JP4111267B2 - 杭穴の築造方法、掘削ロッド及び掘削ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、杭基礎の築造において、所要形状の杭穴を予め掘削し、その杭穴内へ既製杭を押し入れ、沈設する場合等に使用する杭穴の築造方法、この築造方法に使用する掘削ロッド及び掘削ヘッドに関する。
【０００２】
即ち、杭穴掘削時の掘削、掘削土の攪拌・練付け等による杭穴内壁の形成、杭穴の築造などのいわゆる杭穴掘削工事に適用できるものであり、本発明の目的は、杭穴内壁の品質向上、安定化による施工方法の最適化、標準化ができ、掘削作業の総合的な経済性向上及び掘削土という産業廃棄物の減少においても従来より高い効果を得ることである。
【０００３】
また、本発明は、杭穴掘削工事において、杭穴内に埋設される既製杭と杭穴壁との摩擦力の発揮が重視される杭穴軸部の施工において、その仕上がり品質を確保することができる技術であり、特に、施工地盤の地質が、崩落し易いあるいは非常に粘性が高く内壁の形成が困難な場合に顕著な効果が期待できる。
【０００４】
従って、本発明は、杭穴掘削完了して杭穴造成後に既製杭を埋設するいわゆる先掘工法、既製杭の中空部を挿通した掘削ロッドの先端の掘削ヘッドにより杭穴を掘削しながらその既製杭を埋設するいわゆる中掘工法のいずれにも適用できる杭穴造成技術であり、杭穴内壁の掘削、練付け、攪拌等に関連する杭穴の練付方法及び掘削方法であり、またその際に使用する掘削ロッドに関するものである。尚、先掘工法においては、既製杭の埋設に代えて、鉄筋篭などの他の構造体を埋設する杭穴に対しても適用できる。
【０００５】
【従来の技術】
(1) 従来、杭基礎において既製杭を沈設する場合には、先ず、杭基礎築造予定地点で、杭打ち機に掘削ロッドを設置し、掘削ロッドは、杭打ち機のオーガー（定電圧でモーター回転数固定）により回転しながら、掘削ロッドの下端部の掘削ヘッドで掘削していた。
【０００６】
(2) 杭穴の穴壁と既製杭の間に杭周固定液を充填する場合、掘削ヘッドの上方に攪拌棒及び練付ドラムを取り付けた掘削ロッドを使用して、杭穴穴壁の崩落を防止すると共に掘削土の排出量を削減する方法がとられていた。即ち、所定杭穴に見合った掘削径の掘削刃で、杭穴を掘削すると同時に、掘削ロッドの攪拌棒及び練付ドラムを回転させながらその掘削土を砕き、その掘削土を杭穴軸部内壁に練付して杭穴を形成していく方法がとられていた。
【０００７】
また、掘削作業は、その施工地点の地盤の土質の強度（硬さ軟らかさ）によりオーガーへの電源負荷が変化するので、その負荷に応じてその電源容量範囲内で掘削ロッドの挿入速度（下降速度）を適宜調整して掘削していた。この場合、一般に、掘削地点の土質の強度に応じて、掘削装置を使い分け、その電源容量の範囲内でできる限り早く掘削するという主に施工効率（施工速度）の視点で施工される傾向があった（特許文献１）。
【０００８】
(3) また、掘削に際しては、通常、掘削ロッドを駆動するオーガーの電源を定電圧とし、一定回転数（出力による２種類の切替えができる）を利用し、その電源容量の範囲内で出来る限り速い掘削速度（回転速度と下降速度）で工事をしていた。
【０００９】
また、従来の先行掘りの掘削ロッドでは、練付ドラムを攪拌棒の上側に位置させ、練付ドラムは、同一高さに２つ、部分円柱状（または部分円筒状）の練付部を、円周面が外側に向くように配置し、杭穴の内壁を掘削径とほぼ同一寸法で擦ることができるような形状に形成していた。
【００１０】
また、攪拌部は攪拌・混合を主な目的として使用されていた。
【００１１】
(4) また、従来の中掘工法においては、既製杭の中空部を挿通する掘削ロッドの先端に掘削ヘッドが連結され、例えば、掘削ヘッドは揺動方向を切り替えて掘削径を変更できる掘削アームを使用したものが提案されている（特許文献２）。この掘削ロッドでは、掘削アーム先端の掘削刃で杭穴を掘削しつつ、掘削アーム上部の練付棒で掘削土を杭穴穴壁に練付けながら、既製杭を埋設していく掘削方法を採っている。このような中掘工法でも、掘削土の排出速度を速めて、掘削速度を上げる、即ち、上記の先掘工法と同様に、掘削ロッドの回転速度及び下降速度を主とした視点で、掘削ヘッドの改良等が行われていた。
【００１２】
(5) また、ここで、従来の杭穴掘削内容を細かく分析してみると、杭穴となる地盤に、掘削刃を直接当てて、溝状に掘削し、同時に、溝と溝の壁部に当たる残部の地盤は崩す等の方法を併用しながら杭穴を形成していた。すなわち、杭穴内壁に関しても、掘削刃で必ずしも全面を掘削する訳ではなく、掘削していない他の地盤を同時に崩しながら掘進し凸凹の荒れた杭穴内壁面を形成し、その後、単に、掘削ヘッドの上方の練り付け部で掘削土を練り付け、崩れないように内壁を補強した杭穴を造成する杭穴施工方法が採用されていた。
【００１３】
即ち、杭穴造成時、掘削速度に注力し、掘削速度、掘削刃の長さおよび回転数などの関連付けをして、掘削ヘッドを改良して一様な内壁とする杭穴掘削工法は殆ど採用されていなかった。
【００１４】
【特許文献１】
特公昭５７−２７２５５号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開２００１−３５６０８６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
(1) 前記従来の技術の場合、掘削ロッドの構造、掘削地盤の強度、掘削速度などの掘削機の操作等が必ずしも適切な関係で組み合わされていないために、掘削土の練付量にバラツキが生じていた。例えば、所定深度まで掘削した後に掘削土の残量が多い場合には、掘削ロッドを引き上げる時に掘削土が邪魔になって容易に引抜くことができなかった。この場合、強引に引抜けば掘削土が多量に排出されたり、更に、杭穴に既製杭を挿入する時に土圧で逆に押し上げられたりして沈設できないなどの問題点があった。
【００１７】
従って、このような問題のある掘削土の残量を減らすために、土質強度により掘削機のオペレータが個人の経験に基き掘削速度を遅くして、あるいは、杭穴掘削後、掘削ロッドを再挿入して繰返し上下動させながら回転させ、より多くの掘削土を杭穴穴壁に練り付けるように、攪拌、練り付けを繰り返す等して調整しなければならなかった。
【００１８】
これは、前記のように、杭穴の掘削作業が、掘削効率すなわち掘削速度の向上を主眼にして行われており、手持ちの掘削ロッドを用いて、掘削ロッドの電源容量と掘削地点の土質強度とを勘案して、掘削機のオペレータをはじめ作業者の個人的経験に基いて、掘削土の排出速度が速くて、掘削速度の速い掘削方法が通常採用されるという施工方法に起因するものである。
【００１９】
言い換えれば、掘削装置と掘削速度との関係については、充分に考慮されていなかったことによるものである。即ち、杭穴壁表面の形成品質の視点から見ると、掘削作業者が設定する掘削速度に掘削ロッド構造及びオーガーなどの掘削装置の能力とが必ずしも一致していない作業環境において、掘削作業者が適宜判断して掘削速度を調整して杭穴を掘削し、各掘削現場において、掘削速度に応じて掘削装置の掘削刃を最適化し、あるいは練り付けドラムおよび攪拌棒等の軸方向の長さを最適化すること等までは充分配慮されていなかった。
【００２０】
従って、杭穴壁の品質をより向上させる視点に立って、掘削刃、練付ドラムや攪拌棒等の掘削ロッドの構造、掘削機の操作等とを併せて、杭穴施工方法を標準化し、ある程度の掘削速度を確保した上で、掘削時の掘削残土量、掘削土排出量、掘削作業時間などのバラツキを少なくし、掘削土の総排出量を低減し、安定化することが期待されていた。特に、杭穴の掘削速度が早く設定できる、土質強度が弱い軟弱地盤において特に必要とされていた課題であった。
【００２１】
(2) また、従来の杭基礎では、かかる状況でも品質的に満足されていたが、最近は、下端部に効率良くせん断力が伝搬できるように形成された突起を保有する既製杭を、従来より大径で、所定寸法形状の拡底根固め部に埋設して従来の約２倍の高支持力を発現する杭基礎が開発され、杭穴に充填されているソイルセメント層も高固化強度で安定した確かな高品質の管理が要求されて来た。
【００２２】
従って、大径寸法の拡径部を有する杭基礎等においては、高鉛直支持力の品質の安定化及び更なる支持力増加のためには、杭穴内壁のより一様な形成及び掘削土の確実・安定した練り付けによる高支持力に適応した杭穴を造成することが必要となって来た。特に、地質が粘性土等の堅い地盤の掘削においては、掘削土が大きな塊状となり掘削土の粉砕化が容易でなく練り付けも安定せず、掘削速度が遅くなると共に排出土の増加などが問題でより精緻な掘削方法への改良が必要であった。即ち、各杭穴毎及び個人差のばらつきを減らすと共に、高品質の基礎を安定に造成する掘削工法が必要であった。
【００２３】
また、掘削速度を上げるために掘削土の排出が主目的で、練り付けが十分でない掘削方法が行われている中掘り工法、あるいは通常練り付けが行われていない拡底根固め部造成等の場合には、特に、掘削時の杭穴内壁の形成方法、掘削土の粉砕、排土等の改良が必要であった。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、掘削ロッドの構成要素である攪拌手段の形状、配置、練付手段の形状寸法、掘削刃の形状寸法及びオーガー等装置、更には掘削ロッドの掘削速度（掘削ロッドの挿入速度）等の関係を適正化し、効率的に、かつ品質的により確かな杭穴を築造すると共に、廃棄物としての掘削土のより少ない杭穴掘削工事を実現することにある。
【００２５】
即ち、この杭穴の築造方法の発明は、掘削ロッドの先端の掘削ヘッドで、杭穴を掘削しながら、または掘削が完了した後、前記掘削ロッドの練付手段の練付部で、掘削土を前記杭穴の穴壁に練り付けながら杭穴を築造する方法であって、前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、前記練付手段の同一高さで、軸対称に配置される練付部の個数をｎ（個）、練付部の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を練り付けながら築造することを特徴としている。
【００２６】
また、他の杭穴の築造方法の発明は、掘削ロッドの先端の掘削ヘッドの掘削手段で、杭穴を掘削する方法であって、前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、前記掘削手段の同一高さで軸対称に配置され、掘削径に対応する杭穴壁掘削用の掘削刃の個数をｎ（個）、杭穴壁掘削用の掘削刃の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を掘削しながら築造することを特徴としている。
【００２７】
また、前記各杭穴の築造方法の発明において、杭穴の穴壁の総ての部分を、「掘削刃が複数回繰り返して杭穴壁を掘削できるように」及び／または「いずれかの練付部が複数回繰り返して杭穴壁を練付られるように」、掘削ロッドを制御することを特徴とする杭穴の築造方法である。また、杭穴の穴壁の総ての部分を、「掘削刃が少なくとも１回以上杭穴壁当接して掘削できるように」及び「いずれかの練付部が複数回繰り返して杭穴壁を練付られるように」、掘削ロッドを制御することを特徴とする杭穴の築造方法である。
【００２８】
また、掘削ロッドの回転及び下降により、掘削ヘッドの掘削刃で、杭穴壁に螺旋状の凹凸溝を並列して形成し、続いて、前記掘削ヘッドの上方に位置する均し手段で、前記凹凸溝間の穴壁を整形して、杭穴を造成する杭穴の築造方法である。また、均し手段は、該均し手段の同一高さにおける、均し手段の個数をｎ（個）、均し手段の上下方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を掘削しながら築造することを特徴とする杭穴の築造方法である。また、均し手段で、掘削土を上方に揚げると共に掘削土を撹拌する杭穴の築造方法である。
【００２９】
また、掘削ロッドの発明は、杭穴壁と当接できる練付部を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する練付手段を取り付けてなる掘削用ロッドであって、予め設定した前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、練付手段の同一高さでの練付部の個数をｎ（個）とし、練付部の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴としている。
【００３０】
また、前記掘削ロッドにおいて、練付手段の練付部は、杭穴壁に沿った部分円筒状の外周面からなる練付基部と、該練付基部の上下端に連設して、前記練付基部より小径の掘削土導入用の傾斜部を形成して構成し、掘削ロッドの外面で、前記練付手段の下方に、該練付手段より小径の攪拌手段を放射状に突設したことを特徴としている。また、練付手段を練付ドラムとし、ロッド本体に固定した取付部に、着脱自在または放射方向に移動自在に、練付部を取り付けて構成したことを特徴とする掘削ロッドである。また、先掘工法に使用する掘削用のロッドであって、練付部の軸方向長Ｌを、２０〜４０ｃｍの寸法範囲で形成したことを特徴とする掘削ロッドである。また、中掘工法に使用する掘削用のロッドであって、練付部の軸方向長Ｌを、１２〜４０ｃｍの寸法範囲で形成したことを特徴とする掘削ロッドである。
【００３１】
また、他の掘削ロッドの発明は、杭穴壁と当接できる掘削刃を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する掘削手段を取り付けてなる掘削用ロッドであって、予め設定した前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、杭穴壁の掘削用の掘削刃の同一高さでの練付部の個数をｎ（個）とし、杭穴壁の掘削用の掘削刃の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴としている。
【００３２】
また、掘削ヘッドの発明は、杭穴壁と当接できる掘削刃を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する掘削手段を取り付けてなる掘削ロッド用の掘削ヘッドであって、前記掘削刃の上方に、板材を斜めに突設してなる均し手段を取り付けて、前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、杭穴壁と当接する前記均し手段の同一高さでの個数をｎ（個）とし、杭穴壁の前記均し手段の鉛直方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴としている。
【００３３】
また、前記において、掘削ロッドに接合できるヘッド本体に揺動自在の掘削アームを取り付けてなり、該掘削アームの掘削刃は、斜め下方かつ外側に刃先を向けて取り付けてあり、該掘削刃の下側の角を鋭角状に形成し、該下側の縁が水平面と掘削方向で点状に接するように形成したことを特徴とする掘削ロッド又は掘削ヘッドである。
【００３４】
この発明の杭穴の築造方法および掘削ロッドのいずれも、先掘、中掘のいずれの工法にも適用できる。
【００３５】
前記における「同一高さ」とは、掘削手段で掘削し、または練付する場合、対象とする掘削手段の領域または範囲の高さ方向（杭穴深さ方向）の長さ成分をいう。
【００３６】
また、前記における練付手段とは、例えば、掘削ロッドの中間部に部分円筒状の練付ドラムその他の練付治具を指す。
【００３７】
また、掘削ロッドの下方に位置する掘削ヘッドに形成される練付機構も含まれる。例えば、掘削ヘッドをヘッド本体に揺動する掘削アームを取り付けて構成し、掘削アームの中間部に練付板、練付棒等の攪拌手段等を突設して構成することもできる。
【００３８】
また、中掘工法では、ロッド本体に折り畳み式の練付装置を設け、折り畳んで中空杭に収容して、中空杭の下端から拡開して、杭穴壁の練付ができるような構成の練付手段とすることもできる。
【００３９】
これらの場合でも、杭穴壁に接触して、杭穴を練り付けする機能を有する部分である練付部の掘削ロッドの軸方向（垂直方向）の長さをＬとする。
【００４０】
また、前記における掘削ロッドの下降速度ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数Ｎ（ r.p.m.）とは、掘削ロッドを取り付ける杭打ち機のオーガーの下降速度、回転数と、夫々同値である。
【００４１】
また、一般に、掘削刃の機能として、通常、最初に地面に当たり先行して杭穴内部を掘削する中央部用の掘削刃と、掘削すべき杭穴の穴径の外周に沿って回転する杭穴壁の掘削用の掘削刃とがある。従って、前記における杭穴壁掘削用の掘削刃とは、後者の役割を担う掘削刃を指す。ただし、掘削ヘッドの外周に位置する掘削刃では、両機能を同時に満たすように構成される場合もある。
【００４２】
また、より形状・品質の安定した杭穴を掘削・造成するためには、杭穴内壁の掘削に関しては、杭穴内部（中心部等）の地盤の掘削方法と変えて、所定地盤で全面洩れ無く掘削刃で直接に所定寸法に掘削する掘削方法を採用することにより解決する。詳述すると、杭穴の外周の内壁部分は全面一様とし、中心部等の内部は必ずしも全地盤を掘削せず崩しながら掘削するという異なる掘削・造成方法を採用する。勿論、杭穴内部の地盤も洩れなく掘削すればより高品質な杭穴が造成できることは同一技術思想の延長として当然であるが、この方法の採否は、所要品質及び経済性の視点から選択されるべき事項である。
【００４３】
即ち、杭穴内壁を掘削刃で全面直接に掘削し、内壁全面に一様な杭穴を形成するので、通常数１０ｍ以上掘進する長い寸法の杭穴軸部の掘削工程においては特に重要な技術となる。
【００４４】
具体的には、少なくとも、掘削ロッドを押し込む掘削速度、掘削装置のオーガーの回転速度および掘削刃の軸方向長さ寸法等を適切に組合せることにより、杭穴内壁を全面一様に洩れなく掘削し、杭穴内壁の一様な安定した掘削面を形成し、掘削土の寸法形状をも一定とさせることができる。
【００４５】
従って、先行掘り工法、中掘り工法及び各種場所打ち工法などに、また、杭穴軸部掘削及び根固め部等の拡径部などにも共通して利用できる技術であり、練り付けも安定化させ、より一様な杭穴掘削内壁面の形成、掘削土の排出性改善、及び抗穴内の掘削土混合物（ソイルセメント層）の品質安定化等を改善することができる技術である。
【００４６】
更に、本発明の築造方法または掘削ロッドで、掘削に特徴がある発明と練り付けに特徴がある発明とを、適宜組合せて杭穴内壁を形成することにより、さらに安定した品質及び高性能な杭穴を造成及び排出土の少ない施工をすることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
(1) 通常の先行掘りにおいては、前記問題を解決するための本発明の掘削ロッドの練付ドラムは、中空掘削ロッドの外周で、同一高さに少なくとも２個一組の練付部を有し、練付部が軸対称の位置に配置される。また、練付ドラムの両練付部の最大外径は、杭穴掘削径と略同一寸法とし、杭穴穴壁を擦ることができるような形状としている。
【００４８】
また、この練付ドラムの下側（掘削ヘッド側）には攪拌板等の攪拌手段を配置し、練付前に掘削土を確実に粉砕・攪拌し、さらに練付ドラムへ押込み易いように形成されている。
【００４９】
また、掘削ロッドの先端部に形成され杭穴を掘削している掘削ヘッド部にはその掘削ロッドの中空部より通じた給水口が設けられ、掘削時に掘削補助として使用する水、または、掘削土と混合する所要のセメントミルクなどが、掘削、粉砕、充填層形成等の目的に応じて所定量適宜注入できるようになっており、これらの攪拌・混合された掘削土を回転する練付ドラムで杭穴内壁に練り付けている。
【００５０】
(2) 本掘削ロッドにおいては、
掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
練付ドラムの各段における同一高さの練付部の数をｎ（個）、
練付ドラムの軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とする時、
練付ドラムが杭穴の内壁の少なくとも全面に掘削土を練り付けるよう互いに関係付ける。
【００５１】
従って、練付ドラムの練付部の軸方向長さ寸法Ｌ（ｃｍ）は、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
なる関係を少なくとも満たすように形成し掘削する。
【００５２】
また、掘削速度が通常より速くて前記関係式を満たす練付ドラム長Ｌが調達できない時は、掘削速度ｖ（ｃｍ）は、
ｖ≦Ｌ×ｎ×Ｎ
なる関係を少なくとも満たすように調節しながら施工することとする。
【００５３】
また、練付ドラムを有する掘削ロッドでの攪拌手段は、土壌改良での攪拌と異なり練り付けの準備工程として、掘削土の塊を粉砕し練付ドラムの練付面に掘削土を送り込むことが補助機能としてより必要である。従って、攪拌板の軸方向（鉛直方向）の幅は比較的狭く軸に直角な方向（水平方向）の幅は広くして強度を高めて切り刻むのに適した形状とし、かつ攪拌板外径は、掘削土を杭穴内壁の周辺部に押付け、練付ドラムの練付部へ掘削土を供給するために、該ドラムの掘削土導入傾斜部より小径寸法としており、取り付け位置は、掘削ロッドの練付ドラムの下側すなわち掘削ヘッド側に形成している。掘削土が練付けされずに、ドラムの上方より落下する場合もあるので、ドラムの上側にも同様の攪拌手段を設けることが望ましい。練付ドラムを複数多段に装着する場合においても、撹拌手段は、同様に上下に設けることが望ましい。
【００５４】
(3) また、中掘工法では、使用する掘削ロッドの細部の構造は、先掘工法とは異なるものを使用するが、中掘工法においても、先掘工法と同様の趣旨の掘削ロッドを使用し、同様の関係式を適用することができる。即ち、練付手段として、掘削ロッド上の「練付ドラム」の代わりに、掘削ヘッド等に形成された「練付棒」等の練付部の軸方向の長さ寸法Ｌに関して同様に、関係式を満たすように取り扱えば、本発明の目的を達成することができる。
