JP2015096676A

JP2015096676A - 拡頭部を有する杭穴の掘削方法

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Publication number: JP2015096676A
Application number: JP2013236586A
Authority: JP
Inventors: 木谷　好伸; Yoshinobu Kitani; 好伸木谷
Original assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Current assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: JP6284119B2

Abstract

【課題】支持地盤を確実に把握して、確実かつ簡易に拡頭部を有する杭穴を掘削する。
【解決手段】セメントミルク搬送路を有する第一掘削ロッド１、１に連結した第一掘削ヘッド１０で、杭穴３０の軸部３１（径Ｄ_０）、拡底部３２（径Ｄ_１）を掘削し、基準高さまで引き上げる。続いて掘削ロッド１に、セメントミルク搬送路を有する第二掘削ロッド２０を連結する（ａ）。第二掘削ヘッド２０で、径Ｄ_４（＞Ｄ_０）の拡頭部３４を掘削しながら、第一掘削ヘッド１０の吐出口からセメントミルクを吐出して、杭穴の軸部３１にソイルセメント層を形成する（ｂ、ｃ）。地上から深さＨ_４の拡頭部３４の掘削が完了したならば、第一掘削ヘッド１０、掘削ロッド１、１及び第二掘削ヘッド２０を引き上げながら拡頭部３４内に、第一掘削ヘッド１０か第二掘削ヘッド２０からセメントミルクを注入する（ｃ、ｄ）。次ぎに杭穴３０内に既製杭４０を埋設する（ｅ）。
【選択図】図２

Description

本発明は、既製杭や鉄筋篭を埋設することができる杭穴に拡頭部を形成する拡頭部を有する杭穴の掘削方法に関する。

径Ｄ_０の杭穴軸部で杭頭部を径Ｄ_４（＞Ｄ_０）の拡頭部を形成する杭穴を掘削する場合、第一の方法では、一旦、掘削ロッドの下端に掘削ヘッドを取り付けて径Ｄ_０の軸部を掘削した後に、掘削ヘッドを地上に引き上げて、その掘削ヘッドを取り外し、掘削ロッドに他の拡大掘削用の掘削ヘッドを再度取り付けて、径Ｄ_４の拡頭部を掘削していた。
この場合には、拡頭部を掘削した際に生じる掘削土を地上に回収することが困難であり、杭穴軸部内に落下して、杭穴軸部の品質を低下させる場合もあった。

そこで、第二の方法では、先に、径Ｄ_４の拡頭部を掘削して、一旦掘削ヘッドを戻して、拡頭部の底から径Ｄ_１の杭穴軸部を掘削する方法が提案されている（特許文献２の実施例２、図２）。

また、第三の方法では、掘削ロッドに取り付けた拡頭部掘削用の掘削刃（練り付け用のドラムの径をＤ_４対応に拡大して、練り付けドラムの下端に掘削刃を付けて）で、同時に掘削する方法も提案されていた（特許文献１。特許文献２、実施例３、図３）。

特開平２−２８９７１８号公報特開２００２ー９７６３６号公報

前記第二の方法では、先に、径Ｄ_２の拡頭部が掘削されているので、それより小さな径Ｄ_０の杭穴軸部を掘削する際に、径Ｄ_０の中心を定めることが難しく、作業が繁雑になる問題点があった。

また、支持杭の場合、一般に、杭穴掘削施工の際、掘削ロッドを回転させるモーターの積算電流値（掘削抵抗）を計測・分析することにより杭穴が先端支持層に到達したことを確認している。この場合、前記第三の方法では、先端の掘削ロッドの抵抗と、拡頭部用の掘削ヘッドの抵抗が共にモーターの負荷となるので、先端支持層への到達が判別し難い問題点があった。

また、第二の方法の練り付けドラムの掘削刃を使用する場合では、練り付けドラムは杭穴壁を均す機能が中心であり、地盤の掘削用には構成されていなく、負荷が小さい軟らかめの地盤の掘削では有効であるが、比較的堅い地盤では対応ができなかった。また、練り付けドラムの固定を補強することも考えられるが、杭穴根固め部（通常は拡底）の掘削と拡頭部の掘削を同時に施工することになるので、施行管理も煩雑になる問題点があった。

