JP4753132B2 - Pile hole drilling method - Google Patents

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JP4753132B2 JP2005173721A JP2005173721A JP4753132B2 JP 4753132 B2 JP4753132 B2 JP 4753132B2 JP 2005173721 A JP2005173721 A JP 2005173721A JP 2005173721 A JP2005173721 A JP 2005173721A JP 4753132 B2 JP4753132 B2 JP 4753132B2
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既製杭を埋設する際の杭穴掘削(先掘工法、中掘工法)又は現場造成杭を構築する際に、杭穴掘削関連データを処理して掘削管理する手順に特徴を有する杭穴掘削方法に関する。   Pile hole excavation method characterized by the procedure of processing and managing excavation data related to pile hole excavation when constructing a pile hole excavation (pre-excavation method, medium excavation method) when building a ready-made pile About.

とりわけ、この発明は、既製杭を使用した基礎杭の造成、またはその掘削工事の管理に適するものであり、確実かつ安定な杭穴の造成、または掘削排土の低減に効果が期待できる方法である。また、特に、下端部及びその側面部に凹凸を形成した既製杭を埋設する場合には、高品質の杭穴形成が要求されており、その既製杭を杭穴の根固め部に設置して、安定した確かな支持力を発現させる基礎杭の造成に有効である。   In particular, the present invention is suitable for the creation of foundation piles using ready-made piles, or the management of excavation work, and is a method that can be expected to be effective for the creation of reliable and stable pile holes or the reduction of excavated soil. is there. In particular, when embedding prefabricated piles with irregularities at the bottom and side surfaces, high-quality pile hole formation is required, and the prefabricated piles are installed at the roots of pile holes. It is effective for the creation of foundation piles that develop stable and reliable bearing capacity.

従来、以下のような杭穴掘削を管理する方法が提案されている。   Conventionally, the following methods for managing pile hole excavation have been proposed.

(1)特許文献1の発明 (1) Invention of Patent Document 1

通常、先掘り工法では、杭穴掘削機に装着された掘削ロッドを回転させ、掘削ロッドの先端の掘削ヘッドで地表面から所定径の杭穴を掘削し、所定深度の支持地盤まで略円柱状の杭穴を造成している。   Usually, in the pre-digging method, a drilling rod attached to a pile hole excavator is rotated, and a drilling hole with a predetermined diameter is excavated from the ground surface with a drilling head at the tip of the drilling rod. A pile hole is created.

この根固め部は、必要により拡大して拡底根固め部として掘削している。杭穴の根固め部では、セメントミルクを注入して掘削土と混合してソイルセメントとし、このソイルセメント層内に、既製杭の下端部を沈設し、ソイルセメントを固化させ一体化させている。支持杭では、地上の荷重を既製杭の下端部よりソイルセメント層を経てこの支持層へ伝達させ、所定の支持力を発現させていた。従って、支持杭では、支持地盤を見極め、適切な深さに、杭穴根固め部を形成することが必要であった。   This root consolidation part is expanded as necessary and excavated as an expanded bottom consolidation part. Cement milk is injected into the pile hole and mixed with excavated soil to form soil cement. The bottom of the ready-made pile is submerged in this soil cement layer to solidify and integrate the soil cement. . In the support pile, the load on the ground was transmitted from the lower end portion of the ready-made pile to the support layer through the soil cement layer to develop a predetermined support force. Therefore, in the support pile, it was necessary to determine the support ground and to form the pile hole consolidation portion at an appropriate depth.

この杭穴の掘削では、掘削ロッドを回転させるオーガーの負荷電流値をモニターすることにより、地盤の硬さと負荷電流値の相関関係により、硬い支持層の位置を把握し、その位置に根固め部を造成することにより、杭穴掘削を管理している。   In excavation of this pile hole, by monitoring the load current value of the auger that rotates the drill rod, the position of the hard support layer is ascertained by the correlation between the hardness of the ground and the load current value, and the solidified part is located at that position. The pile hole excavation is managed by constructing.

即ち、事前に収集したその施工地盤又はその周辺の地質調査データ(通常は、標準貫入試験のN値)を深度毎に表示し、杭穴掘削時に、杭穴掘削機のオーガーの負荷電流の積算値(掘削電流×掘削時間)と、地質調査データとを対比しながら掘削し、所定N値の地盤の深度近傍でこの積算電流値が大きくなった位置を支持地盤の深度と認定していた。また、支持力の発現には根固め部の強度が重要な要素となるので、掘削データの各種測定値及び注水量、セメントミルク注入量などを記録表示しているが、特に根固め部内へのセメントミルクの注入深度・注入量、掘削ヘッドの撹拌動作も管理していた。   In other words, the geological survey data collected in advance or the surrounding geological survey data (usually the N value of the standard penetration test) is displayed for each depth, and the pile load excavator auger load current integration during pile hole excavation The excavation was performed while comparing the value (excavation current x excavation time) with the geological survey data, and the position where the integrated current value was increased near the ground depth of a predetermined N value was recognized as the depth of the supporting ground. In addition, since the strength of the root consolidation part is an important factor for the expression of bearing capacity, various measured values of drilling data, water injection amount, cement milk injection amount, etc. are recorded and displayed. It also controlled the cement milk injection depth and amount, and the agitation operation of the drilling head.

