JP2005264452A

JP2005264452A - 杭基礎の構築工法および杭基礎の構築装置

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Publication number: JP2005264452A
Application number: JP2004074523A
Authority: JP
Inventors: Takashi Amagai; 隆雨甲斐
Original assignee: CHIYODA SOILTEC KK
Current assignee: CHIYODA SOILTEC KK
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP4490710B2

Abstract

【課題】地中に杭を立設して基礎を支持させるに際して、掘削した孔に空隙部を形成しながら固化材を充填させて、孔の底部に固化材のみによる基礎柱を構築し、強度の大きい基礎柱に対して、既成の杭の下部を埋設して一体化し、信頼性を向上させる。
【解決手段】クレーン等と組み合わせて構成する掘削装置において、回転機構により駆動される掘削装置１４は、二重のロッド１５、１８の下部に設けたスクリュー等の掘削翼１６、１９により縦孔を掘削する。前記掘削孔２０を予定の深さまで掘り下げてから、（ｂ）のように、上部のフライト部材１９を引き上げると同時に、ロッド１５を通して固化材を供給して、所定の高さＨの柱を構築する。その後に、固化材の柱に既成の杭部材の基部を埋設して一体化した基礎杭を構築する。
【選択図】図７

Description

本発明は、住宅等の建物の基礎に用いる杭基礎等の構築装置と構築工法に関し、特に、地面から縦に掘り込んだ杭孔の下部に固化材の柱を構築し、前記固化材の柱の上部に位置決めするようして既成の支持柱部材の下部を埋め込んで、２種類の柱部材を一体化して構築する杭基礎の構築方法に関する。

従来より、住宅やその他の小規模の建物等の構造物を構築するに際しては、その構築場所の地盤の強度等の条件を調査し、その地盤の強度が構築を予定している構造物を支持することができないと判断された場合には、その支持力を増大させる工事を行っている。前記地盤の支持力を増大させためには、コンクリートや鋼管杭等の既成の杭等を打設することや柱状の地盤改良を行うこと、または、地盤改良を行った孔に既成の杭部材を打設して一体化させる等の、種々の工法が用いられる。前記支持柱として一般に用いられている工法は、例えば、次の文献１に開示されているような技術手段を用いることが知られているもので、掘削孔の中の土と固化材とを混合して、柱状の改良土の構造体として構築したものの中に既成の杭を打設して、改良土の柱と一体化した支持柱による基礎を容易に構築できるものとして、多くの実施例が知られている（特許文献１を参照）。
特公平１−４０１７３号公報

前記従来例に開示されているような従来工法においては、地盤を掘削した際に余分と考えられる土、つまり、オーガー等によりもみほぐされて体積が増加する分の土を、あらかじめ排除しておくことで、地盤改良の作業後に余る土の処分を容易に行うことが可能とされる。しかしながら、従来の工法を用いる場合には、掘削翼により掘削した土に対して固化材（セメントミルク等）を圧入しながら混合するために、固化材と土とが混合される途中で地表面にあふれ出たり、地中の隙間を通って固化材が流出したりして、注入した固化材が無駄に消費されるという欠点がある。そのために、設計値にしたがって設定した量の固化材を圧送しても、それが全部土と混合されて、地盤を改良した改良柱が構築されるものとはならず、地中に構築した柱の強度にも疑問が持たれる場合が多くあった。

また、前記固化材を高圧で注入する方法を用いているために、地表面に近い部分の土が盛り上がったりすることがあり、その土の処分を必要とすることの他に、固化材が混合された土の一部が地上に排出された場合には、その排出された土の除去も必要とされる場合がある。しかしながら、前記掘削孔から排出される土には、固化材が混入されているものであることから、そのまま投棄したり、埋め立てに使用することはできない性質のものとなっている。そして、産業廃棄物として特別の処分方式にしたがって処理する必要があるために、残土の処分費用が余分に発生すること等の、後で解決を要する不利益が多くある等の問題が残っている。

本発明は、前記杭孔の下部に所定の高さの固化材の柱を構築し、その固化材の柱に既成の地中杭部材の基部を埋設して一体化し、残土を排出せずに杭基礎の構築コストを低減させ得て、杭の強度を増大させ得る杭基礎の構築装置と、そのような支持杭を構築するための工法とを提供することを目的としている。

