(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山、もしくは盛土地盤を削孔し、孔内に充填材を充填すると共に、芯材を挿入して構築される補強体に使用されるスペーサ付きの芯材であり、芯材の軸方向に間隔を隔てて配置される全スペーサはその中心に対して同一側へ偏心して芯材に取り付けられており、
前記孔内の底面側の孔壁から孔の中心までの距離が、前記スペーサのいずれかの縁からスペーサに挿通する芯材の中心までの距離となるように、スペーサの中心から芯材の中心までの偏心の距離が設定されている地盤補強体用スペーサ付き芯材。
【請求項２】
芯材はスペーサに挿通しており、スペーサに挿通する芯材の中心と、芯材の中心からスペーサの最も遠い縁との間の距離は、削孔する外管の外径の１／２程度である請求項１記載の地盤補強体用スペーサ付き芯材。
【請求項３】
芯材の地表面側の端部に、スペーサの中心と芯材の中心との相対的な位置関係を示す印が付けられている請求項１、もしくは請求項２記載の地盤補強体用スペーサ付き芯材。
【請求項４】
印はスペーサの中心に対する偏心の向き、もしくはスペーサの中心の向きを示している請求項３記載の地盤補強体用スペーサ付き芯材。
【請求項５】
地山、もしくは盛土地盤を削孔して孔内の掘削土を排除し、孔内に充填材を充填した後、充填材中に請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の芯材を挿入し、芯材を充填材中に定着させる地盤補強体用スペーサ付き芯材の設置方法。
【請求項６】
地山、もしくは盛土地盤を先端にビットを有する外管により削孔しながら、外管に装着された請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の芯材を孔中に挿入し、孔内の掘削土を排除した後、孔内に充填材を充填し、芯材を充填材中に定着させる地盤補強体用スペーサ付き芯材の設置方法。
【請求項７】
先端にビットを有する外管を回転させながら削孔を行う請求項５、もしくは請求項６記載の地盤補強体用スペーサ付き芯材の設置方法。
【請求項８】
充填材中での芯材の定着に先立ち、芯材を回転させて芯材の中心を孔の中心に位置させる請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の地盤補強体用スペーサ付き芯材の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は地山や盛土地盤の崩壊防止の目的で構築される補強体に使用されるスペーサ付き芯材、及びその設置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
地山や盛土地盤の地中にソイルセメントやセメントミルクによる補強体を構築し、補強体の周面摩擦力により地盤の滑り等による崩壊を防止する場合、補強体中には地中に作用する引き抜き力に対する抵抗力を確保し、補強体の周面摩擦力を発揮させる上で、引張力に抵抗する芯材が挿入される。
【０００３】
補強体が地盤の攪拌・混合により構築される場合は補強体の構築開始時から固化材液が注入されることと、掘削ロッドを利用して芯材を挿入できることから、ソイルセメントの硬化と共に芯材を補強体の中心に配置することができるが、この方法は掘削ロッド回りに突設される掘削攪拌翼の長さを半径とする径の補強体を構築するため、砂礫層、玉石や障害物を含む土層に対応することが難しく、対象地盤が砂質土や粘性土等のように硬質でない地盤に限られている。
【０００４】
硬質地盤に対しては先端にビットを有する外管に回転力と打撃力を与えながら地山を削孔するロータリーパーカッションドリル工法により補強体の構築が行われる。
【０００５】
この方法では削孔しながら芯材が挿入されるか、または削孔し、孔内にセメントミルク等の充填材を充填した後に芯材が挿入されるが、いずれの場合も充填材は孔内の掘削土を排除した後に充填されることから、硬化前の充填材中に芯材が放置されるため、芯材を補強体の中心に位置させるには、芯材に孔壁との間の距離を一定に保つためのスペーサを取り付ける必要がある。
【０００６】
芯材の挿入時には孔内に孔壁保護のための外管が挿入されているため、スペーサの径は外管の内径以下である必要があるが、外管は芯材挿入後、充填材の硬化前に引き抜かれることから、スペーサの外周が孔壁に接触するまで芯材が沈下する可能性がある。
【０００７】