本発明は、掘削ロッドに連結した第一掘削ヘッドで一旦杭穴軸部を掘削して、第一掘削ロッドを途中まで上昇して掘削ロッドの一部を取り外して第二掘削ヘッドで杭穴の拡頭部を掘削するので、前記問題点を解決した。

即ちこの発明は、セメントミルク搬送路を有する所定本数の掘削ロッドを連結し、下端にセメントミルク吐出口を有する第一掘削ヘッドを連結して、杭穴を掘削する方法であって、以下のように径Ｄ_４、深さＨ_４の拡頭部を掘削することを特徴とする拡頭部を有する杭穴の掘削方法である。
(1) 前記所定数の掘削ロッドの先端に第一掘削ヘッドを連結して、径Ｄ_０の杭穴軸部及び径Ｄ_１の杭穴根固め部を掘削する。
(2) 続いて、第一掘削ヘッドから杭穴内にセメントミルクを吐出しながら、掘削ロッド及び掘削ヘッドを第一基準高さまで引き上げる。
(3) 続いて、地上に至った掘削ロッドを取り外し、拡頭掘削ができる第二掘削ヘッドを連結し、必要ならば第二掘削ヘッドに他の掘削ロッドを連結する。前記第二掘削ヘッドには、セメントミルク搬送路を有し、下端に下方の掘削ロッドのセメントミルク搬送路と連通できるようになている。
(4) 続いて、連結した第一掘削ヘッド、掘削ロッド及び第二掘削ヘッドを回転しながら下降して、地上から杭穴軸部の外周側を径Ｄ_４（＞Ｄ_０）に拡大掘削する。
(5) 地上から所定深さまで径Ｄ_４（＞Ｄ_０）の拡頭部の掘削が完了したならば、連結した第一掘削ヘッド、掘削ロッド及び第二掘削ヘッドを引き上げ、引き上げながら、前記拡頭部内に、第一掘削ヘッド及び／または第二掘削ヘッドからセメントミルクを注入する。
(6) 前記拡底部内では、セメントミルクと掘削泥土とを撹拌混合しソイルセメントを形成し、あるいは掘削泥土をセメントミルクに置換する。

また、前記において、以下のように構成することを特徴とする請求項１記載の拡頭部を有する杭穴の掘削方法である。
(1) 第一基準高さを、杭穴の根固め部の上縁から「高さＨ_４」より上方に設定する。
(2) 第二掘削ヘッドのセメントミルク搬送路に切替弁を設けて、前記切替弁は、地上からの操作により、上方からのセメントミルクを第二掘削ヘッドのセメントミルク吐出口に流すか、あるいは下方の連結部に流すかを選択可能な構造とした。
(3) 撹拌手段を設ける。

ここで、根固め部の径Ｄ_１は軸部Ｄ_０と同径（Ｄ_１＝Ｄ_０）とし、あるいは拡底部として（Ｄ_１＞Ｄ_０）、さらにはＤ_１＜Ｄ_０とすることもでき、径Ｄ_１は任意である。

この発明は、掘削ロッドに連結した第一掘削ヘッドで杭穴の軸部と根固め部とを掘削した後、第一掘削ヘッドを第一基準高さまで上昇させ、掘削ロッドの一部又は全部を取り外して、第二掘削ヘッドで杭穴の拡頭部を掘削して、第一掘削ヘッドで拡頭部にセメントミルクを注入しないがら撹拌して引き上げることができるので、軸部及び拡頭部の掘削で芯だしが可能であり、また拡頭部内の掘削泥土の処理を確実にでき、かつ杭穴軸部も強化できる効果がある。また、第一掘削ヘッドで杭穴の軸部と根固め部とを掘削する際に第二掘削ヘッドは連結されないので、第一掘削ヘッドによる支持地盤への到達を確実に把握できる。したがって、拡頭部を有する杭穴の性能を高め、拡頭部を使用した支持力の増加を図ることができる。