(2)特許文献2 (2) Patent Document 2

杭穴掘削において、掘削刃により地盤を崩さないように杭穴内壁を均したり、効率的に杭穴を掘削するために、掘削ロッドの回転数N、下降速度v、同一高さの掘削刃の数n、掘削刃の軸方向の長さL、等を種々調整して、地盤の特性に応じて最適の条件で掘削を管理する発明が開示されている。また、この最適の条件は、杭穴軸部の掘削と杭穴根固め部の掘削とで使い分けていた。   In pile hole excavation, in order to level the inner wall of the pile hole so that the ground is not destroyed by the excavation blade, or to excavate the pile hole efficiently, the excavation blade with the rotation speed N of the excavation rod, the descending speed v, and the same height An invention is disclosed in which excavation is managed under optimum conditions according to the characteristics of the ground by variously adjusting the number n, the length L of the excavating blade in the axial direction, and the like. Moreover, this optimal condition was properly used for excavation of the pile hole shaft and excavation of the pile hole consolidation part.

この際、掘削深度毎に、掘削水の注入量を計測し、前記掘削ロッドの回転数N、下降速度v、同一高さの掘削刃の数n、掘削刃の軸方向の長さL等と共に、データを記録していた。
特開2002−348868 特開2003−213679
At this time, the amount of drilling water injected is measured at each drilling depth, together with the rotation speed N of the drilling rod, the lowering speed v, the number n of drilling blades of the same height, the axial length L of the drilling blade, etc. Was recording data.
JP 2002-348868 JP2003-213679A

一般に、掘削に際して、掘削ヘッドの周辺により多くの水があれば、地盤が軟らかくなり、掘削に要する時間を短縮できた。しかし、過度の水の注入は、杭穴壁の倒壊の原因や、過剰の水を地上に上げて、廃棄できるように処理すべき掘削泥土の容積も増加させることになっていた。   Generally, when excavating, if there is more water around the excavating head, the ground becomes soft and the time required for excavation can be shortened. However, excessive water injection has caused the collapse of pile hole walls and increased the volume of excavated mud that must be treated so that excess water can be lifted to the ground and discarded.

前記従来の技術では、水の注入量のデータを保存し、掘削管理ディスプレイにデータを表示させることができた。しかし、そのデータを掘削管理オペレータが充分に活用できるように、データを提供できなかった。従って、結果として、掘削した杭穴毎に、掘削水の総注入量にばらつきが見られ、杭穴内の泥土の比重が異なり、この変動に応じて排土量にもばらつきがみられていた。従って、産業廃棄物管理上コストが増加し、環境管理面からも好ましくなかった。   In the prior art, water injection amount data can be stored and displayed on the excavation management display. However, the data could not be provided so that the excavation management operator could make full use of the data. Therefore, as a result, the excavated pile hole varied in the total amount of injected drill water, the specific gravity of the mud in the pile hole varied, and the amount of soil discharged also varied according to this variation. Therefore, the cost for industrial waste management is increased, which is not preferable from the viewpoint of environmental management.

然るにこの発明は、杭穴掘削時にオーガーの積算電流値を処理して、エネルギーとしての値を活用して杭穴の掘削管理をするので、前記問題点を解決した。   However, according to the present invention, since the accumulated current value of the auger is processed at the time of excavation of the pile hole, and the value as energy is utilized for excavation management of the pile hole, the above-mentioned problems are solved.

即ちこの発明は、先端に掘削ヘッドを有する掘削ロッドで、地盤を掘削して杭穴を形成する方法であって、下記式1により、Epの値が予め設定した値又は掘削作業中に設定した値、となった場合に、当該地盤を支持地盤と推定して、杭穴の根固め部を構築することを特徴とした杭穴掘削方法である。
ave1 はある区間で、深さLを掘削速度vで掘削する場合の平均積算電流値である。Vは、掘削機のオーガー電圧である。また、Dは杭穴径である。
(式1)Ep=Aave1×V/(v・D・π/4)
[J/m](=[W・S/m])
That is, the present invention is a method of excavating the ground with a drilling rod having a drilling head at the tip to form a pile hole, and the value of Ep is set in advance or during a drilling operation according to the following equation 1. In this case, the pile hole excavation method is characterized in that, when the value becomes, the ground is estimated as the supporting ground, and a solidified portion of the pile hole is constructed.
A ave1 is an average integrated current value when excavating at a depth L 1 at an excavation speed v 1 in a certain section. V is the auger voltage of the excavator. D is a pile hole diameter.
(Expression 1) Ep = A ave1 × V / (v 1 · D 2 · π / 4)
[J / m 3 ] (= [W · S / m 3 ])

また、他の発明は、先端に掘削ヘッドを有する掘削ロッドで、地盤を掘削して杭穴を形成する方法であって、以下のようにして、杭穴掘削をすることを特徴とした杭穴掘削方法である。   Further, another invention is a method of forming a pile hole by excavating the ground with a drill rod having a drill head at the tip, wherein the pile hole is drilled as follows Excavation method.

