JP4686064B2

JP4686064B2 - Cast-in-place pile method and its structure

Info

Publication number: JP4686064B2
Application number: JP2001201855A
Authority: JP
Inventors: 芳行浜田; 順一後藤
Original assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Current assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: JP2003013442A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設構造物基礎の耐力及び地震時の変形性能を向上させるための、既設構造物直下に築造する場所打ち杭工法及びその構造に関し、特に、施工時間に制限がある場合の場所打ち杭工法及びその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設構造物基礎の補強方法としては、既設構造物基礎部分に貫通孔を開削し、既設構造物基礎部直下の地盤を削孔した後、モルタルやコンクリート等の自硬性流体を流し込むことが行われている。また、既設構造物の周囲の地盤に同様の方法で場所打ち杭を造成し、杭と既設構造物を一体化させることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法においては、施工後、自硬性流体が固まるまで時間がかかるという問題がある。例えば、滑走路の補強工事では、最終便の離陸から始発までの数時間で工事を行わなければならず、更に路盤復旧作業も考えると、工事を行うことができる時間は３〜４時間である。
【０００４】
速硬性の自硬性流体を使用することも可能だが、調合後直ちに使用しないと自硬性流体は硬化してしまうので、何らかの原因で自硬性流体の注入が遅れた場合には、注入前に自硬性流体が硬化してしまうという問題がある。また、速効性の自硬性流体を用いる場合、コストが高いという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、通常の自硬性流体を用いて、極めて短時間で既設構造物基礎の耐力及び地震時の変形性能の向上が可能である場所打ち杭工法及びその構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載の場所打ち杭工法は、既設構造物を開削した後地盤を削孔する工程１と、削孔した孔内に筒状に製織された袋体を挿入する工程２と、前記袋体に自硬性流体を注入し前記孔の壁に密着させる工程３と、を含む場所打ち杭工法において、前記工程２で用いられる前記袋体が自硬性流体の余剰水を流出させる目の粗さを有し、且つ、水膨潤性繊維を使用したものであり、前記工程３で注入される自硬性流体はその注入当初は余剰水が排出され、前記余剰水の排出が進むに従って前記水膨潤性繊維が膨潤することによって前記袋体における水分の通過が遮断されるようにしたものである。
【０００７】
上記の構成によると、袋体が自硬性流体の余剰水を流出させる目の粗さを有しており、袋体への進入時から余剰水が排出されるため、通常の自硬性流体を用いても、袋体内の自硬性流体は注入時から緻密なものとなる。また、予め余剰水が流出するので、注入停止後に袋体が収縮することがない。そのため、自硬性流体注入直後から十分な強度を有する場所打ち杭とすることができる。更に、自硬性流体硬化後の最終強度も高くなり、既設構造物基礎の耐力及び地震時の変形性能の向上が可能である。その上、袋体は筒状の織物なので強度があり、地震で万一自硬性流体にクラックが入っても、杭の形状が保持され、上載荷重を支持地へ効率よく伝えることができる。
また、袋体が水膨潤性繊維を使用した糸で構成されているため、自硬性流体注入当初は、袋体の織目部分の孔や繊維間から自硬性流体の余剰水が流出し、袋体内には自硬性流体に必要な水しか残らないため、袋体内部の自硬性流体は緻密なものとなる。更に、その後、次第に水膨潤性繊維が水を吸収し、袋体の織目部分の孔や繊維間が詰まり、水が流出しなくなるため、注入を停止しても袋体は収縮することがない。
さらに、自硬性流体の硬化後、地震等でクラックが入っても、水膨潤繊維は膨潤したままであるため、袋体内部に水が浸入することはない。そのため、杭体に鋼材を補強材として使用していても、鋼材が錆びて杭体の強度が下がるということがない。
【０００８】
請求項２に記載の場所打ち杭工法は、請求項１において、前記孔の径と前記袋体の膨張径が、略同じである。
【０００９】
上記の構成によると、袋体の膨張径が、孔の径と略同じであるため、袋体の目が粗くなるような膨張が起こらず、自硬性流体が流出しないとともに、効率よく自硬性流体を注入することができる。
【００１０】
請求項３に記載の場所打ち杭工法は、請求項１又は２において、前記孔の径が、１００φ〜４００φである。
【００１１】
上記の構成によると、袋体表面から２００ｍｍ程度までは脱水したケーキ状物ができるため、袋体の中心まで脱水される。そのため、通常の自硬性流体を用いても、自硬性流体は緻密になり、施工後直ちに十分な強度を発揮することができる。また、硬化後の自硬性流体の強度も向上する。更に、袋体の中心まで十分に脱水されるため、注入停止後の袋体の収縮が少なく、袋体は孔に密着する。
【００１２】
また、好ましくは、孔の径がφ３００ｍｍ以下であると、小型のボーリングマシンが使用できるので、大掛りな機械を用いる必要がなく、施工空間に制限のある場合でも施工が可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の既設構造物直下の構造は、既設構造物が開削された後、前記既設構造物直下に削孔された孔と、前記孔内に配置された鋼製の補強材と、前記孔の壁に密着し、内部に硬化した自硬性流体が満たされている、筒状に製織された袋体とを備え、前記袋体は水膨潤性繊維を使用したものであり、前記自硬性流体注入後に前記水膨潤性繊維が膨潤することによって前記袋体における水分の通過が遮断される。
【００１７】
