JP5852776B2 - Ground excavation method and excavator - Google Patents
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Description
本発明は、地盤の掘削方法および掘削装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、地盤中に杭体を構築する際の掘削技術の改良に関する。 The present invention relates to a ground excavation method and an excavation apparatus. More specifically, the present invention relates to an improvement in excavation technology when a pile body is constructed in the ground.
地盤中に杭や柱列壁（地中壁）を構築する際の工法として提案されているものにＣＦＡ(Continuous Flight Auger)工法がある。この工法は、例えば、大口径のオーガー（杭削孔機）で所定深度まで削孔して土砂を排出し、このオーガーを引き上げながら先端からコンクリートやモルタルを注入して打設し、その後、芯材となる鉄筋や型鋼をコンクリートやモルタルの中に挿入して場所打ち杭や柱列壁を構築するというものであり、現場造成で比較的簡単に杭や柱列壁等の杭体を構築できるという利点がある。このＣＦＡ工法では、削孔時に孔壁の崩壊を防ぎながら、土砂を、コンクリートやモルタルによって削孔内で置換して杭や柱列壁を構築し、排出された土砂を廃棄する。 The CFA (Continuous Flight Auger) method is proposed as a method for constructing piles and column walls (underground walls) in the ground. This method is, for example, drilling to a predetermined depth with a large-diameter auger (pile drilling machine), discharging earth and sand, pouring concrete and mortar from the tip while pulling up this auger, and then placing the core It is intended to construct cast-in-place piles and column wall walls by inserting reinforcing bars and steel molds into concrete and mortar, and it is relatively easy to construct pile bodies such as piles and column wall walls by site construction. There is an advantage. In this CFA method, while preventing the hole wall from collapsing during drilling, the soil and sand are replaced with concrete or mortar in the drilling hole to construct a pile or column wall, and the discharged sediment is discarded.
このようなＣＦＡ工法において、従来、排土量を少なくするため掘削ロッドの径を漸増（漸減）させたもの（例えば特許文献１，２参照）、あるいは硬い地盤においても掘削できるようにするため螺旋状羽根のスパイラルピッチ（軸方向ピッチ）を変化させたもの（例えば特許文献３参照）が開示されている。 In such a CFA method, conventionally, the diameter of the excavating rod is gradually increased (gradually decreased) in order to reduce the amount of soil removal (see, for example, Patent Documents 1 and 2), or a spiral to enable excavation even on hard ground. A device in which the spiral pitch (axial pitch) of the blades is changed (see, for example, Patent Document 3) is disclosed.
しかしながら、従来のＣＦＡ工法においては、施工後における杭体の支持性能が十分でない場合がある。 However, in the conventional CFA method, the support performance of the pile body after construction may not be sufficient.
そこで、本発明は、掘削地盤における杭体の支持性能を向上させた地盤の掘削方法および掘削装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the ground excavation method and excavation apparatus which improved the support performance of the pile body in excavation ground.
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。まず、ＣＦＡ工法においては、コンクリートやモルタルといった硬化材を掘削孔内に注入して打設する際、掘削ロッドの先端付近が閉塞した状態（地盤との隙間がほとんどない状態）となっているので当該掘削ロッドを引き上げて空間を形成しながら注入している。ところが、掘削ロッドの引き上げ時、該掘削ロッドと地盤との間の空間が負圧となることによって地盤に緩みが生じたり孔壁が崩れることで、結果的に支持性能が弱い状態となることがある。これ以外に、支持性能を低下させる要因を考えると、ＣＦＡ工法は基本的に排土は少ないが、地盤を掘り進めていくうち掘削ロッドを過剰に回転させれば排土量が増えて周辺地盤を緩めてしまうことが考えられた。このような点に着目してさらに検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。 In order to solve this problem, the present inventor has made various studies. First, in the CFA method, when the hardened material such as concrete or mortar is poured into the drilling hole and placed, the vicinity of the tip of the drilling rod is closed (there is almost no gap with the ground). The excavation rod is pulled up to form a space. However, when the excavation rod is pulled up, the space between the excavation rod and the ground becomes negative pressure, so that the ground loosens or the hole wall collapses, resulting in a weak support performance. is there. In addition to this, considering the factors that reduce the support performance, the CFA method basically has little soil removal, but if the excavation rod is rotated excessively while the ground is being dug, the amount of soil will increase and the surrounding soil will increase. It was thought to loosen. The present inventor, who has made further studies focusing on such points, has come to obtain new knowledge that leads to the solution of such problems.
本発明はかかる知見に基づくものであり、外周にスクリューを備えた掘削ロッドを用いて地盤を掘削する方法において、掘削ロッドとして、スクリューを構成する羽根と羽根との間の空隙の一部または全部を遮る少なくとも一の閉塞部材と、閉塞部材よりも当該掘削ロッドの先端側に配置され、スクリューによる地盤の掘削径よりも大きい径の拡径部を掘削する拡大掘削部材と、を備えたロッドを用い、該掘削ロッドを用いた掘進工程および該掘削孔から当該掘削ロッドを引き抜く工程の少なくとも一部において当該掘削ロッドを回転させ、スクリューによりロッド後端側に搬送される土砂の搬送作用を閉塞部材により妨げて当該土砂の一部を該掘削孔の孔壁に練り付け、掘削ロッドの引き抜き工程においては、閉塞部材の作用により土砂の一部が練り付けられた孔壁に対して拡大掘削部材により拡径部を掘削することを特徴とする。 The present invention is based on such knowledge, and in a method of excavating the ground using an excavation rod provided with a screw on the outer periphery, as the excavation rod, part or all of the gap between the blades constituting the screw. A rod comprising: at least one closing member that shields, and an expansion excavation member that is disposed closer to the distal end side of the excavation rod than the closure member and excavates a diameter-expanded portion larger than the excavation diameter of the ground by the screw. And using the excavating rod to rotate the excavating rod in at least a part of the excavation step and the step of extracting the excavating rod from the excavation hole, and transport the earth and sand conveyed to the rear end side of the rod by a screw. Part of the earth and sand is kneaded to the hole wall of the excavation hole. Parts wherein the excavating enlarged diameter portion by expanding the drilling member relative to the batter Tagged hole wall.
地盤掘削時の一般的な作用として、掘削ロッドを地盤中で回転させると、スクリューに案内されて土砂が上方に運ばれ排土されるというのがあり、排土量が多くなると周辺地盤に緩みが生じやすくなる。この点、本発明にかかる掘削方法によれば、スクリューを構成する羽根と羽根との間に形成された閉塞部材が、スクリューに沿って土砂が排土されるのを抑制する。排土が抑制された土砂は、掘削ロッドの回転時、外側（掘削孔の壁面）に押し付けられ（練り付けられ）、周辺地盤のせん断強度を向上させて周辺地盤に緩みが生じるのを抑える。本発明では、掘削孔から掘削ロッドを引き抜く際、このように強度が向上した周辺地盤の一部を拡大掘削部材が掘削し、孔壁に例えば螺旋状の拡径部を形成する。その後、掘削孔に打設された硬化材が硬化すると、かかる拡径部の形状に応じた節部が杭体の外周に築造される。このような節部は、周辺地盤に対する杭体の周面付近の摩擦力を増大させる。したがって、当該掘削地盤における当該杭体に対する支持性能が向上することになる。 As a general action during ground excavation, when the excavating rod is rotated in the ground, the sand is guided upward by the screw and is discharged, and if the amount of soil is increased, the surrounding ground loosens. Is likely to occur. In this respect, according to the excavation method of the present invention, the closing member formed between the blades constituting the screw suppresses the earth and sand from being discharged along the screw. The earth and sand whose earth removal has been suppressed is pressed (kneaded) to the outside (wall surface of the excavation hole) when the excavation rod rotates, thereby improving the shear strength of the peripheral ground and suppressing loosening of the peripheral ground. In the present invention, when the excavation rod is pulled out from the excavation hole, the enlarged excavation member excavates a part of the surrounding ground whose strength has been improved in this way, and, for example, a spiral diameter-expanded portion is formed in the hole wall. Then, when the hardening material cast in the excavation hole is hardened, a node portion corresponding to the shape of the enlarged diameter portion is built on the outer periphery of the pile body. Such a node increases the frictional force near the peripheral surface of the pile body with respect to the surrounding ground. Therefore, the support performance with respect to the said pile body in the said excavation ground will improve.
