JP2006349295A

JP2006349295A - 熱交換用配管の埋設方法

Info

Publication number: JP2006349295A
Application number: JP2005178556A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Komura; 雄一甲村; Masamichi Aoki; 雅路青木; Toshio Yonezawa; 敏男米澤; Yoshiaki Higuchi; 祥明樋口; Tomohiro Kuroki; 友裕黒木; Takuro Kikuchi; 卓郎菊池
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】熱交換用配管を山留め又は液状化対策若しくは建物の支持機能の確保を目的として造成する地盤改良体を利用してその中へ埋設する方法を提供する。
【解決手段】原位置の掘削土にセメントミルク等の安定材を注入し混合・攪拌して地盤改良体７を造成する。地盤改良体７が未だ硬化せず柔らかい段階で、熱交換用配管１を付加重量物２と共に地盤改良体７の中へ押し込む。熱交換用配管１が所定の深度に達した後に、付加重量物２を地中から地上へ引き上げ回収する。
【選択図】図２

Description

この発明は、地盤の熱容量を利用して蓄熱した熱エネルギー（冷熱又は温熱）を、必要なときに回収して有効利用する熱交換用配管を地盤中へ埋設する方法の技術分野に属し、更に云えば、山留め又は液状化対策若しくは建物の支持機能の確保を目的として造成する地盤改良体を利用してその中へ埋設する方法に関する。

従来、地盤の熱容量を利用することで、例えば昼間や夏期に利用価値の少ない廃熱（温熱）を地中へ蓄熱し、夜間や冬期の暖房、或いは冬期の融雪の熱源に利用することが行われている。逆に夜間や冬期の冷熱を蓄熱し、昼間や夏期の冷房に利用することで、省エネルギー化や環境負荷低減に役立てることが実施されている。例えば図８に示した地中蓄熱システムは、熱交換用配管ａ…を構造物ｃの下部地中内部ｂに、その構造物ｃの敷地範囲内で、並列に複数埋設した構成である。埋設した各熱交換用配管ａ…の端部は、送水管ｄと還水管ｅとでそれぞれ連結している。前記送水管ｄ及び還水管ｅは、熱交換器ｆ及び熱源機ｇを介して、各フロアーの空調機ｈ…および屋上に設置した水冷装置（クーリングタワー）ｉと接続した構成である。なお、発電の際に生じる熱エネルギーを再度発電に利用する、所謂コージェネレーション設備を実施する場合には、前記熱交換器に代わり発電機及びボイラーを送水管及び還水管に接続する。

図示したような地中蓄熱システムを実施するため、地中の蓄熱エネルギーを回収するための熱交換用配管を地盤中に埋設する方法が種々開発されており、既に実用に供されている。例えば、下記の特許文献１〜４には、熱交換用配管を埋設するための目的で、例えばボーリング掘削機械で地盤を掘削して孔を形成し、該掘削孔の中へ熱交換用配管を挿入して地中に埋設する方法が開示されている。
特許文献５には、原位置の掘削土にセメントミルク等の安定材を注入し混合・攪拌して地盤改良体を造成し、地盤改良体が未だ硬化せず軟らかい段階で、水道管やガス導管等に使用する目的で横に寝かせた直管を所定の位置まで挿入して埋設する方法が開示されている。

特開２００３−８２９７０号公報特開２００１−１７４０７３号公報特開平１１−３３６００８号公報特開平１１−１８２９４２号公報特開２００１−１６４６３８号公報

上記特許文献１〜４に開示された埋設方法は、熱交換用配管を埋設する目的のために、わざわざボーリング掘削機械を使用して地盤を掘削するので、その掘削に掛かる費用の負担が大きい。

特許文献５に開示された埋設方法は、地盤改良体の中へ配管を埋設する点を注目できるが、主に水道管やガス導管等を埋設することを目的としているにすぎず、熱媒を往復流通させる、熱交換用配管を埋設する方法を開示したものではない。

