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技術 杭穴掘削方法、杭穴掘削ロッド

出願人 三谷セキサン株式会社
発明者 木谷好伸
出願日 2015年5月28日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2015-108113
公開日 2016年12月28日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-223080
状態 特許登録済
技術分野 杭・地中アンカー 地中削孔
主要キーワード 本体片 部分円錐 部分円筒 案内突条 突条間 掘削泥 地上付近 大断面積
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月28日)のものです。
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図面 (7)

課題

地上付近を軸部径D0より大径の径D3に形成する杭穴掘削する際に、掘削ヘッド組み替えをすることなく、同程度の排土量として、効率的に拡頭部を有する杭穴を掘削できる。

解決手段

掘削ロッド30は、掘削ヘッド5の上方H1、H2、H3にそれぞれ、第1練り付けドラム20A、第2練り付けドラム20B、第3練り付けドラム30Cを有する(c)。地上41から掘削ヘッド5で径D0の杭穴42を掘削し、第1練り付けドラム20Aで杭穴42を径D1に拡大した杭穴42Aとする(a)。さらに、第2練り付けドラム20Bで杭穴42Aを径D2の杭穴42Bに拡大し(b)、杭穴42Bを第3練り付けドラム20Cで径D3に拡大した杭穴42C形成する(c)。先端支持力に必要な軸部が径D0の杭穴42で、地上41付近水平支持力確保に必要な径D3の杭穴42cを形成できる(d)。

概要

背景

従来、地面を掘削して杭穴を形成して杭穴内に、既製杭埋設して、支持地盤まで杭穴を掘削して、杭穴内に既製杭を埋設する工法(いわゆる先堀工法)では、杭穴壁崩壊を防止することを目的に、杭穴壁を練り付けドラム部分円筒練り付け面で、均していた。
この場合、掘削ロッドの先端に掘削ヘッドを設けて、掘削ヘッドの上方で、掘削ロッドに練り付けドラムを所定間隔で、設けていた。そして、練り付けドラムの練り付け面の外径D1は、掘削ロッドの掘削径D0とした場合、D1=D0、で形成していた。

したがって、杭穴は、下端部に根固め部を拡径して形成する場合を除き、下端から地上まで径D0で掘削されていた(特許文献1)。
また、練り付けドラムの練り付け面に、縦方向突条並列して設けて、突条で杭穴を拡径した後に、突条と突条間に詰まった掘削土で杭穴側面を均す掘削ロッドや掘削方法も提案されている(特許文献2)。この場合も、練り付け面は、掘削ロッドの掘削径とほぼ同一に形成されていた。
基礎杭構造で、設計上、必要とされる鉛直支持力を得るための基礎杭断面積(即ち、杭穴径)を確保する主杭穴径を形成して、主杭穴の上端部を拡頭して、大径(即ち、大断面積)にして、地震時などの水平力に抗する構造を得ていた。この場合、主杭穴を掘削ヘッドで掘削し、主杭穴の掘削の前又は後に、別の大径の掘削ヘッドに切り替えて、杭穴の上部を掘削していた(特許文献3)。

概要

地上付近を軸部径D0より大径の径D3に形成する杭穴を掘削する際に、掘削ヘッドの組み替えをすることなく、同程度の排土量として、効率的に拡頭部を有する杭穴を掘削できる。掘削ロッド30は、掘削ヘッド5の上方H1、H2、H3にそれぞれ、第1練り付けドラム20A、第2練り付けドラム20B、第3練り付けドラム30Cを有する(c)。地上41から掘削ヘッド5で径D0の杭穴42を掘削し、第1練り付けドラム20Aで杭穴42を径D1に拡大した杭穴42Aとする(a)。さらに、第2練り付けドラム20Bで杭穴42Aを径D2の杭穴42Bに拡大し(b)、杭穴42Bを第3練り付けドラム20Cで径D3に拡大した杭穴42C形成する(c)。先端支持力に必要な軸部が径D0の杭穴42で、地上41付近水平支持力確保に必要な径D3の杭穴42cを形成できる(d)。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

