(57)【要約】【課題】コンクリートの呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することを可能にして、材料コストを引き下げるとともに、被圧水下においても地下水が杭頭部表面にしみ出すことを防止できるようにした場所打ちコンクリート杭の施工方法を提供すること。【解決手段】地盤を掘削して杭孔１を形成し、この杭孔１に鉄筋籠２を建て込んだ後、コンクリート３を打設してコンクリート杭１０を造成する施工方法において、打設したコンクリート３の上方に密閉された空間部４を形成し、該空間部４に加圧した流体５を導入し、凝結するまでの間、コンクリート３の上面に流体圧を作用させるようにする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削して杭孔を形成し、コンクリートを打設してコンクリート杭を造成する場所打ちコンクリート杭の施工方法において、打設したコンクリートの上面に所定の圧力をかける加圧手段を設け、凝結するまでの間、該加圧手段によりコンクリートの上面に所定の圧力を作用させることを特徴とする場所打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項２】
打設したコンクリートの上方に略密閉された空間部を形成し、該空間部に流体を導入して、コンクリートの上面に所定の流体圧を作用させることを特徴とする請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項３】
前記空間部を、表層ケーシング等の筒体に蓋体を設けることにより形成し、該空間部に流体を導入することを特徴とする請求項２記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項４】
前記空間部を、表層ケーシング等の筒体に摺動可能に挿入される有蓋筒体と、該有蓋筒体と表層ケーシングの間で、有蓋筒体の外周を巻回するように配設された膨張・収縮可能なシーリングチューブとにより形成したことを特徴とする請求項２又は３記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項５】
流体を封入する袋部材を空間部に配設し、該袋部材を介してコンクリートの上面に圧力を作用させることを特徴とする請求項２、３又は４記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項６】
表層ケーシング等の筒体内に、略シール状態で昇降する押さえ部材を配設し、該押さえ部材を下方に押圧することにより、コンクリートの上面に所定の圧力を作用させることを特徴とする請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法。
【請求項７】
コンクリート上面への圧力を０．１Ｎ／ｍｍ２以上に設定することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の場所打ちコンクリート杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、場所打ちコンクリート杭の施工方法に関し、特に、コンクリートの呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することを可能にして、材料コストを引き下げるとともに、被圧水下においても地下水が杭頭部表面にしみ出すことを防止できるようにした場所打ちコンクリート杭の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
場所打ちコンクリート杭を築造する工法としては、主に、ベノト工法やリバースサーキュレーション工法（以下、「リバース工法」という。）、アースドリル工法などがある。
これらの工法は、地盤に孔を掘削し、その掘削孔に鉄筋籠を建込み、トレミー管からレディーミクストコンクリート（以下、「生コン」という。）を打設して場所打ちコンクリート杭を築造する。
【０００３】
この場合、地盤を掘削するときの孔壁の崩壊を防止するために、ベノト工法では、孔全長にわたってケーシングを使用している。
また、リバース工法では、表層部にスタンドパイプを挿入して掘削孔に泥水を導入し、アースドリル工法では、表層部に表層ケーシングを挿入して掘削孔にベントナイトやＣＭＣ安定液を使用している。
【０００４】
ところで、上記従来の場所打ちコンクリート杭の施工方法においては、トレミー管から打設された生コンが泥水や安定液と混ざり、特に、杭頭部はブリージングの影響もあって、コンクリートの品質が劣化する。この劣化部分を取り除くために、余盛と称して杭天端位置よりさらに５０〜８０ｃｍほど余分に生コンを打設するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように余盛を行っても、コンクリートの打設深度が浅くなるに従って、コンクリート強度が低下する傾向にあり、特に、杭頭部（杭天端位置から−１０数ｍ間）のコンクリート強度は、かなり大きく低下することが知られている。
