(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が滞留する適宜深さの中空構造体に、その深さ方向に沿って、中空筒体を沈設して中空構造体を構築するための方法であって、液体によって該中空筒体に作用する浮力以上の重量分を適宜に分割した、複数の主錘体を用意し、該中空筒体に該主錘体を取り付けて当該中空筒体を該中空構造体内に沈降させる作業を、該中空筒体の沈降がおさまったら、該主錘体を該中空筒体に取り付ける手順で繰り返して、該中空筒体を該中空構造体内に沈設し、
前記中空筒体を前記中空構造体内に設置した後、該中空構造体と該中空筒体の間に滞留した液体と置換させて、液体よりも比重の重いグラウト材を充填し、該グラウト材により該中空筒体に作用する浮力の増加分を打ち消すために、該中空筒体にさらに副錘体を付加することを特徴とする中空構造体の構築方法。
【請求項２】
前記中空筒体には、その長さ方向に適宜間隔を隔てて、前記主錘体を搭載するための複数のサポート部が形成されることを特徴とする請求項１記載の中空構造体の構築方法。
【請求項３】
地下水が滞留する地下杭内に、その杭軸に沿って、中空筒体が設置される地下杭の構築方法であって、地下水によって該中空筒体に作用する浮力以上の重量分を適宜に分割した、複数の主錘体を用意し、該中空筒体に該主錘体を取り付けて当該中空体を該地下杭内に沈降させる作業を、該中空筒体の沈降がおさまったら、該主錘体を該中空筒体に取り付ける手順で繰り返して、該中空筒体を該地下杭内に設置し、
前記中空筒体を前記地下杭内に設置した後、該地下杭と該中空筒体の間に滞留した地下水と置換させて、地下水よりも比重の重いグラウト材を充填し、該グラウト材により該中空筒体に作用する浮力の増加分を打ち消すために、該中空筒体にさらに副錘体を付加することを特徴とする地下杭の構築方法。
【請求項４】
前記中空筒体には、その長さ方向に適宜間隔を隔てて、前記主錘体を搭載するための複数のサポート部が形成されることを特徴とする請求項３記載の地下杭の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水などの液体が滞留する地下杭などの中空構造体内に、センサー等の機具を挿入するための中空筒体が設置される中空構造体および地下杭の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、削孔内に挿入した熱交換チューブの周りにグラウト材を充填する際、浮力による浮き上がりを防止する手段として、例えば特許文献１が知られている。
【０００３】
特許文献１では、先端が閉塞された先端鋼管を装着した削孔鋼管を地中に回転・圧入して所定の堀削深度まで到達させ、次いで、削孔鋼管内に熱交換チューブを挿入し、次に削孔鋼管を逆回転して先端鋼管を切離して削孔鋼管を引抜き回収しながら同時に熱交換チューブの周りの孔内にグラウト材を充填して熱交換チューブを設置する地中熱利用熱交換チューブの設置方法が示されている。
【０００４】
この際、削孔内に挿入した熱交換チューブの、グラウト材充填による浮き上がりを防止する具体的な方法の一例として、図９のように、当該熱交換チューブａの先端のチューブ受金具ｂに、グラウト材による浮力に勝る錘ｃを一体に取り付けて挿入する方法が示されている。
【特許文献１】特開２００２−３０３０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、熱交換チューブなどの挿入物を挿入する際、挿入物の先端に錘を一体に取り付けているため、錘の調整ができず、浮力で浮いてしまう場合があった。また、浮力に勝る相当重量のある錘を一括して取り扱うため、これを挿入物へ取り付ける時や、挿入時にかかる作業員への負担も大きく、作業効率が悪くなる場合があった。さらに、削孔鋼管内に挿入物を挿入するときに、その先端にかかる負荷が大きく、挿入物を損傷するおそれもあった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、地下水などの液体が滞留する地下杭などの中空構造体内に、挿入物である中空筒体を、錘体の調整をしながら徐々に沈降させることができ、作業性がよく、また中空筒体にかかる負荷を軽減できて、中空筒体の損傷の虞れも防止することができる中空構造体および地中杭の構築方法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】
