JP2005097853A - 上下可動式回転テーブルを備えた掘削装置と二重管方式による鋼管杭の施工法ならびに基礎杭構築のための掘進方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転テーブルを上下可動として二重管方式による鋼管杭の施工と、場所打ち杭構築のための掘進を容易にした方法を提供する。
【解決手段】 クラウンビットを使用し採取作業をする際に、上下動可能な回転テーブル５を上に揚げ、回転テーブルの下部から先端ビット１１を掘削孔内に入れ込み、孔内に先端ビットが正規に挿入された状態で、回転テーブル５をベース位置にまで下降させて固定する。ウォータースイベル４にリーダーに内蔵する油圧駆動で必要なビット荷重を与えながら回転トルクを伝達し掘削する。掘削孔内を洗浄して掘進作業を終了したのち、鋼管杭２０を回転テーブル５から取外しウォータースイベル４を上方に移動させて断面角形の中空ロッドを取付け、孔底の拡孔部を鋼管の直径１．５倍程度に拡径させたのち孔内洗浄し、鋼管杭内に挿入したロッド１０を介して生コンクリート２２を打設する。次いで、ロッドを正回転して拡孔用ウイングを鋼管内に収納しながらビットを回収し作業を終了する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、上下可動式回転テーブルを備えた掘削装置に関し、特に二重管方式による鋼管杭の施工法ならびにＨ鋼モルタル杭、ＢＨ・Ｗ三軸式安定液固化壁、地辷り抑止杭等の基礎杭構築のための掘進方法に関する。

掘削作業をする際に使用するドリリングロッドの径を大きくした角形ロッド又は丸形ロッドを使用することにより、安定液を正循環方式に使用しても、従来のようにロッドの内径が小さい場合に比較して流動抵抗が小さくなるので、その分だけ１０倍以上の送水量を孔内にロッドを通して送り込むことができる。送水量が大きくすれば、ロッドの先端に取り付けた回転ビットにより産出されたスライムは孔内の管外流速によって孔外に速やかに搬出されるので、掘進所要時間は大幅に短縮することができる。また、ロッドを大きくすることにより安定液を正・逆循環方式の両方に使用できる。深度が深くなれば、エアーリフトに容易に切り換え可能な掘削方式なので、本願人が出願したウォータースイベル（特願２００３−１３８４５１号）を用いた掘削方式によって正循環にも逆循環にも、又深度が深ければエアーリフト方式でも掘進可能なように工夫されている。

ロッド継ぎ手部は、通常捻子ジョイントが採用されていたが、リバース工法の場合には、構造上捻子ジョイントは無理なのでフランジジョイントを使用し、着脱作業は全て人力に頼っていた。又作業が最も危険で負傷事故が多発している。そこで、先に本願人が出願した特願２００３−１０１５３３号では、バイヨネット式、クランプ式などのワンタッチジョイントとしてロッドの着脱作業を自動化し、作業時間の短縮を図ることが可能となった。
また、掘削作業をする際に使用するドリリングロッドの径を大きくした角形ロッド又は丸形ロッドを使用することにより、安定液を正循環方式に使用しても、従来のようにロッドの内径が小さい場合に比較して流動抵抗が小さくなるので、その分だけ１０倍以上の送水量を孔内にロッドを通して送り込むことができる。送水量が大きくすれば、ロッドの先端に取り付けた回転ビットにより産出されたスライムは孔内の管外流速によって孔外に速やかに搬出されるので、掘進所要時間は大幅に短縮することができる。また、ロッドを大きくすることにより安定液を正・逆循環方式の両方に使用できる。深度が大きくなれば、エアーリフトに容易に切り換え可能な掘削方式なので、前記ウォータースイベル（特願２００３−１３８４５１号）は掘削方式によって正循環にも逆循環にも、エアーリフト方式でも掘進可能なように工夫されている。