本発明の目的は、熱交換用配管を埋設する目的のためだけでなく、山留め又は液状化対策若しくは建物の支持機能の確保を目的として造成する地盤改良体の中へ、熱媒を往復流通させる全体としてＵ字形状の熱交換用配管を地中へ埋設する方法を提供することであり、施工費用の負担を大幅に削減すると共に、施工性に優れた熱交換用配管の埋設方法を提供することである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る熱交換用配管の埋設方法において、
熱媒を往復流通させる略Ｕ字形状の熱交換用配管１を地中へ埋設する方法であって、
原位置の掘削土にセメントミルク等の安定材を注入し混合・攪拌して地盤改良体７を造成し、前記地盤改良体７が未だ硬化せず軟らかい段階で、前記熱交換用配管１を鋼材等の付加重量物２と共に地盤改良体７の中へ押し込み、前記熱交換用配管１が所定の深度に達した後に、前記鋼材等の付加重量物２を地中から地上へ引き上げ回収することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した熱交換用配管の埋設方法おいて、
熱交換用配管１の下端部に前記付加重量物２を載置して、又は熱交換用配管１の下端部に突起部８を設けて該突起部８へ付加重量物２を掛止めて熱交換用配管１を地盤改良体７の中へ押し込むことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した熱交換用配管の埋設方法において、
熱交換用配管１の下端部に補強材３を取付け、該補強材３の上に付加重量物２を載置して、又は補強材３に突起部８を設けて該突起部８へ付加重量物２を掛止めて熱交換用配管１を地盤改良体７の中へ押し込むことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した熱交換用配管の埋設方法おいて、
熱交換用配管１の管内部へ付加重量物２を兼ねて水を充填し、鋼材等の付加重量物２と共に前記熱交換用配管１を地盤改良体７の中へ押し込み、熱交換用配管１が所定の深度に達した後、前記鋼材等の付加重量物２を地中から地上へ引き上げて回収し、前記管内の水は熱交換用配管１の管内部に残したままにして該水の重量で地盤改良体内７における熱交換用配管１の埋設状態を安定化させることを特徴とする。

本発明の埋設方法によれば、山留め又は液状化対策若しくは建物の支持機能の確保を目的として施工した地盤改良体７が未だ硬化せず軟らかい段階で、その中へ熱媒を往復流通させる略Ｕ字形状の熱交換用配管１を押し込み埋設するので、熱交換用配管１を埋設する目的のためにわざわざ地盤を改良する手間と費用が省けて、施工費用の負担を大幅に削減することができる。熱交換用配管１は鋼材等の付加重量物２を利用して強制的に所定深度まで押し込むので、地盤改良体７による抵抗にも十分強力に確実に速やかに押し込むことができ、施工性に優れている。また、使用した鋼材等の付加重量物２は用済み後には地上に引き上げて回収し、更に転用するので、鋼材等のコスト負担も少なくて済む。

原位置の掘削土にセメントミルク等の安定材を注入し混合・攪拌して地盤改良体７を造成し、前記地盤改良体７が未だ硬化せず軟らかい段階で、前記熱交換用配管１を鋼材等の付加重量物２と共に地盤改良体７の中へ押し込み、前記熱交換用配管１が所定の深度に達した後に、前記鋼材等の付加重量物２を地中から地上へ引き上げ回収する。

以下に、本発明を図示した実施例に基づいて説明する。
図１（Ａ）は、従来公知の地盤改良機５による施工図を示す。そして、図１（Ｂ）の（イ）〜（ニ）は、前記地盤改良機５を用いて、山留め又は液状化対策若しくは建物の支持機能を確保する地盤改良を、周知の深層混合処理工法やソイルミキシングウォール工法等により実施する枢要な工程を順に示している。即ち、地盤改良機５で軟弱地盤６を深度１０ｍ〜２０ｍ程度の範囲まで改良施工し、原位置の掘削土にセメントミルク等の安定材を注入し混合・攪拌して地盤改良体７を造成する。前記セメントミルク等の安定材が硬化するまでには時間を要し、地盤改良体７を造成した直後は、しばらくの間は未だ硬化せず軟らかい状態である。そこで図２に示したように、前記地盤改良体７が未だ硬化せず軟らかい段階で、前記未硬化状態の地盤改良体７の中へ、熱媒を往復流通させる略Ｕ字形状の熱交換用配管１を、その上方部分の一部分が地表に残る状態に埋設する。