(1) 下記式1により、杭穴掘削時に、各深度毎に、掘削負荷電流を計測し、該掘削負荷電流をエネルギー量へ換算し、深度に関連づけてデータAとして、該データAを保存する。
ave1 はある区間で、深さLを掘削速度vで掘削する場合の平均積算電流値である。Vは、掘削機のオーガー電圧である。Dは杭穴径である。
(式1)Ep=Aave1×V/(v・D・π/4)
[J/m](=[W・S/m])
(2) 下記式2により、標準貫入試験のN値をエネルギー量へ換算し、深度と関連付けてデータBとして、該データBを保存する。
mは標準貫入試験のハンマーの質量、hはハンマーの落下高さ、φはコーンの断面積である。gは重力加速度である。NはN値である。
(式2)En=mgh・N/(0.3×φ) [J/m](=[W・S/m])
(3) (1)のデータAと(2)のデータBとを、深度ごとに対比して表示しながら掘削する。
(1) According to the following formula 1, when excavating a pile hole, the excavation load current is measured for each depth, the excavation load current is converted into an energy amount, and the data A is stored as data A in relation to the depth. .
A ave1 is an average integrated current value when excavating at a depth L 1 at an excavation speed v 1 in a certain section. V is the auger voltage of the excavator. D is a pile hole diameter.
(Expression 1) Ep = A ave1 × V / (v 1 · D 2 · π / 4)
[J / m 3 ] (= [W · S / m 3 ])
(2) The N value of the standard penetration test is converted into an energy amount according to the following formula 2, and the data B is stored as data B in association with the depth.
m is the mass of the hammer of the standard penetration test, h is the drop height of the hammer, and φ is the sectional area of the cone. g is a gravitational acceleration. N is an N value.
(Formula 2) En = mgh · N / (0.3 × φ) [J / m 3 ] (= [W · S / m 3 ])
(3) Drilling while displaying data A in (1) and data B in (2) in comparison with each depth.

また、前記において、以下の処理をすることを特徴とした杭穴掘削方法である。
(1) 各深度の地盤種別及びN値に関連付けて生成した適正掘削水量をデータCとし、データCを保存する。
(2) データAをデータCで補正した値を、データAAとして、データAAを各深度に関連付けて、保存する。
(3) データAに代えてデータAAを表示する。
Moreover, in the above, the pile hole excavation method is characterized by performing the following processing.
(1) Data C is stored with the appropriate amount of excavated water generated in association with the ground type and N value at each depth as data C.
(2) A value obtained by correcting data A with data C is stored as data AA in association with each depth.
(3) Display data AA instead of data A.

また、前記において、以下の手順をとることを特徴とした杭穴掘削方法である。
(1) 土質に合わせて、予め注入する掘削水の量を設定する。
(2) データAとデータBとから把握される土質を推定する。
(3) 推定した土質に基づき(1) で決めた掘削水を注入する。
Moreover, in the above, it is a pile hole excavation method characterized by taking the following procedures.
(1) Set the amount of drilling water to be injected in advance according to the soil quality.
(2) Estimate the soil quality grasped from data A and data B.
(3) The drilling water determined in (1) is injected based on the estimated soil quality.

(1) 積算電流値をエネルギー換算してた値Epを表示するので、支持地盤の把握が容易であり、根固め部をより適正な深さに確実に構築でき、杭穴の品質を高めることができる。この場合、施工現場毎の掘削補正係数を乗じて、エネルギー換算した値Epを補正すればより品質を高めることができる。 (1) Since the value Ep obtained by converting the integrated current value into energy is displayed, it is easy to grasp the supporting ground, and the solidified part can be reliably constructed at a more appropriate depth to improve the quality of the pile hole. Can do. In this case, the quality can be further improved by multiplying the excavation correction coefficient for each construction site to correct the energy-converted value Ep.

(2) 標準貫入試験のN値(試験時の打ち込み回数)をエネルギー量へ換算し、さらに、掘削負荷電流も同様なエネルギー量へ換算しあるいは更に補正して、両者を深度ごとに対比して表示することにより、掘削作業内容の変動及び掘削中の品質(土質および地盤強度)の変化をリアルタイムに、かつ容易に把握できる。 (2) Convert the N value of the standard penetration test (number of times of driving at the time of the test) into an energy amount, and further convert or further correct the excavation load current into a similar energy amount, and compare them for each depth. By displaying, changes in excavation work contents and changes in quality (soil quality and ground strength) during excavation can be easily grasped in real time.

(3) 掘削時の注水量を、掘削工事着手前あるいは掘削工事中に、土質に合わせて調節することにより、掘削泥水の比重を一定に維持管理できる。掘削土と掘削水が適度に混合され、両者の分離を少なくすることができる。即ち、セメントミルク注入後のソイルセメントの比重を一定(所定範囲)に制御できる。 (3) The specific gravity of the drilling mud can be maintained at a constant level by adjusting the amount of water injected during excavation according to the soil quality before or during the excavation work. The excavated soil and the excavated water are appropriately mixed, and the separation between the two can be reduced. That is, the specific gravity of the soil cement after cement milk injection can be controlled to be constant (predetermined range).