その場合、最終的には外管の内周と孔壁との間の距離の分だけ芯材の中心が孔の中心より偏心するため、芯材が引張力を負担するときに補強体に曲げモーメントを作用させる不都合が生ずる。また同一断面における芯材周辺の付着強度が変化するため、付着破壊が小さな荷重段階で発生する問題もある。
【０００８】
削孔深度が深く、外管と芯材を継ぎ足しながら挿入する場合には外管の継手部の内径がその他の部分より小さくなることに伴い、スペーサの径が継手部の内径より小さくなるため、継ぎ足しをしない場合より外管引き抜き後の芯材の沈下量が大きくなり、芯材の偏心量が一層大きくなる。
【０００９】
この発明は上記背景より、地山や盛土地盤に補強体を構築する場合に孔の中心との偏心を回避できる芯材とその設置方法を提案するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では芯材の軸方向に間隔を隔てて配置される全スペーサをその中心に対して同一側へ偏心させて芯材に取り付けることにより、スペーサの径等の大きさに関係なく、孔の底面側の孔壁から芯材の中心までの距離を一定に保ち、外管引き抜き後の孔の中心に対する芯材の偏心を回避する。
【００１１】
芯材は外管引き抜き後、硬化前の充填材中でスペーサが孔の底面側の孔壁に接触するまで沈下するが、予め底面側の孔壁から孔の中心までの距離がスペーサのいずれかの縁から、スペーサに挿通する芯材の中心までの距離となるように、スペーサの中心から芯材の中心までの偏心距離が設定されていれば、芯材の全長に亘って芯材の中心を孔の中心に位置させることができ、スペーサが孔壁に接触することによる、孔の中心に対する芯材の偏心が回避される。
【００１２】
具体的には請求項２に記載のようにスペーサに挿通する芯材の中心と、芯材の中心からスペーサの最も遠い縁との間の距離を、削孔する外管の外径の１／２程度にすれば、芯材の中心から最も遠いスペーサの縁を下に向けることで、外管の管厚の大きさや継手部の有無、または継手部の内径に関係なく、すなわちスペーサの大きさに関係なく、芯材の中心から最も遠いスペーサの縁が孔の底面に接触したときに芯材の中心が孔の中心に一致することになるため、芯材の向きを修正することにより芯材の中心を確実に孔の中心に位置させることができる。
【００１３】
芯材は外管の引き抜きに伴い、全スペーサが孔壁に接触したとき、芯材の中心がスペーサの中心より偏心していることで、硬化前の充填材中では芯材がスペーサの中心より下側に位置する状態で安定しようとし、必ずしも芯材の中心が孔の中心に一致した状態にならない可能性があるため、最終的には芯材の向きの修正が必要となることもある。
【００１４】
芯材の向きの修正に当たっては、請求項３に記載のように芯材の地表面側の端部に、スペーサの中心と芯材の中心との相対的な位置関係を示す印を付けることにより、具体的には請求項４に記載のようにスペーサの中心に対する偏心の向き、もしくはスペーサの中心の向きを示す印を付けておくことで、充填材の硬化前に芯材を回転させる際に印を手掛かりとして芯材の向きを修正することができるため、芯材の中心を正確に孔の中心に位置させることができる。
【００１５】
印が例えばスペーサの中心に対する偏心の向きを示す場合、その向きが孔の中心から芯材の中心を向くため、印を上に向けたときに芯材の中心から最も遠いスペーサの縁が下を向くことになり、結果として芯材の中心を孔の中心に位置させることができる。
【００１６】
芯材の削孔内への挿入は請求項５に記載のように地山、もしくは盛土地盤を削孔して孔内の掘削土を排除し、孔内に充填材を充填した後に行われる場合と、請求項６に記載のように、先端にビットを有する外管により削孔しながら、外管と共に行われる場合があり、後者の場合は芯材の挿入後に、孔内の掘削土を排除し、孔内に充填材を充填することが行われる。
【００１７】
いずれの方法も、硬質地盤に対しては請求項７に記載のように先端にビットを有する外管に回転、または回転と打撃を与えながら削孔が行われる。
【００１８】
また芯材の偏心を回避するために、請求項８に記載のように充填材中での芯材の定着に先立ち、芯材を回転させて芯材の中心を孔の中心に位置させることが行われる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明は図１，図２に示すように地山、もしくは盛土地盤を削孔し、孔１内に充填材２を充填すると共に、芯材３を挿入して構築される補強体５に使用されるスペーサ４付きの芯材３である。
【００２０】