【００５５】
(4) 掘削ヘッドの押し込み速度（掘削速度）ｖ、掘削ヘッド（掘削刃）の回転数Ｎ、同一掘削ヘッドでの掘削刃の軸方向の全長寸法Ｌ、同一掘削ヘッドでの掘削刃本数ｎとするとき、掘削刃の軸方向の長さ等に関しては、練り付け同様に、杭穴外周（内壁）全面を少なくとも１回、掘削刃で掘削するために、下記の関係式を満たすように互いに関係付ける。
【００５６】
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
Ｌ：掘削刃の軸方向長さ（ｍ）
ｖ：掘削ヘッドの押込み速度（ｍ／ｍｉｎ）
ｎ：掘削ヘッドでの内壁用掘削刃数（個）
Ｎ：掘削ヘッドの回転数（ r.p.m.）
【００５７】
また、Ｌが事前に固定されている、あるいは変更できない場合には、
ｖ≦Ｌ×（ｎ×Ｎ）
のように速度ｖで掘削することにより、装着されている内壁用掘削刃及び回転数等の掘削装置に見合う掘削速度となり、杭穴内壁の全面を確実に掘削、造成できる。
【００５８】
練り付けドラム等の練り付けの発明に比べて掘削刃の場合の違いは、掘削刃の数が通常４〜６枚と多く形成され各掘削刃の用途が異なっており、杭穴内部の掘削用、及び、杭穴内壁掘削用とに区分けされていることである。
【００５９】
(5) 先掘り工法での掘削ロッド１での掘削刃について（図５、図６）：
【００６０】
掘削ロッド１に装着された掘削ヘッド３６の最下端部には、杭穴軸部を掘削する固定掘削刃３９、３９が６枚形成されており、掘削装置のオーガーの動力が掘削ロッド１の回転によりそのまま伝達され、杭穴５０を回転掘削する。その掘削刃３９の中２枚の掘削刃３９Ａ、３９Ａ（最も外側に位置している）は杭穴の軸部穴壁５１の掘削径に対応する最大外径部すなわち内壁掘削用であり、その他の４枚はその内側の位置で、杭穴内部の掘削及び掘削土の粉砕を分担するものである。ここで、掘削刃３９Ａによる掘削については、前記(4)の項の「Ｌ」を掘削刃の刃先３９ａの軸方向の長さ「Ｌ２１」に置き換えて、関係式を満たすよう「Ｌ２１」を設定すれば、杭穴軸部全面が掘削された杭穴が得られる。これら掘削刃３９Ａは数１０ｍの杭穴軸部の穴壁５１及び掘削土の品質にかかわる部分であり、具体的には、築造される基礎杭の軸部の摩擦支持力、水平耐力及び掘削土の排出等にかかわる。
【００６１】
杭穴壁５１を出来る限り全面掘削することが最も品質上安定しており最適であるが、建造物の要求品質、地盤品質等により経済的にも最適な掘削刃寸法と掘削速度等を適宜組合せ掘削すること、あるいは、全面掘削しないで、掘削部と非掘削部の割合を所望の値に固定して掘削することも可能である。
【００６２】
また、拡大掘削刃５５は、杭穴の拡底部５２掘削用であり、軸部掘削より大径寸法の掘削で軸部掘削と異なる２枚の刃先を形成しておりその軸方向寸法Ｌ２２である。 掘削刃の長さＬ２２として、
Ｌ２２≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
を満たす寸法の掘削刃５６を使用し、掘削工法に関しても、
ｖ≦Ｌ２２×（ｎ×Ｎ）
を満たすよう施工する。回転数Ｎは掘削ロッド１の回転数でオーガーの機種及び操作により適宜選択でき、練り付けと全く同様である。
【００６３】
拡底部（拡底根固め部）５２は、通常、先端支持力として基礎杭の鉛直支持力の主要部分を負担しているため全面一様な掘削が望ましい。拡底部５２内に充填するセメントミルクなどの層の均一な品質を確保するためにも、杭穴軸部の穴壁５１以上の内壁の仕上がり品質を確保すると共に粉砕された掘削土の形状・寸法が一様であることが必要である。よって、特に高支持力の杭基礎の場合には、地盤の地質・強度なども考慮し杭穴軸部より遅い掘削速度ｖでの掘削が望ましい。
【００６４】
また、拡底部を杭穴軸部（杭穴下端部に形成しない場合）の中間に形成する場合でも要求仕様によっては同様に造成することが望ましい。
【００６５】
(6) 先掘り、中掘りに使用される揺動式掘削ヘッドでの掘削刃（図１、図２、図９）：
【００６６】
掘削刃４１を揺動する掘削アーム４０の先端に形成し、その掘削アーム４０を装着した掘削ヘッド３６と一体となって回転し掘削する方式で、掘削ヘッド３６の回転方向に基き揺動拡径して所定の掘削径寸法で掘削する。
【００６７】
揺動する掘削アーム４０は２本で、その先端に掘削刃４１、４１が各３本形成されており、その両端の刃先が杭穴壁の掘削・形成に使用されており、掘削ロッド１の回転方向により掘削アーム４０の揺動方向が異なり、拡開径を変化させている（図１（ａ）（ｂ））。その一方が小径の杭穴軸部の穴壁５１掘削用で、他方が大径の拡底部（拡底根固め部）５２等の拡径部掘削用とに使い分けしている。
【００６８】
先ず、杭穴軸部掘削に関しては、掘削刃４１の内、両側に位置する掘削刃の軸部掘削用の刃先の軸部方向寸法をＬ２１とする。Ｌ２１としては、式
Ｌ２１≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
を満たす寸法の掘削刃を使用し、掘削工法に関しても式、
ｖ≦Ｌ２１×（ｎ×Ｎ）
を満たすよう施工する。回転数は掘削ロッド１の回転数Ｎでオーガーの操作により適宜選択でき、練り付けと全く同様である。また、拡底部の掘削に関しても、軸部掘削と同様に、掘削刃の軸部方向寸法をＬ２２と置き換えて、前記の関係を満たすようにすれば、全面一様な掘削が可能である。
【００６９】
尚、掘削刃の刃先の軸方向の長さＬ２１、Ｌ２２は、軸部用Ｌ２１と拡径用Ｌ２２で掘削角度に合わせて形状・寸法等を調整することが望ましい。
【００７０】
(7) また、先掘り工法で、杭穴の軸部の中間部に拡径部を形成する構造の杭穴の場合には、その拡径部は通常、先端支持力と併せて、杭基礎の支持力の一部を負っている。従って、その中間の拡径部での掘削方法は、拡底部５２での掘削と同様に、軸部と拡径部とで掘削速度ｖ、回転数Ｎなどを切り替え、拡径部は軸部より緻密で一様な杭穴の掘削・造成とすることが望ましい（図示していない）。
【００７１】
【実施例１】
図１〜図５に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００７２】
［１］掘削ロッド１の構成
【００７３】
この発明の掘削ロッド１は、中空部４を有するロッド本体３の下端に、掘削ヘッド３６を取り付けて構成する（図１）。ロッド本体３は、上端に連結凸部５、下端に連結凹部６を形成し、上下に必要長さだけロッド本体３を連結できるようになっている（図１、鎖線図示３）。
【００７４】
ロッド本体１の中間部外周に、練付ドラム１０、１０が固定され、練付ドラム１０の下側に攪拌板３０、３０が取付けられている。
【００７５】
また、掘削ヘッド３６は、ヘッド本体３７の上端部に、連結凸部３８が形成され、下端部に固定掘削刃３９、３９が取り付けてある。また、ヘッド本体３７の両側に、先端部に掘削刃４１、４１を設けた掘削アーム４０、４０が揺動自在に取り付けてある（図１）。また、この掘削ヘッド３６の下端中央部に注水口（図示していない）があり、掘削しながら掘削ロッド本体３の中空部４を通じて外部から水及びセメントミルクなどを所要量適宜注入出来るようになっている。
【００７６】
尚、図１中７は、掘削ロッド１を継ぎ足す際等に、掘削ロッド１を地上付近で保持する為のリングであり、攪拌機能も併せ持っている。
【００７７】
［２］練付ドラム１０の構成
【００７８】
(1) 練付ドラム１０は、ロッド本体３に固定された取付部１１に、ピン４８で練付部１７を取り付けて構成する。取付部１１、１１は、ロッド本体３に対して軸対称な位置に二箇所に設け、夫々に練付部１７が取付けられる（図３）。
【００７９】
(2) ロッド本体３の外周に、縦に（軸方向に）配置した２枚の固定板１２、１２を放射状に突設して固定する。両固定板１２、１２は、角θ１（θ１＝約９０度）の角度で配置され、両固定板１２、１２間で、上端部、下端部及び中間部に、横方向に配置した扇形状の支持板１３、１３、１４を嵌挿固定し、支持板１２、１２の基端縁（小径側）は、ロッド本体３の外面に固定される。支持板１３、１３、１４には上下に連通する透孔１５が穿設されている。以上のようにして取付部１１を構成する（図３（ａ）（ｂ））。
【００８０】
また、取付部１１において、両固定板１２、１２の外側（支持板１３を固定しない側）には、角θ２の空隙部２８、２８が形成される。角θ１＝９０度、とした場合、空隙部２８の角θ２も約９０度に形成され、練付部を取り付ける部分と空隙部２８とは、ほぼ、１：１ の比率で形成される。
【００８１】
この空隙部２８により、掘削中に、掘削土（泥土）やセメントミルクなどが杭穴内を上下に通過できる。従って、練付部で杭穴壁への練付で溢れた泥土が空隙部２８を通って下方に逃げることができ、練付量とその圧力のバランスが取れ、練付速度上、望ましい比率となっている。
【００８２】
また、同じ練付部と空隙部２８との比率１：１で、分割数を変えて、例えば、角θ１＝４５度、角θ２＝４５度として、練付部と空隙部２８とを４つづつ設けてもほぼ同じ効果が得られる（図示していない）。
【００８３】
(3) 支持板１３、１３間に嵌挿され、凹内面１８ａがロッド本体３の外周面に沿って配置できるように、外周と同一曲率（半径）または若干大きな曲率（大径）で形成された屈曲板（部分円筒状）１８を構成する。屈曲板１８の凸外面１８ｂの両側に、固定板１２、１２の内側に沿って配置できる縦板１９、１９を固定する。縦板１９、１９の上下に被せるように、扇形状の横板２０、２０を固定する。横板２０の基端縁（小径側）２０ａは屈曲板１８に固定されている。取付部１１の中間の支持板１４を挟むことができる扇形状の小横板２１、２１を、横板２０、２０間に並列し、小横板２１、２１の基端縁（小径側）２１ａを屈曲板１８に、両側縁を縦板１９、１９に夫々固定する。両小横板間２１、２１間には、中間の支持板１４の厚さに対応した間隙２２が設けられている。横板２０、小横板２１には、上下に連通し、かつ支持板１３、１４の透孔１５、１５と連通する透孔２３が夫々穿設されている。
【００８４】
部分円筒状の基部２５の上下に、導入部２６を夫々連設して練付板２４を形成する。導入部２６の外面は、基部２５側から先端２７に向けて徐々に小径となるように形成され、先端２７、２７間が最小の外径（先端の外径）Ｄ２で形成されている。練付板２４の内面を縦板１９、横板２０の先端縁（大径側）に固定して、練付部１７を構成する（図３（ａ）（ｂ））。
【００８５】
前記において、基部２５の長さＬが、ロッド本体３の軸方向に沿った軸方向長さとなる（図３（ｂ））。また、両錬付板２４間の径Ｄ１が、杭穴の穴径に対応した練付径となる（図３（ｂ））。
【００８６】
(4) 練付部１７を、取付部１１の固定板１２、１２間に嵌挿する。続いて、上の支持板１３の透孔１５からピン４８を嵌挿して、透孔１５、１５、透孔２３、２３を貫通して、下の支持板１３の透孔１５から貫通したピン４８の先端部にキャップ４７を取り付けて、ピン４８の抜けを防止する（図３（ｂ））。
【００８７】
また、施工地盤の土質によっては、練付ドラムとして、練付部１７の円弧状の練付板２４を取り外した状態で、練付することもできる。即ち、縦板１９の縁と土泥を押し込んだ練付面を利用して練付ドラムの代用とすることも可能である（図示していない）。
【００８８】
(5) 練付部１７の練付板２４基部２５の長さＬ（ｃｍ）は、
掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
とした場合、
練付ドラムの同一高さの練付部の数ｎ（個）＝２、
であるので、練付ドラムが杭穴の内壁の少なくとも全面に掘削土を練り付けるためには、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）＝ｖ／２Ｎ
となるように、設定する。
【００８９】
［３］攪拌板３０の構成
【００９０】
攪拌板３０は、ロッド本体３の軸方向の幅（厚さ）Ｗ１の平面台形状の板状で、基端３１側は円弧状の凹面に形成され、ロッド本体３に固定する。先端３２側は、基端３１側より幅が狭く形成され、先端３２側は水平方向幅Ｗ２に形成されている。攪拌板３０は、掘削土塊の粉砕を容易にするために攪拌板３０の軸方向幅Ｗ１は水平方向幅Ｗ２より薄くし、強度を確保しており、
Ｗ２≒５×Ｗ１
の寸法で形成されている（図４（ａ）（ｂ））。
【００９１】
また、攪拌板３０の基端３１側に切欠き３３が形成され、切欠き３３に、ロッド本体３の外面に固定した軸方向の縦補強板３４が貫通固定して、攪拌板３０をロッド本体３に強固に固定してある。
【００９２】
攪拌板３０は、同一高さに２個づつ直径対称の位置に固定され、上下に隣接する攪拌板３０、３０は、９０度づつ位相をずらして配置されている。同一高さの攪拌板３０の先端３２、３２間の外径Ｄ３は、練付ドラム１０の導入部２６の先端２７より内側に位置し、最小外径Ｄ２より小径寸法で形成され、練付板２４への掘削土の押し込みを容易にしている（図４（ａ）（ｂ）、図３（ｂ））。
【００９３】
尚、外径Ｄ２は練付部外径Ｄ１の２分の１以上が、掘削土の周辺押し込みの点から望ましい。
【００９４】
また攪拌板３０は、ロッド本体３上に、ほぼ同一間隔Ｈを空けて上下に配置する（図１）。この間隔Ｈは、通常５０〜１００ｃｍ程度が練付性（掘削土の粉砕、押し込み）から望ましい。
【００９５】
［４］掘削方法（練付方法）
【００９６】
杭穴５０を掘削する地盤４９において、掘削ロッド１の上端の連結凸部５を、杭打ち機４４の回転駆動部として機能するようにモータ４６を内蔵したオーガー４５に接続する。尚、所要の杭穴５０が長く、掘削深度が深い場合には、掘削ロッド１、１を同様に、上下に必要本数だけ連結しながら掘削する（図５。尚、図５図示の掘削ヘッド３６は、図１の構造とは異なる）。
【００９７】
このオーガー４５により回転させ、かつ、該掘削ロッド１を押込み速度ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）で押込みながら掘削ヘッド３６により杭穴５０を所定寸法で掘削する。同時に、攪拌板３０で掘削土を攪拌・粉砕し、練付ドラム１０により掘削土を杭穴５０の穴壁５１に練り付ける。
【００９８】
攪拌板３０及び練付ドラム１０は、同じ掘削ロッド１に形成されているため、掘削ロッド１、攪拌板３０及び練付ドラム１０などの回転数は、オーガー４５の回転数Ｎ（ｒ.ｐ.ｍ.）と同一であり、オーガー４５の能力により使用範囲が限られる。通常、施工されている杭穴５０の穴径は４０〜１００ｃｍ程度で、１００ＫＶＡ〜２５０ＫＶＡ程度の電源容量のオーガー４５を使用し、回転数Ｎは１３〜２７（ r.p.m.）程度の範囲で、回転数は必要トルクとの関係で一定の値で掘削するものが使用されている。また、掘削速度は、１つの杭基礎当たりの総施工時間の都合で、通常、１ｍ／ｍｉｎ．以上で掘削されている。
【００９９】
ここで、杭穴掘削施工時に、練付ドラム１０の練付板２４の基部２５の長さＬ（ｃｍ）の場合、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
の関係を満たすように、
掘削時の掘削ロッド回転数Ｎ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
を調節する。これにより練付ドラム１０、１０で杭穴５０の穴壁５１を少なくとも一回は練り付けすることができる。尚、杭穴５０の穴壁５１の崩壊を防止して、より安定したものとするためには、複数回練り付ける。また、粘性が高く、粉砕性が悪く、練付性の良くない（練付部１７の導入部２６へ掘削土が導入され難い）ような地盤の場合にも、複数回練付が必要である。
【０１００】
杭穴掘削が完了したなら杭穴内にセメントミルクなどの硬化物を注入し、掘削泥土と攪拌混合し、あるいは、掘削泥土と置換して、ソイルセメントまたはセメントミルクを杭穴内に充填して、既製杭を杭穴内に沈設して、ソイルセメントなどが固化した後、基礎杭を構成する（図示していない）。
【０１０１】
［５］他の実施例
【０１０２】
(1) 大径の杭穴の掘削・練付に使用する練付ドラム１０では、練付部１７の練付板２４が外側に位置するような形状の練付部１７を使用する（図３（ａ）（ｂ）鎖線図示２４）。
【０１０３】
(2) 前記実施例において、掘削ロッド１は、ロッド本体３の長さが１０ｍのタイプを想定して構成したが、ロッド本体１の長さが５ｍの場合の構成を、図２に示す。このタイプでは、練付ドラム１０は１箇所に設ける（図２）。
【０１０４】
(3) 前記実施例において、練付ドラム１０は、取付部１１の透孔１５または練付部１７の透孔２３のいずれか一方または両方を、放射方向に長い長孔に形成すれば、取付部１１に対して、練付部１７を放射方向に摺動できる（図示していない）。従って、同じ練付板２４（軸方向の長さＬ）を有する練付部１７の位置を調節することにより、容易に練付径を変更できる。
【０１０５】
(4) 前記実施例において、練付ドラム１０は、軸対称の位置に、２つの練付部１７を設けたが、同一高さ位置に、１つあるいは、３つ以上設けることもできる（図示していない）。３つ以上設ける場合には、θを適宜９０度より小さく設定する。また、練付ドラム１０の構造も、練付効率を考慮すれば、上記構造が望ましいが、杭穴穴壁に当接できる形状であれば、ブロック状、縦棒状など他の形状構造とすることもできる（図示していない）。ただし、練付部１７と空隙部２８との比率は、前記実施例のように、１対１が練付効率上望ましい。
【０１０６】
(5) 前記実施例において、攪拌板３０は、掘削土を粉砕して攪拌し、練付部に押し込む効果を考慮すれば、前記構造とすることが望ましいが、板状に代え、棒状、網状など他の形状構造とすることもできる（図示していない）。
【０１０７】
尚、練付部は、いずれの形状においても、基礎杭が穴壁に当たらす、容易に基礎杭の押し込みができるようにする点、および杭穴の内壁の均一性（凹凸の変動範囲）の点から、練付面の傾斜等による外径寸法上の許容範囲は１ｃｍ以内に押さえることが望ましい。
【０１０８】
【実施例２】
図５〜図８に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例は、実施例１と異なる掘削ヘッド３６を使用した例である。
【０１０９】
(1) 掘削ヘッド３６は、中空筒状のヘッド本体３７の上端部に、連結凸部３８が形成され、下端部に固定掘削刃３９、３９が取り付けてある（図６）。また、ヘッド本体３７の周囲に、揚土用のスパイラル５８、５８が形成されている。また、スパイラル５８の中間部に、軸５７周りに回動して、放射方向（横方向）に拡開する拡大掘削刃５５、５５が取り付けてある（図６、図７）。
【０１１０】
固定掘削刃３９、３９は、最も外側（外周側）に位置する固定掘削刃３９の刃先３９ａは、杭穴壁に当接して穴壁を掘削する部分が鉛直方向（ロッドの軸方向）長さＬ２１で形成されている。また、掘削手段の数ｎは２つとなる。
【０１１１】
また、拡大掘削刃５５の刃先が杭穴壁に当接して穴壁を掘削する部分の鉛直方向（ロッドの軸方向）長さＬ２２で形成されている（図６（ｂ））。従って、拡大掘削時の杭穴壁を掘削する掘削手段の数ｎは２つとなる。
【０１１２】
また、この掘削ヘッド３６の下端中央部に注水口（図示していない）があり、掘削しながら掘削ロッド本体３の中空部４を通じて外部から水及びセメントミルクなどを所要量適宜注入出来るようになっている。
【０１１３】
尚、図１中７は、掘削ロッド１を継ぎ足す際等に、掘削ロッド１を地上付近で保持する為のリングである。
【０１１４】
(2) 以上のように形成した掘削ヘッド３６をロッド本体３に連結して、この発明の掘削ロッド１を構成する（図１、図２参照）。ロッド本体１は、前記実施例１と同様構造の練付ドラム１０、攪拌板３０、が取り付けてある（図３、図４）。尚、攪拌板３０の先端３２には先端縦板３５が形成されている（図４（ａ）（ｂ）鎖線図示３５）。先端縦板３５を形成することにより、攪拌巾の増強及び周辺部への押し込み等で有効である。
【０１１５】
(3) この掘削ヘッド３６を取り付けた掘削ロッド１も実施例１と同様に、先掘の工法に使用する。
【０１１６】
実施例１と同じ杭打ち機４４のオーガ４５に、掘削ロッド１を取り付けて、杭穴軸部を掘削する（図５）。この際、実施例１と同様に、施工現場における試験あるいは地質データ（ボーリングデータ）等の結果から施工条件として、施工前に設定される。掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）として、練付ドラム１０の練付板２４の基部２５の長さＬ（ｃｍ）とする場合、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
の関係を満たすように、Ｌの寸法を調節する。これにより練付ドラム１０、１０で杭穴５０の穴壁５１を少なくとも一回は練り付けすることができる。尚、施工前に長さＬが固定されていたり、予定より掘削性が良い場合等は、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
となるように、ｖ、Ｎを調節することにより容易に全面練付ができる。また、杭穴５０の穴壁５１の崩壊を防止して、より安定したものとするためには、複数回練り付けするように設定することもできる。
【０１１７】
(4) また、掘削時においては、最も外側の固定掘削刃３９、３９の刃先３９ａは最も外側の軌跡（杭穴外周）を通り、杭穴壁を所定の径で形成する。この際、固定掘削刃３９の刃先３９ａの刃先の長さＬ２１、同一高さの刃先の数ｎ＝２（個）であるので、施行前に設定された掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、及び掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）として、刃先の軸方法長さＬ２１について、
Ｌ２１≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
