JP6345716B2

JP6345716B2 - 自動回転貫入装置

Info

Publication number: JP6345716B2
Application number: JP2016008483A
Authority: JP
Inventors: 郁男鈴木
Original assignee: 株式会社東部
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: JP2017089363A

Description

本願発明は、地盤に鋼管杭を自動的に回転貫入するための自動回転貫入装置に関する。

特許文献１（特開平６−３３６７１９号公報）は、抵抗体を地盤中に貫入することにより地盤情報を得る地盤探査に関わり、地盤の貫入抵抗の大きさにより、貫入方向を静的貫入、回転貫入、振動・衝撃貫入などを順次追加することにより、軟弱地盤から硬質地盤まで高い精度で探査可能な簡易可搬式の装置と手法に関するものである。このため、この装置は、先端に地盤貫入抵抗体を有するロッドに貫入荷重と貫入回転力をそれぞれ各別、又は同時に伝達する手段を有し、貫入荷重が設定上限貫入荷重になるまでは設定貫入速度で貫入させ、設定上限貫入荷重に達しても設定貫入速度で貫入しない場合は、設定上限貫入荷重を作用させた状態で回転貫入をさせることにある。

特許文献２（特開２００３−２３２０３８号公報）は、回転駆動装置の回転出力を昇降高さに応じて自動的に変更可能な回転駆動制御手段を提供するもので、杭打ち機のリーダに沿って昇降可能に装着された回転駆動装置が、油圧モータの回転を、減速機を介して出力軸に伝達し、その出力軸に連結された鋼管杭やスクリューロッドなどを回転させるものであって、回転駆動装置がリーダを昇降する際にその高さを検出する位置検出器と、この位置検出器からの信号を受けて回転駆動装置の出力をトルク、回転数又は馬力の少なくともいずれか１つについて変化させる油圧モータの駆動回路とを有するものである。

特許文献３（特開２０１０−１３３１４０号公報）は、経験の少ないオペレータが運転する場合にも、熟練したオペレータの運転操作に近い操作が可能となる回転貫入杭施工システムを提供するもので、回転貫入杭を地盤中の所定位置まで回転貫入するにあたり、回転貫入杭の施工状態を連続的に測定し、その測定データに基づいて、回転杭施工装置の操作を自動制御により又はオペレータの操作により行う回転貫入杭施工システムにおいて、前記施工状態に関する測定データに所定の範囲を超える変動があった場合の施工装置に対する１または複数の特定装置を、事前の熟練オペレータの操作による施工データに基づいて設定しておき、施工中に前記測定データが所定の範囲を超えたときに、前記特定操作を自動制御によりまたはオペレータの操作により行うようにしたものである。

特開平６−３３６７１９号公報特開２００３−２３２０３８号公報特開２０１０−１３３１４０号公報

特許文献１に開示される発明によれば、貫入荷重、回転数、振動・衝撃荷重、貫入量の制御と記録を自動化によって取得することができる。特許文献２に開示される発明では、位置検出器によってリーダを昇降する際のその高さを検出することができる。特許文献３に開示される発明では、事前の熟練オペレータの操作による施工データに基づいて自動制御により行うことができる。

しかしながら、実際には、作業者が、設計図・調査データ・貫入計測値（回転数／回転トルク・貫入量・深度・圧入力・傾斜角等）を確認・照合しながら回転貫入作業を行うもので、この場合、作業者の熟練度によって回転貫入作業の達成度に差が生じることになる。