掘削ロッド下端部に設けた掘削ヘッド杭穴掘削し、前記杭穴内既製杭埋設して、以下のように基礎杭構築することを特徴とする基礎杭の構築方法。(1) 前記掘削ヘッドの掘削径をD0として、前記掘削ロッドで、前記掘削ヘッドの上方H1の位置に、杭穴壁練り付ける練り付け手段を取り付けて構成する。(2) 前記掘削ロッドを回転しながら下降して、地面から所定深さH1まで径D0の主杭穴を掘削する。(3) 続いて、前記掘削ロッドを回転しながらH1から下降して必要な深さまで、前記掘削ヘッドで径D0の主杭穴を掘削しつつ、かつ前記練り付け手段により、前記地面から径D0の杭穴の外周壁放射状に地盤側押さえつつ、前記主杭穴内の掘削泥土を杭穴壁に練り付け、径D1(>D0)の拡大杭穴を形成する。(4) 続いて、所定深さの主杭穴を形成したならば、あるいは必要深さの周辺で、必要ならば、前記掘削ヘッドの掘削径を切り替えて、主杭穴の底部に拡底部を形成する。(5) 以上のようにして、径D1の拡大杭穴、下部径D0で下端部に必要ならば拡底部を形成した主杭穴を含む杭穴を構築する。(6) 続いて、杭穴内に、既製杭を埋設して、基礎杭を構築する。

請求項2

掘削ロッドの下端部に設けた掘削ヘッドで杭穴を掘削し、前記杭穴内に既製杭を埋設して、以下のように基礎杭を構築することを特徴とする基礎杭の構築方法。(1) 前記掘削ヘッドの掘削径をD0として、前記掘削ヘッドの上方H1に練り付け径D1の第1練り付け手段を形成する。以下、同様に、第n−1練り付け手段の上方Hnに、径Dnの第n練り付け手段を形成する。かつここで、「n=1、2、3、・・・、n−1、n」「D0≦D1≦・・・≦Dn−1≦Dn」(「D0=D1=・・・=Dn−1=Dn」を除く)とする。(2) 前記掘削ロッドを回転しながら下降して、地面から所定深さH1まで径D0の主杭穴を掘削する。(3) 続いて、前記掘削ロッドを回転しながら深さH1からさらにH2まで下降して、前記掘削ヘッドで径D0の主杭穴を掘削しつつ、かつ前記第1練り付け手段により、前記地面から径D0の杭穴の外周壁を放射状に地盤側に押さえつつ、前記主杭穴内の掘削泥土を杭穴壁に練り付け、第1練り付け手段の径に応じた杭穴を形成する。(4) 以下同様に、前記掘削ロッドを回転しながら深さHn−1からさらにHnまで下降して、前記掘削ヘッドで径D0の主杭穴を掘削しつつ、かつ前記第1練り付け手段乃至第n練り付け手段により、杭穴の外周壁を放射状に地盤側に押さえつつ、前記主杭穴内の掘削泥土を杭穴壁に練り付け、各練り付け手段の径に応じた杭穴を形成する。(5) 続いて、所定深さまの主杭穴を形成したならば、あるいは必要深さの周辺で、必要ならば、前記掘削ヘッドの掘削径を切り替えて、主杭穴の底部に拡底部を形成する。(6) 以上のようにして、上部に前記第1練り付け手段乃至第n練り付け手段の練り付け径に応じた杭穴、下部径D0で下端部に必要ならば拡底部を形成した主杭穴を含む杭穴を構築する。(7) 続いて、杭穴内に、既製杭を埋設して、基礎杭を構築する。

請求項3

ロッド本体の下端部に、掘削径D0の掘削刃を有する掘削ヘッドを有し、以下のように構成したことを特徴とする杭穴掘削ロッド。(1) 前記ロッド本体であって、前記掘削ヘッドの上方に、所定間隔を空けて、径D1の第1練り付けドラムを設け、あるいは、径D1の第1練付ドラム乃至径Dnの第n練付ドラムを設ける。(2) さらに(1)で、「n=1、2、3、・・・、n−1、n」、かつ「D0≦D1≦・・・≦Dn−1≦Dn」とし、かつ「D0=D1=・・・=Dn−1=Dn」を除くとした。

請求項4

以下のように構成したことを特徴とする請求項3に記載の杭穴掘削ロッド。(1)「D0<D1<・・・<Dn−1<Dn」とした。

請求項5

以下のように構成したことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の杭穴掘削ロッド。(1)ロッド本体で、前記各練付ドラムの下方に、前記ロッド本体の軸付近の掘削泥土を外周側への移動することを案内する案内手段を設けた。

請求項6

以下のように構成した請求項3記載の杭穴掘削ロッド。(1) 第n練り付けドラムは、外径Dnの練付面を有するドラム本体の下端に、下方に向けて徐々に縮径部を形成し、前記縮径部の下端径を、下方に位置する第n−1練り付けドラムの練り付け径Dn−1又は掘削ヘッドの掘削径D0より小さく形成した。(2) 第n練り付けドラムの前記ドラム本体の下部又は前記縮径部に、切り削り突起突設し、切り削り突起の先端の位置を、下方に位置するドラムの径Dn−1又は前記掘削ヘッドの掘削径D0より外方に突出する位置とした。