の関係を満たすように、Ｌ２１寸法を調節する。これにより固定掘削刃３９の刃先３９ａが杭穴５０の穴壁５１を少なくとも一回は削り、同一径で整った杭穴壁を形成できる（図７）。
【０１１８】
(5) 掘削刃の寸法変更ができない状況で掘削する場合には、
Ｖ／Ｎ≦Ｌ２１×ｎ
を満たすように、ｖ、Ｎを調節して、掘削ロッドを操作すれば、少なくとも１回は固定掘削刃３９で杭穴壁５１を直接に掘削して、かつ杭穴壁５１を練付ドラム１０で均すので、均一で、品質の良い杭穴を形成できる。
【０１１９】
(6) また、掘削ロッド１を逆転して、拡底掘削刃５５、５５を開き、杭穴の拡底部５２を掘削する（図７、鎖線図示５２、５５）。この際、拡大掘削刃５５の刃先の長さＬ２２、同一高さの刃先の数ｎ＝２（個）であるので、事前に設定された掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）とした場合、杭穴軸部掘削と同様に、
Ｌ２２≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
の関係を満たすように、
Ｌ寸法を調節する。これにより拡大掘削刃５５の刃先が杭穴５０の拡底部の穴壁を少なくとも一回は削り、同一径で整った拡底部５２の杭穴壁を形成できる（図７）。
【０１２０】
また、刃先の長さＬ２２が変更できないときは、Ｌ２２を固定して、
ｖ／Ｎ≦Ｌ２２×ｎ
となるようにｖ、ｎを調節する。
【０１２１】
(7) 従って、杭穴の軸部、拡底部の全体をもれなく掘削して練り付けすることができ、かつ掘削土の粉砕も均一形状化できる。よって、掘削土の総量も安定し、よりソイルセメント層等の杭穴充填物の品質も安定し、施工条件及び杭穴品質の安定した確かな杭穴を築造できる。
【０１２２】
(8) 続いて、杭穴掘削が完了したなら杭穴内にセメントミルクなどの硬化物を注入し、掘削泥土と攪拌混合し、あるいは、掘削泥土と置換して、ソイルセメントまたはセメントミルクを杭穴内に充填して、既製杭を杭穴内に沈設して、ソイルセメントなどが固化した後、基礎杭を構成する（図示していない）。
【０１２３】
(9) 従来の杭穴の掘削は、掘削ロッドの最下端に位置する鉛直方向に突出した複数の固定掘削刃を、掘削ロッドと共に回転させて、掘削することに重点がおかれていた。上記実施例のように掘削と練付とを考慮した掘削刃の構成を採用すれば、杭穴軸部の掘削においても、同様に、適用できる。特に、杭打ち機（掘削機）のオーガーの回転数能力が数十回（ r.p.m.）程度の杭穴掘削の場合には、特に効果が大きく、施工地盤に関して、掘削し易く掘削速度が速くなり易い、いわゆる崩落し易い地盤においては、特に有効である。また、粘性が高く粉砕性が悪く練付性の良くない（練付部１７の導入部２６へ掘削土が導入され難い）ような地盤の場合にも複数回練付が掘削土の粉砕及び練付部による押し込み等の点で効果的である。
【０１２４】
(10) 前記実施例で、掘削ヘッド３６で揚土用スパイラル５８に拡大掘削刃５５を取り付けて構成したが、ヘッド本体３７に縦方向の軸５７、５７を設けて、軸５７周りに回動自在な拡大掘削刃５５を取り付けて、掘削ヘッド３６を構成して、同様に掘削することもできる（図８）。この場合にも、固定掘削刃３９、３９は、最も外側（外周側）に位置する固定掘削刃３９の刃先３９ａは、杭穴壁に当接して穴壁を掘削する部分が鉛直方向（ロッドの軸方向）長さＬ２１で形成されて、拡大掘削刃５６の刃先のその長さはＬ２２で形成されているので、同様に、施行前に予定した掘削速度をｖ、掘削ロット回転数をＮとすると、長さＬ２１、Ｌ２２に関して、
Ｌ２１≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
Ｌ２２≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
を満たすように、形状寸法を調節すれば、整った杭穴壁を有する杭穴を形成でき、掘削土の形状寸法が均一となる掘削ができる。
【０１２５】
(11) また、前記実施例１の掘削ヘッド３６を有する掘削ロッド１においても、掘削アーム４１の最も外側に位置する掘削刃４１の刃先の軸部掘削時の鉛直方向（杭穴壁に当接する）長さＬ２１（図１（ａ））、拡底部掘削時の鉛直方向（杭穴壁に当接する）長さＬ２２（図１（ｂ））とした場合に、前記同様に、
ｖ／Ｎ≦Ｌ２１×ｎ
ｖ／Ｎ≦Ｌ２２×ｎ
を満たすように、掘削ロッド１を調整して掘削すれば、整った杭穴壁を有する杭穴を形成でき、効率的に掘削ができる。
【０１２６】
(12) 通常の掘削工事においては、掘削刃の寸法はその加工強度および経済性の問題から寸法形状が限られており、掘削刃の刃先の寸法としては５ｃｍ程度が常用され、また、練付部は、杭穴深度に対応した掘削ロッド１のロッド本体３上で任意の軸方向長さを確保し易く、練付部が大きい形状の採用が容易であるので、刃先の軸方向寸法は練付部寸法の数分の１〜１０分の１程度となる。
【０１２７】
掘削刃も練付部同様に、いずれの形状においても、その刃先の傾斜等による外径寸法上の許容範囲は、基本的には杭の沈設可能範囲であるが、杭穴壁成形品質上から、１ｃｍ以内に押さえることが望ましい。
【０１２８】
従って、掘削刃の刃先の軸方向寸法が限られている実体から、杭穴内壁全面を洩れなく造成するには、掘削刃の刃先の軸方向寸法を一定として、掘削速度および掘削ロッド回転数等を調節して掘削する方法が確実である。
【０１２９】
また、掘削刃を考慮した杭穴全面の均質な掘削を実施すれば、練り付けは更に確実に練り付けされることも確かである。
【０１３０】
(13) 杭穴掘削機のオーガーとしては、従来、定電圧で掘削ロッド回転数一定の方式が実務で利用されているので、本発明の実施における調整項目としては、所定寸法の掘削刃の刃先、練り付け部を夫々装着すれば、掘削施工中には掘削ロッド回転数のレンジ切り替え及び掘削速度の制御のみで均質な所定の杭穴形成が容易である。また、最近販売されている掘削時の掘削ロッドヘの負荷に合わせて回転数が自動制御されるいわゆるインバーター方式の装置の場合においては、掘削中に回転数が非常に小さい値になり均質な杭穴が形成されないことが有り得るので、掘削中に本発明の関係式を満たすよう常に注意することが必要である。例えば、本発明の関係式を満たすように複数の項目を同時に調整制御することが必要となる場合には、現場オペレーターの掘削制御装置に、上記の関係式を自動演算する回路を装着し掘削管理項目と併せて表示することが掘削作業管理面で有効である。
【０１３１】
【実施例３】
［１］具体的な掘削条件での練付ドラム１０の練付板２４の軸方向長Ｌの必要寸法の計算：
【０１３２】
実際の各杭穴施工方法において杭穴掘削速度ｖとしては、掘削機の掘削能力により、一般に、
・シルト、粘土、ゆるい砂などでは、２〜１０ｍ／ｍｉｎ程度
・かたい粘土、密な砂などでは、１〜３ｍ／ｍｉｎ程度
が採用されている。
【０１３３】
また、練付部の数ｎは通例の二個として具体的に所要の練付ドラム１０の練付板２４の軸方向長Ｌ（ｃｍ）を以下計算する。
【０１３４】
(1) シルトなど掘削性の良い軟弱な地盤の場合（掘削速度が速い場合）
・掘削ロッド（実務上の最少）回転数Ｎ＝２４ r.p.m.で、
・掘削速度ｖの最大値＝１０ｍ／ｍｉｎ、
が可能であるので、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）＝１０÷（２×２４）
＝０．２０ｍ
＝２０ｃｍ
により、練付板２４の軸方向長Ｌは、実務上から２０ｃｍ以上あれば良い。
【０１３５】
実際の掘削工事において、掘削性が良ければ掘削ロッド１の回転数Ｎとして大きい値を採用するので、汎用のオーガー電源の早いレンジ（馬力の小さい）の回転数の範囲は、２４〜２７（ r.p.m.）程度であるので、その中で最も遅い（小さい）値のＮ＝２４（ r.p.m.）の場合の所要の練付ドラム１０の軸方向長Ｌが最大寸法となる。
【０１３６】
従って、（実務上の）掘削工事の殆ど全てに対応できる（共用できる）練付ドラム１０の軸方向長Ｌとしては、２０ｃｍ以上が望ましい寸法である。
【０１３７】
(2) かたい粘土などで掘削性の良くない地盤の場合（掘削速度が遅い場合）
・掘削ロッド回転数Ｎ＝１８ r.p.m.（実務上の最大回転数）で、
・掘削速度がｖ＝１ｍ／ｍｉｎ（最小値）である時、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）＝１÷（２×１８）
＝０．０２７ｍ
＝３ｃｍ
により、軸方向長Ｌとして少なくとも３ｃｍ以上の練付ドラム１０が必要である。
【０１３８】
汎用のオーガー電源の遅いレンジ（馬力のある）の回転数の範囲は、
１３〜１８ r.p.m.
であるので、練付ドラムの軸方向長Ｌとしては、少なくとも２ｃｍ以上が必要なことが分る。
【０１３９】
［２］掘削（練り付け）作業での実務的な制約について
【０１４０】
前記［１］項の計算により、練付ドラムとして殆ど総ての地盤に対応できるようにするためには、練付ドラム１０の軸方向長Ｌが２０ｃｍ以上あれば、杭穴穴壁全面が少なくとも一回は練り付けされることが確認できた。しかし、掘削作業中に、杭穴内壁と練付ドラム１０の練付部１７との摩擦力および杭穴鉛直精度のバラツキにより、軸方向長Ｌとして５０ｃｍ以上では、実際の小さい径の杭穴掘削において掘削作業効率が極端に悪くなることが多く、４０ｃｍ程度に留めることが望ましい。
【０１４１】
従って、練付ドラム１０としては、その構築現場での杭穴掘削全工事で軸方向長Ｌを共通にして、練付径のみの調節で対応できるようにして練付ドラムを共用するためには、練付ドラム１０の練付部１７の軸方向長Ｌを２０〜４０ｃｍ程度に形成することが望ましい。即ち、治具の交換、管理等の繁雑さを考えると統一する方が望ましい。また、個別に対応するとしても、練付ドラム長さとしては少なくとも２ｃｍ以上が必要である。
【０１４２】
［３］さらにより確実で安定な杭穴形成（練り付け）方法について
【０１４３】
(1) 掘削地点の地盤が非常に軟弱でゆるい等掘削性が良い場合であって、掘削速度が１０ｍ／ｍｉｎ以上が可能で、練付ドラム１０の軸方向長Ｌが２０〜４０ｃｍでも不足する場合には、
Ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
となるように掘削ロッド１の回転数Ｎを増やすか、または、掘削ロッド１の下降速度ｖを遅く調節することにより、杭穴穴壁の全面の練り付けが可能となり、確実な杭穴穴壁が得られ、掘削土の排出量も減らせる。
【０１４４】
(2) 特に、鉛直支持力として埋設する杭軸部の周辺摩擦を主として利用する場合には、杭穴軸部の穴壁の練り付け後の仕上がり状況及び、杭穴軸部における残留掘削土またはセメントミルクと混合したソイルセメント等の品質が重要であり、この場合は練付ドラムでの練付回数を、複数回にすることが有効であり、施工条件のバラツキの中で、確実に練り付けをするには、ドラムの軸方向の長さＬで、少なくとも３回以上練付する作業条件を設定して、複数回にする施工方法を採用するのが得策である。
【０１４５】
即ち、例えば練付回数Ｗ＝３回の場合は、
ｖ＝Ｌ／（Ｗ×Ｎ×ｎ）
＝Ｌ／（３×Ｎ×ｎ）
により、算出される掘削速度（ロッドを下方に送る速度）ｖで調節しながら施工する方法、あるいは、この計算式を満たす軸方向長さＬの練付部を使用する施工方法である。
【０１４６】
【実施例４】
図９等に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例は、中掘工法用の掘削ロッドの構成である。
【０１４７】
［１］掘削ロッド１の構成
【０１４８】
この実施例の掘削ロッドは、中空部４を有するロッド本体３の下端に、掘削ヘッド３６を取り付けて構成する（図９）。ロッド本体３は、上端に連結凸部５、下端に連結凹部６を形成し、上下に必要長さだけロッド本体３を連結できるようになっている（図１、鎖線図示３参照）。
【０１４９】
ロッド本体３の外周には、ほぼ全長に亘りかつ断続的に、排土用のスパイラルが形成されている。また、ロッド本体３のスパイラルの切れ目に、攪拌バーが放射状でかつ軸対称な位置に突設されている。
【０１５０】
また、掘削ヘッド３６は、ヘッド本体３７の上端部に、連結凸部３８が形成され、下端部に固定掘削刃３９、３９が取り付けてある。また、ヘッド本体３７の両側に、先端部に掘削刃４１、４１を設けた掘削アーム４０、４０が揺動自在に取り付けてある。掘削アームの上端部に、屈曲した攪拌練付棒４２が取り付けてある。また、ヘッド本体３７で、掘削アーム４０の回動軸付近の高さに、攪拌を兼ねた排土用の排土翼６２、６２が取り付けてある（図９）。
【０１５１】
また、この掘削ヘッド３６の下端中央部に注水口（図示していない）があり、掘削しながら掘削ロッド本体３の中空部４を通じて外部から水及びセメントミルクなどを所要量適宜注入出来るようになっている。
【０１５２】
杭穴の軸部掘削時に、掘削ヘッド３６の掘削アームを揺動させた際に、攪拌練付棒４２は、ほぼ垂直に位置する練付部４３を有し、練付部４３の軸方向（掘削ロッド１の）の長さ寸法をＬ３（ｃｍ）とする。この場合、同一高さでの練付部４３の個数ｎ（個）は２（個）となる。
【０１５３】
［２］掘削方法（練付方法）
【０１５４】
中掘用の杭打ち機に、中空杭６４を取付けると共に、中空杭６４の中空部を挿通した掘削ロッド１を取付ける（図示していない）。中空杭６４の先端から掘削ヘッド３６を突出させ、従来の中掘工法と同様に、掘削ヘッド３６で地盤を掘削し杭穴５０を形成しつつ、中空杭を杭穴５０内に押し込む（図９）。
【０１５５】
この際、掘削ロッド１の押込み速度ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数Ｎ（ｒ.ｐ.ｍ.）とした場合、掘削ヘッド３６の練付部４３の長さＬ（ｃｍ）、個数ｎ（個）の場合、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
の関係を満たすように、
掘削時の掘削ロッド回転数Ｎ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
を調節する。また、逆に、上記関係を満たすように、掘削ヘッド３６の練付部４３の長さＬ（ｃｍ）を調節する。
【０１５６】
これにより、攪拌練付棒４２の練付部４３で杭穴５０の穴壁を少なくとも一回は練り付け及び成形をすることができる。尚、杭穴５０の穴壁の崩壊を防止して、より安定したものとするためには、複数回練り付ける。
【０１５７】
杭穴壁へ掘削土を多数回練り付けることにより、スパイラル６０での、中空杭６１の中空部を通した地上への掘削土の排土量を削減できる。
【０１５８】
従って、中掘工法においても前記実施例１〜３の先掘工法と同様に、掘削ヘッド３６の練付部４３の作用により、安定した高品質の杭穴の築造ができる。
【０１５９】
［３］練付部４３の長さＬ３
【０１６０】
中掘工法を、先掘工法と比較すると、掘削装置（杭打ち機）のオーガー等は共通であって、先掘工法の練付ドラム１０と同様に、練付部４３の最適な長さＬ３が算出される。
【０１６１】
掘削速度は、一般に先掘工法に比して、掘削装置の削能力上から遅めの値が採用されている。
【０１６２】
・シルト等の柔らかい地質： ２〜６ｍ／ｍｉｎ．
・堅い粘度、密な砂等の地質：１〜４ｍ／ｍｉｎ．
また、シルト等の軟弱地盤では、
・掘削ロッド１の（早いレンジでの最小）回転数Ｎ＝２４ r.p.m.
・掘削速度の最大値ｖ＝６ｍ／ｍｉｎ．
が可能である。
【０１６３】
よって、練付部４３の長さＬ３については、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）＝６÷（２×２４）
＝０．１２５ｍ
≒１３ｃｍ
により、練付部４３の軸方向長Ｌ３は、１３ｃｍ以上であれば、他の施工地盤の地質にも十分対応できることが解る。また、練付部４３の最小寸法（長さ）は、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）＝１．０÷（２×１８）
＝０．０２７（ｍ）
より、少なくとも３ｃｍ以上が必要である。
【０１６４】
また、練付部４３の軸方向長さＬ３の最大長さは、杭穴壁との摩擦及び杭中空部寸法等を考慮して、掘削の作業性から先掘工法と同様であって、４０ｃｍ程度が限界である。
【０１６５】
従って、中掘工法の場合、練付部の軸方向の長さＬ３は、３ｃｍ以上が必須で１３ｃｍ〜４０ｃｍが望ましい。
【０１６６】
【実施例５】
本発明の実施例を、具体的掘削条件での掘削刃の刃先の軸方向長と実務上の制約の観点から説明する。
【０１６７】
［１］ 杭穴全面洩れなく掘削刃で掘削されるためには、練り付けが全面均一に行われる条件と全く同一である。よって、掘削装置の動力が同一で、かつ、掘削ロッドが同一であるので掘削刃の刃先の杭穴軸方向（深さ方向）の所要長は、本来、練り付け部の杭穴軸方向の所要長と同一である。
【０１６８】
［２］ 通常の先行掘り、中掘り等の杭穴掘削の実務的な検討：
【０１６９】
掘削刃の刃先の杭穴軸方向（深さ方向）の所要寸法は、練り付け部の杭穴軸方向所要寸法と同一で、各掘削ヘツドでの刃先寸法Ｌ２１、Ｌ２２も共に同一で、軸方向長が１２〜４０ｃｍ範囲であれば殆ど総ての施工で均質な杭穴掘削が可能である。
【０１７０】
しかし、掘削刃単体の刃先の軸方向長が前記の理由で５ｃｍ程度しか使用されていない実体からして、均質に掘削される掘削速度ｖは次の通りに制限される。
【０１７１】
但し、Ｌ２１＝Ｌ２２＝Ｌ＝５ｃｍ、刃先数ｎ＝２（通常の形成数）とする。
【０１７２】
(a) 掘削性の良い地盤の例：
ｖ≦Ｌ×（ｎ×Ｎ）＝５×（２×２７）
＝２７０（ｃｍ／ｍｉｎ）
＝２．７（ｍ／ｍｉｎ）
但し、実務的な掘削ロツド回転数Ｎ（最大値）＝２７ r.p.m.
【０１７３】
(b) 掘削性の良くない地盤の例：
ｖ≦Ｌ×（ｎ×Ｎ）＝５×（２×１３）
＝１３０（ｃｍ／ｍｉｎ）
＝１．３（ｍ／ｍｉｎ）
但し、実務的な掘削ロツド回転数Ｎ（最小値）＝１３ r.p.m.
【０１７４】
従って、均質な杭穴掘削を行うには、従来の実務的掘削速度範囲の低い値で施工する必要がある。
【０１７５】
［３］実務的な掘削速度と杭穴形成方法について：
【０１７６】
(a) 掘削速度を限定して、掘削刃による杭穴全面の均質な掘削が行われた場合には、同時に行われる練り付け部を共通寸法の１２〜４０ｃｍ程度で形成しておけば、確実に全面の複数回練り付けが行われることが分る。
また、所要品質により、練り付け回数が設定されておればより安定した確かな杭穴が造成できる。
【０１７７】
(b) 所要品質を満たし、あるいは、崩落性の少ない杭穴成形性が良い地盤の掘削の場合には、掘削条件としては、杭穴全面を刃先で掘削することなく地層の半分のみを掘削し残り半部は崩しながら杭穴形成する、即ち、全面掘削をしないで（部分掘削状態としておいて）、その後の（杭穴上部の）練り付け部で杭穴の内壁全面を練付け成形する組合せ杭穴造成方法を採用することが品質及び経済性から無駄がなく得策である。
例えば、杭穴軸部は部分掘削し、支持力等で特に重要な部分例えば根固め部等の掘削時のみ掘削速度を遅くし上記関係式を満たすよう制御し均質な掘削を実施すること等の使い分けが望ましい。
【０１７８】
(c) 練り付けが殆ど実施されていない中掘り工法や各種場所打ち工法等の杭穴造成の場合には、掘削刃に関して上記関係式を満たす杭穴掘削方法を採用することが特に有効である。
【０１７９】
【実施例６】
これらの発明を使用して、掘削条件、練付条件の双方を考慮して、安定な高支持力が得られている実施例を示す。
【０１８０】
［１］施工仕様
【０１８１】
(1) 杭穴仕様
杭穴掘削径（軸部径）：７８０ｍｍ
杭穴軸部長 ：４８ｍ
拡底根固め部径 ：１１００ｍｍ
拡底根固め部高さ：２５００ｍｍ
【０１８２】
(2)使用杭構成
上杭：円筒形状の外殻鋼管コンクリート杭
（いわゆるＳＣ杭）
外径：７００ｍｍ、杭長：４４ｍ（継ぎ杭）
下杭：下端部節付きコンクリート杭
（ＢＦ．Ｓパイル。三谷セキサン（株）の商標）
（杭材強度ＰＨＣ杭相当）
下端の節径：７５０ｍｍ
下端部軸部径：６００ｍｍ
上部軸部径：７００ｍｍ
杭長：５ｍ
【０１８３】
(3) 施工地盤と充填液：
○ほぼ全層が粘性土地盤
○地盤の強度
Ｎ値：軸部：〜２５程度、
：杭先端部の平均値は３２．５
○セメントミルクの充填：
軸部へ充填するセメントミルク
固化強度：２０Ｎ／ｍｍ２
水セメント比６０％
根固め拡底部に充填するセメントミルク
固化強度：２０Ｎ／ｍｍ２
水セメント比６０％
○充填物の混合・攪拌方法：
根固め部内でセメントミルクを注入しながら攪拌しつつ上下３往復させ均質なソイルセメントミルク層を形成した。また、軸部内でもセメントミルクを注入しながら所定深さ毎に上下往復し、攪拌混合させ均質なソイルセメント層を形成した。
【０１８４】
(4) 掘削ロッド１
掘削ヘッド３６は、図１の構造を採用する。即ち、下端部に掘削ヘッド３６を有するロッド本体１の中間部外周に、練付ドラム１０、１０が固定され、その下側に攪拌板３０、３０が取付けられている。掘削ヘッド３６は、ヘッド本体３７の下端部に固定掘削刃３９、３９が取り付けてある。また、ヘッド本体３７の両側に、先端部に掘削刃４１、４１を設けた掘削アーム４０、４０が揺動自在に取り付けてある（図１）。また、掘削ヘッド３６の下端中央部に注水口（図示していない）から水やセメントミルクなどを注入できる。掘削アーム４０は２枚装着されており、掘削アームは、掘削アーム毎に３枚の掘削刃４１、４１が形成され、開いた状態で、各掘削アーム４０で最も外周側に位置する掘削刃３９の１枚づつが、夫々杭穴の内壁の掘削・形成に作用する。また、
○掘削刃の数ｎ＝２（枚）
○杭穴軸部用掘削刃の軸方向長さＬ２１＝約５ｃｍ
○根固め部用掘削刃の軸方向長さＬ２２＝約５ｃｍ
で形成されている。また、練り付けに関しては、本実施例は先行掘りであるので練り付けドラムを使用し、以下の練付部の構成である。
○ドラムの練り付け部軸方向長Ｌ３＝３０ｃｍ 以上である。
【０１８５】
(5) 掘削条件：
○杭穴軸部の掘削速度ｖ＝約２ｍ／ｍｉｎ（平均）
（最大２．５ｍ以下とする）
○掘削ヘッド回転数Ｎ＝２４ r.p.m.
