(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材が外装された芯材を打撃あるいは押圧することにより前記管材を地中に配置する配管工程と、
前記芯材を前記管材から抜き出す芯材撤去工程と、を備える管打込み方法であって、
前記管材の先端には前記管材の先端を遮蔽する先端部材が設けられていて、
前記芯材の先端が前記先端部材に当接させた状態で前記配管工程を行うことを特徴とする、管打込み方法。
【請求項２】
芯材と、
前記芯材に外装された管材と、
前記管材の先端に設けられて前記管材を遮蔽する先端部材と、を備える管材打込みユニットであって、
前記先端部材には、前記芯材の先端を着脱するための芯材固定部が形成されていることを特徴とする、管材打込みユニット。
【請求項３】
前記芯材には、前記管材の上端に対応する位置に、前記管材の外径よりも大きな幅寸法を有する当接部が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の管材打込みユニット。
【請求項４】
芯材と、
前記芯材に外装された管材と、
前記管材の先端に設けられた先端部材と、を備える管材打込みユニットであって、
前記先端部材には、前記芯材の先端を着脱するための芯材固定部が形成されていて、
前記芯材の外面に、前記管材の内面に当接する間詰材が設けられていることを特徴とする、管材打込みユニット。
【請求項５】
前記管材が、合成樹脂製であることを特徴とする、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の管材打込みユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管打込み方法および管材打込みユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤の液状化対策工として、地盤内に薬液や空気等を注入する場合がある。また、土壌浄化を目的として、地盤内に栄養剤や空気を注入する場合もある。
地盤Ｇ内に液体や気体等の流体（注入材）を注入する方法としては、図５に示すように、ボーリング孔１００内に配管された注入管１１０を介して行うのが一般的である。ところが、ボーリング孔１００を利用した注入方法は、注入管１１０とボーリング孔１００との隙間部分から注入材が漏出し、所望の位置に注入材を注入できないおそれがある。そのため、注入管１１０とボーリング孔１００との隙間にモルタル１２０等を充填する漏出対策とともに、所定の位置に吐出部１１１を形成しておくことで、地盤Ｇ内の所望の位置への注入材の注入が可能となるように処理する必要がある。このように、ボーリング孔１００を利用した注入方法では、ボーリング孔１００の削孔、注入管１１０の配管、隙間へのモルタル注入および吐出部１１１の形成等、作業項目が多数あり、施工に手間を要していた。
一方、例えば、特許文献１に示すように、地盤内に注入管を打込むことにより配管する施工方法によれば、注入管周辺に漏出対策を要することなく、注入作業を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３２１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
打込みによる注入管の設置方法では、地盤内への貫入時に必要となる注入管の剛性を確保するために、堅固な金属管（肉厚な金属管）を用いるのが一般的である。金属管には注入材を注入するためのスリットや孔等を形成する必要があるが、堅固な金属管（肉厚の金属管）にスリットや孔等を形成しようとすると、加工に手間や費用がかかる。また、地盤の液状化対策工では、注入管を多数配管する必要があるため、注入管に高価な管材を使用すると、全体工事費の低減化の妨げとなる。なお、スリットや孔が形成された有孔管（注入管）に限らず、硬質塩化ビニル樹脂管等の合成樹脂製の管材を地中に打込むことができれば、金属管を採用する場合に比べて、材料費の低減化を図ることができる。
このような観点から、本発明は、施工性に優れているとともに、工事費の低減化を図ることが可能な管打込み方法および管材打込みユニットを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の管打込み方法は、管材が外装された芯材を打撃あるいは押圧することにより前記管材を地中に配置する配管工程と、前記芯材を前記管材から抜き出す芯材撤去工程とを備えており、前記管材の先端には前記管材の先端を遮蔽する先端部材が設けられていて、前記芯材の先端が前記先端部材に当接させた状態で前記配管工程を行うことを特徴としている。