技術分野

0001

本発明は、杭穴掘削して、その後に杭穴内既製杭埋設する杭穴掘削方法と、この工法に最適な杭穴掘削ロッドに関する。

背景技術

0002

従来、地面を掘削して杭穴を形成して杭穴内に、既製杭を埋設して、支持地盤まで杭穴を掘削して、杭穴内に既製杭を埋設する工法(いわゆる先堀工法)では、杭穴壁崩壊を防止することを目的に、杭穴壁を練り付けドラム部分円筒練り付け面で、均していた。
この場合、掘削ロッドの先端に掘削ヘッドを設けて、掘削ヘッドの上方で、掘削ロッドに練り付けドラムを所定間隔で、設けていた。そして、練り付けドラムの練り付け面の外径D1は、掘削ロッドの掘削径D0とした場合、D1=D0、で形成していた。

0003

したがって、杭穴は、下端部に根固め部を拡径して形成する場合を除き、下端から地上まで径D0で掘削されていた(特許文献1)。
また、練り付けドラムの練り付け面に、縦方向突条並列して設けて、突条で杭穴を拡径した後に、突条と突条間に詰まった掘削土で杭穴側面を均す掘削ロッドや掘削方法も提案されている(特許文献2)。この場合も、練り付け面は、掘削ロッドの掘削径とほぼ同一に形成されていた。
基礎杭構造で、設計上、必要とされる鉛直支持力を得るための基礎杭断面積(即ち、杭穴径)を確保する主杭穴径を形成して、主杭穴の上端部を拡頭して、大径(即ち、大断面積)にして、地震時などの水平力に抗する構造を得ていた。この場合、主杭穴を掘削ヘッドで掘削し、主杭穴の掘削の前又は後に、別の大径の掘削ヘッドに切り替えて、杭穴の上部を掘削していた(特許文献3)。

先行技術

0004

特開2002−317594号公報
特開2004−353303号公報
特願2013−236586号の公開公報

発明が解決しようとする課題

0005

前記従来の技術の場合、ドラムは杭穴壁を均すために使用し、排土を減らすためにより多くの掘削土を杭穴壁に押し込むためにも、特許文献2のような突条を使用する練り付け面よりも、より広い平坦な面が好ましかった。
また、掘削ヘッドを代える場合には、先端に掘削ヘッドを取り付けた掘削ロッドを一旦地上に揚げて、掘削ヘッドを取り外し、他の掘削ヘッドを装着して、再度掘削機に掘削ヘッドを取り付けて、他の径で掘削をしなければならず、作業が面倒になる問題があった。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、掘削ヘッドの掘削径より、練り付けドラムの練り付け径を大径としたので、掘削ヘッドによる杭穴先端での掘削と同時に、掘削ヘッドの上方で掘削径の拡大をはかることができ、前期問題点を解決した。

0007

即ちこの発明は、掘削ロッドの下端部に設けた掘削ヘッドで杭穴を掘削し、前記杭穴内に既製杭を埋設して、以下のように基礎杭を構築することを特徴とする基礎杭の構築方法である。
(1) 前記掘削ヘッドの掘削径をD0として、前記掘削ロッドで、前記掘削ヘッドの上方H1の位置に、杭穴壁を練り付ける練り付け手段を取り付けて構成する。
(2) 前記掘削ロッドを回転しながら下降して、地面から所定深さH1まで径D0の主杭穴を掘削する。
(3) 続いて、前記掘削ロッドを回転しながらH1から下降して必要な深さまで、前記掘削ヘッドで径D0の主杭穴を掘削しつつ、かつ前記練り付け手段により、前記地面から径D0の杭穴の外周壁放射状に地盤側押さえつつ、前記主杭穴内の掘削泥土を杭穴壁に練り付け、径D1(>D0)の拡大杭穴を形成する。
(4) 続いて、所定深さの主杭穴を形成したならば、あるいは必要深さの周辺で、必要ならば、前記掘削ヘッドの掘削径を切り替えて、主杭穴の底部に拡底部を形成する。
(5) 以上のようにして、径D1の拡大杭穴、下部径D0で下端部に必要ならば拡底部を形成した主杭穴を含む杭穴を構築する。
(6) 続いて、杭穴内に、既製杭を埋設して、基礎杭を構築する。

