(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に中空の杭体を設置する際に流動状態の被充填物が杭体内に充填される杭工事の終了直後に、上記杭体の内径より小径の重錘体とこの重錘体に先端部が取り付けられた採熱管とを上記被充填物中に沈設するに際して、上記重錘体および採熱管に作用する重力よりも被充填物中のこれらに作用する浮力が上回る場合は、上記重錘体および採熱管に作用する重力に、上記重錘体に着脱自在に接続された単管に他の単管を順次結合しながらこれら単管によって構成された長尺押込材により上記重錘体を被充填物中に押し込む押込力を加えて、上記重錘体と採熱管とを上記被充填物中の定着深度まで沈設し、
この定着深度まで沈設された上記重錘体から上記長尺押込材を取り外して上記被充填物中から引き抜き、
上記被充填物中に上記重錘体およびこの重錘体から地上まで導出された採熱管を残置させる
ことを特徴とする採熱管施工方法。
【請求項２】
地中に中空の杭体を設置する際に杭体内に充填される流動状態の被充填物中に採熱管を取り付けた状態で定着深度まで沈設される重錘体と、
この重錘体に着脱自在に接続してこの重錘体を上記被充填物中に押し込むために複数の単管を順次結合した長尺押込材とを備え、
上記重錘体は、
先端を除くほぼ全長にわたって上記採熱管を添わせるように取り付ける軸部と、
この軸部の先端から後方に向かって上記採熱管を保護可能な径まで漸次拡径された錐体部と、
上記軸部の後端部に設けられた一方の係合部とを備え、
上記長尺押込材は、上記重錘体の軸部の後端部に接続される最先端の単管の先端部に設けられて一方向回転で上記一方の係合部に係合するとともに他方向回転でこの係合を解除する他方の係合部を備えた
ことを特徴とする採熱管施工工具。
【請求項３】
重錘体は、
錐体部の後端周縁部から採熱管の先端部周囲まで、この錐体部が先端から拡径する角度でかつ上記杭体の内径より小径で拡開状に突出された剛性を有する複数のひげ状部材を備えた
ことを特徴とする請求項２記載の採熱管施工工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱利用システムに用いる採熱管を杭体内に設置する採熱管施工方法およびこの施工方法の実施に用いる採熱管施工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に中空の既製杭を設置する杭工事において、杭中の土砂を外部へ排出し、杭中に生じた空洞に樹脂製のＵ字状チューブまたは２重管などの採熱管を挿入し、その後、杭中の空洞にセメントミルクや土砂またはベントナイトセメントなどの充填材を充填する採熱管施工方法が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
さらに、杭工事終了直後に、杭中ソイルセメントを清水に置き換えて、杭中に採熱管を設置する施工方法や、杭工事と同時に鋼管を杭中に設置し、この鋼管中に採熱管を設置する施工方法などもある。
【０００４】
また、杭工事終了後の杭中ソイルセメントに通水管を挿入して水掘りを実施した後、杭中に採熱管を設置する施工方法もある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４８０７９号公報
【特許文献２】特許第３１４３６１９号公報
【特許文献３】特開２０１２−１７２９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の施工方法のうち、杭中の土砂やソイルセメントを充填材や清水に置き換える施工方法は手間がかかり、コスト的および工期的に問題がある。
【０００７】