図２に、従来の施工方法によりコンクリート杭を造成し、この杭についてコア抜きをしてコア強度と標準供試体の圧縮強度との比を測定した結果を示す。なお、図２において、ＣＡＳＥ１及びＣＡＳＥ３はアースドリル工法、ＣＡＳＥ２、ＣＡＳＥ４及びＣＡＳＥ５はリバース工法でそれぞれ造成した杭である。
図２に示すように、コア強度と標準供試体の圧縮強度との比は、杭頭近傍においては約０．８であり、品質管理をよくしてもこの程度でしかなく、圧縮強度の低下は否めなかった。
【０００６】
以上のことから、必要な設計強度を得るためには、コンクリートの呼び強度を上げて対処する必要があることから、材料コストが上昇するという問題があった。
【０００７】
そして、具体的には、建築の場合は、一般の場所打ちコンクリート杭で圧縮強度を３／４．５に、拡底場所打ちコンクリート杭で圧縮強度を３／４に、土木の場合は、一般的にベノト工法やリバース工法で約８割に、アースドリル工法ではさらに別の方法（杭径を５ｃｍ小さく計算）で低下させるようにしていた。
【０００８】
一方、被圧水がある箇所で場所打ちコンクリート杭を打設すると、コンクリートが凝結しない間に、例えば、鋼管とコンクリートの境界面や鉄筋とコンクリートの境界面に、いわゆる水道が形成され、コンクリートが凝結した後でも、地下水が杭頭部表面にしみ出す等により、施工に支障をきたすという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の場所打ちコンクリート杭の施工方法が有する問題点に鑑み、コンクリートの呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することを可能にして、材料コストを引き下げるとともに、被圧水下においても地下水が杭頭部表面にしみ出すことを防止できるようにした場所打ちコンクリート杭の施工方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法は、地盤を掘削して杭孔を形成し、コンクリートを打設してコンクリート杭を造成する場所打ちコンクリート杭の施工方法において、打設したコンクリートの上面に所定の圧力をかける加圧手段を設け、凝結するまでの間、該加圧手段によりコンクリートの上面に所定の圧力を作用させることを特徴とする。
【００１１】
この場所打ちコンクリート杭の施工方法は、打設したコンクリートの上面に所定の圧力をかける加圧手段を設け、凝結するまでの間、該加圧手段によりコンクリートの上面に所定の圧力を作用させることから、凝結前のコンクリートに対しても上面から圧力を加えることができ、これにより、コンクリートの呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができる。
また、凝結前のコンクリートに対しても上面から圧力を加えることによって、被圧水下においても、例えば、鋼管とコンクリートの境界面や鉄筋とコンクリートの境界面に、いわゆる水道が形成されることによる地下水の杭頭部表面へのしみ出しを防止できる。
【００１２】
この場合において、打設したコンクリートの上方に略密閉された空間部を形成し、該空間部に流体を導入して、コンクリートの上面に所定の流体圧を作用させることができる。
【００１３】
これにより、簡単な構造でコンクリートに対し圧力を加えることができる。
【００１４】
また、前記空間部を、表層ケーシング等の筒体に蓋体を設けることにより形成し、該空間部に流体を導入することができる。
【００１５】
これにより、施工設備を簡便に構築し、低コストにて強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができる。
【００１６】
また、前記空間部を、表層ケーシング等の筒体に摺動可能に挿入される有蓋筒体と、該有蓋筒体と表層ケーシングの間で、有蓋筒体の外周を巻回するように配設された膨張・収縮可能なシーリングチューブとにより形成することができる。
【００１７】
これにより、繰り返し使用される変形しがちな表層ケーシング等に対し、やすく、これに対処すべく一回り小さな有蓋筒体を挿入し、その後、シーリングチューブを膨張させることにより、有蓋筒体と表層ケーシングの間の空隙を閉塞させて密閉された空間部を形成することができる。
【００１８】
また、流体を封入する袋部材を空間部に配設し、該袋部材を介してコンクリートの上面に圧力を作用させることができる。
【００１９】
これにより、表層ケーシングの内周面に沿った流体の漏れを防止することができ、空間部の密閉度に余裕を持たせることができる。
【００２０】
また、表層ケーシング等の筒体内に、略シール状態で昇降する押さえ部材を配設し、該押さえ部材を下方に押圧することにより、コンクリートの上面に所定の圧力を作用させることができる。
