JPH01290891A - アースオーガ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ｐｃ杭に代表される既製杭を埋込むための杭
孔を穿設する場合等に用いられるアースオーガに関する
。

〔従来の技術］ 例えば、地盤を穿孔して既製杭を埋込む基礎杭打設工法
は、建設工事や土木工事等の各種分野で数多（採用され
ている。この基礎杭打設工法では、埋め込んだ既製杭の
下端部が地盤中の支持層にまで達していない、或いは、
既製杭の下端部が支持層を貫通していると、十分な支持
力を得ることができないため、施工にあたっては、既製
杭の下端部が支持層に確実に位置するように既製杭を地
盤に埋込むことが肝要である。

そのためには、地盤内での支持層の深さ位置を精度良く
正確に検知する一方、穿孔時、その杭孔の下端部が支持
層に位置しているか否かを確実、正確に判断する必要が
ある。

しかも、杭の施工にあたっては、前述したように杭の下
端部を支持層に確実に位置させることが最も重要である
が、杭が貫通する中間支持層も支持力に大きく影響する
ため、中間支持層を貫通するように杭を埋込んでその中
間支持層にも支持力を負担させる設計とした場合には、
穿孔が予定通りに中間支持層を貫通しているか否かを確
実に判断する必要がある。

そして、従来では、支持層の検知手段として、プレボー
リングを行い、サンプリング管の打撃数Ｎ値を測定する
貫入試験と土壌サンプリングとの土質調査を実施するこ
とで支持層を把握する手段が一般に採用されている。他
方、穿孔が中間支持層を貫通したかどうかの判断および
支持層に達したかどうかの判断の手段としては、穿孔時
、アースオーガの穿孔深さと、そのアースオーガ駆動モ
ータの負荷電流値とを測定し、−前記アースオーガの穿
孔深さが前記土質調査から割出された中間支持層や支持
層の推定深さの範囲となり、かつ、土質調査結果からア
ースオーガが対象とする中間支持層を貫通する時や支持
層に達したときになるであろうと推定される値に前記負
荷電流値がなったことをもって、穿孔が中間支持層を貫
通したとしたり支持層に達したとする手段が一般に採用
されている。

ところが、そのような−触手段によるときは、支持層が
浅いと、それまでの数多くの経験によって蓄積された多
大なデータを参考でき、また、数多くの実績もあるため
、中間支持層をも含めた支持層の検知および穿孔が中間
支持層を貫通　　゛したかどうかや支持層に達したかど
うかの判断をともに比較的、精度良く行えるものの、埋
立地や軟弱地等のように支持層が５０ｍ以上と深いと、
次のような問題が提起される。

つまり、支持層の検知については、支持層が深くなれば
、サンプリング管を打込むためのロンドも長くなって撓
み易くなり、打撃力のサンプリング管への伝達にロスが
生じ、打撃数Ｎ値が地質と対応しないことが生じ易い。

そして、経験が少なくデータも少ないことから、打撃数
Ｎ値をもって地質を正確に推定することがむずかしくな
り、支持層検知の信頼性が低下する。

他方、穿孔が中間支持層を貫通したかどうかの判断や穿
孔の下端部が支持層に達したかどうかの判断については
、穿孔深さが大になるほど、掘削抵抗が増え、その掘削
抵抗の増大が負荷電流値の測定に対する外乱要素として
作用し、支持層に対する穿孔と支持層でない地層の穿孔
とを負荷電流値をもって区別することが困難となり、し
かも、穿孔深さが大になれば、同一敷地内でも地層が傾
斜していることが多くなって、中間支持層および杭の下
端部を位置させるべき支持層の深さがプレボーリングに
よる地質調査を行った箇所と穿孔箇所とで異なることが
多々発生し易くなり、その結果、地質調査を基に決定し
た深さをもってアースオーガで穿孔しても、その穿孔が
予定の中間支持層を貫通しているという保証や穿孔の下
端部が支持層に位置しているという保証がなく穿孔が中
間支持層を予定通りに貫通しているかどうかの判断およ
び、穿孔の下端部が支持層に位置しているかどうかの判
断の信頼性が低下する。

