JPH0617577B2 - 場所打ち杭等基礎杭の掘孔方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、構築物を支える場所打ち杭等基礎杭の掘孔方
法とその装置に関する。

［従来の技術］ 場所打ち杭工法には、アースドリル工法、ベノト工法、
リバース工法等があるが、いずれの工法も、アースドリ
ルなど掘孔機で所定地盤を所定の径で所定の深さまで掘
孔し、掘孔機を地上に引き上げた後に孔内にトレミー管
を吊り下ろして孔底のスライム等を除去し、芯材鉄筋篭
を孔内先端部まで吊り下ろし、トレミー管を地上に引き
上げながら孔内に生コンクリートを打設し、コンクリー
トを硬化して場所打ち杭を造成する。また、上記鉄筋篭
に代えて、掘孔内に杭周固定液や根固め液等を充填した
後にコンクリート杭などの既製杭を挿入設置すれば、既
製杭を用いた基礎杭が造成される。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に、構築物を支える基礎杭の支持力は、場所打ち杭
であれ、既製杭を用いる基礎杭であれ、下記のように設
計し、定められる。

通常、所定地盤上に構築される構築物の大きさ・形状な
どが定まると、それを支える基礎杭に働く鉛直荷重や水
平力が定まり、所定地盤の地質調査を基として、上記荷
重、力に耐える基礎杭が検討され、基礎杭の種類、例え
ば、場所打ち杭の杭径や長さ（深度）及び設計支持力な
どが定められる。

ところが、上記基礎杭の実際の支持力は杭が打設される
地盤の土質性状、施工方法などによって大きく相違し、
特に場所打ち杭にあっては、場所打ち杭造成時、即ち、
アースドリル等による掘孔時に、掘孔機の孔内での上下
などにより孔壁地盤を緩めたり崩壊させたり、或は、孔
底の先端地盤を乱したり緩めたりし、更には、掘底への
スライムの沈積等、地盤の耐力を低下させ、その結果杭
の支持力を低下させ、設計どおりの安全な場所打ち杭を
造成できない欠点があった。

場所打ち杭を造成するベノト工法等にあっては、施工時
の孔壁地盤の崩壊を防止する目的で、ケーシングを用い
て施工することも行われているが、積極的に孔壁地盤を
押圧して締め固めるなど強化しないものであるから、ケ
ーシングの引き上げ時などに孔壁地盤を緩め、崩壊させ
る危険があり、場所打ち杭の支持力特性である周面摩擦
力を大きく低下させる欠点があった。

また、上記のように、場所打ち杭では地盤性状により相
違するが、上部構造物荷重の多くは杭の周面支持力によ
り支えられるが、周面支持力を増大させるための、例え
ば、孔壁地盤を押圧強化したり、孔壁面を掘孔内深度方
向で先細のテーパ状にしたり、或は、杭の引き抜き抵抗
を増す目的で上記と逆のテーパ状にしたりすることは全
く行われていなかった。特に、テーパ状に形成する場合
には、造成しようとする地盤の地質により相違するが、
微少なテーパ度（例えば１〜２％）となり、テーパ状に
形成することが杭の周面支持力からみて有利とされてい
ても、これを施工造成する手段がなかった。

更に、杭の周面支持力や摩擦抵抗力を増すために、杭の
周面に凸部を設けた場所打ち杭なども、単に掘孔機によ
る掘削のみでは孔壁地盤が崩壊して所定の形状に形成で
きず、また、杭先端地盤の緩みや乱れについても、予め
掘削した掘孔内の先端地盤に重錘を落下したり、子杭や
ブロックを圧入したり、或は、別の圧入装置を掘孔内に
沈設させて先端地盤を強化しようとするが、掘孔後、重
錘や圧入装置を掘孔内へ沈設する作業や沈設までの間に
孔壁を崩壊させたり、孔壁や先端地盤を緩めたりして、
充分な先端支持力を得られない欠点があった。また、子
杭の圧入や、圧入装置による先端地盤の締め固めに際し
ても、先端地盤を強化するに足る反力がなく、充分に押
圧し得ない欠点があった。