かかる管打込み方法によれば、芯材を内装した状態で管材を地中に配管するため、管材が堅固である必要がない。そのため、材料費の低減化、ひいては、全体工事費の低減化を図ることができる。また、芯材を転用することで、さらなる費用の低減化を図ることができる。なお、管材は、所定の位置に複数のスリットまたは孔が形成された合成樹脂製の有孔管を含むものとする。
【０００６】
また、本発明の管材打込みユニットは、芯材と、前記芯材に外装された管材と、前記管材の先端に設けられて前記管材を遮蔽する先端部材とを備えるものであって、前記先端部材に、前記芯材の先端を着脱するための芯材固定部が形成されていることを特徴としている。
かかる管材打込みユニットによれば、芯材を有しているため、例えば、合成樹脂製の管材等、堅固な管材を使用していなくても、地盤内に圧入することができる。また、芯材は、着脱が可能なため、芯材を転用することで工事費の低減化を図ることができる。
なお、前記芯材の前記管材の上端に対応する位置に、前記管材の外径よりも大きな幅寸法を有する当接部が形成されていれば、地盤内に打込む際に、管材の上端から押圧力を付与することができるため、施工性が向上する。
また、前記芯材の外面に、前記管材の内面に当接する間詰材が設けられていれば、地盤内に打込む際の側圧に対する耐力が向上する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の管打込み方法および管材打込みユニットによれば、堅固な金属管を使用しない場合であっても、金属管を打込む場合と同等の打込み性能を有し、ひいては、工事費の低減化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る液状化対策工法を示す模式図である。
【図２】本実施形態の管材打込みユニットを示す断面図である。
【図３】（ａ）は本実施形態の管材打込みユニットの先端部分を示す正面図、（ｂ）は他の形態に係る管材打込みユニットの先端部分を示す正面図である。
【図４】本実施形態の管打込み方法の各状況を示す断面図であって、（ａ）は配管工程、（ｂ）は芯材撤去工程、（ｃ）は管材設置後である。
【図５】従来の液状化対策工法の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態では、図１に示すように、地中（地盤Ｇ内）への空気注入（不飽和化）による液状化対策を目的として、地盤Ｇ内に注入管１０を設置する管打込み方法について説明する。本実施形態の管打込み方法は、配管工程と、芯材撤去工程とを備えている。
配管工程は、管材打込みユニット１を地中に配置する工程である。
管材打込みユニット１は、図２に示すように、芯材２と、芯材２に外装された管材（有孔管）３と、有孔管３の先端を遮蔽する先端部材４とを備えている。管材打込みユニット１は、芯材２を有孔管３に挿入するとともに、芯材２の先端を先端部材４に当接させる（固定する）ことにより形成する。
【００１０】
芯材２は、複数の棒状部材２１，２１，…を連結することにより形成されている。芯材２の全長は、有孔管３の全長よりも長く、芯材２の上端は有孔管３の上端から突出している。本実施形態の棒状部材２１は、外径が有孔管３の内径よりも小さい円筒状の鋼管により構成されている。なお、芯材２を構成する材料は限定されるものではなく、密実な棒材であってもよい。また、芯材２は、必ずしも複数の棒状部材２１，２１，…を連結することにより形成する必要はなく、１本の棒状部材であってもよい。また、芯材２は、打込みに必要な強度を有していれば、金属に限定されるものではなく、例えば樹脂であってもよい。さらに、芯材２は、必ずしも円形断面である必要はなく、多角形断面（例えば、角形断面）であってもよい。
【００１１】
ここで、芯材２は、少なくとも、地盤Ｇ内に単独で直接圧入することが可能な鋼管（例えば、炭素鋼鋼管）と同等の堅固性を有していればよい。すなわち、芯材２として、鋼管と同じ材質により構成された棒状部材を使用するのであれば、断面係数が同等であればよい。また、芯材２として鋼管と異なる材質の棒状部材を使用する場合であっても、断面係数および弾性係数により、同等の堅固性を確保する材料を使用する。なお、鋼管に代えて管材打込みユニット１を採用する場合において、鋼管と同じ材質の芯材２を使用する場合には、式１を利用して芯材２の寸法を決定する。