そこで、アースオーガによる穿孔掘削では、支持層の判
断基準の１１つとなる土壌の硬さに対応した切削抵抗が
オーガヘッドに作用し、その切削抵抗がオーガヘッドの
回転抵抗として作用する結果、そのオーガヘッドの回転
抵抗を測定することにより、オーガヘッドが切削作用し
ている箇所の土壌の硬さを捕捉することができる点に着
目して、オーガヘッドで切削された土壌を揚送するとと
もに、オーガヘッドに駆動トルクを伝達するスクリュー
軸のオーガヘッド付根部に、オーガヘッドが受ける回転
抵抗に応じたスクリュー軸のねじれ変形量を検出するス
トレンゲージ等のセンサを取付け、穿孔掘削時、スクリ
ュー軸のねじれ変形量をパラメータとして、オーガヘッ
ドが切削作用している箇所の土壌硬さを逐次的に検出で
きるようにしたアースオーガが開発されるに至っている
（例えば、実開昭６１−１４６５９１号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記従来のアースオーガによるときは、スク
リュー軸のねじれ変形を利用して土壌の硬さを変形する
ため、次に述べるような問題があった。

つまり、スクリュー軸は、オーガヘッドへの駆動トルク
の伝達効率良く確実に行い、しかも、曲がりを極力抑え
て直進性をだすために、比較的大径で、かつ、剛性の高
いものに構成されているから、アースオーガに作用する
回転抵抗によりねじれ変形するものの、そのねじれ変形
量の変動幅は小さい。その結果、ねじれ変形量の検出感
度が低くなって、土壌の硬さを木目細く検出することが
むずかしかった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は、土壌の硬さを木目細く検出できるアー
スオーガを提供する点にある。

本発明によるアースオーガの特徴構成は、オーガヘッド
又はその近くに、オーガヘッドの回転軌跡よりも横又は
下外方に突出する土壌硬さ検出用部材をオーガヘッドと
一体に回転する状態に取付け、その土壌硬さ検出用部材
に作用する回転方向後方への圧力を検出するための圧力
検出手段を設けてある点にある。

前記土壌硬さ検出用部材は、オーガヘッドにおける掘削
ビットの背部に配設することが好ましい。

〔作　用〕

オーガヘッドを回転させての穿孔掘削に伴って、土壌硬
さ検出用部材がその掘削孔周りの土壌に突入した状態で
オーガヘッドとともに回転し、その突入している土壌の
硬さに応じた移動抵抗、つまり、回転方向後方への圧力
を受ける。

従って、土壌硬さ検出用部材が受ける回転方向後方への
圧力を圧力検出手段により検出することで、土壌硬さ検
出用部材が突入状態で回転している箇所の土壌の硬さを
知ることができるので、アースオーガの中間部が周囲地
盤から受ける回転抵抗等に関わりなく、現時点において
オーガヘッドが掘削作用している地盤部分の硬さのみを
知ることができる。

そして、土壌硬さ検出用部材は、穿孔掘削から切り離し
て、土壌硬さ検出専用のものとして構成できるため、土
壌硬さ検出用部材を、土壌硬さの検出に最適なものにで
き、これによって、前述した従来のアースオーガに比較
して、土壌硬さの検出を木目細く行える。

その結果、深さに関係なく地盤の硬さ面において現時点
でオーガヘッドが掘削作用している地盤部分が支持層で
あるかどうかを正確に知ることができる。しかも、掘削
に伴って常時、オーガヘッドが掘削作用している地盤部
分の硬さを連続的に検出することができるため、例えば
貫入試験に比較して地盤の深さ方向で硬軟分布と、石、
砂、礫等の土質とを緻密に検知できる。

従って、土質調査においては、土壌の採取・分析と貫入
試験とによる一般的な土質調査に並行して、そのアース
オーガを用いての穿孔とその穿孔時における硬さ検出と
を行うことにより、たとえ支持層が深くても、貫入試験
結果を確認できてその貫入試験の信頼性を高めることが
できるのみならず、硬さ面での土質調査ならば、その掘
削用オーガヘッドを用いての穿孔とその穿孔時における
抵抗検出とを行うことにより、その硬さ面での土質調査
を深い所まで精度良く行うことができるのである。

他方、杭孔を穿孔してその杭孔に既製杭を埋込む基礎杭
打設工法においては、そのアースオーガを用いて硬さ検
出しつつ杭用の穿孔を行うことにより、たとえ支持層が
深くても、穿孔が中間支持層を貫通したとき、および穿
孔の下端部がその支持層に達したとき、それを正確に判
別できるのである。

