(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐震補強や、構造物の基礎の耐力補強のために構築される埋込み杭に用いられる袋体であって、縦糸と横糸とで織製されてなり、前記縦糸と前記横糸のいずれか一方若しくは両方が水膨潤性繊維を混合した糸で構成され、
前記水膨潤性繊維の膨張によって内外部の流体の透過が遮断される袋体からなる埋込み杭用袋体。
【請求項２】
耐震補強や、構造物の基礎の耐力補強をする地盤に孔を切削し、前記孔に、水膨潤性繊維を混合した糸で織製された袋体を挿入し、前記袋体の中に自硬性流体を注入して、前記袋体本体を膨張させて、前記水膨潤性繊維の膨張によって袋体の内外部の流体の透過が遮断された状態で、前記袋体と前記孔の側面とを密着させる埋込み杭用袋体の施工方法。
【請求項３】
前記袋体は、杭に取り付けられてなる請求項２に記載の埋込み杭用袋体の施工方法。
【請求項４】
前記袋体は、前記自硬性流体が注入される注入手段が設けられている請求項２または３に記載の埋込み杭用袋体の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐震補強や、構造物の基礎の耐力補強のために構築される埋込み杭に用いられる袋体及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設の基礎の補強としては、既設杭の外側に増杭をして、基礎の支持力、耐力および地震時の変形性能を向上させる方法がある。
【０００３】
しかし、この増杭等の方法では、杭基礎、直接基礎のいずれの場合でも下方及び周辺の地盤全体を地盤改良して基礎直下、または既設杭直下の地盤強度を上げる方法であるが、このような地盤改良工法には、広い面積と、大型機械のための空間が必要である。
【０００４】
そこで、面積を広げることなく、また、大型機械のための空間が不要で、簡単かつ確実に基礎の支持力、耐力、水平変形性能の向上が得られる既設基礎直下の埋込み杭構築工法として、例えば、既設杭がある既設基礎に上下方向の貫通孔を穿設し、この貫通孔を用いて地盤を切削して貫通孔よりも径大の孔を作り、その孔に、ロッドと袋体とを挿入した後、袋体にセメントミルク、モルタルあるいはコンクリート等の注入材を注入する工法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
袋体にセメントミルクやモルタルを注入すると、袋体内に加わる圧力のため、袋体の糸が伸び袋体が膨張する。しかしながら、セメントミルクやモルタルの注入を停止すると、糸の織目部分の孔や繊維間から水分がしみだすため、袋体はセメントミルクやモルタル注入停止直後に比べ、萎んで小さくなる。そのため、既設基礎の下面とセメントとの間に隙間ができるおそれがある。隙間が生じると、既設基礎を支える強度が不足する。
【０００６】
また、隙間を無くすために袋体を必要以上に大きく膨張させるため硬化材を注入するときに高い圧力が必要になったり、硬化材の使用量が多くなる問題がある。さらには、地盤によっては、しみ込みが多く、効果のない時もあるなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、水膨潤性繊維を混合した糸で織製された袋体付杭を使用することにより、袋体と既設基礎の下面または削孔面とを密着することができ、袋体に自硬性流体を注入して地盤を締め固める時でも、自硬性流体注入後の袋体の収縮がなく、強靱な地盤を形成することができ既設物を安定して支持できる埋込み杭用袋体及びその施工方法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】