また、杭工事完了後の杭中ソイルセメントに水掘りを実施する方法は、他の従来工法よりも、コスト的および工期的に優れているが、水掘りを実施する手間がかかるので改良の余地がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、低コストで、かつ短時間のうちに中空の杭体内に採熱管を設置できる採熱管施工方法およびこの施工方法に用いられる採熱管施工工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載された発明は、地中に中空の杭体を設置する際に流動状態の被充填物が杭体内に充填される杭工事の終了直後に、上記杭体の内径より小径の重錘体とこの重錘体に先端部が取り付けられた採熱管とを上記被充填物中に沈設するに際して、上記重錘体および採熱管に作用する重力よりも被充填物中のこれらに作用する浮力が上回る場合は、上記重錘体および採熱管に作用する重力に、上記重錘体に着脱自在に接続された単管に他の単管を順次結合しながらこれら単管によって構成された長尺押込材により上記重錘体を被充填物中に押し込む押込力を加えて、上記重錘体と採熱管とを上記被充填物中の定着深度まで沈設し、この定着深度まで沈設された上記重錘体から上記長尺押込材を取り外して上記被充填物中から引き抜き、上記被充填物中に上記重錘体およびこの重錘体から地上まで導出された採熱管を残置させる採熱管施工方法である。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、地中に中空の杭体を設置する際に杭体内に充填される流動状態の被充填物中に採熱管を取り付けた状態で定着深度まで沈設される重錘体と、この重錘体に着脱自在に接続してこの重錘体を上記被充填物中に押し込むために複数の単管を順次結合した長尺押込材とを備え、上記重錘体は、先端を除くほぼ全長にわたって上記採熱管を添わせるように取り付ける軸部と、この軸部の先端から後方に向かって上記採熱管を保護可能な径まで漸次拡径された錐体部と、上記軸部の後端部に設けられた一方の係合部とを備え、上記長尺押込材は、上記重錘体の軸部の後端部に接続される最先端の単管の先端部に設けられて一方向回転で上記一方の係合部に係合するとともに他方向回転でこの係合を解除する他方の係合部を備えた採熱管施工工具である。
【００１１】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の採熱管施工工具における重錘体が、錐体部の後端周縁部から採熱管の先端部周囲まで、この錐体部が先端から拡径する角度でかつ上記杭体の内径より小径で拡開状に突出された剛性を有する複数のひげ状部材を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、重錘体および採熱管に作用する重力よりも被充填物中のこれらに作用する浮力が上回る場合であっても、重錘体に着脱自在に接続された単管に他の単管を順次結合しながらこれら単管によって構成された長尺押込材により重錘体を被充填物中に押し込む押込力を加えることで、重錘体と採熱管とを被充填物中の定着深度まで迅速に沈設でき、さらに、流動状態の被充填物中に長尺押込材を押し込んでからこの長尺押込材を重錘体から取り外して引き抜くのみの１往復工程の作業により、短時間のうちに中空の杭体内に採熱管を設置できる。また、複数の単管を順次結合しながら重錘体と採熱管とを沈設するので、定着深度に係わりなく容易に取り扱うことができる単管により効率良く作業できる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、重錘体の軸部に取り付けられた採熱管を重錘体の錐体部の後方にかばいながら、その錐体部により被充填物中の土塊などを押し分けるようにして採熱管を被充填物中に円滑に挿入でき、作業能率の向上により低コストで、かつ短時間のうちに採熱管を設置できる。また、重錘体の軸部の後端部に設けた一方の係合部に対し、長尺押込材の先端部に設けた他方の係合部を、一方向回転で係合させるとともに他方向回転でこの係合を解除させるので、重錘体および採熱管を被充填物中に沈設する作業と、不要となった長尺押込材を回収する作業との切替を、長尺押込材の回転方向の切替のみにより簡単に行なうことができ、重錘体および採熱管に作用する重力よりも被充填物中のこれらに作用する浮力が上回る場合であっても、上記のように重錘体に着脱自在に接続された長尺押込材による押込力を加えることで、重錘体と採熱管とを被充填物中の定着深度まで迅速に沈設できるので、作業能率の向上により低コストで、かつ短時間のうちに採熱管を設置できる。その際、長尺押込材としての複数の単管を順次結合しながら重錘体と採熱管とを沈設するので、定着深度に係わりなく容易に取り扱うことができる単管により効率良く作業できる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、重錘体の錐体部の後端周縁部から採熱管の先端部周囲まで、錐体部が先端から拡径する角度でかつ上記杭体の内径より小径で拡開状に剛性を有する複数のひげ状部材を拡開状に突出させたので、これらのひげ状部材により障害物を感知して重錘体を回避させることで重錘体の軸部に取り付けられた採熱管を障害物から保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る採熱管施工方法の一実施の形態を示す工程図である。
