(57)【要約】      （修正有）【課題】杭内にオーガドリルを挿入し、該オーガドリルで掘削しながら杭を地中に沈設する方法において、動力の節約、杭周囲の地盤の改良を図り、かつ掘削土の排出量をさらに減少させる。【解決手段】杭１０の外径より大径でその外周部に複数の切欠きを備え、下面に掘削刃物を備えた刃物板３０をオーガドリル２０の下端に取付け、軟地盤中では杭１０の下端と刃物板３０とを近接させてオーガドリル２０を回転させつつ杭１０を沈下し、硬地盤中ではオーガドリル２０を杭下端より下方に先行させて掘削し、刃物板３０の切欠を通って杭１０内に掘削土を圧密させながら杭１０を沈下し、杭１０の下端が支持層に達した後、オーガドリル２０及び刃物板３０で支持層中に球根を形成し、オーガドリル２０を逆転して球根中に刃物板３０を残置してオーガドリル２０を引き上げる。【選択図】図１（ａ）
2005200824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭内にオーガドリルを挿入し、該オーガドリルで掘削しながら杭を地中に沈設する方法において、
（Ａ）杭外径より大径で外周部上下に開口した複数の切欠きを備え、下面に掘削刃物を備えた刃物板をオーガドリルの下端に取付け、
（Ｂ）オーガドリルは全長のうち下端側にのみ螺旋翼を設けておき、
（Ｃ）軟地盤中では杭下端と前記刃物板とを近接させてオーガドリルを回転させつつ杭を沈下し、
（Ｄ）硬地盤中ではオーガドリルを杭下端より下方に先行させて掘削し、杭内に掘削土を圧密させながら杭を沈下し、
（Ｅ）杭下端が支持層に達した後、オーガドリルで支持層中に球根を形成し、オーガドリルを逆転して球根中に前記刃物板を残置してオーガドリルを引き上げる
ことを特徴とする杭の沈設方法。
【請求項２】
オーガドリル先端部から高圧流体を地中に噴射することを特徴とする請求項１記載の杭の沈設方法。
【請求項３】
杭の外径より大径の円板からなり、円板の下面に掘削刃物を取付け、杭外径より大径の部分に開口する複数の切欠きを備え、該切欠きの辺縁部には、オーガドリルの正回転に伴って、該切欠を通って土砂を上方に誘導する斜面を備え、円板の中心部にオーガドリルの先端部に係合しオーガドリルの正回転時にオーガドリルとの係合を保ち、オーガドリルの逆回転時にオーガドリルから離脱する結合構造を備えたことを特徴とする刃物板。
【請求項４】
前記刃物板は杭外径に対して１．１５〜１．２０倍の外径を有することを特徴とする請求項３記載の刃物板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の沈設方法及びこれに用いる刃物板に関し、特に掘削土の排出量を最小限にした沈設方法であって、主としてコンクリート杭の沈設方法、及びこの方法に用いる刃物板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に支持杭を沈設する場合に、掘削土の排出量を極力減少させるために、下端側にのみ螺旋翼を設けたオーガドリルを杭内に挿入し、このオーガドリルと杭とを同時に沈下させ、杭内に掘削土を圧密させて残置し、オーガドリルを逆回転させて、杭内に圧密されている掘削土を地上に上昇させることなくオーガドリルを引き上げる技術が開発されている。
【０００３】
例えば、杭の下端外周にフリクションカッタを備え、杭の下端面を塞ぐ大きさでカッタ刃物を下面に装着した円板を備えておき、杭の中空孔内に挿入したオーガドリルは前記円板を貫通して下端に掘削刃を備え、前記円板と係合する係合部を備え、杭内の下端近傍に螺旋羽根を備え、掘削刃近傍に開口する流体通路を軸内に内蔵し、かつ、オーガドリルには杭とは別の回転及び推力を付与可能としておき、硬質地盤では、杭とは別の回転及び推力をオーガドリルに付加して杭下端より下方の地盤掘削を行いつつ杭を地中に進入させる杭の沈設方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この技術では、コンクリート杭を回転沈下させる杭施工機と、この杭施工機とは別に杭内のオーガドリルに回転力及び推力を付与するオーガ駆動部とをそれぞれ備えた沈設装置を用いる。
【０００５】
また、鋼管杭の下端外周にフランジ状の拡底板を取付け、この拡底板に切欠き排土口を設け、この切欠き排土口の回転方向縁辺から反回転方向に向かって傾斜した上刃と、切欠き排土口の反回転方向縁辺から回転方向に対して後退角を以て配設した下刃を備えた技術がある（例えば、特許文献２、３参照。）。
【０００６】
この技術は、鋼管杭自身を回転させて拡底板により掘削し、鋼管杭を圧入沈下させる技術であって、圧密された土砂の円筒層を杭の外周部に形成する技術である。
【特許文献１】特願２００３−３２０５９号出願
