(57)【要約】【課題】大きな遊間に対応でき、杭への挿着が容易にでき、構造も簡素化して製造も容易なグラウトシール材を提供する。【解決手段】グラウトシール材１０は、弾性を有する素材により形成され、杭１と、杭１に外挿される鞘管２との間に介装され、充填されるグラウト材をシールして杭１と鞘管２とをグラウト材で固定するためのグラウトシール材であって、鞘管２の内周面２ａに取り付けられる固定部２０と、  固定部２０と連結され杭１の外周面１ａに挿着され弾性変形によって杭１の外周面１ａと接触してシールするとともに、グラウト材を支持するグラウトシール部３０と、を備え、グラウトシール部３０は、杭１よりも所定量小径の開口部３１が形成され、固定部２０から開口部３１までの角度θを、鞘管２と杭１との中心軸が最も離間した最大偏心側で開口部３１の下端縁からグラウト荷重を支持するシール接触幅を確保可能に設定して構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有する素材により形成され、杭と、前記杭に外挿される鞘管との間に介装され、充填されるグラウト材をシールして前記杭と前記鞘管とを前記グラウト材で固定するためのグラウトシール材であって、
前記鞘管の内周面に取り付けられる固定部と、
前記固定部と連結され前記杭の外周面に挿着され弾性変形によって前記杭の外周面と接触してシールするとともに、前記グラウト材を支持するグラウトシール部と、を備え、
前記グラウトシール部は、前記杭よりも所定量小径の開口部が形成され、前記固定部から前記開口部までの角度を、前記鞘管と前記杭との中心軸が最も離間した最大偏心側で前記開口部の下端縁からグラウト荷重を支持する接触部のシール接触幅を確保可能に設定して構成した、
ことを特徴とするグラウトシール材。
【請求項２】
前記グラウトシール部は、均一な肉厚に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のグラウトシール材。
【請求項３】
前記グラウトシール部は、水平方向に対して６０〜７５度の角度とされている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のグラウトシール材。
【請求項４】
前記グラウトシール部は、前記杭に接触する前記接触部の肉厚が他のグラウトシール部より小さい肉厚に形成されている、
ことを特徴とする請求項１または３に記載のグラウトシール材。
【請求項５】
前記グラウトシール部は、前記開口部の端部の肉厚が他のグラウトシール部より大きい肉厚に形成されている、
ことを特徴とする請求項１または３に記載のグラウトシール材。
【請求項６】
前記グラウトシール部は、略円錐台形状またはベルマウス形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のグラウトシール材。
【請求項７】
前記グラウトシール材の固定部は、鞘管に溶接されるベースリングに接着、あるいは鞘管に植設したスタッドボルトを介して取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のグラウトシール材。
【請求項８】
前記グラウトシール材が介装される杭には、先端部にテーパ状のキャップが挿着される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のグラウトシール材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラウトシール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤に打ち込んだ杭に、構造物側の鞘管を外挿し、杭と鞘管との間にグラウト材を充填して固化させて固定するジャケット工法があり、杭と鞘管との間にグラウトシール材を取り付けてグラウト材の流出を防止することが行われている。
【０００３】
杭と鞘管との間をシールするグラウトシール材として、例えば特許文献１に開示されたグラウトシール材がある。このグラウトシール材は、弾性を有する素材で、鞘管の内周面に取り付ける短筒状の固定部と、固定部の下端縁に水平に突設されたシール部とで断面形状がＬ字状に形成されている。