また、前記土壌硬さ検出用部材を掘削ビットと背部に配
設する場合には、掘削ビットが土壌硬さ検出用部材のプ
ロテクタやガードとして働き、土壌硬さ検出用部材の変
形、破損を抑制できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明は、地盤の土質調査および
、基礎杭打設工法において要求される穿孔が中間支持部
を予定通りに貫通しているかどうかの判断ならびに、穿
孔下端部が支持層に位置しているかどうかの判断を、調
査対象地盤や支持層が深くても精度良く正確に行うこと
ができ、その結果、特に前述した基礎杭打設工法におい
ては、たとえ支持層が深くても、穿孔が中間支持層を予
定通りに貫通しているかどうかの判断と穿孔下端部が支
持層に位置しているかどうかの判断との精度向上により
、工期の短縮化およびコストダウンを図り得るアースオ
ーガを提供できるようになった。

なお、本発明で言う土質調査とは、前述の基礎杭打設工
法の実施に先立って行われる土質調査はもちろん、建設
工事、土木工事に先立って行われる普通一般の土質調査
も含む。つまり、本発明によるアースオーガは、前記基
礎杭打設工法において用いられるのみならず、普通一般
の土質調査にも用いることができるものである。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

掘削機は、第２図に示すように、走行車体（１）にリー
ダー（２）を介してアースオーガ（３）を昇降自在に取
付けて構成されている。

前記走行車体（１）には、アースオーガ（３）を昇降す
るための駆動ウィンチ（４）が設けられている。

前記アースオーガ（３）は、揚送排土用のスクリュー軸
（５）と、そのスクリュー軸（５）の下端に一体回転状
態に取付けたオーガヘッド（６）と、前記スクリュー軸
（５）を駆動する電動モータ（７）とから成り、スクリ
ュー軸（５）を継ぐことにより掘削深度を増加させるよ
うになっており、かつ、土壌硬さ検出センサ（８）を備
えている。

前記オーガヘッド（６）は、第１図に示すように、前記
スクリュー軸（５）の下端部（５ａ）に、下端部が切削
刃（６ａ）となった上下向き姿勢の複数の掘削ピッ）　
（６Ａ）を周方向に分散する配置で連接して構成されて
いる。

前記土壌硬さ検出センサ（８）は、オーガヘッドよりも
下方に突出する土壌硬さ検出用部材（８Ａ）と圧力検出
手段（８Ｂ）とからなる。

前記土壌硬さ検出用部材（８Ａ）は、上下向き姿勢の棒
状体で、第３図に示すように、前記掘削ビット（６Ａ）
のうちの１つの背面にその掘削ピッ）　（６Ａ）と一体
に回転する状態に取付けられている。従って、この土壌
硬さ検出用部Ｉｔ（８ｘ）は、穿孔掘削に伴ってオーガ
ヘッド（６）下方の土壌にその下端部分を突入させた状
態で回転することになり、その結果、土壌硬さ検出用部
材（８Ａ）には、それが突入している土壌からその土壌
の硬さに応じた回転抵抗、つまり、回転方向後方への圧
力が作用することになる。

前記圧力検出手段（８Ｂ）は、前記土壌硬さ検出用部材
（８Ａ）に作用する回転方向後方への圧力を、その圧力
による土壌硬さ検出用部材（８Ａ）の歪量をもって検出
する歪ゲージである。

もって、センサ（８）は、歪ゲージ（８Ｂ）により、土
壌硬さ検出用部材（８Ａ）が突入している土壌の硬さを
出力するようになっている。（Ｃ）は、防水、防止用の
カバーである。

また、前記揚送スクリュー（５）は、グラウトポンプ（
９）によって送られてくるセメントミルクを揚送スクリ
ュー（５）先端の吐出口にまで供給する供給管を兼用し
ている。