【図２】同上施工方法に用いられる採熱管施工工具の一実施の形態を示す正面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】同上施工工具の重錘体と長尺押込材の係合部を示す斜視図である。
【図５】同上重錘体の採熱管取付状態を示す正面図である。
【図６】同上重錘体の障害物回避作用を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を、図１乃至図６に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。
【００１７】
先ず、図２乃至図６に基づき採熱管施工工具を説明する。
【００１８】
図２において11は重錘体であり、この重錘体11は、図６に示されるように既製コンクリート杭などの中空の杭体12内に充填された流動状態の被充填物13中に、先端Ｕ字形の採熱管14を針金15やテープ16などにより取り付けた状態で定着深度まで沈設される。
【００１９】
被充填物13は、時間経過により流動状態から固化状態に変化する性状のソイルセメントや、固化しないまでも流動状態でなくなる泥土などであり、採熱管14は、例えばポリエチレンなどで成形されたＵ字管に２本の管を溶着したものなどを用いるとよい。
【００２０】
上記重錘体11は、図５に示されるように先端を除くほぼ全長にわたって上記採熱管14を添わせるように取り付ける軸部21と、この軸部21の先端から後方に向かって上記採熱管14を保護可能な径まで漸次拡径された錐体部22と、図２に示されるように上記軸部21の後端部に設けられた一方の係合部23とを備えている。
【００２１】
錐体部22は、上記ソイルセメントや泥土などに混じっている土塊などを押し分けながら採熱管14を杭体12内に沈設するための形状である。
【００２２】
一方の係合部23は、軸部21にフランジ溶接された軸部材21aに設けられている。また、採熱管14は、図５に示されるように１本の軸部21に２組設置されている。
【００２３】
さらに、この重錘体11は、錐体部22の後端周縁部から採熱管14の先端部周囲まで突出させた、剛性を有する複数のひげ状部材24を、図３に示されるように放射状に備えている。これらのひげ状部材24は、図６に示されるように、錐体部22が先端から拡径する角度でかつ杭体12の内径より小径で拡開状に突出されている。
【００２４】
重錘体11および採熱管14に作用する重力よりも被充填物13中のこれらに作用する浮力が上回る場合は、図２に示されるように上記重錘体11に長尺押込材27が着脱自在に接続される。この長尺押込材27は、重錘体11を上記被充填物13中に押し込むものであり、重錘体11の軸部21の後端部すなわち軸部材21aに接続される最先端の単管27aと、この単管27aに複数の単管結合ジョイント28により順次結合される複数の単管27bとを備えている。
【００２５】
上記長尺押込材27は、最先端の単管27aの先端部に設けられて上記一方の係合部23と係脱自在の他方の係合部29を備えている。
【００２６】
図４に示されるように、上記一方の係合部23は、上記軸部21の後端部の軸部材21aに１対の軸方向溝23aおよび周方向溝23bがＬ状に切込形成されたものである。
【００２７】
上記他方の係合部29は、上記軸部材21aに接続される最先端の単管27aの先端部において径方向に挿着されたピンであり、この単管27aの一方向回転(図４矢印方向回転)で上記一方の係合部23と係合するとともに他方向回転でこの係合を解除する。
【００２８】
次に、図２などに示された上記採熱管施工工具を用いて行なう採熱管施工方法を、図１に基づき説明する。
【００２９】