また、本発明にかかる掘削方法において、拡大掘削部材は、常時、スクリューによる地盤の掘削径よりも大きい径の拡径部を掘削するように設置されている。これによれば、掘削ロッドの引き抜き工程において、拡大掘削部材により孔壁に拡径部を掘削することができる。また、掘削ロッドによる掘削工程において当該拡大掘削部材が周辺地盤を乱したとしても、閉塞部材の作用により、当該部分に土砂が練り付けられ、押圧されることによって自然地盤以上のせん断強度が発揮される。 Moreover, in the excavation method according to the present invention, the enlarged excavation member is always installed so as to excavate an enlarged diameter portion having a diameter larger than the excavation diameter of the ground by the screw. According to this, in the drawing process of the excavation rod, the enlarged diameter portion can be excavated in the hole wall by the enlarged excavation member. Moreover, even if the enlarged excavation member disturbs the surrounding ground in the excavation process using the excavation rod, the earth and sand are kneaded and pressed against the part by the action of the blocking member, and the shear strength higher than the natural ground is exhibited. The
また、本発明にかかる掘削方法においては、引き抜き工程において、掘削ロッドを連続して回転させながら引き抜くようにしている。このように掘削ロッドを連続して回転させることで、拡大掘削部材により、掘削孔の孔壁に連続した拡径部を螺旋状に掘削することができる。 In the excavation method according to the present invention, the excavation rod is extracted while being continuously rotated in the extraction process. By continuously rotating the excavation rod in this way, the enlarged diameter excavating member can excavate the diameter-expanded portion continuous with the hole wall of the excavation hole in a spiral shape.
あるいは、引き抜き工程において、掘削ロッドを不連続で回転させながら引き抜くようにしてもよい。掘削ロッドが断続的に回転することにより、掘削孔の孔壁には不連続な拡径部が掘削される。 Alternatively, in the pulling process, the excavating rod may be pulled out while rotating discontinuously. As the excavation rod rotates intermittently, a discontinuous expanded portion is excavated in the hole wall of the excavation hole.
また、地盤の掘削方法において、掘削ロッドを正回転させながら引き抜くことも好ましい。一般的に、ＣＦＡ工法においては、掘削した地盤が掘削孔内に残存すると杭体の品質が著しく低下する。そのため、掘削ロッドを回転させずに、スクリュー間に掘削した土砂を載せてそのまま引き上げる必要がある。一方で、本発明におけるような閉塞部材を有しない掘削ロッドを回転しながら掘削孔から引き上げると、周辺地盤を引き込み崩壊を誘発し、その結果、掘削した体積を把握できない状態になることから、充填する硬化材の注入量とのバランスが崩れ、杭体の品質が低下するおそれがある。これを防ぐ手段としては、掘削時には開放する一方で引き抜き時に土砂の落下を防ぐような弁状の部材をスパイラル上に設置することが考えられるが、当該弁状の部材が施工時に正しく作用しているかどうか確認することが困難であるため、杭材の品質には問題が残る。この点、本発明によれば、上述のような特別な機構を追加せずとも、スクリュー上の土砂を孔底に落とさないようにすることができる。 In the ground excavation method, it is also preferable to pull out the excavation rod while rotating it forward. Generally, in the CFA method, when the excavated ground remains in the excavation hole, the quality of the pile body is significantly deteriorated. For this reason, it is necessary to place the excavated earth and sand between the screws and pull them up as they are without rotating the excavation rod. On the other hand, if the excavation rod without a closing member as in the present invention is rotated and pulled up from the excavation hole, the surrounding ground is drawn and collapse is caused. As a result, the excavated volume cannot be grasped. There is a risk that the balance with the injection amount of the hardening material to be broken will be lost, and the quality of the pile body will deteriorate. As a means to prevent this, it is conceivable to install a valve-like member on the spiral that opens during excavation but prevents sediment from falling when it is pulled out, but the valve-like member acts correctly during construction. Since it is difficult to check whether or not the pile material quality remains a problem. In this regard, according to the present invention, the earth and sand on the screw can be prevented from dropping to the hole bottom without adding a special mechanism as described above.
あるいは、地盤の掘削方法において、掘削ロッドを無回転で引き抜くことも好ましい。本発明によれば、掘削時においては、回転に伴う排土を閉塞板により抑制することが可能で、引抜き時に回転を止めることで更に排土する量を縮減することが可能となる。また、大きな摩擦抵抗を必要としない設計の場合には、回転による拡径部を築造することなく無回転とすることで投入する硬化材の量を縮減することが可能となる。 Alternatively, in the ground excavation method, it is also preferable to pull out the excavation rod without rotation. According to the present invention, at the time of excavation, it is possible to suppress the earth removal accompanying the rotation by the closing plate, and it is possible to further reduce the amount of earth removal by stopping the rotation at the time of pulling. Further, in the case of a design that does not require a large frictional resistance, it is possible to reduce the amount of the hardened material to be input by making no rotation without constructing an enlarged diameter portion by rotation.
また、閉塞部材を二以上備えた掘削ロッドを用いて地盤を掘削することも好ましい。このような掘削ロッドを用いて地盤を掘削することにより、排土をさらに抑制することができる。また、これにより、掘削ロッドの回転時、掘削孔の孔壁へさらに土砂を練り付けることもできる。 It is also preferable to excavate the ground using an excavation rod having two or more blocking members. Excavation can be further suppressed by excavating the ground using such excavation rods. In addition, this makes it possible to further knead earth and sand to the hole wall of the excavation hole when the excavation rod rotates.
さらに、本発明にかかる地盤の掘削方法において、掘削ロッドを掘削孔から引き上げながら当該掘削孔内に硬化材を注入することも好ましい。例えば無水掘り（掘削水を用いない掘削）の場合、このような方法は、孔壁の崩落等を抑えるといった観点からして好ましい。 Furthermore, in the ground excavation method according to the present invention, it is also preferable to inject a hardening material into the excavation hole while lifting the excavation rod from the excavation hole. For example, in the case of dry digging (excavation without using drilling water), such a method is preferable from the viewpoint of suppressing collapse of the hole wall.
また、本発明は、外周にスクリューを備えた掘削ロッドを有する地盤の掘削装置において、掘削ロッドは、スクリューを構成する羽根と羽根との間の空隙の一部または全部を遮る少なくとも一の部材であって、該掘削ロッドを用いた掘進工程および該掘削孔から当該掘削ロッドを引き抜く工程の少なくとも一部において当該掘削ロッドが回転した場合に、スクリューによりロッド後端側に搬送される土砂の搬送作用を妨げて当該土砂の一部を該掘削孔の孔壁に練りつける閉塞部材と、閉塞部材よりも当該掘削ロッドの先端側に配置され、スクリューによる地盤の掘削径よりも大きい径の拡径部を掘削する拡大掘削部材と、を有している、というものである。 In the ground excavation apparatus having an excavation rod having a screw on the outer periphery, the excavation rod is at least one member that blocks a part or all of the gap between the blades constituting the screw. And when the excavation rod rotates in at least a part of the excavation step using the excavation rod and the step of extracting the excavation rod from the excavation hole, the conveying action of earth and sand conveyed to the rod rear end side by the screw A blocking member that prevents a portion of the earth and sand from being kneaded to the hole wall of the excavation hole, and a diameter-enlarged portion that is disposed closer to the distal end side of the excavation rod than the blocking member and has a diameter larger than the excavation diameter of the ground by the screw And an expanded excavation member for excavating the mine.
本発明にかかる地盤の掘削装置において、拡大掘削部材は、常時、スクリューによる地盤の掘削径よりも大きい径の拡径部を掘削するように設置されている。 In the ground excavation apparatus according to the present invention, the expansion excavation member is always installed so as to excavate an enlarged diameter portion having a diameter larger than the excavation diameter of the ground by the screw.
かかる掘削装置においては、掘削ロッドが閉塞部材を二以上備えていることが好ましい。 In such excavation apparatus, it is preferable that the excavation rod includes two or more closing members.
かかる掘削装置において、閉塞部材は板状であることが好ましい。このような掘削装置は比較的単純な構成となることから、コスト・メンテナンス上有利である。 In such excavation apparatus, the closing member is preferably plate-shaped. Since such a drilling device has a relatively simple configuration, it is advantageous in terms of cost and maintenance.
また、掘削装置は、掘削孔内に注入される硬化材を噴出するためのノズルを掘削ロッドの先端部に備えていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the excavator includes a nozzle for ejecting the hardened material injected into the excavation hole at the tip of the excavation rod.
本発明によれば、掘削地盤における杭体の支持性能を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the support performance of the pile body in excavation ground can be improved.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
図１〜図４に本発明にかかる地盤Ｇの掘削方法および掘削装置の実施形態を示す。本実施形態では、以下に示す掘削ロッド１を用いて地盤Ｇを掘削し、杭体（杭や柱列壁など）１１を構築する。 1 to 4 show an embodiment of a ground G excavation method and excavator according to the present invention. In this embodiment, the ground G is excavated using the excavation rod 1 shown below, and the pile body (a pile, a column wall, etc.) 11 is constructed | assembled.
