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JP2003055964A - 軟弱な地盤における熱交換機能を備えた基礎の構築方法及び装置 - Google Patents

軟弱な地盤における熱交換機能を備えた基礎の構築方法及び装置

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JP2003055964A
JP2003055964A JP2001250511A JP2001250511A JP2003055964A JP 2003055964 A JP2003055964 A JP 2003055964A JP 2001250511 A JP2001250511 A JP 2001250511A JP 2001250511 A JP2001250511 A JP 2001250511A JP 2003055964 A JP2003055964 A JP 2003055964A
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JP
Japan
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heat exchange
hose
soft ground
foundation
ready
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Pending
Application number
JP2001250511A
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English (en)
Inventor
Yasunori Nara
康則 奈良
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Individual
Original Assignee
Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/15—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T2010/50—Component parts, details or accessories
    • F24T2010/53—Methods for installation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】通年にわたってほぼ一定の温度にある地下水又
は地下地層を利用して、軟弱な地盤の上に建造物を建設
する場合に不可欠なパイルの埋設等の地盤強化手段の敷
設と同時に熱交換系の埋設を行うようにした軟弱な地盤
に地下水を利用した熱交換機能を備えた基礎を構築する
方法及び装置を提供する。 【解決手段】軟弱な地盤に地下水を利用した熱交換機能
を備えた基礎を構築する方法は、軟弱な地盤に竪穴を掘
削しながら水を注入して、掘削した土砂泥と置換し、掘
削した竪穴内に、外周囲に空調機器用の熱交換媒体を循
環する導管を巻回した籠状の鉄筋を挿入し、ペーハー調
整しかつ硬化材調整した生のコンクリートを注入して基
礎パイルを形成し、熱交換媒体を循環する導管の両端を
空調機器の熱交換媒体回路に接続して成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱な地盤に地下
水を利用した熱交換機能を備えた基礎を構築する方法及
び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】軟弱な地盤上に建造物を構築する場合に
は、基礎を堅固に保持するためにコンクリートパイルを
軟弱な地盤に杭打するか又は軟弱な地盤に竪穴を掘削
し、その中に、所定の形状の鉄筋組立体を挿置し、生の
コンクリートを注入して基礎パイルを形成する工法が取
られている。そしてこうして杭打又は形成した基礎パイ
ルの上に建造物の土台基礎を構築し、その上に建造物が
構築される。前者の杭打ち工法は建築現場の周囲が開け
ていて振動や騒音が問題にならない場合には採用できる
が、一般には後者の工法が広く採用されており、この後
者の工法には、構築するパイルの種類、例えばサンドパ
イル、通気透水性パイル、竪穴に流し込まれるコンクリ
ートの組成など施工する地盤の状況、工事費などに応じ
て種々の方法が提案され、実用に供されている。
【０００３】一方、このような軟弱な地盤の所では一般
的に地下水の水位が比較的浅かったり常に地盤が地下水
でじめじめしている場合が多い。そして一般に知られて
いるように、地下水の温度は年間を通して１０℃程度と
ほぼ一定であり、従って地下水のレベルの地温もほぼ一
定である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、軟弱な
地盤の上に例えば住宅などの建造物を建設しようとする
場合には、パイルの埋設等の地盤強化手段を施すことは
建造物が不等沈下するのを防止する等の観点から不可欠