以上、場所打ち杭は、定めた設計支持力に対して極めて
不確実かつ危険な方法で施工されており、また、場所打
ち杭の支持力特性を充分に利用し得ていない欠点があっ
た。

本発明は、上記の問題を解決するを目的としてなしたも
のである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の場所打ち杭等基礎杭の掘孔方法は、前記の目的
を達成するために、外周部に水平押圧装置を設けたケー
シングを、掘孔機で地盤を掘孔して沈設圧入し、該水平
押圧装置で掘孔内孔壁地盤を押圧するとともに、押圧に
よる孔壁地盤の変位を、該水平押圧装置に設けた位置セ
ンサーにより計測判断し、孔壁地盤の形状を予め定めた
任意の形状に押圧形成することを特徴とする。

前記において、水平押圧装置の押圧による孔壁地盤の変
位を、位置センサーに代えて、水平押圧装置を作動させ
るシリンダーに対する流体量により計測判断することも
できる。

押圧形成する孔壁の形状は、掘孔内深度方向でテーパ状
であってもよいし、孔壁面に１ないし複数の断面弧状も
しくはコ状の凹凸部を設けた形状であってもよい。

本発明の他の場所打ち杭等基礎杭の掘孔方法は、外周部
に水平押圧装置を設けたケーシングを、掘孔機で地盤を
掘孔して沈設圧入し、所定深度に達したら、水平押圧装
置で掘孔内孔壁地盤を押圧した状態で、ケーシングの先
端部に設けた下圧装置と、掘孔機の下面もしくはケーシ
ング内孔内に別に挿入した押圧装置の下面とで押圧する
ことを特徴とする。

本発明の場所打ち杭等基礎杭の掘孔装置は、ケーシング
の外周部に、複数個に分割された掘孔内地盤の孔壁を押
圧する押圧フレームを設けるとともに、ケーシングと該
押圧フレームとをそれぞれシリンダーで連接し、シリン
ダーの作動により水平方向に移動する押圧フレームの変
位量を計測する位置センサー等の計測手段を備えたこと
を特徴とする。

この掘孔装置において、孔壁地盤を押圧する押圧フレー
ムのそれぞれが箱型に形成され、ケーシングに設けられ
たガイド板をガイドとして径方向に略水平に移動するよ
うに設けられてなるものが好適である。

また、本発明の他の場所打ち杭等基礎杭の掘孔装置は、
外周部に水平押圧装置を設けたケーシングの先端部に、
掘孔内地盤の先端地盤を押圧する下圧フレームを設ける
とともに、ケーシングと該下圧フレームとをシリンダー
で連接し、シリンダーの作動により上下方向に移動する
下圧フレームの変位量を計測する位置センサー等の計測
手段を備えたことを特徴とする。

前記の掘孔装置において、先端地盤を押圧する下圧フレ
ームが、箱型リング状に形成され、ケーシング先端に設
けられた下圧室内に上下自在に移動するように嵌め込み
形成されてなるものが好適である。

本発明のさらに他の場所打ち杭等基礎杭の掘孔装置は、
ケーシングの外周部に水平押圧装置が設けられ、先端部
に下圧装置が設けられた掘孔装置であって、水平押圧装
置は、孔壁地盤を押圧する複数の押圧フレームとこれを
押圧動作させるシリンダーとを有し、ケーシングの先端
部に連接された下圧装置の下圧盤と水平押圧装置の間に
設けた垂直シリンダーの作動により、ケーシングに対し
上下方向に移動可能に設けられてなることを特徴とす
る。

前記の装置において、ケーシングと、ケーシング内に挿
入された掘孔機または押圧装置とに、軸方向に同伴移動
できるように相互に係合する係合手段を設けておくのが
よい。

［作 用］ 本発明に係る場所打ち杭等基礎杭の掘孔方法は、掘孔機
による地盤の掘孔と同時に孔壁地盤を押圧形成するもの
であって、孔壁地盤を積極的に強化することができる。

特に、水平押圧装置で孔壁地盤を押圧する際、押圧によ
る孔壁地盤の変位を、該水平押圧装置に設けた位置セン
サーにより計測し、あるいは水平押圧装置を作動させる
シリンダーに対する流体量により計測して判断すること
により、押圧形成する孔壁の形状を、予め定めた任意の
形状に押圧形成できる。例えば孔壁の形状を、掘孔内深
度方向でテーパ状にしたり、孔壁面に１ないし複数の断
面弧状もしくはコ状の凹凸部を設けた形状にでき、この
ようにすることにより、杭の周面支持力、引抜き抵抗力
を増大させることができる。