また、特許文献２に開示されたグラウトシール材は、弾性を有する素材で、鞘管の内周面に取り付ける円筒状の固定基部を備え、固定基部の上縁部から肉厚が先細りのシール部が中心方向斜め上方に延設されて杭よりも所定量小径の開口部が形成され、固定基部からシール部にかけてすだれ状の補強コードが内挿されて構成されている。
【０００４】
ジャケット工法では、新設の杭を用いる場合のほか、既設の杭を再利用する場合がある。既設の杭を再利用する場合、構造物側の鞘管などを撤去するときに杭が傾くことがある。
傾いた杭に対して鞘管を外挿しようとすると、鞘管の内径を大きくする必要があり、杭と鞘管との遊間（クリアランス）や杭と鞘管との偏心量が大きくなり、大きな遊間をシールできるグラウトシール材が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０７５８３号公報
【特許文献２】特開平８−４１９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のグラウトシール材では、開口部が杭の外周面に接触して、開口部と杭の間の摩擦と、固定部とで、モルタルなどのグラウト材の重量に耐えている。
しかも、一方に偏心した場合、遊間が狭い方は摩擦が大きくなるが、遊間が大きい方は摩擦が小さくなる。
このため、摩擦が小さい方はグラウト材が漏れる恐れがあるという問題がある。
また、大きな遊間に対応できるようにするためには、杭の外周面と接触する開口部の内径を小さくしなければならず、杭に挿入するための荷重が大きくなり、開口部の内径の大きさによっては、グラウトシール材が破断するという問題が生じる場合もある。
特許文献２のグラウトシール材でも、大きな遊間に対応できるようにするためには、杭の外周面と接触する開口部の内径を小さくしなければならず、上記のグラウトシール材に比べて多少の余裕はあるものの、杭に挿入するための荷重が大きくなり、開口部の内径の大きさによっては、グラウトシール材が破断するという問題が生じる場合もある。
また、特許文献２のグラウトシール材は、シール部の肉厚が先細りとされ、固定基部にすだれ状の補強コードが内挿される構造なため、構造が複雑になるという問題がある。
さらに、杭と鞘管の径が変わる毎に専用の金型を用意する必要があり、しかも補強コードの内挿のための工程も必要で、簡単に製造することができないという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、大きな遊間に対応でき、杭への挿着が容易にでき、構造も簡素化して製造も容易なグラウトシール材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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るグラウトシール材は、
弾性を有する素材により形成され、杭と、前記杭に外挿される鞘管との間に介装され、充填されるグラウト材をシールして前記杭と前記鞘管とを前記グラウト材で固定するためのグラウトシール材であって、
前記鞘管の内周面に取り付けられる固定部と、
前記固定部と連結され前記杭の外周面に挿着され弾性変形によって前記杭の外周面と接触してシールするとともに、前記グラウト材を支持するグラウトシール部と、を備え、
前記グラウトシール部は、前記杭よりも所定量小径の開口部が形成され、前記固定部から前記開口部までの角度を、前記鞘管と前記杭との中心軸が最も離間した最大偏心側で前記開口部の下端縁からグラウト荷重を支持する接触部のシール接触幅を確保可能に設定して構成した、
ことを特徴とする。
【０００９】
前記グラウトシール部は、均一な肉厚に形成されるようにしても良い。
【００１０】
前記グラウトシール部は、水平方向に対して６０〜７５度の角度とされるようにしても良い。
【００１１】
前記グラウトシール部は、前記杭に接触する前記接触部の肉厚が他のグラウトシール部より小さい肉厚に形成されるようにしても良く、前記開口部の端部の肉厚を他のグラウトシール部より大きい肉厚に形成しても良い。
【００１２】
また、前記グラウトシール部は、略円錐台形状またはベルマウス形状に形成されるようにしても良い。
【００１３】
