特許 6322423 場所打ちコンクリート杭の締固め装置と締固め方法

(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】6322423

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】場所打ちコンクリート杭の締固め装置と締固め方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/34 20060101AFI20180423BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/34 Z

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-5878(P2014-5878)

(22)【出願日】2014年1月16日

(65)【公開番号】特開2015-134987(P2015-134987A)

(43)【公開日】2015年7月27日

【審査請求日】2017年1月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】303056368

【氏名又は名称】東急建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(72)【発明者】

【氏名】古垣内 靖

(72)【発明者】

【氏名】矢島 淳二

(72)【発明者】

【氏名】市川 覚

(72)【発明者】

【氏名】中原 修

【審査官】 苗村 康造

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３７３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３３０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５４３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９０１２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／２２〜 ５／８０

Ｅ０２Ｄ ７／００〜 １３／１０

Ｅ２１Ｂ １／００〜 ４９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイブレータが常にケーシングの下端付近に位置した状態を維持しながらケーシングと一体で上昇する場所打ちコンクリート杭の締固め装置であって、
ケーシングの上端に係合する係合部と、
その係合部に平行に取り付けた長尺材であってケーシング内に挿入するための吊り材と、
吊り材の下端に取り付けたバイブレータとより構成し、
係合部をケーシングの上端に係合した場合に、吊り材の下端のバイブレータは、ケーシングの下端付近でかつケーシング内に設置する鉄筋籠の内側に位置するように構成したことを特徴とする、
場所打ちコンクリート杭の締固め装置。

【請求項2】

平行に設置した係合部と吊り材との間には、
両者間の距離を調整する伸縮機構を介在させたことを特徴とする、
請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の締固め装置

【請求項3】

係合部は、平行する２枚の間にケーシング嵌合溝を形成したことを特徴とする、
請求項１記載の場所打ちコンクリート杭の締固め装置。

【請求項4】

バイブレータが常にケーシングの下端付近に位置した状態を維持しながらケーシングと一体で上昇する場所打ちコンクリート杭の締固め方法であって、
ケーシングで地盤の崩壊を阻止しつつ孔内に安定液を充填して地中を削孔し、削孔内に鉄筋籠を吊りおろし、トレミー管によって削孔内にコンクリートを打設し、その後に不要となったケーシングを引き上げて撤去する工法において、
上端をケーシングに係合させた吊り材の下端のバイブレータをケーシングの下端付近でかつ鉄筋籠の内側に位置させ、
コンクリートの打設後にケーシングを引き抜くに際して、
バイブレータでコンクリートに加振させつつ、ケーシングを吊り材とともに引き上げて行うことを特徴とする、
場所打ちコンクリート杭の締固め方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は場所打ちコンクリート杭の締固め装置と締固め方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

場所打ちコンクリート杭の施工では、削孔の内壁部分、特に表層部の内壁部分の崩壊を阻止するため、ケーシングとしての鋼管を設置して行う。
このケーシングはコンクリートの打設後には不要であるから、コンクリートが固化する前に引き抜いて再利用する。
その場合にケーシングの外面と地盤との間に隙間があると、ケーシングを引き抜いた際にその隙間にまだ固まらないコンクリートが流入する。
この流動現象が全体的に生じればよいが、削孔内に打設したコンクリートは時間が経過するに従い流動性が低下し、鉄筋籠の内部のコンクリートは移動しにくくなっている。
そのために鉄筋籠の外側にあって流動性を維持している、まだ固まらないコンクリートだけが隙間に流入してしまう。
その結果、図６に示すように、コンクリート硬化後に杭頭部ａを掘り起こすと鉄筋籠ｂの外側のコンクリートｃだけが大きく下がった形状のコンクリート杭となる可能性もあり、杭頭部ａの余盛り不足ｆや杭断面欠損ｇ、あるいはコンクリートの充填がなされていない間隙部ｄなどの施工不良が発生することも予想される。
さらに図６に示しように、鉄筋籠ｂの外側のコンクリートｃの高さが偏った状態になると、鉄筋籠ｂの内部のコンクリートｃの重量が偏圧として鉄筋籠に作用する。
その結果、鉄筋籠ｂの主筋群が一方に傾斜してしまい、鉄筋の鉛直性が維持できない、という問題が生じる可能性もある。

