(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に掘削孔を形成し、前記掘削孔内に鉄筋籠を建て込んだ後に、前記掘削孔内にコンクリートを打設して硬化させることにより形成される地中コンクリート構造体の構築工法において、
前記コンクリートの打設前に、前記掘削孔の底部に水和反応により膨張して硬化する混合物を非透水性袋体内に封入した状態で設置し、
前記打設コンクリートの硬化後に前記混合物に水和反応用の水を供給する地中コンクリート構造体の構築工法であって、
前記混合物は、酸化カルシウム粉末とセメントと骨材とを含み、
前記袋体は、一端が内部に開口した注水パイプを有し、前記注水パイプを介して、地上側から前記水和反応用の水を供給することを特徴とする地中コンクリート構造体の構築工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、場所打ち杭や壁杭などの地中コンクリート構造体の構築工法に関し、特に、この種の構造体の先端支持力を強化する工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に構築されるコンクリート構造体として、場所打ち杭や壁杭などが知られており、場所打ちコンクリート杭は、大径,長尺な杭を低騒音で、かつ、低振動で構築できるので、基礎杭の主流として用いられている。
【０００３】
この種のコンクリート構造体を地盤中に造成する際には、地盤の掘削が必須となり、地盤を掘削した際には、その周辺および掘削孔の先端地盤には、掘削に伴なう応力解放により緩みが生じ、先端支持力の低下原因となっている。
【０００４】
また、地盤の掘削には、掘削孔の底部に堀りこぼれた土砂や、ベントナイトなどの安定液を用いて掘削した際には、スライムが堆積し、例えば、スライムの除去処理を行ったとしても、これを完全に除去することができないので、これらが残留することも先端支持力の低下原因となっている。
【０００５】
このような問題を解決する工法として、ＳＥＮＴＡＮパイル工法と、特開昭５７−８９０１９号公報に開示されている地中コンクリート構造体の造成工法が知られている。
【０００６】
ＳＥＮＴＡＮパイル工法は、ケーシングを使用して、掘削が完了した孔底に、コンクリート製のリングを設置した後に、専用の貫入機を設置して、ケーシングに反力を取りながら、リングを孔底下の地盤中に押し込み、これにより、緩んだ地盤を圧密化させて、その上部に場所打ち杭を構築して、その支持力を増加させる。
【０００７】
また、上記公開公報に開示されている工法では、掘削された孔の底部に可撓性袋体を設置し、この袋体の上部にコンクリートの打設,硬化により、杭本体を構築し、その後に、袋体内に固結性流動物を圧入して、袋体を膨張させた状態で固結させることにより、緩んだ地盤を圧密化させて、支持力を増加させる。
【０００８】
しかしながら、このような従来の工法には、以下に説明する技術的な課題がそれぞれあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、前者のＳＥＮＴＡＮパイル工法は、リングを孔底下の地盤中に押し込む際に貫入機の反力をケーシングに取っているので、杭全長に相当する長さのケーシングを使用する、いわゆるオールケーシング工法にしか適用することができない。
【００１０】
オールケーシング工法は、他の工法に比べて施工費が割高となり、杭長が長くなると、ケーシングの圧入,引抜きが困難になり、また、専用の貫入機を必要とし、そのセットなどに時間がかかり、施工が長引き、施工費が嵩むという問題があった。
【００１１】
一方、上記公開公報に開示されている工法では、固結性流動物を袋体内に圧入することになるが、この圧入圧力が非常に大きくなり、袋体と固結性流動物の注入パイプとの接続が困難になり、固結性流動物の圧入に高圧が必要となることもあって、実際の施工に適用することが難しいという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、施工が簡単に行え、施工費の低減が可能な地中コンクリート構造体の構築工法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、地盤中に掘削孔を形成し、前記掘削孔内に鉄筋籠を建て込んだ後に、前記掘削孔内にコンクリートを打設して硬化させることにより形成される地中コンクリート構造体の構築工法において、前記コンクリートの打設前に、前記掘削孔の底部に水和反応により膨張して硬化する混合物を非透水性袋体内に封入した状態で設置し、前記打設コンクリートの硬化後に前記混合物に水和反応用の水を供給する地中コンクリート構造体の構築工法であって、前記混合物は、酸化カルシウム粉末とセメントと骨材とを含み、前記袋体は、一端が内部に開口した注水パイプを有し、前記注水パイプを介して、地上側から前記水和反応用の水を供給するようにした。
このように構成した地中コンクリート構造体の構築工法によれば、コンクリートの打設前に、掘削孔の底部に水和反応により膨張して硬化する混合物を非透水性袋体内に封入した状態で設置し、打設コンクリートの硬化後に混合物に水和反応用の水を供給すると、この水の供給により、外部から圧力を加えなくても混合物自体が膨張して硬化する。