前記グラウトシール材の固定部は、鞘管に溶接されるベースリングに接着、あるいは鞘管に植設したスタッドボルトを介して取り付けられるようにしても良い。
【００１４】
前記グラウトシール材が介装される杭には、先端部にテーパ状のキャップが挿着されるようにしても良い。
大きな遊間とは、これまでの遊間は、最大で、例えば杭の外径が１０００ｍｍとすれば、鞘管の内径は１２００ｍｍ程度であったが、ここでの大きな遊間としては、上記の例よりも大きい遊間をいい、例えば杭の外径を８００ｍｍとすれば、鞘管の内径は１３００ｍｍ程度の場合も含むものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、大きな遊間に対応でき、杭への挿着が容易にでき、構造も簡素化して製造も容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のグラウトシール材の一実施の形態にかかる組立前および組立挿入後のそれぞれ縦断面図である。
【図２】本発明のグラウトシール材の一実施の形態にかかる部分拡大縦断面図である。
【図３】本発明のグラウトシール材の他の一実施の形態にかかる部分拡大縦断面図である。
【図４】本発明のグラウトシール材の一実施の形態にかかる従来例と比較して示す部分拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明のグラウトシール材の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明のグラウトシール材１０は、例えば図１に示すように、合成ゴムや天然ゴムなどの弾性を有する素材により形成され、杭１と、杭１に外挿される鞘管２との間に介装され、充填されるグラウト材をシールして杭１と鞘管２とをグラウト材で固定するためのものである。
グラウトシール材１０は、鞘管２の内周面２ａに取り付けられる固定部２０と、固定部２０と連結され、杭１の外周面１ａに挿着され弾性変形によって杭１の外周面１ａと接触してシールするとともに、充填されるグラウト材を支持するグラウトシール部３０とを備えて構成されている。
グラウトシール部３０は、杭１よりも所定量小径の開口部３１が上端縁に形成されている。また、グラウトシール部３０は、固定部２０から開口部３１までの角度θを、鞘管２と杭１との中心軸が最も離間した最大偏心側Ｃａで開口部３１の下端縁からグラウト荷重を支持することができる接触部を構成するシール接触部３２のシール接触幅Ｂａを確保可能に設定して構成されている。
グラウトシール部３０は、断面形状が略円錐台形状に形成されるほか、ベルマウス形状や複数の角度の異なる円錐台形状を組み合わせて形成される。
【００１８】
固定部２０は、縦断面形状が例えば略円錐台形のグラウトシール部３０の下端部に位置する部分であり、鞘管２の内周面に取り付けられる部分である。固定部２０は、装着される鞘管２の内径に合わせた外径を有する円筒状に形成されている。固定部２０は、例えば図１および図２に示すように、鞘管２に溶接できる金属製の環状のベースリング２１の内周面に加硫接着などで取り付けられる。このベースリング２１を鞘管２の内周面２ａに全周溶接することで、固定部２０を取り付けることができる。
なお、固定部２０の鞘管２の内周面２ａへの取り付けは、図３に示すように、鞘管２にスタッドボルト２ｂを植設し、予めボルト孔を形成した固定部２０をスタッドボルト２ｂに取り付け、押え板２ｃを介してナット２ｄで締め付けるようにしても良い。
【００１９】
グラウトシール部３０は、杭１の外径に対して所定量小径とした開口部３１を上端縁に備えている。グラウトシール部３０は、グラウトシール材１０の下端部の固定部２０に連結され、固定部２０から上端縁の開口部３１までの縦断面形状が例えば略円錐台形の円錐面で構成されている。
グラウトシール部３０の開口部３１の径は、グラウトシール材１０が取り付けられる杭１と鞘管２との遊間（クリアランス）の大きさに無関係に杭１の外径に基づき所定量小径に設定してある。これにより、開口部３１を弾性変形させることで、切断などの損傷を発生させることなく杭１に挿着できる大きさとしてある。
グラウトシール部３０は、開口部３１を弾性変形させて杭１の外周面１ａに挿着した状態では、図１（ｂ）に示すように、開口部３１から下方に弾性変形によって杭１の外周面１ａと接触する接触部を構成するシール接触部３２が形成される。