図１において、符号１はオーガーモータ（図示省略）により回転駆動されて地盤Ｇを掘削する掘削ロッドである。本実施形態にかかる掘削ロッド１は、スクリュー２、閉塞板３、拡大爪４、掘削ビット５等を備える。この掘削ロッド１の周面には螺旋状の羽根２ａが取り付けられており、下端部に掘削ビット５が設けられている。本実施形態では、地盤Ｇの上方から見た場合に、右ねじ状のスクリュー２を有する掘削ロッド１が時計回りに回転する場合を「正回転」と呼ぶ。掘削ロッド１が正回転するとき、羽根２ａが共に正回転することにより推進力を得て該掘削ロッド１は地盤Ｇを掘進する。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an excavation rod that excavates the ground G by being rotationally driven by an auger motor (not shown). The excavation rod 1 according to the present embodiment includes a screw 2, a closing plate 3, an expansion claw 4, an excavation bit 5, and the like. A spiral blade 2a is attached to the peripheral surface of the excavation rod 1, and an excavation bit 5 is provided at the lower end. In the present embodiment, when viewed from above the ground G, the case where the excavation rod 1 having the right-handed screw 2 rotates clockwise is referred to as “forward rotation”. When the excavation rod 1 rotates forward, the blades 2a rotate forward together to obtain a propulsive force, and the excavation rod 1 excavates the ground G.
掘削ロッド１は例えば鋼管軸部６によって中空構造とされ、液体等を通じるための配管を兼ねている。本実施形態の掘削ロッド１の先端には、硬化材１０を吐出するためのノズル７が形成されている（図１等参照）。また、鋼管軸部６の上端には、別の掘削ロッドを例えば図示しない差込ピンを介して接合するためのジョイント８が形成されている（図２(IV)参照）。なお、掘削ロッド１が先行掘削する際、必要に応じてエアーや水、掘削液などが噴出されるが、本実施形態では、掘削液（掘削水）を用いずに掘削するいわゆる無水掘りを実施することとしている。 The excavation rod 1 has a hollow structure, for example, by a steel pipe shaft portion 6, and also serves as a pipe for passing a liquid or the like. A nozzle 7 for discharging the hardened material 10 is formed at the tip of the excavation rod 1 of the present embodiment (see FIG. 1 and the like). Further, a joint 8 for joining another excavation rod through, for example, an insertion pin (not shown) is formed at the upper end of the steel pipe shaft portion 6 (see FIG. 2 (IV)). In addition, when the excavation rod 1 excavates in advance, air, water, drilling fluid, or the like is ejected as necessary. In this embodiment, so-called anhydrous drilling is performed in which drilling is performed without using drilling fluid (drilling water). To do.
スクリュー２は、鋼管軸部６の外周に螺旋状に形成された羽根２ａによって形成されている（図１等参照）。本実施形態で用いる掘削ロッド１は、右ねじ状に形成される羽根２ａと羽根２ａとの間隔（スパイラルピッチ）が一定とされているものである（図１等参照）。さらに、本実施形態で用いる掘削ロッド１は、螺旋状に形成される羽根２ａの外径が一定の大きさ（ｒ1）とされているものである（図１参照）。 The screw 2 is formed by the blade | wing 2a formed in the outer periphery of the steel pipe axial part 6 helically (refer FIG. 1 etc.). The excavation rod 1 used in the present embodiment has a constant spacing (spiral pitch) between the blade 2a and the blade 2a formed in a right-handed shape (see FIG. 1 and the like). Furthermore, the excavation rod 1 used in the present embodiment is such that the outer diameter of the spirally formed blade 2a is a constant size (r 1 ) (see FIG. 1).
また、掘削ロッド１の先端側におけるスクリュー２の所定範囲において、羽根を二重螺旋構造とすることが好ましい。二重螺旋構造のスクリュー２によれば、掘削時（特に掘削開始時）、掘削ロッド１が曲がらずに掘進しやすくなる。本実施形態では、羽根２ａと同ピッチの二重螺旋羽根２ｃが、掘削ロッド１の先端から半周分形成されている（図１等参照）。 Further, it is preferable that the blades have a double spiral structure in a predetermined range of the screw 2 on the distal end side of the excavation rod 1. According to the screw 2 having a double spiral structure, during excavation (particularly at the start of excavation), the excavation rod 1 is easily bent without bending. In this embodiment, double spiral blades 2c having the same pitch as the blades 2a are formed for a half circumference from the tip of the excavation rod 1 (see FIG. 1 and the like).
閉塞板３は、スクリュー２を構成する羽根２ａと羽根２ａとの間の空隙の一部または全部を遮る部材である。例えば本実施形態では、スクリュー２の中段の１箇所にのみ、表面が平らな板状部材からなる閉塞板３を設けている（図１参照）。閉塞板３の設置位置は特に限定されるものではないが、掘削ロッド１のロッド径をＤとした場合（Ｄ＝２ｒ1）、掘削ロッド１の先端から０〜６Ｄの範囲内に配置されていることが好ましく、先端から２Ｄ〜４Ｄの範囲内に配置されていることがより好ましい（後述の実施例２参照）。この理由を概説すれば以下のとおりである。すなわち、本実施形態の掘削装置による掘削を行なった場合、地盤Ｇ中の硬い層（支持層）を掘削する際に閉塞板３の影響で掘削ロッド１を貫入させづらくなることが生じ得る。そこで、地盤Ｇの支持層内に閉塞板３を過度に貫入することを避けることが望ましく、この観点からの閉塞板３の好適な設置位置は先端から２Ｄ〜４Ｄの範囲内である。これは、地盤Ｇ中の固い層（支持層）に掘削ロッド１の先端部付近を根入れすることで、先端支持力度を大きくする設計のときに効果がある。 The closing plate 3 is a member that blocks part or all of the gap between the blades 2 a and 2 a constituting the screw 2. For example, in the present embodiment, the closing plate 3 made of a plate-like member having a flat surface is provided only at one position in the middle of the screw 2 (see FIG. 1). The installation position of the closing plate 3 is not particularly limited, but when the rod diameter of the excavation rod 1 is D (D = 2r 1 ), it is disposed within the range of 0 to 6D from the tip of the excavation rod 1. It is preferable that it is disposed within the range of 2D to 4D from the tip (see Example 2 described later). The reason for this is outlined as follows. That is, when excavation by the excavation apparatus of this embodiment is performed, when excavating a hard layer (support layer) in the ground G, it may be difficult to penetrate the excavation rod 1 due to the influence of the closing plate 3. Therefore, it is desirable to avoid excessively penetrating the blocking plate 3 into the support layer of the ground G, and a suitable installation position of the blocking plate 3 from this viewpoint is within a range of 2D to 4D from the tip. This is effective when the tip support force is designed to be increased by incorporating the vicinity of the tip of the excavation rod 1 into a hard layer (support layer) in the ground G.
また、本実施形態では、掘削ロッド１の回転時における閉塞板３の外縁の円形軌跡の外径ｒ2が、羽根２ａの外径ｒ1よりも小さくなるようにしている（図１参照）。このように羽根２ａと羽根２ａとの間の空隙の一部が遮られた状態（準閉塞状態）とした場合、当該閉塞板３の外縁よりも外側に、スクリュー２に沿って排土される土砂の一部が通過しうる隘路（閉塞板３と掘削孔２０の孔壁２０ａとの間の隙間）９が形成される（図１中の二点鎖線参照）。なお、本実施形態では隙間９が矩形の場合を例示しているがこれは一例にすぎない。例えば、下辺の方が長い台形の閉塞板３を採用し、隙間９を、下方よりも上方が広く開いた形としてもよい。また、外径ｒ2を羽根２ａの外径ｒ1に等しくした閉塞板３を採用して隙間９をなくした状態（閉塞状態）としてもよい。 In the present embodiment, the outer diameter r 2 of the circular locus of the outer edge of the closing plate 3 during rotation of the excavating rod 1 is made smaller than the outer diameter r 1 of the blade 2a (see FIG. 1). In this way, when a part of the gap between the blade 2a and the blade 2a is blocked (semi-closed state), the soil is discharged along the screw 2 outside the outer edge of the blocking plate 3. A bottleneck (a gap between the blocking plate 3 and the hole wall 20a of the excavation hole 20) 9 through which a part of the earth and sand can pass is formed (see a two-dot chain line in FIG. 1). In this embodiment, the case where the gap 9 is rectangular is illustrated, but this is only an example. For example, a trapezoidal blocking plate 3 having a longer lower side may be adopted, and the gap 9 may be widened upward from below. Alternatively, the closing plate 3 having the outer diameter r 2 equal to the outer diameter r 1 of the blade 2 a may be employed to eliminate the gap 9 (closed state).