杭工事としてプレボーリング工法を用いる場合は、杭外周と杭穴との隙間を充填固定するためと、杭先端に根固め部を形成するために、オーガにより所定の深さまで掘削し、その後セメントミルクを注入しながら杭穴を反復掘削するので、セメントミルクと掘削土とが混ざった被充填物13としてのソイルセメントが杭穴内に比較的長く充填され、その中に中空杭を沈設するため、杭体12内に下方から充填されるソイルセメントも比較的長くなる。
【００３０】
杭工事として中堀工法を用いる場合は、同様にセメントミルクを注入しながら杭穴を掘削するが、掘削をしながら杭を沈設する工法のため、セメントミルクを注入しながら掘削する掘削長は比較的短く、杭体12内に下方から充填される被充填物13としてのソイルセメントも比較的短くなり、このソイルセメントの上方で杭体12内に、掘削土と水とが混ざった被充填物13としての泥土が比較的長く充填される。
【００３１】
このように、プレボーリング工法、中掘工法などの杭工事により地中に既製コンクリート杭などの中空の杭体12を設置する際に、ソイルセメントや泥土などの被充填物13が杭体12内に下方から充填される。
【００３２】
これらの被充填物13は、いずれにしても時間経過により流動状態でなくなり、採熱管14の沈設が困難となるため、上記のような杭工事の終了直後に、以下に説明するように速やかに採熱管施工方法を実施する。
【００３３】
先ず、図１（ａ）に示されるように、杭体12上の地面に足場板31を設置し、この足場板31から杭体12の杭頭まで、杭中心部に案内管としてのボイド管32を挿入する。
【００３４】
図１（ｂ）に示されるように、上記被充填物13が流動状態であるうちに、クレーン33で杭体12の内径より小径の重錘体11と、この重錘体11に先端部が取り付けられた採熱管14とを吊り上げ、重錘体11および採熱管14の先端部をボイド管32の中心に挿入し、クレーン33で徐々に下ろしながら重錘体11および採熱管14を杭体12内に挿入する。
【００３５】
採熱管14の内部には、あらかじめ水を充填しておき、この水の重力により採熱管14に作用する実質的な浮力を減少させるようにする。
【００３６】
図１（ｃ）に示されるように、重錘体11および採熱管14を杭体12内の被充填物13中に挿入するにつれて採熱管14に作用する浮力も徐々に増加するが、重錘体11および採熱管14に作用する最大浮力よりも重錘体11および採熱管14に作用する重力が上回る場合は、クレーン33の重錘体吊下用ワイヤおよび採熱管吊下用ワイヤを繰り出して重錘体11と採熱管14を下ろすことで、これらの重錘体11および採熱管14をこれらに作用する重力によって被充填物13中の定着深度まで沈設する。
【００３７】
その際、重錘体11の軸部21に取り付けられた採熱管14を重錘体11の錐体部22の後方にかばいながら、その錐体部22により被充填物13中の土塊などを押し分けるようにして採熱管14を被充填物13中に挿入する。そして、重錘体11および採熱管14の定着深度でのレベル止めを確認したら、上記ワイヤの繰出を停止して、その定着深度に重錘体11および採熱管14を繋留する。
【００３８】
また、重錘体11と採熱管14を被充填物13中に沈設するに際して、重錘体11および採熱管14に作用する重力よりも被充填物13中のこれらに作用する浮力が上回るような場合は、予め重錘体11に長尺押込材27の単管27aを係合部23，29により着脱自在に接続しておき、重錘体11および採熱管14に作用する重力だけでなく、長尺押込材27により作業者34の人力で重錘体11を被充填物13中に押し込む押込力を加えて、重錘体11と採熱管14とを被充填物13中の定着深度まで迅速に沈設し、重錘体11および採熱管14の定着深度でのレベル止めを確認したら、長尺押込材27を固定する。
【００３９】
このように長尺押込材27を用いる場合は、重錘体11と採熱管14の挿入深度に応じて上記重錘体11に長尺押込材27としての複数の単管27a，27bをジョイント28により順次結合しながら、これらの単管27a，27bを被充填物13中に押し込むようにする。
【００４０】
この重錘体11および採熱管14を被充填物13中に沈設する作業では、係合部23，29での係合状態を維持するために、長尺押込材27を図４に矢印で示された一方向に回転させながら被充填物13中に押し込むようにする。
【００４１】