図３（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の方法を実施する準備として、前記熱交換用配管１の下端部に保護をも兼ねる鉄板等の補強材３を溶接して補強して、同補強材３の上に付加重量物としてのＨ形鋼２ａを載置した状態を示す。また、図４は、熱交換用配管１の下端部の両側に鉄板等の補強材３、３を溶接により挟み着ける配置に補強し、前記補強材３の上に付加重量物としてのＨ形鋼２ａを載せた状態を示す。本発明は、前記熱交換用配管１をＨ形鋼２ａと共にその全体をクレーンで地盤改良体７の中へ吊り込み、前記Ｈ形鋼２ａの重量を利用して地盤改良体７の中へ押し込む（請求項３記載の発明）。なお、熱交換用配管１の下端部が強度を有する場合には、前記補強材３を設けることなく、熱交換用配管１の下端部に付加重量物を直接載置して熱交換用配管１を地盤改良体７の中へ押し込んでもよい（請求項２記載の発明）。前記付加重量物は、図５に示した溝形鋼２ｂのほか、図示は省略したが厚手の鉄板でもよい。かくすると、熱交換用配管１は地盤改良体７の抵抗に負けることなく、十分強力に確実に速やかに押し込むことができる。更に、保護を兼ねて補強材３で補強した下端部は、Ｈ形鋼２ａの重量や造成した地盤改良体７に含まれた小石等との接触が原因で変形したり破損する心配がない。
但し、前記Ｈ形鋼２ａは熱交換用配管１の前記補強材３に載せる方法に限らない。図６（Ａ）、（Ｂ）に示したように熱交換用配管１に突起部８を設け、又は図６（Ｃ）に示したように補強材３に突起部８を設け、該突起部８に付加重量物２を掛止めて熱交換用配管１を地盤改良体７の中へ押し込む方法を実施することもできる。
なお、前記付加重量物は鋼材２ａや２ｂに限らない。例えばプレキャスト部材等でもよく、要するに熱交換用配管１を地盤改良体７の抵抗に負けることなく強力に押し込むことができる重量と強度、剛性を有するものであればよい。

前記熱交換用配管１の材質は、ステンレス管、鋼管又は銅管のように熱伝導率の大きいものが好適であるが、塩化ビニル管やポリエチレン管等の場合でも問題なく埋設できる。

前記熱交換用配管１の形状は、全体として熱媒を往復流通させる往路と復路を有するＵ字形状であればよく、例えばコの字形状やＨ字形状の配管でもよい。

地盤改良体７の中へ押し込んだ前記熱交換用配管１が所定の深度に達した後に、前記Ｈ形鋼２ａのみをクレーンで地中から地上へ引き上げて回収し、熱交換用配管１は地盤改良体７の中へ設計通りの姿勢で埋設する。つまり、Ｈ形鋼２ａは、単に熱交換用配管１を地上から強制的に押し込む役割のものであり、用済み後には地上に引き上げて回収し、更に転用する。よってＨ形鋼２ａのコストの負担は少なくて済む。

前記地盤改良体７による浮力の大きさが問題となる場合には、熱交換用配管１の管内部へ付加重量物２を兼ねて水を充填し、付加重量物としたＨ形鋼２ａと共に前記熱交換用配管１を地盤改良体の中へ押し込む方法を実施する。前記熱交換用配管１が所定の深度に達した後、Ｈ形鋼２ａは引き上げるが、前記管内の水は熱交換用配管１の管内部に残したままにして、同水の重量で地盤改良体７内における熱交換用配管１の埋設状態を安定化させ、また、管体の変形を防止する（請求項４記載の発明）。