【００２１】
これにより、凝結前のコンクリートに対しても上面から圧力を加えることができ、これにより、コンクリートの呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができる。
【００２２】
また、コンクリート上面への圧力を０．１Ｎ／ｍｍ２以上に設定することができる。
【００２３】
これにより、適正な圧力をコンクリートにかけ、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１に、本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の一実施例を示す。
【００２６】
この場所打ちコンクリート杭の施工方法は、地盤を掘削して杭孔１を形成し、該杭孔１に鉄筋籠２を建て込んだ後、コンクリート３を打設してコンクリート杭１０を造成する施工方法において、打設したコンクリート３の上方に密閉された空間部４を形成し、該空間部４に加圧した流体５を導入し、コンクリート３が凝結するまでの間、コンクリート３の上面に０．１Ｎ／ｍｍ２以上の流体圧を作用させるようにする。
なお、この場合、打設したコンクリート３の上部は、従来と同様、余盛コンクリート３ａとする。
【００２７】
空間部４は、スタンドパイプ等の筒体からなる表層ケーシング６に、蓋体７を設けることによって形成されており、この空間部４にポンプＰによって加圧した流体５を導入するようにしている。
【００２８】
流体５としては、水、泥水等の液体のほか、空気等の気体を用いることができ、また、加圧した流体５を導入するために、本実施例において用いているポンプＰのほか、ボンベから直接加圧した気体を導入するようにする等、任意の加圧手段を用いることができる。
【００２９】
この場合、表層ケーシング６の周囲には、該表層ケーシング６を上から押さえることができる架台８が組まれており、該架台８には、表層ケーシング６の抜け上がりを防止するために錘体９が載置される。
【００３０】
コンクリートの強度と深さとの関係は正比例ではないが、図２に示すように、杭天端からの深さが深くなるに従ってコンクリート強度は増加する。
これは、上部のコンクリートが錘体９となって下部のコンクリートを圧縮し、コンクリートの強度を上げているためである。
いずれのケースにおいても、強度比が０．９以上になる深さは４ｍ以上であり、強度比が１．０以上になる深さは１２ｍ以上である。
コンクリートの質量は２３ｋＮ／ｍ３であるから、それぞれの深さにおける生コンの圧力は２７６ｋＮ／ｍ２（０．２７６Ｎ／ｍｍ２）、９２ｋＮ／ｍ２（０．０９２Ｎ／ｍｍ２）となる。
【００３１】
ここで、本発明のように、コンクリートの打設直後に、上記の生コンによってかかる圧力だけの圧力を杭天端に作用させれば、コンクリート強度を改良することができることになる。
すなわち、図１に示すように、表層ケーシング６に蓋体７を配設して密閉することにより空間部４を形成し、該空間部４に加圧された流体５をポンプＰ等によって導入する。
表層ケーシング６は、地盤と接しているため多少の摩擦はあるが、抜け止めはほとんど期待できないため、錘体９によりその抜け上がりを防止する。
錘体９はケーシング径が１．４ｍの場合で４２５ｋＮと重くなり、コンクリートの錘体９であると１８５ｍ３、鋼塊であると５．５ｍ３と大きくなり蓋体７の上に載置することができない。このため、図１に示すように架台８を組んで、架台８に錘体９を載置するようにする。
なお、コンクリート３に流体圧力を作用させておく時間は、コンクリート３の打設直後から、長くてもコンクリート３の凝結が完了するまでとする。
【００３２】
かくして、本実施例の場所打ちコンクリート杭の施工方法は、コンクリート３の上方に形成した空間部４に加圧した流体５を導入することにより、凝結するまでの間、コンクリート３の上面に、好ましくは、０．１Ｎ／ｍｍ２以上の流体圧を作用させることから、凝結前のコンクリート３に対しても上面から圧力を加えることができ、これにより、コンクリートの呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭１０を造成することができる。
また、空間部４を表層ケーシング６に蓋体７を設けることによって形成し、該空間部４にポンプＰにより流体５を導入することにより、施工設備を簡便に構築し、低コストにて強度に優れた密実なコンクリート杭１０を造成することができる。
また、凝結前のコンクリートに対しても上面から圧力を加えることによって、被圧水下においても、例えば、鋼管とコンクリートの境界面や鉄筋とコンクリートの境界面に、いわゆる水道が形成されることによる地下水の杭頭部表面へのしみ出しを防止できる。
【００３３】