前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載の埋込み杭用袋体は、耐震補強や、構造物の基礎の耐力補強のために構築される埋込み杭に用いられる袋体であって、縦糸と横糸とで織製されてなり、前記縦糸と前記横糸のいずれか一方若しくは両方が水膨潤性繊維を混合した糸で構成され、前記水膨潤性繊維の膨張によって内外部の流体の透過が遮断されるからなるものである。袋体が水膨潤性繊維を混合した糸で構成されているため、内外部の流体の透過が少ない袋体とできる。このため、例えば、セメントミルクやモルタル等を注入した場合、初期には、セメントミルクやモルタル中に含まれる水分は、袋体の外部に流出するが、その後、袋体を構成する糸に混合した水膨潤性繊維が膨張して、袋体の織り目部分の孔や繊維間を塞ぎ、袋体内部の水分がにじみ出ることを防ぐことができ、セメントミルクやモルタルの注入を停止した場合であっても、袋体が萎んで小さくなることがない。そのうえ、初期には水分が流出するので、緻密な硬化体となる。
【０００９】
請求項２に記載の埋込み杭用袋体の施工方法は、耐震補強や、構造物の基礎の耐力補強をする地盤に孔を切削し、前記孔に、水膨潤性繊維を混合した糸で織製された袋体を挿入し、前記袋体の中に自硬性流体を注入して、前記袋体本体を膨張させて、前記水膨潤性繊維の膨張によって袋体の内外部の流体の透過が遮断された状態で、前記袋体と前記孔の側面とを密着させるものである。袋体が水膨潤性繊維を混合した糸で構成されているため、自硬性流体、例えば、セメントミルクやモルタル等を注入した場合、初期には、セメントミルクやモルタル中に含まれる水分は、袋体の外部に流出するが、その後、袋体を構成する糸に混合した水膨潤性繊維が膨張して、袋体の織り目部分の孔や繊維間を塞ぎ、袋体内部の水分がにじみ出ることを防ぐことができる。このため、モルタルの注入を停止しても袋体は萎むことがないので、袋体と地盤の孔側面との間に密着したままとなる。これによって、強固な地盤を形成することが可能となる。また、自硬性流体の注入時の注入圧力を高める必要もなく、さらには、これら自硬性流体の硬化材の添加量も少なくてすむ。そのうえ、初期には水分が流出するので、緻密な硬化体となる。
【００１０】
請求項３に記載の埋込み杭用袋体の施工方法は、請求項２において、前記袋体は、杭に取り付けられてなるものである。袋体が杭に取り付けられているため、杭で強度を高くすることができ、杭と地盤の間に形成される隙間を、袋体に注入して固化するセメントやモルタル等によって、締め固めることができる。
【００１１】
請求項４に記載の埋込み杭用袋体の施工方法は、請求項２または３において、前記袋体は、前記自硬性流体が注入される注入手段が設けられているものである。注入手段を通して自硬性流体が注入されるため、自硬性流体を確実に袋体内部に注入することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態例を説明する。図１乃至図３は、本発明の実施形態に係る埋込み杭用袋体の構造及びその施工方法を説明するための部分断面図である。
【００１３】
図１において、本実施形態に係る埋込み杭用袋体の構造を説明する。埋込み杭１は、杭本体２と、袋体３と、袋体両端の固定手段４と、袋体３の余尺部３ａと、余尺部３ａに対する制限手段５と、注入手段６とを備えてなり、注入手段６により袋体３内に自硬性流体を流し込むと、余尺部３ａに向かって袋体３が膨らむようになっている。ここで、自硬性流体とは、セメントミルク、モルタル等のように、時間の経過とともに、固化する流体をいう。
【００１４】
杭本体２は、中空構造に形成されており、中空内部には、袋体３に自硬性流体を注入するための注入口２ａが設けられている。また、杭本体２の中空内部には、注入口２ａから杭本体２の軸方向と平行に注入手段６が配設されている。この杭本体２は、地面に開けられた孔７から地盤（地中）８に挿入されており、杭本体２の下端部２ｂに形成された強化部（図示省略）で地盤８に対して固定されている。なお、杭本体２は、短杭を直列に多数本接続することにより所定長さとなるように構成されていても、１本の長杭のいずれであってもよい。
【００１５】