拡大爪４は、掘削ロッド１の先端部に配置された掘削ビット５の外側へ配置され、スクリュー２による地盤Ｇの掘削径よりも大きい径を掘削する拡大掘削部材として機能する。本実施形態の拡大爪４は、特別な機構（例えば、掘削ロッド１を逆転させることで地盤（土砂）の抵抗により収容されている拡大爪４を突出させる機構や、油圧等を利用してシリンダー等のアクチュエーターを作動させ機械的に収容してある拡大爪４を突出させる機構など）が不要であり、尚かつ当該爪の開閉の確認も不要なことからメンテナンスやコストの面で有利な固定式であり、掘削ロッド１の回転に伴い、スクリュー２の羽根２ａの外径ｒ1よりも径の大きい溝部を掘削孔２０の孔壁２０ａに形成する。 The expansion claw 4 is disposed outside the excavation bit 5 disposed at the tip of the excavation rod 1 and functions as an expansion excavation member that excavates a diameter larger than the excavation diameter of the ground G by the screw 2. The expansion claw 4 of the present embodiment is a cylinder that utilizes a special mechanism (for example, a mechanism that causes the expansion claw 4 that is accommodated by the resistance of the ground (earth and sand) by reversing the excavating rod 1 to protrude), or hydraulic pressure. A mechanism that operates an actuator such as a mechanism to project the enlarged claw 4 that is mechanically housed), and it is not necessary to confirm the opening and closing of the claw. As the excavation rod 1 rotates, a groove having a diameter larger than the outer diameter r 1 of the blade 2 a of the screw 2 is formed in the hole wall 20 a of the excavation hole 20.
さらに、二重螺旋部分の先端位置に取り付けられる拡大爪４は、硬化材１０を吐出するノズル７の近傍に配置されていることが好ましい。本実施形態の拡大爪４は、連続螺旋である羽根２ａ（二重螺旋羽根２ｃではない方）の先端部外周箇所にのみ設置されている。このように、ノズル７の近傍であって、掘削回転時に該ノズル７に先行する位置の羽根２ａに拡大爪４を設置することで、回転を伴いながら掘削ロッド１を引き抜きつつ硬化材１０を充填する際に、周辺地盤Ｇを掘削した直後に硬化材１０が充填されることで、地盤Ｇの崩壊を防ぎ、強度、形状ともに品質の高い杭体を築造することが可能となる。 Furthermore, it is preferable that the expansion claw 4 attached to the tip position of the double spiral portion is disposed in the vicinity of the nozzle 7 that discharges the curing material 10. The expansion claw 4 of the present embodiment is installed only at the outer peripheral portion of the tip of the blade 2a that is a continuous spiral (one that is not the double spiral blade 2c). In this way, by installing the expansion claw 4 in the blade 2a in the vicinity of the nozzle 7 and in front of the nozzle 7 at the time of excavation rotation, the hardening material 10 is filled while pulling out the excavation rod 1 with rotation. In doing so, the hardened material 10 is filled immediately after excavating the surrounding ground G, so that it is possible to prevent the ground G from collapsing and to build a pile body with high strength and shape.
また、拡大爪４が上述のように１箇所設置された場合には、築造される溝部の体積は拡大爪４が複数個ある場合に比べ小さくなるため、充填する時間当たりの硬化材１０の量が少なくなり、充填速度の設定範囲が小さい領域から大きい領域まで使えることから施工時の制御がしやすくなり、状況に応じた施工が行いやすくなる。 Moreover, since the volume of the groove part to be built becomes small compared with the case where there are a plurality of enlarged claws 4 when the enlarged claws 4 are installed at one place as described above, the amount of the hardening material 10 per filling time Since the setting range of the filling speed can be used from a small area to a large area, it becomes easy to control at the time of construction, and it becomes easy to perform construction according to the situation.
また、溝部に硬化材１０を注入し硬化させて節部１２を築造するにあたり、当該節部１２を所定のピッチにて築造する際、拡大爪４が複数個ある場合には、節部１２が二重ないしは複数の螺旋状になり、それぞれの螺旋の軌跡が重ならないように施工するには掘削ロッド１の引き抜き速度を更に早く設定する必要性があるため、地盤Ｇの堆積状態が複雑で、軟硬互層となる地盤の場合などには特に施工機械の制御が困難となる場合がある。この点、拡大爪４の取り付け位置、個数を好ましい形態とした本実施形態によれば、これらの問題を回避し、より品質の高い杭体１１を築造することが可能となる。 Further, when the node 12 is constructed by injecting the curing material 10 into the groove and curing it, when the node 12 is constructed at a predetermined pitch, The construction of the ground G is complicated because it is necessary to set the extraction speed of the excavation rod 1 faster in order to construct a double or multiple spirals so that the trajectories of the spirals do not overlap. In the case of ground that is soft and hard, the construction machine may be difficult to control. In this respect, according to the present embodiment in which the attachment position and the number of the enlarged claws 4 are in a preferable form, it is possible to avoid these problems and to build the pile body 11 with higher quality.
また、掘削ロッド１の形状は、掘削孔２０の孔底２０ｂが平坦となるように掘削するものでもよいし、孔底２０ｂに凹凸を付すように掘削するものでもよい。例えば掘削孔２０の孔底２０ｂが逆椀形（中央が上方へ盛り上がるドーム形）となるように掘削し、杭体１１の底面を同様に逆椀型とした場合、杭先端地盤の変形機構（杭先端を支持する部分の形状等）が変化し、応力分担領域が拡大するなど、当該杭体１１の支持性能をさらに向上させることが可能である。あるいは、特に図示しないが、杭体１１の底面を、例えば杭軸中心側から外周側に対して傾斜した逆三角錐型とする等、杭体１１の中心部付近が下側に凸となるように形成することもできる。このような形状とすることで、杭体１１に軸力が作用した場合に、杭体先端部の応力度の作用において中心方向（圧縮方向）の作用がより顕著化するため、引張り強度が圧縮強度に比べて総じて小さい硬化材１０を用いて杭体１１を築造する際に特に好ましい。 The shape of the excavation rod 1 may be such that the bottom 20b of the excavation hole 20 is flat or excavated so that the hole bottom 20b is uneven. For example, when excavating so that the bottom 20b of the excavation hole 20 has an inverted saddle shape (a dome shape in which the center rises upward) and the bottom surface of the pile body 11 is similarly an inverted saddle shape, the deformation mechanism ( The support performance of the pile body 11 can be further improved, for example, the shape of the portion supporting the pile tip is changed, and the stress sharing region is expanded. Alternatively, although not particularly illustrated, the bottom of the pile body 11 is, for example, an inverted triangular pyramid that is inclined from the pile shaft center side to the outer peripheral side, so that the vicinity of the center portion of the pile body 11 is convex downward. It can also be formed. By adopting such a shape, when an axial force is applied to the pile body 11, the action in the center direction (compression direction) becomes more conspicuous in the action of the stress degree at the tip of the pile body, so the tensile strength is compressed. This is particularly preferable when the pile body 11 is constructed using the hardener 10 which is generally smaller than the strength.
上述のように孔底２０ｂに凹凸を付すにあたっては、特殊な形状ないし配列の掘削ビット（例えば、外周寄りのものほど回転軸方向先端側に位置するように配置された複数の掘削ビット）５を利用することが可能であるが、拡大爪４をスクリュー２の先端２ｂよりもさらに先端側に（例えば先端側斜めに）突出させ、掘削孔２０の孔底２０ｂを径方向外周寄りの部分ほどさらに深底に形成できるようにすることも好ましい（図２等参照）。このような掘削ロッド１を用いて掘削した場合、掘削孔２０の孔底２０ｂを逆椀形（ドーム形）あるいはこれに近似した形状に形成し、杭体１１の底面を同様の形状とすることができる。 As described above, when the hole bottom 20b is made uneven, a specially shaped or arrayed excavation bit (for example, a plurality of excavation bits arranged closer to the front end side in the rotation axis direction as the one closer to the outer periphery) is attached. Although it is possible to use, the enlarged claw 4 protrudes further to the tip side than the tip 2b of the screw 2 (for example, obliquely on the tip side), and the hole bottom 20b of the excavation hole 20 is further closer to the radially outer portion. It is also preferable to be able to form a deep bottom (see FIG. 2 etc.). When excavating using such an excavating rod 1, the bottom 20 b of the excavation hole 20 is formed in an inverted saddle shape (dome shape) or a shape similar to this, and the bottom surface of the pile body 11 has the same shape. Can do.