上記の構成によると、既設構造物直下の孔内に、鋼材が配置された自硬性流体の硬化体の杭が設置されているため、既設構造物を補強することができる。また、鋼製の補強材を使用しているので、杭体の強度が向上し、補強材を構造物に連結すれば、簡単に杭体と構造物を一体化させることが可能である。
また、自硬性流体の硬化後、地震等でクラックが入っても、水膨潤繊維は膨潤したままであるため、袋体内部に水が浸入することはない。そのため、杭体に鋼材を補強材として使用していても、鋼材が錆びて杭体の強度が下がるということがない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態例を説明する。図１は、本実施形態に用いられる袋体取付け構造１の図である。
【００１９】
袋体取付け構造１は、下端に縫製部２ａを有する袋体２と、施工後場所内杭上部に突出するネジ鉄筋３ａと袋体２内に挿入されたネジ鉄筋３ｂとを備えるネジ鉄筋３と、一端の開口部が袋体内に設けられており、他端の開口部はボールバルブ７を介してホース６に接続されたパイプ４（注入手段）と、略孔径を有し、ネジ鉄筋３とパイプ４とを支持する金具５（固定手段）とを備えている。
【００２０】
袋体２は、ネジ鉄筋３ｂの外周を覆うように被せられており、筒状の下端は縫製部２ａにより閉じてシールされ、上端は金具５の周囲に被せられ、金具等により固定される。
【００２１】
袋体２は、水膨潤性繊維を浸漬加工した繊維を混合した糸を用いて筒状に織製される。また、織物の状態で水膨潤性樹脂を塗布加工や浸漬加工したものや、溶媒を吸収し、ゼリー状になった水膨潤性繊維を塗布し、乾燥したものであってもよい。或いは、水膨潤性繊維を混合した織物を内側に入れた袋体でもよい。袋体２の筒状織物をなす糸としては、ポリエステル、ナイロンやビニロン等の汎用繊維、アラミド等の高強度繊維を用いることができる。
【００２２】
ここで、水膨潤性繊維としては、天然高分子類のでんぷん類、セルロース系、合成高分子類のポリビニルアルコール系、アクリル系、ポリエーテル系、縮合ポリマー等があげられる。繊維への加工の際、これらの樹脂の付着量等を調整することにより、所望の流体不透過性を有した袋体とすることができる。
【００２３】
袋体２は、加圧注入により膨張して織目が粗くなり、自硬性流体が漏れるので、袋体２の径は孔径と同じかそれ以上が好ましい。また、織密度は、自硬性流体が漏れない程度であればよい。
【００２４】
ネジ鉄筋３は、施工後場所打ち杭上部に突出するネジ鉄筋３ａと、袋体２内に挿入されたネジ鉄筋３ｂとを備える。ネジ鉄筋３ａは金具５の上部に、ネジ鉄筋３ｂは金具５の下部に、それぞれ固定されている。ネジ鉄筋３ａは、構造物に連結すれば、杭体と構造物を一体化させることが可能である。また、ネジ鉄筋３ｂは、杭体の引張り材となり、場所打ち杭の強度を向上させる。なお、用途によっては、ネジ鉄筋３を用いない場合もある。
【００２５】
パイプ４は、一端の開口部が袋体内に設けられ、他端の開口部はボールバルブ７を介してホース６に接続される。自硬性流体はホース６から注入され、パイプ４から袋体２内に注入される。注入される自硬性流体は、ボールバルブ７で量を調節し、所定の圧力に調整される。自硬性流体を注入し、袋体２内が所定圧力に達したら、自硬性流体の注入を停止する。
【００２６】
金具５は、鋼製で、略孔径を有する円柱形状のものである。金具５には、予めパイプ４が貫通して挿入されており、上面と下面とに、ネジ鉄筋３ａ及びネジ鉄筋３ｂを挿入するためのネジ穴が設けられている。
【００２７】
袋体取付け構造１は、まず、金具５のネジ穴にネジ鉄筋３ａ及びネジ鉄筋３ｂが設置される。そして、ネジ鉄筋３ｂが袋体２の奥まで挿入され、袋体２の開放側は金具５の周囲に被せられ、金属バンド等で固定される。袋体２は、孔に挿入しやすくするため、ネジ鉄筋３ｂの周囲にまとめられ、袋体２はまとめられたままテープが巻回されて仮固定される。巻回されるテープの強度は、注入される自硬性流体の自重で破断するか又は剥がれる程度となっている。
【００２８】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）で、本実施形態例の場所打ち杭工法の工程を説明する。
【００２９】
図２（ａ）は、本実施形態例の場所打ち杭工法の工程１を示す断面図である。
図２（ａ）で、既設構造物２１は開削されて開削部２１ａが設けられ、開削部２１ａから地盤Ｇに孔２２が削孔される。
【００３０】
図２（ｂ）は、工程２を示す断面図である。孔２２内に、袋体取付け構造１が挿入される。袋体取付け構造１の金具５が孔２２の開口部に固定されると、直ちに自硬性流体が袋体２内に注入されることが可能である。
【００３１】
図２（ｃ）は、工程３の初期段階を示す断面図である。袋体取付け構造１の袋体２内に、ボールバルブ７に調整されながら、所定圧力で自硬性流体が注入される。自硬性流体が注入されるに従い、袋体２の下部から自硬性流体が満たされていき、巻回されたテープがはがれて、袋体２は孔２２の壁に押し付けられ、密着する。自硬性流体を注入していき、袋体２内が所定圧力に達すると、自硬性流体の注入を停止する。
【００３２】
袋体２に自硬性流体が注入される過程で、自硬性流体内の流体が袋体２の目の間から流出する。袋体２の径は孔の径と略同じであるため、目が広がりすぎることはなく、自硬性流体内の余剰水だけが流出し、袋体２内の自硬性流体は緻密なものとなる。
【００３３】
なお、水膨潤性繊維を用いていない袋体を使用した場合には、注入停止後に圧力が低下した場合には、袋体表面からの脱水により径が小さくなっている可能性があるので、確実にケーキ層を作るために、再注入しておくことが望ましい。
【００３４】
図３に、本実施形態例による場所打ち杭の断面図を示す。
【００３５】
場所打ち杭３１は、本実施形態例によるものである。自硬性流体注入後、鉄筋３ａに支圧板３１ｂが取付けられ、場所打ち杭３１上部の既設構造物２１の開削部２１ａには、増し打ち部３１ａが設けられる。これにより、場所打ち杭３１は、既設構造物２１の基礎の補強として完成する。３〜４時間で使用可能な強度の基礎になることを証明する。
【００３６】
