採熱配管施工方法
【課題】コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減するとともに、はつり作業に伴う採熱配管の損傷を防止することができる採熱配管施工方法を提供する。
【解決手段】掘削土を孔壁２Ａ側に逃がしながら地盤を掘削して２を形成し、掘削機７のロッド７４が目標深度に到達した後に、掘削機７のロッド７４を引き上げながらロッド７４の先端部からコンクリートを圧入し、杭孔２にコンクリートを未硬化の状態で充填し、掘削機のロッド７４を杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に杭孔２に対して採熱配管５が設置された鉄筋籠３を挿入し、その後、コンクリートを硬化させて、基礎杭１を生成する。
【解決手段】掘削土を孔壁２Ａ側に逃がしながら地盤を掘削して２を形成し、掘削機７のロッド７４が目標深度に到達した後に、掘削機７のロッド７４を引き上げながらロッド７４の先端部からコンクリートを圧入し、杭孔２にコンクリートを未硬化の状態で充填し、掘削機のロッド７４を杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に杭孔２に対して採熱配管５が設置された鉄筋籠３を挿入し、その後、コンクリートを硬化させて、基礎杭１を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱を利用する採熱配管施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
年間を通して略一定の温度に保たれている地中に採熱配管を埋設し、採熱配管内部を循環する熱媒を介して熱交換を行うことで地中熱を利用する手法が広く採用されている。採熱配管を地中に埋設する工法としては、ボーリング機等で地中に孔を掘削し、採熱配管を埋設する工法が知られている。しかしながら、このような工法では、採熱配管を埋設する専用孔を施工するため、敷地の確保が必要になるとともに、工数が多くなり、コストの増大、工期の長期化を招く原因となるという問題がある。
【０００３】
この問題に対して、従来、場所打ち基礎杭を構成する鉄筋籠内部に採熱配管を取り付け、基礎杭とともに採熱配管を埋設する工法が行われている。この工法では、地盤に杭孔を掘削し、その掘削した杭孔に鉄筋籠を設置した後に、トレミー管を用いて杭孔内部にコンクリートを打設することにより基礎杭の施工を行っている。しかし、鉄筋籠の内部に採熱配管を取り付ける施工方法では、掘削した杭孔に対して鉄筋籠を設置した後にコンクリートを打設することとなる。このため、鉄筋籠に設けられている鉄筋と採熱配管の間の距離を十分にとらなければコンクリートの充填性が悪化するという問題があった。
【０００４】
そこで、鉄筋籠の鉄筋と採熱配管との間の距離を十分にとることができる採熱配管施工方法が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。この採熱配管施工方法では、場所打ち基礎杭を構築する鉄筋籠の内部に、採熱配管を支持するための鉄筋を配筋して採熱配管を設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３３００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された採熱配管施工方法では、採熱配管を支持するための鉄筋によって採熱配管を支持することにより、鉄筋籠の鉄筋と採熱配管との間の距離を十分にとることができ、コンクリートの充填性の悪化を防止している。しかし、鉄筋籠の内部に採熱配管を支持するために鉄筋を配筋している。このため、採熱配管を支持する鉄筋の分の部品点数が増加してしまうという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献１に開示された採熱配管施工方法では、基礎杭を形成する際、杭孔を掘削した後、コンクリートを打設するまでの間に、杭孔内部に杭壁が崩れることを防止する安定液を注入することが一般的である。杭孔に注入された安定液では、安定液中における削土の粒子が杭孔の杭底部に沈殿してスライムが生成される。このスライムは、基礎杭の強度に大きな悪影響を与え、強度の低い不良コンクリートを生成する原因となる。
【０００８】
強度の低い不良コンクリートは、コンクリートの打設に伴って上昇し、杭孔内におけるコンクリートの打設が完了した後、杭孔の上方から抜け出した形で形成されている。この不良コンクリートは、はつり作業によって削りとられるが、このはつり作業を行う際、コンクリートとともに、強度の低い採熱配管を損傷させてしまうおそれがあるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減するとともに、はつり作業に伴う採熱配管の損傷を防止することができる採熱配管施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決した本発明に係る採熱配管施工方法は、場所打ちの基礎杭の内部に採熱配管を配設する採熱配管施工方法であって、掘削機のロッドを下降させて、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、掘削機のロッドを引き上げながらロッドの先端部からコンクリートを圧入し、杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、掘削機のロッドを杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に杭孔に対して採熱配管が設置された鉄筋籠を挿入し、その後、コンクリートを硬化させて、基礎杭を生成することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る採熱配管施工方法では、杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、未硬化のコンクリートが硬化する前に杭孔に対して採熱配管が設置された鉄筋籠を挿入している。このため、たとえば支持部材を設けて鉄筋籠の鉄筋から遠い位置に採熱配管を設けることなく、鉄筋籠の鉄筋組立用力骨に直接取り付けた場合でも、コンクリートの充填性を悪化させないようにすることができる。したがって、コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減することができる。
【００１２】
また、本発明に係る採熱配管施工方法では、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、掘削機のロッドを引き上げながらロッドの先端部からコンクリートを圧入して基礎杭を構築している。このため、安定液を注入することなく基礎杭を構築することができるので、安定液の注入よって生じる不良コンクリートのはつり作業が不要となる。したがって、はつり作業に伴う採熱配管の損傷を好適に防止することができる。
【００１３】
ここで、杭孔に挿入される鉄筋籠が１つである態様とするができる。
【００１４】
このように、杭孔に挿入される鉄筋籠が１つであることにより、鉄筋籠の杭孔へ挿入する際に、鉄筋籠の接合作業が不要となる。さらに、鉄筋籠を接合する場合には、採熱配管の接続も必要となるが、鉄筋籠が１つであることにより、採熱配管の接続も不要となる。特に、鉄筋籠の接続と採熱配管の接続とは、異なる施工者が行うことが多いので、鉄筋籠の接続を行う施工者と採熱配管の接続を行う施工者が施工現場で入り乱れることを防止することができ、工期の長期化防止に大きく寄与することができる。