【０００７】
本発明にかかる中空構造体の構築方法は、液体が滞留する適宜深さの中空構造体に、その深さ方向に沿って、中空筒体を沈設して中空構造体を構築するための方法であって、液体によって該中空筒体に作用する浮力以上の重量分を適宜に分割した、複数の主錘体を用意し、該中空筒体に該主錘体を取り付けて当該中空筒体を該中空構造体内に沈降させる作業を、該中空筒体の沈降がおさまったら、該主錘体を該中空筒体に取り付ける手順で繰り返して、該中空筒体を該中空構造体内に沈設し、前記中空筒体を前記中空構造体内に設置した後、該中空構造体と該中空筒体の間に滞留した液体と置換させて、液体よりも比重の重いグラウト材を充填し、該グラウト材により該中空筒体に作用する浮力の増加分を打ち消すために、該中空筒体にさらに副錘体を付加することを特徴とする。
【０００８】
本発明にかかる地下杭の構築方法にあっては、地下水が滞留する地下杭内に、その杭軸に沿って、中空筒体が設置される地下杭の構築方法であって、地下水によって該中空筒体に作用する浮力以上の重量分を適宜に分割した、複数の主錘体を用意し、該中空筒体に該主錘体を取り付けて当該中空体を該地下杭内に沈降させる作業を、該中空筒体の沈降がおさまったら、該主錘体を該中空筒体に取り付ける手順で繰り返して、該中空筒体を該地下杭内に設置し、前記中空筒体を前記地下杭内に設置した後、該地下杭と該中空筒体の間に滞留した地下水と置換させて、地下水よりも比重の重いグラウト材を充填し、該グラウト材により該中空筒体に作用する浮力の増加分を打ち消すために、該中空筒体にさらに副錘体を付加することを特徴とする。
【００１０】
前記中空構造体の構築方法または前記地下杭の構築方法において、前記中空筒体には、その長さ方向に適宜間隔を隔てて、前記主錘体を搭載するための複数のサポート部が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる中空構造体および地下杭の構築方法にあっては、地下水などの液体が滞留する地下杭などの中空構造体内に、挿入物である中空筒体を、錘体の調整をしながら徐々に沈降させることができ、作業性がよく、また中空筒体にかかる負荷を軽減できて、中空筒体が損傷を受けることを防止することができる。中空筒体の固着工程では、液体等とバランスを保って中空構造体内等に設置されていた中空筒体は、液体等とグラウト材の比重差によるグラウト材による浮力で浮き上がってくるが、グラウト材を充填する際に、中空筒体の浮上を阻止する重量の副錘体を中空筒体に付加するようにしていて、浮き上がりを防ぐことができる。すなわち、中空構造体内等でグラウト材による浮力に打ち勝って、中空筒体の位置を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる中空構造体および地下杭の構築方法の好適な一実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は、液体が滞留する適宜深さの中空構造体に、その深さ方向に沿って、中空筒体を沈設して中空構造体を構築するための方法であって、その具体的例としての地下杭１の構築方法は、基本的には、図１〜図９に示すように、液体としての地下水Ｗが滞留する中空構造体としての地下杭１内に、その深さ方向である杭軸に沿って、中空筒体２が設置される地下杭１の構築方法であって、地下水Ｗによって中空筒体２に作用する浮力以上の重量分を適宜に分割した、複数の主錘体３を用意し、中空筒体２に主錘体３を取り付けて当該中空筒体２を地下杭１内に沈降させる作業を、中空筒体２の沈降がおさまったら、主錘体３を中空筒体２に取り付ける手順で繰り返して、中空筒体２を地下杭１内に設置するようになっている。中空筒体２内には、例えばセンサーなどの各種機具が交換可能に挿抜自在に挿入される。