であるが、そのために余計な費用が掛り、建築費が嵩む
ことになる。
【０００５】一方、最近では古来からの開放型住宅に代
わって、開口部の少ない又は遮音性の高い住宅が多くな
ってきており、しかも狭い土地に隣接して住宅を建設し
ている現状からして住宅内部の空気調和設備は不可欠と
なっている。空気調和設備には種々の形式のものがある
が、ランニングコスト、価格などの面で外気のとの熱交
換によるヒートポンプ方式のものが広く普及している。
このような外気のとの熱交換を用いたヒートポンプ方式
を寒冷地で使用する場合、通常夏季に用いられる冷房運
転時には外気が比較的低温であるので熱交換は効率的で
あるが、暖房運転時には外気温度が比較的低いので熱交
換効率は低く、暖房効率が悪い。一方温暖な地域で使用
する場合には逆に、暖房運転時の熱交換効率は比較的高
いが、冷房運転時の熱交換効率は比較的低くなる。すな
わち、外気のとの熱交換によるヒートポンプ方式では、
熱交換効率は外気温の影響を受けることになる。
【０００６】そこで、本発明では、地下水又は地下地層
が通年にわたってほぼ一定の温度にあることに着目し、
空気調和設備の熱交換を地下で行うようにするに際し
て、そのような熱交換系の埋設を別個に行うのではな
く、軟弱な地盤の上に建造物を建設する場合に不可欠な
パイルの埋設等の地盤強化手段の敷設と同時に行うよう
にすることにある。従って、本発明の目的は、軟弱な地
盤に地下水を利用した熱交換機能を備えた基礎を構築す
る方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による熱交換機能を備えた基礎の構築方法
は、軟弱な地盤に竪穴を掘削しながら水を注入して、掘
削した土砂泥と置換し、掘削した竪穴内に、外周囲に空
調機器用の熱交換媒体を循環する導管を巻回した籠状の
鉄筋を挿入し、ペーハー調整しかつ硬化材調整した生の
コンクリートを注入して基礎パイルを形成し、熱交換媒
体を循環する導管の両端を空調機器の熱交換媒体回路に
接続して成ることを特徴としている。
【０００８】熱交換媒体を循環する導管の巻回部分は、
地下水位に位置するように設定され得る。
【０００９】また、本発明による軟弱な地盤における熱
交換機能を備えた基礎の構築装置は、自走式キャリア上
に取付けたホースリールに巻回され、先端に取付けられ
た軟弱な地盤に竪穴を掘削する手段に加圧水を供給して
駆動させる水圧ホースと、自走式キャリア上に取付けた
ターンテーブル上に巻回された生コン用ホースと、生コ
ン用ホース内の生コンに圧力を作用させ生コン用ホース
を通して生コンを圧送させる蛇腹ポンプと、水圧ホース
及び生コン用ホースを繰出し及び巻き戻しを案内する案
内部材とを自走式キャリア上に設けて成ることを特徴と
している。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明による基礎の構築方法の実施の形態について説明す
る。図１〜図６を参照すると、本発明の方法の一実施の
形態が概略断面図で示されている。図示実施の形態で
は、機械掘削工法が使用され、図１に示す第１の工程で
は、基礎を構築すべき地面１の部位にスタンドパイプ２
が建て込まれる。こうしてスタンドパイプ２を建て込ん
だ後、スタンドパイプ２内の土砂を先行掘りする。
【００１１】その後、図２に示す掘削工程では、スタン
ドパイプ２の上縁部にロータリーテーブル３が取付け
ら、このロータリーテーブル３にドリルパイプ４が装着
され、ドリルパイプ４の下端すなわち先端には掘削刃５
が取付けられている。ドリルパイプ４を回転駆動装置
（図示していない）で回転駆動することにより、掘削が
進行していく。この場合スタンドパイプ２内には水圧ポ
ンプにより清水が注入され、掘削刃５で掘削された土砂
を含む泥水を外部へ排出する。こうして掘削孔６は、図
３に示すように、支持地盤７まで掘削されて終了され、
同時に水圧ホースは引き上げられる。なお図面において
符号８は地下水のレベルを示している。なお掘削孔６の
深さ及び内径はその上に構築されることになる建造物の
規模に応じて任意に設定され得る。
【００１２】このようにして形成された掘削孔６内には
図４に示すように鉄筋かご９が吊り込まれる。鉄筋かご
９は図６に拡大して示すように横鉄筋１０と縦鉄筋１１
とで円筒状に構成され、鉄筋かご９の外周には、図示し
ていない空調装置の内部に熱交換媒体を流す熱交換用パ
イプ１２が支持部材１３によって支持されて巻き付けら
れ、この熱交換用パイプ１２の両端は掘削孔６と鉄筋か
ご９との空間を通って外部へ案内され、図示していない
空調機器の熱交換媒体回路に接続される。また、熱交換
用パイプ１０の巻回部分は地下水のレベル８に位置する
ように設定されている。この場合、熱交換用パイプ１２
の巻回部分の巻数又は長さは空調装置に必要とされる熱
交換能力に応じて選択され得る。また熱交換用パイプ１
２の巻回部分の材質としては当然、熱伝導率の高くしか
も耐食性のよい材質例えば金属管が使用され得る。さら
に，必要により熱交換用パイプ１２の巻回部分にフィン
のような熱交換促進部材を設けて、熱交換効率を高める
ようにすることもできる。この工程においても清水を注