但し、根固め部の掘削速度は軸部より遅く半分以下とし、内壁の形状品質を向上させた。
【０１８６】
(6) 穴形成状況の確認：
上記の条件で地盤を掘削し、穴壁を練付し、杭穴を築造する。
まず、杭穴壁の掘削の一様性について確認する。上記掘削条件で、掘削刃の刃先長さＬは関係式より、
所要掘削刃長Ｌ＝ｖ÷（ｎ×Ｎ）
＝２÷（２×２４）
＝０．０４（ｍ）
＝４．０（ｃｍ）
従って、上述したように、刃の軸方向長さＬ２１＝５ｃｍであり、
Ｌ２１／Ｌ＝０．０５÷０．０４
＝１．２５（回）
となる。よって、少なくとも１回は杭穴内壁を掘削しており、ほぼ一様な杭穴が形成されていることが解る。根固め部は掘削速度を半分以下に下げたので内壁が繰り返し２．５回全面掘削され、更に一様な面となっている。
【０１８７】
次に、杭穴壁の練り付け性について確認する。１回練り付けに要する練り付け長Ｌとすると（図３（ｂ））、前記式より、同様に、
Ｌ＝ｖ÷（ｎ×Ｎ）
＝２÷（２×２４）
＝０．０４（ｍ）
となる。また、掘削ロッドの練り付け部の軸方向長Ｌ３＝０．３０ｍであるので、
Ｌ３／Ｌ＝０．３０÷０．０４
＝７．５（回）
であり、上記設定で、杭穴壁は７回以上練り付けされており、いわゆる多数回練り付けられる。
【０１８８】
［２］試験結果
杭穴根固め部に関しても軸部と同様に本発明による均一な掘削施工による杭穴を形成したので、拡底根固め部の先端支持力としては、載荷試験の結果、節径をＤとした場合、０．１×Ｄ沈下する時の荷重として、例えば、通常の１５％以上の値である、７０００ｋＮ／ｍｍ２以上の値が得られていることを確認した。基礎杭構造全体としての長期許容鉛直支持力は、従来の実績値（最大破壊荷重）より約１０〜２０％より大きな値を設定した場合でも、基礎杭構造は全く破壊せず良好であった。
また、掘削土の排出も従来方法より減っていることが認められている。
【０１８９】
【実施例７】
図１０〜図１２に基づきこの発明の実施例を説明する。
【０１９０】
［１］掘削ロッド１の構成
【０１９１】
この発明の掘削ロッド１は、実施例１と同様の中空部４を有するロッド本体３の下端に、この実施例独特の掘削ヘッド３６を取り付けて構成する（図１参照）。ロッド本体３は、上端に連結凸部５、下端に連結凹部６を形成し、上下に必要長さだけロッド本体３を連結できるようになっている（図１参照、鎖線図示３）。ロッド本体１の中間部外周に、練付ドラム１０、１０が固定され、練付ドラム１０の下側に攪拌板３０、３０が取付けられている。
【０１９２】
尚、図１中７は、掘削ロッド１を継ぎ足す際等に、掘削ロッド１を地上付近で保持する為のリングであり、攪拌機能も併せ持っている。
【０１９３】
練付ドラム１０、攪拌板３０の構成は、実施例１と同様であるので記載を省略する。
【０１９４】
［２］掘削ヘッド３６
【０１９５】
掘削ヘッド３６は、ヘッド本体３７の上端部に、連結凸部３８が形成され、下端部に、固定掘削刃３９、３９が取り付けてある。また、ヘッド本体３７の両側面３７ａ、３７ａに、先端部に掘削刃４１、４１を設けた掘削アーム４０、４０が回転軸６７を介して揺動自在に取り付けてある点で基本構造は同一であり、下端中央部に注水口６６があり、掘削しながら掘削ロッド本体３の中空部４を通じて外部から水及びセメントミルクなどを所要量適宜注入出来るようになっている点でも同一の構成である（図１１、図１２。図１参照）。
【０１９６】
この実施例で使用するヘッド本体３７は、掘削アームの４０の揺動方向で、ヘッド本体３７の下部に膨大部６８が形成され、膨大部６８の下縁６９は掘削アームの揺動軌跡に沿って円弧状に形成され、膨大部６８全体で掘削アーム４０の揺動を案内できるようになっている。また、ヘッド本体３７の膨大部６８は、掘削アームの４０の回転軸６７方向（揺動方向と直角な方向）で、下方に向けて細くなるように形成されている（図１１（ａ））。
【０１９７】
また、ヘッド本体３７の上部で、掘削アーム４０を取り付けて無い側面３７ｂ、３７ｂに、傾斜翼７０を取り付ける。傾斜翼７０は、ヘッド本体３７に溶接等で固定された支持板７２、７２に挟まれて、ボルト・ナットで、支持板７２、７２に固定され、着脱自在となっている。傾斜翼７０は、ヘッド本体３７が正回転して下降した際に螺旋状の軌跡を形成するので、左右で高さ（上下間の距離はＬ５）を違えて取り付けてあり、２枚の傾斜翼７０、７０で杭穴の壁面二重に均し、より均一な杭穴を形成できるようにしてある。また、水平に対する傾斜の角度θは、３５度程度に設定してあるが、地盤の硬さ、回転速度、下降速度により、２０度〜５０度程度から適宜選択される。
【０１９８】
また、傾斜翼７０の先端縁７１は、掘削刃４１で削られる杭穴壁を均せるように、杭穴壁に沿うような曲面に形成されている。また、傾斜翼７０の先端縁７１の鉛直方向の長さをＬ４としてある。
【０１９９】
傾斜翼７０の先端縁７１の長さＬ（ｃｍ）の場合、個数をｎとすると、
ｖ／Ｎ≦Ｌ４×ｎ
の関係を満たすように、
掘削時の掘削ロッド回転数Ｎ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
を調節する。ここでは、ｎ＝１であるので、
ｖ／Ｎ≦Ｌ４
を満たすように、長さＬ４を予め調節し、あるいは掘削速度ｖ、回転数Ｎを調節すれば、効率良い掘削が可能である。
【０２００】
また、掘削アーム４０は中間部から下方に向け、膨大部３７に沿ってヘッド本体３７側に近付くように折り曲がって形成され、下端部は逆にヘッド本体３７か離れるように、外方に向けて屈曲して形成されている。このような形状とすることにより、掘削径を大きくしつつ掘削ヘッド３６全体の外径をできるだけ小さくすることができ、中掘工法等で既製杭の中空部に掘削ヘッドを挿通させる場合、既製杭の内壁に掘削ヘッドが接触しないようにすることができる。
【０２０１】
また、掘削アーム４０の掘削刃４１は、地盤への切れ味を良くするために、下面７３側の先端７４が鋭角状に尖って形成され、上面７５側の先端７６は鈍角状に形成され、両先端７４、７６を結ぶ先端線（面）７７は鉛直状で上方に向けてややヘッド本体３７側に傾斜して形成されている（図１２）。特に、掘削後に掘削土がほぐれ易い土質（例えば、砂質土等）の場合に有効である。
【０２０２】
また、前記における掘削アーム４０の掘削刃４１の先端部（先端７４、先端７６、先端線７７）の軌跡と傾斜翼７０の先端縁７１の軌跡とが略同一となるように、調節されている。即ち、掘削アーム４０の正回転時の最大揺動位置に対応させて、適切な大きさ・形状の傾斜翼７０を選択して取り付ける。
【０２０３】
ヘッド本体３７に、正回転時（軸部掘削時）の掘削アーム４０の最大揺動を制限するストッパー７８、７８、逆回転時（拡大掘削時）の掘削アーム４０の最大揺動を制限するストッパー７９、７９を取り付けてある。また、ヘッド本体３７の上端部に握り棒８０、８０を水平放射状に４本突設してある。
【０２０４】
［３］掘削方法（練付方法）
【０２０５】
(1) このオーガー４５により、掘削ロッド１を回転数Ｎ（ｒ.ｐ.ｍ.）で回転させ、かつ、該掘削ロッド１を押込み速度ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）で押込みながら掘削ヘッド３６により杭穴５０を所定寸法で掘削する。
【０２０６】
この際、掘削ヘッド３６は、掘削ロッド１では、最も外方に位置にする掘削アーム４０の掘削刃４１ａの先端７４を主として、先端７６、先端線７７を従として、地盤を削ぐように、螺旋状に凹凸溝形成しながら、荒削り状に杭穴壁（杭穴底の外周）５１を形成する（図１１（ｂ））。同時に、他の掘削刃４１、ヘッド本体３７の掘削刃３９、３９で地盤を削ぐように掘削して、杭穴底を掘削する。
【０２０７】
(2) 杭穴壁に形成された、螺旋状の凹凸溝は、傾斜翼７０の先端縁７１で、、凹凸溝を無くすように凹凸溝の土が削がれて、結果、杭穴壁５１が均され、所定外径の杭穴５０が掘削される。この際、
ｖ／Ｎ≦Ｌ４
を満たすように、掘削ロッド１の回転及び押し込みが制御されているので、１つの傾斜翼７０の先端縁７１で、杭穴壁５１は、少なくとも１回均され、螺旋状の凹凸溝が確実に低減される。更に、傾斜翼７０は、ヘッド本体１の両側に、高さＬ５だけ違えて、取付けてあるので、２回均すことができる。
【０２０８】
また、設定された両傾斜翼７０、７０の高さＬ５を考慮して、掘削ロッド１を回転数Ｎ、押込み速度ｖを調節すれば、効率良い杭穴壁５１の均しができる。
【０２０９】
このような、掘削刃４１、３９、傾斜翼７０を組み合わせた掘削により、砂質土において、実施例１の掘削ヘッドに比べて、２０％以上の掘削時間の短縮が実現できた。
【０２１０】
(3) また、掘削刃４１、３９又は傾斜翼７０で削られた掘削土は、掘削アーム４０、ヘッド本体３の扁平状の膨大部６８、傾斜翼７０等で攪拌されて、更に傾斜翼７０で、揚土される。
【０２１１】
(4) 続いて、掘削土は、実施例１と同様に、掘削ロッド１の攪拌板３０、練付ドラム１０で、攪拌され、杭穴壁５１に練り付けられ、所定深さ・外径の杭穴５０を形成する。練付方法は実施例１と同様であるので、記載を省略する。
【０２１２】
ただし、掘削ロッド１の回転数Ｎ、押込み速度ｖは、掘削時の条件
ｖ／Ｎ≦Ｌ４
を満たすと共に、練付時の条件
ｖ／Ｎ≦Ｌ
のいずれも満たすこと、杭穴の造成品質の面から有効である。
【０２１３】
また、この実施例では、予め傾斜翼７０で杭穴壁５１が均されており、更に
練付ドラム１０で、均し及び練付がなされるので、より良質の杭穴壁５１が形成される。逆に、それほど高い練付の質を求めない場合には、
ｖ／Ｎ≦Ｌ
の条件を緩和させることもできる。
【０２１４】
(5) また、必要ならば、掘削ロッド１を逆転して、掘削ヘッド３６の掘削アーム４１を逆方向に揺動させ、ストッパー７９、７９で設定される外径で、杭穴軸部の下方又は下端部に拡大根固め部を掘削する（図示していない）。
【０２１５】
(6) 続いて、杭穴掘削が完了したなら杭穴内にセメントミルクなどの硬化物を注入し、掘削泥土と攪拌混合し、あるいは、掘削泥土と置換して、ソイルセメントまたはセメントミルクを杭穴内に充填して、既製杭を杭穴内に沈設して、ソイルセメントなどが固化した後、基礎杭を構成する（図示していない）。
【０２１６】
(7) 前記において、この掘削ヘッド３６では、傾斜翼７０が杭穴壁５１の均しに作用をするため負担が大きく摩耗・破損し易い。従って、ボルト・ナットで、支持板７２、７２に固定することにより、摩耗・破損した傾斜翼７０のみを取り外して、修理又は交換できる。
【０２１７】
また、掘削アーム４０は、ストッパー７８、７９の位置を調節することにより、掘削径を容易に変更できる。ストッパー７８で設定される杭穴の軸部径に合わせて、突出長さ（放射方向・水平方向の長さ）を選択した傾斜翼７０を取り付けることができる。また、杭穴掘削径を拡大する際には、掘削径の拡大分は、突出長さの拡大分と一致しているので、傾斜翼７０を杭穴掘削径に対応させることは容易である。
【０２１８】
また、前記の掘削ヘッド３６は、この実施例の掘削ロッド本体３以外の構造のロッド本体に連結して使用することもできる（図示していない）。例えば、練付ドラム１０等を有しない中掘工法用のロッド本体に使用することもできる。
【０２１９】
【発明の効果】
(1) この発明は、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、掘削ロッドを構成し、あるいは満たすように掘削ロッドの回転数及び下降速度を制御して練付するので、杭穴の全穴壁面で掘削土の練り付けが確実に行われ、掘削土の排出を減少させることができる効果がある。また、杭穴掘削工事の手順が標準化されることになり杭穴築造工事が安定化し、熟練技術者でなくとも高品質の杭穴を築造できる効果がある。また、掘削刃に関しても、練付部と同様に、取り扱うことにより、より一層の均質で安定化した杭穴が築造できる。
【０２２０】
通常の施工での杭穴造成状況は、杭穴口付近は目視で確認できるが、目視で確認できないような深度においても本発明を採用して施工すれば、掘削機のオペレータの熟練度等の個人差によるばらつきもなく、一定の均一な杭穴造成が可能であり、安心して施工できる。
【０２２１】
特に、崩落し易い地盤での施工あるいは、高支持力の基礎等で杭穴の内壁形成又は杭穴内の充填物の混合等に関して、高品質が要求されている杭基礎においては、掘削及び練り付けが全面確実に行われるので、品質の確かな杭穴内壁が形成され有効である。
【０２２２】
また、掘削ロッドの回転数及び下降速度を制御することにより、練付回数を容易に設定してこれを制御することができる。従って、例えば、練付回数を２回などの複数回に増加するなど、練付回数を増やせば、それだけ杭穴穴壁が安定するので、掘削作業に当たり、具体的な練付回数を設定することにより、作業基準（掘削条件）も標準化され、より品質の安定した再現性の確かな杭穴および杭基礎が造成できる。また同時に練付回数増により排出掘削土も減少させることができる。
【０２２３】
また、先掘工法では、練付ドラム等の練付手段の練付部の軸方向長を２０〜４０ｃｍに設定することにより、特殊な場合を除き通常の地盤での杭穴掘削作業においては、練付ドラムの練付部の軸方向長を共通にできるため、掘削径に応じた練付部を設定して、杭穴径の変更・調節のみで錬付ドラムを共用することができる利点がある。従って、練付部の軸方向長を２０〜４０ｃｍに設定することにより、共通の練付手段で、殆どの杭穴掘削に使用できる。
【０２２４】
また、先掘工法では、練付ドラム等の練付手段の練付部の軸方向長を２０〜４０ｃｍに設定することにより、特殊な地盤、例えば非常に軟弱な地盤においても、掘削ロッドの掘削速度や掘削ロッド回転数を調節することにより容易に杭穴穴壁の全面への掘削土の練り付けが可能である。
【０２２５】
同様に、中掘工法では、一般に先掘工法より、排土抵抗が大きく、掘削速度が遅いので、練付手段の練付部の軸方向長を１２〜４０ｃｍに設定することにより、同じ練付手段を使用して、殆どの杭穴掘削に適用できる。
【０２２６】
(2) また、この発明は、掘削手段を掘削刃とし、掘削刃の刃先の軸方向長さをＬとすれば、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、掘削ロッドを構成し、あるいは満たすように掘削ロッドの回転数及び下降速度を制御して掘削するので、杭穴の全穴壁面で掘削が確実に行われ、掘削土の排出を減少させることができる効果がある。従って、前記練付の場合と同様に、杭穴壁の全面を漏れなく掘削し、形成された杭穴は一様な内壁となると共に、掘削土の粉砕形状、寸法も均一になり、練付性の向上、セメントミルクとの混合物の杭穴内充填物も均一な品質とすることができる。
【０２２７】
また、掘削が予定以上に難しく、回転数Ｎが予定外に低下した場合にも、上記関係式を満たすような掘削速度を低下させることにより均一な杭穴を造成することが可能である。
【０２２８】
(3) また、斜め下方かつ外側に刃先を向け、下側の角を鋭角状に形成した掘削刃と均し手段とを組み合わせた掘削ヘッドの場合、土質地盤によっては、掘削刃で螺旋状の凹凸溝で荒削りし、均し手段で杭穴壁を整形して杭穴を造成できる。従って、掘削と杭穴壁の均し、練付をバランス良く、効率的に実施し、高速で高品質な杭穴を築造できる。
【０２２９】
(4) よって、このように本発明の掘削手段を所定の要件として掘削した杭穴に、本発明の練付手段を所定の要件として練り付ければ、更に高品質な杭穴を築造できると共に、排土量を更に軽減できる。
【０２３０】
また、掘削で均一な穴壁が形成できなくても、練付部で補修する等両方法の組み合わせにより、要求仕様に合った経済的な杭基礎が造成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の練付用治具を取り付けた掘削ロッドで（ａ）は軸部掘削時の正面図、（ｂ）は拡大掘削時の掘削ヘッドの正面図である。
【図２】同じく練付用治具を取り付けた他の掘削ロッドの正面図である。
【図３】この発明の練付用治具で、（ａ）はロッド本体を横断面した平面図、（ｂ）は右側を破切した正面図である。
【図４】この発明の練付用治具に使用する攪拌手段で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】この発明の実施例の掘削ロッドを使用した掘削練付方法を説明する図である。
【図６】この発明の実施例で、他の掘削ヘッドで（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】同じく平面図である。
【図８】この発明の他の実施例の掘削ロッドの掘削ヘッドの正面図である。
【図９】この発明の他の実施例の掘削ロッドの正面図である。
【図１０】この発明の実施例７で使用する掘削ヘッドの軸部掘削時の正面図（背面側の掘削アームを省略してある）である。
【図１１】同じく掘削ヘッドで（ａ）は掘削アームを垂らした状態の右側面図、（ｂ）同じく底面図である。
【図１２】同じく掘削アームの掘削刃の拡大側面図である。
【符号の説明】
１ 掘削ロッド
３ ロッド本体
４ 中空部（ロッド本体）
５ 連結凸部（ロッド本体）
６ 連結凹部（ロッド本体）
９ 練付ドラム
１０ 取付部（練付ドラム）
１７ 練付部（練付ドラム）
２４ 練付板（練付ドラム）
２５ 練付板の基部（練付ドラム）
２６ 練付板の導入部（練付ドラム）
３０ 攪拌板
３１ 攪拌板の基端
３２ 攪拌板の先端
３６ 掘削ヘッド
３７ ヘッド本体
３８ 連結凸部のヘッド本体
３９ 掘削刃のヘッド本体
４０ 掘削アーム
４１ 掘削アームの掘削刃
４２ 掘削アームの攪拌練付棒
４３ 攪拌練付棒の練付部
４４ 杭打ち機
４５ オーガー
４９ 地盤
５０ 杭穴
５１ 杭穴の穴壁
５２ 杭穴の拡底部
５５ 拡大掘削刃
５６ 拡大掘削刃の練付部
７０ 傾斜翼（均し手段）
７１ 傾斜翼の先端縁
７３ 掘削刃の下面
７４ 掘削刃の下面の先端
７５ 掘削刃の上面
７６ 掘削刃の上面の先端
７７ 掘削刃の先端線
【発明の属する技術分野】
この発明は、杭基礎の築造において、所要形状の杭穴を予め掘削し、その杭穴内へ既製杭を押し入れ、沈設する場合等に使用する杭穴の築造方法、この築造方法に使用する掘削ロッド及び掘削ヘッドに関する。
【０００２】
即ち、杭穴掘削時の掘削、掘削土の攪拌・練付け等による杭穴内壁の形成、杭穴の築造などのいわゆる杭穴掘削工事に適用できるものであり、本発明の目的は、杭穴内壁の品質向上、安定化による施工方法の最適化、標準化ができ、掘削作業の総合的な経済性向上及び掘削土という産業廃棄物の減少においても従来より高い効果を得ることである。
【０００３】
また、本発明は、杭穴掘削工事において、杭穴内に埋設される既製杭と杭穴壁との摩擦力の発揮が重視される杭穴軸部の施工において、その仕上がり品質を確保することができる技術であり、特に、施工地盤の地質が、崩落し易いあるいは非常に粘性が高く内壁の形成が困難な場合に顕著な効果が期待できる。
【０００４】
従って、本発明は、杭穴掘削完了して杭穴造成後に既製杭を埋設するいわゆる先掘工法、既製杭の中空部を挿通した掘削ロッドの先端の掘削ヘッドにより杭穴を掘削しながらその既製杭を埋設するいわゆる中掘工法のいずれにも適用できる杭穴造成技術であり、杭穴内壁の掘削、練付け、攪拌等に関連する杭穴の練付方法及び掘削方法であり、またその際に使用する掘削ロッドに関するものである。尚、先掘工法においては、既製杭の埋設に代えて、鉄筋篭などの他の構造体を埋設する杭穴に対しても適用できる。
【０００５】
【従来の技術】
(1) 従来、杭基礎において既製杭を沈設する場合には、先ず、杭基礎築造予定地点で、杭打ち機に掘削ロッドを設置し、掘削ロッドは、杭打ち機のオーガー（定電圧でモーター回転数固定）により回転しながら、掘削ロッドの下端部の掘削ヘッドで掘削していた。
【０００６】
(2) 杭穴の穴壁と既製杭の間に杭周固定液を充填する場合、掘削ヘッドの上方に攪拌棒及び練付ドラムを取り付けた掘削ロッドを使用して、杭穴穴壁の崩落を防止すると共に掘削土の排出量を削減する方法がとられていた。即ち、所定杭穴に見合った掘削径の掘削刃で、杭穴を掘削すると同時に、掘削ロッドの攪拌棒及び練付ドラムを回転させながらその掘削土を砕き、その掘削土を杭穴軸部内壁に練付して杭穴を形成していく方法がとられていた。
【０００７】
また、掘削作業は、その施工地点の地盤の土質の強度（硬さ軟らかさ）によりオーガーへの電源負荷が変化するので、その負荷に応じてその電源容量範囲内で掘削ロッドの挿入速度（下降速度）を適宜調整して掘削していた。この場合、一般に、掘削地点の土質の強度に応じて、掘削装置を使い分け、その電源容量の範囲内でできる限り早く掘削するという主に施工効率（施工速度）の視点で施工される傾向があった（特許文献１）。
【０００８】
(3) また、掘削に際しては、通常、掘削ロッドを駆動するオーガーの電源を定電圧とし、一定回転数（出力による２種類の切替えができる）を利用し、その電源容量の範囲内で出来る限り速い掘削速度（回転速度と下降速度）で工事をしていた。
【０００９】
また、従来の先行掘りの掘削ロッドでは、練付ドラムを攪拌棒の上側に位置させ、練付ドラムは、同一高さに２つ、部分円柱状（または部分円筒状）の練付部を、円周面が外側に向くように配置し、杭穴の内壁を掘削径とほぼ同一寸法で擦ることができるような形状に形成していた。
【００１０】
また、攪拌部は攪拌・混合を主な目的として使用されていた。
【００１１】
(4) また、従来の中掘工法においては、既製杭の中空部を挿通する掘削ロッドの先端に掘削ヘッドが連結され、例えば、掘削ヘッドは揺動方向を切り替えて掘削径を変更できる掘削アームを使用したものが提案されている（特許文献２）。この掘削ロッドでは、掘削アーム先端の掘削刃で杭穴を掘削しつつ、掘削アーム上部の練付棒で掘削土を杭穴穴壁に練付けながら、既製杭を埋設していく掘削方法を採っている。このような中掘工法でも、掘削土の排出速度を速めて、掘削速度を上げる、即ち、上記の先掘工法と同様に、掘削ロッドの回転速度及び下降速度を主とした視点で、掘削ヘッドの改良等が行われていた。
【００１２】
(5) また、ここで、従来の杭穴掘削内容を細かく分析してみると、杭穴となる地盤に、掘削刃を直接当てて、溝状に掘削し、同時に、溝と溝の壁部に当たる残部の地盤は崩す等の方法を併用しながら杭穴を形成していた。すなわち、杭穴内壁に関しても、掘削刃で必ずしも全面を掘削する訳ではなく、掘削していない他の地盤を同時に崩しながら掘進し凸凹の荒れた杭穴内壁面を形成し、その後、単に、掘削ヘッドの上方の練り付け部で掘削土を練り付け、崩れないように内壁を補強した杭穴を造成する杭穴施工方法が採用されていた。
【００１３】
即ち、杭穴造成時、掘削速度に注力し、掘削速度、掘削刃の長さおよび回転数などの関連付けをして、掘削ヘッドを改良して一様な内壁とする杭穴掘削工法は殆ど採用されていなかった。
【００１４】
【特許文献１】
特公昭５７−２７２５５号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開２００１−３５６０８６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
(1) 前記従来の技術の場合、掘削ロッドの構造、掘削地盤の強度、掘削速度などの掘削機の操作等が必ずしも適切な関係で組み合わされていないために、掘削土の練付量にバラツキが生じていた。例えば、所定深度まで掘削した後に掘削土の残量が多い場合には、掘削ロッドを引き上げる時に掘削土が邪魔になって容易に引抜くことができなかった。この場合、強引に引抜けば掘削土が多量に排出されたり、更に、杭穴に既製杭を挿入する時に土圧で逆に押し上げられたりして沈設できないなどの問題点があった。