【００１５】
また、鉄筋籠は、高さ方向に延在する複数の主筋を備え、複数の主筋は、鉄筋籠を杭孔に挿入された状態で平面視して周状に配置されており、複数の主筋の周囲にはフープ筋が設けられており、採熱配管は、フープ筋よりも内側に配置されている態様とすることができる。
【００１６】
このように、採熱配管がフープ筋よりも内側に配置されていることにより、採熱配管がフープ筋よりも外側に配置されている場合のように、規定のかぶり厚を確保するために、杭径を大きくせずに済ませることができる。
【００１７】
さらに、フープ筋は、複数の主筋の周囲にらせん状に配筋される態様とすることができる。
【００１８】
このように、複数の主筋の周囲に、らせん状に配筋されたフープ筋が設けられていることにより、鉄筋籠がトラス梁状となって剛性（かごの変形に対する抵抗性）が向上する。このため、鉄筋籠を杭孔内に挿入する際に、鉄筋籠を容易に挿入することができる。
【００１９】
採熱配管の下端部は、採熱配管を流通する熱媒が折り返す折り返し部とされており、折り返し部に先鋭部が形成されている態様とすることが好適である。
【００２０】
このように、採熱配管を流通する熱媒が折り返す折り返し部に先鋭部が形成されていることにより、鉄筋籠を未硬化のコンクリートに挿入する際、鉄筋籠に取り付けられた採熱配管を未硬化のコンクリートに容易に挿入することができる。
【００２１】
さらに、本発明に係る基礎杭は、場所打ち基礎杭の内部に採熱配管が配設された場所打ちの基礎杭であって、掘削機のロッドを下降させて、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、掘削機のロッドを引き上げながらロッドの先端部からコンクリートを圧入し、杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、掘削機のロッドを杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に杭孔に対して採熱配管が設置された鉄筋籠を挿入し、その後、コンクリートを硬化させて、基礎杭を生成して構築されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る採熱配管施工方法によれば、コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減するとともに、はつり作業に伴う採熱配管の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る採熱配管施工方法によって構築された基礎杭の側面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】本実施形態に係る基礎杭の配置例を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、採熱配管における折り返し部の平面図、（ｂ）は、その側面図である。
【図５】本実施形態に係る採熱配管施工方法に用いる掘削装置の概略構成図である。
【図６】掘削装置におけるドリル部の側面図である。
【図７】（ａ）は杭孔を掘削する工程を側面視して示す工程図、（ｂ）は（ａ）に続く工程を示す工程図、（ｃ）は（ｂ）に続く工程を示す工程図である。
【図８】（ａ）は基礎杭孔内に鉄筋籠を挿入する工程を側面視して示す工程図、（ｂ）は（ａ）に続く工程を示す工程図、（ｃ）は（ｂ）に続く工程を示す工程図である。
【図９】（ａ）は基礎杭上部に不良コンクリートが残存している基礎杭の側面図、（ｂ）は本実施形態に係る基礎杭の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る採熱配管施工方法により構築された基礎杭の側面図、図２は図１のII−II線断面図である。図１では、便宜上、鉄筋と採熱配管の位置関係を一部省略して図示している。図１および図２に示すように、基礎杭１は、杭孔２に設けられる。基礎杭１は、鉄筋籠３および硬化コンクリート４を備えている。また、鉄筋籠３の内側には採熱配管５が取り付けられている。本実施形態に係る採熱配管施工方法では、基礎杭１を構築する際に、掘削土を排出することなく杭孔２の孔壁に練りつけ、杭孔２に対する安定液の注入を不要としたいわゆる無排土工法を用いている。無排土工法では、掘削土の排出が不要となるとともに、掘削土を孔壁２Ａに練りつけることから、孔壁２Ａの強度を高めることができる。
【００２６】
本実施形態に係る基礎杭１は、比較的小径の杭であり、具体的に、その径は６２０ｍｍ程度とされている。このため、図３に示すように、構造物の基礎となる１つのフーチング１０に対して、複数本、ここでは４本の基礎杭１が配置されている。これらの４本の基礎杭１は、平面視して略正方形の頂点にそれぞれ位置するように分散して配置されている。また、本実施形態では、基礎杭１の全長は約２８ｍ程度とされているが、それよりも長くもしくは短くすることもできる。
【００２７】
図１および図２に示すように、基礎杭１の内部に設けられる鉄筋籠３は、複数の鉄筋により円筒状に構成されている。鉄筋籠３は、高さ方向に延在する複数の主筋３１を備えている。本実施形態では、図２に示すように、鉄筋籠３は、８本の主筋３１を備えている。複数の主筋３１は、鉄筋籠３を杭孔２に挿入された状態で平面視して周状、ここでは円形状に配置されている。これらの８本の主筋３１により、概略円筒形状を形成している。
【００２８】
円筒形状をなす８本の主筋３１の外周には、鉄筋籠３のらせん状に形成されたフープ筋３２が設けられている。フープ筋３２は、鉄筋籠３の全長に亘って形成されている。フープ筋３２は、主筋３１に対して番線によってくくりつけられて固定されている。また、フープ筋３２を溶接等の他の固定方法によって主筋３１に固定することもできる。
【００２９】
また、主筋３１の内側には、複数本、ここでは７本の力骨筋３３が設けられている。力骨筋３３は、高さ方向に略等間隔をおいて離間して配設されている。これらの力骨筋３３は、主筋３１に対して溶接固定されている。
【００３０】
さらに、鉄筋籠３は、主筋３１の外側に配置されたスペーサー３４を備えている。スペーサー３４は、図２に示すように、鉄筋籠３の平面視してから見て、それぞれ略９０度ずつの間隔で配設される。また、スペーサー３４は、図１に示すように、鉄筋籠３の長手方向に離間して配置される。それぞれ対面するスペーサー３４の距離が杭孔２の口径と略同一とされている。スペーサー３４は、鉄筋籠３の鉛直方向に沿った中心軸を杭孔２の中心軸と一致するように鉄筋籠３の位置を調整している。
【００３１】
また、力骨筋３３の内側には、複数の採熱配管５が取り付けられる。採熱配管５は樹脂等からなり、可とう性を有する配管である。また、採熱配管５は、採熱配管５の内部を流通する液体状の熱媒が折り返す折り返し部５Ａを備えており、その折り返し部５Ａが下端位置に配置されている。採熱配管５は、結束バンド等によって鉄筋籠３における力骨筋３３に取り付けられており、その長手方向が鉄筋籠３の高さ方向に沿って配置されている。また、採熱配管５の両端部は杭孔２の上端開口部から外部に向けて引き出された状態となっている。
【００３２】