かつ、掘削機は、掘削制御用の入力器として、前記歪ゲ
ージ（８Ｂ）の他に、第３図にも示すように、前記駆動
ウィンチ（４）のオーガ吊下げ用のワイヤ（４Ａ）にか
かるテンションをもってアースオーガ（３）の貫入力を
検出する荷重計（１０）と、前記ワイヤ（４＾）の繰出
し速度をもってアースオーガ（３）の下方へあ移動速度
（つまり、穿孔速度）を検出する速度計（ＩＩ）と、前
記ワイヤ（４八）の繰出し量をもって穿孔深さを検出す
る深度計（１２）と、前記アースオーガ（３）の電動モ
ータ（７）の負荷電流値を掘削抵抗として検出する電流
計（１３）とを備えており、加えて、第３図に示すよう
に、それら入力器（８Ｂ）　、　（１０）　、　（１１
）　、　（１２）　、　（１３）の出力をアナログ的に
記録するためのペン書きレコーダ（１４）と、マイクロ
コンピュータ利用の制御器（１５）とを備えている。前
記制御器（１５）は、前記ペン書きレコーダ（１４）の
作動制御に加えて、前記入力器（８Ｂ）　、　（１０）
　、　（１１）　、　（１２）　、　（１３）の出力を
表示するようにインジケータ（１６）を作動させ、前記
出力を記録するようにプリンタ（１７）を作動させるも
のである。なお、前記荷重計（１０）と速度計（１１）
と深度計（１２）とは、１つの計器ユニットとして構成
されている。もちろん、歪ゲージ（８Ｂ）から制御器（
１５）への信号線は、アースオーガ（３）内に設置され
ている。

次に、掘削機を用いての掘削方法を、既製杭を埋込むた
めの杭孔を掘削する場合と地質調査用の掘削の場合とに
別けて説明する。

〈杭孔掘削の場合〉（第４図参照） アースオーガ（３）を所定位置にセットしたのち、アー
スオーガ（３）及び駆動ウィンチ（４）を起動させて掘
削を開始する。

その掘削の進行に合わせて、前記各種人力器（８Ｂ）、
（１０）、（１１）、（１２）、（１３）の出力を連続
的にプリントアウトさせ、かつ、表示させる。なお、１
回目の設定距離以深においては、グラウトポンプ（９）
を作動させてセメントミルクを注入しつつ掘削を行う。

その掘削に伴って、（イ）潔度計（１２）の検出深度が
、事前の地質調査で判明した支持層の深度を基にして設
定した設定深度範囲内になり、かつ、歪ゲージ（８Ｂ）
による検出硬さが、事前の地質調査で判明した支持層の
硬さを基にして設定した設定硬さとなったとき、或いは
、（ロ）検出硬さが設定硬さにまで達せずに検出深度が
設定深度範囲よりも深くなったとき、その掘削を停止し
、アースオーガ（３）を引上げる。

従って、この掘削方法によるときは、前記（イ）から下
端部を支持層に位置させる杭孔を形成できることになり
、他方、（ロ）から、地層の曲りや断層等により、その
穿孔箇所においては地質調査に基づく深度に支持層が存
在していないことが判るのである。もちろん、ペン書き
レコーダ（Ｉ４）による記録から、地盤の深さ方向での
硬さ変化を知ることができる。

なお、前記掘削方法の実施にあっては、アースオーガ（
３）の電動モータ（７）、駆動ウィンチ（４）、グラウ
トポンプ（９）を手動制御して行っても良いが、第３図
中の二点鎖線で示すように、前記各種入力器（８Ｂ）　
、　（１０）　、　（１１）　、　（１２）　、　（１
３）の出力に基づいて前記電動モータ（７）、駆動ウィ
ンチ（４）、グラウトポンプ（９）の駆動回路（７Ａ）
　、　（４Ａ）　、　（９八）それぞれを制御器（１８
）で自動制御することで行ってもよい。なお、自動制御
の場合、その制御器（１８）を別途設けても良いが、第
３図中に示すように前記インジケータ（１６）およびプ
リンタ（１７）に対する制御器（１５）Ａこ組込んでも
良い。

く地質調査用の掘削の場合） 前述した杭孔掘削時にも、地質を硬さ面において調査で
きるのであるが、より精度を向上する上で、アースオー
ガ（３）の回転数、穿孔速度、貫入力を一定にした状態
で掘削を行い、深さ方向での硬さの変化を検出する。こ
の場合、アースオーガ（３）の回転数、穿孔速度、貫入
力を一定に維持する上で、電動モータ（７）、駆動ウィ
ンチ（４）、グラウトポンプ（９）を自動制御して実施
することが望ましい。加えて、この場合は、プレボーリ
ング、貫入試験、土壌の採取分析を行う一般的な地質調
査と並行して行い、一般的な地質調査結果と対比した記
録でもって、地質調査を実施していない部分でも地質を
推定することができる。