袋体３は、縦糸及び横糸若しくはいずれか一方に水膨潤性樹脂を浸漬加工した繊維を混合した糸を用いて異径に織製された筒状袋体である。なお、水膨潤性樹脂を浸漬加工した繊維をそのまま糸として使用してもよい。そして、杭本体２の外周面を覆うように被せられており、固定手段４によって取り付けられている。なお、この袋体３は、水膨潤性樹脂を浸漬加工した繊維や吸水繊維を混合した糸を用いて織製されたものに限らず、例えば、織物の状態で水膨潤性樹脂を塗布加工や浸漬加工したものであってもよい。また、溶媒を吸収し、ゼリー状になった水膨潤性樹脂を塗布し、乾燥してもよい。
【００１６】
ここで、水膨潤性樹脂としては、天然高分子類のでんぷん系、セルロース系、合成高分子類のポリビニルアルコール系、アクリル系、ポリエーテル系、縮合ポリマー等があげられる。繊維への加工の際、これらの樹脂の付着量等を調整することにより所望の流体不透過性を有した袋体とすることができる。
【００１７】
また、吸水繊維としては、例えば、東洋紡績（株）の「ランシールF」（商品名）を使用することができる。さらに、これと合成繊維を混紡したものを使用することもできる。混紡する量を調整することで所望の流体不透過性が得られる。
【００１８】
また、特に土木分野で使用する場合は、セメントミルクやモルタル等を使用するため、袋体内部はアルカリ性雰囲気になるため、広範囲のｐｈ領域で安定した膨潤性を示すポリビニルアルコール系の樹脂が好ましい。中でも、非イオン性樹脂を使用するのが好ましい。
【００１９】
袋体３の両端の固定手段４は、筒状の袋体３の上部と下部の２か所で袋体３を杭本体２の外周面に固定している。また、袋体両端の固定手段４は、杭本体２の外周面と筒状の袋体３との間に自硬性流体を注入しても自硬性流体が袋体３の上部と下部から洩れないように固定するようになっている。このとき、袋体３の外周面には粘着テープ等を螺旋状に巻き回し、孔に入れやすいように杭本体２に密着させておくことが好ましい。固定手段４は、例えば、鋼製の拘束具であるが、これに限らず、自硬性流体が洩れないように袋体３を杭本体２に固定できるものであればよい。
【００２０】
袋体の余尺部３ａは、袋体３の上端が筒状の袋体３の内側に向かって山折され、さらに、袋体３の上端が谷折されて、形成されている。袋体３の余尺部３ａは、自硬性流体の注入により膨張後、地盤８を圧接するように、十分な折代を確保して折畳まれている。
【００２１】
余尺部に対する制限手段５は、余尺部３ａの折り畳み状態を維持するように余尺部３ａの外周面に設けられており、袋体３と杭本体２の外周面との間に自硬性流体が注入されると、余尺部３ａを残したまま袋体３の下部と中央部が膨らむように、袋体を制限するようになっている。その後、袋体３が余尺部３ａに向かって順に膨らみ、余尺部３ａに自硬性流体が進入し始めると、制限手段５が破断し解離するようになっている。即ち、制限手段５は、袋体３の下部と中央部が膨張した後、自硬性流体が余尺部３ａに進入し、余尺部３ａが膨張し始めると、解離する程度の強度に形成されている。この制限手段５には、例えば、テープや紐が用いられ、テープや紐を余尺部３ａの外周に巻き付けて余尺部３ａの折り畳み状態を維持している。また、制限手段５は、テープや紐に限定されるものではなく、余尺部３ａの折り畳み状態を維持するように縫製したり、接着剤等により折り畳み状態を維持してもよい。
【００２２】
注入手段６は、自硬性流体が通る注入管６で形成されており、杭本体２の中空内部を通って注入口２ａに固設されている。この注入管６の上部は、杭本体２の上端２ｄから出ており、図示されない自硬性流体の供給手段に接続されている。この注入管６は、例えば、鋼管やチューブ状の管やゴム管で形成されている。尚、注入手段６は、杭本体２の中空内部を通って注入口２ａに固設されたものに限定されない。例えば、自硬性流体の注入口を袋体３に設けた場合には、注入手段６は、袋体３に設けられた注入口に直接接続される。このように、注入手段６は、供給手段から自硬性流体が供給されると、袋体３と杭本体２の外周面との間に自硬性流体を流し込むものであればよい。
【００２３】
次に、図１乃至図３により、本実施形態例に係る埋込み杭１の施工方法について説明する。