【００１７】
従って、このような問題のある掘削土の残量を減らすために、土質強度により掘削機のオペレータが個人の経験に基き掘削速度を遅くして、あるいは、杭穴掘削後、掘削ロッドを再挿入して繰返し上下動させながら回転させ、より多くの掘削土を杭穴穴壁に練り付けるように、攪拌、練り付けを繰り返す等して調整しなければならなかった。
【００１８】
これは、前記のように、杭穴の掘削作業が、掘削効率すなわち掘削速度の向上を主眼にして行われており、手持ちの掘削ロッドを用いて、掘削ロッドの電源容量と掘削地点の土質強度とを勘案して、掘削機のオペレータをはじめ作業者の個人的経験に基いて、掘削土の排出速度が速くて、掘削速度の速い掘削方法が通常採用されるという施工方法に起因するものである。
【００１９】
言い換えれば、掘削装置と掘削速度との関係については、充分に考慮されていなかったことによるものである。即ち、杭穴壁表面の形成品質の視点から見ると、掘削作業者が設定する掘削速度に掘削ロッド構造及びオーガーなどの掘削装置の能力とが必ずしも一致していない作業環境において、掘削作業者が適宜判断して掘削速度を調整して杭穴を掘削し、各掘削現場において、掘削速度に応じて掘削装置の掘削刃を最適化し、あるいは練り付けドラムおよび攪拌棒等の軸方向の長さを最適化すること等までは充分配慮されていなかった。
【００２０】
従って、杭穴壁の品質をより向上させる視点に立って、掘削刃、練付ドラムや攪拌棒等の掘削ロッドの構造、掘削機の操作等とを併せて、杭穴施工方法を標準化し、ある程度の掘削速度を確保した上で、掘削時の掘削残土量、掘削土排出量、掘削作業時間などのバラツキを少なくし、掘削土の総排出量を低減し、安定化することが期待されていた。特に、杭穴の掘削速度が早く設定できる、土質強度が弱い軟弱地盤において特に必要とされていた課題であった。
【００２１】
(2) また、従来の杭基礎では、かかる状況でも品質的に満足されていたが、最近は、下端部に効率良くせん断力が伝搬できるように形成された突起を保有する既製杭を、従来より大径で、所定寸法形状の拡底根固め部に埋設して従来の約２倍の高支持力を発現する杭基礎が開発され、杭穴に充填されているソイルセメント層も高固化強度で安定した確かな高品質の管理が要求されて来た。
【００２２】
従って、大径寸法の拡径部を有する杭基礎等においては、高鉛直支持力の品質の安定化及び更なる支持力増加のためには、杭穴内壁のより一様な形成及び掘削土の確実・安定した練り付けによる高支持力に適応した杭穴を造成することが必要となって来た。特に、地質が粘性土等の堅い地盤の掘削においては、掘削土が大きな塊状となり掘削土の粉砕化が容易でなく練り付けも安定せず、掘削速度が遅くなると共に排出土の増加などが問題でより精緻な掘削方法への改良が必要であった。即ち、各杭穴毎及び個人差のばらつきを減らすと共に、高品質の基礎を安定に造成する掘削工法が必要であった。
【００２３】
また、掘削速度を上げるために掘削土の排出が主目的で、練り付けが十分でない掘削方法が行われている中掘り工法、あるいは通常練り付けが行われていない拡底根固め部造成等の場合には、特に、掘削時の杭穴内壁の形成方法、掘削土の粉砕、排土等の改良が必要であった。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、掘削ロッドの構成要素である攪拌手段の形状、配置、練付手段の形状寸法、掘削刃の形状寸法及びオーガー等装置、更には掘削ロッドの掘削速度（掘削ロッドの挿入速度）等の関係を適正化し、効率的に、かつ品質的により確かな杭穴を築造すると共に、廃棄物としての掘削土のより少ない杭穴掘削工事を実現することにある。
【００２５】
即ち、この杭穴の築造方法の発明は、掘削ロッドの先端の掘削ヘッドで、杭穴を掘削しながら、または掘削が完了した後、前記掘削ロッドの練付手段の練付部で、掘削土を前記杭穴の穴壁に練り付けながら杭穴を築造する方法であって、前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、前記練付手段の同一高さで、軸対称に配置される練付部の個数をｎ（個）、練付部の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を練り付けながら築造することを特徴としている。
【００２６】
また、他の杭穴の築造方法の発明は、掘削ロッドの先端の掘削ヘッドの掘削手段で、杭穴を掘削する方法であって、前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、前記掘削手段の同一高さで軸対称に配置され、掘削径に対応する杭穴壁掘削用の掘削刃の個数をｎ（個）、杭穴壁掘削用の掘削刃の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を掘削しながら築造することを特徴としている。
【００２７】
また、前記各杭穴の築造方法の発明において、杭穴の穴壁の総ての部分を、「掘削刃が複数回繰り返して杭穴壁を掘削できるように」及び／または「いずれかの練付部が複数回繰り返して杭穴壁を練付られるように」、掘削ロッドを制御することを特徴とする杭穴の築造方法である。また、杭穴の穴壁の総ての部分を、「掘削刃が少なくとも１回以上杭穴壁当接して掘削できるように」及び「いずれかの練付部が複数回繰り返して杭穴壁を練付られるように」、掘削ロッドを制御することを特徴とする杭穴の築造方法である。
【００２８】
また、掘削ロッドの回転及び下降により、掘削ヘッドの掘削刃で、杭穴壁に螺旋状の凹凸溝を並列して形成し、続いて、前記掘削ヘッドの上方に位置する均し手段で、前記凹凸溝間の穴壁を整形して、杭穴を造成する杭穴の築造方法である。また、均し手段は、該均し手段の同一高さにおける、均し手段の個数をｎ（個）、均し手段の上下方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を掘削しながら築造することを特徴とする杭穴の築造方法である。また、均し手段で、掘削土を上方に揚げると共に掘削土を撹拌する杭穴の築造方法である。
【００２９】
また、掘削ロッドの発明は、杭穴壁と当接できる練付部を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する練付手段を取り付けてなる掘削用ロッドであって、予め設定した前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、練付手段の同一高さでの練付部の個数をｎ（個）とし、練付部の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴としている。
【００３０】
また、前記掘削ロッドにおいて、練付手段の練付部は、杭穴壁に沿った部分円筒状の外周面からなる練付基部と、該練付基部の上下端に連設して、前記練付基部より小径の掘削土導入用の傾斜部を形成して構成し、掘削ロッドの外面で、前記練付手段の下方に、該練付手段より小径の攪拌手段を放射状に突設したことを特徴としている。また、練付手段を練付ドラムとし、ロッド本体に固定した取付部に、着脱自在または放射方向に移動自在に、練付部を取り付けて構成したことを特徴とする掘削ロッドである。また、先掘工法に使用する掘削用のロッドであって、練付部の軸方向長Ｌを、２０〜４０ｃｍの寸法範囲で形成したことを特徴とする掘削ロッドである。また、中掘工法に使用する掘削用のロッドであって、練付部の軸方向長Ｌを、１２〜４０ｃｍの寸法範囲で形成したことを特徴とする掘削ロッドである。
【００３１】
また、他の掘削ロッドの発明は、杭穴壁と当接できる掘削刃を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する掘削手段を取り付けてなる掘削用ロッドであって、予め設定した前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、杭穴壁の掘削用の掘削刃の同一高さでの練付部の個数をｎ（個）とし、杭穴壁の掘削用の掘削刃の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴としている。
【００３２】
また、掘削ヘッドの発明は、杭穴壁と当接できる掘削刃を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する掘削手段を取り付けてなる掘削ロッド用の掘削ヘッドであって、前記掘削刃の上方に、板材を斜めに突設してなる均し手段を取り付けて、前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数をＮ（ r.p.m.）とし、杭穴壁と当接する前記均し手段の同一高さでの個数をｎ（個）とし、杭穴壁の前記均し手段の鉛直方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴としている。
【００３３】
また、前記において、掘削ロッドに接合できるヘッド本体に揺動自在の掘削アームを取り付けてなり、該掘削アームの掘削刃は、斜め下方かつ外側に刃先を向けて取り付けてあり、該掘削刃の下側の角を鋭角状に形成し、該下側の縁が水平面と掘削方向で点状に接するように形成したことを特徴とする掘削ロッド又は掘削ヘッドである。
【００３４】
この発明の杭穴の築造方法および掘削ロッドのいずれも、先掘、中掘のいずれの工法にも適用できる。
【００３５】
前記における「同一高さ」とは、掘削手段で掘削し、または練付する場合、対象とする掘削手段の領域または範囲の高さ方向（杭穴深さ方向）の長さ成分をいう。
【００３６】
また、前記における練付手段とは、例えば、掘削ロッドの中間部に部分円筒状の練付ドラムその他の練付治具を指す。
【００３７】
また、掘削ロッドの下方に位置する掘削ヘッドに形成される練付機構も含まれる。例えば、掘削ヘッドをヘッド本体に揺動する掘削アームを取り付けて構成し、掘削アームの中間部に練付板、練付棒等の攪拌手段等を突設して構成することもできる。
【００３８】
また、中掘工法では、ロッド本体に折り畳み式の練付装置を設け、折り畳んで中空杭に収容して、中空杭の下端から拡開して、杭穴壁の練付ができるような構成の練付手段とすることもできる。
【００３９】
これらの場合でも、杭穴壁に接触して、杭穴を練り付けする機能を有する部分である練付部の掘削ロッドの軸方向（垂直方向）の長さをＬとする。
【００４０】
また、前記における掘削ロッドの下降速度ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数Ｎ（ r.p.m.）とは、掘削ロッドを取り付ける杭打ち機のオーガーの下降速度、回転数と、夫々同値である。
【００４１】
また、一般に、掘削刃の機能として、通常、最初に地面に当たり先行して杭穴内部を掘削する中央部用の掘削刃と、掘削すべき杭穴の穴径の外周に沿って回転する杭穴壁の掘削用の掘削刃とがある。従って、前記における杭穴壁掘削用の掘削刃とは、後者の役割を担う掘削刃を指す。ただし、掘削ヘッドの外周に位置する掘削刃では、両機能を同時に満たすように構成される場合もある。
【００４２】
また、より形状・品質の安定した杭穴を掘削・造成するためには、杭穴内壁の掘削に関しては、杭穴内部（中心部等）の地盤の掘削方法と変えて、所定地盤で全面洩れ無く掘削刃で直接に所定寸法に掘削する掘削方法を採用することにより解決する。詳述すると、杭穴の外周の内壁部分は全面一様とし、中心部等の内部は必ずしも全地盤を掘削せず崩しながら掘削するという異なる掘削・造成方法を採用する。勿論、杭穴内部の地盤も洩れなく掘削すればより高品質な杭穴が造成できることは同一技術思想の延長として当然であるが、この方法の採否は、所要品質及び経済性の視点から選択されるべき事項である。
【００４３】
即ち、杭穴内壁を掘削刃で全面直接に掘削し、内壁全面に一様な杭穴を形成するので、通常数１０ｍ以上掘進する長い寸法の杭穴軸部の掘削工程においては特に重要な技術となる。
【００４４】
具体的には、少なくとも、掘削ロッドを押し込む掘削速度、掘削装置のオーガーの回転速度および掘削刃の軸方向長さ寸法等を適切に組合せることにより、杭穴内壁を全面一様に洩れなく掘削し、杭穴内壁の一様な安定した掘削面を形成し、掘削土の寸法形状をも一定とさせることができる。
【００４５】
従って、先行掘り工法、中掘り工法及び各種場所打ち工法などに、また、杭穴軸部掘削及び根固め部等の拡径部などにも共通して利用できる技術であり、練り付けも安定化させ、より一様な杭穴掘削内壁面の形成、掘削土の排出性改善、及び抗穴内の掘削土混合物（ソイルセメント層）の品質安定化等を改善することができる技術である。
【００４６】
更に、本発明の築造方法または掘削ロッドで、掘削に特徴がある発明と練り付けに特徴がある発明とを、適宜組合せて杭穴内壁を形成することにより、さらに安定した品質及び高性能な杭穴を造成及び排出土の少ない施工をすることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
(1) 通常の先行掘りにおいては、前記問題を解決するための本発明の掘削ロッドの練付ドラムは、中空掘削ロッドの外周で、同一高さに少なくとも２個一組の練付部を有し、練付部が軸対称の位置に配置される。また、練付ドラムの両練付部の最大外径は、杭穴掘削径と略同一寸法とし、杭穴穴壁を擦ることができるような形状としている。
【００４８】
また、この練付ドラムの下側（掘削ヘッド側）には攪拌板等の攪拌手段を配置し、練付前に掘削土を確実に粉砕・攪拌し、さらに練付ドラムへ押込み易いように形成されている。
【００４９】
また、掘削ロッドの先端部に形成され杭穴を掘削している掘削ヘッド部にはその掘削ロッドの中空部より通じた給水口が設けられ、掘削時に掘削補助として使用する水、または、掘削土と混合する所要のセメントミルクなどが、掘削、粉砕、充填層形成等の目的に応じて所定量適宜注入できるようになっており、これらの攪拌・混合された掘削土を回転する練付ドラムで杭穴内壁に練り付けている。
【００５０】
(2) 本掘削ロッドにおいては、
掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
練付ドラムの各段における同一高さの練付部の数をｎ（個）、
練付ドラムの軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とする時、
練付ドラムが杭穴の内壁の少なくとも全面に掘削土を練り付けるよう互いに関係付ける。
【００５１】
従って、練付ドラムの練付部の軸方向長さ寸法Ｌ（ｃｍ）は、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
なる関係を少なくとも満たすように形成し掘削する。
【００５２】
また、掘削速度が通常より速くて前記関係式を満たす練付ドラム長Ｌが調達できない時は、掘削速度ｖ（ｃｍ）は、
ｖ≦Ｌ×ｎ×Ｎ
なる関係を少なくとも満たすように調節しながら施工することとする。
【００５３】
また、練付ドラムを有する掘削ロッドでの攪拌手段は、土壌改良での攪拌と異なり練り付けの準備工程として、掘削土の塊を粉砕し練付ドラムの練付面に掘削土を送り込むことが補助機能としてより必要である。従って、攪拌板の軸方向（鉛直方向）の幅は比較的狭く軸に直角な方向（水平方向）の幅は広くして強度を高めて切り刻むのに適した形状とし、かつ攪拌板外径は、掘削土を杭穴内壁の周辺部に押付け、練付ドラムの練付部へ掘削土を供給するために、該ドラムの掘削土導入傾斜部より小径寸法としており、取り付け位置は、掘削ロッドの練付ドラムの下側すなわち掘削ヘッド側に形成している。掘削土が練付けされずに、ドラムの上方より落下する場合もあるので、ドラムの上側にも同様の攪拌手段を設けることが望ましい。練付ドラムを複数多段に装着する場合においても、撹拌手段は、同様に上下に設けることが望ましい。
【００５４】
(3) また、中掘工法では、使用する掘削ロッドの細部の構造は、先掘工法とは異なるものを使用するが、中掘工法においても、先掘工法と同様の趣旨の掘削ロッドを使用し、同様の関係式を適用することができる。即ち、練付手段として、掘削ロッド上の「練付ドラム」の代わりに、掘削ヘッド等に形成された「練付棒」等の練付部の軸方向の長さ寸法Ｌに関して同様に、関係式を満たすように取り扱えば、本発明の目的を達成することができる。
【００５５】
(4) 掘削ヘッドの押し込み速度（掘削速度）ｖ、掘削ヘッド（掘削刃）の回転数Ｎ、同一掘削ヘッドでの掘削刃の軸方向の全長寸法Ｌ、同一掘削ヘッドでの掘削刃本数ｎとするとき、掘削刃の軸方向の長さ等に関しては、練り付け同様に、杭穴外周（内壁）全面を少なくとも１回、掘削刃で掘削するために、下記の関係式を満たすように互いに関係付ける。
【００５６】
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
Ｌ：掘削刃の軸方向長さ（ｍ）
ｖ：掘削ヘッドの押込み速度（ｍ／ｍｉｎ）
ｎ：掘削ヘッドでの内壁用掘削刃数（個）
Ｎ：掘削ヘッドの回転数（ r.p.m.）
【００５７】
また、Ｌが事前に固定されている、あるいは変更できない場合には、
ｖ≦Ｌ×（ｎ×Ｎ）
のように速度ｖで掘削することにより、装着されている内壁用掘削刃及び回転数等の掘削装置に見合う掘削速度となり、杭穴内壁の全面を確実に掘削、造成できる。
【００５８】
練り付けドラム等の練り付けの発明に比べて掘削刃の場合の違いは、掘削刃の数が通常４〜６枚と多く形成され各掘削刃の用途が異なっており、杭穴内部の掘削用、及び、杭穴内壁掘削用とに区分けされていることである。
【００５９】
(5) 先掘り工法での掘削ロッド１での掘削刃について（図５、図６）：
【００６０】
掘削ロッド１に装着された掘削ヘッド３６の最下端部には、杭穴軸部を掘削する固定掘削刃３９、３９が６枚形成されており、掘削装置のオーガーの動力が掘削ロッド１の回転によりそのまま伝達され、杭穴５０を回転掘削する。その掘削刃３９の中２枚の掘削刃３９Ａ、３９Ａ（最も外側に位置している）は杭穴の軸部穴壁５１の掘削径に対応する最大外径部すなわち内壁掘削用であり、その他の４枚はその内側の位置で、杭穴内部の掘削及び掘削土の粉砕を分担するものである。ここで、掘削刃３９Ａによる掘削については、前記(4)の項の「Ｌ」を掘削刃の刃先３９ａの軸方向の長さ「Ｌ２１」に置き換えて、関係式を満たすよう「Ｌ２１」を設定すれば、杭穴軸部全面が掘削された杭穴が得られる。これら掘削刃３９Ａは数１０ｍの杭穴軸部の穴壁５１及び掘削土の品質にかかわる部分であり、具体的には、築造される基礎杭の軸部の摩擦支持力、水平耐力及び掘削土の排出等にかかわる。
【００６１】
杭穴壁５１を出来る限り全面掘削することが最も品質上安定しており最適であるが、建造物の要求品質、地盤品質等により経済的にも最適な掘削刃寸法と掘削速度等を適宜組合せ掘削すること、あるいは、全面掘削しないで、掘削部と非掘削部の割合を所望の値に固定して掘削することも可能である。
【００６２】
また、拡大掘削刃５５は、杭穴の拡底部５２掘削用であり、軸部掘削より大径寸法の掘削で軸部掘削と異なる２枚の刃先を形成しておりその軸方向寸法Ｌ２２である。 掘削刃の長さＬ２２として、
Ｌ２２≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
を満たす寸法の掘削刃５６を使用し、掘削工法に関しても、
ｖ≦Ｌ２２×（ｎ×Ｎ）
を満たすよう施工する。回転数Ｎは掘削ロッド１の回転数でオーガーの機種及び操作により適宜選択でき、練り付けと全く同様である。
【００６３】
拡底部（拡底根固め部）５２は、通常、先端支持力として基礎杭の鉛直支持力の主要部分を負担しているため全面一様な掘削が望ましい。拡底部５２内に充填するセメントミルクなどの層の均一な品質を確保するためにも、杭穴軸部の穴壁５１以上の内壁の仕上がり品質を確保すると共に粉砕された掘削土の形状・寸法が一様であることが必要である。よって、特に高支持力の杭基礎の場合には、地盤の地質・強度なども考慮し杭穴軸部より遅い掘削速度ｖでの掘削が望ましい。
【００６４】
また、拡底部を杭穴軸部（杭穴下端部に形成しない場合）の中間に形成する場合でも要求仕様によっては同様に造成することが望ましい。
【００６５】
(6) 先掘り、中掘りに使用される揺動式掘削ヘッドでの掘削刃（図１、図２、図９）：
【００６６】
掘削刃４１を揺動する掘削アーム４０の先端に形成し、その掘削アーム４０を装着した掘削ヘッド３６と一体となって回転し掘削する方式で、掘削ヘッド３６の回転方向に基き揺動拡径して所定の掘削径寸法で掘削する。
【００６７】
揺動する掘削アーム４０は２本で、その先端に掘削刃４１、４１が各３本形成されており、その両端の刃先が杭穴壁の掘削・形成に使用されており、掘削ロッド１の回転方向により掘削アーム４０の揺動方向が異なり、拡開径を変化させている（図１（ａ）（ｂ））。その一方が小径の杭穴軸部の穴壁５１掘削用で、他方が大径の拡底部（拡底根固め部）５２等の拡径部掘削用とに使い分けしている。
【００６８】
先ず、杭穴軸部掘削に関しては、掘削刃４１の内、両側に位置する掘削刃の軸部掘削用の刃先の軸部方向寸法をＬ２１とする。Ｌ２１としては、式
Ｌ２１≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
を満たす寸法の掘削刃を使用し、掘削工法に関しても式、
ｖ≦Ｌ２１×（ｎ×Ｎ）
を満たすよう施工する。回転数は掘削ロッド１の回転数Ｎでオーガーの操作により適宜選択でき、練り付けと全く同様である。また、拡底部の掘削に関しても、軸部掘削と同様に、掘削刃の軸部方向寸法をＬ２２と置き換えて、前記の関係を満たすようにすれば、全面一様な掘削が可能である。
【００６９】
尚、掘削刃の刃先の軸方向の長さＬ２１、Ｌ２２は、軸部用Ｌ２１と拡径用Ｌ２２で掘削角度に合わせて形状・寸法等を調整することが望ましい。
【００７０】
(7) また、先掘り工法で、杭穴の軸部の中間部に拡径部を形成する構造の杭穴の場合には、その拡径部は通常、先端支持力と併せて、杭基礎の支持力の一部を負っている。従って、その中間の拡径部での掘削方法は、拡底部５２での掘削と同様に、軸部と拡径部とで掘削速度ｖ、回転数Ｎなどを切り替え、拡径部は軸部より緻密で一様な杭穴の掘削・造成とすることが望ましい（図示していない）。
【００７１】
【実施例１】
図１〜図５に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００７２】
［１］掘削ロッド１の構成
【００７３】
この発明の掘削ロッド１は、中空部４を有するロッド本体３の下端に、掘削ヘッド３６を取り付けて構成する（図１）。ロッド本体３は、上端に連結凸部５、下端に連結凹部６を形成し、上下に必要長さだけロッド本体３を連結できるようになっている（図１、鎖線図示３）。
【００７４】
ロッド本体１の中間部外周に、練付ドラム１０、１０が固定され、練付ドラム１０の下側に攪拌板３０、３０が取付けられている。
【００７５】
また、掘削ヘッド３６は、ヘッド本体３７の上端部に、連結凸部３８が形成され、下端部に固定掘削刃３９、３９が取り付けてある。また、ヘッド本体３７の両側に、先端部に掘削刃４１、４１を設けた掘削アーム４０、４０が揺動自在に取り付けてある（図１）。また、この掘削ヘッド３６の下端中央部に注水口（図示していない）があり、掘削しながら掘削ロッド本体３の中空部４を通じて外部から水及びセメントミルクなどを所要量適宜注入出来るようになっている。