上記方法の施工に先立ち、予め熱交換用配管１の上端の両開口部へ例えばプラスチック等で成型された上蓋をガムテープ等の接着手段で塞ぎ熱交換用配管１の内部を完全に密閉した状態にしておくと、砂利や泥等の異物が施工中或いは施工後に熱交換用配管１の管内部へ進入することを防止できる。

本発明の埋設方法は、山留め又は液状化対策若しくは建物の支持機能の確保を目的として施工する地盤改良体７を利用するので、熱交換用配管１を埋設するためにわざわざ地盤を掘削する手間が省け、施工費用の負担を大幅に削減できる。

図７は、複数本の熱交換用配管１を一気に設計通りの姿勢、並びで前記地盤改良体７の内部へ埋設する方法の実施例を示している。本実施例で埋設する熱交換用配管１は、埋設する前段階として複数並列させた各熱交換用配管１の複数箇所を治具４で繋ぎ連結する。付加重量物として使用するＨ形鋼２ａには、形成した１組の熱交換用配管１…の横幅よりも少し長めのウェブを有するものを使用する。かくすると、複数の熱交換用配管１を埋設する場合に、施工の手間が省け、工期の短縮に寄与する。

なお、以上に本発明の実施例を説明したが、本発明のこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。

（Ａ）は地盤改良機の施工図、（Ｂ）における（イ）〜（ニ）は地盤改良工事の枢要な工程を示す説明図である。熱交換用配管を地盤改良体の中へ埋設した段階を示す立面図である。（Ａ）〜（Ｄ）は補強材の上にＨ形鋼を載せた熱交換用配管の斜視図、立断面図、側面図及び平面図である。図３と異なる補強材の上にＨ形鋼を載せた熱交換用配管の斜視図である。付加重量物としての溝形鋼を熱交換用配管に載置した実施例を示す斜視図である。（Ａ）は熱交換用配管に設けた突起部に付加重量物を載置した実施例を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）と異なる突起部に付加重量物を載置した実施例を示す斜視図、（Ｃ）は補強材に設けた突起部に付加重量物を載置した実施例を示す斜視図である。（Ａ）、（Ｂ）は複数箇所を治具で繋ぎ連結した熱交換用配管を示す正面図及び平面図である。熱交換用配管を利用した地中蓄熱システムの実施例の一例を概念的に示す説明図である。

符号の説明

１熱交換用配管
２付加重量物
３補強材
７地盤改良体
８突起部

Claims

熱媒を往復流通させる略Ｕ字形状の熱交換用配管を地中へ埋設する方法であって、
原位置の掘削土にセメントミルク等の安定材を注入し混合・攪拌して地盤改良体を造成し、前記地盤改良体が未だ硬化せず軟らかい段階で、前記熱交換用配管を鋼材等の付加重量物と共に地盤改良体の中へ押し込み、前記熱交換用配管が所定の深度に達した後に、前記鋼材等の付加重量物を地中から地上へ引き上げ回収することを特徴とする、熱交換用配管の埋設方法。
熱交換用配管の下端部に前記付加重量物を載置して、又は熱交換用配管の下端部に突起部を設けて該突起部へ付加重量物を掛止めて熱交換用配管を地盤改良体の中へ押し込むことを特徴とする、請求項１に記載した熱交換用配管の埋設方法。
熱交換用配管の下端部に補強材を取付け、該補強材の上に付加重量物を載置して、又は前記補強材に突起部を設けて該突起部へ付加重量物を掛止めて熱交換用配管を地盤改良体の中へ押し込むことを特徴とする、請求項１に記載した熱交換用配管の埋設方法。
熱交換用配管の管内部へ付加重量物を兼ねて水を充填し、鋼材等の付加重量物と共に前記熱交換用配管を地盤改良体の中へ押し込み、熱交換用配管が所定の深度に達した後、前記鋼材等の付加重量物を地中から地上へ引き上げて回収し、前記管内の水は熱交換用配管の管内部に残したままにして該水の重量で地盤改良体内における熱交換用配管の埋設状態を安定化させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した熱交換用配管の埋設方法。