【００２４】
耐震補強や、構造物の基礎の耐力補強する地面に埋込み杭１を挿入できる径の孔７を開ける。この孔７は、埋込み杭１を挿入する数だけ開ける。
【００２５】
孔７から地盤８に埋込み杭１を挿入し、杭本体２の下端を地盤８に当接させる。このとき、杭本体２の下端部２ｂに強化部を形成し、地盤８に対して強固に固定しておくことが好ましい。強化部は、地盤８に薬液を注入するなどして形成される。
【００２６】
杭本体２の上端側の周囲に取り付けられた袋体３と杭本体２の外周面との間に図示されない供給手段から注入管６、注入口２ａを通じて自硬性流体を流し込む。自硬性流体を流し込むと、図２に示すように、余尺部３ａを残したまま、袋体３の拡径部が地盤８の削孔面８ｂに向けて均等に膨らみはじめ、拡径部３ｂが地盤８の削孔面８ｂと当接する。この時、袋体の織り目部分の孔や繊維間を通して、水分が袋体の外へ流出する。
【００２７】
さらに、自硬性流体を流し込むと、図２に示すように、袋体３内部に圧力が加わり、袋体３の拡径部が削孔面８ｂを押圧しながら拡幅する。また、余尺部３ａにも自硬性流体が流れ込み、余尺部３ａが徐々に膨らみはじめ、制限手段５を破断して、膨張する。この段階では、水膨潤性繊維が膨張し、袋体の外へ出て行く水が減少し、やがて、水は外に出なくなる。
【００２８】
さらに、自硬性流体を流し込むと、図３に示すように、既に膨らんだ拡径部３ｂを支えにして、余尺部３ａに自硬性流体が行きわたり、袋体３が上方に膨らむ。そして、この余尺部３ａ部が、地面に対してアンカーの役目をし、一体に取り付けられている杭本体２の上方への動きを抑制する。この段階では、注入された自硬性流体中の水が、袋体３から滲み出ることがない。そのため、袋体は萎むことがなく、自硬性流体が固まると、杭本体２と、削孔面８ｂ間に隙間を生じさせることなく密着する。このため、杭本体２の横方向の動きを拘束するとともに、上下方向への動きも拘束することが可能となる。特に、削孔面に既設の杭がある場合に効果がある。これによって、構造物の耐震補強が可能となるとともに、地盤を締め固めることができる。
【００２９】
以上説明したように、袋体３は地盤８の削孔面８ｂを押し広げながら、下から順次膨張する。杭本体２は、水平方向はもちろんであるが、上下方向にも拘束されて、地面を締め固めることができる。モルタル中の水分は、最初は、袋体の織り目部分の孔や繊維間を通して、袋体の外に流出するが、次第に水膨潤性繊維が膨張し、水分が袋体の外に流出しなくなる。その後、モルタルの注入を停止しても、袋体の織り目部分の孔や繊維間から水分が流出しないので、モルタルの注入を停止しても袋体は萎むことがない。そのため、袋体は既設基礎の下面や地盤に密着したままとなる。
【００３０】
なお、本発明の袋体は、シールド工法などでトンネルを構築する際に、セグメントと地山との間をシールするために用いられる裏込め材注入用袋体、または、トンネル支保工に取付けられる裏込め材注入用袋体としても使用できる。さらに、この袋体は先端に定着用の袋体を装着したアンカー体としても使用できる。
【００３１】
また、前述の実施形態例では、余尺部を持たした袋体を用いて説明しているが、余尺部の有無にかかわらず同様の効果を得ることができる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００３３】
（実施例１）
ポリエステル繊維に、溶媒によって液状化させた水膨潤性樹脂を浸漬加工し、乾燥させた。このポリエステル繊維をそのまま縦糸及び横糸として用いて長さ３ｍ、両端の小径部の直径がφ１５０ｍｍ、中央部の大径部の直径がφ３００ｍｍ、この大径部の長さが２ｍの異径の筒状袋体を織製した。この袋体の織り組織は、縦糸にポリエステル糸１１００Ｔ／２ ４００本、横糸にポリエステル糸１１００Ｔ／４を用いて１／１の平織りである。大径部の横糸密度は７．０本／ｃｍであり、織り目間の空隙が極めて小さい織物になっている。この筒状袋体の片端をφ１３０ｍｍの抗本体の取付け部に金属製の締め付けバンドを用いて、固定した後、袋体に余尺部を有するように、抗本体の他方側の取付け部に筒状袋体の他端を金属製の締め付けバンドを用いて固定した。次にその外周面に粘着テープを螺旋状に巻回し、抗体に密着させた。注入手段には、鋼管を用い、杭本体の中空内部を通して注入口に固設した。この注入口から袋体に水とセメントの割合（以下、Ｗ／Ｃという。）が５０％のセメントミルクを所定の注入量、圧力になるまで注入し、２４時間放置した。
