JPH09328985A - オーガの掘削制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリューにかかる抵抗を無くしながら掘削
効率を上げることができ、掘削ヘッドの消耗率を下げ、
工期を短縮し、経済的に完全な掘削作業を、オペレータ
の経験とカンに頼ることなく、自動化して容易に行うこ
とができる。 【解決手段】 先端に掘削ヘッド８を接続する圧密コテ
13付のスクリューロッド11に圧密コテもスクリューもな
い棒状の継ぎ足しロッド14を継続させるオーガにおい
て、オーガの回転駆動負荷計測手段17と、掘削ヘッド８
への荷重計測手段18とを備え、オーガの回転駆動負荷計
測手段17で計測する回転駆動負荷が基準範囲内であれば
掘削孔周辺の間隙率が低下したものとして、掘削ヘッド
８への荷重計測手段18で把握する掘削ヘッド８への荷重
を高めるように掘削速度を上げることを特徴とするオー
ガの掘削制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築、土木の分野
で基礎工事としての杭孔掘削を行うオーガの掘削制御方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すが、アースオーガは周知なよ
うにクローラ等の重機１にリーダーマスト２を立設し、
このリーダーマスト２のトップシーブ３から駆動装置４
を吊り下げ、かつ、この駆動装置４はリーダーマスト２
のリーダーに係合させてリーダーマスト２に沿って上下
動する。

【０００３】そして、駆動装置４にはスクリューロッド
５を接続して吊り下げ、その先端にはオーガヘッド６を
設ける。図中25は中間および下部の振れ止めであり、
５′は予備のスクリューロッドである。

【０００４】前記駆動装置４は油圧または電動のモータ
ーと減速機からなり、この駆動装置４を吊り下げるワイ
ヤーは重機１に設けたウインチ７で巻き取り、繰り出し
を行う。

【０００５】このようにして駆動装置４を駆動すれば、
スクリューロッド５およびオーガヘッド６が回転し、こ
れが錐揉み状に地盤に挿入されて掘削が行われる。そし
て掘削制御は経験のあるオペレータがモーターの電流計
または油圧計、およびワイヤーロープの張っている状況
を見ながら行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すような従来
のアースオーガでは、掘削された孔の崩壊が同時に抵抗
力としてかかるために、大きな掘削負荷がかかり、しか
もこれが深度を増すごとに大きくなる。

【０００７】そして掘削制御についてはオペレータの経
験とカンに頼り、自動化が困難であったとともに、この
ようにオーガヘッド先端の掘削抵抗ばかりでなく、掘削
された孔の崩壊が同時に抵抗力としてかかるために、掘
削を更に進めるべきか、そこで回転だけさせていればよ
いかの判断がつきづらいことも原因である。

【０００８】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、スクリューにかかる抵抗を無くしながら掘削効率を
上げることができ、掘削ヘッドの消耗率を下げ、工期を
短縮し、経済的に完全な掘削作業を、オペレータの経験
とカンに頼ることなく、自動化して容易に行うことがで
きるオーガの掘削制御方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第１に、先端に掘削ヘッドを接続する圧密コ
テ付のスクリューロッドに圧密コテもスクリューもない
棒状の継ぎ足しロッドを継続させるオーガにおいて、オ
ーガの回転駆動負荷計測手段と、掘削ヘッドへの荷重計
測手段とを備え、オーガの回転駆動負荷計測手段で計測
する回転駆動負荷が基準範囲内であれば掘削孔周辺の間
隙率が低下したものとして、掘削ヘッドへの荷重計測手
段で把握する掘削ヘッドへの荷重を高めるように掘削速
度を上げることを要旨とするものである。

【００１０】第２に、オーガの回転駆動負荷計測手段で
計測する回転駆動負荷が基準範囲外であれば、掘削孔周
辺の間隙率が低下するまでその位置でオーガを回転させ
た状態で上下動させ、孔壁の圧密を行うことを要旨とす
るものである。

【００１１】請求項１記載の本発明によれば、崩壊しな
い掘削孔を造成するには孔壁周辺の間隙率を下げること
に着目して、孔周辺の間隙率の低下を掘削制御の判断要
素とすることにより、スクリューにかかる土圧（摩擦抵
抗）を無くしながら掘削することができ、地盤の掘削に
重要な掘削ヘッドの先端ビットの面圧の調整が図れる。

