構造物直下の杭打ち方法及び袋体付杭
【課題】少ない自硬性流体の注入量で、簡単かつ確実に基礎の支持力、耐力、変形性能の向上が得られる構造物直下の杭打ち方法及びこの方法に用いられる袋体付杭を提供する。
【解決手段】構造物の基礎７に孔７ａを開け、前記孔７ａに杭１を打ち込み、前記杭１の周囲に取り付けられた袋体３内に自硬性流体を流し込んで、前記袋体３を上方に膨らませて前記基礎７の下面７ｂに密着させる、既設構造物直下の杭打ち方法である。この方法には、杭２と、前記杭２の外周に取り付けられた袋体３と、前記袋体３内に自硬性流体を流し込む注入手段６とを備え、前記袋体３は前記杭２の一端側に余尺部３ａを有するように取り付けられた袋体付杭１を用いられる。
【解決手段】構造物の基礎７に孔７ａを開け、前記孔７ａに杭１を打ち込み、前記杭１の周囲に取り付けられた袋体３内に自硬性流体を流し込んで、前記袋体３を上方に膨らませて前記基礎７の下面７ｂに密着させる、既設構造物直下の杭打ち方法である。この方法には、杭２と、前記杭２の外周に取り付けられた袋体３と、前記袋体３内に自硬性流体を流し込む注入手段６とを備え、前記袋体３は前記杭２の一端側に余尺部３ａを有するように取り付けられた袋体付杭１を用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設構造物の基礎の耐力および地震時変形性能などを向上させるための構造物直下の杭打ち方法及びこの方法に用いられる袋体付杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
上部構造物の荷重の増加、或いは既設構造物の直下に新たに地下構造物を設ける事などに伴う上方地盤の緩み、又は、液状化対策を含めた耐震補強などに対応するとき、既設の基礎では耐力および地震時変形性能が不足する場合がある。
【０００３】
このような場合の既設構造物の補強方法として、既設杭の外側に増杭をして、基礎の支持力、耐力及び地震時の変形性能を向上させる方法がある。また、増杭等の方法では、杭基礎、直接基礎のいずれの場合でも下方及び周辺の地盤全体を地盤改良して既設構造物直下、又は既設杭直下の地盤強度を上げる方法等もある。しかし、このような地盤改良工法による補強では、既設構造物の直下全域あるいはその他の広い範囲を地盤改良しなければ、所定の性能を満足できず、結果としてコスト高となる。そこで、地盤改良する面積を広げることなく、また、既存の基礎を撤去することなく、簡単かつ確実に基礎の支持力、耐力、変形性能の向上が得られ、既存杭がある場合はその有効利用も図れる既設構造物直下の場所打ち杭構築工法として、下記方法が提案されている。
【０００４】
これは、既設杭がある既設構造物に上下方向の貫通孔を穿設し、この貫通孔を用いて地盤を切削して貫通孔よりも径大の孔とする。そして、杭を貫通孔から挿入し、杭を通した孔にセメントミルク、モルタル或いはコンクリート等の自硬性流体を充填し場所打ち杭とする工法である。
【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、上記の杭を通した孔に自硬性流体を充填し場所打ち杭とする工法では、自硬性流体が地山にしみ込むため、既設基礎の下面と自硬性流体との間に隙間ができるおそれがある。この隙間が生じると、既設構造物を支える強力が不足するという問題点がある。また、隙間を無くすために自硬性流体を更に注入すると、自硬性流体の使用量が多くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決する為になされたもので、その目的とするところは、少ない自硬性流体の注入量で、簡単かつ確実に基礎の支持力、耐力、変形性能の向上が得られる構造物直下の杭打ち方法及びこの方法に用いられる袋体付杭を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する第１の発明は、構造物の基礎に孔を開ける第１工程と、前記孔に杭を打ち込む第２工程と、前記杭の周囲に取り付けられた袋体内に自硬性流体を流し込んで、前記袋体を上方に膨らませて前記基礎の下面に密着させる第３工程と、を含んでなる構造物直下の杭打ち方法である。上記構成によれば、構造物の基礎に孔を開け、この孔に杭を打ち込んだ後、杭の上端側と基礎とを連結するのに、杭に取り付けられた袋体を使う。この袋体は、自硬性流体を流し込むと上方に膨らむため、基礎の下面に密着する。この袋体の自硬性流体が固まると、杭と基礎の下面とが袋体内の自硬性流体を介して連結される。そのため、既設の構造物に孔を開けて打ち込んだ杭によって構造物を支えることができる。
【０００８】
更に、前記第３工程において、前記袋体は上方に余尺部分を有し、この余尺部分を残したまま前記袋体を下方から膨らませることにより、前記袋体を上方に膨らませて前記基礎の下面に密着させる構成によれば、自硬性流体の注入により、袋体の下方が膨らんで地盤を押す段階で、上方に余尺部を有している。そのため、袋体が下方から順に膨らんで余尺部に至ると、既に膨らんだ部分を支えにして袋体は上方に膨らみ、既設構造物の基礎の下面に密着する状態になる。
【０００９】
また、前記袋体の上方部分は前記基礎の下面に向けて膨張すると共に、前記孔の周囲にももぐり込んで膨張する構成によれば、袋体が基礎の下面のみならず、基礎に設けられた孔の周囲にももぐり込んで膨張するため、袋体内の自硬性流体が硬化した後は、基礎の上下方向の支えだけではなく、基礎の水平方向の支えにもなる。
【００１０】
第２の発明は、杭と、前記杭の外周に取り付けられた袋体と、前記袋体内に自硬性流体を流し込む注入手段とを備えてなる袋体付杭であって、前記袋体は、前記杭の一端側に余尺部を有するように取り付けられた袋体付杭である。上記構成によれば、袋体を取り付けた杭を既設構造物の孔に打ち込み、注入手段により袋体内に自硬性流体を流し込むと、上方の余尺部を残したまま、下方から順に膨張する。
【００１１】
更に、前記袋体に、前記余尺部に向かって順に膨らむように前記袋体を制限する制限手段が設けられた構成によれば、袋体の下方に注入された自硬性流体の重みによって、上方の余尺部が消滅しなくなる。
【００１２】
第３の発明は、杭と、前記杭の外周に取り付けられた袋体と、前記袋体内に自硬性流体を流し込む注入手段とを備えてなる袋体付杭であって、前記袋体は、前記杭に直列に取り付けられた第１袋体と第２袋体とからなり、前記注入手段は、前記第１袋体に対する第１注入手段と前記第２袋体に対する第２注入手段とからなる袋体付杭である。上記構成によれば、第２袋体に第２注入手段から自硬性流体を注入して膨張固化して支えとし、次に第１袋体を膨張させると、第１袋体は上方に向かって膨張する。
【００１３】
第４の発明は、前記杭の一端側に位置する前記第１袋体は、前記一端側に余尺部を有するように取り付けられる第３の発明に係る袋体付杭である。上記構成によれば、第２袋体を支えにして第１袋体が膨張する際に、上方の余尺部があると第１袋体が上方へ膨張しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の構造及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図であり、図２は、図１のＡ部の拡大断面図である。