軟弱地盤を貫通して堅固な地盤（基礎地盤）に荷重を直接伝える支持杭を構築には種々な工法が実施されているが、（ａ）鋼管杭を所定深度迄沈設するのに大型機（アースオーガ、三点支持製杭打機等）を使用するので空間制限は無く、広い施工場所に限定される。（ｂ）主に中掘り杭工法なので鋼管内の土砂はオーガーを挿入して掘削するので、土質条件が悪いと（例：大きな石や木片のような異物）杭とオーガー間に噛みこみ、掘削不能となることがある。（ｃ）持地盤の強度を改良する目的で、鋼管杭の下部はオーガービットの掘削径を拡大しセメントミルクをビット先端から低圧噴射注入しながら反復攪拌を行うが、土砂とセメントが混合し、ある程度の強度しか期待できない。（ｄ）鋼管杭長が、一般的に５０ｍ以下（実際には４０ｍ以下）とされている。（ｅ）リバース工法で鋼管杭を構築する場合に、掘削後に鋼管杭を建て込むので鋼管外周部に隙間ができ、地盤地下の危険性又は設計上周面摩擦力は期待できない。（ｆ）掘削機械設備が大規模なため鉄道営業線の接近部、空頭制限のある領域及び交通量の多い道路上等の狭溢な場所での施工はできなかった。

さらに、従来工法の拡孔部は、大型機械を使用し拡底杭を構築するが、オーガービットでセメントと土砂を低圧にして噴射混合させ、ソイルセメントにするので、コンクリートのみで打設する場合とは強度上著しく相違する。また、従来工法は、拡底でなく鋼管底にてセメントミルクを高圧噴射させて支持地盤を改良するため、杭先端部の支持力が不十分である。
上記のように、トップドライブ式にて掘削する場合には、回転テーブルにてロッドを回転させ、トルクを伝達する必要がなく、円形ドリリングロッドとジョイント部は肉厚カップリングを使用すれば良いので、全体に円筒状になる。ワンタッチジョイントの役割は、着脱作業を簡単化し、シール性を確保し、回転トルクの伝達に関し正逆回転に対応させ、ビットに必要な荷重を伝達するようにすることが望まれている。

本発明は、二重管方式による掘削方法は回転テーブルをウォータースイベルと一体としトップドライブ方式にて施工する。二重管の継ぎ足しは回転テーブルを上に揚げて回転テーブルの下部にて行う。また、ロッド先端に拡孔用ビットを取付け、回転テーブルの底面部に鋼管杭を同時回転させることを可能とし、内管のロッドと外管の鋼管が二重管方式で同時に同方向に回転させる。そのため回転テーブルは上下可動としトップドライブ方式でも適用できるようにすることにより、鋼管杭構築を容易に遂行できるようにすることを目的とする。また、Ｈ鋼モルタル杭、及びＢＨ・Ｗ三軸式安定液固化壁などの基礎杭構築のための掘削方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ドリリングロッドと鋼管杭による二重管掘進方式の掘削装置において、掘削装置に内蔵する回転トルクをドリリングロッド又は鋼管杭に伝達するための回転テーブルをリーダーに対し上下可動に取付け、前記掘削装置のベース又はブースに下降させた回転テーブルの中央穴に前記ロッドを通して回動するか、または回転テーブルによる回動を離して前記ロッドをトップドライブ式に回動するようにした、ことを特徴とする上下可動式回転テーブルを備えた掘削装置である。
請求項２は、ワンタッチジョイントロッドと鋼管杭とで構成される二重管式鋼管杭を、掘削装置の回転テーブルを上下稼動させ回転テーブルの下部で前記ロッドと鋼管杭を継ぎ足して二重管方式で掘進し、継ぎ足す時には、回転テーブルを最上部に油圧で押し上げ、二重管の状態で回転テーブルの下部で継ぎ足して掘進すると共に、前記回転テーブルを利用したトップドライブ式にて下方向に回転させ安定液を循環させながら掘進し；最初からトップドライブ方式のみで掘削する場合は、丸型ロッドを使用し、トップドライブ方式のウォータースイベルの下側で鋼管及び丸ロッドの継ぎ足しを行う、ことを特徴とする二重管方式による鋼管杭の施工法である。