さらに、図４に示すように、採熱配管５における折り返し部５Ａは、先端が尖った形状をなす先鋭部５Ｂとされている。採熱配管５は、一方の端部から熱媒を流入させ、他方の端部から熱媒を排出させる。この採熱配管５を流通する熱媒は、採熱配管５を介して地中を循環することによって吸熱もしくは放熱を行い、地上における図示しない空調設備等の熱消費装置と地中と間での熱交換を行う。
【００３３】
また、本実施形態に係る採熱配管施工にあたり、基礎杭１を構築する際には、杭孔２の生成や鉄筋籠３の建込、さらにはコンクリートの４の打設等が行われる。これらの作業は、図５に示すトラックミキサー６や掘削機７等を用いて行われる。ここで、これらのトラックミキサー６や掘削機７の構造について説明する。
【００３４】
図５に示すように、トラックミキサー６は、ドラム部６Ａおよびシュート部６Ｂを備えており、ドラム部６Ａおよびシュート部６Ｂは、車体６Ｃに設けられている。ドラム部６Ａには、コンクリートが積載されている。ドラム部６Ａに積載されているコンクリートは、シュート部６Ｂを介してトラックミキサー６の後方へ向けて吐出される。
【００３５】
コンクリートの吐出位置には、コンクリートポンプ８が設置されている。コンクリートポンプ８には搬送管９の一端側が接続されている。この搬送管９の他端側は、掘削機７に接続されている。コンクリートポンプ８は、トラックミキサー６から吐出されたコンクリートを、搬送管９を介して掘削機７へ向けて圧送する。
【００３６】
掘削機７の前端部には、鉛直方向に延在するアーム７１が取り付けられている。アーム７１には、アーム７１の延在方向に沿って昇降自在とされたスライダ７２が設けられている。さらに、アーム７１には、ワイヤ７３が設けられており、スライダ７２には、スライダ７２の移動に伴って鉛直方向に移動するロッド７４が取り付けられている。このロッド７４は、その長手方向が鉛直方向を向くようにしてスライダ７２に取り付けられており、その上端側部にワイヤ７３が取り付けられている。こうして、ロッド７４は、ワイヤ７３により吊り下げられている。
【００３７】
さらに、ロッド７４における上端部には、圧入口７４Ａを備えており、圧入口７４Ａには、搬送管９の他端部が接続されている。ロッド７４の内部は中空構造となっており、コンクリートポンプ８から搬送管９を介して圧送されたコンクリートは圧入口７４Ａを通して、ロッド７４の下方へ搬送される。
【００３８】
また、ロッド７４の下方先端部には、図６にも示すドリル７５が設けられている。さらに、図６に示すように、ドリル７５の長手方向の略中間部には練付部７６が設けられている。ドリル７５は、練付部７６の上方に位置するドリル上部７５Ａおよび練付部７６の下方に位置するドリル下部７５Ｂを備えている。
【００３９】
ドリル上部７５Ａには、ドリル７５があらかじめ定められた回転方向に回転する際に、掘削土を下方に搬送するように角度が設定された上部スクリュー７７Ａが設けられている。さらに、練付部７６の下方に位置するドリル下部７５Ｂには、ドリル７５があらかじめ定められた回転方向に回転する際に、掘削土を上方に搬送するように角度を設けた下部スクリュー７７Ｂが設けられている。このように、上部スクリュー７７Ａと下部スクリュー７７Ｂの設置角度は逆転しており、ドリル７５があらかじめ定められた回転方向に回転する際に、掘削土は練付部７６に搬送されることになる。
【００４０】
練付部７６は、ドリル７５において最も径が大きくなるように構成されている。また、練付部７６には、ドリル７５の長手方向に延在する複数の溝が設けられている。そのためドリル７５による掘削時には、上部スクリュー７７Ａおよび下部スクリュー７７Ｂにより削土が練付部７６に搬送されるとともに、練付部７６は削土を杭孔２の孔壁２Ａに押し付ける構成となっている。
【００４１】
ドリル７５の長手方向の上方先端部には、接続継手７８が設けられている。また、ロッド７４における下端部には、接続継手７８と接続可能とされた図示しない接続継手が設けられている。ドリル７５における接続継手７８がロッド７４における図示しない接続継手に対して回転挿入されることにより、ドリル７５は、ロッド７４の下端部に接続される。
【００４２】
また、ドリル７５の下端部には吐出口７９が形成されている。ドリル７５は長手方向の全長に亘って中空構造として構成されており、搬送管９を介して圧送されたコンクリートは、ロッド７４を介して圧送され、吐出口７９から排出される。
【００４３】
次に、本実施形態に係る採熱配管施工方法を用いた採熱配管施工作業の手順について説明する。
【００４４】
基礎杭１を用いた採熱配管５の施工では、図７（ａ）に示すように、最初に杭孔２の掘削作業が行われる。掘削機７は、先端部にドリル７５が取り付けられたロッド７４を回転駆動させながら下降させて地盤を掘削する。掘削機７は、ドリル７５に設けられた練付部７６により掘削土を孔壁２Ａに練りつけながら杭孔２を掘削する。杭孔２を掘削する間の掘削土は、孔壁２Ａに練りつけられるため、掘削土は排出されずに掘削が行われる。
【００４５】
こうして杭孔２が目標深度にまで掘削されると、ドリル７５の回転駆動および下降を一旦停止させる。次に、ドリル７５を下降時と同一方向に回転させながら上昇させるとともに、コンクリートポンプ８を駆動する。コンクリートポンプ８を駆動することにより、コンクリートが、搬送管９およびロッド７４を介してドリル７５まで搬送される。搬送されたコンクリートは、ドリル７５の下端における吐出口７９から杭孔２に対して圧入される。
【００４６】
以後、図７（ｂ）に示すように、掘削機７は、コンクリートを杭孔２に充填しながらロッド７４を徐々に引き上げていく。ロッド７４を引き上げる際にも、杭孔２形成時と同様に、掘削土は孔壁２Ａに練りつけられる。その後、図７（ｃ）に示すように、コンクリートが地表面まで充填されるまで、ロッド７４の上昇およびコンクリートの圧入が続けられる。コンクリートは、杭孔２に充填されて未硬化コンクリート４Ａとなる。
【００４７】
杭孔２に対する未硬化コンクリート４Ａの充填が終了した後、未硬化コンクリート４Ａが硬化するまでにはある程度の時間を要する。ここで、未硬化コンクリート４Ａが硬化する前に、杭孔２に対して鉄筋籠３を建て込む。鉄筋籠３の建込を行う際には、図８（ａ）に示すように、クレーン１１によって鉄筋籠３を吊り下げて、鉄筋籠３を杭孔２に挿入する。鉄筋籠３は、杭孔２に挿入された後、頂部が杭孔２から突出し、この頂部がフーチングに固定される。このため、鉄筋籠３の長さは、杭孔２の深さからフーチングに固定される分の長さを加算した長さに地組みされている。また、鉄筋籠３がフーチングに固定されない様態の場合などには、鉄筋籠３の長さは、杭孔２の深さと略同一とすることもできる。
【００４８】
その後、クレーン１１に設けられた図示しない加振装置によって鉄筋籠３に対して振動を付与しながら、鉄筋籠３を徐々に下降させる。下降される鉄筋籠３は、図８（ｂ）に示すように、自重によって未硬化コンクリート４Ａ内に沈降していく。ここで、鉄筋籠３に振動が付与されることにより、鉄筋籠３は未硬化コンクリート４Ａに対して沈降しやすくされている。
【００４９】
こうして、未硬化コンクリート４Ａに対する鉄筋籠３の沈降が進み、鉄筋籠３が杭孔２の底部に到達することにより、鉄筋籠３の建込が終了する。鉄筋籠３には、採熱配管５が取り付けられていることから、鉄筋籠３の建込が行われることにより、採熱配管５の杭孔２への設置も同時に行われる。鉄筋籠３が杭孔２の底部に到達すると、鉄筋籠３はクレーンから取り外される。その後、一定時間が経過することにより、図８（ｃ）に示すように、未硬化コンクリート４Ａが固化して硬化コンクリート４となり、採熱配管５を備える基礎杭１が構築される。