本願の請求項１ないし４に記載の発明は、杭基礎の構築工法に関する。
請求項１の発明は、地盤に垂直に掘削した杭孔の下部に、孔の底面よりも上に所定の高さまで固化材を注入して、固化材の柱状の構造体を形成し、前記固化材の柱状の構造体が固化する前に、前記杭孔の中に地中杭部材を立設して、前記地中杭部材の基部を前記構造体の中に所定の深さ埋設して一体化し、前記地中杭部材を用いて、建物のような構造物の基礎を構築することを特徴とする。

請求項２の発明は、杭孔を掘削する掘削装置を、下部の掘削翼と上部のフライト部材とにより構成し、掘削用の駆動装置により回転される二重のロッド部材に、前記２種の翼部材を各々支持させ、所定の深さの位置まで土を地表に排除せずに、前記掘削装置により杭孔を掘削する工程に続いて、下部の掘削翼を孔の底部に保持して、フライト部材を次第に引き上げながら、掘削翼の上部で中ロッドに設けている噴出孔から固化材を噴出させ、前記上下のフライト部材と掘削翼の間に形成される空間に固化材を充満させて、設計した高さまで固化材の柱を構築する工程を施工し、前記固化材の柱が固化する前に、地中杭部材を所定の深さまで埋め込んで立設し、前記地中杭部材を利用して、構造物の基礎を構築することを特徴とする。

請求項３の発明は、下部の掘削翼と上部のフライト部材とにより構成した掘削装置を用いて、杭孔を掘削する工程に続いて、下部の掘削翼を孔の底部に保持して、フライト部材を次第に引き上げながら、固化材を噴出させるとともに、前記下部の掘削翼に対して上部のフライト部材を上昇させるに際して、前記下部に固定される掘削翼装置を基準として、上部のフライト部材を押し上げるように作用する駆動手段を用いることを特徴とする。

請求項４の発明は、前記固化材の柱の上部に立設して一体化する地中杭部材には、柱状にあらかじめ構築されている固化材との一体化を助長するための補助手段を設け、前記補助手段には、掘削した杭孔と地中杭の芯を合わせる作用を持たせることを特徴とする。

請求項５以降の発明は、地盤に垂直に杭孔を掘削し、前記掘削した杭孔の下部に、所定の深さまで固化材を打設して、固化材の柱を構築するために用いる装置に関する。
請求項５の発明は、地盤に垂直に杭孔を掘削し、前記掘削した杭孔の下部に、所定の深さまで固化材を打設して、固化材の柱を構築するために用いる掘削装置は、前記掘削装置に回転と上下動作用を付与する駆動部材に対して、中空な同心円状に組み合わせて配置し、内外のロッド部材を摺動可能に構成した２つのロッド部材と、前記２つのロッド部材の各々の下端部に設ける掘削翼部材と、前記２つのロッド部材のうちの中ロッド部材を下降させた位置に固定保持して、外ロッド部材をフライト部材とともに上昇させる手段とを設け、前記外ロッド部材を引き上げる動作とともに、孔の下端部に固定した掘削翼と上昇されるフライト部材との間に、固化材を供給して充満させ、掘削した杭孔の下部に、所定の高さで固化材の柱を構築し、前記固化材の柱の上部に既成の杭を立設可能とし、一体化させる装置として構成することを特徴とする。

請求項６の発明は、前記２つの同心円状に組み合わせられて、掘削時に連動回転される中ロッドと外ロッドとの２つのロッド部材の下端部に各々設ける掘削翼部材において、
前記中ロッドの下端部に保持される掘削翼には、地盤を掘り下げるための掘削手段を設け、前記外ロッドの下端部には、スクリュー状のフライト部材を設け、所定の深さまで杭孔を掘削してから、前記下部の掘削翼部材を杭孔の下部に固定保持して、前記上部のフライト部材を回転させずに引き上げる動作を行い、前記上下の掘削翼部材の間に形成される空間部に対して固化材を注入するよう、ロッドの駆動機構と、固化材の供給機構とを組み合わせて、構成したことを特徴とする。

請求項７の発明は、前記外ロッドの下端部に設けるフライト部材は、上部が小径で下部が大径のスクリュー状の円錐形状のものとして構成し、前記外ロッドを上昇させる動作により、上部の掘削した土を孔壁に向けて押圧する作用を発揮させることを特徴とする。