例えば、外径４８．６ｍｍ、肉厚７．１ｍｍの炭素鋼鋼管（４０Ａ  Ｓ／１６０）に代えて、本実施形態の管材打込みユニット１を採用する場合には、式１により、直径３１ｍｍ以上の鋼棒を芯材２として使用すればよい。
【００１２】
【数１】
0006767133.tif 000002
【００１３】
芯材２の先端は、先端部材４に螺着されている。本実施形態では、芯材２の先端部（最下端部の棒状部材２１）に凹部が形成されている。凹部の内面には雌ネジ加工が施されていて、先端部材４（芯材固定部４１）への螺着が可能に構成されている。すなわち、芯材２は、先端部材４に螺着させるとともに、先端面を先端部材４の上面に当接させている。
芯材２の上部には、当接部２２が形成されている。当接部２２は、有孔管３の上端に対応する位置に形成されている。当接部２２は、有孔管３の外径よりも大きな外径を有した環状の突起であって、有孔管３の上端への係止が可能に構成されている。すなわち、本実施形態の管材打込みユニット１は、有孔管３が芯材２の当接部２２と先端部材４に挟まれた状態になっている。なお、芯材２の当接部２２は、有孔管３に対して、有孔管３が座屈しない程度に安定した締付け力を付与する。そのため、当接部２２は、バネ等を介して、有孔管３に締付け力を付与するように構成してもよい。また、当接部２２の形状は、有孔管３の外径よりも大きな幅寸法を有していて、有孔管３の上端への係止が可能な形状であれば、環状に限定されるものではない。また、当接部２２は、必要に応じて形成すればよい。
【００１４】
有孔管３は、地中に配設されて、注入管１０を構成する管材である。
本実施形態の有孔管３は、硬質塩化ビニル樹脂管により構成されている。また、有孔管３の先端部分には、図３（ａ）に示すように、複数のスリット３１，３１，…が形成されている。なお、有孔管３には、図３（ｂ）に示すように、スリット３１に代えて複数の孔３１，３１，…が形成されていてもよい。また、有孔管３に形成されるスリット（孔）３１の位置および数は限定されるものではなく、適宜、所望の位置に所望の数を形成すればよい。例えば、管材の全長にわたって、所定の間隔で孔やスリット３１が形成されていてもよい。また、有孔管３を構成する材料は、硬質塩化ビニル樹脂管に限定されるものではなく、例えば、他の合成樹脂製管（例えば、ポリエチレン管等）であってもよい。
【００１５】
本実施形態では、所定の間隔毎に、芯材２の外面と有孔管３の内面との間に間詰材５が介設されている。間詰材５は、樹脂製の環状部材（いわゆるＯリング）により構成されていて、芯材２の外面および有孔管３の内面に当接している。なお、間詰材５を構成する材料はＯリングに限定されるものではない。また、間詰材５は、必要に応じて配設すればよい。例えば、芯材２の外面と有孔管３の内面とのクリアランスを最小限に抑えることで、間詰材５を要することなく有孔管３の変形を防止するようにしてもよい。
【００１６】
先端部材４は、有孔管３の先端に固定されていて、有孔管３の先端を遮蔽している。
本実施形態の先端部材４は、金属製の密実部材からなり、先端に行くに従って縮径する円錐形状（コーン状）を呈している。なお、先端部材４を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、塩化ビニル樹脂製であってもよい。また、先端部材４は、所定の強度を有していれば、必ずしも密実である必要はない。また、先端部材４の形状も限定されるものではない。
先端部材４の上面には、芯材２の先端を着脱するための芯材固定部４１が形成されている。本実施形態の芯材固定部４１は、外面に雄ネジ加工が施された突起であって、芯材２の先端（雌ネジ）の螺合が可能に構成されている。本実施形態では、ネジ加工が施された棒状部材（いわゆる寸切ボルト）の一端部を先端部材４に埋め込むとともに他端部を先端部材４の上面から突出させることにより芯材固定部４１が形成されている。なお、芯材固定部４１の形成方法は限定されるものではなく、例えば、先端部材４を加工することにより形成してもよい。また、芯材固定部４１の構成は限定されるものではなく、例えば、芯材２の先端を挿入することが可能な凹部であってもよい。この場合には、凹部の内壁面に雌ネジ加工を施すとともに、芯材２の先端部に雄ネジ加工を施しておけばよい。
【００１７】
図４（ａ）に示すように、配管工程では、芯材２に押圧力および振動を付与することにより、管材打込みユニット１を地中に圧入する。すなわち、管材打込みユニット１は、振動により有孔管３の周面と地盤との摩擦を低減させた状態で、先端部材４に貫入力を作用させることで、地中に打ち込まれる。このとき、有孔管３の外面には周辺地盤との間に摩擦力が作用するが、有孔管３は当接部２２および先端部材４によって把持されているため、当接部２２により押し込まれた状態で、先端部材４に追従する。