【００７６】
尚、図１中７は、掘削ロッド１を継ぎ足す際等に、掘削ロッド１を地上付近で保持する為のリングであり、攪拌機能も併せ持っている。
【００７７】
［２］練付ドラム１０の構成
【００７８】
(1) 練付ドラム１０は、ロッド本体３に固定された取付部１１に、ピン４８で練付部１７を取り付けて構成する。取付部１１、１１は、ロッド本体３に対して軸対称な位置に二箇所に設け、夫々に練付部１７が取付けられる（図３）。
【００７９】
(2) ロッド本体３の外周に、縦に（軸方向に）配置した２枚の固定板１２、１２を放射状に突設して固定する。両固定板１２、１２は、角θ１（θ１＝約９０度）の角度で配置され、両固定板１２、１２間で、上端部、下端部及び中間部に、横方向に配置した扇形状の支持板１３、１３、１４を嵌挿固定し、支持板１２、１２の基端縁（小径側）は、ロッド本体３の外面に固定される。支持板１３、１３、１４には上下に連通する透孔１５が穿設されている。以上のようにして取付部１１を構成する（図３（ａ）（ｂ））。
【００８０】
また、取付部１１において、両固定板１２、１２の外側（支持板１３を固定しない側）には、角θ２の空隙部２８、２８が形成される。角θ１＝９０度、とした場合、空隙部２８の角θ２も約９０度に形成され、練付部を取り付ける部分と空隙部２８とは、ほぼ、１：１ の比率で形成される。
【００８１】
この空隙部２８により、掘削中に、掘削土（泥土）やセメントミルクなどが杭穴内を上下に通過できる。従って、練付部で杭穴壁への練付で溢れた泥土が空隙部２８を通って下方に逃げることができ、練付量とその圧力のバランスが取れ、練付速度上、望ましい比率となっている。
【００８２】
また、同じ練付部と空隙部２８との比率１：１で、分割数を変えて、例えば、角θ１＝４５度、角θ２＝４５度として、練付部と空隙部２８とを４つづつ設けてもほぼ同じ効果が得られる（図示していない）。
【００８３】
(3) 支持板１３、１３間に嵌挿され、凹内面１８ａがロッド本体３の外周面に沿って配置できるように、外周と同一曲率（半径）または若干大きな曲率（大径）で形成された屈曲板（部分円筒状）１８を構成する。屈曲板１８の凸外面１８ｂの両側に、固定板１２、１２の内側に沿って配置できる縦板１９、１９を固定する。縦板１９、１９の上下に被せるように、扇形状の横板２０、２０を固定する。横板２０の基端縁（小径側）２０ａは屈曲板１８に固定されている。取付部１１の中間の支持板１４を挟むことができる扇形状の小横板２１、２１を、横板２０、２０間に並列し、小横板２１、２１の基端縁（小径側）２１ａを屈曲板１８に、両側縁を縦板１９、１９に夫々固定する。両小横板間２１、２１間には、中間の支持板１４の厚さに対応した間隙２２が設けられている。横板２０、小横板２１には、上下に連通し、かつ支持板１３、１４の透孔１５、１５と連通する透孔２３が夫々穿設されている。
【００８４】
部分円筒状の基部２５の上下に、導入部２６を夫々連設して練付板２４を形成する。導入部２６の外面は、基部２５側から先端２７に向けて徐々に小径となるように形成され、先端２７、２７間が最小の外径（先端の外径）Ｄ２で形成されている。練付板２４の内面を縦板１９、横板２０の先端縁（大径側）に固定して、練付部１７を構成する（図３（ａ）（ｂ））。
【００８５】
前記において、基部２５の長さＬが、ロッド本体３の軸方向に沿った軸方向長さとなる（図３（ｂ））。また、両錬付板２４間の径Ｄ１が、杭穴の穴径に対応した練付径となる（図３（ｂ））。
【００８６】
(4) 練付部１７を、取付部１１の固定板１２、１２間に嵌挿する。続いて、上の支持板１３の透孔１５からピン４８を嵌挿して、透孔１５、１５、透孔２３、２３を貫通して、下の支持板１３の透孔１５から貫通したピン４８の先端部にキャップ４７を取り付けて、ピン４８の抜けを防止する（図３（ｂ））。
【００８７】
また、施工地盤の土質によっては、練付ドラムとして、練付部１７の円弧状の練付板２４を取り外した状態で、練付することもできる。即ち、縦板１９の縁と土泥を押し込んだ練付面を利用して練付ドラムの代用とすることも可能である（図示していない）。
【００８８】
(5) 練付部１７の練付板２４基部２５の長さＬ（ｃｍ）は、
掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
とした場合、
練付ドラムの同一高さの練付部の数ｎ（個）＝２、
であるので、練付ドラムが杭穴の内壁の少なくとも全面に掘削土を練り付けるためには、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）＝ｖ／２Ｎ
となるように、設定する。
【００８９】
［３］攪拌板３０の構成
【００９０】
攪拌板３０は、ロッド本体３の軸方向の幅（厚さ）Ｗ１の平面台形状の板状で、基端３１側は円弧状の凹面に形成され、ロッド本体３に固定する。先端３２側は、基端３１側より幅が狭く形成され、先端３２側は水平方向幅Ｗ２に形成されている。攪拌板３０は、掘削土塊の粉砕を容易にするために攪拌板３０の軸方向幅Ｗ１は水平方向幅Ｗ２より薄くし、強度を確保しており、
Ｗ２≒５×Ｗ１
の寸法で形成されている（図４（ａ）（ｂ））。
【００９１】
また、攪拌板３０の基端３１側に切欠き３３が形成され、切欠き３３に、ロッド本体３の外面に固定した軸方向の縦補強板３４が貫通固定して、攪拌板３０をロッド本体３に強固に固定してある。
【００９２】
攪拌板３０は、同一高さに２個づつ直径対称の位置に固定され、上下に隣接する攪拌板３０、３０は、９０度づつ位相をずらして配置されている。同一高さの攪拌板３０の先端３２、３２間の外径Ｄ３は、練付ドラム１０の導入部２６の先端２７より内側に位置し、最小外径Ｄ２より小径寸法で形成され、練付板２４への掘削土の押し込みを容易にしている（図４（ａ）（ｂ）、図３（ｂ））。
【００９３】
尚、外径Ｄ２は練付部外径Ｄ１の２分の１以上が、掘削土の周辺押し込みの点から望ましい。
【００９４】
また攪拌板３０は、ロッド本体３上に、ほぼ同一間隔Ｈを空けて上下に配置する（図１）。この間隔Ｈは、通常５０〜１００ｃｍ程度が練付性（掘削土の粉砕、押し込み）から望ましい。
【００９５】
［４］掘削方法（練付方法）
【００９６】
杭穴５０を掘削する地盤４９において、掘削ロッド１の上端の連結凸部５を、杭打ち機４４の回転駆動部として機能するようにモータ４６を内蔵したオーガー４５に接続する。尚、所要の杭穴５０が長く、掘削深度が深い場合には、掘削ロッド１、１を同様に、上下に必要本数だけ連結しながら掘削する（図５。尚、図５図示の掘削ヘッド３６は、図１の構造とは異なる）。
【００９７】
このオーガー４５により回転させ、かつ、該掘削ロッド１を押込み速度ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）で押込みながら掘削ヘッド３６により杭穴５０を所定寸法で掘削する。同時に、攪拌板３０で掘削土を攪拌・粉砕し、練付ドラム１０により掘削土を杭穴５０の穴壁５１に練り付ける。
【００９８】
攪拌板３０及び練付ドラム１０は、同じ掘削ロッド１に形成されているため、掘削ロッド１、攪拌板３０及び練付ドラム１０などの回転数は、オーガー４５の回転数Ｎ（ｒ.ｐ.ｍ.）と同一であり、オーガー４５の能力により使用範囲が限られる。通常、施工されている杭穴５０の穴径は４０〜１００ｃｍ程度で、１００ＫＶＡ〜２５０ＫＶＡ程度の電源容量のオーガー４５を使用し、回転数Ｎは１３〜２７（ r.p.m.）程度の範囲で、回転数は必要トルクとの関係で一定の値で掘削するものが使用されている。また、掘削速度は、１つの杭基礎当たりの総施工時間の都合で、通常、１ｍ／ｍｉｎ．以上で掘削されている。
【００９９】
ここで、杭穴掘削施工時に、練付ドラム１０の練付板２４の基部２５の長さＬ（ｃｍ）の場合、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
の関係を満たすように、
掘削時の掘削ロッド回転数Ｎ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
を調節する。これにより練付ドラム１０、１０で杭穴５０の穴壁５１を少なくとも一回は練り付けすることができる。尚、杭穴５０の穴壁５１の崩壊を防止して、より安定したものとするためには、複数回練り付ける。また、粘性が高く、粉砕性が悪く、練付性の良くない（練付部１７の導入部２６へ掘削土が導入され難い）ような地盤の場合にも、複数回練付が必要である。
【０１００】
杭穴掘削が完了したなら杭穴内にセメントミルクなどの硬化物を注入し、掘削泥土と攪拌混合し、あるいは、掘削泥土と置換して、ソイルセメントまたはセメントミルクを杭穴内に充填して、既製杭を杭穴内に沈設して、ソイルセメントなどが固化した後、基礎杭を構成する（図示していない）。
【０１０１】
［５］他の実施例
【０１０２】
(1) 大径の杭穴の掘削・練付に使用する練付ドラム１０では、練付部１７の練付板２４が外側に位置するような形状の練付部１７を使用する（図３（ａ）（ｂ）鎖線図示２４）。
【０１０３】
(2) 前記実施例において、掘削ロッド１は、ロッド本体３の長さが１０ｍのタイプを想定して構成したが、ロッド本体１の長さが５ｍの場合の構成を、図２に示す。このタイプでは、練付ドラム１０は１箇所に設ける（図２）。
【０１０４】
(3) 前記実施例において、練付ドラム１０は、取付部１１の透孔１５または練付部１７の透孔２３のいずれか一方または両方を、放射方向に長い長孔に形成すれば、取付部１１に対して、練付部１７を放射方向に摺動できる（図示していない）。従って、同じ練付板２４（軸方向の長さＬ）を有する練付部１７の位置を調節することにより、容易に練付径を変更できる。
【０１０５】
(4) 前記実施例において、練付ドラム１０は、軸対称の位置に、２つの練付部１７を設けたが、同一高さ位置に、１つあるいは、３つ以上設けることもできる（図示していない）。３つ以上設ける場合には、θを適宜９０度より小さく設定する。また、練付ドラム１０の構造も、練付効率を考慮すれば、上記構造が望ましいが、杭穴穴壁に当接できる形状であれば、ブロック状、縦棒状など他の形状構造とすることもできる（図示していない）。ただし、練付部１７と空隙部２８との比率は、前記実施例のように、１対１が練付効率上望ましい。
【０１０６】
(5) 前記実施例において、攪拌板３０は、掘削土を粉砕して攪拌し、練付部に押し込む効果を考慮すれば、前記構造とすることが望ましいが、板状に代え、棒状、網状など他の形状構造とすることもできる（図示していない）。
【０１０７】
尚、練付部は、いずれの形状においても、基礎杭が穴壁に当たらす、容易に基礎杭の押し込みができるようにする点、および杭穴の内壁の均一性（凹凸の変動範囲）の点から、練付面の傾斜等による外径寸法上の許容範囲は１ｃｍ以内に押さえることが望ましい。
【０１０８】
【実施例２】
図５〜図８に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例は、実施例１と異なる掘削ヘッド３６を使用した例である。
【０１０９】
(1) 掘削ヘッド３６は、中空筒状のヘッド本体３７の上端部に、連結凸部３８が形成され、下端部に固定掘削刃３９、３９が取り付けてある（図６）。また、ヘッド本体３７の周囲に、揚土用のスパイラル５８、５８が形成されている。また、スパイラル５８の中間部に、軸５７周りに回動して、放射方向（横方向）に拡開する拡大掘削刃５５、５５が取り付けてある（図６、図７）。
【０１１０】
固定掘削刃３９、３９は、最も外側（外周側）に位置する固定掘削刃３９の刃先３９ａは、杭穴壁に当接して穴壁を掘削する部分が鉛直方向（ロッドの軸方向）長さＬ２１で形成されている。また、掘削手段の数ｎは２つとなる。
【０１１１】
また、拡大掘削刃５５の刃先が杭穴壁に当接して穴壁を掘削する部分の鉛直方向（ロッドの軸方向）長さＬ２２で形成されている（図６（ｂ））。従って、拡大掘削時の杭穴壁を掘削する掘削手段の数ｎは２つとなる。
【０１１２】
また、この掘削ヘッド３６の下端中央部に注水口（図示していない）があり、掘削しながら掘削ロッド本体３の中空部４を通じて外部から水及びセメントミルクなどを所要量適宜注入出来るようになっている。
【０１１３】
尚、図１中７は、掘削ロッド１を継ぎ足す際等に、掘削ロッド１を地上付近で保持する為のリングである。
【０１１４】
(2) 以上のように形成した掘削ヘッド３６をロッド本体３に連結して、この発明の掘削ロッド１を構成する（図１、図２参照）。ロッド本体１は、前記実施例１と同様構造の練付ドラム１０、攪拌板３０、が取り付けてある（図３、図４）。尚、攪拌板３０の先端３２には先端縦板３５が形成されている（図４（ａ）（ｂ）鎖線図示３５）。先端縦板３５を形成することにより、攪拌巾の増強及び周辺部への押し込み等で有効である。
【０１１５】
(3) この掘削ヘッド３６を取り付けた掘削ロッド１も実施例１と同様に、先掘の工法に使用する。
【０１１６】
実施例１と同じ杭打ち機４４のオーガ４５に、掘削ロッド１を取り付けて、杭穴軸部を掘削する（図５）。この際、実施例１と同様に、施工現場における試験あるいは地質データ（ボーリングデータ）等の結果から施工条件として、施工前に設定される。掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）として、練付ドラム１０の練付板２４の基部２５の長さＬ（ｃｍ）とする場合、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
の関係を満たすように、Ｌの寸法を調節する。これにより練付ドラム１０、１０で杭穴５０の穴壁５１を少なくとも一回は練り付けすることができる。尚、施工前に長さＬが固定されていたり、予定より掘削性が良い場合等は、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
となるように、ｖ、Ｎを調節することにより容易に全面練付ができる。また、杭穴５０の穴壁５１の崩壊を防止して、より安定したものとするためには、複数回練り付けするように設定することもできる。
【０１１７】
(4) また、掘削時においては、最も外側の固定掘削刃３９、３９の刃先３９ａは最も外側の軌跡（杭穴外周）を通り、杭穴壁を所定の径で形成する。この際、固定掘削刃３９の刃先３９ａの刃先の長さＬ２１、同一高さの刃先の数ｎ＝２（個）であるので、施行前に設定された掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、及び掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）として、刃先の軸方法長さＬ２１について、
Ｌ２１≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
の関係を満たすように、Ｌ２１寸法を調節する。これにより固定掘削刃３９の刃先３９ａが杭穴５０の穴壁５１を少なくとも一回は削り、同一径で整った杭穴壁を形成できる（図７）。
【０１１８】
(5) 掘削刃の寸法変更ができない状況で掘削する場合には、
Ｖ／Ｎ≦Ｌ２１×ｎ
を満たすように、ｖ、Ｎを調節して、掘削ロッドを操作すれば、少なくとも１回は固定掘削刃３９で杭穴壁５１を直接に掘削して、かつ杭穴壁５１を練付ドラム１０で均すので、均一で、品質の良い杭穴を形成できる。
【０１１９】
(6) また、掘削ロッド１を逆転して、拡底掘削刃５５、５５を開き、杭穴の拡底部５２を掘削する（図７、鎖線図示５２、５５）。この際、拡大掘削刃５５の刃先の長さＬ２２、同一高さの刃先の数ｎ＝２（個）であるので、事前に設定された掘削時の掘削ロッド回転数をＮ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）とした場合、杭穴軸部掘削と同様に、
Ｌ２２≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
の関係を満たすように、
Ｌ寸法を調節する。これにより拡大掘削刃５５の刃先が杭穴５０の拡底部の穴壁を少なくとも一回は削り、同一径で整った拡底部５２の杭穴壁を形成できる（図７）。
【０１２０】
また、刃先の長さＬ２２が変更できないときは、Ｌ２２を固定して、
ｖ／Ｎ≦Ｌ２２×ｎ
となるようにｖ、ｎを調節する。
【０１２１】
(7) 従って、杭穴の軸部、拡底部の全体をもれなく掘削して練り付けすることができ、かつ掘削土の粉砕も均一形状化できる。よって、掘削土の総量も安定し、よりソイルセメント層等の杭穴充填物の品質も安定し、施工条件及び杭穴品質の安定した確かな杭穴を築造できる。
【０１２２】
(8) 続いて、杭穴掘削が完了したなら杭穴内にセメントミルクなどの硬化物を注入し、掘削泥土と攪拌混合し、あるいは、掘削泥土と置換して、ソイルセメントまたはセメントミルクを杭穴内に充填して、既製杭を杭穴内に沈設して、ソイルセメントなどが固化した後、基礎杭を構成する（図示していない）。
【０１２３】
(9) 従来の杭穴の掘削は、掘削ロッドの最下端に位置する鉛直方向に突出した複数の固定掘削刃を、掘削ロッドと共に回転させて、掘削することに重点がおかれていた。上記実施例のように掘削と練付とを考慮した掘削刃の構成を採用すれば、杭穴軸部の掘削においても、同様に、適用できる。特に、杭打ち機（掘削機）のオーガーの回転数能力が数十回（ r.p.m.）程度の杭穴掘削の場合には、特に効果が大きく、施工地盤に関して、掘削し易く掘削速度が速くなり易い、いわゆる崩落し易い地盤においては、特に有効である。また、粘性が高く粉砕性が悪く練付性の良くない（練付部１７の導入部２６へ掘削土が導入され難い）ような地盤の場合にも複数回練付が掘削土の粉砕及び練付部による押し込み等の点で効果的である。
【０１２４】
(10) 前記実施例で、掘削ヘッド３６で揚土用スパイラル５８に拡大掘削刃５５を取り付けて構成したが、ヘッド本体３７に縦方向の軸５７、５７を設けて、軸５７周りに回動自在な拡大掘削刃５５を取り付けて、掘削ヘッド３６を構成して、同様に掘削することもできる（図８）。この場合にも、固定掘削刃３９、３９は、最も外側（外周側）に位置する固定掘削刃３９の刃先３９ａは、杭穴壁に当接して穴壁を掘削する部分が鉛直方向（ロッドの軸方向）長さＬ２１で形成されて、拡大掘削刃５６の刃先のその長さはＬ２２で形成されているので、同様に、施行前に予定した掘削速度をｖ、掘削ロット回転数をＮとすると、長さＬ２１、Ｌ２２に関して、
Ｌ２１≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
Ｌ２２≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
を満たすように、形状寸法を調節すれば、整った杭穴壁を有する杭穴を形成でき、掘削土の形状寸法が均一となる掘削ができる。
【０１２５】
(11) また、前記実施例１の掘削ヘッド３６を有する掘削ロッド１においても、掘削アーム４１の最も外側に位置する掘削刃４１の刃先の軸部掘削時の鉛直方向（杭穴壁に当接する）長さＬ２１（図１（ａ））、拡底部掘削時の鉛直方向（杭穴壁に当接する）長さＬ２２（図１（ｂ））とした場合に、前記同様に、
ｖ／Ｎ≦Ｌ２１×ｎ
ｖ／Ｎ≦Ｌ２２×ｎ
を満たすように、掘削ロッド１を調整して掘削すれば、整った杭穴壁を有する杭穴を形成でき、効率的に掘削ができる。
【０１２６】
(12) 通常の掘削工事においては、掘削刃の寸法はその加工強度および経済性の問題から寸法形状が限られており、掘削刃の刃先の寸法としては５ｃｍ程度が常用され、また、練付部は、杭穴深度に対応した掘削ロッド１のロッド本体３上で任意の軸方向長さを確保し易く、練付部が大きい形状の採用が容易であるので、刃先の軸方向寸法は練付部寸法の数分の１〜１０分の１程度となる。
【０１２７】
掘削刃も練付部同様に、いずれの形状においても、その刃先の傾斜等による外径寸法上の許容範囲は、基本的には杭の沈設可能範囲であるが、杭穴壁成形品質上から、１ｃｍ以内に押さえることが望ましい。
【０１２８】
従って、掘削刃の刃先の軸方向寸法が限られている実体から、杭穴内壁全面を洩れなく造成するには、掘削刃の刃先の軸方向寸法を一定として、掘削速度および掘削ロッド回転数等を調節して掘削する方法が確実である。
【０１２９】
また、掘削刃を考慮した杭穴全面の均質な掘削を実施すれば、練り付けは更に確実に練り付けされることも確かである。
【０１３０】
(13) 杭穴掘削機のオーガーとしては、従来、定電圧で掘削ロッド回転数一定の方式が実務で利用されているので、本発明の実施における調整項目としては、所定寸法の掘削刃の刃先、練り付け部を夫々装着すれば、掘削施工中には掘削ロッド回転数のレンジ切り替え及び掘削速度の制御のみで均質な所定の杭穴形成が容易である。また、最近販売されている掘削時の掘削ロッドヘの負荷に合わせて回転数が自動制御されるいわゆるインバーター方式の装置の場合においては、掘削中に回転数が非常に小さい値になり均質な杭穴が形成されないことが有り得るので、掘削中に本発明の関係式を満たすよう常に注意することが必要である。例えば、本発明の関係式を満たすように複数の項目を同時に調整制御することが必要となる場合には、現場オペレーターの掘削制御装置に、上記の関係式を自動演算する回路を装着し掘削管理項目と併せて表示することが掘削作業管理面で有効である。
【０１３１】
【実施例３】
［１］具体的な掘削条件での練付ドラム１０の練付板２４の軸方向長Ｌの必要寸法の計算：
【０１３２】
実際の各杭穴施工方法において杭穴掘削速度ｖとしては、掘削機の掘削能力により、一般に、
・シルト、粘土、ゆるい砂などでは、２〜１０ｍ／ｍｉｎ程度
・かたい粘土、密な砂などでは、１〜３ｍ／ｍｉｎ程度
が採用されている。
【０１３３】
また、練付部の数ｎは通例の二個として具体的に所要の練付ドラム１０の練付板２４の軸方向長Ｌ（ｃｍ）を以下計算する。
【０１３４】
(1) シルトなど掘削性の良い軟弱な地盤の場合（掘削速度が速い場合）
・掘削ロッド（実務上の最少）回転数Ｎ＝２４ r.p.m.で、
・掘削速度ｖの最大値＝１０ｍ／ｍｉｎ、
が可能であるので、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）＝１０÷（２×２４）
＝０．２０ｍ
＝２０ｃｍ
により、練付板２４の軸方向長Ｌは、実務上から２０ｃｍ以上あれば良い。
【０１３５】
実際の掘削工事において、掘削性が良ければ掘削ロッド１の回転数Ｎとして大きい値を採用するので、汎用のオーガー電源の早いレンジ（馬力の小さい）の回転数の範囲は、２４〜２７（ r.p.m.）程度であるので、その中で最も遅い（小さい）値のＮ＝２４（ r.p.m.）の場合の所要の練付ドラム１０の軸方向長Ｌが最大寸法となる。
【０１３６】
従って、（実務上の）掘削工事の殆ど全てに対応できる（共用できる）練付ドラム１０の軸方向長Ｌとしては、２０ｃｍ以上が望ましい寸法である。
【０１３７】
(2) かたい粘土などで掘削性の良くない地盤の場合（掘削速度が遅い場合）
・掘削ロッド回転数Ｎ＝１８ r.p.m.（実務上の最大回転数）で、
・掘削速度がｖ＝１ｍ／ｍｉｎ（最小値）である時、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）＝１÷（２×１８）
＝０．０２７ｍ
＝３ｃｍ
により、軸方向長Ｌとして少なくとも３ｃｍ以上の練付ドラム１０が必要である。
【０１３８】
汎用のオーガー電源の遅いレンジ（馬力のある）の回転数の範囲は、
１３〜１８ r.p.m.