請求項８の発明は、前記二重に配置するロッドにおいて、外ロッドに設けた下部部材には、昇降装置の複数のシリンダの基部を取付け、前記各シリンダ装置のロッドの端部に設けたチャックを、中ロッドに対して段階的に係合させる動作により、二重のロッドを摺動させるよう構成したことを特徴とする。
請求項９の発明は、前記昇降装置のシリンダの基部を取付ける下部部材の下部に、フライトにより掘削する孔よりも大径で、下部がテーパ状に形成された筒状のケーシングを設け、杭孔を掘り下げる作業の途中で、前記ケーシングを孔の上部から挿入することにより、孔壁を保護することを特徴とする。

前述したように構成した装置を用い、掘削した杭孔の下部に固化材のみの柱を構築するに際して、予定した量の全部の固化材が、土が混入しない状態の柱として杭孔の下部に構築され、その上に既成の杭が立設されて一体化されるのであるから、固化材の柱の信頼性と強度が十分に確保される。前記施工装置により構築される柱では、掘削した孔の壁に土を押圧して壁を強化しているので、現場の土に隙間等があっても、孔の壁を圧密する際に隙間等が解消されるので、注入した固化材のみによる柱が容易に無駄なく構築でき、土と混合する地盤改良土の柱に比して、強度の大きい固化材（コンクリート）の柱として、その支持柱の強度を大きくすることができる。また、前記固化材の柱に基部を埋設する状態で立設する地中杭部材は、その下部に取付けた補助部材による案内作用で、掘削した孔の中心に芯合わせした状態で固定保持でき、既成の地中杭部材を立設する作業を容易に行うことができる。そして、地中杭の構築に際して、土を排出せずに工事を施工できるので、後始末が容易であり、施工に付随する追加のコストを低減させることができる。

以下に説明する杭基礎の構築工法を実施するに際して、従来公知の場所打ち杭の施工装置と同様に、自走式の吊り下げ用のアームを装備したクレーンのような車両や、現場に固定して設置する櫓状の支持装置に支持されたものとして用いることができる。前記杭基礎の構築装置に対して、濃度の濃いセメントミルクまたは、モルタルのような固化材を製造し、中ロッドの中空部を通して噴出孔から噴出させ、掘削孔の中に固化材の柱を構築するための、固化材の供給機構を組み合わせて装備するものである。また、前記固化材の供給の動作に際しては、上部の掘削翼を上昇させる速度に対応させて、あらかじめ設計した供給量の制御情報にしたがって、前記固化材を供給する量を自動的に調節可能とする等の、各種の調節手段を組み合わせて用いる。

前記構成に加えて、前記掘削装置の内側パイプの下部に取付ける掘削翼に対して、外側パイプの下部に設けているスクリュー状の翼部材は、前記掘削翼から離間させるように上昇方向に移動可能とされ、掘削した孔の上部から余分な土を排除することなしに、信頼性の高い地盤改良を行って、柱状の地中構造物を得ることが可能とされる。したがって、前述したような要求項目に対処が可能であれば、以下に説明する装置において、一部の機構を改良して現場の土質に対処可能とすること、または、限られた装備の一部を改良して用いることが可能とされる。

図示される例にしたがって、本発明の装置の構成を最初に説明する。図示される作業装置１は、従来の場所打ち杭の構築装置と同様な機構を設けた、施工装置として構成することが可能であり、例えば、図１に示すような機構の装置を用いることができる。前記作業装置１は、クレーン装置や他の自走式作業車両２から、突出配置される支持アーム３、３ａを用いて、所定の高さに立設する支柱部材５を固定支持し、ワイヤ４を用いてウインチ４ａにより、上部装置１０を上下動可能に支持している。前記支柱部材５に沿って上下動される上部装置１０には、掘削装置のロッド１５、１８を駆動する駆動機構等を設けており、前記二重の同心円状のロッド１５、１８を駆動して縦孔を掘削する。