0008

また、他の発明は、掘削ロッドの下端部に設けた掘削ヘッドで杭穴を掘削し、前記杭穴内に既製杭を埋設して、以下のように基礎杭を構築することを特徴とする基礎杭の構築方法である。
(1) 前記掘削ヘッドの掘削径をD0として、前記掘削ヘッドの上方H1に練り付け径D1の第1練り付け手段を形成する。以下、同様に、第n−1練り付け手段の上方Hnに、径Dnの第n練り付け手段を形成する。
かつここで、「n=1、2、3、・・・、n−1、n」「D0≦D1≦・・・≦Dn−1≦Dn」(「D0=D1=・・・=Dn−1=Dn」を除く)とする。
(2) 前記掘削ロッドを回転しながら下降して、地面から所定深さH1まで径D0の主杭穴を掘削する。
(3) 続いて、前記掘削ロッドを回転しながら深さH1からさらにH2まで下降して、前記掘削ヘッドで径D0の主杭穴を掘削しつつ、かつ前記第1練り付け手段により、前記地面から径D0の杭穴の外周壁を放射状に地盤側に押さえつつ、前記主杭穴内の掘削泥土を杭穴壁に練り付け、第1練り付け手段の径に応じた杭穴を形成する。
(4) 以下同様に、前記掘削ロッドを回転しながら深さHn−1からさらにHnまで下降して、前記掘削ヘッドで径D0の主杭穴を掘削しつつ、かつ前記第1練り付け手段乃至第n練り付け手段により、杭穴の外周壁を放射状に地盤側に押さえつつ、前記主杭穴内の掘削泥土を杭穴壁に練り付け、各練り付け手段の径に応じた杭穴を形成する。
(5) 続いて、所定深さまの主杭穴を形成したならば、あるいは必要深さの周辺で、必要ならば、前記掘削ヘッドの掘削径を切り替えて、主杭穴の底部に拡底部を形成する。
(6) 以上のようにして、上部に前記第1練り付け手段乃至第n練り付け手段の練り付け径に応じた杭穴、下部径D0で下端部に必要ならば拡底部を形成した主杭穴を含む杭穴を構築する。
(7) 続いて、杭穴内に、既製杭を埋設して、基礎杭を構築する。

0009

また、他の発明は、ロッド本体の下端部に、掘削径D0の掘削刃を有する掘削ヘッドを有し、以下のように構成したことを特徴とする杭穴掘削ロッドである。
(1) 前記ロッド本体であって、前記掘削ヘッドの上方に、所定間隔を空けて、径D1の第1練り付けドラムを設け、あるいは、径D1の第1練付ドラム乃至径Dnの第n練付ドラムを設ける。
(2) さらに(1)で、「n=1、2、3、・・・、n−1、n」、かつ「D0≦D1≦・・・≦Dn−1≦Dn」とし、かつ「D0=D1=・・・=Dn−1=Dn」を除くとした。

0010

また、前記ロッドの発明において、以下のように構成したことを特徴とする杭穴掘削ロッドである。
(1)「D0<D1<・・・<Dn−1<Dn」とした。

0011

また、前記ロッドの発明において、以下のように構成したことを特徴とする杭穴掘削ロッドである。
(1) ロッド本体で、前記各練付ドラムの下方に、前記ロッド本体の軸付近の掘削泥土を外周側への移動することを案内する案内手段を設けた。

0012

また、前記ロッドの発明において、以下のように構成した杭穴掘削ロッドである。
(1) 第n練り付けドラムは、外径Dnの練付面を有するドラム本体の下端に、下方に向けて徐々に縮径部を形成し、前記縮径部の下端径を、下方に位置する第n−1練り付けドラムの練り付け径Dn−1又は掘削ヘッドの掘削径D0より小さく形成した。
(2) 第n練り付けドラムの前記ドラム本体の下部又は前記縮径部に、切り削り突起突設し、切り削り突起の先端の位置を、下方に位置するドラムの径Dn−1又は前記掘削ヘッドの掘削径D0より外方に突出する位置とした。

発明の効果

0013

この発明は、先端支持力を発揮する杭穴の先端付近の穴径と、地上付近で要求される杭穴径が大径となり、かなり大幅な拡大を要求される場合、掘削ヘッドを拡径操作することなく、掘削ドラムを使用して、杭穴の地上付近を所望の大径で形成できる。