【0003】

こうした杭頭部の施工不良に対処する方法としては、コンクリートの打設後に上方からバイブレータを挿入して杭頭部のコンクリートに振動を与えることが考えられるが、そのような方法では孔内上方にある安定液や余盛部の不健全なコンクリートを下部の健全な部分に巻き込むなどして、杭頭部のコンクリートの品質を劣化させてしまう可能性がある。
参考として特許文献１、２を提出するが、それらに記載してある発明は、いずれも打設するコンクリート自体の流動性に起因する杭頭部分の不良対策であり、本発明のようにケーシングの引抜き時に周辺の隙間にコンクリートが流れ込むことで発生する杭頭部分の不良対策にはなっていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４３１１６２５号公報。

【特許文献2】特許第４１８１６１７号公報。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

以上の通り、従来のコンクリート締固め装置や方法では次のような問題点がある。
＜１＞ トレミー管の先端にバイブレータを取りつける方法は、トレミー管は短い管体を接続し、あるいは切り離す必要があるから、その際にバイブレータの配線処理が煩わしいものとなり、作業時間を大幅に増加させることになる。
＜２＞ 鉄筋籠にバイブレータを取りつける装置のように、鉄筋籠を直接振動させることは好ましくない。
＜３＞ 特許文献２に記載の発明のように、バイブレータをガイド部と称する筒体の内部に遊挿する構造では、コンクリートの打設圧でバイブレータがガイド部から抜け出したり、あるいはバイブレータとガイド部の間にコンクリートが充填されず、ガイド部の昇降の跡が、コンクリート内に筒状の欠損として残る可能性がある。
＜４＞ このようにいずれの対策もケーシング周囲の隙間に起因する現象への対策とはなっていない。つまり従来の技術、手順ではケーシング周囲の隙間に起因する問題には対処できない、という問題が残っているのである。
＜５＞ また従来の多くの装置が、鉄筋籠の直径ごとに別の装置を製造しなければならない、という不経済な問題を備えている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記のような課題を解決するために、本発明の場所打ちコンクリート杭の締固め装置は、バイブレータが常にケーシングの下端付近に位置した状態を維持しながらケーシングと一体で上昇する場所打ちコンクリート杭の締固め装置であって、 ケーシングの上端に係合する係合部と、その係合部に平行に取り付けた長尺材であってケーシング内に挿入するための吊り材と、吊り材の下端に取り付けたバイブレータとより構成し、係合部をケーシングの上端に係合した場合に、吊り材の下端のバイブレータは、ケーシングの下端付近でかつケーシング内に設置する鉄筋籠の内側に位置するように構成したことを特徴とするものである。
また本発明の場所打ちコンクリート杭の締固め方法は、バイブレータが常にケーシングの下端付近に位置した状態を維持しながらケーシングと一体で上昇する場所打ちコンクリート杭の締固め方法であって、 ケーシングで地盤の崩壊を阻止しつつ孔内に安定液を充填して地中を削孔し、削孔内に鉄筋籠を吊りおろし、トレミー管によって削孔内にコンクリートを打設し、その後に不要となったケーシングを引き上げて撤去する工法において、上端をケーシングに係合させた吊り材の下端のバイブレータをケーシングの下端付近でかつ鉄筋籠の内側に位置させ、コンクリートの打設後にケーシングを引き抜くに際して、バイブレータでコンクリートに加振させつつ、ケーシングを吊り材とともに引き上げて行うことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明の場所打ちコンクリート杭の締固め装置と締固め方法は以上説明したようになるから次のような効果の少なくともひとつを得ることができる。
＜１＞ 本発明の装置の吊り材の上端をケーシングの上端に架設するだけで、バイブレータの位置はケーシングの下端付近に位置させることができる。したがってケーシングの引き上げに応じて、常にケーシングの下端付近の鉄筋籠の内部のまだ固まらないコンクリートに振動を与え続けることができる。
＜２＞ そのためにケーシングの周囲に隙間が存在していても、鉄筋籠の内部のまだ固まらないコンクリートを外側に押し出して隙間を充填しつつケーシングを引き上げることになるから、鉄筋籠の外側だけにコンクリート不足部、杭の断面欠損部が生じることがない。
＜３＞ 本発明のバイブレータは鉄筋籠に取り付けたものではないから、鉄筋籠に直接に振動を与えることがない。またバイブレータを鉄筋籠に取り付けるための特別な治具や異物をコンクリート中に残すという問題を生じない。
＜４＞ バイブレータと吊り材との間に遊挿するような隙間が発生しないから、空気や泥水を巻き込んで内部に欠損部を生じさせるような可能性がない。
＜５＞ 下端にバイブレータを取り付けた吊り材だけで構成したものであるから、鉄筋籠の直径によってケーシングの上端に取り付ける個数を増減することができ、杭の直径に応じて効果的な加振を与えることができる。
＜６＞ 鉄筋籠の内外でコンクリートの打設面をほぼ水平面に維持できるので、コンクリートの偏圧が鉄筋籠に作用することがなく、鉄筋籠の主鉄筋に正確な鉛直性を維持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の場所打ちコンクリート杭の締固め装置の実施例の説明図。

