(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の杭の内側に通したオーガにより地盤を掘削すると共に杭を地盤中に沈降させた後、オーガ先端部から杭先端部にセメントミルクを注入して根固めを行う中堀り根固め工法に用いる施工管理装置において、
オーガの変位を測定する変位測定手段と、
オーガを回転駆動するためのオーガモータの負荷電流を測定する負荷電流測定手段と、
ポンプによるセメントミルクの供給流量を測定する供給流量測定手段と、
変位測定手段によるオーガの変位速度と、負荷電流測定手段によるオーガモータの負荷電流とから、オーガが到達した地盤の支持力を検知する地盤支持力検知手段と、
供給流量測定手段によるセメントミルクの供給流量と、セメントミルクの供給流路の容積とから、ポンプの作動開始後オーガ先端部からセメントミルクが杭先端部へ吐出されるまでの時間差と、この時間差による誤差を補正したセメントミルクの積算注入量とを検知する注入状態検知手段と、
上記各測定及び検知データに基づく表示手段とを有することを特徴とする中堀り根固め工法の施工管理装置。
【請求項２】
中空の杭の内側に通したオーガにより地盤を掘削すると共に杭を地盤中に沈降させた後、オーガ先端部から杭先端部にセメントミルクを注入して根固めを行う中堀り根固め工法において、
オーガによる掘削時に、オーガの変位と、オーガを回転駆動するためのオーガモータの負荷電流とから検知される地盤の支持力に基づいてオーガが支持地盤へ到達したことを確認し、
上記確認の後、セメントミルクの供給を開始すると共に、セメントミルクの供給流量と、セメントミルクの供給流路の容積とから、セメントミルクの供給開始後オーガ先端部からセメントミルクが杭先端部へ吐出されるまでの時間差と、この時間差による誤差を補正したセメントミルクの積算注入量とを検知し、検知したセメントミルクの積算注入量に基づいてセメントミルクの注入と攪拌を行うことを特徴とする中堀り根固め工法の施工管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空の杭の内側に通したオーガにより地盤を掘削すると共に杭を地盤中に沈降させた後、オーガ先端部から杭先端部にセメントミルクを注入して根固めを行う中堀り根固め工法に用いる施工管理装置及び施工管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中堀り根固め工法において、杭が所定の支持地盤にまで沈設されたかどうかは、オーガによる掘削に伴って排出される土砂の状態や杭の沈降長さ等から、杭打ち機のオペレーターや現場管理者が判断するのが通常である。また、その後に行われるセメントミルクの注入作業においても、セメントミルクの注入量の調整や、注入されたセメントミルクの攪拌等のために行われるオーガの駆動制御等は、杭打ち機のオペレーターや現場管理者が経験に基づいて判断するのが通常である。
【０００３】
一方、杭の支持力は地盤の硬軟の関数となり、更に地盤硬度はこの地盤への杭及びオーガの沈降に要するエネルギーと、オーガの変位と、オーガの変位速度の関数で表されることから、オーガの変位状態と、オーガを回転駆動するためのオーガモータの負荷電流とから、オーガが到達した地盤の支持力を判定する地盤支持力判定装置が知られている（特公昭６０−４３２６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来行われている中堀り根固め工法は、上記のように、杭打ち機のオペレーターや現場管理者の経験と勘によって管理されている作業が多く、現場を任せることができる作業者が制限される問題がある。
【０００５】
上記従来公知の地盤支持力判定装置を用いれば、オーガによる掘削に伴って排出される土砂の状態や杭の沈降長さ等から支持地盤に到達したか否かを判断する必要がなくなるが、経験と勘が必要な作業管理が他にも多く存在することから、これだけでは根本的な解決策とはならない。
【０００６】
本発明は、中堀り根固め工法における作業管理を、経験と勘によらず合理的に行えるようにし、もって経験の浅い作業者であっても安定した施工管理が行えるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このために本発明では、中空の杭の内側に通したオーガにより地盤を掘削すると共に杭を地盤中に沈降させた後、オーガ先端部から杭先端部にセメントミルクを注入して根固めを行う中堀り根固め工法に用いる施工管理装置において、
