JP2005273293A

JP2005273293A - 掘削工法

Info

Publication number: JP2005273293A
Application number: JP2004088453A
Authority: JP
Inventors: Kazuyo Okada; 和代岡田; Naohisa Okada; 直久岡田; Takayuki Fukushima; 孝之福嶋
Original assignee: OKADAGUMI KK
Current assignee: OKADAGUMI KK
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】地中障害物がある地盤に頭部と底部が中間軸部より拡径された場所打ち杭を
能率よく造成できる掘削工法を提供する。
【解決手段】第一の掘削機１により、外周に螺旋状リブ２が設けられ先端に掘削刃３が設けられた掘削ケーシング４と、それに内装されたオーガスクリュー５の先端に回転穿孔具６と衝撃穿孔具７とが選択的に取付け可能に構成されたロックオーガ８とを互いに逆方向に回転駆動しつつ下降させて、地中障害物Ａを貫通させ、掘削ケーシングを地中に残置した状態で、ロックオーガを引き抜いた後、第二の掘削機１３により、掘削バケット１４を掘削ケーシングに挿入して、穴底を所定深度まで掘り下げた後、掘削バケットを拡底バケット１９に取り替えて拡底し、掘削穴に鉄筋籠２１を挿入した後、コンクリート２２を打設し、コンクリートが未だ固まらない間に掘削ケーシングを引き抜いて、頭部と底部が中間軸部より拡径された場所打ち杭Ｃを造成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、転石、岩盤、既設建物の底版やそれを支持する既存のＰＣ杭等の地中障害物がある地盤に場所打ち杭を造成するための掘削工法に関する。

地中障害物がある地盤に場所打ち杭を造成するにあたっては、特許文献１に見られるように、外周に螺旋状リブが設けられ、先端に掘削刃が設けられた掘削ケーシングと、それに内装されたオーガスクリューの先端に回転穿孔具（オーガヘッド）を取り付けたロックオーガとを互いに逆方向に回転駆動しつつ下降させて、地盤を掘削する掘削機が用いられることがある。また、通常の回転穿孔具（オーガヘッド）による掘削が困難な地中障害物が存在する場合には、通常の回転穿孔具に代え、回転と軸線方向への衝撃とによって、地中障害物を破砕する衝撃穿孔具を取り付けて、地中障害物を貫通させることも、特許文献２によって知られている。

この掘削機による掘削工法は、掘削ケーシングとロックオーガとを互いに逆方向に回転駆動しつつ下降させて、地盤を掘削するので、地中障害物の貫通能力が高いにもかかわらず騒音が発生せず、市街地での建設工事に好適である。また、掘削ケーシングを掘削深度の全長にわたって挿入するオールケーシング工法でもあるから、孔壁の崩壊防止が確実で孔壁安定液（ベントナイト）が不要であり、しかも、掘削ケーシングの外周に設けられた螺旋状リブにより周面摩擦力を低減させるので、掘削ケーシングの圧入や引抜きが容易である等々、多くの利点を有している。

しかしながら、地中障害物を貫通した後、その下にある砂礫層、粘土層といった比較的軟質の地盤を経て、支持層に達する深度まで、上記の掘削機（掘削ケーシングとロックオーガ）によって、掘削するのは、施工能率が悪く、施工時間が長くなるといった問題点がある。

また、上記の掘削機による掘削工法は、掘削ケーシングを掘削深度の全長にわたって挿入するオールケーシング工法であるから、杭頭から杭先端まで掘削ケーシングの外径に相当する杭径の場所打ち杭が造成されることになり、例えば、杭の先端支持力を高めるために拡底したり、杭の水平抵抗力（地震などによって生じる水平力に対する抵抗）を高めるために杭頭部を大径とした場所打ち杭を造成することができないといった問題点がある。

特許第３０１５８４２号公報特許第３３２６２６６号公報

本発明は、上記の問題点を踏まえてなされたもので、その目的とするところは、地中障害物がある地盤に、頭部と底部が中間軸部よりも拡径された場所打ち杭を能率よく造成することができる掘削工法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明が講じた技術的手段は、次の通りである。即ち、本発明による掘削工法は、第一の掘削機により、外周に螺旋状リブが設けられ、先端に掘削刃が設けられた掘削ケーシングと、それに内装されたオーガスクリューの先端に回転穿孔具と衝撃穿孔具とが選択的に取付け可能に構成されたロックオーガとを互いに逆方向に
回転駆動しつつ下降させて、地中障害物を貫通させ、掘削ケーシングを地中に残置した状態で、ロックオーガを引き抜いた後、第二の掘削機により、掘削バケットを前記掘削ケーシングに挿入して、穴底を所定深度まで掘り下げた後、前記掘削バケットを拡底バケットに取り替えて拡底し、掘削穴に鉄筋籠を挿入した後、コンクリートを打設し、当該コンクリートが未だ固まらない間に前記掘削ケーシングを引き抜いて、頭部と底部が中間軸部よりも拡径された場所打ち杭を造成することを特徴としている。