また、前記支持装置１０に回転ヘッド１１を介して支持させ、杭孔の掘削に用いる二重の中空なパイプ部材において、図２にも示されるように、中ロッド１５は回転ヘッド１１に支持されて、下端部に設けている掘削翼１６により孔を掘削する役目を担当する。前記中ロッド１５を中に挿入する状態で、二重のパイプとして配置される外ロッド１８は、その下端部にフライト部材１９を設けているが、前記外ロッド１８の上部を中ヘッド部材１２に固定している。そして、前記回転ヘッド１１と中ヘッド部材１２との間に、シリンダ装置１３……を配置して、前記２つのヘッド１１、１２の間隔を変更可能に構成し、中ロッド１５に対して外ロッド１８を摺動させ得るように構成している。なお、前記フライト部材１９はその上部が小径で、下部が大径のスパイラル状のフライトにより構成されるもので、そのスパイラルの外径は、その下部に位置される中ロッドの掘削翼１６の径と、ほぼ同一の外径のものとして形成され、全体としてスクリューの円錐形状のものとして形成される。

前記２つのヘッド部材のうち、回転ヘッド１１に対して、中ヘッド部材１２を離間させる状態では、中ロッド１５の掘削翼１６と、外ロッド１８のフライト部材１９とが接近される状態となる。そして、２つの翼部材１６、１９を同時に回転させることで、掘削孔２０を掘削する動作を行い得るようにする。これに対して、前記回転ヘッド１１と中ヘッド部材１２の間で、シリンダ装置１３を縮める動作を行わせ、中ロッド１５に対して外ロッド１８を上側に向けて移動させる動作により、中ロッド１５の掘削翼１６から、外ロッド１８のフライト部材１９を次第に離間させるようにするので、２つの翼部材１６、１９の間に土が入らない空間部を形成することができ、後述するように、固化材を充填する空間部として利用可能にする。

前記掘削装置１４において、中ロッド１５の下端部には掘削翼１６を設けており、前記掘削翼１６は地層の土の性質等の条件に対応して、掘削翼の形状や翼部材（掘削用フライト）の先端部に設けるビット等の条件を、従来公知の掘削装置の例の中から任意に選択して用いる。また、前記施工装置１において、支柱部材５に沿って上下動される上部装置１０に対しては、掘削装置１４の中ロッド１５を通して、モルタル状の固化材を供給する機構を組み合わせて設けている。前記固化材の供給機構としては、ミキサーと圧送ポンプ等を組み合わせた供給装置７から、任意のパイプ部材８を上部装置１０に供給し、モルタル等の流動性を有する固化材を、中ロッド１５に向けて供給するように構成している。

前述したように構成された施工装置１の掘削装置１４を用いて、掘削孔２０を掘削する作業工程を、図３にしたがって次に説明する。図３（ａ）に示す例のように、最初に、掘削翼とフライト部材とを一体に組み合わせた状態で、回転ヘッド１１を駆動して、掘削装置１４により地面に所定の深さで、垂直な掘削孔２０を掘削する。前記掘削装置１４により掘削される掘削孔２０の中の土２２は、地山の土がほぐされる状態で、孔の上部の土の一部が地上に排出されるとしても、掘削された土２２の大部分は、掘削孔２０の中で攪拌された状態で残る。

次いで、図３（ｂ）に示すように、中ロッド１５を掘削孔２０の底部分に固定保持する状態で、外ロッド１８を少しずつ上部に引き上げるようにする。前記外ロッド１８を引き上げる際には、シリンダ装置１４の上部を支持するヘッド部分１１に対して、中ヘッド１２が接近するように上昇させるので、前記掘削翼１５を孔の底に突っ張る状態で、フライト部材１９を引き上げるように動作させる。その際に、中ロッド１５の噴出孔１７から固化材を噴出し、上下の翼部材１６、１９の間に形成される隙間を固化材２３で埋める。

前記外ロッド１８とともにフライト部材１９を上昇させる動作に際しては、図２の回転ヘッド１１に対して中ヘッド１２を近付けるように、つまり、シリンダ装置１４を縮める方向に動作させることにより行われる。また、前記外ロッド１８を回転させずにフライト部材１９を上昇させる動作を行うことで、前記フライト部材１９の円錐形状の斜面により、掘削孔２０の上部に位置するほぐされた土２２が、前記円錐形状のフライト部材１９の斜面にガイド作用により、掘削孔２０の孔の壁に押し付けられる。そして、前記フライト部材１９を低速で上昇させながら、掘削した土を孔の壁に向けて強く押圧する作用を行うことにより、孔の壁を強化する作用が行われる。