続いて、上述の掘削ロッド１を用いて地盤Ｇを掘削する様子を示す（図２、図３参照）。 Then, a mode that the ground G is excavated using the above-mentioned excavation rod 1 is shown (refer FIG. 2, FIG. 3).
まず、オーガーモータにより掘削ロッド１を正回転させ、地表から地盤Ｇを掘削する（図２(I)〜(III)参照）。このとき、掘削ビット５とともに回転する拡大爪４により、掘削孔２０の孔壁２０ａに螺旋状の溝部が形成される（図２(III)、(IV)参照）。掘削ロッド１が所定深さまで掘進したら、ジョイント８を介して別の掘削ロッド１を継ぎ足し、さらに深くまで掘削する（図２(IV) 、(V)参照）。 First, the excavating rod 1 is rotated forward by an auger motor to excavate the ground G from the ground surface (see FIGS. 2 (I) to (III)). At this time, a spiral groove is formed in the hole wall 20a of the excavation hole 20 by the expanding claw 4 rotating together with the excavation bit 5 (see FIGS. 2 (III) and (IV)). When the excavating rod 1 has been excavated to a predetermined depth, another excavating rod 1 is added through the joint 8 to excavate further deeply (see FIGS. 2 (IV) and 2 (V)).
ここで、掘削ロッド１の掘進時、拡大爪４が、羽根２ａの外径ｒ1よりも大きい範囲で地盤Ｇを掘削し、掘削孔２０の孔壁２０ａの一部を節状に欠損させた状態とする（当該欠損した部分を以下では欠損部ともいい、図中、符号２２で示す）。ただし、掘削ロッド１がさらに掘進すると、スクリュー２に沿って排土される土砂の一部が閉塞板３によって外側に押し出されて孔壁２０ａに練り付けられるので、当該欠損部２２にも土砂が練り付けられ、欠損部２２内に土砂が補充された状態となる（図２(III)、(IV)参照）。 Here, when the excavation rod 1 is excavated, the expansion claw 4 excavates the ground G in a range larger than the outer diameter r 1 of the blade 2a, and a part of the hole wall 20a of the excavation hole 20 is lost in a node shape. The state is assumed to be a state (hereinafter, the missing portion is also referred to as a missing portion, which is indicated by reference numeral 22 in the figure). However, when the excavation rod 1 further advances, a part of the earth and sand discharged along the screw 2 is pushed out by the closing plate 3 and kneaded to the hole wall 20a. After being kneaded, the lost portion 22 is replenished with earth and sand (see FIGS. 2 (III) and 2 (IV)).
なお、図２(V)においては閉塞板３の付近のみに横向き矢印を記載しているので、あたかも閉塞板３の付近のみで土砂が孔壁２０ａに練り付けられているようにも見えるが、実際には、閉塞板３による排土抑制の作用の影響で、当該閉塞板３の下方（閉塞板３からスクリュー２の先端２ｂまでの間）においても土砂の練り付け作用が生じうる。図中では、このようにして練り付け作用を受けた（または受ける可能性のある）孔壁２０ａにはグラデーションを付して示している。 In addition, in FIG. 2 (V), since the horizontal arrow is described only in the vicinity of the blocking plate 3, it looks as if the earth and sand are kneaded to the hole wall 20a only in the vicinity of the blocking plate 3. Actually, due to the effect of soil removal suppression by the blocking plate 3, soil kneading action can also occur below the blocking plate 3 (between the closing plate 3 and the tip 2 b of the screw 2). In the figure, the hole wall 20a that has been subjected to (or possibly received) the kneading action is shown with gradation.
掘削ロッド１の先端が所定深度にまで達したら、当該掘削ロッド１を深さ一定に維持しながら少なくとも１回転させる（空転）。これにより、掘削ロッド１の先端（掘削ビット５等）で、掘削孔２０の孔底２０ｂが周方向に平均化した状態となるように平滑化されるので、杭体１１の荷重を掘削孔２０の孔底２０ｂ全体に対してより均一に作用させることが可能な状態となる（図２(V)参照）。 When the tip of the excavation rod 1 reaches a predetermined depth, the excavation rod 1 is rotated at least once (idling) while maintaining the depth constant. As a result, the tip of the excavation rod 1 (excavation bit 5 and the like) is smoothed so that the hole bottom 20b of the excavation hole 20 is averaged in the circumferential direction. It becomes a state which can be made to act more uniformly with respect to the whole hole bottom 20b (refer FIG.2 (V)).
また、地盤Ｇの所定深度にて掘削ロッド１を回転（空転）させると、拡大爪４により、スクリュー２の羽根２ａの外径ｒ1よりも径の大きい環状の拡径部２１が形成される（図２(V)参照）。本実施形態では、孔底２０ｂ付近にこのような拡径部２１を形成し、当該拡径部２１に硬化材１０を注入して硬化させるようにしている。こうした場合、当該硬化した部分が、杭体１１と孔壁２０ａとの摩擦力（周面摩擦力）を増大させる節部（図中、符号１２で示す）の一部として機能しうる。また、拡径部２１を形成することで、杭体１１の底面積を増やして地盤Ｇによる支持領域を増加させることができる。 Further, when the excavating rod 1 is rotated (idled) at a predetermined depth of the ground G, the enlarged claw 4 forms an annular enlarged portion 21 having a diameter larger than the outer diameter r 1 of the blade 2a of the screw 2. (Refer to FIG. 2 (V)). In the present embodiment, such an enlarged diameter portion 21 is formed in the vicinity of the hole bottom 20b, and the hardening material 10 is injected into the enlarged diameter portion 21 to be cured. In such a case, the hardened portion can function as a part of a node (indicated by reference numeral 12 in the figure) that increases the frictional force (circumferential frictional force) between the pile body 11 and the hole wall 20a. Moreover, by forming the enlarged diameter part 21, the bottom area of the pile body 11 can be increased and the support area | region by the ground G can be increased.
なお、例えば孔底２０ｂ付近において掘削ロッド１の１回転あたりの引き上げ高さを、拡大爪４の鉛直方向高さより小さくすることも好ましい。こうした場合、掘削孔２０の孔底２０ｂ付近に、拡大爪４の鉛直方向高さ（厚み）よりも高さの大きい（太い）拡径部２１を形成することができる。 For example, it is also preferable that the lifting height per rotation of the excavating rod 1 near the hole bottom 20b is smaller than the vertical height of the expanding claws 4. In such a case, the enlarged diameter portion 21 having a height (thickness) larger than the vertical height (thickness) of the expansion claw 4 can be formed near the hole bottom 20 b of the excavation hole 20.
さらに、上述のように掘削ロッド１を所定深度に維持しながら回転（空転）させると、掘削孔２０中の土砂の一部がスクリュー２に沿って排土され、硬化材１０を打設するスペースが形成される。このとき、従来のように、掘削するうちに掘削ロッド１を過剰に回転させると排土量が増え、掘削孔２０の孔壁２０ａなど周囲の地盤Ｇを緩めてしまうことがあったが、この点、本実施形態においては、地盤Ｇの緩みを抑えることが可能である。すなわち、本実施形態では、スクリュー２に沿って排土される土砂の一部が閉塞板３によって外側に押し出され、孔壁２０ａ（および欠損部２２）に練り付けられる（図２(V)参照）。この際、土砂の性状、閉塞板３の設置態様、隙間９の大きさ、掘削ロッド１の回転速度など種々の要因にもよるが、本実施形態の掘削ロッド１においては土砂が閉塞板３よりも上に排土されるのがほぼ抑えられる。 Furthermore, when the excavation rod 1 is rotated (idling) while maintaining the predetermined depth as described above, a part of the earth and sand in the excavation hole 20 is discharged along the screw 2 and a space for placing the hardening material 10 is placed. Is formed. At this time, if the excavation rod 1 is rotated excessively during excavation, the amount of soil removal increases, and the surrounding ground G such as the hole wall 20a of the excavation hole 20 may be loosened. In the present embodiment, it is possible to suppress the loosening of the ground G. That is, in this embodiment, a part of the earth and sand discharged along the screw 2 is pushed outward by the closing plate 3 and kneaded to the hole wall 20a (and the defect 22) (see FIG. 2 (V)). ). At this time, although depending on various factors such as the nature of the earth and sand, the installation mode of the blocking plate 3, the size of the gap 9, the rotation speed of the excavation rod 1, the earth and sand in the excavation rod 1 of the present embodiment is more than the blocking plate 3. It is almost suppressed that it is discharged to the top.