このため、本発明は、鋼管杭を自動的に回転貫入することのできる自動回転貫入装置を提供するものである。

本発明に係る自動回転貫入装置は、所定の管径を有する鋼管の先端に、所定の拡翼径を有し、前記鋼管先端から傾斜して点対称に延出する拡翼部を有する鋼管杭を回転貫入するために、鋼管杭を垂直に支持する支持機構及び鋼管杭に回転圧入力を付与する回転圧入装置を有するリーダを具備する自動回転貫入装置において、前記鋼管杭の１回転当たりの回転貫入量を検出する単位貫入量検出手段と、前記鋼管杭に付与される回転トルク値を検出する回転トルク値検出手段と、前記鋼管杭の貫入深度を検出する貫入深度検出手段とを具備し、ボーリング調査地点の近傍に試験杭として第1の鋼管杭を回転貫入すると共に、第1の鋼管杭の回転貫入の状態を、少なくとも前記単位貫入量検出手段、前記回転トルク値検出手段及び前記貫入深度検出手段によってそれぞれ検出される１回転当たりの回転貫入量、回転トルク値及び貫入深度によって把握し、第２の鋼管杭以降の鋼管杭の打ち止め管理値の設定を行う打ち止め管理値設定手段と、該管理値設定手段によって設定された打ち止め管理値が達成された場合に、鋼管杭の回転貫入を停止させるように前記リーダの回転圧入装置を制御する制御手段とを具備することにある。

また、１回転当たりの回転貫入量を検出する回転貫入量検出手段と、鋼管杭の貫入深度を検出する貫入深度検出手段とは、鋼管杭の回転数を検出する回転数検出手段を設けることによって、相互に演算可能となる。たとえば、１回転当たりの回転貫入量に回転数を乗じることによって貫入深度を取得することができ、また貫入深度を回転数で割ることによって１回転当たりの回転貫入量を取得できるものである。このように、それぞれのパラメータを取得するためのセンサーを設けてもよいが、必要最小限のセンサーを設けることによって残りのパラメータを演算するようにしてもよいものである。

本発明によれば、地質調査のためのボーリング調査地点の近傍に回転貫入する最初の鋼管杭を試験杭とし、この試験杭の回転貫入時の１回転当たりの回転貫入量、回転トルク値及び貫入深度を回転貫入条件として検出し、この回転貫入条件に基づいて第２の鋼管杭以降の鋼管杭の打ち止め管理値の設定を行い、このうち止め管理値が達成されるまで鋼管杭の回転貫入を継続して実行し停止するようにしたものである。

また、前記打ち止め管理値は、打ち止め深度上方の所定位置で記録した回転トルク値であり、鋼管杭の回転貫入時に回転トルク値検出手段によって検出された回転トルク値が前記打ち止め管理値に到達した場合に、制御手段によって前記回転圧入装置の作動を停止することが望ましいものである。

このように、回転トルク値が打ち止め管理値に到達した場合には、回転トルク値の上昇によって鋼管杭が地盤の固い支持層に到達したことが判定されるため、回転貫入を停止するものである。

さらに、前記回転貫入量検出手段によって検出された１回転あたりの回転貫入量が前記拡翼部の勾配の所定割合以下であり、且つ回転トルク値検出手段によって検出された回転トルク値に変化が見られない場合には、その時点での貫入深度を計測し、打ち止め管理値として定めることが望ましいものである。

さらに言えば、試験杭は、ボーリング調査地点に最も近い回転貫入地点にて行い、その際、設計図、ボーリングによる調査データと、貫入計測値、たとえば回転数／回転トルク、貫入量、深度、圧入力、傾斜角等とを比較しながら、打ち止め管理値を設定することようにしてもよいものである。

また、打ち止め管理値には、原則、ボーリングによる調査データにより設定された設計深度よりも所定値（たとえば鋼管杭の杭径）上方に位置する試験杭の回転トルク値を設定することが望ましい。但し、強固な地盤等により強反発や空転してしまう場合、又は、１回転当たりの貫入量が所定の値以下（たとえば、拡翼勾配の１５％以下の貫入量）で回転トルク値に変化傾向が見られない場合には、その時点での貫入量を計測し打ち止め管理値を定めることが望ましい。

さらに、杭の打ち止めは、試験杭から得られた管理値を満たすことが望ましいが、管理値を満たすことができない場合には、試験杭の柱状図の変化傾向やロケーション、相関性等を勘案して管理値の再設定を行うようにしてもよいものである。また、近接位置にて再度回転貫入を行うか、或いは増長（継ぎ杭）により再回転貫入をし、管理値を満たすこととするか、を判断しても良いものである。