よって、掘削土と掘削水が分離せず、掘削土の分離沈殿、あるいは、杭穴壁の崩落もの可能性も大幅に減るので、沈設時の杭の高止まりトラブル等を無くすことができ、基礎杭の施工工期を安定化することができる。   Therefore, the excavated soil and the excavated water are not separated, and the possibility of the separated sediment of the excavated soil or the collapse of the pile hole wall is greatly reduced. The construction period of piles can be stabilized.

また、掘削中の杭孔内への注水量を適正に制御することにより、注水量が減るので、杭穴造成時の排土量も注入量に見合った量すなわち20%程の削減が可能である。従って、環境に優しい高支持力工法がさらにより環境に優しい工法となる。   In addition, since the amount of water injected is reduced by appropriately controlling the amount of water injected into the pile hole during excavation, the amount of soil discharged during the formation of the pile hole can be reduced by an amount corresponding to the injected amount, that is, about 20%. is there. Therefore, the environmentally friendly high bearing capacity construction method becomes an even more environmentally friendly construction method.

(4) N値と掘削負荷電流の表示を同一の単位で比較することにより、各掘削作業似ようの変動及び杭穴の土質がリアルに正確に把握できるので、掘削しながら、この把握された土質に合わせて注入する掘削水を制御することにより安定な杭穴内の泥水比重を管理することができる。 (4) By comparing the display of the N value and the excavation load current in the same unit, it is possible to grasp the variation similar to each excavation work and the soil quality of the pile hole in a realistic and accurate manner. By controlling the drilling water injected according to the soil quality, it is possible to manage the specific gravity of the mud in the stable pile hole.

(5) 掘削水の注入量も前記地盤の単位エネルギー値と一緒にリアルに表示するので、掘削オペレータが一見して容易に確実に調整・管理できる。 (5) Since the injection amount of drilling water is also displayed realistically together with the unit energy value of the ground, the drilling operator can easily and reliably adjust and manage at a glance.

(1) ある区間で、掘削負荷電流(積算電流値)を単位体積当たりのエネルギーヘ換算したデータを「積算抵抗値」と定義する。即ち、積算抵抗値は、積算電流量を掘削速度(単位:掘削深さ/経過時間)と掘削断面積で除した値となる。 (1) In a certain section, data obtained by converting excavation load current (integrated current value) into energy per unit volume is defined as “integrated resistance value”. That is, the integrated resistance value is a value obtained by dividing the integrated current amount by the excavation speed (unit: excavation depth / elapsed time) and the excavation cross-sectional area.

積算抵抗値の中の、積算電流量ΣAに関して、掘削は「電気エネルギーの関数」と考え、掘削については、単位区間の積算電流量からその区間の掘削に要した電力量(W・秒)を算出し、その区間の掘削体積(区間長×掘削断面積)で除して、その区間の単位体積当りの掘削に要した電力量Ep(W・秒/m)を求める。 Regarding the accumulated current amount ΣA in the accumulated resistance value, excavation is considered as a function of electric energy, and for excavation, the amount of electric power (W · sec) required for excavation in that section is calculated from the accumulated current amount in the unit section. The electric energy Ep (W · sec / m 3 ) required for excavation per unit volume of the section is obtained by calculating and dividing by the excavation volume of the section (section length × excavation cross-sectional area).

区間1は、深さLで、掘削に時間Tを要し、平均積算電流Aave1 であった。掘削機のオーガーの電圧は200(V)であるので、区間1の掘削に要した電力量は、
ave1×200×T
となる。
Section 1, at a depth L 1, time drilling takes T 1, an average integrated current A ave1. Since the voltage of the auger of the excavator is 200 (V), the amount of power required for excavation in the section 1 is
A ave1 × 200 × T 1
It becomes.

よって、単位掘削体積あたりに換算すれば、Epが求められる。
Ep=Aave1×200×T/(L・D・π/4)
[W・S/m](=[J/m])
=Aave1×200/((L/T)・(D・π/4) [J/m
=Aave1×200/(v・D・π/4) [J/m
ここで、vは、深さ方向に掘進する掘削速度で、
=L/T [m/秒]
である。
このように得られたEpのデータを各深さで関連づけて保存する。
Therefore, Ep is calculated | required if converted per unit excavation volume.
Ep = A ave1 × 200 × T 1 / (L 1 · D 2 · π / 4)
[W · S / m 3 ] (= [J / m 3 ])
= A ave1 × 200 / ((L 1 / T 1 ) · (D 2 · π / 4) [J / m 3 ]
= A ave1 × 200 / (v 1 · D 2 · π / 4) [J / m 3 ]
Here, v 1 is a drilling speed of tunneling in the depth direction,
v 1 = L 1 / T 1 [m / sec]
It is.
The Ep data thus obtained is stored in association with each depth.

(2) 一方N値は、質量m(=63.5kg)のハンマーを高さh(=75cm)から落下させ、コーン(サンプラー)を30cmを貫入させるための打撃回数と、定義される。この場合、コーンの断面積をφ(cm)とする。 (2) On the other hand, the N value is defined as the number of hits for dropping a hammer of mass m (= 63.5 kg) from a height h (= 75 cm) and penetrating a cone (sampler) 30 cm. In this case, the cross-sectional area of the cone is φ (cm 2 ).