この場合、水は、常圧で供給すること、または、例えば、約３kg／cm2程度の圧力を加えて供給することができ、袋体内に封入した混合物が膨張して硬化すると、膨張により緩んだ地盤が圧密化されて、その強度が増すとともに、スライムの間隙比を減少させて、スライムの強度も増す。
また、膨張した混合物は、その後、その状態で硬化するので、この状態がそのまま維持される。
袋体の形成材料は、合成樹脂,天然繊維,人造繊維,合成繊維,皮革,ゴム,木材,金属などであるが、合成樹脂が最も安価である。
前記混合物は、酸化カルシウム粉末とセメントと骨材とを含んでいる。水和反応により体積が膨張する物質の主体は、酸化カルシウム粉末、すなわち、生石灰である。生石灰には、硬焼生石灰と軟焼生石灰とがあるが、本発明では、これらの何れを主体に用いてもよいし、これらを混合して用いることもできる。
セメントおよび骨材は、混合物の硬化後の強度を上げるために用いるものであって、骨材には、細骨材と粗骨材とを含んでいる。細骨材は、川砂が最も適していて、粗骨材には、砂利,砕石,鉄球,ガラスや陶器の破片などが有効である。細骨材には、無機質の石灰岩を粉体にしたものを用いることもある。
前記袋体は、一端が内部に開口した注水パイプを有し、前記注水パイプを介して、地上側から前記水和反応用の水を供給する。
この場合、注水パイプの他端側は、鉄筋籠に沿わせて上方に延設し、地上側の注水装置と連通させる。このような注水方法は、例えば、地盤中の地下水位が低く、ドライな状態で掘削孔を形成する場合に好適に採用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図６は、本発明にかかる地中コンクリート構造体の構築工法の一実施例を示している。
【００１５】
同図に示した構築工法は、地中コンクリート構造体として場所打ち杭を構築する場合に適用した工法であって、場所打ち杭を構築する際には、まず、図1に示すように、地盤中に掘削孔１が掘削形成され、本実施例の場合には、掘削孔１の掘削深度よりも浅い位置に地下水位が存在している。
【００１６】
この掘削孔１は、ドライな状態で所定深度まで掘削すること、あるいは、内部に孔壁崩壊防止用のベントナイト泥水などの安定液を満たしながら掘削することの何れでもよく、本実施例の場合には、安定液１１を満たしながら掘削し、掘削孔１が所定深度まで形成されると、掘削孔１の底部に袋体４が設置される。
【００１７】
この袋体４内には、図５にその詳細を示すように、水和反応により体積が膨張して、その後に硬化する混合物５が封入されている。混合物５は、生石灰とセメントと骨材とを含んでいる。
【００１８】
袋体４の形成材料は、合成樹脂,天然繊維,人造繊維,合成繊維,皮革,ゴム,木材,金属などを用いることができるが、本実施例の場合には、後述するようにこれをニクロム線２で溶断するので、合成樹脂で、掘削孔１の直径とほぼ同じ直径の偏平な円盤状に形成されている。
【００１９】
また、袋体４には、先端が内部に開口した注水パイプ３が取りつけられていて、この注水パイプ３は、掘削孔１の深度方向に沿って延びて地上側まで延設され、他端側は、図示省略の注水装置に接続される。
【００２０】
さらに、本実施例の場合には、袋体４には、その底部の内面に沿って破断手段としてのニクロム線２が、迷路状に張り巡らされている。このニクロム線２の導線は、注水パイプ３と同様に、掘削孔１の深度方向に沿って延びて地上側まで延設され、図示省略の電源装置に接続される。
【００２１】
このように構成された袋体４の設置が終了すると、掘削孔１内に鉄筋籠６が建て込まれる。なお、袋体４は、単独で掘削孔１の底部に設置しても良いが、鉄筋籠６の底部に予めこれを係止して、鉄筋籠６と同時に建込み設置することもできる。
【００２２】
この場合、袋体４に繋がっている注水パイプ３やニクロム線２の導線は、鉄筋籠６の縦筋に適宜位置で係止することができる。鉄筋籠６が所定位置に建て込まれると、図２に示すように、トレミー管７を使用して、掘削孔１の底部側からコンクリート８を打設し、上部側に溢れ出る安定液１１を回収する。
【００２３】
そして、この作業を継続することにより、図３に示すように、掘削孔１内に打設されたコンクリート８の天端面が、杭頭位置に到達すると、コンクリート８の打設を終了する。
【００２４】
そして、時間が経過することにより打設されたコンクリート８の硬化が進行し、強度が発現されると、注水パイプ３を介して、水和反応用の水を混合物５に供給する。この場合、供給する水に圧力を加える必要はなく、常圧で流し込めばよい。
【００２５】
また、これと同時に、ニクロム線２に通電して、袋体４を溶融破断させて、袋体４の側面および底面外周に存在している地下水を混合物５の水和反応用に供給する。
【００２６】
混合物５に水和反応用の水が供給されると、混合物５中の生石灰自体の体積が膨張する。混合物５が膨張する際には、その上部側への膨張は、打設コンクリート８が硬化した構造体により抑えられているので、袋体４の側方と底部側に向けてのみ膨張し、その結果、地盤掘削により緩んだ地盤が圧密化されて、その強度が増すとともに、スライムの間隙比を減少させて、スライムの強度も増す。
【００２７】