また、有孔管３には、土圧による締め付け力が作用するが、所定の位置に間詰材５が所定の間隔で配設されているため、有孔管３の変形（座屈）が防止されている。
なお、管材打込みユニット１は、芯材２の上端を打撃することにより地中に打ち込んでもよい。
【００１８】
芯材撤去工程は、図４（ｂ）に示すように、芯材２を被覆材（有孔管３および先端部材４）から抜き出す工程である。
芯材２を回転させることで、芯材２の先端を先端部材４から取り外した後、芯材２を上方に引き出すことにより、芯材２を撤去する。芯材２を撤去することで、有孔管３および先端部材４は、地中に残置される。
【００１９】
芯材２を撤去したら、図４（ｃ）に示すように、有孔管３内に注入材（空気Ａ）を圧入することで、スリット３１を介して地中に空気Ａを圧入する。
なお、地盤内への空気Ａ（注入材）の注入後、注入管１０（有孔管３）を撤去する場合には、有孔管３に芯材２を挿入して、当該芯材２を先端部材４に固定した後、引き揚げればよい。また、地盤Ｇ内への空気Ａ（注入材）の注入を、深さ方向に多段で行う場合には、同様に芯材２を介して所定高さ分引き揚げた後、芯材２のみを有孔管３から抜き出して、当該有孔管３から空気Ａを注入すればよい。
【００２０】
本実施形態の管打込み方法によれば、注入管１０（有孔管３）を地中に圧入する際の堅固性を芯材２によって確保しているため、有孔管３として、堅固な管材を使用する必要がなく、比較的安価な塩化ビニル樹脂管等を採用することができる。そのため、材料費の低減化、ひいては、全体工事費の低減化を図ることができる。
管材打込みユニット１は、注入管貫入時の強度は芯材２によって確保し、注入時に必要な止水性は有孔管３によって確保しているため、注入管１０の配置および注入材（空気Ａ）の注入を確実に行うことができる。
【００２１】
撤去した芯材２は、他の有孔管３に挿入することで、他の管材打込みユニット１に転用し、材料費の低減化を図ることができる。
また、芯材２の有効管３の上端に対応する位置に当接部２２が形成されているため、地盤Ｇ内に管材打込みユニット１を打込む際に、有孔管３の上端から押圧力および振動を付与することができるため、施工性が向上する。
また、芯材２と有孔管３との間に間詰材５が介設されているため、管材打込みユニット１を地盤Ｇ内に打込む際の側圧に対する有孔管３の耐力が向上する。
【００２２】
有孔管３として、合成樹脂製の管（塩化ビニル樹脂管）を使用しているため、腐食の心配がなく、長期間使用することができる。
有孔管３として塩化ビニル樹脂管を使用しているため、スリット３１を形成する等の加工が容易であり、製造コストの低減化を図ることができる。
また、有孔管３を直接地盤内に打ち込んでいるため、地盤Ｇに対して直接的に注入材を注入することができる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
なお、注入管１０（有孔管３）を介して地中に注入される注入材は空気Ａに限定されるものではなく、例えば、微生物の活性化を促す栄養塩であってもよいし、薬液等であってもよい。
また、前記実施形態では、スリット３１または孔が形成された有孔管３を地中に配置する場合について説明したが、管材は必ずしも有孔管である必要はない。管材として有孔管３を使用しない場合には、先端部材４に注入孔を形成しておいてもよい。
前記実施形態では、管材を地中に圧入する際に、芯材２の先端を先端部材４に固定する場合について説明したが、芯材２は、先端部材４に押圧力を伝達することができるように先端部材４に少なくとも当接していればよく、必ずしも先端部材４に固定する必要はない。
前記実施形態では、先端部材４により管材３の先端を遮蔽する場合について説明したが、先端部材４は、必ずしも管材３の先端を遮蔽している必要はない。例えば、先端部材４に孔やスリット等が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１    管材打込みユニット
１０  注入管
２    芯材
２１  棒状部材
２２  当接部
３    有孔管（管材）
３１  スリット
４    先端部材
４１  芯材固定部
５    間詰材
Ａ    空気（注入材
Ｇ    地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006767133.tif 000006
【図５】
0006767133.tif 000007