請求項３は、鋼製パイプの外周に角形外套を形成させ、かつ端部にバイヨネット式又はクランプ式のジョイントを備えた角形ワンタッチジョイントロッドを用いＨ鋼モルタル杭または地辷り抑止杭による基礎杭を構築する方法であって；掘進に当っては回転テーブルを最上部に油圧で押し上げてビットを孔口に置き、その上に前記角形ワンタッチジョイントロッドを継ぎ足して回転テーブルによるトップドライブ方式で下方向に掘進し；次いで、回転テーブルを下部ベースに固定させ、その回転テーブルの上部において角形ワンタッチジョイントロッドを追加継ぎ足しながら所定深度まで掘進すること、を特徴とする基礎杭を構築するための掘進方法である。
請求項４は、ドリリングロッドと鋼管杭との二重管掘進方式によって基礎杭を構築するための掘進方法おいて、掘削深度が浅く使用するワンタッチジョイントロッドの重量が小さく、ロッド自重だけでは掘進に必要なビット荷重が与えられないときには、回転テーブルをリーダーに内蔵する油圧にて上下動を可能にして、ウォータースイベルと回転テーブルとを一体に接続してトップドライブ方式で掘進すると共に、前記回転テーブルを上下動して、回転テーブルの下に鋼管とロッドを同方向に回転させながら掘進し；所定の掘削深度に至りロッド総重量が大きくなったときには、回転テーブルを掘削装置本体のベースに固定したのち、前記ドリリングロッドを回転させトルクを伝達して掘削するようにしたことを特徴とする基礎杭構築のための掘進方法である。

請求項５は、二重管方式にて鋼管杭を沈設する場合には、全ての作業はウォータースイベルと回転テーブルとを一体に接続してトップドライブ方式で掘進する回転テーブルをリーダーに内蔵する油圧にて上下動する油圧稼動で掘削に必要なビット荷重を与え；場所打ちコンクリート杭、Ｈ鋼モルタルと杭及びＢＨ・Ｗ三軸式安定液固化壁を構築するために掘進する場合には、ビットを孔口に据付け掘進開始する時はドリリングロッド１本目はトップドライブ方式にて回転テーブルを上部から下方へ回転させながらウォータースイベルと回転テーブルを一体にして掘進し、２本目からは回転テーブルをベースに固定させて、ロッドを回転テーブルの上部にて継ぎ足しながら掘進するようにしたことを特徴とする基礎杭構築のための掘進方法である。

請求項６は、鋼管杭の中央にワンタッチジョイントロッドを挿入、先端にビットを取付け鋼管内部の先端に位置するように調整し、鋼管とワンタッチジョイントロッドとを二重管方式にて回転させ掘進する方法であって；前記ワンタッチジョイントロッドの先端に拡径用羽根を有し、ビットを逆回転すると鋼管中に取り付けてある伝達用コマからビットが外れて前記拡径用羽根が拡大し、拡底部にて必要な周辺摩擦力と底面の支持力が設計値を満足する深度まで円柱状に拡孔される。回転トルクは鋼管頭部のスイベルヘッドを通し回転テーブル底部から伝達するか、または鋼管内先端部にて鋼管内部に取り付けてある数個のコマより前記ビットに回転トルクを伝達し；鋼管杭内に入り込んだスライムを正循環又は逆循環方式で鋼管外に排出しながら、目的深度の支持層中に鋼管杭先端が到達したとき鋼管杭の回転を停止し、ビットを逆回転に切り換え拡径して掘進を続行するようにしたことを特徴とする鋼管杭の底部に円柱型拡底杭を構築する方法である 。