【００１５】
図１及び図２により、第１実施形態に係る袋体付杭の構造を説明する。袋体付杭１は、杭本体２と、袋体３と、袋体両端の固定手段４と、袋体３の余尺部３ａと、余尺部３ａに対する制限手段５と、注入手段６とを備えてなり、注入手段６により袋体３内に自硬性流体を流し込むと、余尺部３ａに向かって袋体３が膨らむようになっている。
【００１６】
杭本体２は、中空構造に形成されており、中空内部には、袋体３に自硬性流体を注入するための注入口２ａが設けられている。また、杭本体２の中空内部には、注入口２ａから杭本体２の軸方向と平行に注入手段６が配設されている。この杭本体２は、既設構造物の基礎７に開けられた孔７ａから地盤（地中）８に挿入されており、杭本体２の下端部２ｂに形成された強化部９で地盤８ａに対して固定されている。この強化部９は、例えば、薬液を注入するなどして形成されたものである。なお、杭本体２は、短杭を直列に多数本接続することにより所定長さとなるように構成されている。図示例では、杭本体２の上端は、袋体３が取り付けられた短杭になっている。
【００１７】
袋体３は、ナイロン製の密に織られた筒状の織物であり、杭本体２の上部２ｃの外周面を覆うように被せられており、固定手段４によって取り付けられている。袋体３は、ナイロン製であるが、ナイロン製に限らず、注入される自硬性流体の水を透過させる脱水効果と、注入された自硬性流体を保持するだけの強度を備える繊維で形成されていればよい。従って、例えば、ポリエチレン、ビニロンなどの合成繊維で形成されていてもよい。また、密に織るかわりに樹脂コーティングを施した筒状織物を使用してもよい。この場合、完全な水密性は必要としない。
【００１８】
袋体両端の固定手段４は、筒状の袋体３の上部（図２参照）と下部の２か所で袋体３を杭本体２の外周面に固定している。また、袋体両端の固定手段４は、杭本体２の外周面と筒状の袋体３との間に自硬性流体を注入しても自硬性流体が袋体３の上部と下部から洩れないように固定するようになっている。この固定手段４は、例えば、鋼製の拘束具であるが、これに限らず、自硬性流体が洩れないように袋体３を杭本体２に固定できるものであればよい。
【００１９】
袋体の余尺部３ａは、図２に示すように、袋体３の上端が筒状の袋体３の内側に向かって山折され、さらに、袋体３の上端が谷折されて、形成されている。袋体３の余尺部３ａは、自硬性流体の注入により膨張後、構造物の基礎７の下面７ｂを圧接するように（図５参照）、十分な折代Ｌを確保して折畳まれている。
【００２０】
余尺部に対する制限手段５は、余尺部３ａの折り畳み状態を維持するように余尺部３ａの外周面に設けられており、袋体３と杭本体２の外周面との間に自硬性流体が注入されると、余尺部３ａを残したまま袋体３の下部と中央部が膨らむように、袋体を制限するようになっている。その後、袋体３が余尺部３ａに向かって順に膨らみ、余尺部３ａに自硬性流体が進入し始めると、制限手段５が破断し解離するようになっている。即ち、制限手段５は、袋体３の下部と中央部が膨張した後、自硬性流体が余尺部３ａに進入し、余尺部３ａが膨張し始めると、解離する程度の強度に形成されている。この制限手段５には、例えば、テープや紐が用いられ、テープや紐を余尺部３ａの外周に巻き付けて余尺部３ａの折り畳み状態を維持している。また、制限手段５は、テープや紐に限定されるものではなく、余尺部３ａの折り畳み状態を維持するように縫製したり、接着材により折り畳み状態を維持してもよい。
【００２１】
注入手段６は、自硬性流体が通る注入管６で形成されており、杭本体２の中空内部を通って注入口２ａに固設されている。この注入管６の上部は、杭本体２の上端２ｄから出ており、図示されない自硬性流体の供給手段に接続されている。この注入管６は、例えば、鋼管やチューブ状の管やゴム管で形成されている。尚、注入手段６は、杭本体２の中空内部を通って注入口２ａに固設されたものに限定されない。例えば、自硬性流体の注入口を袋体３に設けた場合には、注入手段６は、袋体３に設けられた注入口に直接接続される。このように、注入手段６は、供給手段から自硬性流体が供給されると、袋体３と杭本体２の外周面との間に自硬性流体を流し込むものであればよい。
【００２２】
次に、袋体３の形状を図１２に基づいて説明する。袋体３は、図１２（ａ）に示すように、拡径部３ｂと縮径部３ｃとを有する異径筒形状に形成されている。拡径部３ｂは、杭本体２の外周面と袋体３との間に自硬性流体が注入されると、袋体３の中央部の拡径部３ｂが膨張するように、杭本体２の外径よりも大きく形成されている。また、縮径部３ｃは、自硬性流体を注入した時に袋体３の両端部から自硬性流体が漏れ出さないように、杭本体２の外周面との密着性を十分保つように杭本体２の外径と同程度に形成されている。このように、形成された袋体３を折り畳むと、二点鎖線のように、余尺部３ａが形成される。
【００２３】
次に、袋体３の異なる形状を説明する。図１２（ｂ）に示すように、拡径部３ｂが矩形状に形成されたり、図１２（ｃ）に示すように、拡径部３ｂの両端が円弧状に形成されていてもよい。
【００２４】
次に、袋体３の杭本体２への取り付け構造を図１、図２、図１２に基づいて説明する。袋体３の両端の縮径部３ｃから杭本体２を挿入し、杭本体２の上部の所定位置で袋体３を位置決めする。杭本体２の上部の所定位置で位置決めするのは、本発明に係る袋体付杭は、膨張した袋体３によって、構造物の基礎７を圧接するものだからである。所定位置で位置決めされた袋体３の上下両端の縮径部３ｃを固定手段４で固設し、自硬性流体を流し込んだ時に袋体３の両端部から自硬性流体が漏れ出さないようにする。次に、袋体３の上側（構造物の基礎７側）の拡径部３ｂを内側に向かって谷折りし、さらに、外側に向かって山折りして、固定手段４の外側に余尺部３ａを形成する。余尺部３ａを形成すると、制限手段５で余尺部３ａが解離しないように折り畳み状態を保持する。
【００２５】
図１、図３〜５により、この袋体付杭１を使用する第１実施形態の杭打ち工法を説明する。
【００２６】
第１工程構造物の基礎７に袋体付杭１を挿入できる径の孔７ａを開ける。孔７ａは、袋体付杭１を挿入する数だけ開ける。
【００２７】
第２工程孔７ａから地盤８に袋体付杭１を打ち込み、杭本体２の下端を地盤８ａに当接させる。このとき、杭本体２の下端部２ｂに強化部９を形成し、地盤８ａに対して強固に固定するのが良く、この強化部９は、地盤８ａに薬液を注入するなどして形成される。なお、袋体付杭１は、適宜長さの短杭を接続し、最後に袋体付の短杭を接続して形成されている。
【００２８】
第３工程第１段階杭本体２の上端側の周囲に取り付けられた袋体３と杭本体２の外周面との間に図示されない供給手段から注入管６、注入口２ａを通じて自硬性流体を流し込む。自硬性流体を流し込むと、図３に示すように、余尺部３ａを残したまま、袋体３の拡径部が地盤８の削孔面８ｂに向けて均等に膨らみはじめ、拡径部３ｂが地盤８の削孔面８ｂと当接する。
【００２９】
第２段階さらに、自硬性流体を流し込むと、図４に示すように、袋体３内部に圧力が加わり、袋体３の拡径部が削孔面８ｂを押圧しながら拡幅する。また、余尺部３ａにも自硬性流体が流れ込み、余尺部３ａが徐々に膨らみはじめ、制限手段５を破断させて解離させる。
【００３０】