オーガの変位を測定する変位測定手段と、
オーガを回転駆動するためのオーガモータの負荷電流を測定する負荷電流測定手段と、
ポンプによるセメントミルクの供給流量を測定する供給流量測定手段と、
変位測定手段によるオーガの変位速度と、負荷電流測定手段によるオーガモータの負荷電流とから、オーガが到達した地盤の支持力を検知する地盤支持力検知手段と、
供給流量測定手段によるセメントミルクの供給流量と、セメントミルクの供給流路の容積とから、ポンプの作動開始後オーガ先端部からセメントミルクが杭先端部へ吐出されるまでの時間差と、この時間差による誤差を補正したセメントミルクの積算注入量とを検知する注入状態検知手段と、
上記各測定及び検知データに基づく表示手段とを有することを特徴とする中堀り根固め工法の施工管理装置を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、中空の杭の内側に通したオーガにより地盤を掘削すると共に杭を地盤中に沈降させた後、オーガ先端部から杭先端部にセメントミルクを注入して根固めを行う中堀り根固め工法において、
オーガによる掘削時に、オーガの変位と、オーガを回転駆動するためのオーガモータの負荷電流とから検知される地盤の支持力に基づいてオーガが支持地盤へ到達したことを確認し、
上記確認の後、セメントミルクの供給を開始すると共に、セメントミルクの供給流量と、セメントミルクの供給流路の容積とから、セメントミルクの供給開始後オーガ先端部からセメントミルクが杭先端部へ吐出されるまでの時間差と、この時間差による誤差を補正したセメントミルクの積算注入量とを検知し、検知したセメントミルクの積算注入量に基づいてセメントミルクの注入と攪拌を行うことを特徴とする中堀り根固め工法の施工管理方法を提供するものでもある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、図１に基づいて、本発明に係る施工管理装置を説明する。
【００１０】
図中１は、中空の杭２（一般的には鋼管杭）内に通されたオーガ３を接続して回転駆動するためのオーガ駆動装置で、杭打機の支柱４（図２以降参照）に沿って上下に移動されるものである。このオーガ駆動装置１は、オーガ３を駆動するためのオーガモータ５を内蔵している。
【００１１】
上記オーガ駆動装置１内のオーガモータ５は、発電機６から供給される電力によって駆動されるもので、発電機６とオーガモータ５間には負荷電流測定手段７が介在されている。この負荷電流測定手段７は、オーガ３を回転駆動するためのオーガモータ５の負荷電流を測定するためのもので、通常の電流計を用いることができる。
【００１２】
また、オーガ駆動装置１には、上下の滑車８，９間に張り渡されて、オーガ駆動装置１の移動に伴って回転する環状ワイヤー１０が接続されている。上下の滑車８，９は、環状ワイヤー１０と共に回転するもので、下方の滑車９には、この滑車９の回転からオーガ３の変位を測定するための変位測定手段１１が接続されている。即ち、オーガ駆動装置１は、掘削時にオーガ３を降下させ、引き上げ時にオーガ３を上昇させるために上下に移動されるもので、このオーガ駆動装置１の上下の移動量とオーガ３の上下の移動量は等しく、またオーガ駆動装置１の上下の移動量は環状ワイヤー１０を介して回転される滑車８，９の回転量として測定することができる。従って、変位測定手段１１として、例えば滑車９の回転に伴ってパルス信号を発生するパルス発生器を用いれば、オーガ３の変位量をパルス信号として測定することができる。また、更に一定時間毎にパルスを発生させる時計パルス発生器と組み合わせれば、オーガ３の変位速度を測定することができる。
【００１３】
オーガ３は、その中心軸が中空となっており、根固め時にこの中心軸内を介して供給されるセメントミルクを先端部から吐出するものとなっている。セメントミルクは、タンク１２からポンプ１３によってホース１４を介してオーガ３の中心軸に供給されるもので、ポンプ１３の下流側には、ポンプ１３によるセメントミルクの供給流量を測定するための供給流量測定手段１５が介在されている。この供給流量測定手段１５としては、通常の流量計を用いることができる。