であるので、練付ドラムの軸方向長Ｌとしては、少なくとも２ｃｍ以上が必要なことが分る。
【０１３９】
［２］掘削（練り付け）作業での実務的な制約について
【０１４０】
前記［１］項の計算により、練付ドラムとして殆ど総ての地盤に対応できるようにするためには、練付ドラム１０の軸方向長Ｌが２０ｃｍ以上あれば、杭穴穴壁全面が少なくとも一回は練り付けされることが確認できた。しかし、掘削作業中に、杭穴内壁と練付ドラム１０の練付部１７との摩擦力および杭穴鉛直精度のバラツキにより、軸方向長Ｌとして５０ｃｍ以上では、実際の小さい径の杭穴掘削において掘削作業効率が極端に悪くなることが多く、４０ｃｍ程度に留めることが望ましい。
【０１４１】
従って、練付ドラム１０としては、その構築現場での杭穴掘削全工事で軸方向長Ｌを共通にして、練付径のみの調節で対応できるようにして練付ドラムを共用するためには、練付ドラム１０の練付部１７の軸方向長Ｌを２０〜４０ｃｍ程度に形成することが望ましい。即ち、治具の交換、管理等の繁雑さを考えると統一する方が望ましい。また、個別に対応するとしても、練付ドラム長さとしては少なくとも２ｃｍ以上が必要である。
【０１４２】
［３］さらにより確実で安定な杭穴形成（練り付け）方法について
【０１４３】
(1) 掘削地点の地盤が非常に軟弱でゆるい等掘削性が良い場合であって、掘削速度が１０ｍ／ｍｉｎ以上が可能で、練付ドラム１０の軸方向長Ｌが２０〜４０ｃｍでも不足する場合には、
Ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
となるように掘削ロッド１の回転数Ｎを増やすか、または、掘削ロッド１の下降速度ｖを遅く調節することにより、杭穴穴壁の全面の練り付けが可能となり、確実な杭穴穴壁が得られ、掘削土の排出量も減らせる。
【０１４４】
(2) 特に、鉛直支持力として埋設する杭軸部の周辺摩擦を主として利用する場合には、杭穴軸部の穴壁の練り付け後の仕上がり状況及び、杭穴軸部における残留掘削土またはセメントミルクと混合したソイルセメント等の品質が重要であり、この場合は練付ドラムでの練付回数を、複数回にすることが有効であり、施工条件のバラツキの中で、確実に練り付けをするには、ドラムの軸方向の長さＬで、少なくとも３回以上練付する作業条件を設定して、複数回にする施工方法を採用するのが得策である。
【０１４５】
即ち、例えば練付回数Ｗ＝３回の場合は、
ｖ＝Ｌ／（Ｗ×Ｎ×ｎ）
＝Ｌ／（３×Ｎ×ｎ）
により、算出される掘削速度（ロッドを下方に送る速度）ｖで調節しながら施工する方法、あるいは、この計算式を満たす軸方向長さＬの練付部を使用する施工方法である。
【０１４６】
【実施例４】
図９等に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例は、中掘工法用の掘削ロッドの構成である。
【０１４７】
［１］掘削ロッド１の構成
【０１４８】
この実施例の掘削ロッドは、中空部４を有するロッド本体３の下端に、掘削ヘッド３６を取り付けて構成する（図９）。ロッド本体３は、上端に連結凸部５、下端に連結凹部６を形成し、上下に必要長さだけロッド本体３を連結できるようになっている（図１、鎖線図示３参照）。
【０１４９】
ロッド本体３の外周には、ほぼ全長に亘りかつ断続的に、排土用のスパイラルが形成されている。また、ロッド本体３のスパイラルの切れ目に、攪拌バーが放射状でかつ軸対称な位置に突設されている。
【０１５０】
また、掘削ヘッド３６は、ヘッド本体３７の上端部に、連結凸部３８が形成され、下端部に固定掘削刃３９、３９が取り付けてある。また、ヘッド本体３７の両側に、先端部に掘削刃４１、４１を設けた掘削アーム４０、４０が揺動自在に取り付けてある。掘削アームの上端部に、屈曲した攪拌練付棒４２が取り付けてある。また、ヘッド本体３７で、掘削アーム４０の回動軸付近の高さに、攪拌を兼ねた排土用の排土翼６２、６２が取り付けてある（図９）。
【０１５１】
また、この掘削ヘッド３６の下端中央部に注水口（図示していない）があり、掘削しながら掘削ロッド本体３の中空部４を通じて外部から水及びセメントミルクなどを所要量適宜注入出来るようになっている。
【０１５２】
杭穴の軸部掘削時に、掘削ヘッド３６の掘削アームを揺動させた際に、攪拌練付棒４２は、ほぼ垂直に位置する練付部４３を有し、練付部４３の軸方向（掘削ロッド１の）の長さ寸法をＬ３（ｃｍ）とする。この場合、同一高さでの練付部４３の個数ｎ（個）は２（個）となる。
【０１５３】
［２］掘削方法（練付方法）
【０１５４】
中掘用の杭打ち機に、中空杭６４を取付けると共に、中空杭６４の中空部を挿通した掘削ロッド１を取付ける（図示していない）。中空杭６４の先端から掘削ヘッド３６を突出させ、従来の中掘工法と同様に、掘削ヘッド３６で地盤を掘削し杭穴５０を形成しつつ、中空杭を杭穴５０内に押し込む（図９）。
【０１５５】
この際、掘削ロッド１の押込み速度ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、回転数Ｎ（ｒ.ｐ.ｍ.）とした場合、掘削ヘッド３６の練付部４３の長さＬ（ｃｍ）、個数ｎ（個）の場合、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）
の関係を満たすように、
掘削時の掘削ロッド回転数Ｎ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
を調節する。また、逆に、上記関係を満たすように、掘削ヘッド３６の練付部４３の長さＬ（ｃｍ）を調節する。
【０１５６】
これにより、攪拌練付棒４２の練付部４３で杭穴５０の穴壁を少なくとも一回は練り付け及び成形をすることができる。尚、杭穴５０の穴壁の崩壊を防止して、より安定したものとするためには、複数回練り付ける。
【０１５７】
杭穴壁へ掘削土を多数回練り付けることにより、スパイラル６０での、中空杭６１の中空部を通した地上への掘削土の排土量を削減できる。
【０１５８】
従って、中掘工法においても前記実施例１〜３の先掘工法と同様に、掘削ヘッド３６の練付部４３の作用により、安定した高品質の杭穴の築造ができる。
【０１５９】
［３］練付部４３の長さＬ３
【０１６０】
中掘工法を、先掘工法と比較すると、掘削装置（杭打ち機）のオーガー等は共通であって、先掘工法の練付ドラム１０と同様に、練付部４３の最適な長さＬ３が算出される。
【０１６１】
掘削速度は、一般に先掘工法に比して、掘削装置の削能力上から遅めの値が採用されている。
【０１６２】
・シルト等の柔らかい地質： ２〜６ｍ／ｍｉｎ．
・堅い粘度、密な砂等の地質：１〜４ｍ／ｍｉｎ．
また、シルト等の軟弱地盤では、
・掘削ロッド１の（早いレンジでの最小）回転数Ｎ＝２４ r.p.m.
・掘削速度の最大値ｖ＝６ｍ／ｍｉｎ．
が可能である。
【０１６３】
よって、練付部４３の長さＬ３については、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）＝６÷（２×２４）
＝０．１２５ｍ
≒１３ｃｍ
により、練付部４３の軸方向長Ｌ３は、１３ｃｍ以上であれば、他の施工地盤の地質にも十分対応できることが解る。また、練付部４３の最小寸法（長さ）は、
Ｌ≧ｖ÷（ｎ×Ｎ）＝１．０÷（２×１８）
＝０．０２７（ｍ）
より、少なくとも３ｃｍ以上が必要である。
【０１６４】
また、練付部４３の軸方向長さＬ３の最大長さは、杭穴壁との摩擦及び杭中空部寸法等を考慮して、掘削の作業性から先掘工法と同様であって、４０ｃｍ程度が限界である。
【０１６５】
従って、中掘工法の場合、練付部の軸方向の長さＬ３は、３ｃｍ以上が必須で１３ｃｍ〜４０ｃｍが望ましい。
【０１６６】
【実施例５】
本発明の実施例を、具体的掘削条件での掘削刃の刃先の軸方向長と実務上の制約の観点から説明する。
【０１６７】
［１］ 杭穴全面洩れなく掘削刃で掘削されるためには、練り付けが全面均一に行われる条件と全く同一である。よって、掘削装置の動力が同一で、かつ、掘削ロッドが同一であるので掘削刃の刃先の杭穴軸方向（深さ方向）の所要長は、本来、練り付け部の杭穴軸方向の所要長と同一である。
【０１６８】
［２］ 通常の先行掘り、中掘り等の杭穴掘削の実務的な検討：
【０１６９】
掘削刃の刃先の杭穴軸方向（深さ方向）の所要寸法は、練り付け部の杭穴軸方向所要寸法と同一で、各掘削ヘツドでの刃先寸法Ｌ２１、Ｌ２２も共に同一で、軸方向長が１２〜４０ｃｍ範囲であれば殆ど総ての施工で均質な杭穴掘削が可能である。
【０１７０】
しかし、掘削刃単体の刃先の軸方向長が前記の理由で５ｃｍ程度しか使用されていない実体からして、均質に掘削される掘削速度ｖは次の通りに制限される。
【０１７１】
但し、Ｌ２１＝Ｌ２２＝Ｌ＝５ｃｍ、刃先数ｎ＝２（通常の形成数）とする。
【０１７２】
(a) 掘削性の良い地盤の例：
ｖ≦Ｌ×（ｎ×Ｎ）＝５×（２×２７）
＝２７０（ｃｍ／ｍｉｎ）
＝２．７（ｍ／ｍｉｎ）
但し、実務的な掘削ロツド回転数Ｎ（最大値）＝２７ r.p.m.
【０１７３】
(b) 掘削性の良くない地盤の例：
ｖ≦Ｌ×（ｎ×Ｎ）＝５×（２×１３）
＝１３０（ｃｍ／ｍｉｎ）
＝１．３（ｍ／ｍｉｎ）
但し、実務的な掘削ロツド回転数Ｎ（最小値）＝１３ r.p.m.
【０１７４】
従って、均質な杭穴掘削を行うには、従来の実務的掘削速度範囲の低い値で施工する必要がある。
【０１７５】
［３］実務的な掘削速度と杭穴形成方法について：
【０１７６】
(a) 掘削速度を限定して、掘削刃による杭穴全面の均質な掘削が行われた場合には、同時に行われる練り付け部を共通寸法の１２〜４０ｃｍ程度で形成しておけば、確実に全面の複数回練り付けが行われることが分る。
また、所要品質により、練り付け回数が設定されておればより安定した確かな杭穴が造成できる。
【０１７７】
(b) 所要品質を満たし、あるいは、崩落性の少ない杭穴成形性が良い地盤の掘削の場合には、掘削条件としては、杭穴全面を刃先で掘削することなく地層の半分のみを掘削し残り半部は崩しながら杭穴形成する、即ち、全面掘削をしないで（部分掘削状態としておいて）、その後の（杭穴上部の）練り付け部で杭穴の内壁全面を練付け成形する組合せ杭穴造成方法を採用することが品質及び経済性から無駄がなく得策である。
例えば、杭穴軸部は部分掘削し、支持力等で特に重要な部分例えば根固め部等の掘削時のみ掘削速度を遅くし上記関係式を満たすよう制御し均質な掘削を実施すること等の使い分けが望ましい。
【０１７８】
(c) 練り付けが殆ど実施されていない中掘り工法や各種場所打ち工法等の杭穴造成の場合には、掘削刃に関して上記関係式を満たす杭穴掘削方法を採用することが特に有効である。
【０１７９】
【実施例６】
これらの発明を使用して、掘削条件、練付条件の双方を考慮して、安定な高支持力が得られている実施例を示す。
【０１８０】
［１］施工仕様
【０１８１】
(1) 杭穴仕様
杭穴掘削径（軸部径）：７８０ｍｍ
杭穴軸部長 ：４８ｍ
拡底根固め部径 ：１１００ｍｍ
拡底根固め部高さ：２５００ｍｍ
【０１８２】
(2)使用杭構成
上杭：円筒形状の外殻鋼管コンクリート杭
（いわゆるＳＣ杭）
外径：７００ｍｍ、杭長：４４ｍ（継ぎ杭）
下杭：下端部節付きコンクリート杭
（ＢＦ．Ｓパイル。三谷セキサン（株）の商標）
（杭材強度ＰＨＣ杭相当）
下端の節径：７５０ｍｍ
下端部軸部径：６００ｍｍ
上部軸部径：７００ｍｍ
杭長：５ｍ
【０１８３】
(3) 施工地盤と充填液：
○ほぼ全層が粘性土地盤
○地盤の強度
Ｎ値：軸部：〜２５程度、
：杭先端部の平均値は３２．５
○セメントミルクの充填：
軸部へ充填するセメントミルク
固化強度：２０Ｎ／ｍｍ２
水セメント比６０％
根固め拡底部に充填するセメントミルク
固化強度：２０Ｎ／ｍｍ２
水セメント比６０％
○充填物の混合・攪拌方法：
根固め部内でセメントミルクを注入しながら攪拌しつつ上下３往復させ均質なソイルセメントミルク層を形成した。また、軸部内でもセメントミルクを注入しながら所定深さ毎に上下往復し、攪拌混合させ均質なソイルセメント層を形成した。
【０１８４】
(4) 掘削ロッド１
掘削ヘッド３６は、図１の構造を採用する。即ち、下端部に掘削ヘッド３６を有するロッド本体１の中間部外周に、練付ドラム１０、１０が固定され、その下側に攪拌板３０、３０が取付けられている。掘削ヘッド３６は、ヘッド本体３７の下端部に固定掘削刃３９、３９が取り付けてある。また、ヘッド本体３７の両側に、先端部に掘削刃４１、４１を設けた掘削アーム４０、４０が揺動自在に取り付けてある（図１）。また、掘削ヘッド３６の下端中央部に注水口（図示していない）から水やセメントミルクなどを注入できる。掘削アーム４０は２枚装着されており、掘削アームは、掘削アーム毎に３枚の掘削刃４１、４１が形成され、開いた状態で、各掘削アーム４０で最も外周側に位置する掘削刃３９の１枚づつが、夫々杭穴の内壁の掘削・形成に作用する。また、
○掘削刃の数ｎ＝２（枚）
○杭穴軸部用掘削刃の軸方向長さＬ２１＝約５ｃｍ
○根固め部用掘削刃の軸方向長さＬ２２＝約５ｃｍ
で形成されている。また、練り付けに関しては、本実施例は先行掘りであるので練り付けドラムを使用し、以下の練付部の構成である。
○ドラムの練り付け部軸方向長Ｌ３＝３０ｃｍ 以上である。
【０１８５】
(5) 掘削条件：
○杭穴軸部の掘削速度ｖ＝約２ｍ／ｍｉｎ（平均）
（最大２．５ｍ以下とする）
○掘削ヘッド回転数Ｎ＝２４ r.p.m.