地盤Ｇの所定深度にて掘削ロッド１を回転（空転）させて孔底２０ｂを均したら、掘削ロッド１を引き抜く工程へと移行する。この引き抜き工程においてはノズル７から硬化材１０を吐出しながら掘削ロッド１を引き抜くことができる。上述のごとく掘削水を用いて掘削する場合には、孔壁２０ａの崩落をより抑えるといった観点からこのように硬化材１０を吐出しながら掘削ロッド１を引き抜くことが好ましい。本実施形態では、ノズル７を開けて硬化材１０を吐出し、スペースに充填しながら掘削ロッド１を引き抜く（図３(VII)等参照）。なお、硬化材１０を例示すれば、セメントミルク、生コンクリート、モルタル等の硬化体（水硬性材料）を挙げることができる。 When the excavation rod 1 is rotated (idled) at a predetermined depth of the ground G to level the hole bottom 20b, the process proceeds to a step of extracting the excavation rod 1. In this extraction step, the excavation rod 1 can be extracted while discharging the curing material 10 from the nozzle 7. When excavating using the drilling water as described above, it is preferable to pull out the excavating rod 1 while discharging the hardening material 10 from the viewpoint of further suppressing the collapse of the hole wall 20a. In this embodiment, the nozzle 7 is opened, the curing material 10 is discharged, and the excavation rod 1 is pulled out while filling the space (see FIG. 3 (VII) and the like). In addition, if the hardening | curing material 10 is illustrated, hardening bodies (hydraulic material), such as cement milk, ready-mixed concrete, and mortar, can be mentioned.
また、本実施形態では、掘削ロッド１の引き抜き工程において、当該掘削ロッド１を正回転させながら引き抜くようにしている。このように掘削ロッド１を正回転させながら引き抜くと、スクリュー２上の土砂に対して排土方向へ揚送する力を与えながら掘削ロッド１を引き上げることになる。したがって、特に別の機構を追加せずとも、スクリュー２上の土砂を孔底２０ｂに落とさないようにしながら掘削ロッド１を引き抜くことができる。 Moreover, in this embodiment, in the extraction process of the excavation rod 1, the excavation rod 1 is extracted while being rotated forward. When the excavating rod 1 is pulled out while rotating in the forward direction in this way, the excavating rod 1 is pulled up while applying a force to lift the earth and sand on the screw 2 in the direction of soil removal. Therefore, the excavation rod 1 can be pulled out without adding earth and sand on the screw 2 to the hole bottom 20b without adding another mechanism.
また、このように掘削ロッド１を正回転させながら引き抜くと、拡大爪４が孔壁２０ａに螺旋状の溝部を掘る。ノズル７から吐出された硬化材１０はこの溝部に入り込み、その状態で硬化して、杭体１１の周囲に螺旋状の節部１２を築造する（図３(VIII)等参照）。節部１２は拡大爪４の形状に因り種々の形態をとり得るが、例えば本実施形態では断面が略矩形である櫛状の突起のような節部１２を築造することができる。 Further, when the excavating rod 1 is pulled out while rotating in the forward direction in this way, the expanding claw 4 digs a spiral groove in the hole wall 20a. The hardened material 10 discharged from the nozzle 7 enters the groove portion and hardens in this state, thereby building a spiral node portion 12 around the pile body 11 (see FIG. 3 (VIII) and the like). The node portion 12 may take various forms depending on the shape of the enlarged claw 4. For example, in this embodiment, the node portion 12 such as a comb-like protrusion having a substantially rectangular cross section can be constructed.
掘削孔２０から掘削ロッド１を引き抜いたら、杭体１１の芯材（例えば鉄筋カゴ、鋼管、既製杭等の芯材）１３を掘削孔２０内に挿入する（図３(IX)参照）。挿入後、硬化材１０が硬化すると、掘削孔２０内に杭体１１が形成される（図３(X)参照）。なお、図３(IX)の一部および（図３(X)、図４においては硬化材１０の外周ではなく断面を示している。 When the excavation rod 1 is pulled out from the excavation hole 20, a core material (for example, a core material such as a reinforcing bar, steel pipe, ready-made pile) 13 of the pile body 11 is inserted into the excavation hole 20 (see FIG. 3 (IX)). When the hardening material 10 is hardened after the insertion, the pile body 11 is formed in the excavation hole 20 (see FIG. 3 (X)). Note that a part of FIG. 3 (IX) and (FIG. 3 (X) and FIG. 4 show a cross section instead of the outer periphery of the hardening material 10.
上述した本実施形態の掘削方法によれば、掘削孔２０の孔底２０ｂにおいて掘削ロッド１を回転（空転）させることにより、先端（つまりは掘削孔２０の底面）が周方向に平均化した状態となるように均すことができる。また、深さ一定に維持した状態で掘削ロッド１を回転させるとスクリュー２の作用により土砂の一部が排土されるが、このとき、本実施形態では閉塞板３が排土を抑制するので過度に土砂が排出されないようにすることができる。 According to the excavation method of the present embodiment described above, the tip (that is, the bottom surface of the excavation hole 20) is averaged in the circumferential direction by rotating (idling) the excavation rod 1 at the hole bottom 20b of the excavation hole 20. Can be leveled. Further, when the excavating rod 1 is rotated in a state where the depth is kept constant, a part of the earth and sand is discharged by the action of the screw 2, but at this time, the closing plate 3 suppresses the earth discharge in this embodiment. Sediment can be prevented from being discharged excessively.
以上について従来の手法と対比しながら説明する。従来手法の場合、掘削孔の孔底において掘削ロッドを空転させようとすればそのぶん排土量が多くなって周囲の地盤Ｇを緩めてしまう可能性がある。このため、従来ならば、高さ（深さ）を維持しながら掘削ロッドを回転（空転）させるようなことは行われないのが実際である。これに対し、本実施形態では、土砂が過度に排出されるのを閉塞板３の作用により抑制することができるので、孔底２０ｂで掘削ロッド１を回転（空転）させても周囲の地盤Ｇの緩みが抑えられる。このような作用により、本実施形態の掘削方法によれば、地盤Ｇの緩みを抑えつつ、掘削孔２０の底面がより周方向に平均化した状態となるよう孔底２０ｂを均すことができる。このように孔底２０ｂを均すように加工すると、杭体１１の先端地盤Ｇにおける部分的な破壊を生じにくくする効果があり、その結果、杭体１１の先端部の支持力性能を向上させることができる。また、孔底２０ｂが均されていれば、掘削孔２０の深さの測定基準が明確となり、より精度の高い数値を得やすいという利点もある。 The above will be described in comparison with the conventional method. In the case of the conventional method, if the excavation rod is idled at the bottom of the excavation hole, the amount of soil removal may increase and the surrounding ground G may be loosened. For this reason, conventionally, it is not actually performed to rotate (spin) the excavating rod while maintaining the height (depth). On the other hand, in this embodiment, since excessive discharge of earth and sand can be suppressed by the action of the closing plate 3, even if the excavation rod 1 is rotated (idling) at the hole bottom 20b, the surrounding ground G Can be suppressed. By such an action, according to the excavation method of the present embodiment, the hole bottom 20b can be leveled so that the bottom surface of the excavation hole 20 is more averaged in the circumferential direction while suppressing the looseness of the ground G. . When the hole bottom 20b is processed so as to be uniform in this way, there is an effect of making it difficult to cause partial breakage in the tip ground G of the pile body 11, and as a result, the supporting force performance of the tip portion of the pile body 11 is improved. be able to. Moreover, if the hole bottom 20b is leveled, the measurement standard of the depth of the excavation hole 20 will become clear, and there also exists an advantage that it is easy to obtain a more accurate numerical value.
また、本実施形態においては、上述のように羽根２ａと羽根２ａとの間に形成された閉塞板３が、掘削ロッド１の回転時、スクリュー２に沿って土砂が排土されるのを抑制するとともに、その一部を掘削孔２０の孔壁２０ａ（および欠損部２２）に練り付ける。例えば、掘削ロッド１の掘進時、拡大爪４により掘削されて（乱されて）孔壁２０ａの一部が緩んだ状態となっても、閉塞板３の練り付け作用によって当該緩んだ箇所に土砂を練り付け、いったん緩んだ地盤Ｇを強化し、周辺地盤のせん断強度を向上させ、当該孔壁２０ａに溝部を掘削するための下地をつくることができる。このように土砂を孔壁２０ａに練り付け、当該孔壁２０ａに溝部を掘削して杭体１１の周囲に所望の節部１２を築造することは、当該杭体１１の地盤Ｇに対する周面摩擦力を増大させうる点で好適である。このような作用により、周辺地盤Ｇに緩みが生じることが相乗的に抑えられる。加えて、本実施形態によれば、上述した閉塞板３の練り付け作用により、掘削ロッド１の先端部における地盤Ｇの緩みが他工法の場合よりも抑えられる。 Further, in the present embodiment, the closing plate 3 formed between the blade 2a and the blade 2a as described above prevents the earth and sand from being discharged along the screw 2 when the excavation rod 1 rotates. At the same time, a part thereof is kneaded to the hole wall 20 a (and the defect 22) of the excavation hole 20. For example, even when the excavation rod 1 is excavated, even if it is excavated (disturbed) by the expanding claws 4 and a part of the hole wall 20a is loosened, earth and sand are put on the loose portion by the kneading action of the closing plate 3. The ground G once loosened can be strengthened, the shear strength of the surrounding ground can be improved, and a ground for excavating the groove in the hole wall 20a can be created. In this way, kneading the earth and sand to the hole wall 20a and excavating a groove in the hole wall 20a to build a desired node 12 around the pile body 11 is a circumferential friction of the pile body 11 against the ground G. This is preferable in that the force can be increased. Such an action synergistically suppresses the loosening of the surrounding ground G. In addition, according to the present embodiment, loosening of the ground G at the distal end portion of the excavation rod 1 is suppressed by the kneading action of the closing plate 3 described above than in the case of other methods.