【特許文献２】特開２００３−２７４７５号公報（第２−４頁、図１）
【特許文献３】特開２００３−２３２３５号公報（第２−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記特許文献１に記載されている技術にさらに改善を加えたもので、軟質地盤中では、杭を回転させることなく地盤を圧密しながら、また硬質地盤では、掘削による杭中空部内への土砂流入と杭周囲への上昇によって、容易に杭の沈下を図ることができるようにすると共に、杭外周の地盤を圧密し、動力の節約、杭周囲の地盤の改良を図り、かつ掘削土の排出量をさらに減少させる技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、杭内にオーガドリルを挿入し、該オーガドリルで掘削しながら杭を地中に沈設する方法において、
（Ａ）杭外径より大径で外周部上下に開口した複数の切欠きを備え、下面に掘削刃物を備えた刃物板をオーガドリルの下端に取付け、
（Ｂ）オーガドリルは全長のうち下端側にのみ螺旋翼を設けておき、
（Ｃ）軟地盤中では杭下端と前記刃物板とを近接させてオーガドリルを回転させつつ杭を沈下し、
（Ｄ）硬地盤中ではオーガドリルを杭下端より下方に先行させて掘削し、杭内に掘削土を圧密させながら杭を沈下し、
（Ｅ）杭下端が支持層に達した後、オーガドリルで支持層中に球根を形成し、オーガドリルを逆転して球根中に前記刃物板を残置してオーガドリルを引き上げる
ことを特徴とする杭の沈設方法である。
【０００９】
本発明は上記特許文献１の技術をさらに改善するもので、上記特許文献１との違いは、
（イ）杭外径より大径で外周部上下に開口した複数の切欠きを備え、下面に掘削刃物を備えた刃物板をオーガドリルの下端に取付けること
（ロ）軟地盤中では杭下端に前記刃物板を当接させてオーガドリルを回転させつつ杭を回転させることなく沈下すること
である。
【００１０】
本発明の刃物板は杭外径より大径であるから、杭外径より大きい孔を掘削し、杭を回転させることなく容易に沈下させることができる。また刃物板の円周部に設けた切欠から掘削した土砂を上方に上昇させ、掘削土は上方に堆積している土砂の抵抗を受け、常時、圧密作用が生ずる。従って、杭の周囲に強固な圧密層を形成する。
【００１１】
上記杭の沈設方法において、オーガドリル先端部から高圧流体を地中に噴射することとすれば、掘削困難な地層の掘削を容易化し、杭周囲の地層の安定化に寄与し、また、杭の支持地盤中に支持用球根を形成することが容易であり、好適である。ここで高圧流体としては、掘削時にオーガドリル先端から吐出する撹拌用圧縮空気、杭の外周に接する地盤に注入する杭周液、球根部に注入するセメントミルク、高圧水等がある。
【００１２】
上記本発明方法を好適に実施をするための本発明の部材として、杭の外径より大径の円板からなり、円板の下面に掘削刃物を取付け、杭外径より大径の部分に開口する複数の切欠きを備え、該切欠きの辺縁部には、オーガドリルの正回転に伴って、該切欠を通って土砂を上方に誘導する斜面を備え、円板の中心部にオーガドリルの先端部に係合しオーガドリルの正回転時にオーガドリルとの係合を保ち、オーガドリルの逆回転時にオーガドリルから離脱する結合構造を備えたことを特徴とする刃物板を用いる。
【００１３】
この刃物板を用いることにより、杭外周より大きい掘削孔を掘削するので、杭は回転させることなく容易に沈下させることができ、また、この刃物板の切欠から掘削土が上昇し、杭の周囲に掘削土の圧密円筒を形成し、さらにこの圧密円筒部に杭周液を高圧で供給することにより、支持力の大きい杭周地盤を形成することができる。
【００１４】
前記刃物板は杭外径に対して１．１５〜１．２０倍の外径を有することとすれば、杭外周に適切な寸法を持つ掘削土の圧密円筒を形成することができる。刃物板の径を杭外径に対して大きくするのは、刃物板の切欠部を通って掘削土が上昇する際、圧縮空気と撹拌混合される泥状部が杭の周囲に生ずることによって杭の沈設を容易化することができるからである。また、刃物板の径を杭外系に対して１．１５〜１．２０倍にするのは、大きな杭の先端支持力を確保するためで、刃物板を支持層中に残置固着させることによって、球根部の受圧面積が１．１５〜１．２の２乗となり、例えば、杭支持力Ｒａ＝αＮＡｐ（α：軸部換算支持力係数、Ｎ：地盤のＮ値、Ａｐ：杭軸部面積）において、通常の地盤の底部の支持力係数α＝２００であるといわれているが、上記径の拡大によって杭軸部換算支持力係数がα≒３５０を確保することができる。
【００１５】