【００１２】このように先端ビットの調整ができれば、
掘削速度を上げ、先端ビットの消耗率を下げ、工期を短
縮し、経済的に完全な掘削作業ができる。

【００１３】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、オーガの回転駆動負荷計測手段が間隙率とし
ての役割を有し、このオーガの回転駆動負荷計測手段で
計測する回転駆動負荷が基準範囲外であれば、掘削孔周
辺の間隙率が低下するまでその位置でオーガを回転させ
た状態で上下動させ、孔壁の圧密を行うことで、スクリ
ューにかかる土圧（摩擦抵抗）を無くして掘削ヘッドの
先端ビットの面圧の調整がスムーズに図れる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明のオーガの掘削
制御方法を示す側面図で、先に本発明方法で使用するオ
ーガについて説明する。

【００１５】図２にも示すように、先端にビット９を植
設した掘削ヘッド８を接続する圧密コテ13付のスクリュ
ーロッド11に圧密コテもスクリューもない棒状の継ぎ足
しロッド14を継続させるオーガである。

【００１６】スクリューロッド11は本実施形態では、約
半ピッチ分のスクリュー羽根12を断続的に設けるもの
で、圧密コテ13は上下段のスクリュー羽根12の外周先端
部相互に渡すように適宜個所に設けた湾曲縦板による。

【００１７】かかるオーガは、重機15に設けたリーダー
16を上下する駆動装置19に上端を接続し、ここから垂下
して回転駆動される。

【００１８】本発明は、オーガの回転駆動負荷計測手段
17として電流計（駆動装置19が電動モータの場合）また
は油圧計（駆動装置19が油圧モータの場合）を設け、ま
た、掘削ヘッド８への荷重計測手段18としてオーガおよ
びセットしたスクリューの重量を図るロードセルを設け
た。

【００１９】この掘削ヘッド８への荷重計測手段18とし
て、前記ロードセルの他に他の実施形態としては、重機
15に設けたウインチ20から繰り出される駆動装置19を吊
り下げるワイヤーロープ21の張力を図る張力計、もしく
は掘削ヘッド８のビット９等に設ける面圧計をもってこ
れに代えてもよい。

【００２０】また、掘削深度距離計22として前記ワイヤ
ーロープ21の移動量をパルス発信させ、これを変換する
ことにより掘削深度・掘削速度を計測するエンコーダを
トップシーブ23に設けた。

【００２１】これら回転駆動負荷計測手段17、荷重計測
手段18、掘削深度距離計22はそれぞれ掘削の自動制御を
行うための制御装置としてのコンピュータ（図示せず）
に接続される。

【００２２】次に、このようなオーガを用いて行う本発
明のオーガの掘削制御方法についで説明する。駆動装置
19を駆動して掘削ヘッド８、スクリューロッド11、ロッ
ド14を回転させこれを地盤に錐揉み状の挿入して掘削を
行う場合、掘削ヘッド８のビット９での切削された土砂
は掘削ヘッド８から上部のロッド11に至り、圧密コテ13
の外周面で孔壁に圧密される。

【００２３】通常、このような掘削ロッドにかかる土圧
（摩擦抵抗）土の粒子の崩壊運動によるものと考えられ
る。なお、土の粒子と間隙率の関係は以下の通りであ
る。 （Ａ）土の粒子 ０．００４ｍｍ以下の場合 間隙率は６０〜７０％ （Ｂ）土の粒子 ０．００４８〜１．９ｍｍ以下の場合 間隙率は３５〜５０％ （Ｃ）土の粒子 ２．０ｍｍ以上の場合 間隙率は２５〜４０％ （玉石から転石）

【００２４】崩壊の無い掘削孔を造成するには、孔壁周
辺の地層の間隙率を下げる。このようにして前記オーガ
を使用することにより掘削土砂を従来のようにら旋型ス
クリューで地上に排出するのではなく、圧密コテ13で孔
壁周辺に押入し、ボイド率（間隙率）を下げながら掘削
するため、孔壁は崩壊しないものとなる。また、掘削土
砂は地上に排出しない。

【００２５】従って、スクリューロッド11に掛かる土圧
（摩擦抵抗）がなくなり、地盤の掘削に重要な掘削ヘッ
ド８の先端ビット９の面圧の調整が計れる。先端ビット
９の調整ができれば、掘削速度を上げ、先端ビット９の
消耗率を下げ、工期を短縮し経済的に完全な掘削作業が
できる。

【００２６】このような掘削制御を行うのに、第１の工
程として、本発明は前記オーガの回転駆動負荷計測手段
17で計測する許容電流（または油圧）を基準とし、かか
る許容電流（または油圧）が予め設定した基準範囲内で
あれば圧密コテ13での圧密で掘削孔周辺の間隙率がスム
ーズに低下しているものとして、掘削ヘッド８への荷重
計測手段18で把握する掘削ヘッド８への荷重を高めるよ
うに掘削速度を上げる。