場所打ち杭３１と同様にして、支圧板３２ｂ及び３３ｂが取付けられ、増し打ち部３２ａ及び３３ａが設けられた、場所打ち杭３２、場所打ち杭３３が設置されている。このように、複数の場所打ち杭が設けられることで、既設構造物２１はより補強され、既設構造物基礎の耐力及び地震時の変形性能の向上が可能である。また、既設構造物２１の周辺の地盤に場所打ち杭３４を設け、増し打ち部２１ｂを設けることで、既設構造物２１を補強することも可能である。
【００３７】
また、場所打ち杭の孔の形状として、孔の下端に広がり部を設けたり、孔の途中に数段階にわたって広がり部を設けたりすることが可能である。これにより、場所打ち杭の強度を更に向上させる。
【００３８】
また、工程３でスライム排出管を設け、孔底のスライムを自硬性流体の注入圧力で排出するようにすると、より杭の強度を向上させることができる。
【００３９】
また、図３において、杭頭の処理として、ネジ鉄筋に支圧板が取付られ、増し打ちにより既設構造物と一体化させているが、更に強度が必要な場合は、既設構造物中の鉄筋と袋体取付け構造のネジ鉄筋とを溶接等により一体化させて、強度を更に向上させることが可能である。
【００４０】
また、補強材として、ネジ鉄筋を用いたが、鉄筋籠、鋼管、Ｈ鋼等の鋼材を用いてもよい。その場合は、注入金具をそれに合った構造に変えればよい。
【００４１】
また、崩壊性の地山等では、ケーシング掘削し、そのケーシングパイプ内に袋体取付け構造を挿入し、その後ケーシングパイプのみを引き抜くことによる施工方法が可能である。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００４３】
（実施例１）
本実施形態例の袋体取付け構造１において、袋体２は、ポリエステル繊維に水膨潤性繊維を混合した糸を使用し、全長３０００ｍｍ、直径φ１０５ｍｍの筒状織物とした。織組織は、縦糸に１１００Ｔ/２、横糸に１１００Ｔ/９を用いた１/１の平織物とした。平織物の密度を測定したところ、縦糸７．６本/ｃｍ、横糸４．４本/ｃｍであった。ネジ鉄筋３ａ及びネジ鉄筋３ｂはφ１９ｍｍのネジ鉄筋を用いた。パイプ４はφ４０ｍｍとし、金具５はφ８０ｍｍとした。
【００４４】
工程１として、φ１００ｍｍのコア抜機で既設構造物を開削し、φ１００ｍｍのオーガで、既設構造物直下３０００ｍｍまで堀下げ、削孔した。
【００４５】
工程２として、袋体取付け構造を孔内に挿入した。工程３として、ホースからセメントミルクを注入し、ボールバルブで調節しながら、パイプを介して袋体内に注入した。所定の圧力で注入し、所定の注入圧力に達した後、注入を停止した。
【００４６】
実施例１において、施工後、杭体を掘り出すことにより確認作業を行ったところ、セメントミルクは袋体中心部まで緻密なケーキ状物となっていた。また、袋体は孔内で、地盤に密着していた。
【００４７】
実施例１による場所打ち杭の結果を表１に示す。硬化後のセメントミルクの強度は高かった。しかし、杭１本当たりの強度はあまり得られず、工事本数は多く必要となった。しかし、杭１本当たりの施工単価が非常に安価であるため、トータルコストは下げられた。また、施工機械は小型のものが使用できるため、杭１本当たりの施工性は非常に良かった。以上の結果により総合評価すると、良好な場所打ち杭であると言える。
【００４８】
（実施例２）
φ２００ｍｍのオーガで削孔したことと、φ２１０ｍｍの袋体を使用したことと、φ１８０ｍｍの金具を使用したことと、φ５１ｍｍのネジ鉄筋を用いたこと以外は、実施例１と同じ工程を行った。
【００４９】
実施例２において、施工後、杭体を掘り出すことにより確認作業を行ったところ、セメントミルクは袋体中心部まで緻密なケーキ状物となっていた。また、袋体は孔内で、地盤に密着していた。
【００５０】
実施例２による場所打ち杭の結果を表１に示す。硬化後のセメントミルクの強度は高かった。しかも、杭１本当たりの強度も得られ、工事本数は適当な数で十分であった。また、杭１本当たりの施工単価が安価であるため、トータルコストは非常に下げられた。更に、施工機械は小型のものが使用できるため、杭１本当たりの施工性は良かった。以上の結果により総合評価すると、非常に良好な場所打ち杭であると言える。
【００５１】
（実施例３）
φ３００ｍｍのオーガで削孔したことと、φ３１５ｍｍの袋体を使用したことと、φ２８０ｍｍの金具を使用したことと、φ５１ｍｍのネジ鉄筋を用いたこと以外は、実施例１と同じ工程を行った。
【００５２】
実施例３において、施工後、杭体を掘り出すことにより確認作業を行ったところ、セメントミルクは袋体中心部まで緻密なケーキ状物となっていた。また、袋体は孔内で、地盤に密着していた。
【００５３】
実施例３による場所打ち杭の結果を表１に示す。硬化後のセメントミルクの強度は高かった。しかも、杭１本当たりの強度も得られ、工事本数は適当な数で十分であった。しかも、杭１本当たりの施工単価が安価であるため、トータルコストは非常に下げられた。更に、施工機械は小型のものが使用できるため、杭１本当たりの施工性は良かった。以上の結果により総合評価すると、非常に良好な場所打ち杭であると言える。
【００５４】
（実施例４）
φ４００ｍｍのオーガで削孔したことと、φ４２０ｍｍの袋体を使用したことと、φ３８０ｍｍの金具を使用したことと、φ５１ｍｍのネジ鉄筋を用いたこと以外は、実施例１と同じ工程を行った。
【００５５】
実施例４において、施工後、杭体を掘り出すことにより確認作業を行ったところ、セメントミルクは、中央部は脱水され流動性はないものの、ケーキ状物は柔らかかった。また、袋体は孔内で、地盤に密着していた。
【００５６】
実施例４による場所打ち杭の結果を表１に示す。硬化後のセメントミルクの強度はやや高かった。しかも、杭１本当たりの強度も得られ、工事本数は適当な数で十分であった。杭１本当たりの施工単価はやや高価であるが、総じてトータルコストは下げられた。また、施工機械はボーリング用の小型のものを使用することはできないが、大型の機械を搬入することができる場所であれば、杭１本当たりの施工性は良いといえる。以上の結果により総合評価すると、良好な場所打ち杭であると言える。
【００５７】
（参考例１）
φ５０ｍｍのオーガで削孔したことと、φ５２．５ｍｍの袋体を使用したことと、φ４０ｍｍの金具を使用したことと、φ１０ｍｍのネジ鉄筋を用いたことと、パイプをφ１５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同じ工程を行った。