本発明の利点を列記すると下記のとおりである。
ａ．施工場所が狭隘部や空頭制限がある現場での効率良く施工ができる。
ｂ．鋼管杭の底部に柱状型拡底杭を確実に構築できるので、１本当りの支持力が増大し、経済的である。
ｃ．孔壁崩壊は鋼管杭にて防止できるので鋼管内に入り込んだ土砂は清水にて正循環又は逆循環方式にて速やかに鋼管内より排出され、地上で容易にスライムが分離し、清水は再使用できるので、スライム（掘削土砂）は産業廃棄物の対象にはならない。
ｄ．管杭が５０ｍ以上になってもエアーリフト方式で土砂を速やかに排出するだけでなく、鋼管外周面に摩擦抵抗力を低減（フリクションカット）するための潤滑材として無公害洗浄を使用することにより、より長い杭の構築が可能である。
ｅ．超深度の場合、エアーリフト方式により掘削能率の向上
ｆ．鉄道営業線接近箇所で施工可能なので孔口の崩壊の危険性が無く崩壊防止の補助工法は不要である。
ｇ．最終目標深度迄掘進したら、引き続き孔内洗浄をし、ロッドを使用し先端部に生コンクリートを打設又はモルタル注入が可能なので孔底にスライムが沈殿する危険性が無く良質な支持杭の構築が可能である。

本発明を実施する際には、掘削装置のウォータスイベルに昇降自在に保持したドリリングロッド（以下単にロッドという）を、掘削装置前部に配置した回転テーブルに挿通し、ロッド内に安定液を圧送しながら先端ビットで回転させて地盤を掘削すると共に、産出したスライムを泥水と共にビット先端から正循環方式で吐出し管外流速にて孔外にて排除する。又、逆循環方式にて掘削できる両用型である。
上記ロッドの詳細な図示を省略したが、先に出願した特願２００３−１０１５３３号に開示したように、鋼製パイプの外周４箇所のパイプ長手方向に角形外套を形成させた、いわゆる角形ロッドであり、予め回転テーブルにあけておいた正方形穴に挿通させる。ロッドの連結部には、強力な正逆回転させトルクを伝達させるため鋼管カップリングを装着させると共に、バイヨネット式、クランプ式などのワンタッチジョイントを備えた角形ワンタッチジョイントロッドとしてロッドの連結・着脱作業を自動化している。すなわち、ドリリングロッドの一方に装着した比較的厚肉の鋼管カップリング（例えば、外径２４０ｍｍφのロッドのときカップリング肉厚３５〜４０ｍｍ）の先端に複数の溝又は凹部を形成すると共に、カップリングを装着しないパイプの受け側外周にキー又は凸部を設け、先行させたロッド連結部受け側のキー又は凸部に、後続させるロッドのカップリング先端の溝又は凹部を、挿入、差込もしくは係合させてワンタッチで連結するものである。このワンタッチ式ジョイントは着脱操作が簡単であるほか、回転トルクを正逆回転に対応し、かつビットに必要な荷重を伝達し、また、ジョイント部のシール性を良好にするという役割を果す。

図１は、本発明掘削装置の側面図を示す。この掘削装置１は、キャタピラ式自走車２の前方にリーダー３を立設しアーム４ａ、５ａを介してウォータスイベル４とトップドライブ兼用回転テーブル５とを昇降自在に組付けている。ウォータスイベル４は、ドリリングロッド１０の上端を連結しており、回転テーブル５の下面には鋼管ヘッドキャップまたはスイベルヘッド６を介して鋼管杭２０を吊り下げている。
ドリリングロッド１０は、前述したようなワンタッチジョイントロッドであって、先端ビット（コアーチューブクラウンビット）１１の周縁に設けたメタルクラウンビット１２を鋼管杭２０の下端に噛み合わせて連結し、ワンタッチジョイントロッド１０の回転と同期して鋼管杭２０を回転するようになっている。ワンタッチジョイントロッド１０の外壁長手方向には、エアリフト逆循環方式の掘削時に使用するエアパイプ１３を添設している。また、上記ウオータスイベル４は、詳細な図示を省略したが、前記特願２００３―１３８４５１号（正逆循環方式併用ウォータスイベル）に開示したように、スイベル本体を構成するアウターハウジングにエアーリフト用エアー導入ポートを設けると共に、アウターハウジング内に回転自在に挿合したインナーハウジングの厚肉壁内に、エアー導入ポートに対抗する位置から下方に向けてエアーリフト用通路を有している。なお、上記先端ビット１１は、ボルト締付け等によってロッド１０に対し取外し自在に組み付けられている。