重錘体11と採熱管14が被充填物13中の定着深度で安定したら、被充填物13が固化する前に、図４に矢印で示された係合時とは逆方向に長尺押込材27を操作し、矢印とは反対方向にひねる操作のみで、重錘体11の軸部21の係合部23に対する長尺押込材27の最先端の係合部29の結合状態を簡単に切り離すことができるので、採熱管14が上昇しないことを確認しながら、図１（ｄ）に示されるように上記長尺押込材27のみをクレーン33により吊り上げ、被充填物13中から引き抜く。このとき、長尺押込材27の各単管27b，27aを順次取り外しながら回収する。
【００４２】
図１（ｅ）に示されるように上記杭体12内で被充填物13中に、上記重錘体11およびこの重錘体11から地上まで導出された採熱管14を残置させ、被充填物13を熱伝導体として地中からの採熱および地中への放熱を行なうようにする。なお、この採熱管施工直後は、地上まで導出された採熱管14の周囲に目印体35を設置しておく。
【００４３】
次に、図１乃至図６に示された実施の形態の効果を説明する。
【００４４】
杭工事の終了直後は流動状態であるソイルセメントや泥土などの被充填物13の性状に着眼し、杭体12内の被充填物13が流動状態であるうちに、重錘体11および採熱管14に作用する重力によって、被充填物13中のこれらに作用する浮力に抗して重錘体11および採熱管14を沈めることで、杭打機を用いることなく重錘体11および採熱管14を被充填物13中の定着深度まで沈設でき、これにより、杭打工事歩掛りの低下につながる杭打機の利用を回避できるので、低コストで、かつ短時間のうちに中空の杭体12内に採熱管14を設置できる。
【００４５】
また、重錘体11の軸部21に取り付けられた採熱管14を重錘体11の錐体部22の後方にかばいながら、その錐体部22により被充填物13中の土塊を押し分けるようにして採熱管14を被充填物13中に円滑に挿入でき、作業能率の向上により低コストで、かつ短時間のうちに採熱管14を設置できる。
【００４６】
さらに、重錘体11の錐体部22の後端周縁部から採熱管14の先端部周囲まで、錐体部22が先端から拡径する角度で、剛性を有する複数のひげ状部材24を拡開状に突出させたので、図６に示されるように、これらのひげ状部材24により障害物36を感知して重錘体11を回避させることで重錘体11の軸部21に取り付けられた採熱管14を障害物36から保護できる。
【００４７】
また、重錘体11および採熱管14に作用する重力よりも被充填物13中のこれらに作用する浮力が上回る場合であっても、重錘体11に着脱自在に接続された長尺押込材27により重錘体11を被充填物13中に押し込む押込力を加えることで、重錘体11と採熱管14とを被充填物13中の定着深度まで迅速に沈設できるので、作業能率の向上により低コストで、かつ短時間のうちに採熱管14を設置できる。
【００４８】
このとき、流動状態の被充填物13中に長尺押込材27を押し込んでからこの長尺押込材27を重錘体11から取り外して引き抜くのみの１往復工程の作業により、短時間のうちに中空の杭体12内に採熱管14を設置できる。
【００４９】
特に、重錘体11の軸部21の後端部に設けた一方の係合部23に対し、長尺押込材27の先端部に設けた他方の係合部29を、一方向回転で係合させるとともに他方向回転でこの係合を解除させるので、重錘体11および採熱管14を被充填物13中に沈設する作業と、不要となった長尺押込材27を回収する作業との切替を、長尺押込材27の回転方向の切替のみにより簡単に行なうことができる。
【００５０】
また、長尺押込材27としての複数の単管27a，27bを順次結合しながら重錘体11と採熱管14とを沈設するので、定着深度に係わりなく容易に取り扱うことができる単管27a，27bにより効率良く作業できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、採熱管施工方法を実施する施工業者や、その施工工具を製造、販売などする事業者にとって利用可能性がある。
【符号の説明】
【００５２】
11    重錘体
12    杭体
13    被充填物
14    採熱管
21    軸部
22    錐体部
23    一方の係合部
24    ひげ状部材
27    長尺押込材
27a   単管
27b   単管
29    他方の係合部
【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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