【図2】本発明の装置をケーシングの上端に設置した状態の説明図。

【図3】トレミー管を使用してコンクリートを打設している状態の説明図。

【図4】ケーシングを引き上げる工程の説明図。

【図5】完成した場所打ちコンクリート杭の説明図。

【図6】従来の施工方法で打設した場所打ちコンクリート杭の問題点の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下図面を参照しながら本発明の場所打ちコンクリート杭の締固め装置と締固め方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【実施例】

【0010】

＜１＞前提条件。
本発明の場所打ちコンクリート杭の締固め装置Ａは、ケーシングＰで地盤の崩壊を阻止しつつ孔内に安定液を充填して地中を削孔し、削孔内に鉄筋籠Ｇを吊りおろし、トレミー管Ｔによって削孔内にコンクリートＣを打設し、その後に不要となったケーシングＰを引き上げて撤去する工法に使用する締固め装置Ａである。

【0011】

＜２＞全体の構成。
本発明の締固め装置Ａは、係合部１と、バイブレータ２と、吊り材３と、係合部１と吊り材３との距離を調整する伸縮機構４とより構成する。
この係合部１をケーシングＰの上端に係合した場合に、吊り材３の下端に取り付けたバイブレータ２が、ケーシングＰの下端の近傍に位置することが本発明の特徴である。

【0012】

＜３＞係合部。
係合部１はケーシングＰの上端に係合して後述する吊り材３を鉛直に保持するための部材である。
そのために係合部１は、平行に位置する外面支持材１１と内面支持材１２を、側面視で下向きの「コ」字状に一体化して構成する。
この場合の「外面」「内面」とはケーシングＰの外面、内面を意味する。

【0013】

＜３−１＞外面支持材。
外面支持材１１は鋼製の板体である。
上記のように、平行に位置する外面支持材１１と内面支持材１２の間にはケーシングＰ嵌合溝を形成することになる。
この嵌合溝の幅は、ケーシングＰの厚さよりも多少広く構成するが、ケーシングＰの厚さは必ずしも同一寸法ではない。
そこで外面支持材１１のナットを設け、そのナットを貫通してボルト１４を設置する。
このボルト１４の先端をケーシングＰの外面に圧着することで安定した取り付けを行う。

【0014】

＜３−２＞内面支持材。
内面支持材１２は、例えばＬ型鋼で構成する長尺体である。
内面支持材１２は、後述する吊り材３を平行に支持するために、一定の長さを備えていることが必要である。
この内面支持材１２をケーシングＰの内面に沿って鉛直に配置することによって、ケーシングＰの上端を外側と内側から支持材１１、１２で挟持する状態となり、その結果、後述する吊り材３やバイブレータを支持することができる。