また、支持層への杭の根入れは、原則所定値（鋼管杭の杭径分）以上とすることが望ましいが、支持層が強固な場合など所定値以上の貫入ができない場合には、貫入量が拡翼勾配高さ以上貫入している場合や、１回転当たりの貫入量が所定値（拡翼勾配高さの所定割合）以下の貫入量で回転トルク値に変化が見られない場合には、根入れ長が所定値以下でも打ち止めにすることが望ましい。

杭の高止まりについて、その発生が地中障害によると判定される場合には、障害物の撤去あるいは杭回転貫入位置を変更して管理値による打ち止め管理を行うことが望ましい。この杭の高止まりについては、鋼管杭の深度が所定値以下であり、１回転当たりの貫入量が所定値以下である場合に、それを判定することが可能である。

鋼管杭先端が想定支持層深度で打ち止め管理値を満たない場合には、鋼管杭を次いで打ち止め管理を満たすまで回転貫入を継続するようにすることが望ましいものである。但し、この場合、最大施工深度を超える場合には、回転貫入作業を停止し、鋼管杭の回転貫入作業自体を見直すようにすることが望ましい。

また、鋼管杭の打ち止め深度を記憶し、一本前の鋼管杭の打ち止め深度と、今回の鋼管杭の打ち止め深度とを比較し、支持層の深度の変化に基づいて鋼管杭の打ち止めを決定する打ち止め深度の比較手段を具備することが望ましい。これによって、支持層の上端部の変化傾向を掌握することが可能となり、鋼管杭の回転貫入深度を予測することも可能となるものである。

さらに、前記回転圧入装置を駆動制御するためのコントロールユニットと、該コントロールユニットへの設定を行うスイッチ部と、前記鋼管杭の１回転当たりの貫入量を検出するための貫入量検出手段と、前記鋼管杭に付与される回転トルク値を検出するための回転トルク検出手段とを少なくとも具備する制御機構を具備することが望ましい。これによって、上述した手段に基づく制御を実行することが可能となるものである。

さらにまた、前記制御機構は、さらに通信手段を具備し、該通信手段を介して離れた場所に配置された管理部と通信可能であることが望ましい。

これによって、コントロールユニットによって入手される全てのデータ若しくは選択されたデータを、通信手段を介して、離れた場所に配置された管理部、例えば事務所に設けられた中央管理部などの大型コンピュータに送信することが可能となるため、迅速な処理が可能となるものである。また、管理部において、それらデータの精査が可能となることから、それらのデータに不具合がある場合には、通信手段を介して即座に現場にその旨を通達することも可能となるものである。

上述したように、本発明によれば、試験杭の回転貫入時に取得したデータに基づいて回転貫入打ち止めの管理値を設定し、次の鋼管杭の回転貫入の打ち止めの条件とすることから、自動によっても確実で良好な鋼管杭の回転貫入を行うことができるものである。

さらに、離れた場所に配置された管理部によって、複数の制御機構からのデータを集約して管理することが可能となるため、現場から送信されたデータに不都合がある場合には、即座に現場のその旨を通達することができるものである。また、管理部によってデータを管理することができるため、現場でのデータの紛失を防止できるものである。

鋼管杭の回転貫入用のリーダを備えた杭打機の概略説明図である。本発明に係る制御機構の概略構成図である。試験杭の貫入作業を示したフローチャート図である。試験杭のトルク値と深度との関係を示した特性図である。本杭の貫入作業を示したフローチャート図である。本杭の高止まり作業を示したフローチャート図である。本発明に係る別の制御機構の概略構成図である。