尚、掘削ケーシングの引抜きは、第一の掘削機によって行ってもよく、第一の掘削機が他の位置で作業中であれば、その他の掘削機や引抜き用のパワージャッキによって行ってもよい。何れによる場合も、掘削ケーシングの外周に設けた螺旋状リブによって周面摩擦力がカットされているので、掘削ケーシングを回転させることなく容易に引き抜くことが可能である。

上記の発明によれば、地中障害物がある地盤に、頭部と底部が中間軸部よりも拡径された水平抵抗力と先端支持力の大きい場所打ち杭を能率よく造成できる。

即ち、地表から地中障害物を貫通する深度までは掘削ケーシングとロックオーガで穿孔し、それ以降は、掘削ケーシングに挿入した掘削バケットで所定深度まで穿孔し、杭底部は拡底バケットで拡底するので、場所打ち杭のうち、地表から地中障害物を貫通する深度までは掘削ケーシングの外径に相当する杭径となり、それ以降は、掘削ケーシングの内径より小さい掘削バケットの外径に相当する杭径となり、先端は拡底されるので、水平抵抗力と先端支持力の大きい場所打ち杭が実現されることになる。

また、第一の掘削機によって地中障害物を貫通させた後、掘削ケーシングを地中に残置した状態で、ロックオーガを引き抜き、第二の掘削機により、掘削バケットを前記掘削ケーシングに挿入して、穴底を所定深度まで掘り下げるので、地中障害物より下の比較的軟質の地盤を所定深度までロックオーガによって掘り下げる場合に比して、掘削及び掘削土の排出を能率よく迅速に行え、施工時間を短縮でき、水平抵抗力と先端支持力の大きい場所打ち杭を能率よく造成できるのである。

しかも、掘削ケーシングを地中に残置した状態で、掘削バケットによる掘削と拡底バケットによる拡底とを行うので、地中障害物を貫通させるのに必要な掘削ケーシングが、第二の掘削機の掘削バケットによる掘削からコンクリート打設まで、表層土の崩壊を防止するためのケーシングとして機能することになり、専用の表層土崩壊防止用ケーシングを省略できる。

図１に示すように、地中障害物Ａがある地盤に支持層Ｂに達する場所打ち杭を造成するにあたり、第一の掘削機（三点式杭打機）１により、外周に螺旋状リブ２が設けられ、先端に掘削刃３が設けられた掘削ケーシング４と、それに内装されたオーガスクリュー５の先端に、図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、回転穿孔具（オーガヘッド）６と、回転と軸線方向への衝撃とによって地中障害物を破砕する衝撃穿孔具（ダウンホールハンマ）７とが選択的に取付け可能に構成されたロックオーガ８とを互いに逆方向に回転駆動しつつ下降させて、地中障害物Ａを貫通させる。９はリーダー、１０は掘削ケーシング４を回転駆動するケーシングマシン、１１はロックオーガ８を回転駆動するセンターオーガマシンであり、ケーシングマシン１０とセンターオーガマシン１１は各別に昇降駆動可能に構成されている。

地中障害物Ａが回転穿孔具（オーガヘッド）６では掘削することが困難な地中障害物で
ある場合には、図２の（Ｂ）に示すように、オーガスクリュー５の先端に衝撃穿孔具（ダウンホールハンマ）７を付け替えて、地中障害物Ａを貫通させる。

地中障害物Ａを貫通したら、図３に示すように、掘削ケーシング４を地中に残置した状態で、ロックオーガ８を引き抜いた後、第二の掘削機（アースドリル）１３により、掘削バケット１４を前記掘削ケーシング４に挿入して、図４の（Ａ）に示すように、穴底を所定深度（支持層Ｂ近く）まで掘り下げる。この掘削工程は、地中障害物Ａを貫通した後の比較的軟質の地盤を対象としているので、掘削バケット１４により、掘削及び掘削土の排出を迅速に行うことができる。この掘削バケット１４による掘削は、図示のように、掘削穴に掘削ケーシング４の先端近くまで孔壁安定液（ベントナイト）１５を注入して行うことが望ましいが、地盤の土質によっては、孔壁安定液１５を使用しなくてもよい。図３に示す１６はケリーバー、１７はケリードライブ装置、１８はホースリールである。