掘削現場域内に設置したマッドスクリーン、サンドポンプ、沈殿槽、水槽等からなる清水プラント７からサクションポンプ８を経てウォータスイベル４のトップに設けた導管９に接続する一方、エアリフト用の圧搾空気をウォータスイベルのアウターハウジングに設けたエアー導入パイプ１８に連ねてロッド１０の外壁に添設したエアパイプ（エアリフトパイプ）１３に接続する。また、逆循環方式の掘削時に、清水をスイベルヘッド６内に供給するパイプ１９を配置している。ロッド先端のビット１１の上面には、所定深さに掘削後にロッドを引き上げる際に、鋼管杭内の土砂、スライム等の抵抗を少なくしてスムーズに上昇できるよう引き揚げ時にガイド１１ｂを形成させている。また、ビット１１は図６について後記するように掘削孔の底部を拡底するためのウイングを備えている。
上記のように、ロッド先端に拡孔用ビット（コアーチューブメタルクラウンビットを鋼管底部に装着）を取付け、回転テーブルの底面部に鋼管杭を同時回転させることを可能とし、内管のロッドと外管の鋼管が二重管方式で掘削可能にし、そのため回転テーブルは上下可動としトップドライブ方式でも適用できる。また、鋼管杭先端のクラウンメタル（超硬合金）１２付ビットの消耗を小さくするため、鋼管杭先端よりビットの三角部を突出させる、ことにより、鋼管杭構築を容易に遂行できる。

図２は鋼管杭の先端部の処理方法を示すもので、（ａ）は鋼管杭２０の先端部内に所定厚みの生コンクリート２１を打設した場合の断面図、（ｂ）は杭の先端縁から所定深さまで径を大きく掘削し生コンクリートを打設して柱状拡径底２２を形成させた場合の断面図である。前者の場合は、支持力＝鋼管外周面摩擦力＋鋼管杭先端支持力であるが、後者の場合は支持力＝鋼管外周面摩擦力＋拡底柱状部外周面摩擦力＋拡底部支持力となるため、前者のものより大きな支持力を発揮することができる。

図３と図４は、本発明における杭への回転トルク伝達経路を示す。図３のように、ロッド１０の先端ビット１１のクラウンに鋼管杭の下端を係合させて、ロッドの回転を鋼管杭２０に伝達する場合には通常、１．５〜２．０ｔ・ｍ程度の回転トルクで回転させるが、図４のようには、鋼管杭の回転を、トップドライブ式回転テーブル５の底部から直接伝達する場合は、例えば、２．０〜５．０ｔ・ｍの回転トルクで回転させることが可能である。

図５は、本発明において深度別の施工法を示すもので、（ａ）は孔径４００〜８００ｍｍで、深さ３０ｍ程度の低深度鋼管杭を正逆循環両用方式で掘削するときの断面図、（ｂ）は同孔径で約４０ｍの中深度鋼管杭を逆循環方式で掘削するときの断面図、（ｃ）は同孔径、約３０〜１００ｍの超深度鋼管杭をエアリフト逆循環方式で掘削するときの断面図である。
前記したように鋼管（外管）の中部にワンタッチジョイントロッドを挿入、先端にビットを取り付け鋼管内部の先端に位置するように調整し、鋼管と中管のワンタッチジョイントロッドとが二重管方式にて回転させ掘進する場合、回転トルクは鋼管頭部でコマ又はレデューサーを通し回転テーブル底部から伝達する機構と、鋼管内先端部にて鋼管内部に取り付けてある数個のコマよりビットに回転トルクを伝達する二方法がある。
又、前記特願「正逆循環方式併用形ウォータースイベル」を使用することにより、鋼管内に入り込んだスライムを孔外（鋼管外）に排出するのに正循環又は逆循環方式にもでき、深度が深ければエアーリフト方式にても掘進可能である。
鋼管底部より円柱状拡底杭を構築する場合、目的深度の支持層中に鋼管杭先端が到達したら（外管）鋼管の回転を停止し、ビットを逆回転に切り換え掘進を続行する。ビットは逆回転すると鋼管中に取り付けてある伝達用コマからビットが外れ、ビットが鋼管底より突出すと逆回転によりビットの羽根１１ａ(図６参照)が拡大するようになっている。拡底部にて必要な周辺摩擦力と底面の支持力が設計値を満足する深度迄、円柱状に拡孔する。