図１（ａ）〜（ｄ）は、この発明の実施態様の前半の施工手順を表す縦断面図である。図２（ａ）〜（ｆ）は、この発明の実施態様の前半の施工手順を表す縦断面図である。

図面に基づきこの発明の実施態様を説明する。

１．掘削装置の構成

（１）掘削ロッド１は、筒状の本体部２の上端に連結部３、下端に連結部４を有し、上下方向にセメントミルク搬送路（図示していない）を有し、連結部３、４で、上下の掘削ロッド１のセメントミルク搬送路を連通できるようになっている。また、本体部２の外面には杭穴壁を均す練り付けドラム５、５を取り付けてある（図１（ａ））。また、本体部２の外周に杭穴内の撹拌用の部材を放射状に取り付けることもできる（図示していない）。

（２）第一掘削ヘッド１０は、掘削ロッド１との連結部１２を上端に有する本体部１１に、揺動自在に掘削腕１５、１５を設けて構成する。
本体部１１は、下端に固定掘削刃１３、１３を有し、連結部１２で連結できるセメントミルク搬送路（図示していない）を内蔵し、下端または側面の一方又は両方にセメントミルク搬送路の端部にセメントミルクの吐出口（図示していない）を形成してある。
掘削腕１５は、先端に掘削刃１６、１６を下方に向けて突設してあり、揺動方向又は揺動角度を切り替えて、径Ｄ_０の杭穴軸部、径Ｄ_１の杭穴拡底部（根固め部）の掘削ができるように構成してある（図１（ａ））。

（３）第二掘削ヘッド２０は、掘削ロッド１の本体部２と同構造の本体部２１の、上下に連結部２２、２３を有し、上下にセメントミルク搬送路（図示していない）を有し、連結部２２、２３で、上下の掘削ロッド１、１のセメントミルク搬送路と連通できるようになっている。本体部２１の下端部の側面に、放射状（横方向）でかつ直径対称に配置した２枚の掘削板２４、２４を固定する。掘削板２４の下面に掘削刃２５、２５を設けてある（図２（ａ））。
また、第二掘削ヘッド２０には、セメントミルク搬送路に切替弁を設け（図示していない）、この切替弁により、上方からのセメントミルクをそのまま下端の連結部２３に流すか、あるはセメントミルクの一部又は全部を、本体部２又は掘削板２４に設けたセメントミルク吐出口に流すかを操作できるようにする。また、切替弁の操作は地上から行うことができる。

２．掘削方法

（１）掘削ロッド１Ａの下端に、第一掘削ヘッド１０を取り付け、地面３６から杭穴３０の軸部３１を掘削する。この際、第一掘削ヘッド１０は、第一揺動角度で、径Ｄ_０の掘削径で掘削をする。また、通常掘削ロッド１は長さ１０ｍ程度であるので、軸部３１の深さに応じて、掘削ロッド１Ｂ、１Ｃを連結部３、４でつなぎながら第一掘削ヘッド１０を下降させる（図１（ａ））。この際、最上段の掘削ロッド１をオーガー（モーター。図示していない）に取り付け、第一掘削ヘッド１０の掘削抵抗をオーガーの電流値として計測して、積算処理している。

（２）杭穴３０の軸部３１の掘削が完了したならば、第一掘削ヘッド１０の掘削腕１５、１５を第二揺動角度に変更をして、第一掘削ヘッド１０で、拡大径Ｄ_２（＞Ｄ_０）の杭穴３０の拡底部３２（根固め部）の掘削をする（図１（ｂ））。この際、第一掘削ヘッド１０の掘削抵抗がそのままオーガの電流値の処理に反映されるので、第一掘削ヘッド１０が設計した支持地盤（杭穴底）に到達したことを容易にかつ確実に判別できる。

（３）深さＨ_１の杭穴拡底部３２の掘削が完了したならば、第一掘削ヘッド１０の本体部１１からセメントミルクを吐出して、拡底部３２内の掘削泥土をセメントミルクに置換し、あるいは撹拌混合して、拡底部３２内にソイルセメントからなる根固め液層を形成する（図１（ｃ）（ｄ））。