前述したようにして、掘削翼１６を掘削孔２０の底部に固定しておき、フライト部材１９を上昇させながら、上下の翼部材１６、１９の間の空隙部に、噴出孔１７からモルタル等の固化材２３を供給して、柱状固化層２４を構築する。前記柱状固化層２４を構築する作業は、図３（ｃ）に示すように、所定の高さとなるまで固化材を注入することで施工するもので、前記中ロッド１５の上部から供給される固化材２３を、所定の圧力で噴出孔１７から押し込み、加圧されている状態の固化材２３により、フライト部材１９をしたから押し上げるような作用をも同時に行わせる。

前記固化材２３を供給する作業の後で、同図（ｄ）に示すように、中ロッド１５の掘削翼１６を上昇させて、柱状固化層２４の上部にまで引き上げることで、掘削孔２０の下部には、高さがＨの固化していない柱状固化層２４（固化材の柱２３）が残される。前記柱状固化層２４の上部では、掘削孔２０の中に残っているほぐされた土２２は、前記掘削翼１６とフライト部材１９とを逆回転させながら上昇させることで、孔の上部の土が地表に排出されずに、掘削孔２０の中に残される。前記中ロッド１５と外ロッド１８とを引き上げる際には、ロッド部材を逆回転させずに、回転しない状態で低速で引き上げることにより、フライト部材１９の斜面形状により、土が孔壁に向けて押圧されて、次の地中杭部材としての、パイプ柱を挿入するための孔が残される状態ともなる。なお、本実施例で説明する地中杭部材として、前記パイプ柱部材を用いることで説明しているが、この柱としては、従来公知の任意の杭部材、例えば、Ｈ形鋼やコンクリート柱、等を任意に用いることが可能である。

前記図３（ａ）ないし（ｄ）に示す工程を経て、下部に柱状固化層２４（固化材の柱２３）を構築した掘削孔２０を作成してから、前記固化材の柱２３が固化する前に、図４に示すようにして、パイプ柱３０を挿入する。前記パイプ柱３０の下部には、固化材に対する柱の一体化を助長するための補助手段としての、所定の形状の下部鉄筋部材３１を一体に設けているもので、前記下部鉄筋部材３１をパイプ柱３０の下部に固定して、その周囲に突っ張るように設けている。そして、前記パイプ柱３０が柱状固化層２４の中心部と、杭孔の芯に一致されるように位置決めされて、固化材の柱２３の中に固定保持される状態とされる。前述したようにして、前記掘削孔２０の中に立設されるパイプ柱３０を、地表面から所定の高さまで突出させるように設ける。あるいは、地盤を掘削して構築する基礎構築用の溝の中に、前記パイプ柱３０の上部を所定の高さに突出させるようにする。そして、掘り込んだ基礎用の溝の中に前記パイプ柱の上部を突出させておき、基礎用のコンクリートを打設することで、前記突出している柱の一部を土台と一体化させて、建物の基礎を強固に構築して用いるようにする。

また、前記パイプ柱３０の下部に位置させて、柱状固化層２４に対してパイプ柱３０を保持させるための下部鉄筋部材３１は、図５（ａ）に示すように、パイプ柱と固化材の柱との、両部材を一体化する作用を発揮させるように取付けられる。前記下部鉄筋部材３１は、同図（ｂ）に示すように、パイプ柱３０の中に挿入する挿入部３２と、下部鉄筋部材３０の底部から、外側に所定の径で突出される外側部材３３とからなり、前記外側部材３３の外径は、掘削孔２０の内径とほぼ同一に形成されると良い。さらに、前記下部鉄筋部材３１は、１つの部材のみを用いることなく、同図（ｃ）に示されるように、鉄筋がパイプ柱３０の下部でクロスする状態にして、２つ、または、それ以上の数のものを組み合わせて配置することで、掘削した杭孔の中心部（軸芯）に一致させて、後で打ち込む既成の杭の位置決めを容易に行うことができる。前記構成に加えて、前記後で打ち込んだパイプ柱３０の下部の開口から、固化材をパイプ柱の中に侵入させるようにして、パイプ柱の下部で鉄筋の挿入部３２をパイプ内部で固定保持する作用を行い、柱状固化層２４に対しても、前記鉄筋３１の外側部材３３を介して、強固に一体化させるようにする。