【００２０】
シール接触部３２は、図１および図２に示すように、杭１の中心軸と鞘管２の中心軸の偏心量によってそのシール接触幅が変化し、最大偏心側Ｃａでのシール接触幅Ｂａが最も狭く、最小偏心側Ｃｂでは、シール偏心幅Ｂｂが最も広く、中立状態Ｃｃでは、中間のシール接触幅Ｂｃとなる。
したがって、このグラウトシール材１０では、最大偏心側Ｃａでのグラウトシール部３０のシール接触幅Ｂａを、充填されるグラウト材を支持し、シールできるように確保すれば良いことになる。
【００２１】
そこで、このグラウトシール材１０では、グラウトシール部３０の角度θを水平方向に対して大きく設定してあり、グラウトシール部３０の上端縁に連結される一体の開口部３１は、杭１の外径に対して所定量小径とした大きさとしても支障なく杭１に挿着できるようになっている。
また、このグラウトシール材１０では、グラウトシール部３０の角度θを水平方向に対して大きく設定することで、グラウトシール部３０の傾斜面に沿う長さ（例えば円錐台形の母線の長さ）を長くして、鞘管２と杭１との中心軸が最も離間した最大偏心側Ｃａにおける、開口部３１の下端縁からのシール接触部３２でグラウト荷重を支持するシール接触幅Ｂａを必要な分だけ確保している。
このグラウトシール材１０では、固定部２０から開口部３１までのグラウトシール部３０の角度θを６０度〜７５度の範囲、好ましくは、７０度としている。グラウトシール部３０の角度θを６０度より小さくすると、グラウトシール部３０の母線の長さが短くなって開口部３１の変形代の確保が難しくなったり、シール接触幅Ｂａの確保が難しくなる。
また、グラウトシール部３０の角度θを７５度より大きくすると、材料の使用量が多くなり、シール接触幅Ｂａが必要以上に長く無駄になる。
このようなグラウトシール材１０では、固定部２０およびグラウトシール部３０の肉厚は、均一としてある。
こうすることで、グラウトシール部３０は、図４に示すように、従来技術である特許文献１のグラウトシール材Ｘや特許文献２のグラウトシール材Ｙの場合とは異なり、充填されるグラウト材によるたわみを許容しつつ最大偏心側Ｃａにおいてもシール接触部３２のシール接触幅Ｂａを確保する。
また、特許文献２のグラウトシール材Ｙでは、固定基部のすだれ状の補強コードや斜め上方に延設されるシール部を、固定基部側ほど肉厚を厚くして剛性を高めてグラウト材の荷重を支持し、最大偏心時には、先端の薄肉のシール部のみを杭に接触させており、本願のグラウトシール部３０の長さを確保してグラウト材の荷重を摩擦力とグラウト材による圧力とによって支持し、開口部３１をスムーズに装着できるものとは、発想において異なるものである。
さらに、本願のグラウトシール材１０と開口部３１の内径を同一径とした場合には、図４に比較して示すように、最大偏心側Ｃａでのシール接触部をグラウトシール材Ｘ，Ｙでは確保することができず、充填されるグラウト材の荷重の支持やシールができない状態になっており、開口部の内径をさらに小さくしなければならないことが分かる。
なお、グラウトシール材１０の開口部３１の端部の肉厚を他の部分よりも厚くすることもでき、こうすることで、杭１への締め付け力を増大することができる。
【００２２】
このグラウトシール材１０は、例えば次のようにして製造される。
合成ゴムまたは天然ゴムを用いて均一な肉厚のゴムシート材を製造する。
均一な肉厚のゴムシート材は、肉厚に対応する金型、あるいはマンドレルを備えた製造設備を用いて製造される。
ゴムシート材を所定寸法に裁断するとともに、加硫接合等によって接合することで、固定部２０、グラウトシール部３０を備えたグラウトシール材１０が製造される。
【００２３】
このように構成したグラウトシール材１０によるグラウト材のシールは、まず、ベースリング２１の内周面に固定部２０を加硫接着などで取り付けておく。
そして、固定部２０を接着したベースリング２１を鞘管２の内周面に全周溶接することで取り付け、鞘管２と固定部２０との間をシール状態とする。
次いで、鞘管２ごとグラウトシール材１０を杭１に挿入する。このグラウトシール材１０を杭１に挿入する際には、グラウトシール部３０の開口部３１を杭１に被せるようにし、開口部３１を弾性変形させて押し広げるようにする。