【0015】

＜４＞吊り材。
ケーシングＰの内面に沿って鉛直に設置する内面支持材１２に、平行に吊り材３を取り付ける。
内面支持材１２と吊り材３と間は、後述する伸縮機構４を介在させる。
この吊り材３は例えば断面Ｌ字型の長尺の鋼材を利用する。
この断面内に、バイブレータのケーブルを配線してＵクリップで固定することができる。
そしてこの吊り材３の下端にバイブレータ２を取り付ける。
このように吊り材３はワイヤなどの柔軟な部材ではなく、Ｌ型鋼や丸パイプなど、ある程度の剛性を備えた長尺部材であるから、その下部の先端に取り付けたバイブレータ２が、打設時に下から上昇してくるまだ固まらないコンクリートＣの圧力で上昇したり、水平方向に移動したりすることがなく、定まった位置にあって、まだ固まらないコンクリートＣに振動を与えることができる。

【0016】

＜５＞伸縮機構。
係合部１の内面支持材１２と吊り材３の間には、両者間の距離を調整する伸縮機構４を介在させる。
これは例えば水平方向に相互にスライドする２枚の鋼板で構成する。
その内で１枚の鋼板の端部は内面支持材１２に溶接などで固定し、他の１枚の鋼板の端部は吊り材３に溶接などで固定する。
そして、この２枚の鋼板をボルト４１で貫通して位置決めを行う。
ボルト４１の貫通穴４２を複数の位置に開口しておけば、貫通穴４２を選択してボルトとナットで固定することで、内面支持材１２と吊り材３との間隔を簡単に調整することができる。
この伸縮機構４を備えることによって、吊り材３、すなわちバイブレータ２をできるだけ鉄筋籠Ｇの内側の面の近くで、かつ鉄筋籠Ｇに接触しない位置に配置することが可能となる。
鉄筋籠Ｇの内側の面に近い位置とは、条件によって異なるが、１００〜２００ｍｍ程度離れた位置が効果的であり、それ以上接近するとバイブレータ２が鉄筋籠Ｇに当たってバイブレータ２の引き上げが困難となるような不都合が生じる。

【0017】

＜６＞ケーシングとの位置関係。
バイブレータ２を設置する位置、すなわちバイブレータ２の設置深さとケーシングＰの下端には一定の関係を持たせる。
すなわち係合部１をケーシングＰの上端に係合した場合に、吊り材３の下端のバイブレータ２は、ケーシングＰの下端付近に位置するように構成するものである。
すると係合部１をケーシングＰの上端に係合した締固め装置ＡをケーシングＰと一体で引き上げた場合に、バイブレータ２は常にケーシングＰの下端付近に位置して、下端付近のまだ固まらないコンクリートＣに重点的に振動を与え続けることができることになる。
なおケーシングＰの「下端付近」とは条件によって異なるが、側面図で見た場合に、ケーシングＰの下端の線から上下方向に５００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度の位置を意味する。
これはバイブレータ２の振動が実質的にまだ固まらないコンクリートへ影響を与える範囲である。

【0018】

＜７＞使用方法。
次に上記の締固め装置Ａの使用方法について説明する。

【0019】

＜８＞前提条件。
アースドリル工法、ボーリングホール工法、オールケーシングＰ工法、リバースサーキュレーション工法、などですでに孔の上端周囲にケーシングＰを設置し、内部に安定液を充填して孔の掘削が完了し、孔の内部には鉄筋籠Ｇも設置してある状態である。

【0020】

＜９＞準備工程。（図２）
吊り材３の長さをほぼケーシングＰの深さに設定しておき、電源からの配線を吊り材３に沿って取り付け、その下端にバイブレータ２を位置させる。
同時に伸縮機構４を調整して、吊り材３が鉄筋籠Ｇの内面に近く位置するように設定する。
この作業を地上で行い、吊り材３をケーシングＰの上から吊り下げ、係合部１をケーシングＰの上端に係合する。
すると係合部１からから吊り下げた吊り材３を介して、バイブレータ２は鉄筋籠Ｇの内部で、かつケーシングＰの下端付近に位置することになる。
この作業をケーシングＰの直径に応じて、複数個所で行い、鉄筋籠の内部に複数本のバイブレータ２を配置する。
吊り下げ位置は、ケーシングＰの平面視で均等に分配した位置である。
この段階はコンクリートの打設前であるから、バイブレータ２は作動していない。