前述したようにして、オーガー装置により杭孔を掘り下げてから、その孔の下部にコンクリート等の固化材を充満させ、コンクリート柱の上部にパイプ柱を立設して、信頼性の大きな杭基礎を構築することが可能である。ところで、前記図２に説明した掘削装置に対して、その変形例として説明するのが、図６の装置である。前記図６に説明する掘削装置においては、支柱部材５に沿って上下動され、ロッドに対する回転機構を備えてなる上部装置１０により、二重の同芯状に配置しているロッド１５、１８を駆動するが、前記二重のロッドと、ロッドの下部に設けている掘削翼１６とフライト部材１９を設けていることも、前記実施例と同様である。

この実施例においては、外ロッド１８の上部にケーシング部材３５を設けて、前記ケーシング部材３５を掘削孔２０の上部から押し込んで、地面に近い部分での孔壁の保護作用を行わせるようにする。前記ケーシング部材３５としては、任意の長さの筒状の部材として構成することができるもので、前記筒の径は掘削する杭孔の径よりも若干大径のものとして構成する。また、前記ケーシング部材３５の下部はテーパ状に形成されて、杭孔に挿入する作用を容易に行わせ得るようにする。そして、前記掘削翼により杭孔を掘り下げる作業の途中で、前記ケーシングを孔の上部から挿入することにより孔壁を保護して、地上で作業装置が移動することや、作業部から発生する振動等により、杭孔の上部の孔壁が崩壊することを防止できるようにする。

前記二重のロッド１５、１８を相互にスライドさせるため、つまり、外ロッド１８を中ロッド１５に対して摺動させる動作のために、昇降装置４０を設けている。前記昇降装置４０としては、ケーシング部材３５の上部に設ける反力板４１を介して、下部装置４２を一体のものとして構成しているもので、シリンダ装置４５の下部を前記下部装置４２に固着して設けている。前記シリンダ装置４５に設ける伸縮ロッド４６は、その上部の端部にチャック部材４７を設けており、前記チャック部材４７が中ロッド１５に対して摺動させ、その後に反対方向の力を加えた際に、前記チャック部材４７が中ロッド１５を噛み込まれる状態で係止され、シリンダ装置４５の力により外ロッド１８を上下動させるように作用する。

前記図６に説明する例において、昇降装置４０には２つのシリンダ装置４５、４５ａを設けているもので、前記２つのシリンダ装置４５、４５ａを交互に動作させることで、中ロッド１５に対して尺取り虫状に、外ロッド１８を摺動させる動作を行わせるようにする。つまり、この実施例では、前記図３に説明した杭孔の掘削と同様な動作を行わせるが、その孔から外ロッド１８を少しずつ上昇させる動作に際して、前記昇降装置４０を用いるようにして、杭孔を掘削する動作と、ケーシング部材３５を孔に挿入することにより、孔壁の上部の部分を保護する作用とを行わせるようにする。

前記昇降装置４０を用いて掘削装置１４を支持して、掘削孔２０を掘削する作業工程を、図３に対比しながら、図７（ａ）〜（ｃ）に説明する。図７（ａ）に示す例は、前記図３（ａ）に示す例のように、最初に、掘削翼１６とフライト部材１９とを一体に組み合わせた状態で、回転ヘッドを駆動して掘削する。次いで、所定の深さまで孔２０を掘削してから、同図（ｂ）に示すように、固化材を噴出口１７から孔の底部分に向けて供給するとともに、昇降装置４０のシリンダ装置４５、４５ａを用いて、外ロッド１８とフライト部材１９とを順次上昇させる動作を行う。前記孔２０を掘り下げる作業に際して、ケーシング部材３５が次第に孔２０の上部から挿入されて、孔２０が所定の深さに達した時点で、図７（ｂ）のように、孔の上部での壁を保護できるようにする。

前記図７（ｂ）に示すようにして、固化材を孔の下部から充満させる動作を行い、前記固化材２３が所定の高さまで達した（図７（ｃ）に示す）時に、固化材の注入の作業を終了する。その後に、前記図３（ｄ）に示したように、掘削装置を孔から引き出して、図４に示したように、鉄筋３１を固化材の中に挿入してから、支柱としてのパイプ部材３０を立設し、建物等の支持基礎を構築する作業に対応させる。