【００５０】
鉄筋籠３に採熱配管５が取り付けられている場合、鉄筋籠３を建て込んだ後にコンクリートを打設すると、採熱配管５を鉄筋籠３における鉄筋との間にある程度の距離を確保しなければコンクリートの充填性が低下するおそれがある。この点、本実施形態に係る採熱配管施工方法においては、未硬化コンクリート４Ａに対して鉄筋籠３を挿入している。このため、採熱配管５を鉄筋籠の鉄筋組立用力骨に直接取り付けた場合でもコンクリートの充填性が低下することを防止することができる。したがって、たとえば鉄筋籠の内部に採熱配管を支持するための鉄筋を配筋する必要がなくなり、その結果、コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減することができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る採熱配管施工方法では、杭孔２を掘削する際に、掘削土を排出することなく孔壁２Ａに練りつけ、杭孔２に対する安定液の注入を不要としたいわゆる無排土工法を用いている。このため、不良コンクリートが生成される原因であるスライムを発生させないようにすることができるので、基礎杭上部に生じる不良コンクリートをはつる作業が不要となる。
【００５２】
以下に、不良コンクリートのはつり作業を不要とした場合の効果についてさらに説明する。図９は（ａ）は、杭孔２に安定液を注入して構築された基礎杭１の上端部の図である。図９（ａ）に示すように、基礎杭１の上方における地表面から突出した位置には、スライムが含まれて基礎杭１よりも強度が劣り、はつり作業によって削り取られる不良コンクリート１Ａが形成される。また、不良コンクリート１Ａには、採熱配管５の端部が含まれた状態となっている。
【００５３】
この不良コンクリート１Ａを削り取るはつり作業は、比較的固いコンクリートを削り取る必要があることから、不良コンクリート１Ａに大きな衝撃を与えたり、切削能力の大きい作業機械などを用いたりして行われることとなる。このため、これらの作業機械等が誤って採熱配管５に接触してしまうと、採熱配管５を損傷したり、さらには切断してしまったりする可能性が低くなかった。
【００５４】
これに対して、本実施形態に係る採熱配管施工方法では、いわゆる無排土工法を採用していることから、図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）に示すような不良コンクリート１Ａが形成されないこととなる。このため、不良コンクリート１Ａのはつり作業が不要とるので、はつり作業に伴う採熱配管５の破損を防止することが可能になる。
【００５５】
また、鉄筋籠３の外周部には、鉄筋籠３の全長に亘ってらせん状に形成されているフープ筋３２が設けられている。このようなフープ筋３２が設けられていることにより、鉄筋籠３がトラス梁状となって耐久性が向上する。このため、鉄筋籠３を杭孔２に挿入する際に、鉄筋籠３を容易に挿入することができる。
【００５６】
また、採熱配管５は、鉄筋籠３におけるフープ筋３２よりも内側の位置に取り付けられる。採熱配管５がフープ筋３２よりも内側に配置されていることにより、採熱配管５がフープ筋３２よりも外側に配置されている場合のように、規定のかぶり厚を確保するために、杭径を大きくせずに済ませることができる。
【００５７】
さらに、採熱配管５における折り返し部５Ａは、先端が尖った形状をなす先鋭部５Ｂとされている。このように、採熱配管５の先端が先鋭部５Ｂとされていることにより、鉄筋籠３および採熱配管５を未硬化コンクリート４Ａに容易に挿入することができる。
【００５８】
また、本実施形態に係る採熱管施工方法では、１つのフーチング１０に対して、４本の基礎杭１を設けており、単位面積当たりの基礎杭１の施工本数を多くしている。このため、複数の基礎杭１が密集することとなるので、基礎杭１に設けられた採熱配管５における採熱効果を高めることができる。
【００５９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、練付部７６を備えるドリル７５を用いた無排土工法によって基礎杭１を構築しているが、他の無排土工法によって基礎杭１を構築する態様とすることもできる。また、上記実施形態では、鉄筋籠３が円筒形状をなしているが、断面が矩形状の方形状をなす態様とすることもできる。さらに、上記実施形態では、採熱配管５を力骨筋３３に取り付けているが、主筋３１やフープ筋３２に取り付ける態様とすることもできる。
【符号の説明】
【００６０】
１…基礎杭
１Ａ…不良コンクリート
２…杭孔
２Ａ…杭壁
３…鉄筋籠
４…未硬化コンクリート
５…採熱配管
５Ａ…折り返し部
５Ｂ…先鋭部
６…トラックミキサー
６Ａ…ドラム部
６Ｂ…シュート部
７…掘削機
８…コンクリートポンプ
９…搬送管
１０…フーチング
１１…クレーン
３１…主筋
３２…フープ筋
３３…力骨筋
３４…スペーサー
７１…アーム
７２…スライダ
７３…ワイヤ
７４…ロッド
７４Ａ…圧入口
７５…ドリル
７５Ａ…ドリル上部
７５Ｂ…ドリル下部
７６…練付部
７７Ａ…上部スクリュー
７７Ｂ…下部スクリュー
７８…接続部
７９…吐出口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱を利用する採熱配管施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
年間を通して略一定の温度に保たれている地中に採熱配管を埋設し、採熱配管内部を循環する熱媒を介して熱交換を行うことで地中熱を利用する手法が広く採用されている。採熱配管を地中に埋設する工法としては、ボーリング機等で地中に孔を掘削し、採熱配管を埋設する工法が知られている。しかしながら、このような工法では、採熱配管を埋設する専用孔を施工するため、敷地の確保が必要になるとともに、工数が多くなり、コストの増大、工期の長期化を招く原因となるという問題がある。
【０００３】
この問題に対して、従来、場所打ち基礎杭を構成する鉄筋籠内部に採熱配管を取り付け、基礎杭とともに採熱配管を埋設する工法が行われている。この工法では、地盤に杭孔を掘削し、その掘削した杭孔に鉄筋籠を設置した後に、トレミー管を用いて杭孔内部にコンクリートを打設することにより基礎杭の施工を行っている。しかし、鉄筋籠の内部に採熱配管を取り付ける施工方法では、掘削した杭孔に対して鉄筋籠を設置した後にコンクリートを打設することとなる。このため、鉄筋籠に設けられている鉄筋と採熱配管の間の距離を十分にとらなければコンクリートの充填性が悪化するという問題があった。
【０００４】