なお、本発明では地盤の種類による圧密度を施工実験から推定することによって、土質柱上図から、杭径及び杭長に対する排土量を事前に計算によって求めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、掘削土の地上への排出を最小限とする杭の沈設方法において、排土量をさらに減少させると共に、杭を回転させることなく沈下させることができ、動力が節約される。また杭外周の地層に圧密された円筒層を形成し、更に支持層における大きな球根形成が容易であり、支持力が増大する。
【００１７】
また、刃物板はオーガドリルを逆回転させることによって球根内底部に残置し、作業工程に何らの困難を生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
本発明は、ＰＣ（プレストレストコンクリート）杭、ＲＣ（鉄筋コンクリート）杭に適用される。適用杭径は３００〜１２００ｍｍである。
【００２０】
図２（ａ）は本発明方法を施工中の状況を示す杭の縦断面図、図２（ｂ）はその底面図である。杭１０中にはオーガドリル２０が挿入され、オーガドリル２０の下端部には刃物板３０が係合している。
【００２１】
オーガドリル２０は下端に掘削刃物２１を備え、軸２３の下端側のみに螺旋翼２２を装着している。この螺旋翼２２は、オーガドリル２０の掘削によって発生する掘削土を杭１０の内部に誘導し、圧密充填させるもので、軸２３の下端側にのみ設けることによってこの作用が達成される。
【００２２】
刃物板３０はオーガドリル２０の下端部に係合して取り付けられ、オーガドリルが正回転時には一体に係合しており、オーガドリルを逆回転するとオーガドリルから脱落するようになっている。
【００２３】
図３（ａ）は刃物板３０の実施例の平面図、図３（ｂ）はその側面図である。
【００２４】
刃物板３０は杭の外径より大径の円板からなり、円板の周囲に複数の切欠３１を備えた形状から構成されている。この切欠３１は、杭１０の外周側にのみ開口しており、杭１０の内部には開口していない。切欠３１の辺縁部３２、３３は、図３（ｂ）に示すように、傾斜面となっており、この辺縁部３２、３３の傾斜面はそれぞれ、刃物板３０が矢印３８方向に回転（オーガドリルの正回転）したとき、刃物板３０下面側から上面側に掘削土を上方に誘導するように形成されている。
【００２５】
刃物板３０の下面にはに掘削刃物３４を取付けている。
【００２６】
また、刃物板３０の中心部に孔３５が開口しており、この孔３５は、中央の丸孔から両方に矩形孔３６を切り拡げたような形状をしており、板の下面に２個の突起３７を備えている。オーガドリル２０の先端部には、図２（ｂ）に示すように、この孔３５を通って上から挿入される軸２３に、横に突出する横棒２４を装着した係合部を備え、孔３５を通って軸２３を挿通し、オーガドリル２０を正回転方向に９０度回動させると、横棒は刃物板３０の下面に位置し、突起３７をストッパとして係止する。
【００２７】
オーガドリル２０を逆回転させると、上記と逆に刃物板３０はオーガドリル２０から離脱する。
【００２８】
図１（ａ）〜（ｈ）は本発明の実施例の杭の沈設方法を示す工程図である。杭の沈設工程は次の通りである。
（１）杭の建込み
図１（ａ）に示すように、地上でオーガドリル２０の下端部に刃物板３０をセットし、オーガドリル２０に杭１０を外嵌し、杭先端部と刃物板との隙間を確認し、オーガドリル２０の正回転２５を開始し、オーガドリル２０の刃物２１及び刃物板３０により地盤１００の掘削を開始する。
（２）杭の掘削沈設（地盤のＮ値が小さい場合）
地盤が軟弱でＮ値が小さい場合、図１（ｂ）に示すように、オーガドリル２０に回転２５を与え、オーガドリル軸をとおして刃物板３０を正回転させて地盤を掘削し杭を沈設する。この時、掘削土は刃物板３０を通って上昇し杭周に圧密される。圧密効果を高めるため杭１０先端と刃物板３０の間隔を閉塞状態にして掘削する。また、地盤のＮ値が小さい区間では杭を回転させなくとも容易に沈下するので杭には回転を与えない。
（３）杭の掘削沈設（地盤のＮ値が大きい場合）
図１（ｃ）に示すように、刃物板３０を正回転させて地盤を掘削するが、地盤の圧密は困難となってくるので、杭１０の下端１１と刃物板３０との間隔を開けて、刃物板３０を杭１０の下端１１より下方に先行させ、矢印４１で示すように、掘削土を杭１０の中空部内に流入させて杭の沈設を促進する。従って、杭１０の沈設途中においては、刃物板３０と杭１０の下端１１との間隔、すなわち杭内径部の開口の大きさを地盤の硬さによって調節しながら実施する。この工程中で杭１０の沈設を補助するため、杭１０に逆回転を与えて沈設する場合もある。この工程では、必要に応じて、例えば０．７ＭＰａの圧縮空気をオーがドリル先端から吐出させて、地下水と掘削地盤とを撹拌混合して泥状化したり、高圧水の噴射注入を行ったり、杭を回転させたりして杭の沈設を容易にする。
【００２９】