第３段階さらに、自硬性流体を流し込むと、図５に示すように、既に膨らんだ拡径部３ｂを支えにして、余尺部３ａに自硬性流体が行き渡り、構造物の基礎７の下面７ｂに密着するように袋体３が上方に膨らむ。以上のように、注入された自硬性流体が固まると、構造物の基礎７の下面７ｂと杭本体２の上部が袋体３内の自硬性流体を介して連結される。このため、杭本体２によって構造物を支えることができる。
【００３１】
以上説明したように、袋体３は地盤８の削孔面８ｂを押し広げながら、下から順次膨張し、最後に余尺部３ａが膨張するときには、余尺部３ａが基礎７の下面７ｂに密着するようになっている。地盤８が柔らかく、袋体３の膨張により地盤８が押し広げられる場合に適用される。地盤８が固く、袋体３の膨張により地盤８が殆ど広がらない場合、地盤８の削孔面８ｂを基礎７の孔７ａより予め大きくしておく。ただし、削孔面８ｂの大きさは袋体３が下方から順次膨張できる程度の大きさにしておく。
【００３２】
また、図６に示すように、予め余尺部３ａを構造物の基礎７の下面７ｂの上側に位置するように設置するとともに、杭本体２の外周と基礎７の孔７ａの隙間を大きくすると、第３段階で袋体３の上方部分は、構造物の基礎７の下面７ｂに向けて膨張すると共に、孔７ａの周囲にもぐり込んで膨張する。この袋体３の膨張により、基礎７と杭本体２とは、上下方向だけではなく水平方向にも圧接されることになる。
【００３３】
次に、第１実施形態に係る袋体付杭１及び杭打ち工法に適用される制限手段５の他の例を説明する。図１及び図２に示す袋体付杭１のように、余尺部３ａの折り畳み状態を保持するためだけでなく、図７に示すように、袋体３に所定間隔を隔てて複数個のベルト１１ａ〜１１ｆを設けて制限手段１１を構成してもよい。この場合、自硬性流体を注入すると、ベルト１１ｃ〜１１ｆから順番に解離し、袋体３の下方（ベルト１１ｃ〜１１ｆの部分）から膨張しはじめる。その後、ベルト１１ｂ、１１ａの順に解離し、余尺部３ａが最後に膨張し、構造物の基礎７の下面７ｂを圧接する。
【００３４】
また、図１、図２、図７に示す袋体付杭１、１０のように、袋体３の外周面に巻き付けるタイプの制限手段５、１１に代えて、制限手段１２は、図８に示すように、袋体３に設けられたベルト１２により余尺部３ａをつり上げ、余尺部３ａの折り畳み状態を保持するように、余尺部３ａを上方に引っ張っておくもので構成してもよい。この場合、ベルト１２の下端を余尺部３ａの下部に設け、ベルト１２の上端を、杭本体２の上端の内側に固定して余尺部３ａを引っ張るようになっている。ベルト１２は、自硬性流体が余尺部３ａに進入し、余尺部３ａが膨張しはじめると、破断し解離する程度の強度に形成されている。
【００３５】
さらに、図１、図２、図７に示す袋体付杭１、１０のように、袋体３の外周面に巻き付けるタイプの制限手段５、１１に代えて、制限手段１３は、図９に示すように、袋体３内部に設けられたベルト１３により余尺部３ａを引っ張り上げておくもので構成してもよい。
【００３６】
次に、第２実施形態に係る袋体付杭２１の構造を図１０に基づいて説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る袋体付杭の構造及び本発明の第２実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【００３７】
袋体付杭２１は、杭本体２２と、第１袋体２３ａと、第２袋体２３ｂと、固定手段２５〜２７と、第１袋体２３の余尺部２３ｃと、余尺部２３ｃに対する制限手段２８と、注入手段２９、３０とを備えている。尚、固定手段２５、２７と、制限手段２８は、図１に示す第１実施形態の固定手段４、制限手段５と同様のものであるので、説明を省略する。
【００３８】
杭本体２２は、第１注入口２２ａと、第２注入口２２ｂが設けられている点が第１実施形態の杭本体２と異なるが、その他の点は同様である。
【００３９】
第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂは、図１３（ａ）に示すように、一体的に形成された筒状の織物であり、第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂとの接合部は、縮径されている。また、第１袋体２３ａ、第２袋体２３ｂは、ともに注入された自硬性流体が溜まる拡径部を備えている。第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂの材質は、第１実施形態の袋体３と同様である。尚、第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂは、図１３（ａ）に示す形状のものに限定されず、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示す形状でもよい。また、第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂは、別個に形成された筒状の織物であってもよい。
【００４０】
固定手段２６は、上部の第１袋体２３ａと下部の第２袋体２３ｂの接合部である縮径部２３ｄに設けられ、第２注入手段３０から第２袋体２３ｂに注入された自硬性流体が第１袋体２３ａの方へ進出しないように固定している。この固定手段２６は、第１実施形態の固定手段４と同様のものである。
【００４１】
袋体の余尺部２３ｃは、第１袋体２３ａの上部に形成されており、その他の点は、第１実施形態の余尺部３ａと同様である。尚、第２実施形態の第１袋体２３ａは、第２袋体２３ｂを支えにして構造物の基礎７の下面７ｂに向けて膨らむため、余尺部２３ｃを設けなくてもよい。
【００４２】
第１注入手段２９は、杭本体２２の中空内部を通って第１注入口２２ａに固設されている。また、第２注入手段３０は、杭本体２２の中空内部を通って第２注入口２２ｂに固設されている。第１注入手段２９、第２注入手段３０の材質は、第１実施形態の注入手段６と同様である。また、第１注入手段２９、第２注入手段３０は、杭本体２の中空内部を通って第１注入口２２ａ、第２注入口２２ｂに固設されたものに限定されない。例えば、自硬性流体の注入口を第１袋体２３と第２袋体２４に設けた場合には、第１注入手段２９と第２注入手段３０は、第１袋体２３と第２袋体２４に設けられた注入口に直接接続される。
【００４３】
次に、袋体付杭２１を使用する第２実施形態の杭打ち方法の工程を図１１に基づいて説明する。尚、第１工程と、第２工程は、第１実施形態の杭打ち方法の工程と同様であるので、説明を省略する。
【００４４】
第３工程第１段階杭本体２２の周囲に取り付けられた第２袋体２４と杭本体２２の外周面との間に図示されない供給手段から第２注入管３０、第２注入口２２ｂを通じて自硬性流体を流し込む。自硬性流体を流し込むと、第２袋体２３ｂの拡径部が地盤８の削孔面８ｂに向けて均等に膨らみはじめ、第２袋体２３ｂの拡径部が地盤８の削孔面８ｂと当接する。さらに、自硬性流体を流し込むと、第２袋体２３ｂ内部に圧力が加わり、第２袋体２３ｂの拡径部が削孔面８ｂを押圧しながら拡幅する。
【００４５】