【００２７】回転駆動負荷計測手段17の測定値は図４に
示すような計器24ａに、荷重計測手段18の測定値は同図
に示すような計器24ｂに表示するようにしたが、回転駆
動負荷計測手段17を間隙率計とて用いることによりその
値を図５に示すような間隙率を示す計器24ｃに表示する
ようにしてもよい。また、荷重計測手段18の測定値を面
圧計の計器24ｄに表示するようにしてもよい。

【００２８】なお、前記許容電流（または油圧）の予め
設定した基準範囲は柱状図を基に地層の状態によって基
準値が異なるが、これを経験則で決定しておく。また、
掘削速度が上がったことの確認は掘削深度距離計22でで
きる。

【００２９】一方、第２の工程として、オーガの回転駆
動負荷計測手段17で計測する許容電流（または油圧）が
基準範囲外であれば、圧密コテ13での圧密が不十分であ
り、掘削孔周辺の間隙率が低下するまでその位置でオー
ガを回転させた状態で上下動させ、孔壁の圧密を行う。
前記第１の工程と第２の工程とを適宜繰り返しながら掘
削を続行する。

【００３０】前記荷重計測手段18の役割は、地盤（柱状
図により）に応じた推進力を維持するため、ワイヤーロ
ープ21に設定された範囲の張力を維持するようにウイン
チ20の速度を制御することにもある。例えば、オーガの
回転駆動負荷計測手段17で計測する許容電流（または油
圧）が基準範囲内であるが、ワイヤーロープ21がゆるん
でいる状態ではウインチ20を止めるか、巻き取るかさ
せ、一定の推力を維持させるようにしないと、食い込み
過ぎたり、回転負荷が急速に上昇し、オーガの回転停止
等が生じるおそれがあるからである。また、このような
事態は切削刃の破損の原因ともなる。

【００３１】図３はオーガの他例を示すものであるが、
スクリューロッド11の圧密コテ13は、ロッドの表面から
湾曲する周面を有するような張出部材を上下に厚さ幅の
あるスクリュー羽根状に設けるものとしてもよい。この
圧密コテ13の周面は特殊鋼棒による表面ハードフェイシ
ングとして形成した。

【００３２】なお、通常にスムーズに掘削が行われてい
る場合は掘削深度が深くなってもスクリューロッド11に
かかる羽根への摩擦面積は変わらず一定しており、ロッ
ド14には摩擦が加えられることはないので、前記のごと
く回転駆動負荷計測手段17を間隙率計として用いること
により地層の間隙率の計測も可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明のオーガの掘削
制御方法は、スクリューにかかる抵抗を無くしながら掘
削効率を上げることができ、掘削ヘッドの消耗率を下
げ、工期を短縮し、経済的に完全な掘削作業を、オペレ
ータの経験とカンに頼ることなく、自動化して容易に行
うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオーガの掘削制御方法を示す全体の側
面図である。

【図２】本発明のオーガの掘削制御方法を示す要部の側
面図である。

【図３】本発明で使用するオーガの他の例を示す側面図
である。

【図４】計器の一例を示す正面図である。

【図５】計器の他例を示す正面図である。

【図６】従来のアースオーガの側面図である。

【符号の説明】

１…重機 ２…リーダーマス
ト ３…トップシーブ ４…駆動装置 ５，５′…スクリューロッド ６…オーガヘッド ７…ウインチ ８…掘削ヘッド ９…ビット 11…スクリューロ
ッド 12…スクリュー羽根 13…圧密コテ 14，14′…ロッド 15…重機 16…リーダー 17…回転駆動負荷計測手段 18…荷重計測手段 19…駆動装置 20…ウインチ 21…ワイヤーロープ 22…掘削深度距離
計 23…トップシーブ 24ａ，24ｂ，24
ｃ，24ｄ…計器 25…振れ止め

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に掘削ヘッドを接続する圧密コテ付
   のスクリューロッドに圧密コテもスクリューもない棒状
   の継ぎ足しロッドを継続させるオーガにおいて、オーガ
   の回転駆動負荷計測手段と、掘削ヘッドへの荷重計測手
   段とを備え、オーガの回転駆動負荷計測手段で計測する
   回転駆動負荷が基準範囲内であれば掘削孔周辺の間隙率
   が低下したものとして、掘削ヘッドへの荷重計測手段で
   把握する掘削ヘッドへの荷重を高めるように掘削速度を
   上げることを特徴とするオーガの掘削制御方法。
2. 【請求項２】 オーガの回転駆動負荷計測手段で計測す
   る回転駆動負荷が基準範囲外であれば、掘削孔周辺の間
   隙率が低下するまでその位置でオーガを回転させた状態
   で上下動させ、孔壁の圧密を行う請求項１記載のオーガ
   の掘削制御方法。