図面の簡単な説明

0014

図1は、この発明の掘削ロッドの正面図である。
図2は、この発明に使用する練り付けドラムで、(a)は正面図、(b)は底面図、(c)はA−A断面図である。
図3(a)〜(d)は、この発明の構築方法を説明する概略した縦断面図である。
図4(a)は既製杭の正面図、(b)は杭穴の縦断面図、(c)は杭穴内に既製杭を埋設した状態を表す縦断面図である。
図5は杭穴内に他の形状の既製杭を埋設した状態を表す縦断面図である。
図6は、他の練り付けドラムの正面図である。

実施例

0015

1.掘削ロッド30の構成

0016

(1) 適宜連結して構成する(長さ方向に分解できる)ロッド本体1の下端に掘削ヘッド5を取り付けて、ロッド本体1の中間部に練り付けドラム20、20を取り付けて、この発明の掘削ロッド30を構成する(図1)。
掘削ヘッド2は、ロッド本体1に連結可能なヘッド本体6に略水平方向の揺動軸8、8を形成し、揺動軸8に、掘削腕9の上端部を揺動自在に取り付ける。ヘッド本体6の下端部(先端部)に固定掘削刃7、7、掘削腕9の下端部(先端部)に揺動掘削刃11、11が取り付けてあり、掘削ロッド30(ロッド本体1)を正回転すると掘削腕9(特に下部で、揺動掘削刃11、11付近)に土の抵抗係り、掘削腕9があらかじめ設定した角度(掘削径がD0となる)まで開き、両掘削刃7、11で、掘削径D0で杭穴を掘削できる。また、ヘッド本体6の直上に、掘削土を撹拌して上方に揚げる撹拌羽根12、12を設ける(図1)。

0017

(2)掘削ヘッド5の上方H1の位置(直上)に、第1練り付けドラム20Aを取り付ける。第1練り付けドラム20Aは、ロッド本体1の外面に放射状に固定した2つの固定部材21、21の先端に、それぞれ練り付け部材22、22を固定して構成する(図5)。
練り付け部材22は、杭穴壁に当設して練り付けを行う練り付け面24を有する主練り付け部材23と、主練り付け部材23の上端および下端に、導入部材(縮径部)25、25を連設して構成する。第1練り付けドラム20Aが回転して、練り付け面24が練り付け可能な径をD1とし、導入部材25の基端26は主練り付け部材23と同じ径D1で、先端27に向けて径がD1より徐々に縮径して、先端27の径は、下方の杭穴径、すなわち、下方に位置する掘削ヘッド5の掘削径D0より小さく形成してある(D1>D0)。
また、固定部材21は、通常2〜4つ設けるが、ロッド本体1の外面と練り付け部材22との間に上下に貫通して、掘削土や空気が抜ける抜きスペース28が形成されれば(図4)、固定部材21の数や形状は適宜選択することができる。

0018

(3) また、第1練り付けドラム20Aの上方H2に、第1練り付けドラム20Aと同様の構造で、練り付け径D2(>D1)の第2練り付けドラム20Bを取り付ける。第2練り付けドラム20Bは、ロッド本体1の外面に放射状に固定した2つの固定部材21、21の先端に、それぞれ練り付け部材22、22を固定して構成する。
したがって、第2練り付けドラム20Bでも、第1練り付けドラム20Aと同様に、練り付け部材22は、杭穴壁に当設して練り付けを行う練り付け面24を有する主練り付け部材23と、主練り付け部材23の上端および下端に、導入部材25、25を連設して構成する。第2練り付けドラム20Bが回転して、練り付け面24が練り付け可能な径は上記のようにD2であり、導入部材25の基端26は主練り付け部材23と同じ径D2で、先端27に向けて径がD2より徐々に縮径して、先端27の径は、下方の杭穴径、すなわち、下方に位置する掘削ヘッド5の掘削径D0および第1練り付けドラム20Aの径D1より小さく形成してある(D2>D1>D0)。

0019

(4) また、第2練り付けドラムの上方H3に、同様の構造で、ロッド本体1の外面に放射状に固定した2つの固定部材21、21の先端に、それぞれ練り付け部材22、22を固定して構成した練り付け径D3の第3練り付けドラム20Cを取りつける。
したがって、第3練り付けドラム20Cでも、第1練り付けドラム20Aなどと同様に、練り付け部材22は、杭穴壁に当設して練り付けを行う練り付け面24を有する主練り付け部材23と、主練り付け部材23の上端および下端に、導入部材25、25を連設して構成する。第3練り付けドラム20Cが回転して、練り付け面24が練り付け可能な径は上記のようにD3であり、導入部材25の基端26は主練り付け部材23と同じ径D3で、先端27に向けて径がD3より徐々に縮径して、先端27の径は、下方の杭穴径、すなわち、下方に位置する掘削ヘッド5の掘削径D0および第1練り付けドラム20A、第2練り付けドラム20Bの径D1、D2より小さく形成してある(D3>D2>D1>D0)。