【００１３】
また、中空筒体２を地下杭１内に設置した後、地下杭１と中空筒体２の間に滞留した地下水Ｗと置換させて、地下水Ｗよりも比重の重いグラウト材４を充填し、グラウト材４により中空筒体２に作用する浮力の増加分を打ち消すために、中空筒体２にさらに副錘体を付加するようになっている。
【００１４】
図１には、本実施形態にかかる地下杭の構築方法により構築した地下杭１が示されている。地下杭１は、その下端が支持層（図示しない）に到達するように地中Ｇに埋設されている。地下杭１は、既成の中空のＰＣ杭で構成される。
【００１５】
地下杭１内には、その杭軸に沿って中空筒体２が設置されている。中空筒体２は、その外周に充填されたグラウト材４によって地下杭１内に固着されている。グラウト材４は、例えば、セメントミルクやモルタル材などが使用される。
【００１６】
本実施形態では、中空筒体２は、既成のＶＰ（塩化ビニールパイプ製）管であって、その最下部に配置される第１中空筒体２ａと、第１中空筒体２ａの上方に配置される複数の第２中空筒体２ｂとを互いに連結して構成される。第１中空筒体２ａは、その下端部が有底であって、上端部は開口されており、上端部の外周には連結用の上側フランジ部５ａが一体形成される。第２中空筒体２ｂは、上下両端部が開口されており、その外周にそれぞれ連結用の上側フランジ部５ａおよび下側フランジ部５ｂが一体形成される。第１中空筒体２ａの上側フランジ部５ａとその上に位置される第２中空筒体２ｂの下側フランジ部５ｂを連結させて、若しくは、第２中空筒体２ｂの上側フランジ部５ａとその上に位置される他の第２中空筒体２ｂの下側フランジ部５ｂを互いに連結させて、第１中空筒体２ａと第２中空筒体２ｂが一連に連結されて、中空筒体２が構成される。第２中空筒体２ｂの下側フランジ部５ｂは、それぞれ主錘体３が搭載されるサポート部として兼用される。これにより、中空筒体２には、その長さ方向に適宜間隔を隔てて、主錘体３を搭載するための複数のサポート部が形成される。
【００１７】
下側フランジ部５ｂに搭載される複数の主錘体３は、その総重量が、地下水Ｗによって中空筒体２に作用する浮力に打ち勝って、地下杭１内に中空筒体２を沈降させる重量に設定される。即ち、中空筒体２の容積に地下水Ｗの比重を乗じた浮力分の重量から中空筒体２の自重を差し引いた重量以上に設定される。設定された総重量は、作業時に扱いやすい程度に分割されて、その各々が主錘体３とされる。本実施形態では、主錘体３は、図７に示すように、第２中空筒体２ｂを挟み込める程度の内寸の既成の金属製Ｃ型チャンネルで構成される。各主錘体３の重量は、作業員が取り扱いやすい重量、例えば１５ｋｇ程度までに設定される。
【００１８】
第１中空筒体２ａおよび第２中空筒体２ｂには、その長さ方向に適宜間隔をおいて、スペーサー６が取り付けられている。スペーサー６は、図８に示すように地下杭１の内径よりも小さな径寸法のリング状に形成される。スペーサー６には、中空筒体２が地下杭１の内壁に当接せず、かつ杭軸に沿って挿入されるように、複数の保持部６ａが設けられる。
【００１９】
本実施形態は、上記地下杭１の構築方法であり、地下水Ｗの滞留する地下杭１内に、第１中空筒体２ａおよび第２中空筒体２ｂを順次連結し、また複数用意した主錘体３を順次取り付けながら、徐々に沈降させて、地下杭１内に中空筒体２を設置する工程と、中空筒体２が設置された地下杭１内にグラウト材４を充填し、地下杭１内の地下水Ｗとグラウト材４とを置換して、グラウト材４を介して中空筒体２を地下杭１内に固着させる工程からなる。以下、本実施形態にかかる地下杭の構築方法を構成する中空筒体２の設置工程と固着工程を順次説明する。
【００２０】