本発明に係る自動回転貫入装置は、自動により鋼管杭の回転貫入を可能にするためのものであり、たとえば、所定の管径を有する鋼管の先端に、所定の拡翼径を有し、前記鋼管先端から傾斜して点対称に延出する拡翼部を有する鋼管杭を回転貫入するために、鋼管杭を垂直に支持する支持機構及び鋼管杭に回転圧入力を付与する回転圧入装置を有するリーダを具備する自動回転貫入装置において、前記鋼管杭の１回転当たりの回転貫入量を検出する単位貫入量検出センサーと、前記鋼管杭に付与される回転トルク値を検出する回転トルク値検出センサーと、前記鋼管杭の貫入深度を検出する貫入深度検出センサーとを具備し、ボーリング調査地点の近傍に試験杭として第1の鋼管杭を回転貫入すると共に、第1の鋼管杭の回転貫入の状態を、少なくとも前記単位貫入量検出センサー、前記回転トルク値検出センサー及び前記貫入深度検出センサーによってそれぞれ検出される１回転当たりの回転貫入量、回転トルク値及び貫入深度によって把握し、第２の鋼管杭以降の鋼管杭の打ち止め管理値の設定を行う打ち止め管理値設定と、該管理値設定によって設定された打ち止め管理値が達成された場合に、鋼管杭の回転貫入を停止させるように前記リーダの回転圧入装置を制御するコントロールユニットとを具備するものである。

また、前記打ち止め管理値は、打ち止め深度上方の所定位置で記録した回転トルク値であり、鋼管杭の回転貫入時に回転トルク値検出センサーによって検出された回転トルク値が前記打ち止め管理値に到達した場合に、コントロールユニットによって前記回転圧入装置の作動を停止する。

さらに、前記回転貫入量検出センサーによって検出された１回転あたりの回転貫入量が前記拡翼部の勾配の所定割合以下であり、且つ回転トルク値検出センサーによって検出された回転トルク値に変化が見られない場合には、その時点での貫入深度を計測し、打ち止め管理値として定める。

さらに言えば、試験杭は、ボーリング調査地点に最も近い回転貫入地点にて行い、その際、設計図、ボーリングによる調査データと、貫入計測値、たとえば回転数／回転トルク、貫入量、深度、圧入力、傾斜角等とを比較しながら、打ち止め管理値を設定する。

また、打ち止め管理値には、原則、ボーリングによる調査データにより設定された設計深度よりも所定値（たとえば鋼管杭の杭径）上方に位置する試験杭の回転トルク値を設定する。但し、強固な地盤等により強反発や空転してしまう場合、又は、１回転当たりの貫入量が所定の値以下（たとえば、拡翼勾配の１５％以下の貫入量）で回転トルク値に変化傾向が見られない場合には、その時点での貫入量を計測し打ち止め管理して定める。

また、支持層への杭の根入れは、原則所定値（鋼管杭の杭径分）以上とするが、支持層が強固な場合など所定値以上の貫入ができない場合には、貫入量が拡翼勾配高さ以上貫入している場合や、１回転当たりの貫入量が所定値（拡翼勾配高さの所定割合）以下の貫入量で回転トルク値に変化が見られない場合には、根入れ長が所定値以下でも打ち止めにする。

杭の高止まりについて、その発生が地中障害によると判定される場合には、障害物の撤去あるいは杭回転貫入位置を変更して管理値による打ち止め管理を行う。この杭の高止まりについては、鋼管杭の深度が所定値以下であり、１回転当たりの貫入量が所定値以下である場合に、それを判定することが可能である。

鋼管杭先端が想定支持層深度で打ち止め管理値を満たない場合には、鋼管杭を次いで打ち止め管理を満たすまで回転貫入を継続するようにする。但し、この場合、最大施工深度を超える場合には、回転貫入作業を停止し、鋼管杭の回転貫入作業自体を見直すようにするものである。以下、本発明の実施例について、図面により説明する。

さらにまた、前記制御機構は、さらにインターネット回線、携帯電話回線等の通信機構を介して、離れた場所に配置された管理部と通信ができるものである。

これによって、コントロールユニットによって入手される全てのデータ若しくは選択されたデータを、前記通信機構を介して、離れた場所に配置された管理部、例えば事務所に設けられた中央管理部などの大型コンピュータに送信することが可能となるため、迅速な処理が可能となるものである。また、管理部において、それらデータの精査が可能となることから、それらのデータに不具合がある場合には、通信手段を介して即座に現場にその旨を通達することも可能となるものである。

図１は、鋼管杭１を回転貫入するために鋼管杭１を保持すると同時に鋼管杭１に回転力及び圧入力を付与する回転圧入装置２を備えたリーダ３を具備する杭打ち機（鋼管回転圧入機）４を示したものである。この杭打ち機４で回転貫入される鋼管杭１は、所定の杭径（Ｄ）を有し、先端部には、所定の勾配（約１５°）と所定の拡翼径（Ｄｗ）を有する一対の拡翼１０を有するものである。

