(57)【要約】      （修正有）【課題】掘削機の掘削ロッド先端の拡大ヘッドを拡翼させて拡大根固め部を築造する拡大根固め工法において、拡大ヘッド拡翼と拡大根固め部築造を客観的・定量的に正確に確認でき、また在来の掘削機の管理装置により低コストで確認できるようにする。【解決手段】駆動装置の掘削ロッドを回転させる電動機の電流値または積分電流値を計測し、拡翼前の掘削時の電流値・積分電流値と拡翼後の拡大掘削時の電流値・積分電流値を比較し、拡大掘削時の電流値・積分電流値の増加比率が設定値Ｓよりも大きくなった時に拡大ヘッドが拡翼したと判断する。拡大上下反復工程の電流値・積分電流値が低下して拡翼前の掘削時の電流値・積分電流値に近づき安定した時に拡大工程が完了したと判断する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機のリーダマストに沿って移動自在の駆動装置に接続された掘削ロッドを回転させつつ下降させて掘削した後、掘削ロッド先端の拡大ヘッドを拡翼させて拡大根固め部を築造する拡大根固め工法において、
駆動装置の掘削ロッドを回転させる電動機の電流値または積分電流値を計測し、拡翼前の掘削時の電流値または積分電流値と拡翼後の拡大掘削時の電流値または積分電流値を比較し、拡大掘削時の電流値または積分電流値の増加比率が設定値よりも大きくなった時に拡大ヘッドが拡翼したと判断することを特徴とする施工管理装置。
【請求項２】
請求項１記載の拡大根固め工法において、拡大上下反復工程の電流値または積分電流値が低下して拡翼前の掘削時の電流値または積分電流値に近づき安定した時に拡大工程が完了したと判断することを特徴とする施工管理装置。
【請求項３】
請求項１記載の拡大根固め工法において、拡翼前の掘削時の積分電流値と拡翼後の拡大掘削時の積分電流値を比較し、その傾向が同じようになった時、拡大掘削が完了したと判断することを特徴とする施工管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の先端に拡大根固め部を築造する拡大根固め工法の施工管理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
拡大根固め工法は、根固め部に拡大根固め球根を築造して杭の先端面積を増大させ、支持力を高めることを目的とした工法であり、掘削機のリーダマストに沿って移動自在の駆動装置（電動モータや油圧モータ）に接続された掘削ロッド（オーガーロッド）の先端に拡大ヘッドを設け、例えば拡大ヘッドの拡大羽根を閉翼した状態で掘削ロッドを回転させつつ下降させて所定の深度まで掘削した後、拡大ヘッドを拡翼させて拡大掘削し、拡翼状態で数回上下反復させ、その間、根固め液を吐出させて攪拌混合又は置換させ、根固め球根を築造する。
【０００３】
拡大ヘッドの拡翼機構としては、大きく分けて、機械式と油圧式の２種類がある。機械式は、掘削ロッドを逆転させること等により、土圧等により拡翼して拡大羽根が掘削径よりも大きくなることにより拡大掘削できる。油圧式は、油圧シリンダを伸ばす又は縮めることにより同様に拡大掘削することができる。
【０００４】
このような拡大掘削は、地中で行われるため、拡翼作業が確実に行われているか目視することができない。そのため、従来においては、機械式では、拡大羽根にペンキ等を塗り、その削れ具合を見たり、拡翼した時のオーガーの負荷電流値の上昇により拡翼と判断している。油圧式では、油圧の圧力・油量の確認をしている。
【０００５】
また、本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献１〜５がある。特許文献１の発明は、拡底坑掘削機用拡底坑計測装置であり、拡大ヘッドに設けた拡開量検出器（ロータリーエンコーダ）と、ケリーバー回転駆動装置の下に設けた下降量検出器（ロータリーエンコーダ）とによって、拡底坑の拡開状態とその深さを自動的に検出し、無線方式による検出情報の内容を画像表示するものである。
【０００６】