【００３４】
（実施例２）
実施例１の杭本体に取り付けられた袋体を、地面にφ１５０ｍｍ、深さ３．５ｍの孔に挿入し、注入手段の注入口がかろうじて見えるまで盛り土を施し、この注入口より実施例１と同様にＷ／Ｃ＝５０％のセメンミルクを所定の圧力になるまで注入し、２４時間放置した。その後、盛り土を取り除き、袋体を掘り起こした。
【００３５】
（比較例１）
水膨潤性樹脂を浸漬加工しなかったポリエステル繊維を用いて袋体を形成した以外、実施例１と同様にして杭本体に袋体を取り付けて、Ｗ／Ｃ＝５０％のセメンミルクを所定の圧力になるまで注入し、２４時間放置した。
【００３６】
（比較例２）
水膨潤性樹脂を浸漬加工しなかったポリエステル繊維を用いて袋体を形成した以外、実施例２と同様にして杭本体に袋体を取り付けて、実施例２と同様に地中に埋設して、Ｗ／Ｃ＝５０％のセメンミルクを所定の圧力になるまで注入し、２４時間放置した。その後、盛り土を取り除き、袋体を掘り起こした。
【００３７】
セメントミルク注入初期は、水膨潤性樹脂の浸漬加工処理の可否にかかわらず袋体から余剰水が流出したが、注入後数分経過した時点で、水膨潤性樹脂を浸漬加工を施したポリステル繊維からなる実施例１の袋体からは、余剰水の流出が少なくなり、その後ほとんど流出しなくなった。このため、最終圧力に達するまでのセメントミルクの注入量は処理を施していない袋体に比べ２割ほど少なかった。また、固化するまでの間の圧力低下もほとんど見られなかった。また、実施例1のものは、セメントミルクから初期には水分が脱水されるため、セメントミルクの注入量が少ない割には、セメント強度も高く、実施例１のセメント強度は比較例１のものと同等であった。これは、実施例２及び比較例２の地中における試験の場合も、これら、地上における試験の実施例１及び比較例１と同様の結果が得られた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の埋込み杭用袋体及びその施工方法によると、自硬性流体の注入を停止しても糸の織り目や繊維間から水が出ないため、袋体は萎むことがなく、孔の側面と袋体との間に隙間はできず、既設基礎の下面や削孔面と袋体とを密着状態とすることができる。このため、高い強度を得ることができ、地盤を締め固め、強靱な地盤が形成でき、構築物等を安定して支持できる。また、袋体への自硬性流体の注入初期には、自硬性流体中の水が滲み出るが、その後、水は出ないので、これら自硬性流体の注入量を少なくすることができる。また、袋体内に設計通りの自硬性流体を注入することができるため、所定の強度を得ることができるとともに、既設基礎に大きな孔を開ける必要がなくなるため、大きな機械が必要なくなり、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る埋込み杭用袋体の構造、及びその施工方法を示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る埋込み杭用袋体の膨張過程を示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る埋込み杭用袋体の膨張過程を示す部分断面図である
【符号の説明】
１  埋込み杭用袋体
２  杭本体
３  袋体
３ａ  余尺部
４  固定手段
５  制限手段
６  注入手段
７  孔
８  地盤
【図１】
0004532755.tif 000002
【図２】
0004532755.tif 000003
【図３】
0004532755.tif 000004