特許 6194223 杭頭処理治具および杭頭処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6194223

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】杭頭処理治具および杭頭処理方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/34 20060101AFI20170828BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/34 A

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-217261(P2013-217261)

(22)【出願日】2013年10月18日

(65)【公開番号】特開2015-78564(P2015-78564A)

(43)【公開日】2015年4月23日

【審査請求日】2016年5月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】岡村 美那

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 宏一

(72)【発明者】

【氏名】柳田 克巳

(72)【発明者】

【氏名】中村 隆寛

【審査官】 苗村 康造

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３２５１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１３１９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０７１９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０３６９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０７６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２０４２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−２２８５２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／２２〜 ５／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭の現場造成時に余盛コンクリートを解体するために使用する杭頭処理治具であって、
前記杭の鉄筋に取り付けるための上部部材と、
前記上部部材と連結され、線材により構成された、水平方向の管体を取り付けるための下部部材と、
を具備し、
前記上部部材は、同心円状に配置された複数のリング材からなり、
前記複数のリング材が、最内のリング材から外側に向かって放射状に配置された棒材に取り付けられ、
前記棒材の位置が、水平方向の前記管体の周方向位置に対応することを特徴とする杭頭処理治具。

【請求項2】

前記上部部材と前記下部部材の間に鉛直方向の管体が取付けられることを特徴とする請求項１記載の杭頭処理治具。

【請求項3】

杭の現場造成時に余盛コンクリートの解体を行う杭頭処理方法であって、
上部部材と、
前記上部部材と連結され、線材により構成された、水平方向の管体を取り付けた下部部材と、
を具備する杭頭処理治具を用い、
前記杭頭処理治具の上部部材を前記杭の鉄筋に取り付けた状態でコンクリートを打設する工程（ａ）と、
水平方向の前記管体に挿入した破砕剤もしくは孔拡張手段を用いて余盛コンクリートを下方のコンクリートから分断する工程（ｂ）と、
を具備し、
前記上部部材は、同心円状に配置された複数のリング材からなり、
前記複数のリング材が、最内のリング材から外側に向かって放射状に配置された棒材に取り付けられ、
前記棒材の位置が、水平方向の前記管体の周方向位置に対応することを特徴とする杭頭処理方法。

【請求項4】

前記上部部材と前記下部部材の間に鉛直方向の管体が取付けられ、
前記工程（ｂ）において、鉛直方向の前記管体に挿入した破砕剤もしくは孔拡張手段を用いて、分断された前記余盛コンクリートの分割を行うことを特徴とする請求項３に記載の杭頭処理方法。

【請求項5】

前記工程（ａ）では、前記上部部材が露出するようにコンクリートを打設し、
前記工程（ｂ）で、前記コンクリートの外周面の、前記周方向位置に対応する箇所を除去することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の杭頭処理方法。

【請求項6】

水平方向の前記管体の外側端部に詰物が詰められ、
前記工程（ｂ）で、前記詰物を除去することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の杭頭処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭頭処理治具および杭頭処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基礎杭など地下杭は、現場造成により構築することがある。杭の現場造成の例を図７に示す。この例では、図７（ａ）に示すように地盤１００の掘削を行って孔１０１を形成した後、図７（ｂ）に示すように孔１０１に鉄筋籠１０２を建込み、図７（ｃ）に示すように、トレミー管などを用いてコンクリート１０３の打設を開始する。

【0003】

図７（ｄ）に示すように、コンクリート１０３の打設の進行に伴って最初に打設したコンクリートが上昇し、杭頭の余盛コンクリート１０３ａとなる。コンクリート１０３の硬化により杭は形成されるが、余盛コンクリート１０３ａは孔１０１の底部にあった土等の不純物を含んでおり構造体とはできないため、これを解体、除去する必要がある。この例では、図７（ｅ）に示すように杭頭の周囲の地盤１００を掘削した後、図７（ｆ）に示すように地上にて余盛コンクリート１０３ａを解体、除去している。

【0004】

余盛コンクリート１０３ａの除去時には、爆薬・火薬・非火薬破砕剤などの破砕剤を用いて余盛コンクリート１０３ａを破砕し、除去することがある。破砕剤を装薬するための装薬孔は、コンクリート１０３の打設後に余盛コンクリート１０３ａに穿孔することが多い。