（４）続いて、第一掘削ヘッド１０の掘削腕１５、１５を、引き上げ用の揺動角度に操作して、掘削ロッド１Ａ〜１Ｃと共に引き上げ、引き上げながら、本体部１１の吐出口からセメントミルクを吐出して杭穴３０の軸部３１で掘削泥土と撹拌混合してソイルセメントを形成して杭周固定液層を形成する。なお、後に杭穴３０の軸部３１の中間部及び下部は再度撹拌混合するので、ここでの撹拌混合作業を簡略化することもできる。

（５）第一掘削ヘッド１０の下端が、杭穴３０の拡底部３２の上端３３から高さＨ_４（＜Ｈ_３）の高さに至った段階で、地上３６にある掘削ロッド１Ｂ、１Ｃを取り外し、掘削ロッド１Ａの上端に第二掘削ヘッド２０を連結して、さらに掘削ロッド１を連結する（図２（ａ））。この際、掘削ロッドは掘削した軸部で中心に位置しているので、第二掘削ヘッドを連結しても、第二掘削ヘッドも中心を保持できる。また、第二掘削ヘッド２０の上端に連結する掘削ロッド１は、使用した掘削ロッド１Ｂ、１Ｃとすることもできるし、用意した他の掘削ロッドとすることもできる。

（６）続いて、掘削腕１５を引き上げ用の揺動角度のまま、第一掘削ヘッド１０、掘削ロッド１Ａ、第二掘削ヘッド２０及び掘削ロッド１を、回転しながら下降する。第二掘削ヘッド２０が回転することで、掘削刃１６、１６で、杭穴３０の軸部３１の外周側のドーナツ形状に掘削して、拡頭部３４を形成する（図２（ｂ）。また、第二掘削ヘッド２０の切替弁を操作して、第二掘削ヘッド２０のセメントミルク吐出口から横方向にセメントミルクを吐出し、掘削泥土をセメントミルクに置換し、または掘削泥土とセメントミルクを撹拌混合してソイルセメント層を形成する。
ここで、第一掘削ヘッド１０は、掘削腕１５を引き上げ用の揺動角度のままであるので、杭穴３０の軸部３１のソイルセメントセメンをさらに撹拌混合するので、品質をさらに高めることができる。また、この際、再度、第一掘削ヘッド１０の吐出口からセメントミルクを吐出することもできる。

（７）径Ｄ_４、高さＨ_４の杭穴３０の拡頭部３４の掘削が完了したならば（図２（ｃ））、第一掘削ヘッド１０、掘削ロッド１Ａ、第二掘削ヘッド２０及び掘削ロッド１を上昇させ（図２（ｄ））、地上に出た各部材を取り外す。この際、拡頭部３４を掘削した際に落下した掘削泥土が杭穴３０の軸部３１に混入した場合には、全体を回転すれば、再度第一掘削ヘッド１０で、杭穴３０内を撹拌するので、杭周固定液層の品質を保つことができる。また、引き上げの際に、掘削ロッド１、１および掘削ヘッド１０、２０の体積分の杭穴充填物（セメントミルク又はソイルセメント）が不足するので、第一掘削ヘッド１０及び／又は第二掘削ヘッド２０の吐出口からセメントミルクを追加吐出して補充する。
また、Ｈ_４＞Ｈ_３としたので、拡頭部３４の掘削が完了した際に、第一掘削ヘッド１０は、根固め部３２の上縁３３より上方に位置するので、完成した根固め層を乱すことがない。

（８）続いて、第一掘削ヘッド１０が拡頭部３４内に入ったならば、第一掘削ヘッド１０の吐出口からセメントミルクを吐出して、第一掘削ヘッド１０を回転して拡頭部３４内を撹拌混合して、拡頭部３４内を均一なソイルセメント層を形成する（図２（ｄ））。