但し、根固め部の掘削速度は軸部より遅く半分以下とし、内壁の形状品質を向上させた。
【０１８６】
(6) 穴形成状況の確認：
上記の条件で地盤を掘削し、穴壁を練付し、杭穴を築造する。
まず、杭穴壁の掘削の一様性について確認する。上記掘削条件で、掘削刃の刃先長さＬは関係式より、
所要掘削刃長Ｌ＝ｖ÷（ｎ×Ｎ）
＝２÷（２×２４）
＝０．０４（ｍ）
＝４．０（ｃｍ）
従って、上述したように、刃の軸方向長さＬ２１＝５ｃｍであり、
Ｌ２１／Ｌ＝０．０５÷０．０４
＝１．２５（回）
となる。よって、少なくとも１回は杭穴内壁を掘削しており、ほぼ一様な杭穴が形成されていることが解る。根固め部は掘削速度を半分以下に下げたので内壁が繰り返し２．５回全面掘削され、更に一様な面となっている。
【０１８７】
次に、杭穴壁の練り付け性について確認する。１回練り付けに要する練り付け長Ｌとすると（図３（ｂ））、前記式より、同様に、
Ｌ＝ｖ÷（ｎ×Ｎ）
＝２÷（２×２４）
＝０．０４（ｍ）
となる。また、掘削ロッドの練り付け部の軸方向長Ｌ３＝０．３０ｍであるので、
Ｌ３／Ｌ＝０．３０÷０．０４
＝７．５（回）
であり、上記設定で、杭穴壁は７回以上練り付けされており、いわゆる多数回練り付けられる。
【０１８８】
［２］試験結果
杭穴根固め部に関しても軸部と同様に本発明による均一な掘削施工による杭穴を形成したので、拡底根固め部の先端支持力としては、載荷試験の結果、節径をＤとした場合、０．１×Ｄ沈下する時の荷重として、例えば、通常の１５％以上の値である、７０００ｋＮ／ｍｍ２以上の値が得られていることを確認した。基礎杭構造全体としての長期許容鉛直支持力は、従来の実績値（最大破壊荷重）より約１０〜２０％より大きな値を設定した場合でも、基礎杭構造は全く破壊せず良好であった。
また、掘削土の排出も従来方法より減っていることが認められている。
【０１８９】
【実施例７】
図１０〜図１２に基づきこの発明の実施例を説明する。
【０１９０】
［１］掘削ロッド１の構成
【０１９１】
この発明の掘削ロッド１は、実施例１と同様の中空部４を有するロッド本体３の下端に、この実施例独特の掘削ヘッド３６を取り付けて構成する（図１参照）。ロッド本体３は、上端に連結凸部５、下端に連結凹部６を形成し、上下に必要長さだけロッド本体３を連結できるようになっている（図１参照、鎖線図示３）。ロッド本体１の中間部外周に、練付ドラム１０、１０が固定され、練付ドラム１０の下側に攪拌板３０、３０が取付けられている。
【０１９２】
尚、図１中７は、掘削ロッド１を継ぎ足す際等に、掘削ロッド１を地上付近で保持する為のリングであり、攪拌機能も併せ持っている。
【０１９３】
練付ドラム１０、攪拌板３０の構成は、実施例１と同様であるので記載を省略する。
【０１９４】
［２］掘削ヘッド３６
【０１９５】
掘削ヘッド３６は、ヘッド本体３７の上端部に、連結凸部３８が形成され、下端部に、固定掘削刃３９、３９が取り付けてある。また、ヘッド本体３７の両側面３７ａ、３７ａに、先端部に掘削刃４１、４１を設けた掘削アーム４０、４０が回転軸６７を介して揺動自在に取り付けてある点で基本構造は同一であり、下端中央部に注水口６６があり、掘削しながら掘削ロッド本体３の中空部４を通じて外部から水及びセメントミルクなどを所要量適宜注入出来るようになっている点でも同一の構成である（図１１、図１２。図１参照）。
【０１９６】
この実施例で使用するヘッド本体３７は、掘削アームの４０の揺動方向で、ヘッド本体３７の下部に膨大部６８が形成され、膨大部６８の下縁６９は掘削アームの揺動軌跡に沿って円弧状に形成され、膨大部６８全体で掘削アーム４０の揺動を案内できるようになっている。また、ヘッド本体３７の膨大部６８は、掘削アームの４０の回転軸６７方向（揺動方向と直角な方向）で、下方に向けて細くなるように形成されている（図１１（ａ））。
【０１９７】
また、ヘッド本体３７の上部で、掘削アーム４０を取り付けて無い側面３７ｂ、３７ｂに、傾斜翼７０を取り付ける。傾斜翼７０は、ヘッド本体３７に溶接等で固定された支持板７２、７２に挟まれて、ボルト・ナットで、支持板７２、７２に固定され、着脱自在となっている。傾斜翼７０は、ヘッド本体３７が正回転して下降した際に螺旋状の軌跡を形成するので、左右で高さ（上下間の距離はＬ５）を違えて取り付けてあり、２枚の傾斜翼７０、７０で杭穴の壁面二重に均し、より均一な杭穴を形成できるようにしてある。また、水平に対する傾斜の角度θは、３５度程度に設定してあるが、地盤の硬さ、回転速度、下降速度により、２０度〜５０度程度から適宜選択される。
【０１９８】
また、傾斜翼７０の先端縁７１は、掘削刃４１で削られる杭穴壁を均せるように、杭穴壁に沿うような曲面に形成されている。また、傾斜翼７０の先端縁７１の鉛直方向の長さをＬ４としてある。
【０１９９】
傾斜翼７０の先端縁７１の長さＬ（ｃｍ）の場合、個数をｎとすると、
ｖ／Ｎ≦Ｌ４×ｎ
の関係を満たすように、
掘削時の掘削ロッド回転数Ｎ（ r.p.m.）、
掘削速度（掘削ロッドの押込み速度）ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ．）、
を調節する。ここでは、ｎ＝１であるので、
ｖ／Ｎ≦Ｌ４
を満たすように、長さＬ４を予め調節し、あるいは掘削速度ｖ、回転数Ｎを調節すれば、効率良い掘削が可能である。
【０２００】
また、掘削アーム４０は中間部から下方に向け、膨大部３７に沿ってヘッド本体３７側に近付くように折り曲がって形成され、下端部は逆にヘッド本体３７か離れるように、外方に向けて屈曲して形成されている。このような形状とすることにより、掘削径を大きくしつつ掘削ヘッド３６全体の外径をできるだけ小さくすることができ、中掘工法等で既製杭の中空部に掘削ヘッドを挿通させる場合、既製杭の内壁に掘削ヘッドが接触しないようにすることができる。
【０２０１】
また、掘削アーム４０の掘削刃４１は、地盤への切れ味を良くするために、下面７３側の先端７４が鋭角状に尖って形成され、上面７５側の先端７６は鈍角状に形成され、両先端７４、７６を結ぶ先端線（面）７７は鉛直状で上方に向けてややヘッド本体３７側に傾斜して形成されている（図１２）。特に、掘削後に掘削土がほぐれ易い土質（例えば、砂質土等）の場合に有効である。
【０２０２】
また、前記における掘削アーム４０の掘削刃４１の先端部（先端７４、先端７６、先端線７７）の軌跡と傾斜翼７０の先端縁７１の軌跡とが略同一となるように、調節されている。即ち、掘削アーム４０の正回転時の最大揺動位置に対応させて、適切な大きさ・形状の傾斜翼７０を選択して取り付ける。
【０２０３】
ヘッド本体３７に、正回転時（軸部掘削時）の掘削アーム４０の最大揺動を制限するストッパー７８、７８、逆回転時（拡大掘削時）の掘削アーム４０の最大揺動を制限するストッパー７９、７９を取り付けてある。また、ヘッド本体３７の上端部に握り棒８０、８０を水平放射状に４本突設してある。
【０２０４】
［３］掘削方法（練付方法）
【０２０５】
(1) このオーガー４５により、掘削ロッド１を回転数Ｎ（ｒ.ｐ.ｍ.）で回転させ、かつ、該掘削ロッド１を押込み速度ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）で押込みながら掘削ヘッド３６により杭穴５０を所定寸法で掘削する。
【０２０６】
この際、掘削ヘッド３６は、掘削ロッド１では、最も外方に位置にする掘削アーム４０の掘削刃４１ａの先端７４を主として、先端７６、先端線７７を従として、地盤を削ぐように、螺旋状に凹凸溝形成しながら、荒削り状に杭穴壁（杭穴底の外周）５１を形成する（図１１（ｂ））。同時に、他の掘削刃４１、ヘッド本体３７の掘削刃３９、３９で地盤を削ぐように掘削して、杭穴底を掘削する。
【０２０７】
(2) 杭穴壁に形成された、螺旋状の凹凸溝は、傾斜翼７０の先端縁７１で、、凹凸溝を無くすように凹凸溝の土が削がれて、結果、杭穴壁５１が均され、所定外径の杭穴５０が掘削される。この際、
ｖ／Ｎ≦Ｌ４
を満たすように、掘削ロッド１の回転及び押し込みが制御されているので、１つの傾斜翼７０の先端縁７１で、杭穴壁５１は、少なくとも１回均され、螺旋状の凹凸溝が確実に低減される。更に、傾斜翼７０は、ヘッド本体１の両側に、高さＬ５だけ違えて、取付けてあるので、２回均すことができる。
【０２０８】
また、設定された両傾斜翼７０、７０の高さＬ５を考慮して、掘削ロッド１を回転数Ｎ、押込み速度ｖを調節すれば、効率良い杭穴壁５１の均しができる。
【０２０９】
このような、掘削刃４１、３９、傾斜翼７０を組み合わせた掘削により、砂質土において、実施例１の掘削ヘッドに比べて、２０％以上の掘削時間の短縮が実現できた。
【０２１０】
(3) また、掘削刃４１、３９又は傾斜翼７０で削られた掘削土は、掘削アーム４０、ヘッド本体３の扁平状の膨大部６８、傾斜翼７０等で攪拌されて、更に傾斜翼７０で、揚土される。
【０２１１】
(4) 続いて、掘削土は、実施例１と同様に、掘削ロッド１の攪拌板３０、練付ドラム１０で、攪拌され、杭穴壁５１に練り付けられ、所定深さ・外径の杭穴５０を形成する。練付方法は実施例１と同様であるので、記載を省略する。
【０２１２】
ただし、掘削ロッド１の回転数Ｎ、押込み速度ｖは、掘削時の条件
ｖ／Ｎ≦Ｌ４
を満たすと共に、練付時の条件
ｖ／Ｎ≦Ｌ
のいずれも満たすこと、杭穴の造成品質の面から有効である。
【０２１３】
また、この実施例では、予め傾斜翼７０で杭穴壁５１が均されており、更に
練付ドラム１０で、均し及び練付がなされるので、より良質の杭穴壁５１が形成される。逆に、それほど高い練付の質を求めない場合には、
ｖ／Ｎ≦Ｌ
の条件を緩和させることもできる。
【０２１４】
(5) また、必要ならば、掘削ロッド１を逆転して、掘削ヘッド３６の掘削アーム４１を逆方向に揺動させ、ストッパー７９、７９で設定される外径で、杭穴軸部の下方又は下端部に拡大根固め部を掘削する（図示していない）。
【０２１５】
(6) 続いて、杭穴掘削が完了したなら杭穴内にセメントミルクなどの硬化物を注入し、掘削泥土と攪拌混合し、あるいは、掘削泥土と置換して、ソイルセメントまたはセメントミルクを杭穴内に充填して、既製杭を杭穴内に沈設して、ソイルセメントなどが固化した後、基礎杭を構成する（図示していない）。
【０２１６】
(7) 前記において、この掘削ヘッド３６では、傾斜翼７０が杭穴壁５１の均しに作用をするため負担が大きく摩耗・破損し易い。従って、ボルト・ナットで、支持板７２、７２に固定することにより、摩耗・破損した傾斜翼７０のみを取り外して、修理又は交換できる。
【０２１７】
また、掘削アーム４０は、ストッパー７８、７９の位置を調節することにより、掘削径を容易に変更できる。ストッパー７８で設定される杭穴の軸部径に合わせて、突出長さ（放射方向・水平方向の長さ）を選択した傾斜翼７０を取り付けることができる。また、杭穴掘削径を拡大する際には、掘削径の拡大分は、突出長さの拡大分と一致しているので、傾斜翼７０を杭穴掘削径に対応させることは容易である。
【０２１８】
また、前記の掘削ヘッド３６は、この実施例の掘削ロッド本体３以外の構造のロッド本体に連結して使用することもできる（図示していない）。例えば、練付ドラム１０等を有しない中掘工法用のロッド本体に使用することもできる。
【０２１９】
【発明の効果】
(1) この発明は、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、掘削ロッドを構成し、あるいは満たすように掘削ロッドの回転数及び下降速度を制御して練付するので、杭穴の全穴壁面で掘削土の練り付けが確実に行われ、掘削土の排出を減少させることができる効果がある。また、杭穴掘削工事の手順が標準化されることになり杭穴築造工事が安定化し、熟練技術者でなくとも高品質の杭穴を築造できる効果がある。また、掘削刃に関しても、練付部と同様に、取り扱うことにより、より一層の均質で安定化した杭穴が築造できる。
【０２２０】
通常の施工での杭穴造成状況は、杭穴口付近は目視で確認できるが、目視で確認できないような深度においても本発明を採用して施工すれば、掘削機のオペレータの熟練度等の個人差によるばらつきもなく、一定の均一な杭穴造成が可能であり、安心して施工できる。
【０２２１】
特に、崩落し易い地盤での施工あるいは、高支持力の基礎等で杭穴の内壁形成又は杭穴内の充填物の混合等に関して、高品質が要求されている杭基礎においては、掘削及び練り付けが全面確実に行われるので、品質の確かな杭穴内壁が形成され有効である。
【０２２２】
また、掘削ロッドの回転数及び下降速度を制御することにより、練付回数を容易に設定してこれを制御することができる。従って、例えば、練付回数を２回などの複数回に増加するなど、練付回数を増やせば、それだけ杭穴穴壁が安定するので、掘削作業に当たり、具体的な練付回数を設定することにより、作業基準（掘削条件）も標準化され、より品質の安定した再現性の確かな杭穴および杭基礎が造成できる。また同時に練付回数増により排出掘削土も減少させることができる。
【０２２３】
また、先掘工法では、練付ドラム等の練付手段の練付部の軸方向長を２０〜４０ｃｍに設定することにより、特殊な場合を除き通常の地盤での杭穴掘削作業においては、練付ドラムの練付部の軸方向長を共通にできるため、掘削径に応じた練付部を設定して、杭穴径の変更・調節のみで錬付ドラムを共用することができる利点がある。従って、練付部の軸方向長を２０〜４０ｃｍに設定することにより、共通の練付手段で、殆どの杭穴掘削に使用できる。
【０２２４】
また、先掘工法では、練付ドラム等の練付手段の練付部の軸方向長を２０〜４０ｃｍに設定することにより、特殊な地盤、例えば非常に軟弱な地盤においても、掘削ロッドの掘削速度や掘削ロッド回転数を調節することにより容易に杭穴穴壁の全面への掘削土の練り付けが可能である。
【０２２５】
同様に、中掘工法では、一般に先掘工法より、排土抵抗が大きく、掘削速度が遅いので、練付手段の練付部の軸方向長を１２〜４０ｃｍに設定することにより、同じ練付手段を使用して、殆どの杭穴掘削に適用できる。
【０２２６】
(2) また、この発明は、掘削手段を掘削刃とし、掘削刃の刃先の軸方向長さをＬとすれば、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、掘削ロッドを構成し、あるいは満たすように掘削ロッドの回転数及び下降速度を制御して掘削するので、杭穴の全穴壁面で掘削が確実に行われ、掘削土の排出を減少させることができる効果がある。従って、前記練付の場合と同様に、杭穴壁の全面を漏れなく掘削し、形成された杭穴は一様な内壁となると共に、掘削土の粉砕形状、寸法も均一になり、練付性の向上、セメントミルクとの混合物の杭穴内充填物も均一な品質とすることができる。
【０２２７】
また、掘削が予定以上に難しく、回転数Ｎが予定外に低下した場合にも、上記関係式を満たすような掘削速度を低下させることにより均一な杭穴を造成することが可能である。
【０２２８】
(3) また、斜め下方かつ外側に刃先を向け、下側の角を鋭角状に形成した掘削刃と均し手段とを組み合わせた掘削ヘッドの場合、土質地盤によっては、掘削刃で螺旋状の凹凸溝で荒削りし、均し手段で杭穴壁を整形して杭穴を造成できる。従って、掘削と杭穴壁の均し、練付をバランス良く、効率的に実施し、高速で高品質な杭穴を築造できる。
【０２２９】
(4) よって、このように本発明の掘削手段を所定の要件として掘削した杭穴に、本発明の練付手段を所定の要件として練り付ければ、更に高品質な杭穴を築造できると共に、排土量を更に軽減できる。
【０２３０】
また、掘削で均一な穴壁が形成できなくても、練付部で補修する等両方法の組み合わせにより、要求仕様に合った経済的な杭基礎が造成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の練付用治具を取り付けた掘削ロッドで（ａ）は軸部掘削時の正面図、（ｂ）は拡大掘削時の掘削ヘッドの正面図である。
【図２】同じく練付用治具を取り付けた他の掘削ロッドの正面図である。
【図３】この発明の練付用治具で、（ａ）はロッド本体を横断面した平面図、（ｂ）は右側を破切した正面図である。
【図４】この発明の練付用治具に使用する攪拌手段で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】この発明の実施例の掘削ロッドを使用した掘削練付方法を説明する図である。
【図６】この発明の実施例で、他の掘削ヘッドで（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】同じく平面図である。
【図８】この発明の他の実施例の掘削ロッドの掘削ヘッドの正面図である。
【図９】この発明の他の実施例の掘削ロッドの正面図である。
【図１０】この発明の実施例７で使用する掘削ヘッドの軸部掘削時の正面図（背面側の掘削アームを省略してある）である。
【図１１】同じく掘削ヘッドで（ａ）は掘削アームを垂らした状態の右側面図、（ｂ）同じく底面図である。
【図１２】同じく掘削アームの掘削刃の拡大側面図である。
【符号の説明】
１ 掘削ロッド
３ ロッド本体
４ 中空部（ロッド本体）
５ 連結凸部（ロッド本体）
６ 連結凹部（ロッド本体）
９ 練付ドラム
１０ 取付部（練付ドラム）
１７ 練付部（練付ドラム）
２４ 練付板（練付ドラム）
２５ 練付板の基部（練付ドラム）
２６ 練付板の導入部（練付ドラム）
３０ 攪拌板
３１ 攪拌板の基端
３２ 攪拌板の先端
３６ 掘削ヘッド
３７ ヘッド本体
３８ 連結凸部のヘッド本体
３９ 掘削刃のヘッド本体
４０ 掘削アーム
４１ 掘削アームの掘削刃
４２ 掘削アームの攪拌練付棒
４３ 攪拌練付棒の練付部
４４ 杭打ち機
４５ オーガー
４９ 地盤
５０ 杭穴
５１ 杭穴の穴壁
５２ 杭穴の拡底部
５５ 拡大掘削刃
５６ 拡大掘削刃の練付部
７０ 傾斜翼（均し手段）
７１ 傾斜翼の先端縁
７３ 掘削刃の下面
７４ 掘削刃の下面の先端
７５ 掘削刃の上面
７６ 掘削刃の上面の先端
７７ 掘削刃の先端線
Claims (16)
- 掘削ロッドの先端の掘削ヘッドで、杭穴を掘削しながら、または掘削が完了した後、前記掘削ロッドの練付手段の練付部で、掘削土を前記杭穴の穴壁に練り付けながら杭穴を築造する方法であって、
前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、
回転数をＮ（ r.p.m.）とし、
前記練付手段の同一高さで、軸対称に配置される練付部の個数をｎ（個）、
練付部の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を練り付けながら築造することを特徴とする杭穴の築造方法。 - 掘削ロッドの先端の掘削ヘッドの掘削手段で、杭穴を掘削する方法であって、
前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、
回転数をＮ（ r.p.m.）とし、
前記掘削手段の同一高さで軸対称に配置され、掘削径に対応する杭穴壁掘削用の掘削刃の個数をｎ（個）、
杭穴壁掘削用の掘削刃の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を掘削しながら築造することを特徴とする杭穴の築造方法。 - 杭穴の穴壁の総ての部分を、「掘削刃が複数回繰り返して杭穴壁を掘削できるように」及び／または「いずれかの練付部が複数回繰り返して杭穴壁を練付られるように」、掘削ロッドを制御することを特徴とする請求項１又は２記載の杭穴の築造方法。
- 杭穴の穴壁の総ての部分を、「掘削刃が少なくとも１回以上杭穴壁当接して掘削できるように」及び「いずれかの練付部が複数回繰り返して杭穴壁を練付られるように」、掘削ロッドを制御することを特徴とする請求項１又は２記載の杭穴の築造方法。
- 掘削ロッドの回転及び下降により、掘削ヘッドの掘削刃で、杭穴壁に螺旋状の凹凸溝を並列して形成し、続いて、前記掘削ヘッドの上方に位置する均し手段で、前記凹凸溝間の穴壁を整形して、杭穴を造成する請求項１〜４のいずれか１項記載の杭穴の築造方法。
- 均し手段は、該均し手段の同一高さにおける、均し手段の個数をｎ（個）、均し手段の上下方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
ｖ／Ｎ≦Ｌ×ｎ
を満たすように、掘削ロッドの下降速度ｖ及び／または回転数Ｎを操作して杭穴を掘削しながら築造することを特徴とする請求項５記載の杭穴の築造方法。 - 均し手段で、掘削土を上方に揚げると共に掘削土を攪拌する請求項５又は請求項６記載の築造方法。
- 杭穴壁と当接できる練付部を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する練付手段を取り付けてなる掘削用ロッドであって、
予め設定した前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、
回転数をＮ（ r.p.m.）とし、
練付手段の同一高さでの練付部の個数をｎ（個）とし、
練付部の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴とする掘削ロッド。 - 練付手段の練付部は、杭穴壁に沿った部分円筒状の外周面からなる練付基部と、該練付基部の上下端に連設して、前記練付基部より小径の掘削土導入用の傾斜部を形成して構成し、
掘削ロッドの外面で、前記練付手段の下方に、該練付手段より小径の攪拌手段を放射状に突設したことを特徴とする請求項８記載の掘削ロッド。 - 練付手段を練付ドラムとし、ロッド本体に固定した取付部に、着脱自在または放射方向に移動自在に、練付部を取り付けて構成したことを特徴とする請求項８記載の掘削ロッド。
- 先掘工法に使用する掘削用のロッドであって、練付部の軸方向長Ｌを、２０〜４０ｃｍの寸法範囲で形成したことを特徴とする請求項８記載の掘削ロッド。
- 中掘工法に使用する掘削用のロッドであって、練付部の軸方向長Ｌを、１２〜４０ｃｍの寸法範囲で形成したことを特徴とする請求項８記載の掘削ロッド。
- 杭穴壁と当接できる掘削刃を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する掘削手段を取り付けてなる掘削用ロッドであって、
予め設定した前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、
回転数をＮ（ r.p.m.）とし、
杭穴壁の掘削用の掘削刃の同一高さでの練付部の個数をｎ（個）とし、
杭穴壁の掘削用の掘削刃の軸方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴とする掘削ロッド。 - 杭穴壁と当接できる掘削刃を同一高さで軸対称に配置される複数箇所有する掘削手段を取り付けてなる掘削ロッド用の掘削ヘッドであって、
前記掘削刃の上方に、板材を斜めに突設してなる均し手段を取り付けて、
予め設定した前記掘削ロッドの下降速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、
回転数をＮ（ r.p.m.）とし、
杭穴壁と当接する前記均し手段の同一高さでの個数をｎ（個）とし、
杭穴壁の前記均し手段の鉛直方向の長さをＬ（ｃｍ）とするとき、
Ｌ≧ｖ／（ｎ×Ｎ）
を満たすように、各寸法を設定したことを特徴とする掘削ヘッド。 - 掘削ロッドに接合できるヘッド本体に揺動自在の掘削アームを取り付けてなり、該掘削アームの掘削刃は、斜め下方かつ外側に刃先を向けて取り付けてあり、該掘削刃の下側の角を鋭角状に形成し、該下側の縁が水平面と掘削方向で点状に接するように形成したことを特徴とする請求項８または請求項１３に記載の掘削ロッド。
- 掘削ロッドに接合できるヘッド本体に揺動自在の掘削アームを取り付けてなり、該掘削アームの掘削刃は、斜め下方かつ外側に刃先を向けて取り付けてあり、該掘削刃の下側の角を鋭角状に形成し、該下側の縁が水平面と掘削方向で点状に接するように形成したことを特徴とする請求項１４に記載の掘削ヘッド。
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