第２段階第２袋体２３ｂ内の自硬性流体がある程度固化すると、杭本体２２の周囲に取り付けられた第１袋体２３ａと杭本体２２の外周面との間に図示されない供給手段から第１注入管２９、第１注入口２２ａを通じて自硬性流体を流し込む。自硬性流体を流し込むと、第１袋体２３ａの拡径部が第２袋体２３ｂの上で第２袋体２３ｂを支えにして地盤８の削孔面８ｂに向けて均等に膨らみはじめ、第１袋体２３ａの拡径部が地盤８の削孔面８ｂと当接する。
【００４６】
第３段階さらに、第１袋体２３ａ内に自硬性流体を流し込むと、既に膨らんだ第２袋体２３ｂを支えにして、第１袋体２３ａの余尺部２３ｃに自硬性流体が行き渡り、構造物の基礎７の下面７ｂに密着するように第１袋体２３ａが上方に膨らむ。以上のように、注入された自硬性流体が固まると、構造物の基礎７の下面７ｂと杭本体２２の上部が第１袋体２３ａ内の自硬性流体を介して連結される。このため、杭本体２２によって構造物を支えることができる。
【００４７】
以上説明したように、第１袋体２３ａは既に膨張して固化した第２袋体２３ｂを支えにして上方に膨張する。即ち、第１袋体２３ａは地盤８の状態に関係なく、上方に膨張することができる。そのため、この第２実施形態の方法は、地盤８に設けられた削孔面８ｂが大きすぎる場合、或いは、地盤８が弱すぎる場合に適用できる。
【実施例】
【００４８】
第１実施形態の杭打ち方法の実際例を図１４に基づいて説明する。
【００４９】
既設の地下構造物に、第１実施形態の杭打ち方法を用いて、構造物の耐力及び変形性能等を向上させる場合を例に説明する。
【００５０】
構造物の床３３の下部には、構造物の基礎７が設けられており、この基礎７は、既設杭３４で支持されている。基礎７の下部に新たに孔７ａを開けて、第１実施形態に係る袋体付杭１を打ち込む。次に、杭本体２の下端を補強するために、例えば、薬液注入し地盤３５を強化する。次に、袋体３内に自硬性流体を注入し、袋体３の上部と基礎７の下面７ｂとを密着させて基礎７の下面７ｂと杭本体２とを連結し、構造物の耐力を向上させる。
【００５１】
（発明の効果）
第１の発明によると、既設構造物の基礎の下面と杭とが上方に向けて膨張する袋体内の自硬性流体の硬化によって隙間無く埋められるため、既設の基礎を安定して支えることができる。また、既設構造物の基礎の孔より大きな孔を上方地盤に設け、杭に取り付けられた袋体の容積を大きくすることにより、既設構造物の基礎の下面と袋体の接触面積を大きくすることができ、新たに打ち込んだ杭と既設の基礎の連結を確実なものにすることができる。また、杭に取り付けられた袋体は上側に膨張するように形成されており、袋体内に注入される自硬性流体の量を少なくすることができる。
【００５２】
更に、基礎の下方にある上方地盤の大きさと杭の外形との隙間を適切にすることにより、袋体は、地盤を外方に押しながら且つ上方の余尺部を残したまま、上方に向かって膨らむため、袋体内に注入される自硬性流体の量を増やすことなく、基礎の下面と袋体を密着させることができる。
【００５３】
また、前記袋体の上方部分は前記基礎の下面に向けて膨張すると共に、前記孔の周囲にももぐり込んで膨張する構成によると、袋体内の自硬性流体が硬化した後は、既設構造物の孔の下面及び周囲が支持されるため、既設構造物の耐力が鉛直方向のみならず水平方向にも強化され、耐震補強として好適である。
【００５４】
第２の発明によると、上方の余尺部を有する袋体を取り付けた杭を使用することにより、既設構造物の孔から地盤に向けて打ち込まれた杭によって基礎下面を自硬性流体を用いて確実に支持することができる。
【００５５】
更に、袋体に注入された自硬性流体により袋体が下方から膨らむときに、規制部材が自硬性流体の重みを支えるため、上方の余尺部が残ったままになるため、残った余尺部が最後に膨張して袋体を確実に基礎の下面に密着させることができる。
【００５６】
第３の発明によると、第１袋体と第２袋体を取り付けた杭を使用することにより、既設構造物の孔から地盤に向けて打ち込まれた杭によって基礎下面を自硬性流体を用いて確実に支持することができる。
【００５７】
第４の発明によると、第１袋体を支えにして第２袋体が膨張するときに最後に余尺部が膨張して第２袋体を確実に基礎の下面に密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の構造、及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の袋体の膨張過程及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の袋体の膨張過程及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の袋体の膨張過程及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の好ましい工程を示す部分断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の他の制限手段の例を示す部分断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の他の制限手段の例を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の他の制限手段の例を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る袋体付杭の部分断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る袋体付杭の膨張過程及び本発明の第２実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す図である。
【図１２】第１実施形態に係る袋体の種々の形態を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る袋体の種々の形態を示す図である。
【図１４】本発明の構造物直下の杭打ち方法の工程により補強された構造物の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 袋体付杭
２ 杭本体
３ 袋体
３ａ 余尺部
４ 固定手段
５ 制限手段
６ 注入手段
７ 構造物の基礎
８ 地盤
１０ 袋体付杭
１１〜１３ 制限手段
２１ 袋体付杭
２２ 杭本体
２３ａ 第１袋体
２３ｂ 第２袋体
２５〜２７ 固定手段
２８ 制限手段
２９ 第１注入手段
３０ 第２注入手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設構造物の基礎の耐力および地震時変形性能などを向上させるための構造物直下の杭打ち方法及びこの方法に用いられる袋体付杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
上部構造物の荷重の増加、或いは既設構造物の直下に新たに地下構造物を設ける事などに伴う上方地盤の緩み、又は、液状化対策を含めた耐震補強などに対応するとき、既設の基礎では耐力および地震時変形性能が不足する場合がある。
【０００３】