また、掘削工程において、掘削ロッド１の掘進速度と回転速度との間に一定となるような相関がない場合もあり得る。このような場合であっても、本実施形態の掘削方法によれば、閉塞板３が排土を抑制する結果、一定の相関がある場合と同様、掘削孔２０の孔底２０ｂを均すことが可能である。この点について説明を加えると、例えば従来手法であれば地盤Ｇの緩みを抑えるために掘進速度と回転速度とが一定の相関となるような制御が必要であり、一般に速度や回転の最適制御は難しいものであったのに対し、本実施形態の掘削方法においては、特有の構成によって排土が抑制されるようにしているため、地盤Ｇの緩みを抑えるためのこのような制御は必須ではないということができる。 In the excavation process, there may be a case where there is no constant correlation between the excavation speed and the rotation speed of the excavation rod 1. Even in such a case, according to the excavation method of the present embodiment, as a result of the blocking plate 3 suppressing the soil removal, the bottom 20b of the excavation hole 20 is leveled as in the case where there is a certain correlation. Is possible. To explain this point, for example, in the case of the conventional method, in order to suppress the loosening of the ground G, it is necessary to perform a control in which the excavation speed and the rotation speed have a certain correlation. Although it was difficult, in the excavation method of the present embodiment, since the soil removal is suppressed by a specific configuration, such control for suppressing loosening of the ground G is not essential. It can be said.
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では、羽根２ａと羽根２ａとの間隔（スパイラルピッチ）が一定であり、尚かつ羽根２ａの外径が一定の大きさとされている掘削ロッド１を用いたが使用可能な掘削ロッド１がこれに限定されることはなく、この他、スパイラルピッチが一定でない形態の掘削ロッド１、あるいは、螺旋状の羽根２ａの外径が一定でない形態の掘削ロッド１などを適用した場合にも、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することは可能である。いうまでもないが、上述した実施形態と同様の作用効果を奏しうる限り、本明細書で述べた掘削ロッド１はいずれも本発明に適用することができるものである。 The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the embodiment described above, the excavation rod 1 in which the distance (spiral pitch) between the blades 2a and 2a is constant and the outer diameter of the blades 2a is constant is used. The excavation rod 1 is not limited to this. In addition, the excavation rod 1 having a form in which the spiral pitch is not constant or the excavation rod 1 having a form in which the outer diameter of the spiral blade 2a is not constant is applied. In addition, it is possible to achieve the same operational effects as the above-described embodiment. Needless to say, any of the excavating rods 1 described in the present specification can be applied to the present invention as long as the same operational effects as the above-described embodiment can be obtained.
また、上述した実施形態では、連続した螺旋状の羽根２ａで構成されたスクリュー２を例示したがこれも好適な一例にすぎない。この他の形態として、羽根２ａは、例えば閉塞板３の下端よりも上方において一部が途切れた不連続な形状となっていてもよい。ただし、このように羽根２ａを不連続な形状にするとしても、閉塞板３の下端よりも下方においては連続形状となっていることが好ましい。 Moreover, in embodiment mentioned above, although the screw 2 comprised by the continuous spiral blade | wing 2a was illustrated, this is only a suitable example. As another form, the blade | wing 2a may become the discontinuous shape in which one part interrupted above the lower end of the obstruction board 3, for example. However, even if the blades 2a have a discontinuous shape as described above, it is preferable that the blades 2a have a continuous shape below the lower end of the closing plate 3.
また、上述した実施形態では、引き抜き工程にて、掘削ロッド１を連続して回転させながら引き抜くようにした形態を例示したが、これとは異なり、掘削ロッド１を不連続で回転させながら引き抜くようにしてもよい。このようにして掘削ロッド１が断続的に回転することにより、掘削孔２０の孔壁２０ａには不連続な拡径部２１が掘削される。したがって、これによれば、螺旋状であるが不連続である複数の節部が築造された杭体を構築することができる。このような節部を築造することによっても、掘削ロッド１の周囲において地盤Ｇに対する大きな抵抗力を実現することができる。 Further, in the above-described embodiment, the form in which the excavation rod 1 is extracted while being continuously rotated in the extraction process is illustrated, but unlike this, the excavation rod 1 is extracted while being discontinuously rotated. It may be. As the excavation rod 1 rotates intermittently in this manner, a discontinuous enlarged diameter portion 21 is excavated in the hole wall 20a of the excavation hole 20. Therefore, according to this, it is possible to construct a pile body in which a plurality of nodes that are spiral but discontinuous are built. By constructing such a node portion, a large resistance against the ground G can be realized around the excavation rod 1.
また、上述した実施形態では、拡大掘削部材として固定式の拡大爪４が設けられていたが、例えば、径方向へ開いた拡開位置および収容された退避位置との間で開閉可能な拡大爪を採用することもできる。開閉可能な拡大爪を採用し、掘削ロッド１の掘進時に爪を退避させた状態とすれば、地盤Ｇ（孔壁２０ａ）を乱す量が少なく、掘削抵抗も少ない。 In the above-described embodiment, the fixed expansion claw 4 is provided as the expansion excavation member. For example, the expansion claw that can be opened and closed between the expansion position opened in the radial direction and the retracted position accommodated therein. Can also be adopted. If an openable / closable expansion claw is employed and the claw is retracted when the excavation rod 1 is excavated, the amount of disturbing the ground G (hole wall 20a) is small, and the excavation resistance is also small.
また、上述した実施形態においては引き抜き工程において掘削ロッド１を正回転させながら引き抜くようにしたが、当該掘削ロッド１を無回転のまま掘削孔２から引き抜くこともできる。こうした場合、拡大爪４によって孔壁２０ａに直線状の溝部が掘削され、杭体１１には同様に直線状の節部１２が築造される。 In the above-described embodiment, the excavation rod 1 is extracted while being rotated forward in the extraction process. However, the excavation rod 1 can be extracted from the excavation hole 2 without rotation. In such a case, a linear groove portion is excavated in the hole wall 20a by the expanding claws 4, and the linear node portion 12 is similarly constructed in the pile body 11.
また、上述した実施形態では閉塞板３の好適な形態例を説明したがこれは一例にすぎず、この他にも種々態様の閉塞板３を採用することができる。例示すれば、当該閉塞板３として矩形以外の形状のものを採用することもできる。あるいは、平板状のみならず、例えば表面が湾曲した閉塞板３を採用することもできる。また、閉塞板３を複数設ける場合には、大きさや形状が互いに異なるものを、異なる高さ・異なる周方向位置に配置することができる。あるいは、当該掘削ロッド１の回転方向に対する傾斜角度をそれぞれ別の角度に調整して配置することで、練り付け作用を調整することもできる。 Moreover, although the suitable form example of the obstruction | occlusion board 3 was demonstrated in embodiment mentioned above, this is only an example and can employ | adopt the obstruction | occlusion board 3 of a various aspect other than this. For example, a shape other than a rectangle may be employed as the closing plate 3. Alternatively, not only a flat plate shape but also a closed plate 3 having a curved surface can be employed. Further, when a plurality of closing plates 3 are provided, ones having different sizes and shapes can be arranged at different heights and different circumferential positions. Alternatively, the kneading action can be adjusted by adjusting the inclination angles of the excavation rod 1 with respect to the rotation direction to different angles.