前記の掘孔の際、シリンダーの作動による押圧フレーム
の変位量を、位置センサー等の計測手段で計測するよう
にした本発明の場所打ち杭等基礎杭の掘孔装置を用いれ
ば、押圧フレームの変位量で孔壁の変位を計測判断で
き、孔壁形状を予め定めた任意の形状に正確に押圧形成
できる。押圧フレームが箱型に形成され、ケーシングに
設けられたガイド板をガイドとして径方向に略水平に移
動するように設けられた掘孔装置であると、押圧フレー
ムの移動が精度よく正確に行え、所定の孔壁形状に確実
に押圧形成することができ、水平押圧装置が損傷するこ
ともない。

また、本発明の他の場所打ち杭等基礎杭の掘孔方法で
は、所定深度において、水平押圧装置で掘孔内孔壁地盤
を押圧した状態で、ケーシングの先端部に設けた下圧装
置と、掘孔機の下面もしくはケーシング内孔内に別に挿
入した押圧装置の下面とで先端地盤を押圧するもので、
特にこの際、孔壁地盤を押圧することで得られた摩擦抵
抗を反力として、簡単な装置構成で先端地盤全面を積極
的に押圧強化することができる。

特に、ケーシングの先端部に下圧フレームを設け、シリ
ンダーにより上下方向に移動する下圧フレームのシリン
ダーの作動による変位量を位置センサー等の計測手段で
計測するようにした掘孔装置を用いれば、先端地盤の圧
縮変形量を押圧力との関係で計測判断でき、適確な先端
地盤の強化が行える。

さらに、請求項１０のように、ケーシングの外周に設け
た水平押圧装置を、下圧装置の垂直シリンダーの作動に
よりケーシングに対し軸方向に移動可能に設けた掘孔装
置であると、水平押圧装置で孔壁地盤を押圧した状態
で、ケーシングを上下に移動させることができるので、
一定押圧力での孔壁地盤の摩擦力、周面摩擦抵抗を計測
できる。

請求項１１のように、ケーシングとその内部の掘孔機ま
たは押圧装置とに、相互に同伴移動できるように係合す
る係合手段を設けてあると、ケーシングの移動に伴って
掘孔機あるいは押圧装置が移動し、ケーシングの下端部
の下圧装置と共に、これと同時に掘孔機または押圧装置
の下面で先端地盤を押圧できることになる。

［実施例］ まず、第１図〜第４図を参照して本発明の第１実施例に
係る掘孔装置を説明する。

1 はケーシングであって、掘孔深さ全長を掘孔径と略同
径とする。或は、先端部のみ同径とし、それより上部を
細く形成してもよい。

Ｓは、ケーシング1 の先端部に設けられた掘孔内の地盤
を押圧強化する地盤押圧装置である。この地盤押圧装置
Ｓは、孔壁地盤を押圧する水平押圧装置Ｓ1 と先端地盤
を押圧する下圧装置Ｓ2 より構成されている。

水平押圧装置Ｓ1 は、ケーシング1 の外周部に複数個
（例えば４分割）に分割された２重管構造で形成され、
分割された箱型の押圧フレーム5 が、水平シリンダー3
の作動により分割された箱型室内のガイド板6 をガイド
として水平方向に室内を出入りする。フレームの前面、
押圧面7 はケーシングと略同径の円形状に形成され、複
数個の押圧面7 で略円形を形成する。また、水平シリン
ダー3 は水平押圧装置Ｓ1 の上下方向にも数段設けられ
ており、或は、押圧フレーム5 軸方向長さによっては１
段でもよい。以上の水平押圧装置Ｓ1 は、ケーシング1
の先端部のみならず、ケーシング1 の軸方向に複数段、
或は、ケーシング1 の全長に設けてもよい。