N値は、ハンマーの位置エネルギーの関数と考えられるので、30cm貫入区間の単位体積当たりの貫入エネルギー量(位置エネルギー)をEnとする。
En=mgh・N/(0.3×φ) [J/m
このようにして、得られたEnのデータを深さに関連づけて保存する。
Since the N value is considered as a function of the potential energy of the hammer, the amount of penetration energy (potential energy) per unit volume in the 30 cm penetration section is defined as En.
En = mgh · N / (0.3 × φ) [J / m 3 ]
In this way, the obtained En data is stored in association with the depth.

(3) このようにして得たEpとEnを、掘削深度を縦軸として、横軸を単位体積当たりのエネルギーとしてた座標中に表記した(図2)。実際には、予め、Enのデータを保存しておき、杭穴掘削中に各深さ毎にEpのデータを算出して、掘削管理画面にEnのデータとEpのデータを重ねて表示し(図2)、あるいは並べて表示する(図示していない)。 (3) Ep and En obtained in this way were expressed in coordinates with the digging depth as the vertical axis and the horizontal axis as the energy per unit volume (FIG. 2). Actually, the En data is stored in advance, the Ep data is calculated for each depth during the excavation of the pile hole, and the En data and the Ep data are superimposed and displayed on the excavation management screen ( 2) or displayed side by side (not shown).

EnのデータとEpのデータとは同じエネルギーの次元であり(図3)、図2ではEnと10×Epとがほぼ比例関係にあることが分かる。一般には、
En=k×Ep (k:掘削補正係数)
の関係がある。
The En data and the Ep data have the same energy dimension (FIG. 3). In FIG. 2, it can be seen that En and 10 × Ep are in a substantially proportional relationship. In general,
En = k × Ep (k: excavation correction coefficient)
There is a relationship.

(4) 土質と注水量の関係では、シルト層の場合に従来の注水量では比重が低くなり、掘削土が分離し、掘削泥水の排出が多くなり、抗沈設時に高止まりし易い。従って、土質により掘削水の注入量を調節する。 (4) Regarding the relationship between soil quality and water injection volume, in the case of silt layer, the conventional water injection volume has a lower specific gravity, the excavated soil is separated, the excavated mud is increased, and it tends to stay high during anti-sinking. Therefore, the amount of drilling water injected is adjusted according to the soil quality.

また、掘削泥水の比重が低いと良く混合されず分離され易いので比重は高く設定すべきであるが、根固め部のソイルセメントの比重が1.7であるので、ソイルセメントとの混合管理を確実にするため、掘削泥水の比重を1.6以下で、可能ならば1.5程度に抑えることが望ましい。   Also, if the specific gravity of drilling mud is low, it will not be mixed well and will be separated easily, so the specific gravity should be set high, but since the specific gravity of the soil cement in the rooting part is 1.7, the mixing management with the soil cement is ensured Therefore, it is desirable to keep the specific gravity of drilling mud below 1.6, and if possible, to around 1.5.

(5) この発明の杭穴掘削方法では、以上のように、設定されるEnとEpとを、杭穴掘削作業中に、掘削機のオペレータ室のパソコン画面あるいは管理室のパソコン画面に表示しながら、掘削をする。このようなEn、Epの情報、当該地盤又は周辺地盤のN値情報を、地盤種別の情報などを深さと対応させて表示する。これらの表示を比較することにより、掘削ヘッドが支持地盤へ到達したことをより正確に把握できる。支持地盤への到達が確認された後に、従来の方法で杭穴の底部に根固め部を構築する。 (5) In the pile hole excavation method of the present invention, as described above, the set En and Ep are displayed on the personal computer screen of the operator room or the control room of the excavator during the excavation work. While digging. Such En, Ep information, and N value information of the ground or the surrounding ground are displayed in association with ground type information and the like. By comparing these displays, it is possible to more accurately grasp that the excavation head has reached the support ground. After reaching the supporting ground is confirmed, a rooting portion is constructed at the bottom of the pile hole by a conventional method.

(6) 前記における注水量の調節は、例えば、過去の現場における掘削データとその注水量データとからなるデータを統計的に処理して、当該地盤での深さ毎の最適の注水量を設定することにより、行う。過去の掘削データは、地盤種別、N値、掘削負荷電流等のデータの1つ又は複数のデータとする。また、最適注水量のデータを掘削作業中の地盤に適用して、実際の注水量と比較検討することにより、前記Epの値を修正して、修正Epのデータを表示することもできる。 (6) The adjustment of the water injection amount in the above is performed, for example, by statistically processing data including excavation data in the past site and the water injection amount data, and setting an optimum water injection amount for each depth in the ground. To do. The past excavation data is one or a plurality of data such as ground type, N value, excavation load current and the like. In addition, by applying the optimal water injection amount data to the ground during excavation work and comparing it with the actual water injection amount, it is possible to correct the Ep value and display the corrected Ep data.