図６は先端拡径ビットの拡大底面図である。ロッド１０の先端周囲に設けたビット１１に拡径用カッターとなるウイング１４を取付ける。図示例のものは、ロッド１０の周囲から放射状に伸びる３枚の羽根１１ａからなり、各羽根１１ａの側部にブラケット１６を固着し、ブラケット１６に軸１５を通して拡径用ウイング１４を回動自在に支持する。また、鋼管２０の内壁個所に拡径用ウイング１４のストッパー１７を設ける一方、ウイング１４先端内側にロッドの正転時に拡径用ウイング１４を元の位置に復元させるバネ（補助スプリング）又はゴム１８を設ける。ロッドの正転時には、実線矢印のように、ウイング１４は鋼管杭２０の半径内に収容され、逆転時には点線矢印のように軸１５を中心に回転して拡径孔２３を掘削することになる。

掘削時には、口元管（図示省略）を埋め込んで掘削時に使用するためスペースを確保する。口元管の役割は孔口の不安定な地盤の崩壊防止及びビットの取付スペースの確保が目的であって、荷重を与えながら回転させる。正回転、逆回転拡径、掘削続行、孔内洗浄、生コンクリート打設後、正回転しながらビットを引き揚げると、鋼管底部のコマ又はレデユーサー（図示省略）に当たると拡径用ウイングが折りたたまれ鋼管内に納まる。

１．二重管方式による鋼管杭 の沈設方法と場所打コンクリート。
２．モルタル注入孔に補強芯材としてＨ鋼を建て込んだＨ鋼モルタル杭。
３．３軸ビットを用いて一部オーバーラップさせた連壁孔を掘削し、掘削スキムと固化材を混合した安定液を孔内に注入したのち補強芯材（Ｈ鋼）を建て入れる三軸式リバース工法（又はＢＨ・Ｗ三軸式安定液固化工法）。
などの基礎杭掘削方法の違いを明白な記述に改めること。

図７は、本発明拡径鋼管杭の動作を示すもので、（ａ）は地盤中に建て込んだ鋼管杭の先端に挿入した拡径ビット付のリバースロッド（逆循環用ロッド）１０を正回転（右回転）させた状態の断面図、（ｂ）はリバースロッドを逆回転させてビットを拡径させたのち鋼管杭先端に拡径孔を掘削する状態の断面図、（ｃ）は掘削完了後清水を供給して洗浄する状態の断面図である。
図７（ａ）では、鋼管杭２０が目標深度まで到達したら、鋼管頭部を切り外し、回転を停止する。次いで、ロッド１０を逆回転させながら清水を逆循環で供給する。鋼管底部よりビットが下方に飛び出すとビットの羽根１１ａに取付けた拡径用ウイング１４（図６参照）が拡大して拡径孔２３が掘削できる。図７（ｂ）では、ロッド１０が最終深度に達したら低速回転に変え清水を供給して孔内を洗浄する。その後、ワンタッチジョイントロッドまたはトレミー管２４を使用して、生コンクリート２２を孔底部に打設する。図７（ｃ）では、生コンクリート打設後ビット回転を正転にしてロッド１０を徐々に引上げる。引き上げにつれてビットが鋼管底部のコマ又はレデユーサーに当って拡径状態の羽根が縮小し、鋼管杭２０内に収納される。