現在、場所打ちコンクリート杭に使用しているコンクリート強度は、設計強度として土木では３０Ｎ／ｍｍ２以下としている。例えば、３０Ｎ／ｍｍ２の設計強度を得るために、呼び強度４０Ｎ／ｍｍ２の生コンを使用している。
この場合、本発明の施工方法を採用することにより、設計強度と呼び強度は同じでよいことになり、材料コストを引き下げることができる。
【００３４】
次に、図３を参照して、本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第２実施例を説明する。
この場所打ちコンクリート杭の施工方法は、第１実施例と同様に、地盤を掘削して杭孔１を形成し、該杭孔１に鉄筋籠２を建て込んだ後、コンクリート３を打設してコンクリート杭１０を造成するに際し、打設したコンクリート３の上方に密閉された空間部４を形成し、該空間部４に加圧した流体５を導入し、コンクリート３が凝結するまでの間、コンクリート３の上面に０．１Ｎ／ｍｍ２以上の流体圧を作用させるようにする。
この場合、空間部４は、表層ケーシング６に所定の空隙を有して内挿される有蓋筒体１１と、有蓋筒体１１と表層ケーシングの間で、有蓋筒体１１の外周を巻回するように配設された膨張・収縮可能なシーリングチューブ１２とによって形成されている。
表層ケーシング６の頭部は繰り返し使用されるので変形しやすく、これに対処すべく一回り小さな有蓋筒体１１を挿入し、その後、シーリングチューブ１２にエア等の流体を注入して膨らませ、有蓋筒体１１と表層ケーシングの間の空隙を閉塞させて密閉された空間部を形成する。
そして、この空間部４に、例えばポンプＰによって加圧した流体５を導入し、コンクリート３の上面に流体圧を作用させる。
なお、表層ケーシング６の周囲には、有蓋筒体１１を上から押さえることができる架台８が組まれており、該架台８には、錘体９が載置される。
【００３５】
さらに、図４を参照して、本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第３実施例を説明する。
この場所打ちコンクリート杭の施工方法は、打設したコンクリート３の上方の空間部４に袋部材１５を設置した後、表層ケーシング６に蓋体７を被せるようにし、その後、袋部材１５に加圧した流体５を導入し、コンクリート３が凝結するまでの間、コンクリート３の上面に０．１Ｎ／ｍｍ２以上の流体圧を作用させるようにする。
この場合、空間部４は、表層ケーシング６に蓋体７を設けることにより形成されるが、本実施例では、上記のとおり、蓋体７の下に水等の流体を導入する袋部材１５を設置し、該袋部材を加圧した流体で膨張させることによって、コンクリート３の上面に流体圧を作用させるようにしている。
これにより、表層ケーシング６の内周面に沿った流体の漏れを防止することができる。また、この方法で、第２実施例のような有蓋筒体１１を使用することも可能であり、この場合はシーリングチューブ１２を省略することができる。
なお、本実施例（以下の実施例も同じ）においては、場所打ちコンクリート杭を、鉄筋籠２に代えて、鋼管２ａを用いた複合杭としているが、本発明は、これを排除するものではない。
【００３６】
さらに、図５を参照して、本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第４実施例を説明する。
この場所打ちコンクリート杭の施工方法は、打設したコンクリート３の上面に押さえ部材１３を配設し、該押さえ部材１３を下方に押圧することにより、コンクリート３が凝結するまでの間、コンクリート３の上面に０．１Ｎ／ｍｍ２以上の圧力を作用させるようにする。
本実施例では、上記のとおり、表層ケーシング６等の筒体内に、略シール状態で昇降する押さえ部材１３を配設し、該押さえ部材１３をジャッキ１６等で下方に押圧することにより、コンクリート３の上面に所定の圧力を作用させるようにしている。
これにより、凝結前のコンクリート３に対しても上面から圧力を加えることができ、これにより、コンクリート３の呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができる。
なお、この場合、図６に示すように、天秤型の架台１４を形成して、錘体９の重さを増減することにより、コンクリート上面への圧力を調節するようにしたり、図７に示すように、押さえ部材１３上に直接錘体９を載置することもできる。
【００３７】
以上、本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法について説明したが、本発明は上記実施例の記載に限定されるものではなく、例えば、表層ケーシング６の内周面に、打設し、凝結したコンクリート３の付着力を軽減し、表層ケーシング６の引き抜きを容易化するための手段、具体的には、例えば、樹脂、アスファルト等からなるコート層や発泡樹脂等からなる破断層を形成するようにしたり、場所打ちコンクリート杭を構築した後、表層ケーシング６を引き抜かないまま放置するようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法によれば、打設したコンクリートの上面に所定の圧力をかける加圧手段を設け、凝結するまでの間、該加圧手段によりコンクリートの上面に所定の圧力を作用させることから、凝結前のコンクリートに対しても上面から圧力を加えることができ、これにより、コンクリートの呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができ、これにより、場所打ちコンクリート杭の施工コストを低減することができる。