図4〜図7に基づき、この発明の実施例を説明する。杭穴掘削時にデータを収集して分析し、積算抵抗値とN値と相関関係等を確認した。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Data was collected and analyzed during pile hole excavation, and the correlation between the integrated resistance value and N value was confirmed.

(1) 杭打ち機1は、マスト2に昇降自在にオーガー3が設置され、オーガー3には回転自在に掘削ロッド4を取り付けてある。掘削ロッド4は、先端に掘削ヘッド5を有し、掘削ヘッド5は揺動する掘削腕6、6の先端に掘削刃7を形成してある。 (1) In the pile driving machine 1, an auger 3 is installed on a mast 2 so as to be movable up and down, and an excavation rod 4 is attached to the auger 3 so as to be rotatable. The excavation rod 4 has an excavation head 5 at the tip, and the excavation head 5 has an excavation blade 7 formed at the tip of the excavating arms 6 and 6 that swing.

また、杭打ち機1には掘削水供給装置8のホース9が連結され、掘削ヘッド5に掘削水を供給できるようになっている。   Further, a hose 9 of a drilling water supply device 8 is connected to the pile driving machine 1 so that drilling water can be supplied to the drilling head 5.

杭打ち機1で、地面16から掘削ヘッド5で杭穴17の掘削が開始される。杭穴17掘削に従って、
・電流測定器10からオーガー3の積算電流値
・深度・速度計計測用のワイヤー11により繰り出し量を深度計12で計測する深度データ・掘進する速度データ
・流量計13から、掘削水やセメントミルクの注入流量のデータ
が計測され、オペレータ席14のパソコンに保存され処理して、オペレータ席14のパソコンのモニターに、関連するデータが表示される。オペレータは画面を見ながら、掘削の管理ができる。また、オペレータ席14のパソコンに保存されたデータはアンテナ15から、別の室内に設置されたデータ処理室に送られて、処理される(図4)。
In the pile driving machine 1, excavation of the pile hole 17 is started from the ground 16 with the excavation head 5. According to pile hole 17 drilling,
・ Accumulated current value of the auger 3 from the current measuring device 10 ・ Depth data for measuring the feed amount with the depth meter 12 by the depth / speed meter measurement wire 11 ・ Speed data for excavation ・ From the flow meter 13 digging water and cement milk The injection flow rate data is measured, stored in the personal computer of the operator seat 14 and processed, and the related data is displayed on the monitor of the personal computer of the operator seat 14. The operator can manage excavation while looking at the screen. The data stored in the personal computer at the operator seat 14 is sent from the antenna 15 to a data processing room installed in another room and processed (FIG. 4).

(2) データを60現場(300件)として同様な検討を行った。さらに、その中から同一オペレータによる8現場(40件)のデータを用いて、「施工の個人差」の影響についても調査した。 (2) The same study was conducted with 60 data sites (300). Furthermore, using the data from 8 sites (40 cases) by the same operator, the effect of "individual differences in construction" was also investigated.

(3) 地盤と掘削抵抗の関係を定量的に把握するため、N値と補正積算抵抗値(掘削水量の影響を考慮したもの)を比較した。図5は細砂層のデータで、図5(a)は全体(複数のオペレータ:データ数1223)、図5(b)は一人のオペレータのデータ(データ数203)である。 (3) In order to quantitatively grasp the relationship between the ground and excavation resistance, the N value was compared with the corrected integrated resistance value (considering the influence of the amount of excavation water). FIG. 5 shows the fine sand layer data. FIG. 5A shows the whole (a plurality of operators: the number of data 1223), and FIG. 5B shows the data of one operator (the number of data 203).

全体のデータについては、回帰式は積算抵抗値R=12.7N×103、相関係数r=0.40となった。各N値ごとの積算抵抗値の平均値(○印)については、回帰式はR=12.5N×103、相関係数r=0.93となった。また、細砂層の場合、積算抵抗値の平均値は、N値0〜20、25〜40、40以上の3つのグループで異なった傾向があった。 For the entire data, the regression equation was integrated resistance value R = 12.7N × 10 3 and correlation coefficient r = 0.40. For the average value of the integrated resistance values for each N value (circles), the regression equation was R = 12.5N × 10 3 and the correlation coefficient r = 0.93. Further, in the case of the fine sand layer, the average value of the integrated resistance value tended to be different in the three groups having N values of 0 to 20, 25 to 40, and 40 or more.

一方、一人のオペレータ(同施工機械)を限定して、データを解析した結果、回帰式は積算抵抗値R=5.0N×103、相関係数r=0.68となり、全体データ(図5(a))より相関係数は大きくなった。また、図5(b)からもわかるようにデータのバラツキの幅もかなり狭くなった。各N値ごとの積算抵抗値の平均値(○印)については、回帰式はR=4.6N×103、相関係数r=0.93となり、相関係数は全体データと同じ結果となった。また、積算抵抗値の平均値は、全体データと同様に3つのグループで異なった傾向があったが、そのN値の区間は0〜25、30〜45、50以上となっており、全体データとは若干異なる結果となった。但し、
電力量Ep=(積算抵抗値)×(オーガー電圧)
である。
On the other hand, as a result of analyzing the data by limiting one operator (same construction machine), the regression equation is integrated resistance value R = 5.0N × 10 3 , correlation coefficient r = 0.68, and the entire data (FIG. 5 (a )) The correlation coefficient became larger. Further, as can be seen from FIG. 5B, the width of the data variation is considerably narrow. For the average value of the integrated resistance values for each N value (circles), the regression equation was R = 4.6N × 10 3 , the correlation coefficient r = 0.93, and the correlation coefficient was the same as the whole data. Moreover, the average value of the integrated resistance value tended to be different in the three groups as in the whole data, but the N value interval was 0-25, 30-45, 50 or more, and the whole data The result was slightly different. However,
Electric energy Ep = (Integrated resistance value) × (Auger voltage)
It is.