図１は外管６により孔壁を保護したまま、外管６内に充填材２を充填し、芯材３を挿入した状態を、図２は外管６を引き抜き、芯材３の向きを修正した状態を示す。図１，図２中、一点鎖線は孔１の中心を示す。
【００２１】
スペーサ４は芯材３の軸方向に間隔を隔てて複数箇所配置され、全スペーサ４はその中心に対して同一側へ偏心した状態で芯材に取り付けられる。
【００２２】
スペーサ４は外管６の内部に挿入できる大きさを持ち、スペーサ４の中心よりいずれかの側に寄った位置に芯材３が挿通する挿通孔4aが形成される。図１，図２に示すように外管６を継ぎ足しながら挿入する場合、スペーサ４は図３に示すように外管６，６の継手部6aと衝突しない程度の大きさになる。スペーサ４はその挿通孔4aに芯材３が挿通することにより芯材３に取り付けられる。図３は芯材３を挿入するときの外管６とスペーサ４の大きさの関係を示している。
【００２３】
スペーサ４は図２，図４に示すように最終的に芯材３の中心が実質的に孔１の中心に一致したときに下に位置する縁が孔１の底面に接触した状態で充填材２中に埋設されるため、孔１の底面に接触し得る縁を持てばスペーサ４の形状は問われず、芯材３の孔１内への挿入時に充填材２から抵抗を受けにくい形状をしていればよい。図３，図４では部分的に切り欠いた円形状に形成しているが、外形は必ずしも円形である必要はない。図４は外管６を引き抜き、芯材３の向きを修正した後の孔１とスペーサ４の位置関係を示している。
【００２４】
スペーサ４が円形状の場合、図４に示すように芯材３の向きの修正により芯材３の中心を孔１の中心に正確に一致させる上では、芯材３の中心である挿通孔4aの中心と、その中心から最も遠い縁との間の距離d1が外管６の外径Ｄの１／２程度の大きさに設定される（d1＝１／２Ｄ）。例えば外管６の外径が 170mmの場合、d1＝85mmとなる。外管６の外径Ｄは実質的に孔１の径に等しい。
【００２５】
孔１の径は厳密には外管６の先端に取り付けられるビット6bの外径となり、外管６の本体の外径Ｄより数mm程度大きいが、ビット6bの外径と本体の外径Ｄとの差は僅かで、許容される誤差の範囲内にあるため、実質上は外管６の外径Ｄと孔１の径を同一と見なすことができる。
【００２６】
d1＝１／２Ｄであれば、スペーサ４の径ｄに関係なく、すなわち外管６の内径や継手部6aがある場合の継手部6aの内径D1に関係なく、挿通孔4aの中心から最も遠い縁が孔１の底面に接触したときに芯材３の中心が孔１の中心に一致するため、芯材３の向きの修正により正確に芯材３の中心を孔１の中心に位置させることができる。このときの挿通孔4aの中心の、スペーサ４の中心からの偏心距離はd1−１／２ｄであり、例えばｄ＝ 130mmであれば、偏心距離は20mmとなる。
【００２７】
図３に示すようにスペーサ４が円形状の場合で、外管６が継ぎ足される場合、スペーサ４の径ｄは継手部6aの内径D1より小さくなり、D1＝ 140mmのとき、ｄ＝ 130mm程度となる。
【００２８】
この場合、外管６が引き抜かれたとき、外管６が継ぎ足されない場合よりスペーサ４の径ｄが小さくなる分、スペーサ４の回りの空隙が大きくなるため、充填材２が硬化する前の孔１内でスペーサ４が転がり易く、芯材３の中心が定まりにくいが、上記の通り、d1＝１／２Ｄであれば、芯材３の中心を孔１の中心に一致させる上で継手部6aの内径D1は関係しないため、この場合も芯材３の向きの修正により芯材３の中心を孔１の中心に位置させることができる。
【００２９】
芯材３の挿入から外管６の引き抜きまでの間、流動性を有している充填材２の内部では、芯材３がスペーサ４の中心より偏心していることで、図３に示すように芯材３がスペーサ４の中心より下側に位置する状態で安定しようとするが、芯材３の地表面側の端部に、スペーサ４の中心に対する偏心の向き、あるいは逆に芯材３から見たスペーサ４の中心の向きを示す印3aを付けておくことで、芯材３の中心を孔１の中心に一致させる際に、芯材３の回転による芯材３の向きの修正を容易に行うことができる。
【００３０】
図３，図４では芯材３の端面にスペーサ４の中心の向きを示す印3aを付けているが、地表面側に突出している芯材３の端部の周面や端面のいずれかの部分に、スペーサ４の中心と芯材３の中心との相対的な位置関係を示す印3aが付けられていればよい。
【００３１】
図示の場合、矢印の向きが挿通孔4aの中心から最も遠い縁を向くため、矢印を下に向けることにより芯材３の中心を孔１の中心に一致させることができる。図１の状態からは地表面側に突出している芯材３の端部をスパナ等で把持し、芯材３を回転させることにより図２の状態に修正される。この作業は充填材２が未だ固まらない内であればよいため、外管６を撤去する前の段階で行われる他、外管６を撤去した後にも行われる。