そこで、鉄筋籠の鉄筋と採熱配管との間の距離を十分にとることができる採熱配管施工方法が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。この採熱配管施工方法では、場所打ち基礎杭を構築する鉄筋籠の内部に、採熱配管を支持するための鉄筋を配筋して採熱配管を設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３３００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された採熱配管施工方法では、採熱配管を支持するための鉄筋によって採熱配管を支持することにより、鉄筋籠の鉄筋と採熱配管との間の距離を十分にとることができ、コンクリートの充填性の悪化を防止している。しかし、鉄筋籠の内部に採熱配管を支持するために鉄筋を配筋している。このため、採熱配管を支持する鉄筋の分の部品点数が増加してしまうという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献１に開示された採熱配管施工方法では、基礎杭を形成する際、杭孔を掘削した後、コンクリートを打設するまでの間に、杭孔内部に杭壁が崩れることを防止する安定液を注入することが一般的である。杭孔に注入された安定液では、安定液中における削土の粒子が杭孔の杭底部に沈殿してスライムが生成される。このスライムは、基礎杭の強度に大きな悪影響を与え、強度の低い不良コンクリートを生成する原因となる。
【０００８】
強度の低い不良コンクリートは、コンクリートの打設に伴って上昇し、杭孔内におけるコンクリートの打設が完了した後、杭孔の上方から抜け出した形で形成されている。この不良コンクリートは、はつり作業によって削りとられるが、このはつり作業を行う際、コンクリートとともに、強度の低い採熱配管を損傷させてしまうおそれがあるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減するとともに、はつり作業に伴う採熱配管の損傷を防止することができる採熱配管施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決した本発明に係る採熱配管施工方法は、場所打ちの基礎杭の内部に採熱配管を配設する採熱配管施工方法であって、掘削機のロッドを下降させて、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、掘削機のロッドを引き上げながらロッドの先端部からコンクリートを圧入し、杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、掘削機のロッドを杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に杭孔に対して採熱配管が設置された鉄筋籠を挿入し、その後、コンクリートを硬化させて、基礎杭を生成することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る採熱配管施工方法では、杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、未硬化のコンクリートが硬化する前に杭孔に対して採熱配管が設置された鉄筋籠を挿入している。このため、たとえば支持部材を設けて鉄筋籠の鉄筋から遠い位置に採熱配管を設けることなく、鉄筋籠の鉄筋組立用力骨に直接取り付けた場合でも、コンクリートの充填性を悪化させないようにすることができる。したがって、コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減することができる。
【００１２】
また、本発明に係る採熱配管施工方法では、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、掘削機のロッドを引き上げながらロッドの先端部からコンクリートを圧入して基礎杭を構築している。このため、安定液を注入することなく基礎杭を構築することができるので、安定液の注入よって生じる不良コンクリートのはつり作業が不要となる。したがって、はつり作業に伴う採熱配管の損傷を好適に防止することができる。
【００１３】
ここで、杭孔に挿入される鉄筋籠が１つである態様とするができる。
【００１４】
このように、杭孔に挿入される鉄筋籠が１つであることにより、鉄筋籠の杭孔へ挿入する際に、鉄筋籠の接合作業が不要となる。さらに、鉄筋籠を接合する場合には、採熱配管の接続も必要となるが、鉄筋籠が１つであることにより、採熱配管の接続も不要となる。特に、鉄筋籠の接続と採熱配管の接続とは、異なる施工者が行うことが多いので、鉄筋籠の接続を行う施工者と採熱配管の接続を行う施工者が施工現場で入り乱れることを防止することができ、工期の長期化防止に大きく寄与することができる。
【００１５】
また、鉄筋籠は、高さ方向に延在する複数の主筋を備え、複数の主筋は、鉄筋籠を杭孔に挿入された状態で平面視して周状に配置されており、複数の主筋の周囲にはフープ筋が設けられており、採熱配管は、フープ筋よりも内側に配置されている態様とすることができる。
【００１６】
このように、採熱配管がフープ筋よりも内側に配置されていることにより、採熱配管がフープ筋よりも外側に配置されている場合のように、規定のかぶり厚を確保するために、杭径を大きくせずに済ませることができる。
【００１７】
さらに、フープ筋は、複数の主筋の周囲にらせん状に配筋される態様とすることができる。
【００１８】
このように、複数の主筋の周囲に、らせん状に配筋されたフープ筋が設けられていることにより、鉄筋籠がトラス梁状となって剛性（かごの変形に対する抵抗性）が向上する。このため、鉄筋籠を杭孔内に挿入する際に、鉄筋籠を容易に挿入することができる。
【００１９】
採熱配管の下端部は、採熱配管を流通する熱媒が折り返す折り返し部とされており、折り返し部に先鋭部が形成されている態様とすることが好適である。
【００２０】
このように、採熱配管を流通する熱媒が折り返す折り返し部に先鋭部が形成されていることにより、鉄筋籠を未硬化のコンクリートに挿入する際、鉄筋籠に取り付けられた採熱配管を未硬化のコンクリートに容易に挿入することができる。
【００２１】
さらに、本発明に係る基礎杭は、場所打ち基礎杭の内部に採熱配管が配設された場所打ちの基礎杭であって、掘削機のロッドを下降させて、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、掘削機のロッドを引き上げながらロッドの先端部からコンクリートを圧入し、杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、掘削機のロッドを杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に杭孔に対して採熱配管が設置された鉄筋籠を挿入し、その後、コンクリートを硬化させて、基礎杭を生成して構築されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る採熱配管施工方法によれば、コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減するとともに、はつり作業に伴う採熱配管の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る採熱配管施工方法によって構築された基礎杭の側面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】本実施形態に係る基礎杭の配置例を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、採熱配管における折り返し部の平面図、（ｂ）は、その側面図である。
【図５】本実施形態に係る採熱配管施工方法に用いる掘削装置の概略構成図である。
【図６】掘削装置におけるドリル部の側面図である。
【図７】（ａ）は杭孔を掘削する工程を側面視して示す工程図、（ｂ）は（ａ）に続く工程を示す工程図、（ｃ）は（ｂ）に続く工程を示す工程図である。
