JP3476166B2 - 埋込み杭工法における施工管理方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は埋込み杭工法にお
ける施工管理方法及び施工管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】既製杭の設置方法として、埋込み杭工法
が知られている。埋込み杭工法は打ち込み杭工法のよう
な騒音、振動が少なく、特に市街地などで多用されてい
る。埋込み杭工法には、あらかじめアースオーガなどに
より掘削した孔内に既製杭を建て込むプレボーリング工
法と、中空の既製杭の内部にアースオーガを挿入して、
既製杭の先端下部の地盤を掘削し、掘削に伴って既製杭
を孔内に建て込む中掘り工法などがある。

【０００３】埋込み杭工法は、プレボーリング工法及び
中掘り工法のいずれも掘削孔内に既製杭を建て込む工法
であることから、杭の設置作業が容易である反面、その
ままでは杭の先端支持力が低下するので、その対策とし
て従来、掘削孔内にセメントミルク等の根固め液を注入
し、その内部に既製杭の先端部を挿入するようにしてい
る。根固め液の注入については具体的には、掘削孔が所
定深度に達した後、それまでアースオーガ先端から注入
していた掘削液を根固め液に切り換え、この根固め液を
所定深度まで注入しながらアースオーガを引き上げると
いう手法が採られている。

【０００４】掘削液から根固め液への切り換え操作は、
地上にて行われる。したがって、地上での切り換え操作
と、掘削孔底すなわちアースオーガ先端での実際の両液
の切り換わりとの間には時間遅れが生じる恐れがあっ
た。このため、掘削深度、流量等を勘案し、地上での切
り換え操作をしてから、所要時間経過後にアースオーガ
の引き上げを開始している。

【０００５】しかしながら、種々の誤差要因によりアー
スオーガ先端での両液の切り換わり直後に、アースオー
ガの引き上げを開始するのは困難であり、その結果次の
ようなトラブルを生じていた。すなわち、アースオーガ
の引き上げ開始が両液の切り換わりよりも早過ぎると、
掘削孔底から所定長さの根固め部が形成されず、既製杭
は所定の先端支持力を期待できないものとなる。逆に、
アースオーガの引き上げ開始が両液の切り換わりよりも
遅すぎると、根固め液が掘削孔を経て地上に逸出した
り、あるいは隣接する杭孔に流出するという事態を招い
て、所定長さの根固め部が形成されない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に着眼してなされたものであって、次の目
的を達成するものである。

【０００７】この発明の目的は、掘削孔底での掘削液か
ら根固め液への切り換わりを正確に把握し、良好な既製
杭の施工性状が得られる、埋込み杭工法における施工管
理方法及び施工管理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採用している。

【０００９】すなわちこの発明は、掘削ロッドの先端か
ら掘削液を注入しながら、地盤を所定深度まで掘削して
既製杭を建て込むための掘削孔を形成した後、前記掘削
液を根固め液に切り換えてこの根固め液を所定深度まで
注入しながら、前記掘削ロッドを引き上げる埋込み杭工
法において、前記掘削ロッドの先端近傍に前記掘削液及
び前記根固め液を識別するセンサを設け、該センサによ
って前記掘削孔の孔底で前記根固め液を検出した後、直
ちに前記掘削ロッドを引き上げることを特徴とする埋込
み杭工法における施工管理方法にある。

【００１０】またこの発明は、前記掘削ロッドの引き上
げに際し、前記根固め液の流量と前記掘削孔の断面積と
に対応して前記掘削ロッドの引き上げ速度を調整し、所
要の根固め部を形成することを特徴とする埋込み杭工法
における施工管理方法にある。

【００１１】さらにこの発明は、前記掘削ロッドの引上
げ後、前記掘削孔に前記既製杭を建て込むことを特徴と
する埋込み杭工法における施工管理方法にある。

【００１２】さらにこの発明は、前記既製杭が中空状の
ものからなり、前記既製杭の中空部に前記掘削ロッドを
挿入して、前記掘削孔にその掘削に伴って前記既製杭を
建て込むことを特徴とする埋込み杭工法における施工管
理方法にある。

【００１３】さらにこの発明は、先端近傍に開口する掘
削液及び根固め液の供給路を有する掘削ロッドと、前記
掘削ロッドの先端近傍に設けられ、前記掘削液及び前記
根固め液を識別するセンサと、前記センサの検出信号を
地上に伝送するための伝送手段とを備えてなる埋込み工
法における施工管理装置にある。