本発明の実施例１に係る自動回転貫入装置の制御機構１００は、たとえば図２に示すように、回転圧入装置２を駆動制御するためのコントロールユニット（Ｃ/Ｕ）５を具備し、さらにこのコントロールユニット５には、スイッチ部６からの設定信号もしくは制御信号が入力され、さらにまた１回転当たりの貫入量Δｈを検出するための貫入量検出センサー７からの検出信号、及び鋼管杭１に付与される回転トルク値Ｔを検出するための回転トルクセンサー８からの検出信号が入力される。

本発明に係る自動回転貫入装置は、ボーリング調査地点に最も近い回転貫入位置に、試験杭として第１の鋼管杭を、図３に示されるフローチャート図に従って回転貫入を実施する。この試験杭回転貫入の基本概念は、鋼管杭の回転貫入を、設計深度を目標に回転貫入を行い、経時的なトルク値の変化と柱状図の相関性を確認し、支持層深度及び打ち止め管理値を決定することである。

具体的な一例として、ステップ１００から開始される試験杭の回転貫入は、ステップ１１０において開始され、ステップ１２０において、ｎ値が更新される。ステップ１３０では、ｎ回目の回転トルク値Ｔ（ｎ）が回転トルクセンサー８によって検出され、ステップ１４０では前記貫入量検出センサー７によってｎ回目の１回転当たりの貫入量Δｈ（ｎ）が検出される。

ステップ１４０での１回転当たりの貫入量Δｈ（ｎ）は、ステップ１５０において加算されて貫入深度ｈが求められる。この実施例では、１回転当たりの貫入量Δｈ（ｎ）を加算して貫入深度ｈを求めるようにしたが、回転数を検出して１回転当たりの貫入量Δｈに回転数を乗じて貫入深度ｈを求めてもよいものである。

ステップ１６０では、今回検出された回転トルク値Ｔ（ｎ）と一回前の回転トルク値Ｔ（ｎ−１）が比較され、その差が所定値αより大きいか否かが判定される。この差が所定値α以下である場合には、ステップ１２０に回帰して、ステップ１３０，１４０，１５０が継続され、回転貫入動作が継続して実施される。また、ステップ１６０の判定において、前記差が所定値αより大きい場合には、ステップ１７０に進んで、貫入深度ｈが設計深度Ｈｓｅｔより大きいか否かが判定され、基本的に設計深度Ｈｓｅｔまで回転貫入動作が継続される。

ステップ１６０において、回転貫入トルク値Ｔ（ｎ）の変化が所定値α以上である場合、言い換えると回転貫入トルク値Ｔ（ｎ）が急激に上昇した場合であり、且つステップ１７０の判定において貫入深度ｈが設計深度Ｈｓｅｔよりも大きくなった場合、言い換えると鋼管杭（試験杭）が設計深度Ｈｓｅｔ以上に深く貫入された場合に、ステップ１８０において設計深度Ｈｓｅｔから鋼管杭の杭径（Ｄ）分上方に位置する地点の検出トルク値Ｔ（ｎ）を管理トルク値Ｔｃとして設定し、さらにステップ１９０において、前記地点の貫入深度ｈを支持層上端部深度ｈｓとして設定し、ステップ２００において試験杭の貫入を終了するものである。

尚、ステップ１３０及びステップ１４０で検出された１回転当たりの貫入量（貫入深度ｈ）及び回転トルク値Ｔ（ｎ）から、たとえば図４で示すような回転貫入特性を得ることができる。支持層上端部深度ｈｓと、設計深度Ｈｓｅｔと、管理トルク値Ｔｃとの関係は、たとえば図４に示す通りである。

本杭（第２の鋼管杭以降）の貫入については、基本的に上述した試験杭（第１の鋼管杭）の回転貫入により取得された管理トルク値Ｔｓを満たすことによって打ち止めとするものである。