【図８】（ａ）は基礎杭孔内に鉄筋籠を挿入する工程を側面視して示す工程図、（ｂ）は（ａ）に続く工程を示す工程図、（ｃ）は（ｂ）に続く工程を示す工程図である。
【図９】（ａ）は基礎杭上部に不良コンクリートが残存している基礎杭の側面図、（ｂ）は本実施形態に係る基礎杭の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る採熱配管施工方法により構築された基礎杭の側面図、図２は図１のII−II線断面図である。図１では、便宜上、鉄筋と採熱配管の位置関係を一部省略して図示している。図１および図２に示すように、基礎杭１は、杭孔２に設けられる。基礎杭１は、鉄筋籠３および硬化コンクリート４を備えている。また、鉄筋籠３の内側には採熱配管５が取り付けられている。本実施形態に係る採熱配管施工方法では、基礎杭１を構築する際に、掘削土を排出することなく杭孔２の孔壁に練りつけ、杭孔２に対する安定液の注入を不要としたいわゆる無排土工法を用いている。無排土工法では、掘削土の排出が不要となるとともに、掘削土を孔壁２Ａに練りつけることから、孔壁２Ａの強度を高めることができる。
【００２６】
本実施形態に係る基礎杭１は、比較的小径の杭であり、具体的に、その径は６２０ｍｍ程度とされている。このため、図３に示すように、構造物の基礎となる１つのフーチング１０に対して、複数本、ここでは４本の基礎杭１が配置されている。これらの４本の基礎杭１は、平面視して略正方形の頂点にそれぞれ位置するように分散して配置されている。また、本実施形態では、基礎杭１の全長は約２８ｍ程度とされているが、それよりも長くもしくは短くすることもできる。
【００２７】
図１および図２に示すように、基礎杭１の内部に設けられる鉄筋籠３は、複数の鉄筋により円筒状に構成されている。鉄筋籠３は、高さ方向に延在する複数の主筋３１を備えている。本実施形態では、図２に示すように、鉄筋籠３は、８本の主筋３１を備えている。複数の主筋３１は、鉄筋籠３を杭孔２に挿入された状態で平面視して周状、ここでは円形状に配置されている。これらの８本の主筋３１により、概略円筒形状を形成している。
【００２８】
円筒形状をなす８本の主筋３１の外周には、鉄筋籠３のらせん状に形成されたフープ筋３２が設けられている。フープ筋３２は、鉄筋籠３の全長に亘って形成されている。フープ筋３２は、主筋３１に対して番線によってくくりつけられて固定されている。また、フープ筋３２を溶接等の他の固定方法によって主筋３１に固定することもできる。
【００２９】
また、主筋３１の内側には、複数本、ここでは７本の力骨筋３３が設けられている。力骨筋３３は、高さ方向に略等間隔をおいて離間して配設されている。これらの力骨筋３３は、主筋３１に対して溶接固定されている。
【００３０】
さらに、鉄筋籠３は、主筋３１の外側に配置されたスペーサー３４を備えている。スペーサー３４は、図２に示すように、鉄筋籠３の平面視してから見て、それぞれ略９０度ずつの間隔で配設される。また、スペーサー３４は、図１に示すように、鉄筋籠３の長手方向に離間して配置される。それぞれ対面するスペーサー３４の距離が杭孔２の口径と略同一とされている。スペーサー３４は、鉄筋籠３の鉛直方向に沿った中心軸を杭孔２の中心軸と一致するように鉄筋籠３の位置を調整している。
【００３１】
また、力骨筋３３の内側には、複数の採熱配管５が取り付けられる。採熱配管５は樹脂等からなり、可とう性を有する配管である。また、採熱配管５は、採熱配管５の内部を流通する液体状の熱媒が折り返す折り返し部５Ａを備えており、その折り返し部５Ａが下端位置に配置されている。採熱配管５は、結束バンド等によって鉄筋籠３における力骨筋３３に取り付けられており、その長手方向が鉄筋籠３の高さ方向に沿って配置されている。また、採熱配管５の両端部は杭孔２の上端開口部から外部に向けて引き出された状態となっている。
【００３２】
さらに、図４に示すように、採熱配管５における折り返し部５Ａは、先端が尖った形状をなす先鋭部５Ｂとされている。採熱配管５は、一方の端部から熱媒を流入させ、他方の端部から熱媒を排出させる。この採熱配管５を流通する熱媒は、採熱配管５を介して地中を循環することによって吸熱もしくは放熱を行い、地上における図示しない空調設備等の熱消費装置と地中と間での熱交換を行う。
【００３３】
また、本実施形態に係る採熱配管施工にあたり、基礎杭１を構築する際には、杭孔２の生成や鉄筋籠３の建込、さらにはコンクリートの４の打設等が行われる。これらの作業は、図５に示すトラックミキサー６や掘削機７等を用いて行われる。ここで、これらのトラックミキサー６や掘削機７の構造について説明する。
【００３４】
図５に示すように、トラックミキサー６は、ドラム部６Ａおよびシュート部６Ｂを備えており、ドラム部６Ａおよびシュート部６Ｂは、車体６Ｃに設けられている。ドラム部６Ａには、コンクリートが積載されている。ドラム部６Ａに積載されているコンクリートは、シュート部６Ｂを介してトラックミキサー６の後方へ向けて吐出される。
【００３５】
コンクリートの吐出位置には、コンクリートポンプ８が設置されている。コンクリートポンプ８には搬送管９の一端側が接続されている。この搬送管９の他端側は、掘削機７に接続されている。コンクリートポンプ８は、トラックミキサー６から吐出されたコンクリートを、搬送管９を介して掘削機７へ向けて圧送する。
【００３６】
掘削機７の前端部には、鉛直方向に延在するアーム７１が取り付けられている。アーム７１には、アーム７１の延在方向に沿って昇降自在とされたスライダ７２が設けられている。さらに、アーム７１には、ワイヤ７３が設けられており、スライダ７２には、スライダ７２の移動に伴って鉛直方向に移動するロッド７４が取り付けられている。このロッド７４は、その長手方向が鉛直方向を向くようにしてスライダ７２に取り付けられており、その上端側部にワイヤ７３が取り付けられている。こうして、ロッド７４は、ワイヤ７３により吊り下げられている。
【００３７】
さらに、ロッド７４における上端部には、圧入口７４Ａを備えており、圧入口７４Ａには、搬送管９の他端部が接続されている。ロッド７４の内部は中空構造となっており、コンクリートポンプ８から搬送管９を介して圧送されたコンクリートは圧入口７４Ａを通して、ロッド７４の下方へ搬送される。
【００３８】
また、ロッド７４の下方先端部には、図６にも示すドリル７５が設けられている。さらに、図６に示すように、ドリル７５の長手方向の略中間部には練付部７６が設けられている。ドリル７５は、練付部７６の上方に位置するドリル上部７５Ａおよび練付部７６の下方に位置するドリル下部７５Ｂを備えている。
【００３９】
ドリル上部７５Ａには、ドリル７５があらかじめ定められた回転方向に回転する際に、掘削土を下方に搬送するように角度が設定された上部スクリュー７７Ａが設けられている。さらに、練付部７６の下方に位置するドリル下部７５Ｂには、ドリル７５があらかじめ定められた回転方向に回転する際に、掘削土を上方に搬送するように角度を設けた下部スクリュー７７Ｂが設けられている。このように、上部スクリュー７７Ａと下部スクリュー７７Ｂの設置角度は逆転しており、ドリル７５があらかじめ定められた回転方向に回転する際に、掘削土は練付部７６に搬送されることになる。
【００４０】
練付部７６は、ドリル７５において最も径が大きくなるように構成されている。また、練付部７６には、ドリル７５の長手方向に延在する複数の溝が設けられている。そのためドリル７５による掘削時には、上部スクリュー７７Ａおよび下部スクリュー７７Ｂにより削土が練付部７６に搬送されるとともに、練付部７６は削土を杭孔２の孔壁２Ａに押し付ける構成となっている。