(4) 前記のようにして、まず、掘削については、単位区間の積算電流量からその区間の掘削に要した電力量[W・秒]を算出し、その区間の掘削体積(区間長×掘削断面積)で除して、その区間の単位体積当りの掘削に要した電力量Ep[W・秒/m]を求める。また、N値については、重錘の位置エネルギーmghのN倍のエネルギーとし、これを単位体積(30cm×コーン断面積)で除して、その30cm貫入区間の単位体積当りの貫入エネルギー量En[J/m3]を算出する。 (4) As described above, for excavation, first, the electric energy [W · sec] required for excavation of the section is calculated from the accumulated current amount of the unit section, and the excavation volume (section length × excavation) of the section is calculated. Dividing by the cross-sectional area), an electric energy Ep [W · sec / m 3 ] required for excavation per unit volume in the section is obtained. The N value is N times the potential energy mgh of the weight, divided by the unit volume (30 cm × cone cross-sectional area), and the amount of penetration energy En [ J / m 3 ] is calculated.

この2つのエネルギーは同次元のものだから
En∝k×Ep
なる関係がある(図3)。ここでkは、掘削補正係数であり、地盤種別(砂質土・粘性土・礫等)によって変動する定数である。この掘削補正係数は、施工深度や掘削水量・施工時の個人差などの掘削条件にも影響を受けていると考えられる。
Because these two energies are of the same dimension, En∝k × Ep
(Fig. 3). Here, k is an excavation correction coefficient, and is a constant that varies depending on the ground type (sandy soil, cohesive soil, gravel, etc.). This excavation correction factor is considered to be influenced by excavation conditions such as construction depth, amount of excavated water, and individual differences during construction.

EpとEnの比較例を図6、図7に示す。この両者の傾向はよく似ており、相関性は高い。この2例の場合、定数kは、全体で約10であり、
En≒10×Ep
なる関係がある。
Comparative examples of Ep and En are shown in FIGS. Both tendencies are very similar and the correlation is high. In these two examples, the constant k is about 10 in total,
En ≒ 10 × Ep
There is a relationship.

(5) 以上から、以下のよう結果を得られた。 (5) From the above, the following results were obtained.

補正積算抵抗値とN値との関係の調査では、全体(複数のオペレータ)では、対象となる個体数も増え、個人差・個体差によるバラツキの影響が大きくなった。また、一人のオペレータ・施工機械に限定して検討した結果、複数のオペレータで検討したものよりもバラツキの幅は小さくなった。施工現場での掘削作業の度に、その掘削補正係数を設定して表示し、きめ細かな施工管理をすることにより、より安定して所望の杭穴を掘削が可能となる。   In the investigation of the relationship between the corrected integrated resistance value and the N value, the number of individuals as a whole increased as a whole (a plurality of operators), and the influence of variations due to individual differences and individual differences increased. In addition, as a result of considering only one operator / construction machine, the width of variation was smaller than that studied by a plurality of operators. The excavation correction coefficient is set and displayed every time excavation work is performed at the construction site, and by performing fine construction management, a desired pile hole can be excavated more stably.

また、エネルギーの観点から積算抵抗値とN値の関係を検討した結果、EpとEnの相関が認められた(図6、図7)。   Further, as a result of examining the relationship between the integrated resistance value and the N value from the viewpoint of energy, a correlation between Ep and En was recognized (FIGS. 6 and 7).

この発明の実施に使用する、深さ−掘削電流値のグラフである。It is a graph of the depth-digging current value used for implementation of this invention. この発明の積算抵抗値Epとエネルギー換算したN値データEnとの比較する「深さ−エネルギー」のグラフである。It is a graph of "depth-energy" which compares the integrated resistance value Ep of this invention with the N value data En converted into energy. この発明のEpとEnの関係を概略した図である。It is the figure which outlined the relationship between Ep and En of this invention. この発明の実施例で使用する杭穴掘削機の正面図である。It is a front view of the pile hole excavator used in the Example of this invention. N値における積算抵抗値に分布を表すグラフで、(a)全オペレータのデータ、(b)は個別オペレータのデータを夫々表す。It is a graph showing distribution in the integrated resistance value in N value, (a) Data of all operators, (b) represents data of individual operators, respectively. 深度と、Ep及びEnの関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between depth and Ep and En. 同じく深度と、Ep及びEnの関係を表すグラフである。It is a graph which similarly represents the relationship between depth and Ep and En.