図３、図４に本発明装置の概略を示したように、この装置（回転テーブルが油圧で上下駆動しトップドライブ方式にも両用できる装置）を有する掘削機を効果的に活用するため二重管方式による鋼管杭の構築方法である。その場合は、鋼管杭のみ構築する施工法と、鋼管杭の下部、支持層にて拡底杭を構築する施工法（カサを広げる機構も含める）の２つのタイプがある。すなわち、二重管構造にて外管である鋼管杭に回転トルクを伝達する方法は２種類で、第１は鋼管杭の回転時の周辺摩擦力が大きい場合は、鋼管頭部にてレデューッサーから回転テーブル底部に連結する。第２は比較的鋼管外周の回転摩擦抵抗力が小さい場合には、鋼管底部の内側にコアーを取付け回転ビットの羽板より回転トルクを鋼管に伝達する。鋼管杭を「目的深度」まで掘削したら、鋼管底部より拡底部を掘削した後に、その最終位置にてビット回転を低速回転にして正又は逆循環方式にて孔内洗浄をする。引き続き孔内に挿入してある角形ワンタッチジョイントロッドを通して鋼管底部のみ生コンクリートを打設又はモルタル注入して充填するものである。

本発明掘削装置の側面図である。 鋼管杭の先端部の処理方法を示すもので、（ａ）は杭の先端部内に所定厚みの生コンクリートを打設した場合の断面図、（ｂ）は杭の先端縁から所定深さまで径を大きく掘削し生コンクリートを打設して柱状拡径底を形成させた場合の断面図である。 鋼管杭の回転を、ロッド先端のビットより伝達する場合を示す掘削装置の断面図である。 鋼管杭の回転を、トップドライブ式回転テーブルの底部から直接伝達する場合を示す掘削装置の断面図である。 本発明において深度別の施工法を示すもので、（ａ）は低深度鋼管杭を正逆循環両用方式で掘削するときの断面図、（ｂ）は中深度鋼管杭を逆循環方式で掘削するときの断面図、（ｃ）は超深度鋼管杭をエアリフト逆循環方式で掘削するときの断面図である。 拡底兼用ビットの拡大底面図である。 拡底鋼管杭の施工順序を示すもので、（ａ）は柱状拡底掘削工程、（ｂ）は掘削孔内の洗浄・生コンクリート打設工程、（ｃ）は拡径底形鋼管杭の仕上げ工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 掘削装置 ２ キャタピラ自走車
３ リーダー ４ ウォータスイベル
４ａ、５ａ アーム ５ 回転テーブル
６ スイベルヘッド ７ 清水プラント
８ サクションポンプ ９ 導管
１０ ドリリングロッド １１ 先端ビット（拡径ビット）
１１ａ ビットの羽根 １１ｂ ガイド
１２ メタルクラウン １３ エアーパイプ
１４ 拡径用ウイング １５ 軸
１６ ブラケット １７ ストッパー
１８ 補助スプリング １９ 清水パイプ
２０ 鋼管杭 ２１、２２ 生コンクリート
２３ 拡径孔

Claims (6)