（９）続いて、従来と同様に、杭穴３０内に既製杭４０、４０を下降して埋設させれば、基礎杭構造を構成できる（図２（ｅ））。

３．他の実施態様

（１）前記実施態様で、軸部３１に杭周固定液層を形成したが、充分な根固め部３２を形成してあれば、軸部３１への杭周固定液層の形成を軽減又は省略することもできる（図示していない）。

（２）また、前記第一掘削ヘッド１０は、１台で軸部３１と拡底部３２を掘削できれば他の構造とすることもできる。また、拡底部３２を形成しない場合には、セメントミルクの吐出口を有すれば他の構造とすることもできる（いずれも図示していない）。

（３）第二掘削ヘッド２０は、セメントミルク搬送路を有し、下端部で径Ｄ_４の掘削ができれば、他の構造とすることもできる（図示していない）。また、第二掘削ヘッド２０の吐出口及び切替弁は省略することもできる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ掘削ロッド
２掘削ロッドの本体部
３本体部の連結部（上）
４本体部の連結部（上）
５掘削ロッドの練り付けドラム
１０第一掘削ヘッド
１１第一掘削ヘッドの本体部
１２本体部の連結部（上）
１３本体部の固定掘削刃
１５第一掘削ヘッドの掘削腕
１６掘削腕の掘削刃
２０第二掘削ヘッド
２１第二掘削ヘッドの本体部
２２本体部の連結部（上）
２３本体部の連結部（下）
２４第二掘削ヘッドの掘削板
２５掘削板の掘削刃
２６撹拌板
３０杭穴
３１杭穴の軸部
３２杭穴の拡底部（根固め部）
３３拡底部の上端
３４杭穴の拡頭部
３６地面
４０既製杭

Claims

セメントミルク搬送路を有する所定本数の掘削ロッドを連結し、下端にセメントミルク吐出口を有する第一掘削ヘッドを連結して、杭穴を掘削する方法であって、以下のように径Ｄ_４、深さＨ_４の拡頭部を掘削することを特徴とする拡頭部を有する杭穴の掘削方法。
(1) 前記所定数の掘削ロッドの先端に第一掘削ヘッドを連結して、径Ｄ_０の杭穴軸部及び径Ｄ_１の杭穴根固め部を掘削する。
(2) 続いて、第一掘削ヘッドから杭穴内にセメントミルクを吐出しながら、掘削ロッド及び掘削ヘッドを第一基準高さまで引き上げる。
(3) 続いて、地上に至った掘削ロッドを取り外し、拡頭掘削ができる第二掘削ヘッドを連結し、必要ならば第二掘削ヘッドに他の掘削ロッドを連結する。前記第二掘削ヘッドには、セメントミルク搬送路を有し、下端に下方の掘削ロッドのセメントミルク搬送路と連通できるようになている。
(4) 続いて、連結した第一掘削ヘッド、掘削ロッド及び第二掘削ヘッドを回転しながら下降して、地上から杭穴軸部の外周側を径Ｄ_４（＞Ｄ_０）に拡大掘削する。
(5) 地上から所定深さまで径Ｄ_４（＞Ｄ_０）の拡頭部の掘削が完了したならば、連結した第一掘削ヘッド、掘削ロッド及び第二掘削ヘッドを引き上げ、引き上げながら、前記拡頭部内に、第一掘削ヘッド及び／または第二掘削ヘッドからセメントミルクを注入する。
(6) 前記拡底部内では、セメントミルクと掘削泥土とを撹拌混合しソイルセメントを形成し、あるいは掘削泥土をセメントミルクに置換する。
以下のように構成することを特徴とする請求項１記載の拡頭部を有する杭穴の掘削方法。
(1) 第一基準高さを、杭穴の根固め部の上縁から「高さＨ_４」より上方に設定する。
(2) 第二掘削ヘッドのセメントミルク搬送路に切替弁を設けて、前記切替弁は、地上からの操作により、上方からのセメントミルクを第二掘削ヘッドのセメントミルク吐出口に流すか、あるいは下方の連結部に流すかを選択可能な構造とした。
(3) 撹拌手段を設ける。