また、閉塞板３は、複数設けてもよい。閉塞板３を二以上備えた掘削ロッド１を用いて地盤Ｇを掘削することとすれば、掘削時における排土をさらに抑制することができる。また、こうした場合には、掘削ロッド１の回転時、掘削孔２０の孔壁２０ａへさらに土砂を練り付けることもできる。閉塞板３を複数設ける場合、同形状の閉塞板３を用いてもよいし、あるいは、各閉塞板３の形状を互いに異ならせ、各閉塞板３における排土の抑制作用、土砂の練り付け作用を異ならせるようにしてもよい。なお、閉塞板３を複数設ける場合、各閉塞板３の高さ（深さ）を異ならせることができるのはもちろん、各閉塞板３の周方向配置（回転軸に沿って見たときの時計回りの位置）についても異ならせることができ、適宜配置することが可能である。 A plurality of closing plates 3 may be provided. If the ground G is excavated using the excavation rod 1 provided with two or more closing plates 3, soil removal during excavation can be further suppressed. In such a case, earth and sand can be further kneaded to the hole wall 20a of the excavation hole 20 when the excavation rod 1 rotates. When a plurality of blocking plates 3 are provided, the same shape of the blocking plates 3 may be used, or the shapes of the respective blocking plates 3 may be made different from each other so as to suppress the discharge of soil and the kneading action of earth and sand. May be different. When a plurality of closing plates 3 are provided, the height (depth) of each closing plate 3 can be varied, and the circumferential arrangement of each closing plate 3 (a timepiece as viewed along the rotation axis) The position of the surroundings can also be varied and can be appropriately arranged.
また、上述した実施形態では引き抜き工程において掘削ロッド１を引き抜きながら硬化材１０を吐出して掘削孔２０内に充填し打設したが（図２(IV)参照）、掘削ロッド１を引き抜いてから硬化材１０を吐出するようにしてもよい。こうした場合、掘削ロッド１の引き抜き工程と硬化材１０の打設工程とが分離することになる。具体例を挙げれば、掘削孔２０内に泥水などを充填しておき、管などでセメントミルク等を注入して置換するような態様もここでいう分離された引き抜き工程・打設工程に含まれる。 In the above-described embodiment, the hardened material 10 is discharged while filling the excavation hole 20 while pulling the excavating rod 1 in the pulling process (see FIG. 2 (IV)), but after the excavating rod 1 is pulled out. The curing material 10 may be discharged. In such a case, the drawing process of the excavating rod 1 and the placing process of the hardened material 10 are separated. As a specific example, a mode in which mud water or the like is filled in the excavation hole 20 and cement milk or the like is injected and replaced with a pipe or the like is also included in the separated drawing process and placing process here. .
従来の掘削方法（従来工法）と本発明にかかる掘削方法（本願技術）とにおける杭沈下度を比較するための試験を行った。 A test for comparing the degree of pile settlement in the conventional excavation method (conventional construction method) and the excavation method according to the present invention (the present application) was conducted.
図５に、従来工法による結果（ストレート杭の杭頭荷重と杭頭沈下度）を示す。また、図６に、本願技術による結果（螺旋状の節部が築造された杭の杭頭荷重と杭頭沈下度のグラフを示す。さらに、図７には、従来工法および本願技術における杭頭荷重−杭頭沈下度のグラフを示す。なお、図中の各符号は、
δo：載荷試験における杭頭部の沈下量（mm）
Ｄ：載荷試験を実施した杭の直径（mm）
Ｄ'：節部の外径（mm）
Ｐo：杭の頭部に作用している荷重（軸力）（kN）
である。
FIG. 5 shows the results of the conventional method (pile head load and pile head settlement of straight piles). In addition, FIG. 6 shows the results of the present technology (pile head load and pile head subsidence graph of a pile with a helical node built. FIG. 7 shows the pile head in the conventional method and the present technology. The graph of load-pile head subsidence is shown.
δo: Settling amount of pile head in loading test (mm)
D: Diameter of pile for which load test was performed (mm)
D ': outer diameter of the node (mm)
Po: Load acting on the pile head (axial force) (kN)
It is.
この試験より、従来工法よりも本願技術のほうが、杭頭荷重に対する杭の沈下度を抑えられるという結果が得られた。これにより、本願技術によれば、従来よりも杭の支持性能を向上させることができることが確認された。 From this test, it was found that the technique of the present application can suppress the degree of settlement of the pile with respect to the pile head load than the conventional method. Thereby, according to this application technique, it was confirmed that the support performance of a pile can be improved rather than before.
本発明は、地盤中に杭や柱列壁（地中壁）等の杭体を構築する場合に適用して好適なものである。 The present invention is suitable when applied to a pile body such as a pile or a column wall (underground wall) in the ground.
１…掘削ロッド、２…スクリュー、２ａ…羽根、２ｂ…（スクリューの）先端、３…閉塞板（閉塞部材）、４…拡大爪（拡大掘削部材）、１０…硬化材、１１…杭体、１２…節部、２０…掘削孔、２０ｂ…孔底、２１…拡径部、Ｇ…地盤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excavation rod, 2 ... Screw, 2a ... Blade | wing, 2b ... (Screw | screw) tip, 3 ... Closure board (occlusion member), 4 ... Expansion claw (expansion excavation member), 10 ... Hardening material, 11 ... Pile body, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Node part, 20 ... Drilling hole, 20b ... Hole bottom, 21 ... Diameter expansion part, G ... Ground
Claims (11)
前記掘削ロッドとして、
前記スクリューを構成する羽根と羽根との間の空隙の一部または全部を遮る少なくとも一の閉塞部材と、
前記閉塞部材よりも当該掘削ロッドの先端側に配置され、常時、前記スクリューによる前記地盤の掘削径よりも大きい径の拡径部を掘削する拡大掘削部材と、
を備えたロッドを用い、
該掘削ロッドを用いた掘進工程および該掘削孔から当該掘削ロッドを引き抜く工程の少なくとも一部において当該掘削ロッドを回転させ、前記スクリューによりロッド後端側に搬送される土砂の搬送作用を前記閉塞部材により妨げて、当該土砂の一部を、該掘削孔の孔壁に練り付け、前記拡大掘削部材によって前記孔壁の欠損した部分に補充し、
前記掘削ロッドの引き抜き工程においては、前記閉塞部材の作用により前記土砂の一部が練り付けられた前記孔壁に対して前記拡大掘削部材により前記拡径部を掘削する、地盤の掘削方法。 In the method of excavating the ground using a drill rod with a screw on the outer periphery,
As the drilling rod,
At least one blocking member that blocks part or all of the gap between the blades constituting the screw; and
An expansion excavation member that is disposed on the distal end side of the excavation rod rather than the closing member, and that excavates a diameter-enlarged portion having a diameter larger than the excavation diameter of the ground by the screw at all times ,
Using a rod with
In the excavation step using the excavation rod and in the at least part of the step of pulling out the excavation rod from the excavation hole, the excavation rod is rotated, and the blocking member is configured to convey the earth and sand conveyed to the rod rear end side by the screw. interfere with, the part of the soil, with kneading the hole wall of該掘drilling, replenished missing portions of the pore walls by the expanded drilling member,
The ground excavation method, wherein, in the step of extracting the excavation rod, the enlarged diameter excavation member excavates the diameter-expanded portion with respect to the hole wall in which a part of the earth and sand is kneaded by the action of the blocking member.
前記掘削ロッドは、
前記スクリューを構成する羽根と羽根との間の空隙の一部または全部を遮る少なくとも一の部材であって、該掘削ロッドを用いた掘進工程および該掘削孔から当該掘削ロッドを引き抜く工程の少なくとも一部において当該掘削ロッドが回転した場合に、前記スクリューによりロッド後端側に搬送される土砂の搬送作用を妨げて当該土砂の一部を該掘削孔の孔壁に練りつける閉塞部材と、
前記閉塞部材よりも当該掘削ロッドの先端側に配置され、常時、前記スクリューによる前記地盤の掘削径よりも大きい径の拡径部を掘削する拡大掘削部材と、
を有し、
前記閉塞部材は、前記拡大掘削部材によって前記孔壁の欠損した部分に、前記土砂の一部を補充する、地盤の掘削装置。 In the ground excavation apparatus having an excavation rod with a screw on the outer periphery,
The drill rod is
At least one member that blocks a part or all of the gap between the blades constituting the screw, and at least one of the excavation step using the excavation rod and the step of extracting the excavation rod from the excavation hole When the excavation rod rotates in the section, a blocking member that hinders the conveying action of the earth and sand conveyed to the rod rear end side by the screw and kneads a part of the earth and sand to the hole wall of the excavation hole,
An expansion excavation member that is disposed on the distal end side of the excavation rod rather than the closing member, and that excavates a diameter-enlarged portion having a diameter larger than the excavation diameter of the ground by the screw at all times ,
Have,
The closing member is a ground excavation device in which a part of the earth and sand is replenished to a portion where the hole wall is missing by the enlarged excavation member .
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