【0021】

＜１０＞コンクリートの打設。（図３）
安定液を充填した状態のケーシングＰの中央にトレミー管Ｔを上方から吊りおろす。
そしてトレミー管Ｔの上端からコンクリート圧送ポンプなどを介してトレミー管Ｔ内へコンクリートＣを供給する。
こうしてトレミー管Ｔの下端からまだ固まらないコンクリートＣを孔内に吐出して安定液を押し上げつつ、充填してゆく。
トレミー管Ｔを引き上げながらコンクリートＣの打設を続け、まだ固まらないコンクリートＣの上端がケーシングＰの上方の所定の位置まで到達したら、コンクリートＣの打設を中止しトレミー管Ｔを引き上げて撤去する。

【0022】

＜１１＞ケーシングの引き上げ。（図４）
ケーシングＰの内部の所定の高さまでまだ固まらないコンクリートＣが充填されれば、ケーシングＰの用途は終了したので、ケーシングＰを引き抜く工程に入る。
この工程でケーシングＰの引き抜きに際して、バイブレータ２によるコンクリートＣへの加振を開始する。
すると、加振状態のバイブレータ２は常にケーシングＰの下端付近に位置した状態を維持しながらケーシングＰと一体で上昇する。
そのためにケーシングＰの外側に隠れた状態で存在する間隙部Ｄに、まだ固まらないコンクリートＣを、鉄筋籠の内部から周囲に押し出して偏りなく順次充填してゆくことができる。
このように、ケーシングＰの裏側に間隙部Ｄが発生している場合に本発明の装置を使用する意味が生じる。

【0023】

＜１２＞間隙部への充填。
ケーシングＰの裏側に間隙部Ｄが存在する場合の充填状態を、従来の方法と比較して説明する。
前記したように従来はバイブレータとケーシングとは独立した存在であり、バイブレータを作動させた後にケーシングを引き上げるといった、ケーシングの引き上げとは別のタイミングでバイブレータを作動させるという方法であった。
そのために従来の方法では図６に示すように、鉄筋籠ｂの外周に位置するまだ固まらないコンクリートだけが間隙部ｄの内部に流入するが、鉄筋籠ｂで囲まれた内側のコンクリートはケーシングＰの引き上げ時にはあまり移動することができなく、その結果、周囲に杭断面の欠損ｇ部や余盛り不足部ｆが発生することになる。
さらに鉄筋籠の内部のコンクリートの重量が偏圧として鉄筋籠に作用する結果、鉄筋籠の主筋群が一方に傾斜してしまい、鉄筋の鉛直性が維持できない、という問題が生じる可能性もある。
それに対し本発明の装置ではケーシングＰの下端付近であって、かつ鉄筋籠Ｇの内部につねにバイブレータ２が位置している。
そのためにケーシングＰを引き上げた後の孔内の壁面に間隙部Ｄが存在していた場合に、鉄筋籠Ｇの内部のまだ固まらないコンクリートＣも振動を受けて十分な流動性を与えられることになるから、そのまだ固まらないコンクリートＣも鉄筋籠Ｇの内部から外部の間隙部Ｄへ押し出され、間隙部Ｄを充填することになる。（図５）
このように本発明の装置Ａを使用すると、図６に示す従来の方法のように鉄筋籠ｂの外側に位置するまだ固まらないコンクリートだけが流出して、杭頭部のコンクリート表面が傾斜したり余盛不足ｆが生じたり、断面欠損ｇが発生したり、あるいはコンクリートの重量によって鉄筋籠が傾斜するといった不都合を生じることがなく、水平な打設面を維持した断面欠損のない密実な頭部を備えたコンクリート杭が完成する。

【符号の説明】

【0024】

１：係合部
２：バイブレータ
３：吊り材
４：伸縮機構
Ａ：本発明の締固め装置
Ｐ：ケーシング
Ｃ：コンクリート
Ｇ：鉄筋籠
Ｔ：トレミー管
Ｄ：間隙部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】