【００１４】さらにこの発明は、前記センサがＰＨセン
サである埋込み杭工法における施工管理装置にある。

【００１５】さらにこの発明は、前記伝送手段を介して
伝送された検出信号を入力し、前記掘削ロッドの先端近
傍の液状態を表示するモニター手段を備えてなる埋込み
杭工法における施工管理装置にある。

【００１６】さらにこの発明は、前記掘削ロッドが前記
伝送手段を収容する内管と、前記内管との間に前記掘削
液及び根固め液の前記供給路を区画する外管との二重管
ロッドからなる埋込み杭工法における施工管理装置にあ
る。

【００１７】さらにこの発明は、前記掘削ロッドが掘削
深度の増大に伴って順次継ぎ足される複数のロッドから
なり、前記伝送手段が各ロッドの前記内管に収容された
信号ケーブルと、前記信号ケーブルの両端に設けられ、
互いに継ぎ足された前記内管の前記信号ケーブル間で前
記検出信号を伝送する非接触式の中継伝送手段とを含む
埋込み杭工法における施工管理装置にある。

【００１８】上記のようなこの発明によれば、掘削孔の
孔底で根固め液を検出するので、掘削ロッドの引き上げ
開始を適切に行うことができ、従来のような引上げ開始
の時間的ずれに基ずく種々のトラブルの恐れを回避でき
る。

【００１９】この発明において、掘削ロッドとしては外
周にスクリューを有するアースオーガが用いられるが、
スクリューを有せずに先端にビットのみを設けた掘削ロ
ッドを用いてもよい。また、掘削液と根固め液とを識別
するセンサには、それらの水素イオン濃度の相違に着目
し、ＰＨセンサを用いることができる。センサとして
は、これ以外にも種々の物理量、例えば密度、圧力、濁
度等を検出するセンサを用いることができる。根固め液
に放射性同位元素を混入し、これを検出するセンサとし
てもよい。

【００２０】この発明は、プレボーリング工法、中掘り
工法等のように既製杭の建込みに際し、掘削孔に根固め
液を注入して根固め部すなわち球根を築造する工法に適
用される。そして球根として掘削径程度のものを築造す
る工法、あるいは拡大球根を築造する工法いずれにも適
用できる。また、既製杭として鉄筋コンクリート杭、鋼
管杭等種々の材質のものを使用する工法に適用できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら以下に説明する。図１は既製杭の埋込み工
法に適用される施工機械の全体を示す正面図である。図
示の実施の形態では、クローラクレーン１に設けたリー
ダ２にオーガ駆動装置３を昇降自在に装着し、このオー
ガ駆動装置３によりアースオーガ５を駆動する方式の施
工機械が示されている。

【００２２】オーガ駆動装置３はエンドレスワイヤ６に
より懸吊され、適宜のプーリ７には掘削深度を検出する
ためのロータリエンコーダ等のセンサ（図示せず）が設
けられている。タンク８には水等の掘削液が収容され、
またグラウトプラント９ではセメントミルク等の根固め
液が製造され、掘削液及び根固め液はポンプ１０により
高圧ホース１１を介してアースオーガ５の内部に選択的
に供給される。

【００２３】図２は掘削ロッドを構成するアースオーガ
５の先端部を示す断面図である。オーガ軸は外管１２と
内管１３との二重管ロッドからなり、外管１２の外周に
スクリュー１４が設けられている。外管１２と内管１３
との間には供給路１５が形成され、掘削液及び根固め液
はこの供給路１５を経てオーガ軸の先端から地盤あるい
は掘削孔に注入される。

【００２４】内管１３の先端には掘削液及び根固め液を
識別するためのセンサであるＰＨセンサ１６が設けられ
ている。ＰＨセンサ１６は内管１３の先端に設けられた
保護キャップ１８により保護されている。保護キャップ
１８は多数の穴１７を有し、ＰＨセンサ１６は液に浸漬
可能である。ＰＨセンサ１６の検出信号を伝送する信号
ケーブル１９は、内管１３内に収容され地上に導出され
ている。

【００２５】掘削深度が深い場合はその増大に伴って、
図３に示すように外管１２及び内管１３を接続すること
により、オーガ軸が順次継ぎ足される。この場合の互い
に継ぎ足された各内管１３の信号ケーブル１９、１９間
での信号伝送のために、非接触方式の中継伝送手段が用
いられている。この中継伝送手段は各信号ケーブル１９
の両端に設けられた誘導コイル２０からなり、誘導コイ
ル２０は内管１３、１３の接続時に、非接触状態で互い
に対向するように配置されている。