入して土砂を含む泥水を排出し、所謂スライム処理が行
われる。
【００１３】図４に示すように外周の地下水レベル８の
位置で外周に熱交換用パイプ１２を巻回された鉄筋かご
９を挿置した後、掘削孔６内にコンクリート１４が所定
のレベルまで打設される。その後、スタンドパイプ２が
引き抜かれ、埋め戻し土で埋め戻され、こうして図５に
示すような基礎が構築される。
【００１４】このように構築した基礎においては、基礎
の構築と同時に空調装置用の熱交換装置を形成すること
ができる。そしてこの場合、熱交換装置は単に、熱交換
用媒体を流すパイプを巻回して構成されるので、構造を
極めて簡単化でき、しかも通年ほぼ一定の温度（１０℃
程度）にある地下水と熱交換が行われるので、熱交換効
率もほぼ一定に維持することができかつ自然の熱交換が
行われる。
【００１５】ところで、軟弱な地盤の状態によっては、
図示実施の形態のように孔を掘削して杭状の基礎を構築
する代りに、建造物の少なくとも基礎となる地盤部位に
溝を形成し、その溝内に基礎を構築することもできる。
【００１６】また、埋設した熱交換用パイプの交換を容
易にできるようにするため、掘削孔内にコンクリートを
打設する代りに、砂や砂利を詰め込んでもよい。
【００１７】以下、本発明の方法を実施している装置に
ついて説明する。図７及び図８には本発明の方法を実施
している装置の一実施の形態を示し、図面において２０
は自走式キャリアで、このキャリア２０の一端部にはリ
ール台２１が設けられ、リール台２１には、ホースリー
ル２２がキャリア２０上に取付けられたモーター２３に
よって回転可能に装着されている。ホースリール２２に
は水圧ホース２４が巻回され、その元端は図示していな
い水圧駆動源に接続され、また水圧ホース２４の先端に
は水圧モーター２５が取付けられている。水圧モーター
２５には水圧モーター案内部材２６が取付けられ、また
水圧モーター２５の出力軸に掘削刃２７が装着されてい
る。
【００１８】また、キャリア２０上にはターンテーブル
２８が設けられ、ターンテーブル２８は生コン用ホース
２９を担持している。またターンテーブル２８の上方に
は、生コン用ホース２９を介して生コンを圧送するため
の蛇腹ポンプ３０が設けられている。この蛇腹ポンプ３
０の上端は、キャリア２０上に設けた支持枠３１の頂部
中心に取付けられた水圧シリンダー３２に作用板３３を
介して連結され、また蛇腹ポンプ３０の下端は、ターン
テーブル２８上の支持部材３４に受け板３５を介して固
定され、蛇腹ポンプ３０の作動による圧力がバルブ３６
を介して生コン用ホース２９内に作用するように構成さ
れている。なお、図１において、符号３７は、水圧ホー
ス２４及び生コン用ホース２９の繰出し及び巻取りを案
内する案内部材であり、また３８は、水圧モーター２５
や鉄筋かご９を吊り上げたり吊下げるのに用いられるユ
ニットクレーンである。また、図示していないが、水圧
駆動源、水圧シリンダー３２及び、ユニットクレーン３
８の駆動源は好ましくはキャリア２０のエンジンの出力
軸から取出され得る。
【００１９】このように構成した図示装置の動作につい
て説明する。まず基礎を構築すべき地面の部位の上方
に、水圧モーター２５、水圧モーター案内部材２６及び
掘削刃２７の組立体が位置するようにキャリア２０を位
置決めする。モーター２３を駆動してホースリール２２
を回転させ、ホースリール２２から水圧ホース２４を繰
出して基礎を構築すべき地面１の部位に掘削刃２７を当
接させる。そして、図示していない水圧ポンプから水圧
ホース２４を介して水圧モーター２５に水圧を作用させ
水圧モーター２５を駆動する。それにより掘削刃２７は
基礎を構築すべき地面から掘削して行く。掘削が進むに
つれて水圧モーター２５及び掘削刃２７は水圧モーター
案内部材２６により掘削した孔６に沿って下方へ案内さ
れ、所望の深さまで掘り進む。その間、掘削した穴６内
には加圧流水が適当な手段によって孔６内に供給され、
掘削した土砂を排出させる。
【００２０】こうして掘削孔６が所望の深さまで形成さ
れると、水圧ホース２４への水圧の供給は停止され、そ
して、モーター２３を反転駆動してホースリール２２を
反転させ、水圧ホース２４にホースリール２２を巻取
り、水圧モーター２５、水圧モーター案内部材２６及び
掘削刃２７の組立体は掘削孔６から抜かれる。
【００２１】次に、別個用意しておいた熱交換用パイプ
１２付きの鉄筋かご９（図６）がユニットクレーン３７
によって掘削孔６内に吊下げられる。その後、ターンテ
ーブル２８上から生コン用ホース２９が繰出され、その
先端は掘削孔６内に挿置されている鉄筋かご９内を通っ
て掘削孔６の底に入れられる。水圧シリンダー３２を作
動して作用板３３を介して蛇腹ポンプ３０を駆動する。
それにより、生コン用ホース２９内を通って加圧生コン
が鉄筋かご９内に供給され、所定のレベルまで打設され
る。しかる後生コン用ホース２９は引き上げられ、生コ
ンの打設は終了する。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した本発明による軟弱な地盤に
おける基礎の構築法においては、軟弱な地盤に竪穴を掘