1. ドリリングロッドと鋼管杭による二重管掘進方式の掘削装置において、掘削装置に内蔵する回転トルクをドリリングロッド又は鋼管杭に伝達するための回転テーブルをリーダーに対し上下可動に取付け、前記掘削装置のベースに下降させた回転テーブルの中央穴に前記ロッドを通して回動するか、または回転テーブルによる回動を離して前記ロッドをトップドライブ式に回動するようにしたことを特徴とする上下可動式回転テーブルを備えた掘削装置。
2. ワンタッチジョイントロッドと鋼管杭とで構成される二重管式鋼管杭を、掘削装置の回転テーブルを上下稼動させ回転テーブルの下部で前記ロッドと鋼管杭を継ぎ足して二重管方式で掘進し、継ぎ足す時には、回転テーブルを最上部に油圧で押し上げ、二重管の状態で回転テーブルの下部で継ぎ足して掘進すると共に、前記回転テーブルを利用したトップドライブ式にて下方向に回転させ安定液を循環させながら掘進し、
   最初からトップドライブ方式のみで掘削する場合は、丸型ロッドを使用し、トップドライブ方式のウォータースイベルの下側で鋼管及び丸ロッドの継ぎ足しを行う、ことを特徴とする二重管方式による鋼管杭の施工法。
3. 鋼製パイプの外周に角形外套を形成させ、かつ端部にバイヨネット式又はクランプ式のジョイントを備えた角形ワンタッチジョイントロッドを用いて、Ｈ鋼モルタル杭または地辷り抑止杭による基礎杭を構築する方法であって；掘進に当っては回転テーブルを最上部に油圧で押し上げてビットを孔口に置き、その上に前記角形ワンタッチジョイントロッドを継ぎ足して回転テーブルによるトップドライブ方式で下方向に掘進し；次いで、回転テーブルを下部ベースに固定させ、その回転テーブルの上部において角形ワンタッチジョイントロッドを追加継ぎ足しながら所定深度まで掘進すること、を特徴とする基礎杭を構築するための掘進方法。
4. ドリリングロッドと鋼管杭との二重管掘進方式によって基礎杭を構築するための掘進方法おいて、掘削深度が浅く使用するワンタッチジョイントロッドの重量が小さく、ロッド自重だけでは掘進に必要なビット荷重が与えられないときには、回転テーブルをリーダーに内蔵する油圧にて上下動を可能にして、ウォータースイベルと回転テーブルとを一体に接続してトップドライブ方式で掘進すると共に、前記回転テーブルを上下動して、回転テーブルの下に鋼管とロッドを同方向に回転させながら掘進し；所定の掘削深度に至りロッド総重量が大きくなったときには、回転テーブルを掘削装置本体のベースに固定したのち、前記ドリリングロッドを回転させトルクを伝達して掘削するようにしたことを特徴とする基礎杭構築のための掘進方法。
5. 二重管方式にて鋼管杭を沈設する場合には、全ての作業はウォータースイベルと回転テーブルとを一体に接続してトップドライブ方式で掘進する回転テーブルをリーダーに内蔵する油圧にて上下動する油圧稼動で掘削に必要なビット荷重を与え、
   場所打ちコンクリート杭、Ｈ鋼モルタルと杭及びＢＨ・Ｗ三軸式安定液固化壁を構築するために掘進する場合には、ビットを孔口に据付け掘進開始する時はドリリングロッド１本目はトップドライブ方式にて回転テーブルを上部から下方へ回転させながらウォータースイベルと回転テーブルを一体にして掘進し、２本目からは回転テーブルをベースに固定させて、ロッドを回転テーブルの上部にて継ぎ足しながら掘進するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の基礎杭構築のための掘進方法。
6. 鋼管杭の中央にワンタッチジョイントロッドを挿入、先端にビットを取付け鋼管内部の先端に位置するように調整し、鋼管とワンタッチジョイントロッドとを二重管方式にて回転させ掘進する方法であって、
   前記ワンタッチジョイントロッドの先端に拡径用羽根を有し、ビットを逆回転すると鋼管中に取り付けてある伝達用コマからビットが外れて前記拡径用羽根が拡大し、拡底部にて必要な周辺摩擦力と底面の支持力が設計値を満足する深度まで円柱状に拡孔され、
   回転トルクは鋼管頭部のスイベルヘッドを通し回転テーブル底部から伝達するか、または鋼管内先端部にて鋼管内部に取り付けてある数個のコマより前記ビットに回転トルクを伝達し、
   鋼管杭内に入り込んだスライムを正循環又は逆循環方式で鋼管外に排出しながら、目的深度の支持層中に鋼管杭先端が到達したとき鋼管杭の回転を停止し、ビットを逆回転に切り換え拡径して掘進を続行するようにしたことを特徴とする鋼管杭の底部に円柱型拡底杭を構築する方法 。

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