なお、このグラウトシール材１０の杭１への挿入の前に、杭１の先端部に先端がテーパ状にすぼまったキャップを取り付けるようにしても良い。こうすることで、杭１の先端部にバリなどがあってもグラウトシール材１０が引っかかったり、破れたりすることを防止してスムーズに装着することができる。
杭１へ挿入すると、グラウトシール部３０の水平方向に対する角度θが７０度程度と大きくしてあるので、図１に示すように、開口部３１を押し広げて挿着することが容易となり、挿入荷重を増大することなく弾性変形させて挿入することができる。
こうして鞘管２を杭１の所定の位置まで挿入する。
すると、例えば鞘管２と杭１との偏心量が０の中立状態Ｃｃであれば、シール接触部３２としてシール接触幅Ｂｃを確保することができる（図１（ｂ）参照）。
こうしてグラウトシール材１０を杭１と鞘管２との遊間に挿着した後、グラウト材を充填し、グラウト材をシール接触部３２の摩擦力と、グラウトシール部３０に加わるグラウト材の圧力とで支持し、グラウト材を固化させて杭１に対し鞘管２を固定する。
グラウトシール材１０を装着した状態で、鞘管２が杭１に対して遊間が広がる最大偏心側Ｃａでは、図２に示すように、シール接触部３２としてシール接触幅Ｂａを確保することができ、反対側の最小偏心側Ｃｂでは、シール接触部３２としてシール接触幅Ｂｂを確保することができる。
したがって、このグラウトシール材１０では、最大偏心側Ｃａから最小偏心側Ｃｂまでの許容偏心幅においてグラウト材の支持とグラウト材のシール状態を確保することができる。
特にこれまでの杭１と鞘管２との遊間に比べて大きな遊間であっても杭１への挿入荷重の増大を招くことなく、シール接触部３２のシール接触幅を確保してシールすることができる。
また、このグラウトシール材１０では、シール接触部３２と杭１とが接触して、シール接触部３２と杭１の摩擦力と、固定部２０とでグラウト材を支えることができる。
一方、偏心した場合でも、遊間に関係なくグラウトシール材１０は追随し、グラウト材が充填されるとグラウトシール部３０およびシール接触部３２に面でグラウト材の圧力が作用し、杭１との摩擦力が大きくなるため、偏心してもグラウト材が漏れることを防止することができる。
【００２４】
このようなグラウトシール材１０によれば、鞘管２の内周面に取り付けられる固定部２０の上端縁部から、肉厚が均一のグラウトシール部３０を中心方向斜め上方に、水平方向に対して角度θを６５〜７５度の範囲として延設し、グラウトシール部３０の上端縁の開口部３１を杭１の外径より所定量小径に形成したので、シール接触部３２を十分確保することができる。また、固定部２０とシール接触部３２をグラウトシール部３０が曲面的に連結しているので、シール接触部３２と杭１の外周面１ａとの接触圧力の低下がなく、杭１と鞘管２との遊間が大きい場合であってもグラウト材のシールに使用することができる。
【００２５】
以上実施の形態とともに、詳細に説明したように、本発明のグラウトシール材１０によれば、弾性を有する素材により形成され、杭１と、杭１に外挿される鞘管２との間に介装され、充填されるグラウト材をシールして杭１と鞘管２とをグラウト材で固定するためのグラウトシール材１０であって、鞘管２の内周面２ａに取り付けられる固定部２０と、固定部２０と連結され杭１の外周面１ａに挿着され弾性変形によって杭１の外周面１ａと接触してシールするとともに、グラウト材を支持するグラウトシール部３０と、を備え、グラウトシール部３０は、杭１よりも所定量小径の開口部３１が形成され、固定部２０から開口部３１までの角度θを、鞘管２と杭１との中心軸が最も離間した最大偏心側Ｃａで開口部３１の下端縁からグラウト荷重を支持する接触部３２のシール接触幅Ｂａを確保可能に設定して構成したので、杭１と鞘管２との遊間が大きい場合であってもグラウトシール部３０の開口部３１の内径を小さくしてシール接触部３２を確保する必要がないので、杭１への挿入荷重が増大せず挿入荷重を小さくすることができ、杭１への挿入時の開口部３１の損傷の発生を抑えることができる。また、シール接触部３２を十分確保することができる。さらに、固定部２０とシール接触部３２をグラウトシール部３０が曲面的に連結しているので、シール接触部３２と杭外周面との接触圧力の低下がなく、杭１と鞘管２との遊間が大きい場合であってもグラウト材のシールに使用することができる。
