日本建築学会大会学術講演梗概集	 （関東）	 2015 年	 9	 月	 41658

既製杭を用いた地中熱利用の工法開発
第 2 報 実証試験

地中熱工法検証

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実用化

○小松 吾郎*
今 広人*
田村 稔**
進 一寛***

正会員
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正会員

菅 一雅*
永坂 茂之**
木村 崇**

１．はじめに
第 1 報では、建物基礎杭（既製コンクリート杭）中空部（以下、A 工法）のスパイラルチューブ及び従来工法（以へのチューブ挿入作業の省力化について検討を行い、既製る仕様にした。

コンクリート杭とチューブを一体で施工する新工法（A 工下、B 工法）のダブル U チューブは杭全長に配置されてい使用した既製コンクリート杭は PHC 杭 A 種であり、外径は φ700mm、内径は φ490mm であり、掘削径は φ800mm法）の概要を述べた。
本報では、実際の既製コンクリート杭を用いた実証試験

でソイルセメント改良体は φ800mm となる。継手方法にを行って施工性とチューブ品質を確認し、実用的な工法で関しては機械式継手である PJ(ペアリングジョイント) 1)及あることを裏付けたので、その結果を報告する。

び TPJ(トリプルプレートジョイント) 1)を用い、その接合

２．概要
2014 年 7 月末に千葉県八街市にて表１に示す 3 試験を時間は実測 3 分程度であった。

行った。試験仕様は CASE1 杭長 8m、CASE2 杭長 24m（杭適宜、掘削液を注入しながら所定深さまで掘削した後に、長 8m×3 本）CASE3 杭長 20m（杭長 10m×2 本）を使っ杭周固定液を注入しながら掘削底まで掘削混合撹拌を行た 3 種類の試験を行い、施工性および採熱チューブの品質う。その後根固め液を注入しながら根固め部を築造し、引の確認を行った。

上げ過程で杭周固定液を再注入して掘削孔内に充填させ
表１実験CASE試験概要

ソイルセメント改良体を築造する。その後ソイルセメント採熱チューブの設置について B 工法では、杭周固定液と掘CASE1

CASE2

CASE3使用杭PHC杭φ700A種
杭長8m

PHC杭φ700A種
杭長24m（8m+8m+8m）

PHC杭φ700A種
杭長20m 2set（10m+10m）

施工
仕様

改良体径φ800mm
改良体長L＝9.4m

改良体径φ800mm
改良体長L＝25.4m

改良体径φ800mm
改良体長L＝9.4m

新工法 (Ａ工法)

杭No1
従来工法 (B工法)
杭No2
新工法 (A工法)

継杭時の施工性確認
回転埋設時・伸長時の破損状況確認

施工性確認
採放熱実験実施

採熱チューブ 新工法 (Ａ工法)
工法
検証
内容

杭内スパイラルの伸長時の破損状況確認

図 2 に本実験で実施した基礎杭施工の工法概要を示す。

削土が混合されたソイルセメント内に数十 kg の錘を付けた採熱チューブを杭定着後に挿入することになる。
掘削工程

杭周面部築造工程

根固め部築造工程

杭周面部築造工程

杭建込み
定着工程

実施した建物基礎杭は既製コンクリート杭を用いた埋め込み杭工法でプ
レボーリング拡大根固め
図2工法に分類される施工法を採用した。図 1 に地盤概基礎杭施工概要

A 工法では、予め地上で杭中空部にスパイラル状の採熱要及び杭設置図を示す。地チューブを設置しておき、プレボーリング拡大根固め工法

盤は浅層部が関東ロームの施工時に杭の挿入と同時にスパイラルの採熱チューブ層や粘土層であり、深度を伸長させて対象範囲に設置

6m 以深は砂質土で良好なすることになる。根固め部に採支持層であった。チューブ

熱チューブのような異物となの設置範囲は杭先端よりる物が混入する事で埋込み杭杭頭までとして、新工法の支持力に影響すると考えら
図1

地盤概要図

写真１

Development of a New Method for Construction of PHC Energy
Piles Part2. Demonstration test

― 1373 ―杭先端部KOMATSU Goro,SUGA Kazumasa,KON Hirohito,
NAGASAKA Shigeyuki,TAMURA Minoru,
KIMURA Takashi and SUSUMU Kazuhiro

れることより、本工法では根固め部には採熱チューブを設が約 15 分間継続されたがチューブ破損は無かった。また、置しない仕様を標準としている。しかし、当実験では施工吊ベルトが切断するまで過度に約 500mm 伸長させた後で性とチューブ品質を確認することを目的としているため、もチューブの破損が無いことを水圧テストにて確認した。