【0005】

しかしながら、上記のように装薬孔を後施工とすると、穿孔時の騒音や粉塵、工期増加などの問題が有る。また山留近傍など、杭の位置によっては水平方向の穿孔を行うために穿孔機械を配置するスペースがなく、装薬孔の配置が限定され効果的な配置ができないケースもあった。そのため、鉄筋籠等に事前に装薬管などを取付けておき、これを装薬孔として用いる例がある。

【0006】

例えば、特許文献１では、余盛コンクリート部分にダイナマイト装填管を予め設置した後、コンクリートを打設し、ダイナマイト装填管にダイナマイトを装填して余盛コンクリートを爆破させる方法が記載されている。

【0007】

また、特許文献２では、余盛コンクリートとその下方のコンクリートの境界部に予め破壊用パイプを設置した後、コンクリートを打設し、その後破壊用パイプに膨張性物質を充填しこれを用いてコンクリートに亀裂を発生させる方法が記載されている。

【0008】

特許文献３には、余盛コンクリートとその下方のコンクリートとの境界面となる部分に静的破砕剤入り容器を取り付けた破砕補助板を設置した後、コンクリートを打設し、静的破砕剤を水和膨張させてコンクリートにクラックを発生させる方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開昭５６−０５２２６９号公報

【特許文献2】特開昭５８−２０４２１６号公報

【特許文献3】特開２００１−１３１９６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献１〜３の方法では、装薬管等を適切な位置に配置するのが面倒であったり、装薬管等の配置に用いる治具がコンクリートの打設を妨げるなどの問題があった。

【0011】

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、装薬孔等を好適に形成できる杭頭処理治具等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前述した目的を達成するための第１の発明は、杭の現場造成時に余盛コンクリートを解体するために使用する杭頭処理治具であって、前記杭の鉄筋に取り付けるための上部部材と、前記上部部材と連結され、線材により構成された、水平方向の管体を取り付けるための下部部材と、を具備し、前記上部部材は、同心円状に配置された複数のリング材からなり、前記複数のリング材が、最内のリング材から外側に向かって放射状に配置された棒材に取り付けられ、前記棒材の位置が、水平方向の前記管体の周方向位置に対応することを特徴とする杭頭処理治具である。

【0013】

第１の発明の杭頭処理治具を用いて、装薬孔等として機能する管体を事前設置することにより、装薬孔等を後施工とする場合の穿孔時の騒音や粉塵、工期増加の問題が解消され、杭周囲のスペースが狭くても装薬孔等の効果的な配置が可能になる。また、第１の発明では、上部部材を鉄筋籠等の適切なレベルに取り付けるだけで下部部材の管体を適切な位置に配置、固定できるので、作業効率も高い。また、下部部材には線材を用いるので、コンクリートの打設時にコンクリートの流動を妨げることがない。また、上部部材の棒材によって、水平方向の管体と対応する位置を識別可能とすることにより、コンクリート打設後に、上部部材を目印として、コンクリートに埋設された水平方向の管体の位置を容易に把握し、コンクリートをはつって装薬等が行える。

【0014】

前記上部部材と前記下部部材の間に鉛直方向の管体が取付けられることが望ましい。
これにより、水平方向の装薬孔等と同時に、鉛直方向の装薬孔等も効率よく形成できる。また、鉛直方向の管体により、上部部材に下部部材を適切な間隔で固定することができる。

【0016】

第２の発明は、杭の現場造成時に余盛コンクリートの解体を行う杭頭処理方法であって、上部部材と、前記上部部材と連結され、線材により構成された、水平方向の管体を取り付けた下部部材と、を具備する杭頭処理治具を用い、前記杭頭処理治具の上部部材を前記杭の鉄筋に取り付けた状態でコンクリートを打設する工程（ａ）と、水平方向の前記管体に挿入した破砕剤もしくは孔拡張手段を用いて余盛コンクリートを下方のコンクリートから分断する工程（ｂ）と、を具備し、前記上部部材は、同心円状に配置された複数のリング材からなり、前記複数のリング材が、最内のリング材から外側に向かって放射状に配置された棒材に取り付けられ、前記棒材の位置が、水平方向の前記管体の周方向位置に対応することを特徴とする杭頭処理方法である。