特許文献２の発明は、拡底掘削装置の拡底状況検出装置であり、拡底翼を開閉する油圧シリンダの計器盤に表示される開き側回路の油圧の低下により拡底終了を把握し、容量流量計とその表示手段により拡径途中の進行度合を把握するものである。
【０００７】
特許文献３の発明は、先端に拡大ヘッドを有する掘削ロッドを使用した掘削装置であり、長尺の拡大ヘッド駆動用ロッドを用い、地上に設けられた油圧シリンダやロッド位置検出器などにより拡大ヘッドの拡開径の変更動作を的確に制御するものである。
【０００８】
特許文献４の発明は、杭に支持力増大用の拡径部分を設けることのできる異径杭用掘削機であり、掘削ロッドを内外多重軸とし、油圧スイベルの下に設けたセンターホールシリンダにより内外多重軸を相互にスライドさせ、拡大刃を押し開きさせ、シリンダ位置の外面に設けた指示アームにより内外多重軸の変位量を目視できるようにしたものである。
【０００９】
特許文献５の発明は、回転の正逆で開閉する拡大アームを備えた拡大感知機能付き地盤改良攪拌機であり、掘削ロッドの外面に、開いた状態の拡大アームの角部で圧接されるスイッチを設け、拡大アームの開閉状態を地上のライトで確認するものである。
【００１０】
【特許文献１】特公平６−４９９７７号公報
【特許文献２】特開平４−３０９６９０号公報
【特許文献３】特開平８−１８９０３４号公報
【特許文献４】特開平７−８２９７７号公報
【特許文献５】特開２００１−１６４５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
機械式の場合、ペンキの削れ具合は掘削終了後（拡大ヘッドが地上にある時）にしか確認できず、またオーガーの負荷電流値の上昇では主観的になりやすい。油圧式の場合には、油源の油圧が必ずしも油圧シリンダと同じでなく、また油量についても正確に油圧シリンダに流れた量を測れない。よって、ヘッド部が確実に拡翼していることを保証するものではない。
【００１２】
また、センサーやスイッチ等の拡翼検出器を用いるものでは、コストがかかり、メンテナンスが面倒であるなどの課題がある。地上からの拡翼機構などを用いるものは、装置が複雑となり、装置コストが増大するなどの課題がある。
【００１３】
本発明は、掘削機の掘削ロッド先端の拡大ヘッドを拡翼させて拡大根固め部を築造する拡大根固め工法において、拡大ヘッド拡翼と拡大根固め部築造を客観的・定量的に正確に確認することができ、また在来の掘削機の管理装置により低コストで拡大ヘッド拡翼と拡大根固め部築造を確認することができる施工管理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に係る発明は、掘削機のリーダマストに沿って移動自在の駆動装置に接続された掘削ロッド（オーガーロッド）を回転させつつ下降させて掘削した後、掘削ロッド先端の拡大ヘッドを拡翼させて拡大根固め部を築造する拡大根固め工法において、駆動装置の掘削ロッドを回転させる電動機の電流値または積分電流値を計測し、拡翼前の掘削時の電流値または積分電流値と拡翼後の拡大掘削時の電流値または積分電流値を比較し、拡大掘削時の電流値または積分電流値の増加比率が設定値よりも大きくなった時に拡大ヘッドが拡翼したと判断することを特徴とする施工管理装置である。
【００１５】
本発明は、既成杭の中堀拡大根固め工法やプレボーリング拡大根固め工法などに適用されるものであり、掘削機に装備されている施工管理装置を用い、オーガー電動機の負荷電流値や積分負荷電流値を計測し、拡翼作業が確実に行われているかを確認するものである。
【００１６】
拡翼の確認は、例えば図３に示すように、拡翼前の非拡翼負荷電流値に対する拡翼負荷電流値の増加比率（例えば、２割増し、３割増し）を試掘などにより予め地盤状況に応じて設定しておき、規定深度まで掘削した後、そのままの状態で一定時間保持し、電流値が安定した後、拡大ヘッドを拡翼させて掘削ロッドの引き上げにより拡大掘削を行い、拡翼負荷電流値が設定値Ｓよりも大きくなった時に拡翼したと判断する。設定値を用いることにより、拡大ヘッド拡翼を客観的・定量的に正確に確認することができる。拡翼負荷電流値は所定時間毎の平均値を用いるのが好ましい。また、積算電流値は例えば10ｃｍごとの積算値を用いる。