【００２６】このような中継伝送手段によれば、ＰＨセ
ンサ１６の検出信号に対応した波形の電流が一方（下
方）の誘導コイル２０を流れることにより変動磁束を発
生し、対向する他方（上方）の誘導コイル２０を通過す
る際に、変動磁束に対応する誘導電流が電磁誘導により
他方の誘導コイル２０に誘起され、これにより検出信号
は非接触式で伝送される。したがって、コネクタによる
信号ケーブルの接続方式に比べて、継手位置での浸水や
汚れによる接続不良などによるトラブルがないという利
点がある。

【００２７】図４はこの発明をプレボーリング工法に適
用した実施の形態を示す断面図である。図１に示したオ
ーガ駆動装置３によりアースオーガ５を駆動し、地盤を
掘削する。その際、ポンプ１０によりタンク８内の掘削
液を高圧ホース１１、アースオーガ５内部の供給路１５
を経て、オーガ軸先端から掘削液を注入する（図４
（ａ））。

【００２８】掘削深度が所定深度（通常は支持層２１以
深）に達したら、掘削を停止し、掘削液を根固め液に切
り換える。グラウトプラント９で製造された根固め液
は、ポンプ１０により高圧ホース１１、供給路１５を経
てオーガ軸先端から掘削孔２２に注入されるが、供給経
路１１、１５には掘削液が残っているために地上での切
り換え後、即座にはオーガ軸先端に到達しない。この間
のオーガ軸先端の液状態はＰＨセンサ１６により常時検
出され、地上においては図５に示すようにそのＰＨ値が
時間経過とともに、ＣＲＴ画面にモニタ表示されてい
る。そして、ＰＨセンサ１６が根固め液２３を検出した
ら、直ちにアースオーガ５の引き上げを開始する（図４
（ｂ））。すなわちセメントミルク等の根固め液はアル
カリでありＰＨ値が高いので、掘削液と識別することが
できる。

【００２９】アースオーガ５の引き上げに伴う根固め液
２３の注入は所定深度まで行う（図４（ｃ））。その
際、アースオーガ５の引き上げは次の関係式を満たすよ
うに行うとよい。

【００３０】Ｑ／Ａ≧Ｖ ここで、Ｑは根固め液の流量、Ａは掘削孔の断面積、Ｖ
はアースオーガの引き上げ速度である。

【００３１】以下の工程は、従来と同様である。すなわ
ち、アースオーガ５を掘削孔２２から完全に引き上げ、
撤去したら（図４（ｄ））、既製杭２４を掘削孔２２内
に建込み（図４（ｅ））、杭頭を軽打する（図４
（ｆ））。なお、掘削孔径を杭径よりも大きくした場合
は、根固め液２３と同様の杭周固定液２５を注入しても
よい。

【００３２】図６は別の実施の形態を示す断面図であ
る。この実施の形態は、この発明を中掘り工法の一つで
ある、いわゆるＴＡＩＰ工法に適用したものである。こ
の工法においては、中空の既製杭２６が用いられ、その
内部にアースオーガ２７が挿入される。アースオーガ２
７は先端に縮径可能な拡大刃２８、スクリュー２９、ジ
ェット水ノズル３０を有している（図６（ａ））。アー
スオーガ２７のオーガ軸先端は、ジェット水ノズル３０
を除き図２に示したと同様の内部構造となっている。

【００３３】拡大刃２８を拡径した状態でオーガ駆動装
置３１によりアースオーガ２７を駆動し、地盤を掘削す
る。その際、アースオーガ２７の先端のノズル３０から
ジェット水を噴射し、その噴射作用を併用して地盤を掘
削する。また掘削と同時に既製杭２６も回転させなが
ら、地盤に圧入する（図６（ｂ））。

【００３４】掘削深度が所定深度（通常は支持層３２以
深）に達したら、掘削を停止し、ジェット水を根固め液
に切り換える。そして、図４に示した実施の形態と同様
に、ＰＨセンサが根固め液３３を検出したら、直ちにア
ースオーガ２７の引き上げを開始する（図６（ｃ））。