【００５８】
参考例１において、施工後、杭体を掘り出すことにより確認作業を行ったところ、セメントミルクは袋体中心部まで緻密なケーキ状物となっていた。また、袋体は孔内で、地盤に密着していた。
【００５９】
参考例１による場所打ち杭の結果を表１に示す。硬化後のセメントミルクの強度は高かった。しかし、杭１本当たりの強度はあまり得ることができず、工事本数は多数必要であった。杭１本当たりの施工単価は非常に安価であったが、多数の工事本数を要するため、トータルコストはあまり下げることができなかった。また、施工機械はボーリング用の小型のものを使用することができるため、杭１本当たりの施工性は良かった。以上の結果により総合評価すると、良好な場所打ち杭ということはできない。
【００６０】
（参考例２）
φ５００ｍｍのオーガで削孔したことと、φ５２５ｍｍの袋体を使用したことと、φ４８０ｍｍの金具を使用したこと以外は、実施例１と同じ工程を行った。
【００６１】
参考例２において、施工後、杭体を掘り出すことにより確認作業を行ったところ、セメントミルクは袋体中心から半径５０ｍｍ位に略円形状に脱水不足で流動性を有している部分があった。
【００６２】
参考例２による場所打ち杭の結果を表１に示す。硬化後のセメントミルクの強度は低かった。しかし、杭１本当たりの強度は非常に得られ、工事本数はあまり必要とされなかった。杭１本当たりの施工単価は非常に高価であり、工事本数はあまり必要とされないが、トータルコストはあまり下げることができなかった。また、施工機械は大型のものとなってしまい、杭１本当たりの施工性は良いとはいえなかった。以上の結果により総合評価すると、良好な場所打ち杭ということはできない。
【００６３】
【表１】

【００６４】
以上の結果から以下のことが言える。
大型機の搬入が可能であり、なお且つ施工時間に制限のある場合、例えば、線路脇、飛行場の滑走路での工事には、φ３００ｍｍ〜φ４００ｍｍの場所打ち杭が、本数を減らせるため、適している。
【００６５】
また、トンネル工事の先受工事や、斜面の補強工事等の水平に近い角度で施工する場合には、φ３００ｍｍ以上では施工が行いにくく、孔の形状を保持するのも困難であるため、φ１００ｍｍ〜φ２００ｍｍ程度のものが適している。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１の構成によると、通常の自硬性流体を用いても、袋体内の自硬性流体は注入時から緻密なものとなる。また、予め余剰水が流出するので、注入停止後に袋体が収縮することがない。そのため、自硬性流体注入直後から十分な強度を有する場所打ち杭とすることができる。更に、自硬性流体硬化後の最終強度も高くなり、既設構造物基礎の耐力及び地震時の変形性能の向上が可能である。その上、袋体は筒状の織物なので強度があり、地震で万一自硬性流体にクラックが入っても、杭の形状が保持され、上載荷重を支持地へ効率よく伝えることができる。
また、袋体が水膨潤性繊維を使用した糸で構成されているため、自硬性流体注入当初は、袋体の織目部分の孔や繊維間から自硬性流体の余剰水が流出し、袋体内には自硬性流体に必要な水しか残らないため、袋体内部の自硬性流体は緻密なものとなる。更に、その後、次第に水膨潤性繊維が水を吸収し、袋体の織目部分の孔や繊維間が詰まり、水が流出しなくなるため、注入を停止しても袋体は収縮することがない。
さらに、自硬性流体の硬化後、地震等でクラックが入っても、水膨潤繊維は膨潤したままであるため、袋体内部に水が浸入することはない。そのため、杭体に鋼材を補強材として使用していても、鋼材が錆びて杭体の強度が下がるということがない。
【００６７】
請求項２の構成によると、袋体の膨張径が、孔の径と略同じであるため、効率よく自硬性流体を注入することができる。
【００６８】
請求項３の構成によると、袋体表面から２００ｍｍ程度までは脱水したケーキ状物ができるため、袋体の中心まで脱水される。そのため、通常の自硬性流体を用いても、自硬性流体は緻密になり、施工後直ちに十分な強度を発揮する。また、硬化後の自硬性流体の強度も向上する。更に、袋体の中心まで十分に脱水されるため、注入停止後の袋体の収縮が少なく、袋体は孔に密着する。
【００６９】
また、孔の径がφ３００ｍｍ以下であると、小型のボーリングマシンが使用できるので、大掛りな機械を用いる必要がなく、施工空間に制限のある場合でも施工が可能となる。
【００７２】
請求項４の構成によると、既設構造物直下の孔内に、鋼材が配置された自硬性流体の硬化体の杭が設置されているため、既設構造物を補強することができる。また、自硬性流体の硬化後、地震等でクラックが入っても、水膨潤繊維は膨潤したままであるため、袋体内部に水が浸入することはない。そのため、杭体に鋼材を補強材として使用していても、鋼材が錆びて杭体の強度が下がるということがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に用いる袋体取付け構造の図である。
【図２】本発明の実施形態例の、工程の断面図である。
【図３】本発明の実施形態例の場所打ち杭、及び他の実施形態例の、場所打ち杭の断面図である。
【符号の説明】
１袋体取付け構造
２袋体
２ａ縫製部
３ネジ鉄筋
３ａネジ鉄筋
３ｂネジ鉄筋
４パイプ（注入手段）
５金具（固定手段）
６ホース
７ボールバルブ
２１既設構造物
２１ａ開削部
２２孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cast-in-place pile method and a structure thereof, which are built directly under an existing structure, in order to improve the proof stress of an existing structure foundation and the deformation performance during an earthquake. It relates to the pile method and its structure.