【0017】

前記上部部材と前記下部部材の間に鉛直方向の管体が取付けられ、前記工程（ｂ）において、鉛直方向の前記管体に挿入した破砕剤もしくは孔拡張手段を用いて、分断された前記余盛コンクリートの分割を行うことが望ましい。
また、前記工程（ａ）では、前記上部部材が露出するようにコンクリートを打設し、前記工程（ｂ）で、前記コンクリートの外周面の、前記周方向位置に対応する箇所を除去することも望ましい。
さらに、水平方向の前記管体の外側端部に詰物が詰められ、前記工程（ｂ）で、前記詰物を除去することも望ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、装薬孔等を好適に形成できる杭頭処理治具等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】杭頭処理治具１０を示す図

【図2】上部リング１を示す図

【図3】下部リング９を示す図

【図4】杭頭処理治具１０を鉄筋籠３３に取り付けた状態を示す図

【図5】水平装薬管２３の外側端部付近を示す図

【図6】余盛コンクリート４５の解体を示す図

【図7】杭の現場造成の手順について説明する図

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0021】

（１．杭頭処理治具１０）
図１に本発明の実施形態に係る杭頭処理治具１０を示す。この杭頭処理治具１０は、現場造成杭の構築時に、破砕剤を用いて余盛コンクリートを解体するために用いるもので、装薬管（管体）を取り付けた状態で前記の鉄筋籠に設置し、装薬管の事前設置を行うためのものである。

【0022】

図１に示すように、杭頭処理治具１０は、上部リング１（上部部材）と、下部リング９（下部部材）からなる。

【0023】

上部リング１と下部リング９との間には、鉛直方向の装薬管２１（以下、鉛直装薬管２１という）が両リングの周方向および径方向に沿って複数取り付けられ、これにより、下部リング９が上部リング１に所定間隔で連結される。

【0024】

下部リング９には、水平方向の装薬管２３（以下、水平装薬管２３という）が周方向に沿って複数取り付けられる。各水平装薬管２３は、下部リング９の平面中央部から外側に向かって放射状に取り付けられる。

【0025】

これら上部リング１や下部リング９によって鉛直装薬管２１、水平装薬管２３の配置や形状が固定される。なお、各装薬管の配置、本数、長さは、杭径や余盛コンクリートの高さを考慮して設計される。

【0026】

図２は上部リング１を示す図である。図に示すように、上部リング１は線材により構成され、同心円状に配置された３つのリング材３を有する。リング材３の大きさや数は、杭径等に応じて決定される。各リング材３は、最内のリング材３から放射状に複数配置された棒材５に取り付けられ、一体とされる。リング材３、棒材５は、例えば、鉄筋等の剛性を有する部材で作成する。

【0027】

図３は下部リング９を示す図である。図に示すように、下部リング９は線材により構成され、同心多角形状に配置された３つのリング材１１を有する。リング材１１の大きさや数は、リング材３と同様、杭径等に応じて決定される。リング材１１は、例えば塩ビ管のように、ある程度の剛性を有しつつ、破砕剤の発破時には容易に変形もしくは破壊され、コンクリートの破砕を妨げない部材を用いる。ただし、杭径や装薬量によっては、別の材料を用いることも考えられる。

【0028】

リング材１１には、水平装薬管２３を取り付けるための取付具１３と、鉛直装薬管２１を取り付けるための取付具１５が設けられる。取付具１３、１５は、それぞれリング材１１の周方向に所定の間隔で設けられる。

【0029】

水平装薬管２３は、取付具１３を用いて前記したように下部リング９に取り付け、水平方向に配置される。水平装薬管２３の周方向位置は、上部リング１の棒材５の周方向位置に対応する。すなわち、上部リング１の棒材５によって、水平装薬管２３に対応する周方向位置が識別可能である。

【0030】

鉛直装薬管２１は、上部を番線等を用いて上部リング１に取り付け、下部を下部リング９の取付具１５に取り付けて、前記したように鉛直方向に配置される。

【0031】

なお、本実施形態では、鉛直装薬管２１、水平装薬管２３に塩ビ管を用いる。また、塩ビ管には、外周面に螺旋状の突出部を有するスパイラル管を用いるが、これに限ることはない。