【００１７】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の拡大根固め工法において、拡大上下反復工程の電流値または積分電流値が低下して拡翼前の掘削時の電流値または積分電流値に近づき安定した時に拡大工程が完了したと判断することを特徴とする施工管理装置である。
【００１８】
拡翼確認後、拡翼した拡大ヘッドを上下反復させ、根固め液を注入して、拡大根固め球根を築造するが、拡大掘削が完了した時には、電流値・積分電流値が小さく安定するため、その状態を拡大掘削終了と判断する。例えば図３に示すように、拡翼前の非拡翼電流値に近づき安定した時に拡大完了と判断する。これにより、規定された大きさの拡大根固め球根が築造されたと判定することができる。
【００１９】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１記載の拡大根固め工法において、拡翼前の掘削時の積分電流値と拡翼後の拡大掘削時の積分電流値を比較し、その傾向が同じようになった時、拡大掘削が完了したと判断することを特徴とする施工管理装置である。
【００２０】
積分電流値で計測する場合であり、例えば図４に示すように、規定深度まで掘削した後、引き上げながらの拡翼掘削時の積分電流値と、掘り下げてきた掘削時の積分電流値との相関を比較する。拡大掘削が確実に行われていれば、両者の傾向が同じようになるため、拡大掘削が完了したと判断することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。
【００２２】
（1）掘削機の掘削ロッド先端の拡大ヘッドを拡翼させて拡大根固め部を築造する拡大根固め工法において、オーガー電動機の電流値または積分電流値を計測し、施工管理装置の表示装置に表示することにより、拡大ヘッドの拡翼機構にかかわらず、拡大ヘッドの拡翼をリアルタイムで確認することができ、さらに拡翼前の掘削時の電流値・積分電流値と拡翼後の拡大掘削時の電流値・積分電流値を比較し、拡大掘削時の電流値・積分電流値の増加比率が設定値よりも大きくなった時に拡大ヘッドが拡翼したと判断することにより、拡大ヘッド拡翼を客観的・定量的に正確に確認することができる。
【００２３】
（2）拡大上下反復工程の電流値または積分電流値が低下して拡翼前の掘削時の電流値または積分電流値に近づき安定した時に拡大工程が完了したと判断することにより、拡大根固め部築造を客観的・定量的に正確に確認することができる。
【００２４】
（3）在来の掘削機の管理装置を用いることができ、低コストで拡大ヘッド拡翼と拡大根固め部築造を確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は本発明の拡大根固め工法で用いる掘削機の一例と拡大ヘッドの一例を示す側面図と鉛直断面図である。図２は本発明の拡大根固め工法における拡大ヘッドの拡翼と拡大根固め部築造の確認工程を示すフローチャートである。図３は拡大掘削工程におけるオーガー負荷電流値の変化の一例を示すグラフである。図４は積算電流値の場合のグラフである。
【００２６】
図１において、ベースマシンの掘削機１のリーダマスト２に沿ってオーガー駆動装置３が昇降自在に設けられ、オーガー駆動装置３の電動機４に接続された掘削ロッド（オーガーロッド）５を回転させつつ下降させて掘削した後、掘削ロッド先端の拡大ヘッド６を拡翼させることにより拡大根固め球根Ａが築造される。図１の図示例は、鋼管杭Ｐを用いた中堀工法の例であり、また拡大羽根７をロッドの逆転で拡翼させる機械式の拡大ヘッド６の例である。
【００２７】
本発明においては、拡大ヘッド６の拡翼機構とは別に、オーガー駆動装置３の電動機４のオーガー負荷電流値を用いて拡大ヘッド６の拡翼と拡大根固め球根Ａの築造を確認する。掘削機１には、深度検出器、電流検出器、油圧の流量検出器などにより品質管理・進行状況確認を行う施工管理装置が装備されており、この施工管理装置の表示ボックス１０の画面に表示させて確認する。