このような場合の既設構造物の補強方法として、既設杭の外側に増杭をして、基礎の支持力、耐力及び地震時の変形性能を向上させる方法がある。また、増杭等の方法では、杭基礎、直接基礎のいずれの場合でも下方及び周辺の地盤全体を地盤改良して既設構造物直下、又は既設杭直下の地盤強度を上げる方法等もある。しかし、このような地盤改良工法による補強では、既設構造物の直下全域あるいはその他の広い範囲を地盤改良しなければ、所定の性能を満足できず、結果としてコスト高となる。そこで、地盤改良する面積を広げることなく、また、既存の基礎を撤去することなく、簡単かつ確実に基礎の支持力、耐力、変形性能の向上が得られ、既存杭がある場合はその有効利用も図れる既設構造物直下の場所打ち杭構築工法として、下記方法が提案されている。
【０００４】
これは、既設杭がある既設構造物に上下方向の貫通孔を穿設し、この貫通孔を用いて地盤を切削して貫通孔よりも径大の孔とする。そして、杭を貫通孔から挿入し、杭を通した孔にセメントミルク、モルタル或いはコンクリート等の自硬性流体を充填し場所打ち杭とする工法である。
【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、上記の杭を通した孔に自硬性流体を充填し場所打ち杭とする工法では、自硬性流体が地山にしみ込むため、既設基礎の下面と自硬性流体との間に隙間ができるおそれがある。この隙間が生じると、既設構造物を支える強力が不足するという問題点がある。また、隙間を無くすために自硬性流体を更に注入すると、自硬性流体の使用量が多くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決する為になされたもので、その目的とするところは、少ない自硬性流体の注入量で、簡単かつ確実に基礎の支持力、耐力、変形性能の向上が得られる構造物直下の杭打ち方法及びこの方法に用いられる袋体付杭を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する第１の発明は、構造物の基礎に孔を開ける第１工程と、前記孔に杭を打ち込む第２工程と、前記杭の周囲に取り付けられた袋体内に自硬性流体を流し込んで、前記袋体を上方に膨らませて前記基礎の下面に密着させる第３工程と、を含んでなる構造物直下の杭打ち方法である。上記構成によれば、構造物の基礎に孔を開け、この孔に杭を打ち込んだ後、杭の上端側と基礎とを連結するのに、杭に取り付けられた袋体を使う。この袋体は、自硬性流体を流し込むと上方に膨らむため、基礎の下面に密着する。この袋体の自硬性流体が固まると、杭と基礎の下面とが袋体内の自硬性流体を介して連結される。そのため、既設の構造物に孔を開けて打ち込んだ杭によって構造物を支えることができる。
【０００８】
更に、前記第３工程において、前記袋体は上方に余尺部分を有し、この余尺部分を残したまま前記袋体を下方から膨らませることにより、前記袋体を上方に膨らませて前記基礎の下面に密着させる構成によれば、自硬性流体の注入により、袋体の下方が膨らんで地盤を押す段階で、上方に余尺部を有している。そのため、袋体が下方から順に膨らんで余尺部に至ると、既に膨らんだ部分を支えにして袋体は上方に膨らみ、既設構造物の基礎の下面に密着する状態になる。
【０００９】
また、前記袋体の上方部分は前記基礎の下面に向けて膨張すると共に、前記孔の周囲にももぐり込んで膨張する構成によれば、袋体が基礎の下面のみならず、基礎に設けられた孔の周囲にももぐり込んで膨張するため、袋体内の自硬性流体が硬化した後は、基礎の上下方向の支えだけではなく、基礎の水平方向の支えにもなる。
【００１０】
第２の発明は、杭と、前記杭の外周に取り付けられた袋体と、前記袋体内に自硬性流体を流し込む注入手段とを備えてなる袋体付杭であって、前記袋体は、前記杭の一端側に余尺部を有するように取り付けられた袋体付杭である。上記構成によれば、袋体を取り付けた杭を既設構造物の孔に打ち込み、注入手段により袋体内に自硬性流体を流し込むと、上方の余尺部を残したまま、下方から順に膨張する。
【００１１】
更に、前記袋体に、前記余尺部に向かって順に膨らむように前記袋体を制限する制限手段が設けられた構成によれば、袋体の下方に注入された自硬性流体の重みによって、上方の余尺部が消滅しなくなる。
【００１２】
第３の発明は、杭と、前記杭の外周に取り付けられた袋体と、前記袋体内に自硬性流体を流し込む注入手段とを備えてなる袋体付杭であって、前記袋体は、前記杭に直列に取り付けられた第１袋体と第２袋体とからなり、前記注入手段は、前記第１袋体に対する第１注入手段と前記第２袋体に対する第２注入手段とからなる袋体付杭である。上記構成によれば、第２袋体に第２注入手段から自硬性流体を注入して膨張固化して支えとし、次に第１袋体を膨張させると、第１袋体は上方に向かって膨張する。
【００１３】
第４の発明は、前記杭の一端側に位置する前記第１袋体は、前記一端側に余尺部を有するように取り付けられる第３の発明に係る袋体付杭である。上記構成によれば、第２袋体を支えにして第１袋体が膨張する際に、上方の余尺部があると第１袋体が上方へ膨張しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の構造及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図であり、図２は、図１のＡ部の拡大断面図である。
【００１５】
図１及び図２により、第１実施形態に係る袋体付杭の構造を説明する。袋体付杭１は、杭本体２と、袋体３と、袋体両端の固定手段４と、袋体３の余尺部３ａと、余尺部３ａに対する制限手段５と、注入手段６とを備えてなり、注入手段６により袋体３内に自硬性流体を流し込むと、余尺部３ａに向かって袋体３が膨らむようになっている。
【００１６】
杭本体２は、中空構造に形成されており、中空内部には、袋体３に自硬性流体を注入するための注入口２ａが設けられている。また、杭本体２の中空内部には、注入口２ａから杭本体２の軸方向と平行に注入手段６が配設されている。この杭本体２は、既設構造物の基礎７に開けられた孔７ａから地盤（地中）８に挿入されており、杭本体２の下端部２ｂに形成された強化部９で地盤８ａに対して固定されている。この強化部９は、例えば、薬液を注入するなどして形成されたものである。なお、杭本体２は、短杭を直列に多数本接続することにより所定長さとなるように構成されている。図示例では、杭本体２の上端は、袋体３が取り付けられた短杭になっている。
【００１７】
袋体３は、ナイロン製の密に織られた筒状の織物であり、杭本体２の上部２ｃの外周面を覆うように被せられており、固定手段４によって取り付けられている。袋体３は、ナイロン製であるが、ナイロン製に限らず、注入される自硬性流体の水を透過させる脱水効果と、注入された自硬性流体を保持するだけの強度を備える繊維で形成されていればよい。従って、例えば、ポリエチレン、ビニロンなどの合成繊維で形成されていてもよい。また、密に織るかわりに樹脂コーティングを施した筒状織物を使用してもよい。この場合、完全な水密性は必要としない。
【００１８】
袋体両端の固定手段４は、筒状の袋体３の上部（図２参照）と下部の２か所で袋体３を杭本体２の外周面に固定している。また、袋体両端の固定手段４は、杭本体２の外周面と筒状の袋体３との間に自硬性流体を注入しても自硬性流体が袋体３の上部と下部から洩れないように固定するようになっている。この固定手段４は、例えば、鋼製の拘束具であるが、これに限らず、自硬性流体が洩れないように袋体３を杭本体２に固定できるものであればよい。