【0032】

（２．杭頭処理方法）
本実施形態では、図７で説明した方法と同様にして杭の現場造成を行うが、余盛コンクリートの解体を行うために、図１のように鉛直装薬管２１、水平装薬管２３を取付けた杭頭処理治具１０を鉄筋籠に取付けた状態でコンクリートの打設を行う。杭頭処理治具１０は鉄筋籠の建て込み前の仮置時に予め取り付けておくか、あるいは鉄筋籠の建て込み後コンクリートを打設する前に取り付ければよい。

【0033】

図４は、杭頭処理治具１０を鉄筋籠３３に取り付けた状態を示した図であり、地盤に掘削した孔３０に鉄筋籠３３を建て込んだ状態を示している。

【0034】

杭頭処理治具１０は、上部リング１を鉄筋籠３３の主筋３５の上端部に取り付けて配置する。この時、水平装薬管２３が後述する余盛コンクリートとその下方の構造体コンクリートとの境界部に配置され、上部リング１や鉛直装薬管２１の上端部が余盛コンクリートの上面から露出するように取り付けが行われる。杭頭処理治具１０の取付けは、上部リング１を番線等で主筋３５に固定したり、図示しないかんざしを単管等で作成して主筋３５に取付け、かんざしに上部リング１を引っ掛けてもよい。

【0035】

また、上部リング１の棒材５の外側端部と、下部リング９に固定された水平装薬管２３の外側端部は、孔３０の内周面（杭の外周面）から若干内側に位置する。

【0036】

また、図５に示すように、水平装薬管２３の外側端部には、詰物２７が詰められ、コンクリート打設時にコンクリートの流入が防がれる。なお、鉛直装薬管２１の上端部にも同様の詰物を詰め、土砂等の侵入による目詰まりを防ぐようにしておく。

【0037】

コンクリートの打設は、上部リング１の最内のリング材３の孔７、下部リング９の最内のリング材１１の孔８をガイドとして用い、これらの孔にトレミー管を挿入して行われる。上部リング１は剛性を有する部材で形成されるので、トレミー管の先端が動いてぶつかった場合にも、その形状を保持できる。

【0038】

コンクリートの硬化後、前記と同様、杭頭の周囲の地盤を、余盛コンクリートの部分が地表に露出するように掘削し、図６（ａ）に示す状態とする。

【0039】

そして、上部リング１の棒材５の位置を目安にして水平装薬管２３の周方向位置を把握し、余盛コンクリート４５と構造体コンクリート４３の境界部の、上記周方向位置に対応する箇所のコンクリートをはつって除去し、水平装薬管２３の外側端部を露出させる。次に、図５に示した詰物２７を水平装薬管２３の外側端部から取り外して除去し、水平装薬管２３の内部に破砕剤を挿入して装薬する。また、鉛直装薬管２１についても、上端部の詰物を除去して内部に破砕剤を挿入して装薬を行う。

【0040】

なお、破砕剤とは爆薬・火薬・非火薬破砕剤等の高エネルギー物質であり、その点火（起爆）によって爆発衝撃波またはガス圧力を発生させ、これにより対象物の破砕を行うものである。爆薬の場合は爆発衝撃波が発生し、火薬や非火薬破砕剤を使用する場合はガス圧力が発生する。

【0041】

上記のようにして各装薬管に破砕剤を装薬した後、これらの発破により余盛コンクリート４５の解体を行う。ここでは、まず水平装薬管２３の破砕剤の発破を行い、その後鉛直装薬管２１の破砕剤の発破を行う。鉛直装薬管２１の破砕剤は、外側のものから内側のものへと順に発破する。

【0042】

図６（ｂ）に示すように、水平装薬管２３の破砕剤の発破により、余盛コンクリート４５が下方の構造体コンクリート４３から上下に分断される。下部リング９は、余盛コンクリート４５と構造体コンクリート４３の境界部において断面欠損として働くため、発破時に亀裂誘発の役割も果たす。