【００２８】
図２、図３に示すように、先ず電動機４の電流値または積算電流値の拡翼する前と拡翼した後の増加率により拡翼の判断を行う。図３に示すように、非拡翼電流値に対する増加比率（例えば、２割増し、３割増し）を予め設定しておき、拡大ヘッド６を拡翼させて掘削ロッド５の引き上げにより拡大掘削を行い、拡大掘削では掘削抵抗が増加するため、その拡翼電流値・拡翼積算電流値が設定値Ｓよりも大きくなった時に拡翼したと判断する。電流値・積算電流値は土質などにより変わるため、試掘データなどを基に設定値Ｓを決定する。また、電流値・積算電流値は礫などの存在により大きく変動するため、所定時間毎の平均電流値・平均積算電流値を用いるのが好ましい。なお、積算電流値は例えば10ｃｍごとの積算値を用い、礫などの影響を受けないようにする。
【００２９】
次いで、拡翼確認後、拡翼した拡大ヘッド６を上下反復させ、根固め液を注入して、拡大根固め球根を築造するが、拡大掘削が完了したときには、掘削・攪拌抵抗が小さくなり、電流値・積分電流値が小さく安定するため、その状態を拡大掘削終了と判断する。例えば図３に示すように、拡翼前の非拡翼電流値に近づき安定した時に拡大完了と判断する。これにより、規定された大きさの拡大根固め球根が築造されたと判定することができる。
【００３０】
また、積分電流値で測定する場合には、図４に示すように、規定深度まで掘削した後、引き上げながらの拡翼掘削時の積分電流値と、掘り下げてきた掘削時の積分電流値との相関により拡大掘削が完了したと判断することができる。図４はスクリューオーガーロッドを用いた場合であり、拡翼掘削時積分電流値と掘削時積分電流値とを比較し、拡大掘削が確実に行われていれば、両者の傾向が同じようになるため、その傾向が同じようになったことにより拡大掘削が完了したとすることができる。
【００３１】
以上のような構成の拡翼の確認と拡大根固め球根築造の確認を用いて、次のような手順で拡大根固め工法を実施する（図２、図３参照）。
【００３２】
（1）拡大ヘッドを閉翼した状態の掘削ロッドで規定深度まで掘削した後、そのままの状態で数秒から10数秒保持し、電流値が安定するのを待つ。
【００３３】
（2）拡大ヘッドを機械式または油圧式で拡翼し、掘削ロッドを引き上げて拡大掘削する。その時の電流値または積分電流値が設定した増加比率の設定値よりも大きくなった時に拡大したと判断する。
【００３４】
（3）拡翼した拡大ヘッドをそのまま数回上下反復させ、その間、根固め液を適宜に注入し、拡大根固め球根を築造する。その時の電流値または積分電流値が拡翼前の安定した電流値に近づき、安定した時に拡大完了と判断する。積分電流値の場合には、拡翼掘削時積分電流値と掘削時積分電流値とを比較し、その傾向が同じようになったことにより拡大掘削が完了したと判断する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の拡大根固め工法で用いる掘削機の一例と拡大ヘッドの一例を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は鉛直断面図である。
【図２】本発明の拡大根固め工法における拡大ヘッドの拡翼と拡大根固め部築造の確認工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る拡大掘削工程におけるオーガー負荷電流値の変化の一例を示すグラフである。
【図４】本発明に係る拡大掘削工程におけるオーガー負荷電流値が積算電流値の場合を拡大根固め部と共に示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１…掘削機
２…リーダマスト
３…オーガー駆動装置
４…電動機
５…掘削ロッド（オーガーロッド）
６…拡大ヘッド
７…拡大羽根
１０…施工管理装置の表示ボックス
Ａ…拡大根固め球根
Ｐ…鋼管杭
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008127938.tif 000006