下圧装置Ｓ2 は、水平押圧装置Ｓ1 の下方２重管部分の
下圧室12内に、箱型リング状の下圧フレーム8 を上下に
スライドするように嵌込み形成されている。下圧フレー
ム8 の下部の下圧盤13には、下圧室12内に垂直方向に設
けられた１ないし複数個の垂直シリンダー4 が連結さ
れ、垂直シリンダー4 の作動により下圧フレーム8 が上
記室内を上下に出没する。尚、下圧盤13の外径は掘孔径
と略同径とする。また、下圧フレーム8 、下圧室12は、
それぞれの油圧シリンダー毎に周方向複数個に分割し
て、それぞれ別個に作動するように形成してもよい。た
だし、図示は省略する。

20は、油圧制御装置であり、油圧ポンプ21と水平シリン
ダー3 、垂直シリンダー4 間に設けられた油圧制御装置
でマニホールド22や電磁弁などで構成され、地上のポン
プ21の近辺に設置する。この場合には、マニホールド22
より各シリンダー3,4 まで複数本のホース又は管が配設
され、ポンプ21とマニホールド22との間は往復２本のメ
インホースとなる。或は別の方法として、油圧制御装置
を先端部の地盤押圧装置Ｓの近辺に設置する。この場合
には、ポンプ21と先端部マニホールド22との間の長い距
離が往復２本のメインホース或いは管となり、マニホー
ルド22より各シリンダーまでの短い距離は、それぞれ複
数本のホース又は管が配設される。

24a,24b は、上記水平シリンダー3 、垂直シリンダー4
に送られる油（流体）の圧力を測定するための圧力計も
しくは圧力センサーで、マニホールド22や電磁弁の近辺
に設けるか、押圧量計測装置Ｄ内に設けられ、計測値を
電気信号に変換して押圧量計測装置Ｄに送信する。

25a,25b は、上記水平シリンダー3 、垂直シリンダー4
に送られる油（流体）の量を測定するための流量計で、
マニホールド22や電磁弁の近辺に設けるか、押圧量計測
装置Ｄ内に設けられ、計測値を電気信号に変換して押圧
量計測装置Ｄに送信する。この装置は、送られた流体の
量より上記各シリンダー3,4 の伸縮量、即ち、押圧部分
の移動量、言い替えれば地盤の変位量を計測するもの
で、別個に下記のような変位計を設置してもよい。

26a は、上記水平シリンダー3 の伸縮作動により、ケー
シング1 の外周より水平方向に張り出して、孔壁地盤を
押圧する押圧フレーム5 の移動量、即ち、孔壁地盤の変
位量を計測する手段としての位置センサーで、例えば差
動トランス形、リニアゲージ形、歪ゲージ形等の変位計
である。変位計は周方向複数個に分割された押圧フレー
ム5 のそれぞれの移動量が計測できるように複数個設け
られ、また、後記するように押圧部分が軸方向複数段あ
る場合にもそれぞれに設けられる。

26b は、上記垂直シリンダー4 の伸縮作動により、下圧
装置Ｓ2 より下方に突出して孔底の先端地盤を押圧する
下圧フレーム8 の移動量、即ち、先端地盤の変位量を計
測する位置センサーで、上記と同様に差動トランス形、
リニアゲージ形、歪ゲージ形等の変位計である。

27は、外周部に水平押圧装置Ｓ1 を取り付けたケーシン
グ1 の上下の移動量を地上で計測する変位計で、地上不
動点28よりケーシング1 の管の軸方向移動量を計測す
る。これは、後記のように、孔壁地盤を押圧した状態で
押圧フレーム5 を上下に移動させる場合、孔壁地盤を押
圧しながら先端地盤を押圧する場合等に於て、孔壁押圧
部分が滑り、ケーシング1 が上下に移動するかどうかを
計測するものである。

Ｄは押圧量計測装置であって、上記流量計25a,25b 、位
置センサー26a,26b 及び変位計27より送られる信号を受
信して、押圧力、押圧時の地盤の変位量等を計測解析す
るものである。

第５図、第６図及び第６ａ図は、地盤を掘孔しながら上
記ケーシング1 を沈設圧入する掘孔機Ｋの実施例を示
す。

Ｋはアースドリル機等の掘孔機であって、掘削バケット
31の先端下面に先端掘削刃34が設けられている。掘削バ
ケット31の下面は一部開口し、先端掘削刃34で掘削した
土砂が掘削バケット31内に入り掘削される。32は、ピン
33により掘削バケット31の側壁に開閉自在に取り付けら
れた複数の拡径刃であって、シリンダー36で開閉し、リ
ング状地盤押圧装置Ｓの下面土砂を掘孔する。第７図及
び第８図に示すように、回転軸30（内孔はモルタル、掘
削水等の送通孔としてもよい。）の回転、即ち、掘削バ
ケット31の回転の正逆により拡径刃32を開閉させてもよ
い。