まず、中空筒体２の設置工程を説明する。地下杭１は、図２に示すように地中Ｇに埋設されている。このとき、中空の地下杭１内には地下水Ｗが滞留する場合がある。このように地下水Ｗが滞留した状態の地下杭１内に第１中空筒体２ａを挿入する。図９に示すように、第１中空筒体２ａにスペーサー６を挿通させワイヤーなどで固定する。
【００２１】
次に、第１中空筒体２ａに第２中空筒体２ｂを連結する。図７に示すように、第１中空筒体２ａの上側フランジ部５ａと、第２中空筒体２ｂのフランジ部５ｂを、ゴム状のパッキン７を介して接合して、ボルト８で連結固定する。
【００２２】
次に、下側フランジ部５ｂ上に主錘体３を搭載する。具体的には、図７、８に示すように、一対の主錘体３を、その下端を下側フランジ部５ｂに載せた状態で、第２中空筒体２ｂを外側から挟み込み、主錘体３の上端部および下端部に形成された止め孔３ａにワイヤーなどの留め具を介して相互に固定する。
【００２３】
主錘体３が取り付けられた第２中空筒体２ｂは、図３に示すように、その重量に応じて地下杭１内に沈降される。沈降がおさまったら、上記と同様の手順で、第２中空筒体２ｂにスペーサー６を固定し、次の第２中空筒体２ｂを連結し、連結された下側フランジ部５ｂ上に主錘体３を搭載する。これらの過程を複数回繰り返すことで、図４に示すように中空筒体２は徐々に地下杭１内に沈降し、中空筒体２に作用する浮力と主錘体３の重量が打ち消しあって、地下水Ｗの滞留する地下杭１内に設置される。
【００２４】
次に、中空筒体２の固着工程を説明する。この工程では、地下杭１と中空筒体２の間に滞留した地下水Ｗと置換させて、地下水Ｗよりも比重の重いグラウト材４を充填する。このときには、グラウト材４により中空筒体２に作用する浮力の増加分を打ち消すために、中空筒体２にさらに副錘体を付加する。
【００２５】
中空筒体２が設置された地下杭１内に、その底部までグラウト管（図示しない）を挿入し、底部よりグラウト材４を充填していく。グラウト材４は、地下水Ｗより比重が重いため、グラウト材４を底部から充填することによって、地下水Ｗは地下杭１の外側に溢れ出し、地下水Ｗはグラウト材４に置換される。
【００２６】
ここで、地下水Ｗとバランスを保って地下杭１内に設置されていた中空筒体２は、地下水Ｗとグラウト材４の比重差によるグラウト材４による浮力で浮き上がってくる。この浮き上がりを防ぐため、グラウト材４を充填する際に、中空筒体２の浮上を阻止する重量の副錘体を中空筒体２に付加する。
【００２７】
本実施形態では、副錘体には水９を使用する。図５に示すように、グラウト材４の充填の際に中空筒体２内に水９を注入する。これにより、中空筒体２は、地中杭１内でグラウト材４による浮力に打ち勝って位置が保たれる。この状態で一定時間放置すると、グラウト材４が凝固し、中空筒体２は地下杭１内に固着される。最後に、中空筒体２内の水９をポンプなどで吸い上げることにより排出し、当該地下杭１の構築が完成する。完成した地下杭１内には、その中空筒体２の内部に、挿抜自在に温度センサーなどのセンサーが挿入される。
【００２８】
本実施形態にかかる地下杭１の構築方法によれば、中空筒体２を地下杭１内に設置する際、地下水Ｗによって中空筒体２に作用する浮力の重量分を、中空筒体２に一括して取り付けることなく、その総重量を作業員が扱いやすい重量に分割した主錘体３を複数個用意し、中空筒体２を沈降させながら主錘体３を順次取り付けるようにしたので、作業性がよい。さらに、長尺な中空筒体を扱わず、適宜な長さの複数の中空筒体２ａ、２ｂを互いに連結しながら作業を行うため、狭いスペースでも作業効率よく中空筒体２ａ、２ｂを取り扱って設置できる。また、主錘体３を中空筒体２に一括して取り付けないため、中空筒体２の一部に集中して負荷がかかることがなく、中空筒体２が損傷する虞を防止することができる。
【００２９】
加えて、地下水Ｗが中空筒体２に作用する浮力とのバランス状態を確認しながら主錘体３を取り付けるため、その状態に合わせて主錘体３の取り付けを調整することが容易にできる。
【００３０】