0020

2.掘削ロッド30の仕様(寸法など)

0021

掘削ロッド30を、例えば、以下のような寸法で構成する。

0022

(1)支持地盤が地上から40m付近に存在するとした場合、掘削長H=40mとして、地上から10m付近までの深さでは、水平荷重を考慮して、大径の掘削径を必要として、使用する既製杭45は、軸部46aで、徐々に杭径が拡大する部分円錐形の段差部47を介して、杭頭部46が大径に形成される構造である(図4(a))。
したがって、
既製杭45の杭頭46bの径(地上付近10m):1.5m
既製杭45の軸部46aの径(その他下方): 0.9m
が必要とする場合を想定する。
この場合、杭穴42の掘削径を以下のように設定する。

0023

杭穴の掘削径(杭穴径)=掘削ヘッドの掘削径D0=1m
地上付近10mの掘削径(杭穴径)
=第3練り付けドラムの練り付け径D3=1.6m

0024

(2) したがって、掘削ロッド30の仕様は以下の通りとする。
掘削径D0:1m
第1練り付けドラムの練り付け径D1=D0+20cm=1.2m
第2練り付けドラムの練り付け径D2=D1+20cm=1.4m
第3練り付けドラムの練り付け径D3=D2+20cm=1.6m
掘削ロッドと第1練り付けドラムの距離H1=10m
第1練り付けドラムと第2練り付けドラムの距離H2=10m
第2練り付けドラムと第3練り付けドラムの距離H3=10m
上端(地上41)から第3練り付けドラムまでの距離H4=10m
∴H1+H2+H3+H4=掘削長H=40m

0025

(3) 以上のように構成した掘削ロッド30は、適宜長さ(10m程度)ごとに分割され、連結しながら、所定の杭穴を掘削する。

0026

(4) なお、上記のような全長H=40mで、
杭穴の径(地上41付近:0m〜10m):1.6m
杭穴の径(地上41から10m〜40m):1.0m
の杭穴を、従来の工法で「径1.0mの杭穴を地上から40mまで掘削し、その後地上10mを1.6mに拡大する」「径1.6mの杭穴を地上から10m掘削し、その後地上10m〜40mを径1.0mで掘削する」場合に、形成される掘削体積量)は、43.65m3 となる。また、従来の練り付けドラムを使用して、仮に、この全体積の20%を杭穴壁に練り付け可能とした場合、
43.65m3 ×0.8=34.92m3
が、排土される掘削土の量となる。

0027

3.掘削ロッド30の使用(杭穴42の掘削)

0028

(1)掘削ヘッド5を先端に取り付け、第1練り付けドラム20A、第2練り付けドラム20Bを有するロッド本体1を分割したロッド本体片杭打ち機(図示していない)に設置する。
掘削ロッド30を回転して、地面41から、掘削ヘッド5により径D0(=1m)で杭穴42が掘削される。掘削ヘッド5が深度H1を超えた付近から、第1練り付けドラム20Aの下側の導入部材25が地面41(=径D0の杭穴42の上端)に当設して、杭穴42の径D0(=1m)を半径で10cm拡大して、杭穴42の杭穴壁を強く練り付けながら径(直径)を径D1(=1.2m)に拡大した杭穴42A(上部)を形成する(図1(a))。

0029

(2) 第3練り付けドラム20Cを有するロッド本体片を連結し、同様に掘削を進め、掘削ヘッド5が深度「H1+H2」を超えた付近から、第2練り付けドラム20Bの下側の導入部材25が地面41(=径D1の杭穴42Aの上端)に当設して、杭穴42Aの径D1(=1.2m)を半径で10cm拡大して、杭穴42Aの杭穴壁を強く練り付けながら径(直径)を径D2(=1.4m)に拡大した杭穴42B(上部)を形成する(図3(b))。

0030

(3) 同様に掘削を進め、掘削ヘッド5が深度「H1+H2+H3」を超えた付近から、第3練り付けドラム20Cの下側の導入部材25が地面41(=径D2の杭穴42Bの上端)に当設して、杭穴42Aの径D2(=1.4m)を半径で10cm拡大して、杭穴42Bの杭穴壁を強く練り付けながら径(直径)を径D3(=1.6m)に拡大した杭穴42B(上部)を形成する(図3(c))。