また、膨張した混合物５は、セメントおよび骨材を含んでいるので、図４に示すように、その後、その状態で硬化して硬化体１０が形成され、前述した状態がそのまま維持される。
【００２８】
混合物５の体積膨張の度合いや、硬化体１０の硬化強度は、混合物５の構成材料の配合により調整することができる。以下に示した表１は、本発明の工法で用いることができる混合物５の配合比率を示している。
【００２９】
また、表２は、表１に示した配合比率の各混合物５の膨張圧力および一軸圧縮破壊強度の測定結果である。同表に示した内容において、空隙率は、試験容器内に各混合物５を投入充填した際に、容器の上端に生じた空間部の大きさに対応するものであって、例えば、容器の高さが１２０ｍｍであれば、２０％空隙率は、高さが２４ｍｍとなる。
【００３０】
【表１】
0004362185.tif 000002
【表２】
0004362185.tif 000003
【００３１】
なお、本実施例のような場所打ち杭に適用する際には、混合物５の膨張圧力は、２０kg／ｃｍ2以上確保することが望ましく、この程度の膨張圧力を確保すると、地盤掘削により緩んだ地盤が圧密化されて、その強度が増すとともに、スライムの間隙比を減少させて、スライムの強度も増す。
【００３２】
また、混合物の５の硬化体１０の一軸圧縮破壊強度は、通常配合コンクリートと同程度の５０kg／ｃｍ2以上あれば問題はない。なお、上記実施例では、袋体４に注水パイプ３とニクロム線２で構成した破断手段の双方を配置した場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、これらはいずれか一方であってもよい。
【００３３】
また、本発明にかかる構築工法の対象は、場所打ち杭だけでなく、例えば、地中に形成される壁杭にも適用することができる。この場合、袋体４は、壁杭のパネル部分に対応して設ければよい。
【００３４】
具体例１
袋体４に厚みが１５０μのポリエチレンを用い、この袋体４にニクロム線２を張り巡らせるとともに、１５φｍｍの鋼管を注水パイプ３として用い、生石灰６,セメント１．５,川砂２．５の割合で混合した３５０ｋｇの混合物５を充填した。
【００３５】
この袋体４を鉄筋籠６の下端に取り付け、アースオーガによって掘削した、直径１．５ｍ、長さが２５ｍの掘削孔１内に設置、コンクリート８を打設した後、２７日目にニクロム線２に２００Ｖの電圧を加えて袋体４を破断し、その２日後注水パイプ３から５ｌの水を供給し、さらに８日後に杭の支持力試験をした結果、十分な支持力値が得られた。
【００３６】
具体例２
袋体４に厚みが１５０μのポリエチレンを用い、この袋体４に１５φｍｍの鋼管を注水パイプ３として用い、生石灰５,セメント１,川砂２,砂利２の割合で混合した２８０ｋｇの混合物５を充填した。
【００３７】
この袋体４を鉄筋籠６の下端に取り付け、アースオーガによって掘削した、直径１．２ｍ、長さが１０ｍの掘削孔１内に設置、コンクリート８を打設した後、２５日目に注水パイプ３から約８０ｌの水を供給し、さらに７日後に杭の支持力試験をした結果、十分な支持力値が得られた。
【００３８】
具体例３
袋体４に厚みが１５０μのポリエチレンを用い、この袋体４に破断手段として火薬類を装着し、１５φｍｍの鋼管を注水パイプ３として用い、生石灰６,セメント１．５,川砂２．５の割合で混合した３００ｋｇの混合物５を充填した。
【００３９】
この袋体４を鉄筋籠６の下端に取り付け、アースオーガによって掘削した、直径１．３ｍ、長さが２２ｍの掘削孔１内に設置、コンクリート８を打設した後、２５日目に火薬類に点火して袋体４を破断し、その２日後注水パイプ３から４ｌの水を供給し、さらに７日後に杭の支持力試験をした結果、十分な支持力値が得られた。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる地中コンクリート構造体の構築工法によれば、施工が簡単に行え、施工費の低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる構築工法を場所打ち杭の構築に適用した際の初期工程の断面説明図である。
【図２】図１に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図３】図２に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図４】図３に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図５】図１の要部説明図である。
【図６】図５の平面説明図である。
【符号の説明】
１          掘削孔
２          ニクロム線(破断手段)
３          注水パイプ
４          袋体
５          混合物
６          鉄筋籠
７          トレミー管
８          コンクリート
１０        硬化体
【図１】
0004362185.tif 000004
【図２】
0004362185.tif 000005
【図３】
0004362185.tif 000006
【図４】
0004362185.tif 000007
【図５】
0004362185.tif 000008
【図６】
0004362185.tif 000009