頭部にモルタルを施工して既設構造物下の空隙にモルタルを充填する段階、
を有する既設構造物の支持杭施工方法。
【請求項２】
請求項１記載の施工方法において、場所打ちコンクリートは、孔内にファイバーコンクリートを打設して施工することを特徴とする既設構造物の支持杭施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は拡幅掘削技術を用いて既設構造物の支持機能を向上させるための支持杭施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
地盤に直接支持されている既設構造物においては、支持地盤が地下水や振動等の外力の影響、及び地盤自体の脆弱化により供用上必要とされる構造物の支持機能が著しく損なわれ、沈下現象が発生する場合がある。
例えば、図４（ａ）に示すように、ビル・橋梁等と地盤との間に空隙が発生して沈下現象が起きた場合、図４（ｂ）に示すように、地盤と構造物間の空隙に注入材を充填したり、図４（ｃ）に示すように、地盤改良により地盤自体の強度を向上させる等の工事が行われてきた。
【０００３】
しかし、地盤条件や構造物の供用条件上、地盤改良や空隙充填が既設構造物へ悪影響（隆起等）を与えたり、さらなる変状を助長するような場合には、この方策は適さず、最悪の場合は、既設構造物の更新が必要となる場合もある。このように、これまでの地盤改良や空隙充填以外に既設構造物の沈下を抑止し、現状の機能を向上させる有効な対策がなかった。
【０００４】
また、図５に示すように、鉄道トンネルにおいて、地盤上に直接施工したりょう盤コンクリート１の下に空隙が発生して、その沈下対策として、りょう盤コンクリート１、路盤コンクリート２、軌道３全体を支持する杭基礎を施工する場合には、路盤等の構造及び強度面から杭間隔を極力狭くして施工することが望まれる。しかし、営業線下においてはレールや枕木等の軌道が存在するため、地表部からは限られた位置及び径でしか削孔ができない。
【０００５】
このような場合には、地表面近傍は小さな径で削孔し、それ以深は、削孔径を拡大することが可能な機械が存在すればよいが、現状ではそのような機械は存在しない。
なお、現在、場所打ち杭のような比較的大きな径の杭を施工する場合の掘削方法には、オールケーシング、リバース、アースドリル工法等がある。しかし、これらは深度方向に同一の径で掘削するものであり、深度方向に異なる径の孔を掘削することはできない。また、場所打ち杭以外の土留め工や基礎工、井戸工等で必要とされる比較的小さな径での地盤内削孔においても深度方向には一様な径でしか削孔する方法はない。
【０００６】
そのため、地表面近傍にある一定の径以上の孔を開けることが機能上許されない構造物等がある場合や必要とする削孔径（杭径）と同程度の孔を開けることが困難な場合には、深度方向に異なる径の削孔が必要となる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのもので、沈下現象が懸念される供用中の既設構造物において、供用形態を変更することなく、また、構造物の機能を低下することなく、既設構造物の沈下を抑止し、支持機能を向上させることができる有効な手段を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の既設構造物の支持杭施工方法は、既設構造物と地盤が接する部分を通して必要最小限の径の孔を削孔する段階、必要最小限の径の孔を通して必要とする深さ及び径で地盤を削孔する段階、削孔した孔の所望の深さ部分を、さらに拡大した径に削孔する段階、孔内をスライム処理した後、既設構造物との間に隙間をあけて場所打ちコンクリートを施工し、養生する段階、場所打ちコンクリート頭部にモルタルを施工して既設構造物下の空隙にモルタルを充填する段階を有することを特徴とする。
また、本発明の既設構造物の支持杭施工方法は、場所打ちコンクリートを孔内にファイバーコンクリートを打設して施工することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の杭基礎による既設構造物支持方式の例を説明する図で、図１（ａ）は軌道に直交する方向の断面図、図１（ｂ）は平面図、図２は図１の支持方式における杭基礎施工順序を説明する図である。