【００１９】
袋体の余尺部３ａは、図２に示すように、袋体３の上端が筒状の袋体３の内側に向かって山折され、さらに、袋体３の上端が谷折されて、形成されている。袋体３の余尺部３ａは、自硬性流体の注入により膨張後、構造物の基礎７の下面７ｂを圧接するように（図５参照）、十分な折代Ｌを確保して折畳まれている。
【００２０】
余尺部に対する制限手段５は、余尺部３ａの折り畳み状態を維持するように余尺部３ａの外周面に設けられており、袋体３と杭本体２の外周面との間に自硬性流体が注入されると、余尺部３ａを残したまま袋体３の下部と中央部が膨らむように、袋体を制限するようになっている。その後、袋体３が余尺部３ａに向かって順に膨らみ、余尺部３ａに自硬性流体が進入し始めると、制限手段５が破断し解離するようになっている。即ち、制限手段５は、袋体３の下部と中央部が膨張した後、自硬性流体が余尺部３ａに進入し、余尺部３ａが膨張し始めると、解離する程度の強度に形成されている。この制限手段５には、例えば、テープや紐が用いられ、テープや紐を余尺部３ａの外周に巻き付けて余尺部３ａの折り畳み状態を維持している。また、制限手段５は、テープや紐に限定されるものではなく、余尺部３ａの折り畳み状態を維持するように縫製したり、接着材により折り畳み状態を維持してもよい。
【００２１】
注入手段６は、自硬性流体が通る注入管６で形成されており、杭本体２の中空内部を通って注入口２ａに固設されている。この注入管６の上部は、杭本体２の上端２ｄから出ており、図示されない自硬性流体の供給手段に接続されている。この注入管６は、例えば、鋼管やチューブ状の管やゴム管で形成されている。尚、注入手段６は、杭本体２の中空内部を通って注入口２ａに固設されたものに限定されない。例えば、自硬性流体の注入口を袋体３に設けた場合には、注入手段６は、袋体３に設けられた注入口に直接接続される。このように、注入手段６は、供給手段から自硬性流体が供給されると、袋体３と杭本体２の外周面との間に自硬性流体を流し込むものであればよい。
【００２２】
次に、袋体３の形状を図１２に基づいて説明する。袋体３は、図１２（ａ）に示すように、拡径部３ｂと縮径部３ｃとを有する異径筒形状に形成されている。拡径部３ｂは、杭本体２の外周面と袋体３との間に自硬性流体が注入されると、袋体３の中央部の拡径部３ｂが膨張するように、杭本体２の外径よりも大きく形成されている。また、縮径部３ｃは、自硬性流体を注入した時に袋体３の両端部から自硬性流体が漏れ出さないように、杭本体２の外周面との密着性を十分保つように杭本体２の外径と同程度に形成されている。このように、形成された袋体３を折り畳むと、二点鎖線のように、余尺部３ａが形成される。
【００２３】
次に、袋体３の異なる形状を説明する。図１２（ｂ）に示すように、拡径部３ｂが矩形状に形成されたり、図１２（ｃ）に示すように、拡径部３ｂの両端が円弧状に形成されていてもよい。
【００２４】
次に、袋体３の杭本体２への取り付け構造を図１、図２、図１２に基づいて説明する。袋体３の両端の縮径部３ｃから杭本体２を挿入し、杭本体２の上部の所定位置で袋体３を位置決めする。杭本体２の上部の所定位置で位置決めするのは、本発明に係る袋体付杭は、膨張した袋体３によって、構造物の基礎７を圧接するものだからである。所定位置で位置決めされた袋体３の上下両端の縮径部３ｃを固定手段４で固設し、自硬性流体を流し込んだ時に袋体３の両端部から自硬性流体が漏れ出さないようにする。次に、袋体３の上側（構造物の基礎７側）の拡径部３ｂを内側に向かって谷折りし、さらに、外側に向かって山折りして、固定手段４の外側に余尺部３ａを形成する。余尺部３ａを形成すると、制限手段５で余尺部３ａが解離しないように折り畳み状態を保持する。
【００２５】
図１、図３〜５により、この袋体付杭１を使用する第１実施形態の杭打ち工法を説明する。
【００２６】
第１工程構造物の基礎７に袋体付杭１を挿入できる径の孔７ａを開ける。孔７ａは、袋体付杭１を挿入する数だけ開ける。
【００２７】
第２工程孔７ａから地盤８に袋体付杭１を打ち込み、杭本体２の下端を地盤８ａに当接させる。このとき、杭本体２の下端部２ｂに強化部９を形成し、地盤８ａに対して強固に固定するのが良く、この強化部９は、地盤８ａに薬液を注入するなどして形成される。なお、袋体付杭１は、適宜長さの短杭を接続し、最後に袋体付の短杭を接続して形成されている。
【００２８】
第３工程第１段階杭本体２の上端側の周囲に取り付けられた袋体３と杭本体２の外周面との間に図示されない供給手段から注入管６、注入口２ａを通じて自硬性流体を流し込む。自硬性流体を流し込むと、図３に示すように、余尺部３ａを残したまま、袋体３の拡径部が地盤８の削孔面８ｂに向けて均等に膨らみはじめ、拡径部３ｂが地盤８の削孔面８ｂと当接する。
【００２９】
第２段階さらに、自硬性流体を流し込むと、図４に示すように、袋体３内部に圧力が加わり、袋体３の拡径部が削孔面８ｂを押圧しながら拡幅する。また、余尺部３ａにも自硬性流体が流れ込み、余尺部３ａが徐々に膨らみはじめ、制限手段５を破断させて解離させる。
【００３０】
第３段階さらに、自硬性流体を流し込むと、図５に示すように、既に膨らんだ拡径部３ｂを支えにして、余尺部３ａに自硬性流体が行き渡り、構造物の基礎７の下面７ｂに密着するように袋体３が上方に膨らむ。以上のように、注入された自硬性流体が固まると、構造物の基礎７の下面７ｂと杭本体２の上部が袋体３内の自硬性流体を介して連結される。このため、杭本体２によって構造物を支えることができる。
【００３１】
以上説明したように、袋体３は地盤８の削孔面８ｂを押し広げながら、下から順次膨張し、最後に余尺部３ａが膨張するときには、余尺部３ａが基礎７の下面７ｂに密着するようになっている。地盤８が柔らかく、袋体３の膨張により地盤８が押し広げられる場合に適用される。地盤８が固く、袋体３の膨張により地盤８が殆ど広がらない場合、地盤８の削孔面８ｂを基礎７の孔７ａより予め大きくしておく。ただし、削孔面８ｂの大きさは袋体３が下方から順次膨張できる程度の大きさにしておく。
【００３２】
また、図６に示すように、予め余尺部３ａを構造物の基礎７の下面７ｂの上側に位置するように設置するとともに、杭本体２の外周と基礎７の孔７ａの隙間を大きくすると、第３段階で袋体３の上方部分は、構造物の基礎７の下面７ｂに向けて膨張すると共に、孔７ａの周囲にもぐり込んで膨張する。この袋体３の膨張により、基礎７と杭本体２とは、上下方向だけではなく水平方向にも圧接されることになる。
【００３３】
次に、第１実施形態に係る袋体付杭１及び杭打ち工法に適用される制限手段５の他の例を説明する。図１及び図２に示す袋体付杭１のように、余尺部３ａの折り畳み状態を保持するためだけでなく、図７に示すように、袋体３に所定間隔を隔てて複数個のベルト１１ａ〜１１ｆを設けて制限手段１１を構成してもよい。この場合、自硬性流体を注入すると、ベルト１１ｃ〜１１ｆから順番に解離し、袋体３の下方（ベルト１１ｃ〜１１ｆの部分）から膨張しはじめる。その後、ベルト１１ｂ、１１ａの順に解離し、余尺部３ａが最後に膨張し、構造物の基礎７の下面７ｂを圧接する。
【００３４】