【００３２】
外管６による削孔の方法は図５，図６に示すような外管６と内管７からなる二重管による方法と、外管６のみを用いる単管による方法があり、それぞれの方法に付き、芯材３の挿入を外管６の掘進と共に挿入する方法と充填材２の充填後に挿入する方法がある。
【００３３】
図５，図６により二重管に回転と打撃を与えながら、地山や盛土地盤を削孔する補強体５の施工方法を説明する。二重管は孔壁保護のための外管６と削孔後の孔１内の土砂を排出し、孔１内を洗浄するための内管７からなり、それぞれの先端にビット6b，7aが接続される。
【００３４】
削孔は図５−▲１▼，▲２▼に示すように外管６と内管７にパーカッションドリル８により打撃力を与えながら、回転させ、同時にクリーニングスイベル９を通じて内管７内に水を供給し、掘削土砂を排出することにより行われる。▲３▼，▲４▼に示すように掘進が完了したところで、孔１内の洗浄が行われ、洗浄終了後、外管６を残して内管７が引き抜かれる。
【００３５】
内管７の引き抜き後、▲５▼に示すように外管６内に注入ホース10を挿入し、孔１内の先端付近からセメントミルク等の充填材２を注入し、充填材２が外管６の口元まで充填された後、図６−▲１▼に示すようにスペーサ４付きの芯材３が挿入される。図５−▲５▼の工程では充填材２の注入時に外管６の口元を密閉し、圧力を加えて充填材２を注入することもある。
【００３６】
図６−▲２▼に示すように芯材３の先端が孔１の先端に到達した後、▲３▼に示すように外管６が引き抜かれ、▲４▼に示すように注入ホース10を通じて外管６の体積分の充填材２が追加充填され、更に▲５▼に示すように口元に、セメントミルク等の充填材２より強度の高いモルタル等の充填材11が充填される。
【００３７】
芯材３は全長の周面とスペーサ４の付着力によって硬化した充填材２に定着され、芯材３に作用する引張力は芯材３の全長に分散して負担されるため、芯材３の先端は孔１の先端部に到達していれば足りる。
【００３８】
図５，図６では外管６と内管７を用いた二重管方式で芯材３を挿入する方法を示したが、外管６に内管７の機能を兼ね備えさせることにより、外管６のみを用いる単管方式においても同様に芯材３を挿入することができる。
【００３９】
【発明の効果】
芯材の軸方向に間隔を隔てて配置される全スペーサをその中心に対して同一側へ偏心させて芯材に取り付けるため、スペーサの大きさに関係なく、孔の底面側の孔壁から芯材の中心までの距離を一定に保つことができ、外管引き抜き後の孔の中心に対する芯材の偏心を回避することができる。
【００４０】
請求項２ではスペーサに挿通する芯材の中心と、芯材の中心からスペーサの最も遠い縁との間の距離を、削孔する外管の外径の１／２程度にするため、芯材の中心から最も遠いスペーサの縁を下に向けることにより芯材の中心を確実に孔の中心に位置させることができる。
【００４１】
請求項３，４では芯材の地表面側の端部に、スペーサの中心と芯材の中心との関係を示す印を付けることで、芯材の向きを修正する際の手掛かりを持たせるため、芯材の中心を正確に孔の中心に位置させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外管により孔壁を保護したまま、外管内に充填材を充填し、芯材を挿入した状態を示した断面図である。
【図２】外管を引き抜き、芯材の向きを修正した状態を示した断面図である。
【図３】芯材挿入時の様子を示した図１のｘ−ｘ線端面図である。
【図４】外管引き抜き後の様子を示した図２のｙ−ｙ線端面図である。
【図５】▲１▼〜▲５▼は補強体の施工手順例を示した断面図である。
【図６】▲１▼〜▲５▼は図５の後の施工手順例を示した断面図である。
【符号の説明】
１……孔、２……充填材、３……芯材、3a……印、４……スペーサ、4a……挿通孔、５……補強体、６……外管、6a……継手部、6b……ビット、７……内管、7a……ビット、８……パーカッションドリル、９……クリーニングスイベル、10……注入ホース、11……充填材。
【図１】
0004514354.tif 000002
【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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