【００３５】アースオーガ２７は掘削時と逆方向に回転
させることにより、拡大刃２８が縮径する。したがっ
て、既製杭２６を掘削孔３４に残置したまま、アースオ
ーガ２７を既製杭２６の中空部を通して引き上げること
が可能である。アースオーガ２７の引き上げに伴う根固
め液３３の注入は所定深度まで行う（図４（ｄ））。ア
ースオーガ２７を完全に引き上げ、施工を完了した状態
が図６（ｅ）である。

【００３６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、掘削孔
底での掘削液から根固め液への切り換わりを正確に把握
するので、良好な既製杭の施工性状が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明工法に使用する施工機械の全体
を示す正面図である。

【図２】図２はアースオーガの先端部を示す断面図であ
る。

【図３】図３は信号の中継伝送手段を示す断面図であ
る。

【図４】図４はこの発明工法の実施の形態を示す断面図
である。

【図５】図５は液状態のモニタ表示を示す図である。

【図６】図６はこの発明工法の別の実施の形態を示す断
面図である。

【符号の説明】

５…アースオーガ ８…タンク ９…グラウトプラント １２…外管 １３…内管 １６…ＰＨセンサ １９…信号ケーブル ２０…誘導コイル ２２…掘削孔 ２３…根固め液 ２４…既製杭

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−192910（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−341132（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−371611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−13602（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−185046（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−292409（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−134226（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−295913（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−84839（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−13434（ＪＰ，Ｂ２) 簗瀬久知・芳賀孝成，土木特殊工法シ リーズ８ 埋込み杭工法，日本，森北出 版株式会社，1984年 ５月26日，第１ 版，80〜85頁，５・２排土式プレボーリ ング工法の欄 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 7/26 E02D 7/28

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削ロッドの先端から掘削液を注入し、地
   盤を所定深度まで掘削して既製杭を建て込むための掘削
   孔を形成した後、前記掘削液を根固め液に切り換えてこ
   の根固め液を所定深度まで注入しながら、前記掘削ロッ
   ドを引き上げる埋込み杭工法において、前記掘削ロッドの先端近傍に前記掘削液及び前記根固め
   液を識別するセンサを設け、該センサによって 前記掘削
   孔の孔底で前記根固め液を検出した後、前記掘削ロッド
   を引き上げることを特徴とする埋込み杭工法における施
   工管理方法。
2. 【請求項２】前記掘削ロッドの引き上げに際し、前記根
   固め液の流量と前記掘削孔の断面積とに対応して前記掘
   削ロッドの引き上げ速度を調整し、所要の根固め部を形
   成することを特徴とする請求項１記載の埋込み杭工法に
   おける施工管理方法。
3. 【請求項３】前記掘削ロッドの引上げ後、前記掘削孔に
   前記既製杭を建て込むことを特徴とする請求項１又は２
   記載の埋込み杭工法における施工管理方法。
4. 【請求項４】前記既製杭が中空状のものからなり、前記
   既製杭の中空部に前記掘削ロッドを挿入して、前記掘削
   孔にその掘削に伴って前記既製杭を建て込むことを特徴
   とする請求項１又は２記載の埋込み杭工法における施工
   管理方法。
5. 【請求項５】先端近傍に開口する掘削液及び根固め液の
   供給路を有する掘削ロッドと、 前記掘削ロッドの先端近傍に設けられ、前記掘削液及び
   前記根固め液を識別するセンサと、 前記センサの検出信号を地上に伝送するための伝送手段
   とを備えてなる埋込み工法における施工管理装置。
6. 【請求項６】前記センサがＰＨセンサである請求項５記
   載の埋込み杭工法における施工管理装置。
7. 【請求項７】前記伝送手段を介して伝送された検出信号
   を入力し、前記掘削ロッドの先端近傍の液状態を表示す
   るモニター手段を備えてなる請求項５又は６記載の埋込
   み杭工法における施工管理装置。
8. 【請求項８】前記掘削ロッドが前記伝送手段を収容する
   内管と、 前記内管との間に前記掘削液及び根固め液の前記供給路
   を区画する外管との二重管ロッドからなる請求項５、６
   又は７記載の埋込み杭工法における施工管理装置。
9. 【請求項９】前記掘削ロッドが掘削深度の増大に伴って
   順次継ぎ足される複数のロッドからなり、 前記伝送手段が各ロッドの前記内管に収容された信号ケ
   ーブルと、 前記信号ケーブルの両端に設けられ、互いに継ぎ足され
   た前記内管の前記信号ケーブル間で前記検出信号を伝送
   する非接触式の中継伝送手段とを含む請求項８記載の埋
   込み杭工法における施工管理装置。