また、図１、図２、図７に示す袋体付杭１、１０のように、袋体３の外周面に巻き付けるタイプの制限手段５、１１に代えて、制限手段１２は、図８に示すように、袋体３に設けられたベルト１２により余尺部３ａをつり上げ、余尺部３ａの折り畳み状態を保持するように、余尺部３ａを上方に引っ張っておくもので構成してもよい。この場合、ベルト１２の下端を余尺部３ａの下部に設け、ベルト１２の上端を、杭本体２の上端の内側に固定して余尺部３ａを引っ張るようになっている。ベルト１２は、自硬性流体が余尺部３ａに進入し、余尺部３ａが膨張しはじめると、破断し解離する程度の強度に形成されている。
【００３５】
さらに、図１、図２、図７に示す袋体付杭１、１０のように、袋体３の外周面に巻き付けるタイプの制限手段５、１１に代えて、制限手段１３は、図９に示すように、袋体３内部に設けられたベルト１３により余尺部３ａを引っ張り上げておくもので構成してもよい。
【００３６】
次に、第２実施形態に係る袋体付杭２１の構造を図１０に基づいて説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る袋体付杭の構造及び本発明の第２実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【００３７】
袋体付杭２１は、杭本体２２と、第１袋体２３ａと、第２袋体２３ｂと、固定手段２５〜２７と、第１袋体２３の余尺部２３ｃと、余尺部２３ｃに対する制限手段２８と、注入手段２９、３０とを備えている。尚、固定手段２５、２７と、制限手段２８は、図１に示す第１実施形態の固定手段４、制限手段５と同様のものであるので、説明を省略する。
【００３８】
杭本体２２は、第１注入口２２ａと、第２注入口２２ｂが設けられている点が第１実施形態の杭本体２と異なるが、その他の点は同様である。
【００３９】
第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂは、図１３（ａ）に示すように、一体的に形成された筒状の織物であり、第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂとの接合部は、縮径されている。また、第１袋体２３ａ、第２袋体２３ｂは、ともに注入された自硬性流体が溜まる拡径部を備えている。第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂの材質は、第１実施形態の袋体３と同様である。尚、第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂは、図１３（ａ）に示す形状のものに限定されず、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示す形状でもよい。また、第１袋体２３ａと第２袋体２３ｂは、別個に形成された筒状の織物であってもよい。
【００４０】
固定手段２６は、上部の第１袋体２３ａと下部の第２袋体２３ｂの接合部である縮径部２３ｄに設けられ、第２注入手段３０から第２袋体２３ｂに注入された自硬性流体が第１袋体２３ａの方へ進出しないように固定している。この固定手段２６は、第１実施形態の固定手段４と同様のものである。
【００４１】
袋体の余尺部２３ｃは、第１袋体２３ａの上部に形成されており、その他の点は、第１実施形態の余尺部３ａと同様である。尚、第２実施形態の第１袋体２３ａは、第２袋体２３ｂを支えにして構造物の基礎７の下面７ｂに向けて膨らむため、余尺部２３ｃを設けなくてもよい。
【００４２】
第１注入手段２９は、杭本体２２の中空内部を通って第１注入口２２ａに固設されている。また、第２注入手段３０は、杭本体２２の中空内部を通って第２注入口２２ｂに固設されている。第１注入手段２９、第２注入手段３０の材質は、第１実施形態の注入手段６と同様である。また、第１注入手段２９、第２注入手段３０は、杭本体２の中空内部を通って第１注入口２２ａ、第２注入口２２ｂに固設されたものに限定されない。例えば、自硬性流体の注入口を第１袋体２３と第２袋体２４に設けた場合には、第１注入手段２９と第２注入手段３０は、第１袋体２３と第２袋体２４に設けられた注入口に直接接続される。
【００４３】
次に、袋体付杭２１を使用する第２実施形態の杭打ち方法の工程を図１１に基づいて説明する。尚、第１工程と、第２工程は、第１実施形態の杭打ち方法の工程と同様であるので、説明を省略する。
【００４４】
第３工程第１段階杭本体２２の周囲に取り付けられた第２袋体２４と杭本体２２の外周面との間に図示されない供給手段から第２注入管３０、第２注入口２２ｂを通じて自硬性流体を流し込む。自硬性流体を流し込むと、第２袋体２３ｂの拡径部が地盤８の削孔面８ｂに向けて均等に膨らみはじめ、第２袋体２３ｂの拡径部が地盤８の削孔面８ｂと当接する。さらに、自硬性流体を流し込むと、第２袋体２３ｂ内部に圧力が加わり、第２袋体２３ｂの拡径部が削孔面８ｂを押圧しながら拡幅する。
【００４５】
第２段階第２袋体２３ｂ内の自硬性流体がある程度固化すると、杭本体２２の周囲に取り付けられた第１袋体２３ａと杭本体２２の外周面との間に図示されない供給手段から第１注入管２９、第１注入口２２ａを通じて自硬性流体を流し込む。自硬性流体を流し込むと、第１袋体２３ａの拡径部が第２袋体２３ｂの上で第２袋体２３ｂを支えにして地盤８の削孔面８ｂに向けて均等に膨らみはじめ、第１袋体２３ａの拡径部が地盤８の削孔面８ｂと当接する。
【００４６】
第３段階さらに、第１袋体２３ａ内に自硬性流体を流し込むと、既に膨らんだ第２袋体２３ｂを支えにして、第１袋体２３ａの余尺部２３ｃに自硬性流体が行き渡り、構造物の基礎７の下面７ｂに密着するように第１袋体２３ａが上方に膨らむ。以上のように、注入された自硬性流体が固まると、構造物の基礎７の下面７ｂと杭本体２２の上部が第１袋体２３ａ内の自硬性流体を介して連結される。このため、杭本体２２によって構造物を支えることができる。
【００４７】
以上説明したように、第１袋体２３ａは既に膨張して固化した第２袋体２３ｂを支えにして上方に膨張する。即ち、第１袋体２３ａは地盤８の状態に関係なく、上方に膨張することができる。そのため、この第２実施形態の方法は、地盤８に設けられた削孔面８ｂが大きすぎる場合、或いは、地盤８が弱すぎる場合に適用できる。
【実施例】
【００４８】
第１実施形態の杭打ち方法の実際例を図１４に基づいて説明する。
【００４９】
既設の地下構造物に、第１実施形態の杭打ち方法を用いて、構造物の耐力及び変形性能等を向上させる場合を例に説明する。
【００５０】
構造物の床３３の下部には、構造物の基礎７が設けられており、この基礎７は、既設杭３４で支持されている。基礎７の下部に新たに孔７ａを開けて、第１実施形態に係る袋体付杭１を打ち込む。次に、杭本体２の下端を補強するために、例えば、薬液注入し地盤３５を強化する。次に、袋体３内に自硬性流体を注入し、袋体３の上部と基礎７の下面７ｂとを密着させて基礎７の下面７ｂと杭本体２とを連結し、構造物の耐力を向上させる。
【００５１】
（発明の効果）