また、凝結前のコンクリートに対しても上面から圧力を加えることによって、被圧水下においても、例えば、鋼管とコンクリートの境界面や鉄筋とコンクリートの境界面に、いわゆる水道が形成されることによる地下水の杭頭部表面へのしみ出しを防止でき、施工を円滑に実施することができる。
【００３９】
この場合において、打設したコンクリートの上方に略密閉された空間部を形成し、該空間部に流体を導入して、コンクリートの上面に所定の流体圧を作用させることにより、簡単な構造でコンクリートに対し圧力を加えることができる。
【００４０】
また、前記空間部を、表層ケーシング等の筒体に蓋体を設けることにより形成し、該空間部に流体を導入することにより、施工設備を簡便に構築し、低コストにて強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができる。
【００４１】
また、前記空間部を、表層ケーシング等の筒体に摺動可能に挿入される有蓋筒体と、該有蓋筒体と表層ケーシングの間で、有蓋筒体の外周を巻回するように配設された膨張・収縮可能なシーリングチューブとにより形成することにより、繰り返し使用される変形しがちな表層ケーシング等に対し、やすく、これに対処すべく一回り小さな有蓋筒体を挿入し、その後、シーリングチューブを膨張させることにより、有蓋筒体と表層ケーシングの間の空隙を閉塞させて密閉された空間部を形成することができる。
【００４２】
また、流体を封入する袋部材を空間部に配設し、該袋部材を介してコンクリートの上面に圧力を作用させることにより、表層ケーシングの内周面に沿った流体の漏れを防止することができ、空間部の密閉度に余裕を持たせることができる。
【００４３】
また、表層ケーシング等の筒体内に、略シール状態で昇降する押さえ部材を配設し、該押さえ部材を下方に押圧することにより、コンクリートの上面に所定の圧力を作用させることにより、凝結前のコンクリートに対しても上面から圧力を加えることができ、これにより、コンクリートの呼び強度を従来ほど上げることなく、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができる。
【００４４】
また、コンクリート上面への圧力を０．１Ｎ／ｍｍ２以上に設定することにより、適正な圧力をコンクリートにかけ、強度に優れた密実なコンクリート杭を造成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第１実施例を示し、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】コア強度コア強度と標準供試体の圧縮強度との比と、深さとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第２実施例を示し、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第３実施例を示し、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第４実施例を示し、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第５実施例を示し、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】本発明の場所打ちコンクリート杭の施工方法の第６実施例を示し、（ａ）は要部の断面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１　　杭孔
２　　鉄筋籠
２ａ　鋼管
３　　コンクリート
３ａ　余盛コンクリート
４　　空間部
５　　流体
６　　表層ケーシング
７　　蓋体
８　　架台
９　　錘体
１０　コンクリート杭（複合コンクリート杭）
１１　有蓋筒体
１２　シーリングチューブ
１３　押さえ部材
１４　天秤型の架台
１５　袋部材
１６　ジャッキ
Ｐ　　ポンプ
【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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【図７】
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