0031

さらに、掘削を進め、掘削ヘッド5が深度「H1+H2+H3+H4(=H)」に達したならば、所定の支持地盤に至る。この際、第3練り付けドラム20Cは、地面41から深さH4まで径D3の杭穴42Cを形成している(図3(c))。

0032

(4)掘削ヘッド5が支持地盤に至ったので、掘削ロッド30を地上に引き上げれば、杭穴42が形成される(図4(b)。径D0(=1m)の杭穴42は、地面41からH4までが径D3(=1.6m)で形成され、杭穴42から地面42上に排出される掘削土(排土)は大幅に軽減される。また、杭穴壁は、下方から上がってくる掘削土をも含めて、強く練り付けられるので、杭穴壁の崩壊はほとんど無くすることができる。
また、従来のように、径D0用の掘削ロッドを、地上付近のみを掘削する径D3の掘削ロッドに組み替える作業を無くすことができるので、施工効率も高めることができる。

0033

(5)掘削ロッド30を引き上げる際に、杭穴42内にセメントミルクまたはソイルセメント充填して、杭穴42内に既製杭45を埋設し、基礎杭構造47を構成する(図4(c))。ここで、既製杭45の段差部47は、杭穴42Bと杭穴42Cとの段差部に対応した位置に埋設される(図4(c))。

0034

(6)練り付けドラム20の構造にもよるが、上記のような練り付けドラム20の場合、全掘削泥塊の20%程度が練り付けられると考えられる。杭穴42が、
地面41から深さ「H4」 径D3=1.6m
深さ「H4」から深さ「H4+H3」径D2=1.4m
深さ「H4+H3」から深さ「H4+H3+H2」径D1=1.2m
深さ「H4+H3+H2」から深さ「H=(H4+H3+H2+H1)」
径D0=1m
の場合、掘削ヘッドによる全掘削土量塊量)は、31.4m3
となり、各練り付けドラムによる練り付け量
第1練り付けドラム20Aにより練り付けられる泥塊量:9.9m3
第2練り付けドラム20Bにより練り付けられる泥塊量:7.6m3
第3練り付けドラム20Cにより練り付けられる泥塊量:5.0m3
となる。
なお、ここで、深さ「H4+H3+H2」の部分(径D1)では、第1練り付けドラム20Aにより、径D0から径D1に拡径した際に生じた体積の50%の掘削土が、この部分に練り付けられ、かつ、第1練り付けドラム20Aの下方で生じた掘削土の20%がこの部分に練り付けられると仮定している。同様に、深さ「H4+H3」(径D2)の部分では、第2練り付けドラム20Bにより、径D1から径D2に拡径した際に生じた体積の50%の掘削土が、この部分に練り付けられ、かつ、第2練り付けドラム20Bの下方で生じた掘削土の20%がこの部分に練り付けられると仮定している。同様に、深さ「H4」(径D3)の部分では、第3練り付けドラム20Cにより、径D2から径D3に拡径した際に生じた体積の50%の掘削土が、この部分に練り付けられ、かつ、第3練り付けドラム20Cの下方で生じた掘削土の20%がこの部分に練り付けられると仮定している。
したがって、杭穴内に留まる掘削土が無いと仮定した場合、地上に排土される掘削土は、32.1m3程度となる。
また、上記のように、
地面41(深さ0)から深さ「H4」 径D3=1.6m
深さ「H4」から深さ「H=(H4+H3+H2+H1)」 径D0=1m
とした従来の杭穴の場合の排土量は、上記のように、34.9m3と考えられ、大きな排土量の増加もない。

0035

(7) なお、上記のような杭穴に、他の形状構造の既製杭45を埋設することもできる(図5)。
この既製杭45では、下端側の軸部46aとして、徐々に径を増加して上端の杭頭部46bに至る構造である(図5)。すなわち、下端から軸部46aから第1段差部47aを介して、第1大径部46c、第1大径部46cから第2段差部47bを介して第3大径部46d、第3大径部46dから第3段差部47cを介して杭頭部46b(最終大径部)に至る構造となっている。既製杭の製造上、大幅な外径の変化(段差部)が無いので、段差部周辺での補強の必要もなく、この既製杭45Aが望ましい。
したがって、既製杭45Aでは、
杭穴深さ「0」から「H4」:
上端からH4、杭穴径D3に対応する杭頭部46b:杭径D11
杭穴深さ「H4+H3+H2」から「H4+H3+H2+H1」:
下端から杭穴径D0で深さH1に対応する部分(軸部46a):杭径D10
は同様であるが中間部を他の構成としたものである。
すなわち、中間部が、
杭穴深さ「H4」から「H4+H3」:
杭穴径D2に対応する部分(第3大径部)46d:杭径D102
杭穴深さ「H4+H3」から「H4+H3+H2」:
杭穴径D1に対応する部分(第2大径部)46c:杭径D101
で形成する。ここで、既製杭45Aの各外径は、
D10<D101<D102<D11
で、形成される。
また、上記の杭穴42にこの既製杭45Aを埋設して、基礎杭構造50を形成した際に、
杭穴42と杭穴42Aとの段差に、既製杭45Aの第1段差部47aが、
杭穴42Aと杭穴42Bとの段差に、既製杭45Aの第2段差部47bが、
杭穴42Bと杭穴42Cとの段差に、既製杭45Aの第3段差部47cが
それぞれ対応して埋設される(図5)。