第１の発明によると、既設構造物の基礎の下面と杭とが上方に向けて膨張する袋体内の自硬性流体の硬化によって隙間無く埋められるため、既設の基礎を安定して支えることができる。また、既設構造物の基礎の孔より大きな孔を上方地盤に設け、杭に取り付けられた袋体の容積を大きくすることにより、既設構造物の基礎の下面と袋体の接触面積を大きくすることができ、新たに打ち込んだ杭と既設の基礎の連結を確実なものにすることができる。また、杭に取り付けられた袋体は上側に膨張するように形成されており、袋体内に注入される自硬性流体の量を少なくすることができる。
【００５２】
更に、基礎の下方にある上方地盤の大きさと杭の外形との隙間を適切にすることにより、袋体は、地盤を外方に押しながら且つ上方の余尺部を残したまま、上方に向かって膨らむため、袋体内に注入される自硬性流体の量を増やすことなく、基礎の下面と袋体を密着させることができる。
【００５３】
また、前記袋体の上方部分は前記基礎の下面に向けて膨張すると共に、前記孔の周囲にももぐり込んで膨張する構成によると、袋体内の自硬性流体が硬化した後は、既設構造物の孔の下面及び周囲が支持されるため、既設構造物の耐力が鉛直方向のみならず水平方向にも強化され、耐震補強として好適である。
【００５４】
第２の発明によると、上方の余尺部を有する袋体を取り付けた杭を使用することにより、既設構造物の孔から地盤に向けて打ち込まれた杭によって基礎下面を自硬性流体を用いて確実に支持することができる。
【００５５】
更に、袋体に注入された自硬性流体により袋体が下方から膨らむときに、規制部材が自硬性流体の重みを支えるため、上方の余尺部が残ったままになるため、残った余尺部が最後に膨張して袋体を確実に基礎の下面に密着させることができる。
【００５６】
第３の発明によると、第１袋体と第２袋体を取り付けた杭を使用することにより、既設構造物の孔から地盤に向けて打ち込まれた杭によって基礎下面を自硬性流体を用いて確実に支持することができる。
【００５７】
第４の発明によると、第１袋体を支えにして第２袋体が膨張するときに最後に余尺部が膨張して第２袋体を確実に基礎の下面に密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の構造、及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の袋体の膨張過程及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の袋体の膨張過程及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の袋体の膨張過程及び本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の好ましい工程を示す部分断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の他の制限手段の例を示す部分断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の他の制限手段の例を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る袋体付杭の他の制限手段の例を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る袋体付杭の部分断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る袋体付杭の膨張過程及び本発明の第２実施形態に係る構造物直下の杭打ち方法の工程を示す図である。
【図１２】第１実施形態に係る袋体の種々の形態を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る袋体の種々の形態を示す図である。
【図１４】本発明の構造物直下の杭打ち方法の工程により補強された構造物の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 袋体付杭
２ 杭本体
３ 袋体
３ａ 余尺部
４ 固定手段
５ 制限手段
６ 注入手段
７ 構造物の基礎
８ 地盤
１０ 袋体付杭
１１〜１３ 制限手段
２１ 袋体付杭
２２ 杭本体
２３ａ 第１袋体
２３ｂ 第２袋体
２５〜２７ 固定手段
２８ 制限手段
２９ 第１注入手段
３０ 第２注入手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の基礎に孔を開ける第１工程と、前記孔に杭を打ち込む第２工程と、前記杭の周囲に取り付けられた袋体内に自硬性流体を流し込んで、前記袋体を上方に膨らませて前記基礎の下面に密着させる第３工程と、を含んでなり、
前記第３工程において、前記袋体は上方に余尺部分を有し、前記余尺部分に向かって順に膨らむように前記袋体を制限する制限手段が設けられ、この余尺部分を残したまま前記袋体を下方から膨らませることにより、前記袋体を上方に膨らませて前記基礎の下面に密着させる構造物直下の杭打ち方法。
【請求項２】
杭と、前記杭の外周に取り付けられた袋体と、前記袋体内に自硬性流体を流し込む注入手段とを備えてなる袋体付杭であって、前記袋体は、前記杭の一端側に余尺部を有するように取り付けられ、
前記袋体に、前記余尺部に向かって順に膨らむように前記袋体を制限する制限手段が設けられた袋体付杭。
【請求項１】
構造物の基礎に孔を開ける第１工程と、前記孔に杭を打ち込む第２工程と、前記杭の周囲に取り付けられた袋体内に自硬性流体を流し込んで、前記袋体を上方に膨らませて前記基礎の下面に密着させる第３工程と、を含んでなり、
前記第３工程において、前記袋体は上方に余尺部分を有し、前記余尺部分に向かって順に膨らむように前記袋体を制限する制限手段が設けられ、この余尺部分を残したまま前記袋体を下方から膨らませることにより、前記袋体を上方に膨らませて前記基礎の下面に密着させる構造物直下の杭打ち方法。
【請求項２】
杭と、前記杭の外周に取り付けられた袋体と、前記袋体内に自硬性流体を流し込む注入手段とを備えてなる袋体付杭であって、前記袋体は、前記杭の一端側に余尺部を有するように取り付けられ、
前記袋体に、前記余尺部に向かって順に膨らむように前記袋体を制限する制限手段が設けられた袋体付杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−３０３７１０（Ｐ２００８−３０３７１０Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１４２０７（Ｐ２００８−２１４２０７）
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【分割の表示】特願２０００−３２８０１（Ｐ２０００−３２８０１）の分割
【原出願日】平成１２年２月４日（２０００．２．４）
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【分割の表示】特願２０００−３２８０１（Ｐ２０００−３２８０１）の分割
【原出願日】平成１２年２月４日（２０００．２．４）
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
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