〔別実施例〕

以下、本発明の別実施例を示す。

［１］前記土壌硬さ検出用部材（８Ａ）としては、第６
図に示すように、オーガヘッド（６）の掘削ビット（６
Ａ）に固着した支軸（８ａ）と、その支軸（８ａ）にオ
ーガヘッド（６）よりも下方に突出する上下向き姿勢で
固着したアーム（８ｂ）とからなり、アーム（８ｂ）が
土壌に突入した状態で回転することに伴ってそのアーム
（８ｂ）に作用する回転方向後方への圧力で支軸（８ａ
）をねじれ変形させるものであっても良い。この場合、
圧力検出手段（８Ｂ）としては、支軸（８ａ）のねしれ
変形量を検出する歪ゲージが好適である。

［２１前記土壌硬さ検出用部材（８Ａ）としては、第７
図に示すように、掘削ビット（６八）に固着の軸（１８
）に、オーガヘッド（６）よりも下方に突出する上下向
き姿勢のアーム（８ｃ）を揺動自在に取付け、そのアー
ム（８ｃ）に作用する回転方向の圧力に抗してそのアー
ム（８ｃ）を設定上下姿勢に維持する流体圧シリンダ（
８ｄ）を設けて構成され、アーム（８ｃ）が土壌に突入
した状態で回転することに伴ってそのアーム（８ｃ）に
作用する回転方向後方への圧力で流体圧シリンダ（８ｄ
）内の流体圧を変化させるものであっても良い。この場
合、図示するように、圧力検出手段（８Ｂ）としては、
前記流体圧シリンダ（８ｄ）内の流体圧を検出する圧力
センサが好適である。また、流体圧を検出するにあたっ
ては、図示したように、流体圧シリンダ（８ｄ）内の流
体圧を直接に検出するようにしても良いが、アースオー
ガ（６）内に流体圧を取出すための導圧管を設け、地上
において流体圧を検出するようにしても良い。（Ｓ）は
前記アーム（６ｃ）の一定板上の揺動を規制するストッ
パーである。

［３］上記実施例では、１つの土壌硬さ検出用部材（８
Ａ）を設けて実施したが、複数の土壌硬さ検出用部材（
８Ａ）と、それらに対応する圧力検出手段（８Ｂ）とを
設け、それら圧力検出手段（８Ａ）の検出結果のトータ
ルや平均値土壌の硬さとして出力するようにしても良い
。

［４］上記実施例では、オーガヘッド（６）の下外方の
土壌の硬さを検出するように土壌硬さ検出用部材（８Ａ
）を設けたが、オーガヘッド（６）の外周部の土壌の硬
さを検出するように、第１図中の二点鎖線で示すように
土壌硬さ検出用部材（８Ａ）を、オーガヘッド（６）の
回転軌跡よりも横外方に突出する状態に設けても良い。

［５コ本発明のアースオーガは、上記実施例で示した掘
削以外の各種の掘削に使用できる。

［６］尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利に
する為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面
の構造および方法に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示し、第１図は
要部の拡大正面図、第２図は正面図、第３図は要部の拡
大断面図、第４図は制御ブロック図、第５図は掘削作業
のフローチャートであり、第６図、第７図は夫々本発明
の別実施例を示す要部の拡大断面面図である。 （６）・・・・・・オーガヘッド、（８Ａ）・・・・・
・土壌硬さ検出用部材、（８Ｂ）・・・・・・圧力検出
手段、（６Ａ）・・・・・・掘削ビット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、オーガヘッド（６）又はその近くに、オーガヘッド
   （６）の回転軌跡よりも横又は下外方に突出する土壌硬
   さ検出用部材（８Ａ）をオーガヘッド（６）と一体に回
   転する状態に取付け、その土壌硬さ検出用部材（８Ａ）
   に作用する回転方向後方への圧力を検出するための圧力
   検出手段（８Ｂ）を設けてあるアースオーガ。 ２、前記土壌硬さ検出用部材（８Ａ）がオーガヘッド（
   ６）における掘削ビット（６Ａ）の背部に配設さている
   請求項１記載のアースオーガ。