以上の掘削沈下工程では、オーガドリルの電流値の確認、支持層の確認等を行う。また、下杭の設置が完了したら雇杭のセット替え、継手による上杭の接続を行い、沈設を続行する。
（４）支持層掘削
所定深度まで掘削沈下を進め、杭１０の下端１１が支持層に達したら、支持層中に杭径以上の貫入深さだけ貫入するように杭深度を設定し、図１（ｄ）に示すように、杭１０の先端１１と刃物板３０との間隔を狭め杭１０の下端を閉塞伏態とする。
（５）杭周固定液の注入
次いで、図１（ｅ）に示すように、杭１０の先端部を閉塞状態のまま、オーガドリル２０を正回転し、杭１０には逆回転を与えながらオーガドリル２０のノズル２６から噴射圧５〜１５ＰＭａで杭周固定液を噴射２７しながら所定量を注入する。杭周固定液は図３に示す刃物板３０の切欠３１を通って、矢印４２で示すように杭１０の外周の圧密層中を上昇し、杭１０の沈設効果を向上させる。このとき、杭１０の外周と地層との間に隙間が生じて杭周固定液のスムーズな注入ができるように、杭１０の先端部の外周に設けられている補強バンドに予め分割フリクションカッターを取付けておき、杭１０を回転することとすれば好適である。
（６）球根築造
杭周固定液の注入完了後、オーガドリルを低速回転に切り換え、図１（ｆ）に示すように、杭より下方の支持層中に、球根を築造する。このとき、根固め液を噴射圧２０ＰＭａ以上の高圧で噴射２７しながらオーガドリル２０、刃物板３０に回転２５及び推力６１を加えて、支持層中を掘削撹拌し、大きな支持力を負担する球根５１を築造する。
（７）刃物板の取外し
所定高さの球恨５１を築造した後、図１（ｇ）に示すように、オーガドリル２０を逆回転２８させると、刃物板３０とオーガドリル２０との係合が解除される。その後オーガドリル２０は、引上力６２を加えて、逆回転しながら地上に抜き取る。
（８）杭施工完了
図１（ｈ）は、オーガドリルを引き抜いた後の杭１０の施工完了状態を示す断面図である。杭１０は、大きな球根５１に支持されており、根固め液の硬化によって大きな杭支持力を発現する。刃物板３０は球根５１内に残置され、その操作に格別の工程を必要としない。杭１０の外周にはすぐれた支持層４３が形成されて杭周固定液の固化によって安定した地層と杭支持力を有している。また、杭内には、掘削土６３が圧密された状態で充填されており、掘削土の地上への排出は零又は極少量である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１（ａ）】本発明の実施例の工程図である。
【図１（ｂ）】本発明の実施例の工程図である。
【図１（ｃ）】本発明の実施例の工程図である。
【図１（ｄ）】本発明の実施例の工程図である。
【図１（ｅ）】本発明の実施例の工程図である。
【図１（ｆ）】本発明の実施例の工程図である。
【図１（ｇ）】本発明の実施例の工程図である。
【図１（ｈ）】本発明の実施例の工程図である。
【図２（ａ）】本発明方法を施工中の状況を示す杭の縦断面図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）の底面図である。
【図３（ａ）】刃物板３０の実施例の平面図である。
【図３（ｂ）】図３（ａ）の側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    杭
１１    下端
２０    オーガドリル
２１    掘削刃物
２２    螺旋翼
２３    軸
２４    横棒
２５    正回転
２６    ノズル
２７    噴射
２８    逆回転
３０    刃物板
３１    切欠
３２、３３    辺縁部
３４    掘削刃物
３５    孔
３６    矩形孔
３７    突起
３８    矢印
４１    矢印
４２    矢印
４３    支持層
５１    球根
６１    推力
６２    引上力
６３    掘削土
１００    地盤
【図１（ａ）】
2005200824.tif 000003
【図１（ｂ）】
2005200824.tif 000004
【図１（ｃ）】
2005200824.tif 000005
【図１（ｄ）】
2005200824.tif 000006
【図１（ｅ）】
2005200824.tif 000007
【図１（ｆ）】
2005200824.tif 000008
【図１（ｇ）】
2005200824.tif 000009
【図１（ｈ）】
2005200824.tif 000010
【図２（ａ）】
2005200824.tif 000011
【図２（ｂ）】
2005200824.tif 000012
【図３（ａ）】
2005200824.tif 000013
【図３（ｂ）】
2005200824.tif 000014