【００４１】
ドリル７５の長手方向の上方先端部には、接続継手７８が設けられている。また、ロッド７４における下端部には、接続継手７８と接続可能とされた図示しない接続継手が設けられている。ドリル７５における接続継手７８がロッド７４における図示しない接続継手に対して回転挿入されることにより、ドリル７５は、ロッド７４の下端部に接続される。
【００４２】
また、ドリル７５の下端部には吐出口７９が形成されている。ドリル７５は長手方向の全長に亘って中空構造として構成されており、搬送管９を介して圧送されたコンクリートは、ロッド７４を介して圧送され、吐出口７９から排出される。
【００４３】
次に、本実施形態に係る採熱配管施工方法を用いた採熱配管施工作業の手順について説明する。
【００４４】
基礎杭１を用いた採熱配管５の施工では、図７（ａ）に示すように、最初に杭孔２の掘削作業が行われる。掘削機７は、先端部にドリル７５が取り付けられたロッド７４を回転駆動させながら下降させて地盤を掘削する。掘削機７は、ドリル７５に設けられた練付部７６により掘削土を孔壁２Ａに練りつけながら杭孔２を掘削する。杭孔２を掘削する間の掘削土は、孔壁２Ａに練りつけられるため、掘削土は排出されずに掘削が行われる。
【００４５】
こうして杭孔２が目標深度にまで掘削されると、ドリル７５の回転駆動および下降を一旦停止させる。次に、ドリル７５を下降時と同一方向に回転させながら上昇させるとともに、コンクリートポンプ８を駆動する。コンクリートポンプ８を駆動することにより、コンクリートが、搬送管９およびロッド７４を介してドリル７５まで搬送される。搬送されたコンクリートは、ドリル７５の下端における吐出口７９から杭孔２に対して圧入される。
【００４６】
以後、図７（ｂ）に示すように、掘削機７は、コンクリートを杭孔２に充填しながらロッド７４を徐々に引き上げていく。ロッド７４を引き上げる際にも、杭孔２形成時と同様に、掘削土は孔壁２Ａに練りつけられる。その後、図７（ｃ）に示すように、コンクリートが地表面まで充填されるまで、ロッド７４の上昇およびコンクリートの圧入が続けられる。コンクリートは、杭孔２に充填されて未硬化コンクリート４Ａとなる。
【００４７】
杭孔２に対する未硬化コンクリート４Ａの充填が終了した後、未硬化コンクリート４Ａが硬化するまでにはある程度の時間を要する。ここで、未硬化コンクリート４Ａが硬化する前に、杭孔２に対して鉄筋籠３を建て込む。鉄筋籠３の建込を行う際には、図８（ａ）に示すように、クレーン１１によって鉄筋籠３を吊り下げて、鉄筋籠３を杭孔２に挿入する。鉄筋籠３は、杭孔２に挿入された後、頂部が杭孔２から突出し、この頂部がフーチングに固定される。このため、鉄筋籠３の長さは、杭孔２の深さからフーチングに固定される分の長さを加算した長さに地組みされている。また、鉄筋籠３がフーチングに固定されない様態の場合などには、鉄筋籠３の長さは、杭孔２の深さと略同一とすることもできる。
【００４８】
その後、クレーン１１に設けられた図示しない加振装置によって鉄筋籠３に対して振動を付与しながら、鉄筋籠３を徐々に下降させる。下降される鉄筋籠３は、図８（ｂ）に示すように、自重によって未硬化コンクリート４Ａ内に沈降していく。ここで、鉄筋籠３に振動が付与されることにより、鉄筋籠３は未硬化コンクリート４Ａに対して沈降しやすくされている。
【００４９】
こうして、未硬化コンクリート４Ａに対する鉄筋籠３の沈降が進み、鉄筋籠３が杭孔２の底部に到達することにより、鉄筋籠３の建込が終了する。鉄筋籠３には、採熱配管５が取り付けられていることから、鉄筋籠３の建込が行われることにより、採熱配管５の杭孔２への設置も同時に行われる。鉄筋籠３が杭孔２の底部に到達すると、鉄筋籠３はクレーンから取り外される。その後、一定時間が経過することにより、図８（ｃ）に示すように、未硬化コンクリート４Ａが固化して硬化コンクリート４となり、採熱配管５を備える基礎杭１が構築される。
【００５０】
鉄筋籠３に採熱配管５が取り付けられている場合、鉄筋籠３を建て込んだ後にコンクリートを打設すると、採熱配管５を鉄筋籠３における鉄筋との間にある程度の距離を確保しなければコンクリートの充填性が低下するおそれがある。この点、本実施形態に係る採熱配管施工方法においては、未硬化コンクリート４Ａに対して鉄筋籠３を挿入している。このため、採熱配管５を鉄筋籠の鉄筋組立用力骨に直接取り付けた場合でもコンクリートの充填性が低下することを防止することができる。したがって、たとえば鉄筋籠の内部に採熱配管を支持するための鉄筋を配筋する必要がなくなり、その結果、コンクリートの充填性を確保しつつ部品点数を削減することができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る採熱配管施工方法では、杭孔２を掘削する際に、掘削土を排出することなく孔壁２Ａに練りつけ、杭孔２に対する安定液の注入を不要としたいわゆる無排土工法を用いている。このため、不良コンクリートが生成される原因であるスライムを発生させないようにすることができるので、基礎杭上部に生じる不良コンクリートをはつる作業が不要となる。
【００５２】
以下に、不良コンクリートのはつり作業を不要とした場合の効果についてさらに説明する。図９は（ａ）は、杭孔２に安定液を注入して構築された基礎杭１の上端部の図である。図９（ａ）に示すように、基礎杭１の上方における地表面から突出した位置には、スライムが含まれて基礎杭１よりも強度が劣り、はつり作業によって削り取られる不良コンクリート１Ａが形成される。また、不良コンクリート１Ａには、採熱配管５の端部が含まれた状態となっている。
【００５３】
この不良コンクリート１Ａを削り取るはつり作業は、比較的固いコンクリートを削り取る必要があることから、不良コンクリート１Ａに大きな衝撃を与えたり、切削能力の大きい作業機械などを用いたりして行われることとなる。このため、これらの作業機械等が誤って採熱配管５に接触してしまうと、採熱配管５を損傷したり、さらには切断してしまったりする可能性が低くなかった。
【００５４】
これに対して、本実施形態に係る採熱配管施工方法では、いわゆる無排土工法を採用していることから、図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）に示すような不良コンクリート１Ａが形成されないこととなる。このため、不良コンクリート１Ａのはつり作業が不要とるので、はつり作業に伴う採熱配管５の破損を防止することが可能になる。
【００５５】
また、鉄筋籠３の外周部には、鉄筋籠３の全長に亘ってらせん状に形成されているフープ筋３２が設けられている。このようなフープ筋３２が設けられていることにより、鉄筋籠３がトラス梁状となって耐久性が向上する。このため、鉄筋籠３を杭孔２に挿入する際に、鉄筋籠３を容易に挿入することができる。
【００５６】
また、採熱配管５は、鉄筋籠３におけるフープ筋３２よりも内側の位置に取り付けられる。採熱配管５がフープ筋３２よりも内側に配置されていることにより、採熱配管５がフープ筋３２よりも外側に配置されている場合のように、規定のかぶり厚を確保するために、杭径を大きくせずに済ませることができる。
【００５７】