【0043】

また、鉛直装薬管２１の破砕剤の発破により、図６（ｃ）に示すように余盛コンクリート４５が複数の小片に分割される。こうして余盛コンクリート４５を構造体コンクリート４３から分断し、複数の小片に分割した後、図６（ｄ）に示すように、杭頭処理治具１０の取り外しを行い、コンクリートの小片を除去する。

【0044】

なお、本実施形態では各装薬管の外周面に螺旋状の突出部を有するので、コンクリートに埋設された装薬管の突出部がくさびとして働き、破砕剤による破砕効果が高まる。

【0045】

このように、本実施形態では、装薬孔として機能する鉛直装薬管２１、水平装薬管２３を事前設置することにより、装薬孔を後施工とする場合の穿孔時の騒音や粉塵、工期増加の問題が解消され、杭周囲のスペースが狭くても装薬孔の効果的な配置が可能になる。また、破砕剤は発破時に装薬すればよく、事前に装薬しておく必要が無いので、浸水による不爆や、雷からの迷走電流による誤爆の恐れもなくすことができる。また、杭の出来形に応じて適切に装薬量を変更することも可能である。

【0046】

また、本実施形態の杭頭処理治具１０は、上部リング１と下部リング９が鉛直装薬管２１によって適切な間隔で連結され、上部リング１を鉄筋籠３３等の適切なレベルに取り付けるだけで下部リング９の水平装薬管２３を余盛コンクリート４５と構造体コンクリート４３の境界部の適切な位置に配置、固定できるので、作業効率も高い。また、下部リング９には線材を用いるので、コンクリートの打設時にコンクリートの流動を妨げることがない。

【0047】

本実施形態では、コンクリートの打設後に各装薬管に破砕剤を装薬して発破を行う。杭頭処理治具１０では、上部リング１の棒材５の周方向位置が、下部リング９に取付けられた水平装薬管２３の周方向位置に対応し、これが識別可能である。従って、棒材５を目安にコンクリートに埋設された水平装薬管２３の周方向位置を容易に把握でき、当該周方向位置のコンクリートをはつって除去し水平装薬管２３の外側端部を露出でき、装薬時に水平装薬管２３を探す手間がかからない。

【0048】

しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば、本実施形態では上部リング１の棒材５によって水平装薬管２３に対応する周方向位置が識別可能であるが、これに限らず、上部リング１の当該周方向位置に視認可能なマークを形成してもよい。さらに、鉛直装薬管２１や水平装薬管２３の杭頭処理治具１０への取付け方法も本実施形態で説明したものに限ることはない。

【0049】

また、杭頭処理治具１０は前記した上部リング１と下部リング９で構成したが、その形状は、鉄筋籠３３等に取り付ける上部部材と、線材により構成される下部部材を有していれば、これに限ることはない。ただし、本実施形態のようにリング材３、１１により構成した上部リング１や下部リング９を用いることで、コンクリートの打設状況が確認しやすい等の利点がある。

【0050】

さらに、本実施形態では破砕剤により余盛コンクリート４５の解体を行う例を示したが、これに限ることはなく、油圧破砕機（孔拡張手段）により余盛コンクリート４５の解体を行うことも可能である。油圧破砕機は、例えば、先端のウェッジライナーをコンクリートに設けた挿入孔に挿入して拡げることで、コンクリートに亀裂を発生させるものである。この場合では、前記の鉛直装薬管２１や水平装薬管２３に替えて、ウェッジライナーを挿入可能な適当な径と長さを有し、上記の挿入孔として機能する管体を杭頭処理治具１０に取付ける。そして、前記と同様にコンクリートを打設した後、水平方向の管体に挿入した油圧破砕機のウェッジライナーを上下に拡げて構造体コンクリート４３から余盛コンクリート４５を分断し、鉛直方向の管体に挿入した油圧破砕機のウェッジライナーを横に拡げて余盛コンクリート４５の分割を行うことができる。

【0051】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0052】

１………上部リング
３、１１………リング材
５………棒材
９………下部リング
１０………杭頭処理治具
２１………鉛直装薬管
２３………水平装薬管
２７………詰物
３０………孔
３３………鉄筋籠
３５………主筋
４３………構造体コンクリート
４５………余盛コンクリート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】