本杭（第２の鋼管杭以降）の貫入は、ステップ３００から開始されるもので、ステップ３１０において回転貫入が開始され、ステップ３２０において鋼管杭にかかる回転トルク値Ｔｒを検出し、ステップ３３０において１回転当たりの貫入量Δｈを検出し、ステップ３４０で、１回転当たりの貫入量Δｈを加算して貫入深度ｈを求める。ステップ３５０では、ステップ３２０で検出された回転トルク値Ｔｒが許容ねじりトルク値Ｔｓ以下か否かが判定され、許容ねじりトルク値Ｔｓより大きい場合には、高止まりが判定され、高止まり制御（ステップ５００）が実行される。

順調な回転貫入の場合には、ステップ３２０で検出された回転トルク値Ｔｒが許容ねじりトルク値Ｔｓ以下となるため、ステップ３６０に進み、貫入深度ｈが試験杭によって取得された支持層上端部深度ｈｓに到達したか否かが判定される。ステップ３６０の判定において、貫入深度ｈが前記支持層上端部深度ｈｓに到達していない場合であって、ステップ３７０において、前記ステップ３２０で検出された回転トルク値Ｔｒが管理トルク値Ｔｃ以上か否かについて判定され、回転トルク値Ｔｒが管理トルク値Ｔｃに到達しない場合には、ステップ３２０に回帰してステップ３２０，３３０，３４０，３５０，３６０，３７０が実行され、回転貫入が継続される。

ステップ３７０の判定において、検出された回転トルク値Ｔｒが管理トルク値Ｔｃに到達した場合には、鋼管杭１が支持層に到達したと判定されるため、ステップ３８０においてその地点の貫入深度ｈが、ｎ本目の鋼管杭が支持層に到達した到達貫入深度ｈｃｃ（ｎ）として記憶される。また、ステップ３９０において、鋼管杭の杭径Ｄの相当する深度分根入れ作業が実施され、ステップ４００において鋼管杭の回転貫入が完了し（打ち止め）、ステップ４１０において鋼管杭の回転貫入作業が継続されるか否かが判定され、継続される場合には、ステップ４２０において本数ｎに１が追加されてステップ３１０に回帰し、ｎ本目の鋼管杭の回転貫入が開始される。

また、前記ステップ３６０において、貫入深度ｈが支持層上端部深度ｈｓ以上となって場合、ステップ４３０に進んで、一本前の到達貫入深度ｈｃｃ（ｎ−１）と今回の到達貫入深度ｈｃｃ（ｎ）が比較されてその差が所定の値ＣＣ以下である場合には、ステップ３８０に移行し、以下のステップが実施され、回転貫入が継続されるとともに到達貫入深度ｈｃｃ（ｎ）が更新され、根入れ作業の後回転貫入作業が完了する。

また、ステップ４３０の判定において、その差が所定の値ＣＣより大きい場合には、支持層への到達貫入深度ｈｃｃ（ｎ）が大きく変化した状態であることを判定し、ステップ４４０において１回転あたりの貫入量Δｈが鋼管杭の拡翼１０の拡翼径Ｄｗに所定率ａを乗じた値以下であるか否かが判定される。前記所定率ａは、この実施例では、拡翼１０の傾斜角度がθ（例えば１５°）であり、１回転あたりの貫入量Δｈが、拡翼１０の貫入深度Ｌの１５％以下である場合に、回転貫入が十分に行われていないと判断することから、ａ＝０．１５×ｓｉｎ１５となるので、約０．０４で設定される。

ステップ４４０の判定において、１回転あたりの貫入量Δｈが拡翼１０の拡翼径Ｄｗの所定割合（０．０４）以下であるには、鋼管杭１が支持層に到達したものと判断して、ステップ４００に進んで、今回の回転杭の回転貫入作業を停止（打ち止め）するものである。

また、ステップ４４０の判定において、１回転あたりの貫入量Δｈが拡翼径Ｄｗの所定の割合（０．０４）より大きい場合には、ステップ４５０に進んで、回転貫入作業を停止し、再度地盤の状況を確認する必要が生じたとするものである。