また、このグラウトシール材１０では、シール接触部３２と杭１とが接触して、シール接触部３２と杭１の摩擦力と、固定部２０とでグラウト材を支えることができる。
一方、偏心した場合でも、遊間に関係なくグラウトシール材１０は追随し、グラウト材が充填されるとグラウトシール部３０およびシール接触部３２に面でグラウト材の圧力が作用し、杭１との摩擦力が大きくなるため、偏心してもグラウト材が漏れることを防止することができる。
【００２６】
また、グラウトシール材１０では、グラウトシール部３０を均一な肉厚に形成することで、所定の肉厚のゴムシートを用いて大きさの異なるグラウトシール材を容易に製作することができ、基本となる設備（例えば金型やマンドレル等）を製作すれば、杭１の外径が異なる毎に肉厚や補強部を変えた専用の設備を必要とすることがなく、簡単に製造することができ、補強材の充填などの工程もなく、工程を削減することもできる。
【００２７】
また、グラウトシール材１０では、グラウトシール部３０の角度θを水平方向に対して６０〜７５度の角度としたので、開口部３１の内径を小さくすることなく、開口部３１の弾性変形代を確保することができ、杭１への挿入荷重の増大を招くことなく、遊間の大きい場合のシール材として使用することができる。
【００２８】
また、グラウトシール材１０では、グラウトシール部３０の杭１に接触する接触部としてシール接触部３２の肉厚を他のグラウトシール部３０より小さい肉厚に形成することで、一層杭１への開口部３１の挿入が容易となる。
【００２９】
また、グラウトシール材１０では、グラウトシール部３０の杭１に接触する開口部３１の端部の肉厚を他のグラウトシール部３０より大きい肉厚に形成することで、一層杭１への開口部３１の締め付け力を増大してシール性を高めることができる。
【００３０】
また、グラウトシール材１０では、グラウトシール部３０を、略円錐台形状またはベルマウス形状に形成することで、必要なシール接触部３２のシール接触幅を確保することができる。
【００３１】
また、グラウトシール材１０では、固定部２０を鞘管２に溶接されるベースリング２１に接着、あるいは鞘管２に植設したスタッドボルト２ｂを介して取り付けること、鞘管２の内周面２ａに簡単に取り付けることができ、施工も容易にできる。
【００３２】
また、グラウトシール材１０では、前記杭１の先端部にテーパ状のキャップを挿着することで、杭１の先端部にバリなどがあってもグラウトシール材１０が引っかかったり、破れたりすることを防止してスムーズに装着することができる。
【００３３】
なお、上記の実施の形態では、グラウト材についての説明は省略したが、通常使用されているグラウト材を使用することができ、セメント（モルタル）系、ガラス系、ウレタンなどの合成樹脂のいずれであっても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１          杭
１ａ        外周面
２          鞘管
２ａ        内周面
２ｂ        スタッドボルト
２ｃ        押え板
２ｄ        ナット
２ｅ        ガイドプレート
１０        グラウトシール材
２０        固定部
２１        ベースリング
３０        グラウトシール部
３１        開口部
３２        シール接触部（接触部）
Ｂａ        最大偏心側のシール接触幅
Ｂｂ        最小偏心側のシール接触幅
Ｂｃ        中立状態のシール接触幅
Ｃａ        最大偏心側
Ｃｂ        最小偏心側
Ｃｃ        中立状態
θ          グラウトシール部の水平方向に対する角度
Ｘ          従来のグラウトシール材
Ｙ          従来のグラウトシール材
【図１】
2016199926.tif 000003
【図２】
2016199926.tif 000004
【図３】
2016199926.tif 000005
【図４】
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