【００１４】
前記負荷電流測定手段７と前記変位測定手段１１はそれぞれ地盤支持力検知手段１６に接続されており、測定されたオーガモータ５の負荷電流とオーガ３の変位状態（オーガ３の変位量、オーガ３の変位速度）がそれぞれ電気信号として地盤支持力検知手段１６へ送られるものとなっている。地盤支持力検知手段１６は、オーガモータ５の負荷電流とオーガ３の変位状態とから、オーガ３が到達した地盤の支持力を算出して検知するものである。
【００１５】
一方、前記供給流量測定手段１５は、注入状態検知手段１７に接続されており、供給流量測定手段１５で測定したセメントミルクの供給流量が電気信号として注入状態検知手段１７に送られるものとなっている。注入状態検知手段１７には設定手段１８が接続されており、供給流量測定手段１５より下流側のセメントミルクの供給流路の容積（ホース１４の容積及びオーガ３の中心軸の容積）がこの設定手段１８に予め設定入力されており、その信号が注入状態検知手段１７に送られるものとなっている。注入状態検知手段１７は、電気信号として送られてくるセメントミルクの供給流量とセメントミルクの供給流路の容積とから、ポンプ１３の作動開始後オーガ３の先端部からセメントミルクが杭２の先端部へ吐出されるまでの時間差と、この時間差による誤差を補正したセメントミルクの積算注入量とを算出して検知するものである。
【００１６】
上述した地盤支持力検知手段１６、注入状態検知手段１７及び設定手段１８としては、必要なソフトを組み込んだパーソナルコンピューターを用いることができる。
【００１７】
また、本発明の管理装置は、負荷電流測定手段７、変位測定手段１１及び供給流量測定手段１５による各測定データと、地盤支持力検知手段１６及び注入状態検知手段１７による各検知データとに基づき、例えば杭打機のオペレーターが作業状態を把握しやすいよう、アナログもしくはデジタル表示や音声による表示を行う表示手段（図示されていない）有するものとなっている。この表示手段による表示内容としては、例えば、オーガ３（杭２）の深度表示、地盤支持力（硬度）表示、オーガ３の変位（下降もしくは上昇）速度表示、セメントミルクの注入開始表示、セメントミルクの供給流量表示、セメントミルクの積算注入量表示等を挙げることができる。
【００１８】
次に、図２〜図５に基づいて、本発明に係る施工管理方法を説明する。
【００１９】
図２に示される状態は、オーガ駆動装置１に内蔵されたオーガモータ５（図１参照）を発電機６で正回転駆動して、杭２の沈設を開始した状態である。即ち、内側にオーガ３を挿入した杭２をクレーン等で吊り込み、オーガ３の上端部をオーガ駆動装置１に接続して杭２を建て込んだ後、オーガ３を回転させて杭２の沈設を開始した状態である。この状態でオーガ３による掘削と杭２の沈設を、図３に示されるように、杭２が所定の支持地盤１９に達するまで行う。
【００２０】
杭２が所定の支持地盤１９に達したかどうかは、地盤支持力検知手段１６で検知した地盤の支持力から知ることができる。具体的には、地盤支持力検知手段１６で検知した地盤の支持力に基づく地盤支持力（硬度）表示によって、例えば杭打機のオペレーターが容易に確認することができる。また、変位測定手段１１の測定データに基づき、オーガ３（杭２）の深度表示を行えば、杭２が所定の支持地盤１９に達したかどうかを判断するための補助データとなる。
【００２１】
上記のようにして杭２が支持地盤１９に達したことを確認した後、図４に示されるように、セメントミルクの注入による根固めを行う。本例における根固めは、セメントミルクの注入と共に、オーガ３を逆回転させることによって、オーガ３先端部の掘削翼を拡翼させ、杭２よりも大きな直径の拡大球根を形成するものとなっている。
【００２２】
ポンプ１３を作動させてセメントミルクの供給を開始すると共に、注入状態検知手段１７によって、ポンプ１３の作動開始後オーガ３の先端部からセメントミルクが杭２の先端部へ吐出されるまでの時間差を検知し、この時間差だけ遅らせてセメントミルクの注入開始表示を行えば、実際にオーガ３の先端部からセメントミルクが吐出されるタイミングを知ることができる。従って、セメントミルクの注入開始表示に従ってオーガ３の逆転を開始すれば、拡大球根の形成とセメントミルクの掘削土との攪拌混合を確実に並行して行うことができる。
【００２３】