図１は、図２に示した鉄道トンネルのような場合において、りょう盤コンクリート１、路盤コンクリート２、軌道３全体を支持する杭基礎を施工する例を示している。前述したように、レールや枕木等の軌道が存在するため、地表部からは限られた位置及び径でしか削孔ができない。
【００１０】
そこで、図１（ａ）に示すように、りょう盤コンクリート１、路盤コンクリート２、軌道３を通して必要最小限の孔１０を開け、その下に後述する方法で拡幅部分を持たせて削孔することにより、杭の頭部１１ａを拡大させた支持杭１１を施工し、軌道の支持機能を向上させる。なお、図１（ｂ）に示すように、支持杭１１は軌道の両側に所定間隔毎に施工する。
【００１１】
図２により施工順序を説明すると、
▲１▼既設構造物と地盤が接する部分（図１の例では、りょう盤コンクリート、路盤コンクリート、地盤）に必要最小限の径の孔をダイヤモンドカッターにより削孔する。
▲２▼）後述する異径削孔機械をダイヤモンドカッターで開けた孔に挿入し、必要とする深さ及び径で地盤を削孔し、りょう盤コンクリート下面より任意の深さ部分を、さらに拡大した径で地盤を削孔する。
▲３▼掘削した孔内をスライム処理した後、ファイバーコンクリートを打設する。この場合、りょう盤コンクリートと拡幅部頂面との間に隙間をあけておき、１日程度養生する。
▲４▼路盤コンクリート、りょう盤コンクリートの穴に急結モルタルを施工し、りょう盤下の空隙、路盤・りょう盤コンクリートの穴、軌道下空隙にモルタルを充填する。
なお、ファイバーコンクリートの打設に代えて、Ｈ鋼や鉄筋籠を建て込んで、路盤コンクリート、りょう盤コンクリートと一体でコンクリートを打設し、場所打ちコンクリートを作製してもよい。
【００１２】
次に、図３により拡幅掘削装置の例について説明する。
図３（ａ）は、渦巻き型回転ビット移動方式の削孔機２０を示している。削孔機２０の掘削ビツト２１の軸２２が歯型（ギア）付きのガイド２３上を図の破線のように、中心部から外円部へ、さらに円周上を回転しながら移動するようになっており、円周上を回転しながら掘削ビツト２１で掘削することにより拡幅部を有する孔１０を掘削する。
【００１３】
図３（ｂ）はビット押出し方式の削孔機３０を示している。ロツド内に鉛直方向に収納された回転軸３２の先端に取付けられた１枚刃、２枚刃、３枚刃等からなる掘削ビット３１を回転させながら、ロッド３３を下方に押し下げることにより刃の羽を広げるように押出して拡幅削孔を行うものである。
【００１４】
図３（ｃ）は掘削ビット伸縮方式の削孔機４０を示している。ロツド内に鉛直方向に収納された回転軸４１の先端に、上下複数のアーム４２、４３の枢着部に掘削ビット４４を有し、アーム４２、４３の両端間をバネ４５で接続した構造の掘削装置を取付けた構造からなり、上方から圧力を加えてバネ４５を圧縮し、アーム４２、４３をその枢着部で互いに揺動させてそれらのなす角度を変えることにより掘削ビット４４を押し広げ、拡径した孔１０を削孔するものである。
【００１５】
なお、上記では、既設構造物としてトンネルを例にとって説明したが、もちろん、ビル等の構造物にも適用可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の支持杭施工方法によれば、既設構造物下に拡径部を有する杭を施工することにより、これまでの地盤改良工や空隙充填に比ベ、確実な支持機能の向上が可能になると共に、地盤改良工等が地盤条件、供用条件上不可能とされ、構造物の更新を余儀なくされてきたものについても有効な対策工になり得る。また、地盤改良工等に比ベ、工事費の削減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の杭基礎による既設構造物支持方式の例を説明する図である。
【図２】  図１の支持方式における杭基礎施工順序を説明する図である。
【図３】  拡幅掘削装置の例を説明する図である。
【図４】  従来の既設構造物の支持機能向上策を説明する図である。
【図５】  鉄道トンネルの沈下対策を説明する図である。
【符号の説明】
１…りょう盤コンクリート、２…路盤コンクリート、３…軌道、１０…孔、１１…杭、２０、３０、４０…削孔機。
【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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