0036

3.他の構成

0037

(1) また、前記実施態様において、練り付けドラムは3つ形成したが、拡大すべき地面付近の杭穴径、要求される杭穴壁の練り付けの具合などにより、少なくとも1つ形成してあればよく、4つ以上形成することもできる(図示していない)。

0038

(2) また、前記実施態様で、
D0<D1<D2<D3
としたが、地上付近の杭穴の掘削径が、そう大きくない場合は、少なくとも1つの練り付けドラムの練り付け径のみをD0より大径として、その練り付けドラムの上方に位置する練り付けドラムの練り付け径を大径にした練り付けドラムの径と同じに形成することもできる。すなわち、D0から1段階の拡径で、たとえば、
D0<D1=D2=D3
D0=D1<D2=D3
D0=D1=D2<D3
として、構成することもできる(図示していない)。
また、同様に、2段階の拡径で、たとえば、
D0<D1<D2=D3
D0<D1=D2<D3
D0=D1<D2<D3
として構成することもできる(図示していない)。
したがって、
「D0≦D1≦・・・≦Dn−1≦Dn」
であって、すべての径が同じ「D0=D1=・・・=Dn−1=Dn」の場合は除かれる構成してあればよい。

0039

(3) また、前記実施態様で、下方から練り付けドラム20に送られてくる掘削土を効率良く外周壁に練り付けることができるように、練り付けドラム20A、20B、20Cの直下に、螺旋羽根32A、32B、32Cを設けることもできる(図6)。
さらにこの場合、螺旋羽根32A、32B、32Cの上面に、ロッド本体1付近の掘削土(泥塊)を杭穴壁(練り付け面24付近)に案内する案内突条33を設けることもできる(図6の第3練り付けドラム30C)。

0040

(4) また、前記実施態様において、各練り付けドラム20(20A、20B、20C)で、練り付けドラム20の主練り付け部材(ドラム本体)23の下部外面又は導入部材の外面に、下方の杭穴壁を削ることができる切り削り突起35を突設することもできる(図2(a)(b)鎖線図示35)。この切り削り突起35の先端の位置を、下方に位置するドラムの練り付け径(第1練り付けドラム20Aの場合は掘削ヘッド5の掘削径D0)より外方に突出する位置とすれば、練り付けドラム20での実質的な拡径機能を補助して、練り付けドラム20の練り付けの負担を軽減できる。

0041

(5) また、前記実施態様で、掘削腕9、9を用いて掘削ヘッド5を構成したが、所定のD0の掘削径を設定できれば、「先端に掘削刃を有するスパイラル形状」など他の構造から掘削ヘッド5を構成することもできる(図示していない)。

0042

1ロッド本体
5掘削ヘッド
6ヘッド本体(掘削ヘッド)
7固定掘削刃(掘削ヘッド)
8揺動軸(掘削ヘッド)
9掘削腕(掘削ヘッド)
11揺動掘削刃(掘削ヘッド)
12撹拌羽根(掘削ヘッド)
20、20A、20B、20C練り付けドラム
21固定部材(練り付けドラム)
22練り付け部材(練り付けドラム)
23 主練り付け部材(練り付けドラム)
24 主練り付け部材の練り付け面(練り付けドラム)
25導入部材(縮径部。練り付けドラム)
26 導入部材の基端(練り付けドラム)
27 導入部材の先端(練り付けドラム)
28 抜きスペース(練り付けドラム)
30掘削ロッド
32螺旋羽根
33案内突条
35切り削り突起
41 地面
42、42A、42B、42C杭穴
45、45A既製杭
46a、・・・、46d 既製杭の大径部
47、47a、47b、47c段差部
50 基礎杭構造

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