上記拡大球根の形成は、オーガ３を逆転させると共に上下に反復移動させることで行われるのが通常で、これによって所定の大きさの拡大球根が形成されると共に、注入されたセメントミルクと掘削土の良好な混合状態を得ることができる。
【００２４】
上記オーガ３の上下動の速度は、セメントミルクの供給流量に応じて行うことが好ましい。本発明においては、オーガ３の変位速度は変位測定手段１１によって測定され、セメントミルクの供給流量は供給流量測定手段１５で測定されることから、これらに基づくオーガ３変位速度表示及びセメントミルク供給流量表示によってオーガ３の上下動速度を容易に調整することができる。
【００２５】
尚、支持地盤１９によっては、杭２が支持地盤１９に達した後、上記セメントミルクの注入に先立って、オーガ３の先端部から水を吐出させつつ掘削を行う水掘削を行う場合がある。この水掘削への切り換えのタイミングを計る場合にも、前記地盤支持力検知手段１６による地盤支持力の検知データを利用することができる。
【００２６】
上記のようにして必要量のセメントミルクの注入と攪拌混合を行った後、セメントミルクの注入を停止（ポンプ１３を停止）すると共に、図５に示されるように、オーガ３を正回転にもどして掘削翼を閉翼してから引き上げる。このセメントミルクの注入停止とオーガ３の引き上げ開始の時期は、注入状態検知手段１７により、前記時間差による誤差を補正したセメントミルクの積算注入量を検知し、この積算注入量が所定量に達したことを確認することで知ることができる。即ち、注入状態検知手段１７による検知データに基づき、セメントミルクの積算注入量表示を行えば、これによって杭打機のオペレーターが所定量のセメントミルクの注入が完了したか否かを知ることができ、これに基づいて、セメントミルクの注入停止とオーガ３の引き上げを適切なタイミングで行うことができる。
【００２７】
オーガ３の引き上げ時には、被圧水によるセメントミルクの上昇を防止するために、オーガ３の先端部から水を吐出させて、注入したセメントミルク上に注水するのが通常である。この注水のタイミングも、上記セメントミルクの積算注入量や前記オーガ３の深度表示等に基づいて容易かつ適切に行うことができる。
【００２８】
尚、以上の例は、オーガ３として、先端部の掘削翼が拡翼可能なスパイラルオーガを用い、オーガ３のみを回転させて掘削するものとなっているが、中堀り根固め工法には正回転時に杭２と係合して杭２を伴って回転し、逆回転時に杭２との係合が解除されて引き上げ可能となるオーガシャフトを用いる方法もある。このようなオーガシャフトを用いた中堀り根固め工法においても、本発明に係る施工管理装置及び施工管理方法は適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、変位測定手段１１と、負荷電流測定手段７と、供給流量測定手段１５と、地盤支持力検知手段１７と、注入状態検知手段１６とによって測定又は検知されるデータに基づいて施工を高精度に進めることができ、、経験の浅い作業者であっても、経験や勘に頼らず施工を進めることができるので、一定品質の施工を確実に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る施工管理装置の説明図である。
【図２】本発明に係る施工管理方法の説明図で、オーガによる掘削と杭の沈設を開始した直後の状態を示す図である。
【図３】オーガ及び杭が所定の支持地盤にまで達した状態を示す図である。
【図４】セメントミルクの注入開始した状態を示す図である。
【図５】セメントミルクの注入を完了してオーガの引き上げを開始した状態を示す図である。
【符号の説明】
１    オーガ駆動装置
２    杭
３    オーガ
４    支柱
５    オーガモータ
６    発電機
７    負荷電流測定手段
８    滑車
９    滑車
１０  ワイヤー
１１  変位測定手段
１２  タンク
１３  ポンプ
１４  ホース
１５  供給流量測定手段
１６  地盤支持力検知手段
１７  注入状態検知手段
１８  設定手段
１９  支持地盤
【図１】
0003734976.tif 000002
【図２】
0003734976.tif 000003
【図３】
0003734976.tif 000004
【図４】
0003734976.tif 000005
【図５】
0003734976.tif 000006