前記本発明の実施例において、支持強度を向上させるために、杭孔の下端部に所定の強度を発揮可能な固化材の柱を設けて、住宅等の建物の基礎に用いる杭基礎として用いることが可能とされる。特に、地面から縦（または垂直）に掘り込んだ杭孔において、その下端部に固化材の柱を構築し、前記固化材の柱に対して支持柱部材の下部を埋め込んで、柱と一体化することにより、基礎の信頼性を向上させることができる。そして、住宅やその他の小規模の建物等の構造物を構築するに際しては、あらかじめその構築場所の地盤の強度等の条件を調査した結果に応じて、その地盤において不足する強度に対して、構造物を支持する強度を十分に発揮させる工事を容易に施工することが可能となる。

前述したように構成した装置を用い、掘削した杭孔の下部に固化材のみの柱を構築するに際して、予定した量の全部の固化材が、土が混入しない状態の柱として杭孔の下部に構築され、その上に既成の杭を打ち込んで立設され、１つの杭として作用させるように一体化されるのであるから、固化材の柱の信頼性と強度が十分に確保できる。そして、前述したような施工装置により構築される柱では、フライト部材を引き上げる動作により、掘削した孔の壁に土を押圧する作用を追加して施工することにより、孔の壁を強化する処理を施しているので、その掘削孔の中に立設する支持柱の強度を、より大きく設定することができる。また、前記固化材の柱に、基部（下部）を埋設する状態で立設する既成の杭部材による地中杭部材は、その下部に設けた補助部材の案内作用で、掘削した孔の中心に芯合わせした状態で位置決めされて、その地中杭部材の立設作業を容易に行うことができる。さらに、地中杭の構築に際して、余分な土を地上に排出せずに工事を施工できるので、工事の後始末が容易であり、施工に付随する追加のコストを低減させることができる。

前記本発明の実施例において、掘削した杭孔の中で、所定の高さにコンクリート製の基礎の支持柱を構築するに際して、そのコンクリート柱の高さは、その基礎を構築する地盤の強度等に応じて、任意の高さのものとして構築することが可能である。また、前記固化材による基礎の柱を構築するに際して、上部に構築する建物の重量や構造等に応じて、任意の太さを有する柱の支持手段を設けることが可能であり、その基礎の柱の強度やその他の条件を適宜設定することも可能である。さらに、杭孔の下部に基礎の柱を構築するに際しては、従来公知の材料のうち、任意の性質を有するものを選択して用いることができ、現場の地質と、基礎が負担する構造物の重量等に対応させて、任意の支持強度を発揮可能な材料を用いて構成することが可能である。

施工装置の構成を示す説明図である。作業装置の構成の説明図である。（ａ）ないし（ｄ）は、掘削孔の下部に固化材の柱を構築する工程の説明図である。固化材の柱にパイプ柱部材を挿入した状態の説明図である。パイプ柱部材と補助手段の説明図で、（ａ）は固化材の柱の説明図、同図（ｂ）は補助手段の構成を示す説明図、同図（ｃ）は、パイプ柱の下面から見た説明図である。作業装置の別の実施例の構成を示す説明図である。（ａ）ないし（ｃ）は、図６の装置により削孔を掘削する工程を、図３に対応させて説明する説明図である。

符号の説明

１施工装置、２作業装置、３アーム部材、４ワイヤ、
５支柱部材、６ヘッドシーブ、７ミキサー装置、
８供給パイプ、１０上部装置、１１回転ヘッド、
１２中ヘッド、１３シリンダ装置、１４掘削装置、
１５中ロッド、１６掘削翼、１７噴出孔、１８外ロッド、
１９フライト部材、２０掘削孔、２２孔の土、
２３固化材充填柱、２４柱、３０パイプ柱、３１下部鉄筋、
３２挿入部、３３外側部材、３５ケーシング部材、
４０昇降装置、４１反力板、４２下部装置、
４５シリンダ装置、４６ロッド、４７チャック部材。