前記ステップ３５０の判定において選択された高止まり制御（ステップ５００）は、例えば図６に示すように、ステップ５１０において回転貫入作業を停止し、ステップ５２０において鋼管杭１を所定回数逆回転させてステップ５３０で停止させ、そしてステップ５４０で再貫入を開始し、再度１回転あたりの貫入量Δｈが拡翼径Ｄｗの所定の割合（０．０４）以下である場合には、ステップ３２０に回帰して回転貫入作業が継続される。また、ステップ５５０の判定において、１回転あたりの貫入量Δｈが拡翼径Ｄｗの所定の割合（０．０４）より大きい場合には、ステップ４５０に進んで、回転貫入作業を停止し、再度地盤の状況を確認する必要が生じたとするものである。

以上のように、本発明に係る自動回転貫入装置は、第１の鋼管杭を、試験杭としてボーリング調査地点の近傍に回転貫入し、その貫入状況（１回転あたりの貫入量、回転貫入トルク値、貫入深度等）から次に回転貫入する鋼管杭の打ち止め管理値を設定することを特徴とする。この実施例では、打ち止め深度上方１Ｄ（杭径）位置で記録した回転トルク値を設定することを特徴とするものである。

また、強固な地盤等により強反発や空転してしまう場合や、１回転あたりの貫入量が拡翼勾配高さの所定割合（１５％）以下の貫入量で回転トルク値に変化傾向が見られない場合には、その時点での貫入深度を打ち止め管理値として定めるようにするものである。

さらに、杭の打ち止めは、試験杭から得られた管理値を満たすこととするが、この管理値が満たされない場合には、回転貫入状況などから管理値の再設定を行うか、再検討を行うようにするものである。再検討の場合、近接位置に再度回転貫入作業を実施するか、増長（継ぎ杭）により再度回転貫入し、管理値を満たすようにしてもよいものである。

支持層は、一般的に不陸や傾斜等で深度差が生じることから、打ち止め時に高止まりや、深止まりなどが想定されるため、管理トルク値や打ち止めトルク値の変化傾向を管理するために、それぞれのデータを時系列的に記憶しておくものである。

支持層への鋼管杭の根入れは、通常原則鋼管杭の杭径（Ｄ）以上とするものであるが、支持層が非常に強固な場合など１Ｄ以上の貫入ができない場合には、貫入量が拡翼勾配高さ以上貫入している場合や、１回転あたりの貫入量が拡翼勾配高さの１５％以下の貫入量で回転トルク値に変化が見られない場合には、根入れ長が１Ｄ以下でも打ち止めするものである。

鋼管杭の高止まりについて、その発生が地中障害による場合は、障害物の撤去あるいは杭の回転貫入位置を変更して、管理値による打ち止め管理を行う。また、その発生が、支持地盤の不陸によると判定される場合には、杭長の設計検討を行い、極度な高止まりは再度ボーリング調査を行う必要があるため、回転貫入作業を中止するものである。これによって、管理者・設計者と協議し、適切な対応をとることが可能となるものである。

杭先端が想定支持層深度で打ち止め管理値を満たないと判定された場合には、杭を適宜継いで打ち止め管理値を満たすまで回転貫入作業を継続するものである。

さらに、本発明の実施例２に係る自動回転貫入装置の制御機構１００ａは、たとえば図７に示すように、上述した図２に示す制御１００と同様に、回転圧入装置２を駆動制御するためのコントロールユニット（Ｃ/Ｕ）５を具備し、さらにこのコントロールユニット４への手動による設定を行い、また手動による制御を実行するためのスイッチ部６からの設定信号もしくは制御信号、１回転当たりの貫入量Δｈを検出するための貫入量検出センサー７からの検出信号、及び鋼管杭１に付与される回転トルク値Ｔを検出するための回転トルクセンサー８からの検出信号が入力されるものであり、上述した実施例１に係る制御を実行するものである。そのため、回転貫入の制御については、実施例１に記載された内容と同様であるため、説明を省略する。