しかる後、図４の（Ｂ）に示すように、前記掘削バケット１４を拡底バケット１９に取り替えて拡底し、支持層Ｂに達する掘削穴２０を形成する。拡底バケット１９は、既知構造のもので、油圧シリンダーによって縮径状態と拡径状態に駆動される拡大翼と、スタビライザーとを備えている。

拡底された掘削穴２０を形成したら、スライム処理後、速やかに、図５の（Ａ）に示すように、掘削穴２０に鉄筋籠２１を挿入し、しかる後、図５の（Ｂ）に示すように、トレミー管（図示せず）を使用して、コンクリート２２を打設する。

そして、このコンクリート２２が未だ固まらない間に、図６の（Ａ）に示すように、掘削ケーシング４を引き抜く。この掘削ケーシング４の引抜きは、第一の掘削機１によって行ってもよく、第一の掘削機１が他の位置で作業中であれば、その他の掘削機や引抜き用のパワージャッキによって行ってもよい。何れによる場合も、掘削ケーシング４の外周に設けた螺旋状リブ２によって周面摩擦力がカットされているので、掘削ケーシング４を回転させることなく容易に引き抜くことが可能である。尚、掘削ケーシング４を引き抜く際に、掘削ケーシング４を回転させないので、コンクリート２２を介して鉄筋籠２１が捩れることがない。

これにより、図６の（Ｂ）に示すように、頭部と底部が中間軸部よりも拡径された水平抵抗力と先端支持力の大きい場所打ち杭Ｃが能率よく造成されることになる。

即ち、地表から地中障害物Ａを貫通する深度までは掘削ケーシング４とロックオーガ８で穿孔し、それ以降は、掘削ケーシング４に挿入した掘削バケット１４で所定深度まで穿孔し、杭底部は拡底バケット１９で拡底するので、場所打ち杭Ｃのうち、地表から地中障害物Ａを貫通する深度までは掘削ケーシング４の外径に相当する杭径となり、それ以降は、掘削ケーシング４の内径より小さい掘削バケット１４の外径に相当する杭径となり、先端は拡底されるので、水平抵抗力と先端支持力の大きい場所打ち杭Ｃが実現されることになる。

また、第一の掘削機１によって地中障害物Ａを貫通させた後、掘削ケーシング４を地中に残置した状態で、ロックオーガ８を引き抜き、第二の掘削機１３により、掘削バケット１４を前記掘削ケーシング４に挿入して、穴底を所定深度まで掘り下げるので、地中障害物Ａより下の比較的軟質の地盤を所定深度までロックオーガ８によって掘り下げる場合に比して、掘削及び掘削土の排出を能率よく迅速に行え、施工時間を短縮でき、水平抵抗力と先端支持力の大きい場所打ち杭Ｃを能率よく造成できるのである。

しかも、掘削ケーシング４を地中に残置した状態で、掘削バケット１４による掘削と拡
底バケット１９による拡底とを行うので、地中障害物Ａを貫通させるのに必要な掘削ケーシング４が、第二の掘削機１３の掘削バケット１４による掘削からコンクリート打設まで、表層土の崩壊を防止するためのケーシングとして機能することになり、専用の表層土崩壊防止用ケーシングを省略でき、この点でも経済的である。

本発明に係る掘削工法の実施形態を示す概略縦断面図である。図１に続く工程を示す要部の縦断面図である。図２に続く工程を示す概略縦断面図である。図３に続く工程を示す要部の縦断面図である。図４に続く工程を示す要部の縦断面図である。図５に続く工程を示す要部の縦断面図である。

符号の説明

Ａ地中障害物
Ｂ支持層
Ｃ場所打ち杭
１第一の掘削機
２螺旋状リブ
３掘削刃
４掘削ケーシング
５オーガスクリュー
６回転穿孔具
７衝撃穿孔具
８ロックオーガ
１３第二の掘削機
１４掘削バケット
１９拡底バケット
２０掘削穴
２１鉄筋籠
２２コンクリート

Claims

第一の掘削機により、外周に螺旋状リブが設けられ、先端に掘削刃が設けられた掘削ケーシングと、それに内装されたオーガスクリューの先端に回転穿孔具と衝撃穿孔具とが選択的に取付け可能に構成されたロックオーガとを互いに逆方向に回転駆動しつつ下降させて、地中障害物を貫通させ、掘削ケーシングを地中に残置した状態で、ロックオーガを引き抜いた後、第二の掘削機により、掘削バケットを前記掘削ケーシングに挿入して、穴底を所定深度まで掘り下げた後、前記掘削バケットを拡底バケットに取り替えて拡底し、掘削穴に鉄筋籠を挿入した後、コンクリートを打設し、当該コンクリートが未だ固まらない間に前記掘削ケーシングを引き抜いて、頭部と底部が中間軸部よりも拡径された場所打ち杭を造成することを特徴とする掘削工法。