根固め部に挿入される杭先端部分に写真 1 に示すように杭以上より、実用可能な新工法を確立したと考える。

先端部に鋼材の固定金具を用いて固定した。杭の回転埋設

CASE3 のスパイラルチューブは採熱実験用であり、杭外時の採熱チューブのねじれを発生させないためにスイベ壁に温度センサーを設置したために沈設時の杭回転は行わル機構を取り入れている。写真 2、写真 3 に試験状況を示なかったが、杭接合やチューブ伸長のためのフック付替えす。掘削混合撹拌、杭中空部に採熱チューブを挿入した杭等の施工性を再確認したものである。9 月より開始した採を挿入して、沈着時には回転操作を行った。

熱実験にてチューブ品質に問題が無いことが分かっている。
2016 年度まで継続して実験を行い、新工法の採熱効率向上の確認、放熱・採熱特性を把握する予定である。
４．実用化検討
表 3 に採熱チューブを利用した事例でのコスト比較表を示す。ボアホール型の標準的な費用想定を基準として実施
例と A 工法での費用想定を比較する。単位深さあたりの費用については、ボアホール型に対して既製杭型が 66％、52％と大きくコスト減となっている。これは、掘削工事が不要であることが影響している。A 工法と実施例を比較す
ると、A 工法では杭施工と同時作業で採熱チューブを設置

写真 2

掘削状況

写真 3

杭埋設状況

できるため設置工事費を大きく削減でき、杭工事増分も低３．試験結果と考察
表 2 に実験内容と結果の一覧を示す。
表2

費用で同等程度に抑えられる。また、単位深さあたりの費用でも 20％減、金額にして 1 万円/m 以下を目指せることが想定できた。

実験内容と結果一覧

表3

実験
CASE

CASE1

CASE2

CASE3使用杭PHC杭φ700A種
杭長8m×1本PHC杭φ700A種
杭長24m（8m+8m+8m）

PHC杭φ700A種
杭長20m（10m+10m）

内容・空堀（セメント充填無し）した孔に杭挿入
・チューブ伸長を最大・孔から抜き出し地上に横置き→外観検査

・実際の杭施工
・施工および固定金具等の改善点抽出
・スパイラルチューブの水圧テスト

・フック付替え確認
・杭外壁に温度センサー取付→挿入速度遅め，杭回転なし

・杭挿入時間35秒
・伸長具合問題なし
・ピッチ維持良好
・チューブ破損なし
・成功

・チューブ用フック付替え可能
・杭継手接続 3分以内
・杭回転 約15分（長時間），過度な伸長+500mm→水圧テスト合格

結果ルチューブの伸長、ピッチ維持ともに正常であることを確認したものである。杭挿入時間は杭長 8m で 35 秒程度であった。
実験後に引き抜いた杭を地上に横置きして杭内の状況を確認した。さらに、杭内からチューブを取出してチューブ外観を確認したところ、チューブ被覆に杭内壁と擦れた跡があったが許容範囲内であり品質に問題なかった。
CASE2 では、施工性の確認と杭回転および上下移動、および過度な伸長による破損状態を確認した。
チューブ伸長用の作業は順調に行え、杭回転・上下移動* ジャパンパイル株式会社**新日本空調株式会社***株式会社イノアック住環境

新工法（A工法）

実績例

(想定)

ボアホール型方式（ダブルU）（想定）

基礎杭（既製杭）型
杭内水充填（ダブルU）

基礎杭（既製杭）型
杭内セメント充填（スパイラル）

単位深さあたりの費用

100

掘削工事

74%

配管材（PE管）

20%

35%

77%

6%

53%

13%

12%

10%

内訳

CASE1 は CASE2 の予行練習であり、杭内でのスパイラ基準

件名・施工性良好・チューブ品質問題なし※採放熱実験を実施中

コスト比較

設置工事
杭工事増分-66-52-

５．まとめ
1) 実際の杭を用いた実証試験を行い、施工性およびチューブの品質に大きな問題が無いことを確認し工法を確立できた。
2) 新工法は、従来よりも採熱チューブの設置工事を削減でき、単位深さあたりの費用でも 20％減を目指せることが想定できた。
参考文献
1) 総合土木研究所：建築基礎にかかわる最近の技術認証、基礎工Vol.42、pp84-85、2014.2* JAPAN PILE CORPORATION** SHIN NIPPON AIR TECHNOLOGIES CO.,LTD***INOAC Housing & Construction Materials Co.,Ltd.

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