[0002]
[Prior art]
As a method of reinforcing the existing structure foundation, a through-hole is cut in the existing structure foundation, and the ground just under the existing structure foundation is drilled, and then a self-hardening fluid such as mortar or concrete is poured into the foundation. ing. In addition, a cast-in-place pile is created on the ground around the existing structure by the same method, and the pile and the existing structure are integrated.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the said method, there exists a problem that it takes time until self-hardening fluid solidifies after construction. For example, in the runway reinforcement work, the work must be done within a few hours from the takeoff of the last flight until the first departure, and considering the roadbed restoration work, the work can be done for 3 to 4 hours. .
[0004]
It is possible to use a fast-curing self-hardening fluid, but the self-hardening fluid will harden if it is not used immediately after compounding. There is a problem that the fluid hardens. Moreover, when using a fast-acting self-hardening fluid, there exists a problem that cost is high.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and using a normal self-hardening fluid, a cast-in-place pile method capable of improving the strength of an existing structure foundation and the deformation performance during an earthquake in an extremely short time, and It aims to provide that structure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The cast-in-place pile method according to claim 1 of the present invention for solving the above-mentioned problem is a step 1 of drilling the ground after excavating an existing structure, and woven in a cylindrical shape in the drilled hole In the cast-in-place pile method including the step 2 of inserting a bag body and the step 3 of injecting a self-hardening fluid into the bag body and closely contacting the wall of the hole, the bag body used in the step 2 is self-hardening. It has a coarseness for draining excess water of the fluid , and uses a water-swellable fiber, and the self-hardening fluid injected in the step 3 is discharged at the beginning of the injection , The water-swellable fibers are swollen as the excess water is discharged, so that the passage of moisture in the bag body is blocked .
[0007]
According to the above configuration, since the bag body has a coarseness for allowing excess water of the self-hardening fluid to flow out, and excess water is discharged from the time of entering the bag body, a normal self-hardening fluid is used. However, the self-hardening fluid in the bag becomes dense from the time of injection. Moreover, since excess water flows out beforehand, a bag body does not shrink | contract after injection | pouring is stopped. Therefore, it is possible to provide a cast-in-place pile having sufficient strength immediately after injection of the self-hardening fluid. Furthermore, the final strength after self-hardening fluid curing is also increased, and the strength of the existing structure foundation and the deformation performance during an earthquake can be improved. In addition, since the bag body is a cylindrical woven fabric, it has strength, and even if a crack occurs in the self-hardening fluid in the event of an earthquake, the shape of the pile is maintained, and the overlay load can be efficiently transmitted to the support ground.
In addition, since the bag body is made of yarn using water-swellable fibers, at the beginning of injection of the self-hardening fluid, excess water of the self-hardening fluid flows out from the holes and between the fibers of the weave portion of the bag body, Since only water necessary for the self-hardening fluid remains in the body, the self-hardening fluid inside the bag body becomes dense. Furthermore, since the water-swellable fibers gradually absorb water and the holes and fibers between the textured portions of the bag body are clogged and water does not flow out, the bag body will not shrink even if injection is stopped. .
Further, even if a crack occurs due to an earthquake or the like after the self-hardening fluid is cured, the water-swelling fiber remains swollen, so that water does not enter the bag body. Therefore, even if the steel material is used for the pile body as a reinforcing material, the steel material does not rust and the strength of the pile body does not decrease.
[0008]
In the cast-in-place pile method according to claim 2, the diameter of the hole and the expansion diameter of the bag body are substantially the same in claim 1.
[0009]
According to said structure, since the expansion | swelling diameter of a bag body is substantially the same as the diameter of a hole, expansion | swelling that the bag body becomes coarse does not occur, self-hardening fluid does not flow out, and self-hardening fluid efficiently Can be injected.
[0010]
The cast-in-place pile method according to claim 3 is the method according to

claim

1 or 2, wherein the diameter of the hole is 100φ to 400φ.
[0011]
According to said structure, since the dehydrated cake-like thing is made from the bag body surface to about 200 mm, it dehydrates to the center of a bag body. Therefore, even if a normal self-hardening fluid is used, the self-hardening fluid becomes dense and can exhibit sufficient strength immediately after construction. Moreover, the strength of the self-hardening fluid after curing is also improved. Further, since the water is sufficiently dehydrated to the center of the bag body, the bag body is less contracted after the injection is stopped, and the bag body is in close contact with the hole.
[0012]
In addition, preferably, if the hole diameter is 300 mm or less, a small boring machine can be used, so there is no need to use a large-scale machine, and construction is possible even when the construction space is limited.
[0016]
The structure immediately below the existing structure according to claim 4 , the hole drilled immediately below the existing structure after the existing structure has been cut, a steel reinforcing material disposed in the hole, A bag woven in a cylindrical shape that is in close contact with the wall of the hole and filled with a self-hardening fluid that has been hardened inside, and the bag uses water-swellable fibers. The water-swellable fibers swell after the hard fluid is injected, thereby blocking the passage of moisture in the bag.
[0017]
According to said structure, since the pile of the hardening body of the self-hardening fluid in which steel materials are arrange | positioned is installed in the hole directly under an existing structure, an existing structure can be reinforced. Moreover, since the steel reinforcing material is used, the strength of the pile body is improved, and if the reinforcing material is connected to the structure, the pile body and the structure can be easily integrated.
Further, even if a crack occurs due to an earthquake or the like after the self-hardening fluid is cured, the water-swelled fiber remains swollen, so that water does not enter the bag body. Therefore, even if the steel material is used for the pile body as a reinforcing material, the steel material does not rust and the strength of the pile body does not decrease.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view of a bag body mounting structure 1 used in the present embodiment.
[0019]
The bag attachment structure 1 includes a bag 2 having a sewing part 2a at the lower end, a screw rebar 3 provided with a screw rebar 3a protruding from the upper part of the pile in the place after construction, and a screw rebar 3b inserted into the bag 2; The opening at one end is provided in the bag body, and the opening at the other end has a pipe 4 (injecting means) connected to the hose 6 via the ball valve 7, a substantially hole diameter, A metal fitting 5 (fixing means) for supporting the pipe 4 is provided.