さらに前記コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）５において入手可能な全てのデータ若しくは選択されたデータについて、例えば無線、インターネット環境、携帯電話通信環境等の通信機構３０を介して中央管理センター等、現場から離れた場所に設置された管理部４０に送信するための通信装置２０を有することを特徴とする。尚、前記通信装置２０は、前記コントロールユニット５から送られてきた送信されるデータを、送信用のデータに変換するとともに、受信したデータを前記コントロールユニット５において表示可能なデータに変換するものである。

前記管理部４０では、現場から送信された上記データを受信するとともに、これらのデータを大型のコンピュータ等によって管理するとともに、報告書の作成などを即座に行うことを可能にするものである。また、図７に示すように、前記管理部４０では、複数の現場の制御機構１００ａからのデータを一括して管理するようにすることも可能である。

さらにまた、前記管理部４０におけるデータの処理において、不適切なデータが受信された場合、また不適切な作業が実施されていると判断された場合には、前記通信機構３０を介して、前記制御機構１００ａにその旨の情報を送信することできるものである。この場合、制御機構１００ａで受信された情報に基づいて、回転貫入作業をやり直すことも可能となるものである。

１鋼管杭
２回転圧入装置
３リーダ
４杭打ち機
５コントロールユニット
６スイッチ部
７貫入量検出センサー
８回転トルクセンサー
１０拡翼
２０通信装置
３０通信機構
４０管理部
１００，１００ａ制御機構

Claims

所定の管径を有する鋼管の先端に、所定の拡翼径を有し、前記鋼管先端から傾斜して点対称に延出する拡翼を有する鋼管杭を回転貫入するために、鋼管杭を垂直に支持する支持機構及び鋼管杭に回転圧入力を付与する回転圧入装置を有するリーダを具備する自動回転貫入装置において、
前記鋼管杭の１回転当たりの回転貫入量を検出する単位貫入量検出手段と、
前記鋼管杭に付与される回転トルク値を検出する回転トルク値検出手段と、
前記鋼管杭の貫入深度を検出する総貫入量検出手段とを具備し、
前記回転トルク値検出手段によって第１の鋼管杭の回転貫入時に取得された回転貫入トルク値の変化が所定値以上である場合且つ前記総貫入量検出手段によって検出された貫入深度が設計深度以上に深く貫入された場合に、前記設計深度より鋼管杭の杭径分上方に位置する地点での検出トルク値を管理トルク値として設定すると共に、前記地点の貫入深度を支持層上端部深度として設定すること、
第２の鋼管杭以降の鋼管杭の貫入は、前記回転トルク値検出手段によって検出された第２の鋼管杭以降の鋼管杭の回転トルク値が管理トルク値に到達した場合に該鋼管杭の貫入を打ち止めにして、その鋼管杭の貫入深度を到達貫入深度として記憶すること、
今回の貫入深度が前記支持層上端部深度以上となった場合に、一本前の到達貫入深度と今回の到達貫入深度との差が所定の値以下である場合には、回転貫入が継続されると共に到達貫入深度が更新され、根入れ作業の後回転貫入作業が完了すること、
前記一本前の到達貫入深度と今回の到達貫入深度との差が所定の値より大きい場合には、１回転当たりの回転貫入量が拡翼の拡翼径の所定割合以下である場合に、鋼管杭が支持層に到達したと判断して回転貫入作業を停止すること、及び、
前記第２の鋼管杭以降の鋼管杭の回転トルク値検出手段によって検出された回転トルク値が鋼管杭の許容ねじりトルク値より大きい場合には、第２の鋼管杭以降の鋼管杭の高止まりが判定され、高止まり制御が実行されることを特徴とする自動回転貫入装置。
前記回転圧入装置を駆動制御するためのコントロールユニットと、該コントロールユニットへの設定を行うスイッチ部と、前記鋼管杭の１回転当たりの貫入量を検出するための貫入量検出手段と、前記鋼管杭に付与される回転トルク値を検出するための回転トルク検出手段とを少なくとも具備する制御機構を具備することを特徴とする請求項１に記載の自動回転貫入装置。
前記制御機構は、さらに通信手段を具備し、該通信手段を介して離れた場所に配置された管理部と通信可能であることを特徴とする請求項２記載の自動回転貫入装置。