さらに、採熱配管５における折り返し部５Ａは、先端が尖った形状をなす先鋭部５Ｂとされている。このように、採熱配管５の先端が先鋭部５Ｂとされていることにより、鉄筋籠３および採熱配管５を未硬化コンクリート４Ａに容易に挿入することができる。
【００５８】
また、本実施形態に係る採熱管施工方法では、１つのフーチング１０に対して、４本の基礎杭１を設けており、単位面積当たりの基礎杭１の施工本数を多くしている。このため、複数の基礎杭１が密集することとなるので、基礎杭１に設けられた採熱配管５における採熱効果を高めることができる。
【００５９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、練付部７６を備えるドリル７５を用いた無排土工法によって基礎杭１を構築しているが、他の無排土工法によって基礎杭１を構築する態様とすることもできる。また、上記実施形態では、鉄筋籠３が円筒形状をなしているが、断面が矩形状の方形状をなす態様とすることもできる。さらに、上記実施形態では、採熱配管５を力骨筋３３に取り付けているが、主筋３１やフープ筋３２に取り付ける態様とすることもできる。
【符号の説明】
【００６０】
１…基礎杭
１Ａ…不良コンクリート
２…杭孔
２Ａ…杭壁
３…鉄筋籠
４…未硬化コンクリート
５…採熱配管
５Ａ…折り返し部
５Ｂ…先鋭部
６…トラックミキサー
６Ａ…ドラム部
６Ｂ…シュート部
７…掘削機
８…コンクリートポンプ
９…搬送管
１０…フーチング
１１…クレーン
３１…主筋
３２…フープ筋
３３…力骨筋
３４…スペーサー
７１…アーム
７２…スライダ
７３…ワイヤ
７４…ロッド
７４Ａ…圧入口
７５…ドリル
７５Ａ…ドリル上部
７５Ｂ…ドリル下部
７６…練付部
７７Ａ…上部スクリュー
７７Ｂ…下部スクリュー
７８…接続部
７９…吐出口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
場所打ちの基礎杭の内部に採熱配管を配設する採熱配管施工方法であって、
掘削機のロッドを下降させて、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、
前記掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、前記掘削機のロッドを引き上げながら前記ロッドの先端部からコンクリートを圧入し、
前記杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、前記掘削機のロッドを杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に前記杭孔に対して採熱配管が設置された前記鉄筋籠を挿入し、
その後、前記コンクリートを硬化させて、前記基礎杭を生成することを特徴とする採熱配管施工方法。
【請求項２】
前記杭孔に挿入される前記鉄筋籠が１つである請求項１に記載の採熱配管施工方法。
【請求項３】
前記鉄筋籠は、高さ方向に延在する複数の主筋を備え、前記複数の主筋は、前記鉄筋籠を前記杭孔に挿入された状態で平面視して周状に配置されており、
前記複数の主筋の周囲にはフープ筋が設けられており、
前記採熱配管は、前記フープ筋よりも内側に配置されている請求項１または請求項２に記載の採熱配管施工方法。
【請求項４】
前記フープ筋は、前記複数の主筋の周囲にらせん状に配筋される、請求項３に記載の採熱配管施工方法。
【請求項５】
前記採熱配管の下端部は、前記採熱配管を流通する熱媒が折り返す折り返し部とされており、前記折り返し部に先鋭部が形成されている請求項１〜請求項４に記載のうちのいずれか１項に記載の採熱配管施工方法。
【請求項６】
場所打ち基礎杭の内部に採熱配管が配設された場所打ちの基礎杭であって、
掘削機のロッドを下降させて、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、
前記掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、前記掘削機のロッドを引き上げながら前記ロッドの先端部からコンクリートを圧入し、
前記杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、前記掘削機のロッドを杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に前記杭孔に対して採熱配管が設置された前記鉄筋籠を挿入し、
その後、前記コンクリートを硬化させて、前記基礎杭を生成して構築されていることを特徴とする基礎杭。
【請求項１】
場所打ちの基礎杭の内部に採熱配管を配設する採熱配管施工方法であって、
掘削機のロッドを下降させて、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、
前記掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、前記掘削機のロッドを引き上げながら前記ロッドの先端部からコンクリートを圧入し、
前記杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、前記掘削機のロッドを杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に前記杭孔に対して採熱配管が設置された前記鉄筋籠を挿入し、
その後、前記コンクリートを硬化させて、前記基礎杭を生成することを特徴とする採熱配管施工方法。
【請求項２】
前記杭孔に挿入される前記鉄筋籠が１つである請求項１に記載の採熱配管施工方法。
【請求項３】
前記鉄筋籠は、高さ方向に延在する複数の主筋を備え、前記複数の主筋は、前記鉄筋籠を前記杭孔に挿入された状態で平面視して周状に配置されており、
前記複数の主筋の周囲にはフープ筋が設けられており、
前記採熱配管は、前記フープ筋よりも内側に配置されている請求項１または請求項２に記載の採熱配管施工方法。
【請求項４】
前記フープ筋は、前記複数の主筋の周囲にらせん状に配筋される、請求項３に記載の採熱配管施工方法。
【請求項５】
前記採熱配管の下端部は、前記採熱配管を流通する熱媒が折り返す折り返し部とされており、前記折り返し部に先鋭部が形成されている請求項１〜請求項４に記載のうちのいずれか１項に記載の採熱配管施工方法。
【請求項６】
場所打ち基礎杭の内部に採熱配管が配設された場所打ちの基礎杭であって、
掘削機のロッドを下降させて、掘削土を孔壁側に逃がしながら地盤を掘削して杭孔を形成し、
前記掘削機のロッドが目標深度に到達した後に、前記掘削機のロッドを引き上げながら前記ロッドの先端部からコンクリートを圧入し、
前記杭孔にコンクリートを未硬化の状態で充填し、前記掘削機のロッドを杭孔から引き抜いた後に、未硬化のコンクリートが硬化する前に前記杭孔に対して採熱配管が設置された前記鉄筋籠を挿入し、
その後、前記コンクリートを硬化させて、前記基礎杭を生成して構築されていることを特徴とする基礎杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３７１６１（Ｐ２０１２−３７１６１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８７８３（Ｐ２０１０−１７８７８３）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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