[0020]
The bag body 2 is covered so as to cover the outer periphery of the screw rebar 3b, the cylindrical lower end is closed and sealed by the sewing portion 2a, and the upper end is covered around the metal fitting 5 and fixed by the metal fitting or the like.
[0021]
The bag body 2 is woven into a cylindrical shape using a yarn mixed with fibers obtained by immersing water-swellable fibers. Moreover, what water-swellable resin was apply-processed or immersed in the state of the textile, or the water-swellable fiber which absorbed the solvent and became jelly-form, and dried may be used. Or the bag body which put the textile fabric which mixed the water-swellable fiber inside was also sufficient. As a thread | yarn which makes the cylindrical fabric of the bag body 2, high strength fibers, such as general purpose fibers, such as polyester, nylon, and vinylon, and aramid, can be used.
[0022]
Here, examples of the water-swellable fiber include starches of natural polymers, cellulosics, polyvinyl alcohols of synthetic polymers, acrylics, polyethers, and condensation polymers. By adjusting the adhesion amount of these resins when processing into fibers, a bag body having a desired fluid impermeability can be obtained.
[0023]
Since the bag body 2 expands by pressurization and the texture becomes rough and the self-hardening fluid leaks, the diameter of the bag body 2 is preferably equal to or larger than the hole diameter. Moreover, the weave density should just be a grade which self-hardening fluid does not leak.
[0024]
The threaded reinforcing bar 3 includes a threaded reinforcing bar 3 a protruding from the upper part of the cast-in-place pile after construction, and a threaded reinforcing bar 3 b inserted into the bag body 2. The screw rebar 3a is fixed to the upper part of the metal fitting 5, and the screw rebar 3b is fixed to the lower part of the metal fitting 5, respectively. If the screw reinforcing bar 3a is connected to the structure, the pile body and the structure can be integrated. Moreover, the screw rebar 3b becomes a tension member of the pile body and improves the strength of the cast-in-place pile. Depending on the application, the screw rebar 3 may not be used.
[0025]
The pipe 4 has an opening at one end provided in the bag body, and the opening at the other end is connected to the hose 6 via a ball valve 7. The self-hardening fluid is injected from the hose 6 and injected from the pipe 4 into the bag body 2. The amount of the self-hardening fluid to be injected is adjusted by a ball valve 7 to a predetermined pressure. When the self-hardening fluid is injected and the inside of the bag body 2 reaches a predetermined pressure, the injection of the self-hardening fluid is stopped.
[0026]
The metal fitting 5 is made of steel and has a cylindrical shape having a substantially hole diameter. A pipe 4 is inserted through the metal fitting 5 in advance, and screw holes for inserting the screw rebar 3a and the screw rebar 3b are provided on the upper surface and the lower surface.
[0027]
In the bag mounting structure 1, the screw rebar 3 a and the screw rebar 3 b are first installed in the screw holes of the metal fitting 5. Then, the screw rebar 3b is inserted to the back of the bag body 2, and the open side of the bag body 2 is placed around the metal fitting 5 and fixed with a metal band or the like. In order to facilitate the insertion of the bag body 2 into the hole, the bag body 2 is gathered around the screw reinforcing bars 3b, and the bag body 2 is wound and temporarily fixed with the tape wound around. The strength of the wound tape is such that the tape is broken or peeled off by the weight of the injected self-hardening fluid.
[0028]
Next, the steps of the cast-in-place pile method according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0029]
Fig.2 (a) is sectional drawing which shows the process 1 of the cast-in-place pile construction method of this embodiment.
In FIG. 2 (a), the existing structure 21 is cut to provide a cut portion 21a, and a hole 22 is cut from the cut portion 21a to the ground G.
[0030]
FIG. 2B is a cross-sectional view showing step 2. The bag attachment structure 1 is inserted into the hole 22. When the metal fitting 5 of the bag body mounting structure 1 is fixed to the opening of the hole 22, the self-hardening fluid can be immediately injected into the bag body 2.
[0031]
FIG. 2C is a cross-sectional view showing the initial stage of step 3. A self-hardening fluid is injected into the bag body 2 of the bag body mounting structure 1 at a predetermined pressure while being adjusted to the ball valve 7. As the self-hardening fluid is injected, the self-hardening fluid is filled from the lower portion of the bag body 2, the wound tape is peeled off, and the bag body 2 is pressed against the wall of the hole 22 to be in close contact therewith. When the self-hardening fluid is injected and the inside of the bag 2 reaches a predetermined pressure, the injection of the self-hardening fluid is stopped.
[0032]
In the process in which the self-hardening fluid is injected into the bag body 2, the fluid in the self-hardening fluid flows out from between the eyes of the bag body 2. Since the diameter of the bag body 2 is substantially the same as the diameter of the hole, the eyes do not spread too much, only excess water in the self-hardening fluid flows out, and the self-hardening fluid in the bag body 2 becomes dense. .
[0033]
In addition, when using a bag that does not use water-swellable fibers, if the pressure drops after the injection is stopped, the diameter may be reduced due to dehydration from the bag surface. In order to make a cake layer, it is desirable to re-inject.
[0034]
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a cast-in-place pile according to this embodiment.
[0035]
The cast-in-place pile 31 is according to the present embodiment. After injection of the self-hardening fluid, a bearing plate 31b is attached to the reinforcing bar 3a, and an additional punching portion 31a is provided in the cut-out portion 21a of the existing structure 21 above the cast-in-place pile 31. Thereby, the cast-in-place pile 31 is completed as reinforcement of the foundation of the existing structure 21. Prove that it is the basis of strength that can be used in 3-4 hours.
[0036]
In the same manner as the cast-in-place pile 31, the bearing plates 32b and 33b are attached, and the cast-in-place pile 32 and the cast-in-place pile 33 provided with the additional hit portions 32a and 33a are installed. Thus, by providing a plurality of cast-in-place piles, the existing structure 21 is further reinforced, and the strength of the existing structure foundation and the deformation performance during an earthquake can be improved. It is also possible to reinforce the existing structure 21 by providing the cast-in-place pile 34 on the ground around the existing structure 21 and providing the additional hitting portion 21b.