Claims

地盤に垂直に掘削した杭孔の下部に、孔の底面よりも上に所定の高さまで固化材を注入して、固化材の柱状の構造体を形成し、
前記固化材の柱状の構造体が固化する前に、前記杭孔の中に地中杭部材を立設して、前記地中杭部材の基部を前記構造体の中に所定の深さ埋設して一体化し、
前記地中杭部材を用いて、建物のような構造物の基礎を構築することを特徴とする杭基礎の構築工法。
杭孔を掘削する掘削装置を、下部の掘削翼と上部のフライト部材とにより構成し、
掘削用の駆動装置により回転される二重のロッド部材に、前記２種の翼部材を各々支持させ、
所定の深さの位置まで土を地表に排除せずに、前記掘削装置により杭孔を掘削する工程に続いて、
下部の掘削翼を孔の底部に保持して、フライト部材を次第に引き上げながら、掘削翼の上部で中ロッドに設けている噴出孔から固化材を噴出させ、前記上下のフライト部材と掘削翼の間に形成される空間に固化材を充満させて、設計した高さまで固化材の柱を構築する工程を施工し、
前記固化材の柱が固化する前に、地中杭部材を所定の深さまで埋め込んで立設し、
前記地中杭部材を利用して、構造物の基礎を構築することを特徴とする請求項１に記載の杭基礎の構築工法。
下部の掘削翼と上部のフライト部材とにより構成した掘削装置を用いて、杭孔を掘削する工程に続いて、
下部の掘削翼を孔の底部に保持して、フライト部材を次第に引き上げながら、固化材を噴出させるとともに、
前記下部の掘削翼に対して上部のフライト部材を上昇させるに際して、
前記下部に固定される掘削翼装置を基準として、上部のフライト部材を押し上げるように作用する駆動手段を用いることを特徴とする請求項２に記載の杭基礎の構築工法。
前記固化材の柱の上部に立設して一体化する地中杭部材には、柱状にあらかじめ構築されている固化材との一体化を助長するための補助手段を設け、
前記補助手段には、掘削した杭孔と地中杭の芯を合わせる作用を持たせることを特徴とする請求項１または２に記載の杭基礎の構築工法。
地盤に垂直に杭孔を掘削し、前記掘削した杭孔の下部に、所定の深さまで固化材を打設して、固化材の柱を構築するために用いる掘削装置は、
前記掘削装置に回転と上下動作用を付与する駆動部材に対して、中空な同心円状に組み合わせて配置し、内外のロッド部材を摺動可能に構成した２つのロッド部材と、
前記２つのロッド部材の各々の下端部に設ける掘削翼部材と、
前記２つのロッド部材のうちの中ロッド部材を下降させた位置に固定保持して、外ロッド部材をフライト部材とともに上昇させる手段とを設け、
前記外ロッド部材を引き上げる動作とともに、孔の下端部に固定した掘削翼と上昇されるフライト部材との間に、固化材を供給して充満させ、
掘削した杭孔の下部に、所定の高さで固化材の柱を構築し、前記固化材の柱の上部に既成の杭を立設可能とし、一体化させる装置として構成することを特徴とする杭基礎の構築装置。
前記２つの同心円状に組み合わせられて、掘削時に連動回転される中ロッドと外ロッドとの２つのロッド部材の下端部に各々設ける掘削翼部材において、
前記中ロッドの下端部に保持される掘削翼には、地盤を掘り下げるための掘削手段を設け、
前記外ロッドの下端部には、スクリュー状のフライト部材を設け、
所定の深さまで杭孔を掘削してから、前記下部の掘削翼部材を杭孔の下部に固定保持して、
前記上部のフライト部材を回転させずに引き上げる動作を行い、
前記上下の掘削翼部材の間に形成される空間部に対して固化材を注入するよう、ロッドの駆動機構と、固化材の供給機構とを組み合わせて、構成したことを特徴とする請求項５に記載の杭基礎の構築装置。
前記外ロッドの下端部に設けるフライト部材は、上部が小径で下部が大径のスクリュー状の円錐形状のものとして構成し、
前記外ロッドを上昇させる動作により、上部の掘削した土を孔壁に向けて押圧する作用を発揮させることを特徴とする請求項５または６に記載の杭基礎の構築装置。
前記二重に配置するロッドにおいて、外ロッドに設けた下部部材には、昇降装置の複数のシリンダの基部を取付け、
前記各シリンダ装置のロッドの端部に設けたチャックを、中ロッドに対して段階的に係合させる動作により、二重のロッドを摺動させるよう構成したことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の杭基礎の構築装置。
前記昇降装置のシリンダの基部を取付ける下部部材の下部に、フライトにより掘削する孔よりも大径で、下部がテーパ状に形成された筒状のケーシングを設け、
杭孔を掘り下げる作業の途中で、前記ケーシングを孔の上部から挿入することにより、孔壁を保護することを特徴とする請求項８に記載の杭基礎の構築装置。