本実施形態では、地下水Ｗをグラウト材４に置換する際の副錘体を水９としたので、副錘体の付加は、中空筒体２にホースで直接水９を注入するだけでよく、簡易な作業が可能となる。また、新たに錘体を用意することに比べて作業経費が軽減できる。さらに、中空筒体２がグラウト材４を介して地下杭１内に固着された後は、水９をポンプ等で抜けば、中空筒体２内を簡単に空の状態にできる。
【００３１】
本実施形態では、地中杭１は既成の中空のＰＣ杭を使用したが、中空の杭であればこれに限る必要はなく、例えば、ＲＣ杭やＰＨＣ杭などの他のコンクリート杭や鋼管杭などを使用してもよい。
【００３２】
本実施形態では、中空筒体２には既成のＶＰ管を使用したが、これに限られない。また、中空筒体２は、第１中空筒体２ａと複数の第２中空筒体２ｂとを連結して構成するようにした。しかし、第２中空筒体２ｂは複数に限られず、１つの第１中空筒体２ａと１つの第２中空筒体２ｂを連結して構成してもよい。また、複数本の中空筒体２ａ、２ｂをつなぎ合わせるタイプのものでなく、一本の中空筒体２を使用してもよい。この場合には、サポート部は、中空筒体２の長さ方向に適宜位置に形成すればよい。
【００３３】
本実施形態では、フランジ部５ａ、５ｂは中空筒体２ａ、２ｂに一体形成されているが、一体形成されていなくてもよい。また、サポート部は、錘体３の取り付けが可能であればフランジ部には限られない。
【００３４】
本実施形態では、副錘体として水９を用いたが、通常の金属製等の錘体を使用してもよく、この場合、中空筒体２ａ、２ｂの上部や側部に付加すればよい。
【００３５】
上記実施形態にあっては、中空構造体として地下杭を例示して説明したが、これに限らず、ピットやタンクなどの中空で液体が滞留される構造物であれば、どのような構造物にでも適用でき、本発明にかかる中空構造体の構築方法は、そのような滞留する液体内に中空筒体を用いて機具などを交換可能に設置するのに好適に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかる中空構造体および地下杭の構築方法の好適な一実施形態を示す地下杭の完成状態の概略側断面図である。
【図２】本発明にかかる中空構造体および地下杭の構築方法の好適な一実施形態を示す地下杭が地中に埋設された状態の概略側断面図である。
【図３】図２の地下杭内に中空筒体を沈降させていく初期段階を示す概略側断面図である。
【図４】図２の地下杭内に中空筒体をさらに沈降させていく段階を示す概略側断面図である。
【図５】図２の地中杭内に中空筒体が沈設された状態を示す概略側断面図である。
【図６】図１の中空構造体および地下杭の構築方法に用いられる主錘体を表す正面図である。
【図７】図１の中空構造体および地下杭の構築方法に用いられる中空筒体に主錘体を取り付けた状態を示す側断面図である。
【図８】図７中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。
【図９】図１の中空構造体および地下杭の構築方法に用いられる地中杭内に、スペーサーで中空筒体を支持した状態を示す平面断面図である。
【図１０】従来の例を示す要部側断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    地下杭
２    中空筒体
３    主錘体
４    グラウト材
５ｂ  下側フランジ部
９    水
Ｗ    地下水
【図１】
0004850812.tif 000002
【図２】
0004850812.tif 000003
【図３】
0004850812.tif 000004
【図４】
0004850812.tif 000005
【図５】
0004850812.tif 000006
【図６】
0004850812.tif 000007
【図７】
0004850812.tif 000008
【図８】
0004850812.tif 000009
【図９】
0004850812.tif 000010
【図１０】
0004850812.tif 000011