[0037]
Moreover, as a shape of the hole of a cast-in-place pile, it is possible to provide a spreading part in the lower end of a hole, or to provide a spreading part in several steps in the middle of a hole. Thereby, the intensity | strength of a cast-in-place pile is further improved.
[0038]
Moreover, if the slime discharge pipe is provided in step 3 and the slime at the bottom of the hole is discharged at the injection pressure of the self-hardening fluid, the strength of the pile can be further improved.
[0039]
Moreover, in FIG. 3, as a treatment of the pile head, a bearing plate is attached to the screw rebar, and it is integrated with the existing structure by additional striking, but if further strength is required, the rebar in the existing structure The strength can be further improved by integrating the thread reinforcing bar of the bag mounting structure by welding or the like.
[0040]
Moreover, although the screw rebar was used as a reinforcing material, steel materials, such as a rebar rod, a steel pipe, and H steel, may be used. In that case, what is necessary is just to change an injection metal fitting into the structure suitable for it.
[0041]
Moreover, in a collapsible ground, a construction method is possible by excavating a casing, inserting a bag attachment structure into the casing pipe, and then pulling out only the casing pipe.
[0042]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
[0043]
Example 1
In the bag body attachment structure 1 of the present embodiment example, the bag body 2 is a tubular woven fabric having a total length of 3000 mm and a diameter of φ105 mm using a yarn in which water-swellable fibers are mixed with polyester fibers. The woven structure was a 1/1 plain woven fabric using 1100T / 2 for the warp and 1100T / 9 for the weft. When the density of the plain woven fabric was measured, it was 7.6 warps / cm and 4.4 wefts / cm. As the screw rebar 3a and the screw rebar 3b, a φ19 mm screw rebar was used. The pipe 4 was φ40 mm, and the metal fitting 5 was φ80 mm.
[0044]
As step 1, the existing structure was excavated with a core cutter of φ100 mm, and drilled to 3,000 mm directly under the existing structure with a φ100 mm auger.
[0045]
As step 2, the bag attachment structure was inserted into the hole. As step 3, cement milk was injected from a hose and injected into the bag through a pipe while adjusting with a ball valve. The injection was stopped at a predetermined pressure, and after reaching the predetermined injection pressure, the injection was stopped.
[0046]
In Example 1, after the construction, the confirmation work was performed by digging out the pile body. As a result, the cement milk became a dense cake-like material up to the center of the bag body. Further, the bag body was in close contact with the ground in the hole.
[0047]
The results of cast-in-place piles according to Example 1 are shown in Table 1. The strength of cement milk after curing was high. However, not much strength per pile was obtained, and a large number of constructions were required. However, the construction cost per pile was very low, so the total cost was reduced. Moreover, since the construction machine can use a small thing, the construction property per pile was very good. Based on the above results, it can be said that it is a good cast-in-place pile.
[0048]
(Example 2)
The same steps as in Example 1 were performed except that a hole was drilled with a φ200 mm auger, a φ210 mm bag was used, a φ180 mm metal fitting was used, and a φ51 mm screw rebar was used.
[0049]
In Example 2, when the confirmation work was performed by excavating the pile body after the construction, the cement milk was a dense cake-like material up to the center of the bag body. Further, the bag body was in close contact with the ground in the hole.
[0050]
The results of cast-in-place piles according to Example 2 are shown in Table 1. The strength of cement milk after curing was high. Moreover, the strength per pile was also obtained, and an appropriate number of constructions was sufficient. Moreover, since the construction unit cost per pile is low, the total cost was greatly reduced. Furthermore, since a small construction machine can be used, the workability per pile was good. Based on the above results, it can be said that this is a very good cast-in-place pile.
[0051]
(Example 3)
The same steps as in Example 1 were performed except that a hole was drilled with a 300 mm auger, a bag body with a diameter of 315 mm was used, a metal fitting with a diameter of 280 mm was used, and a screw rebar with a diameter of 51 mm was used.
[0052]
In Example 3, when the confirmation work was performed by digging out the pile body after construction, the cement milk was a dense cake-like material up to the center of the bag body. Further, the bag body was in close contact with the ground in the hole.
[0053]
The results of cast-in-place piles according to Example 3 are shown in Table 1. The strength of cement milk after curing was high. Moreover, the strength per pile was also obtained, and an appropriate number of constructions was sufficient. Moreover, since the construction unit cost per pile is low, the total cost has been greatly reduced. Furthermore, since a small construction machine can be used, the workability per pile was good. Based on the above results, it can be said that this is a very good cast-in-place pile.
[0054]
Example 4
The same process as in Example 1 was performed except that a hole was drilled with a φ400 mm auger, a φ420 mm bag was used, a φ380 mm metal fitting was used, and a φ51 mm screw rebar was used.
[0055]
In Example 4, after the construction, the confirmation work was performed by digging out the pile body. As a result, the cement milk was soft although the central part was dehydrated and not fluid. Further, the bag body was in close contact with the ground in the hole.
[0056]
The results of cast-in-place piles according to Example 4 are shown in Table 1. The strength of cement milk after curing was slightly high. Moreover, the strength per pile was also obtained, and an appropriate number of constructions was sufficient. The construction unit cost per pile is a little expensive, but overall the total cost has been reduced. Moreover, although the construction machine cannot use the small thing for boring, if it is a place which can carry in a large sized machine, it can be said that the construction property per pile is good. Based on the above results, it can be said that it is a good cast-in-place pile.
[0057]
(Reference Example 1)
Except for drilling with a φ50 mm auger, using a φ52.5 mm bag, using a φ40 mm metal fitting, using a φ10 mm screw rebar, and setting the pipe to φ15 mm, The same process as in Example 1 was performed.
[0058]
In the reference example 1, when the confirmation work was performed by excavating the pile body after the construction, the cement milk was a dense cake-like material up to the center of the bag body. Further, the bag body was in close contact with the ground in the hole.
[0059]
The results of cast-in-place piles according to Reference Example 1 are shown in Table 1. The strength of cement milk after curing was high. However, the strength per pile could not be obtained so much and a large number of constructions were required. Although the construction unit cost per pile was very low, the total cost could not be reduced so much because a large number of constructions were required. Moreover, since the construction machine can use the small thing for boring, the construction property per pile was good. If it evaluates comprehensively by the above result, it cannot be said that it is a good cast-in-place pile.