削しながら水を注入して、掘削した土砂泥と置換し、掘
削した竪穴内に、外周囲に空調機器用の熱交換媒体を循
環する導管を巻回した籠状の鉄筋を挿入し、ペーハー調
整しかつ硬化材調整した生のコンクリートを注入して基
礎パイルを形成し、熱交換媒体を循環する導管の両端を
空調機器の熱交換媒体回路に接続することから成ってい
るので、軟弱な地盤の強化手段の敷設と同時に空気調和
設備の熱交換をほぼ一定の温度の地下水を利用して自然
熱交換を行うことができ、その結果、敷設工費のコスト
を低減できると共に、空調機器の熱交換効率を外気温度
に関係なくほぼ一定に維持することができしかも空調機
器のランニングコストを大幅に低減できるという効果を
奏することができる。
【００２３】また、本発明の軟弱な地盤における基礎の
構築装置においては、自走式キャリア上に取付けたホー
スリールに巻回され、先端に取付けられた軟弱な地盤に
竪穴を掘削する手段に水圧を供給して駆動させる水圧ホ
ースと、自走式キャリア上に取付けたターンテーブル上
に巻回された生コン用ホースと、生コン用ホース内の生
コンに圧力を作用させ生コン用ホースを通して生コンを
圧送させる蛇腹ポンプと、水圧ホース及び生コン用ホー
スを繰出し及び巻き戻しを案内する案内部材とを自走式
キャリア上に設けているので、一台の走行可能な装置で
穴の掘削から鉄筋かごの挿置及びコンクリートの打設ま
ですべての作業工程を行うことができ、作業を効率的に
行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による軟弱な地盤における基礎の構築法
の一工程を示す概略線図。
【図２】本発明による軟弱な地盤における基礎の構築法
の別の工程を示す概略線図。
【図３】本発明による軟弱な地盤における基礎の構築法
の別の工程を示す概略線図。
【図４】本発明による軟弱な地盤における基礎の構築法
の別の工程を示す概略線図。
【図５】本発明による軟弱な地盤における基礎の構築法
に従って構築した基礎を示す概略線図。
【図６】本発明による軟弱な地盤における基礎の構築法
において使用され得る鉄筋かごの構造を示す拡大概略端
面図。
【図７】本発明による軟弱な地盤における基礎の構築装
置の一実施の形態の要部を示す概略側面図。
【図８】図７の装置の要部の概略平面図。
【符号の説明】
１：基礎を構築すべき地面 ２：スタンドパイプ ３：ロータリーテーブル ４：ドリルパイプ ５：掘削刃 ６：掘削孔 ７：支持地盤 ８：地下水のレベル ９：鉄筋かご １０：横鉄筋 １１：縦鉄筋 １２：熱交換用パイプ １３：支持部材 １４：コンクリート ２０：自走式キャリア ２１：リール台 ２２：ホースリール ２３：モーター ２４：水圧ホース ２５：水圧モーター ２６：水圧モーター案内部材 ２７：掘削刃 ２８：ターンテーブル ２９：生コン用ホース ３０：蛇腹ポンプ ３１：支持枠 ３２：水圧シリンダー ３３：作用板 ３４：支持部材 ３５：受け板 ３６：バルブ ３７：案内部材 ３８：ユニットクレーン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】軟弱な地盤に竪穴を掘削しながら水を注入
    して、掘削した土砂泥と置換し、掘削した竪穴内に、外
    周囲に空調機器用の熱交換媒体を循環する導管を巻回し
    た籠状の鉄筋を挿入し、ペーハー調整しかつ硬化材調整
    した生のコンクリートを注入して基礎パイルを形成し、
    熱交換媒体を循環する導管の両端を空調機器の熱交換媒
    体回路に接続して成ることを特徴とする軟弱な地盤にお
    ける熱交換機能を備えた基礎の構築法。
  2. 【請求項２】熱交換媒体を循環する導管の巻回部分が地
    下水位に位置するように設定される請求項１に記載の軟
    弱な地盤における熱交換機能を備えた基礎の構築法。
  3. 【請求項３】自走式キャリア上に取付けたホースリール
    に巻回され、先端に取付けられた軟弱な地盤に竪穴を掘
    削する手段に加圧水を供給して駆動させる水圧ホース
    と、自走式キャリア上に取付けたターンテーブル上に巻
    回された生コン用ホースと、生コン用ホース内の生コン
    に圧力を作用させ生コン用ホースを通して生コンを圧送
    させる蛇腹ポンプと、水圧ホース及び生コン用ホースを
    繰出し及び巻き戻しを案内する案内部材とを自走式キャ
    リア上に設けて成ることを特徴とする軟弱な地盤におけ
    る熱交換機能を備えた基礎の構築装置。
JP2001250511A 2001-08-21 2001-08-21 軟弱な地盤における熱交換機能を備えた基礎の構築方法及び装置 Pending JP2003055964A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100654151B1 (ko) 2003-10-09 2006-12-05 코오롱건설주식회사 말뚝의 중공부를 이용한 열교환장치 및 그 설치공법
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