符号の説明Explanation of symbols

1 杭打ち機
2 マスト
3 オーガー
4 掘削ロッド
5 掘削ヘッド
6 掘削腕
7 掘削刃
8 掘削水供給装置
9 ホース
10 電流測定装置
11 ワイヤー
12 深度計
13 流量計
14 オペレータ室
15 アンテナ
16 地面
17 杭穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pile driver 2 Mast 3 Auger 4 Drilling rod 5 Drilling head 6 Drilling arm 7 Drilling blade 8 Drilling water supply device 9 Hose 10 Current measuring device 11 Wire 12 Depth meter 13 Flow meter 14 Operator room 15 Antenna 16 Ground 17 Pile hole

Claims (4)

先端に掘削ヘッドを有する掘削ロッドで、地盤を掘削して杭穴を形成する方法であって、下記式1により、Epの値が予め設定した値又は掘削作業中に設定した値、となった場合に、当該地盤を支持地盤と推定して、杭穴の根固め部を構築することを特徴とした杭穴掘削方法。
ave1 はある区間で、深さLを掘削速度vで掘削する場合の平均積算電流値である。Vは、掘削機のオーガー電圧である。また、Dは杭穴径である。
(式1)Ep=Aave1×V/(v・D・π/4) [J/m
This is a method of excavating the ground with a drilling rod having a drilling head at the tip to form a pile hole, and the value of Ep becomes a preset value or a value set during excavation work according to the following formula 1. A method for excavating a pile hole, characterized in that the ground is estimated as a supporting ground, and a solidified portion of the pile hole is constructed.
A ave1 is an average integrated current value when excavating at a depth L 1 at an excavation speed v 1 in a certain section. V is the auger voltage of the excavator. D is a pile hole diameter.
(Expression 1) Ep = A ave1 × V / (v 1 · D 2 · π / 4) [J / m 3 ]
先端に掘削ヘッドを有する掘削ロッドで、地盤を掘削して杭穴を形成する方法であって、以下のようにして、杭穴掘削をすることを特徴とした杭穴掘削方法。
(1) 下記式1により、杭穴掘削時に、各深度毎に、掘削負荷電流を計測し、該掘削負荷電流をエネルギー量へ換算し、深度に関連づけてデータAとして、該データAを保存する。
ave1 はある区間で、深さLを掘削速度vで掘削する場合の平均積算電流値である。Vは、掘削機のオーガー電圧である。Dは杭穴径である。
(式1)Ep=Aave1×V/(v・D・π/4) [J/m
(2) 下記式2により、標準貫入試験のN値をエネルギー量へ換算し、深度と関連付けてデータBとして、該データBを保存する。
mは標準貫入試験のハンマーの質量、hはハンマーの落下高さ、φはコーンの断面積である。gは重力加速度である。NはN値である。
(式2)En=mgh・N/(0.3×φ) [J/m
(3) (1)のデータAと(2)のデータBとを、深度ごとに対比して表示しながら掘削する。
A method for excavating the ground with a drill rod having a drill head at the tip to form a pile hole, wherein the pile hole is excavated as follows.
(1) According to the following formula 1, when excavating a pile hole, the excavation load current is measured for each depth, the excavation load current is converted into an energy amount, and the data A is stored as data A in relation to the depth. .
A ave1 is an average integrated current value when excavating at a depth L 1 at an excavation speed v 1 in a certain section. V is the auger voltage of the excavator. D is a pile hole diameter.
(Expression 1) Ep = A ave1 × V / (v 1 · D 2 · π / 4) [J / m 3 ]
(2) The N value of the standard penetration test is converted into an energy amount according to the following formula 2, and the data B is stored as data B in association with the depth.
m is the mass of the hammer of the standard penetration test, h is the drop height of the hammer, and φ is the sectional area of the cone. g is a gravitational acceleration. N is an N value.
(Formula 2) En = mgh · N / (0.3 × φ) [J / m 3 ]
(3) Drilling while displaying data A in (1) and data B in (2) in comparison with each depth.
以下の処理をすることを特徴とした請求項2記載の杭穴掘削方法。
(1) 各深度の地盤種別及びN値に関連付けて生成した適正掘削水量をデータCとし、データCを保存する。
(2) データAをデータCで補正した値を、データAAとして、データAAを各深度に関連付けて、保存する。
(3) データAに代えてデータAAを表示する。
The pile hole excavation method according to claim 2, wherein the following processing is performed.
(1) Data C is stored with the appropriate amount of excavated water generated in association with the ground type and N value at each depth as data C.
(2) A value obtained by correcting data A with data C is stored as data AA in association with each depth.
(3) Display data AA instead of data A.
以下の手順をとることを特徴とした請求項2又は3記載の杭穴掘削方法。
(1) 土質に合わせて、予め注入する掘削水の量を設定する。
(2) データAとデータBとから把握される土質を推定する。
(3) 推定した土質に基づき(1) で決めた掘削水を注入する。
The pile hole excavation method according to claim 2 or 3, wherein the following procedure is taken.
(1) Set the amount of drilling water to be injected in advance according to the soil quality.
(2) Estimate the soil quality grasped from data A and data B.
(3) The drilling water determined in (1) is injected based on the estimated soil quality.
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