[0060]
(Reference Example 2)
The same steps as in Example 1 were performed except that a hole was drilled with a φ500 mm auger, a φ525 mm bag was used, and a φ480 mm metal fitting was used.
[0061]
In Reference Example 2, when the confirmation work was performed by digging out the pile body after construction, the cement milk had a portion with a fluidity due to insufficient dehydration in a substantially circular shape at a radius of about 50 mm from the center of the bag body. .
[0062]
Table 1 shows the results of cast-in-place piles according to Reference Example 2. The strength of cement milk after curing was low. However, the strength per pile was very high, and the number of constructions was not very necessary. The construction unit cost per pile is very expensive, and the number of constructions is not so much needed, but the total cost could not be reduced so much. Moreover, the construction machine became large-sized, and it could not be said that the workability per pile was good. If it evaluates comprehensively by the above result, it cannot be said that it is a good cast-in-place pile.
[0063]
[Table 1]

[0064]
From the above results, the following can be said.
When large machines can be carried in and construction time is limited, for example, cast-in-place piles of φ300mm to φ400mm are suitable for construction on the runway of the trackside or airfield, because the number of piles can be reduced. ing.
[0065]
In addition, when construction is performed at an angle close to the horizontal, such as tunnel construction prior construction or slope reinforcement work, construction is difficult at φ300 mm or more, and it is difficult to maintain the shape of the hole. A diameter of about 200 mm is suitable.
[0066]
【The invention's effect】
According to the structure of Claim 1, even if a normal self-hardening fluid is used, the self-hardening fluid in the bag body becomes dense from the time of injection. Moreover, since excess water flows out beforehand, a bag body does not shrink | contract after injection | pouring is stopped. Therefore, it is possible to provide a cast-in-place pile having sufficient strength immediately after injection of the self-hardening fluid. Furthermore, the final strength after self-hardening fluid curing is also increased, and the strength of the existing structure foundation and the deformation performance during an earthquake can be improved. In addition, since the bag body is a cylindrical woven fabric, it has strength, and even if a crack occurs in the self-hardening fluid in the event of an earthquake, the shape of the pile is maintained, and the overlay load can be efficiently transmitted to the support ground.
In addition, since the bag body is made of yarn using water-swellable fibers, at the beginning of injection of the self-hardening fluid, excess water of the self-hardening fluid flows out from the holes and between the fibers of the weave portion of the bag body, Since only water necessary for the self-hardening fluid remains in the body, the self-hardening fluid inside the bag body becomes dense. Furthermore, since the water-swellable fibers gradually absorb water and the holes and fibers between the textured portions of the bag body are clogged and water does not flow out, the bag body will not shrink even if injection is stopped. .
Further, even if a crack occurs due to an earthquake or the like after the self-hardening fluid is cured, the water-swelling fiber remains swollen, so that water does not enter the bag body. Therefore, even if the steel material is used for the pile body as a reinforcing material, the steel material does not rust and the strength of the pile body does not decrease.
[0067]
According to the structure of Claim 2, since the expansion | swelling diameter of a bag body is substantially the same as the diameter of a hole, a self-hardening fluid can be inject | poured efficiently.
[0068]
According to the structure of Claim 3, since the dehydrated cake-like thing is made from the bag body surface to about 200 mm, it dehydrates to the center of a bag body. Therefore, even if a normal self-hardening fluid is used, the self-hardening fluid becomes dense and exhibits a sufficient strength immediately after construction. Moreover, the strength of the self-hardening fluid after curing is also improved. Further, since the water is sufficiently dehydrated to the center of the bag body, the bag body is less contracted after the injection is stopped, and the bag body is in close contact with the hole.
[0069]
Moreover, since a small boring machine can be used when the diameter of a hole is (phi) 300 mm or less, it is not necessary to use a large-scale machine, and construction is possible even when construction space is limited.
[0072]
According to the fourth aspect, in the hole just below the already設構creation, since the pile of the cured product of the self-hardening fluid steel is placed is installed, it is possible to reinforce the existing structures. Further, even if a crack occurs due to an earthquake or the like after the self-hardening fluid is cured, the water-swelled fiber remains swollen, so that water does not enter the bag body. Therefore, even if the steel material is used for the pile body as a reinforcing material, the steel material does not rust and the strength of the pile body does not decrease.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view of a bag mounting structure used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a cast-in-place pile according to an example embodiment of the present invention, and another cast-in-place pile according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bag body attachment structure 2 Bag body 2a Sewing part 3 Screw reinforcement

3a Screw reinforcement

3b Screw reinforcement 4 Pipe (injection means)
5 Hardware (fixing means)
6 Hose 7 Ball valve 21 Existing structure 21a Cutting part 22 Hole

Claims

Step 1 for drilling the ground after opening an existing structure, Step 2 for inserting a bag woven in a cylindrical shape into the drilled hole, and injection of a self-hardening fluid into the bag body In the cast-in-place pile construction method including the process 3 closely contacting the wall,
The bag used in the step 2 has a roughness for allowing excess water of the self-hardening fluid to flow out , and uses a water-swellable fiber. The self-hardening fluid injected in the step 3 In the cast-in-place pile method, surplus water is discharged at the beginning of the injection, and the water-swellable fibers swell as the discharge of the surplus water proceeds, thereby blocking the passage of moisture in the bag .

The cast-in-place pile method according to claim 1, wherein the diameter of the hole and the expanded diameter of the bag body are substantially the same.

The cast-in-place pile method according to claim 1 or 2, wherein the hole has a diameter of 100?

After the existing structure has been cut, a hole drilled directly under the existing structure;
A steel reinforcement disposed in the hole;
A bag woven into a cylindrical shape, which is in close contact with the wall of the hole and filled with a self-hardening fluid that has been cured inside ,
The bag body uses water-swellable fibers, and the water-swellable fibers swell after the self-hardening fluid is injected so that passage of moisture in the bag body is blocked . Direct structure.