第９図及び第１０図は、上記ケーシング1 を沈設圧入す
るための他の掘孔機の実施例を示す。

Ｋはアースオーガー機、リバース機などの地盤を掘孔す
る掘孔機であり、30は中空の回転軸（内孔はモルタル、
掘削水等の送通孔とする）、35は２〜４翼の先端掘削
刃、32は先端掘削刃35にピン33で取り付けた前記と同様
の拡径刃32であって、回転軸30の回転方向の正逆により
開閉する。37は、掘孔機Ｋをケーシング1 内のセンター
にセットするための振れ止めである。 9は排水パイプ
で、掘孔内泥水を排出したり、給水したり、必要な場合
には、パイプを介して掘孔内先端地盤に生コンクリート
を打設充填するものである。

次に、本発明に係る施工方法を説明する。

本発明では第５図或は第９図に示すように、前記ケーシ
ング1 内に挿入セットした掘孔機Ｋで、地盤を掘孔して
ケーシング1 を沈設圧入し、ケーシング1 に設けた水平
押圧装置Ｓ1 で掘孔内孔壁地盤を押圧して、孔壁地盤を
テーパ状等任意の形状に形成しようとするものである。
本発明の施工方法を第５図の掘孔機Ｋを用いた例で第１
１図を用いて説明する。

ケーシング1 内にアースドリル機など掘孔機Ｋをセット
した状態で所定地盤上に建て込み、地上のパワージャッ
キＪ又はケーシングドライバー等でケーシング1 を掴着
し、回転軸30の上部は減速モーター（図示省略）に連結
する。

掘孔機Ｋを回転させると、掘削バケット31がケーシング
1 下方の地盤を掘孔し、パワージャッキＪ等を作動させ
て掘孔ａ内に沈設、圧入する。ケーシング1 の所定長の
沈設、即ち、ケーシング1 の先端部分に設けた地盤押圧
装置Ｓの長さＬが沈設されれば、水平押圧装置Ｓ1 内の
水平シリンダー3 を作動させ、押圧フレーム5 をケーシ
ング1 より外周方向に張り出し、孔壁地盤ｂを押圧す
る。

この場合、水平シリンダー3 による押圧力は圧力センサ
ー24a により計測され（計測値Ｘ）、水平シリンダー3
の伸び量（変位）、或は、押圧フレーム5 の水平方向の
変位、即ち、孔壁地盤ｂの変位は位置センサー26a によ
り計測される（計測値Ｙ）。尚、水平シリンダー3 の伸
び量（変位）は、流量計25a で計測してもよい。各計測
値Ｘ、Ｙは電気的信号に変換されて、地上に設置された
押圧量計測装置Ｄに送信される。

本発明では、孔壁地盤ｂを押圧して、孔壁地盤ｂの形状
をテーパ状等任意の形状に形成しようとするものである
が、そのために、押圧力（Ｘ）及び押圧による孔壁地盤
の変位（Ｙ）は、予め設定された値に従って押圧量計測
装置Ｄにより計測、判断しながら行うものとし、水平シ
リンダー3 の作動も押圧量計測装置Ｄにより制御されて
いる。押圧力（Ｘ）にあっては、例えば、その深度にお
ける静止土圧に相当する程度、もしくは、受動土圧を越
えない範囲で押圧する。孔壁地盤ｂの変位は、造成しよ
うとする場所打ち杭の任意の形状に合わせて押圧するも
のとし、例えば、先細のテーパ状ｔに形成する場合に
は、水平押圧装置Ｓ1 内の上下に設けた複数個の水平シ
リンダー3 の伸び量を変え、上段にいくほど伸び量を大
きくして押圧し、上記と逆のテーパ状ｔに形成する場合
には、下段にいくほど伸び量を大きくして押圧するもの
とする。

孔壁地盤ｂへの所定の押圧、押圧による孔壁の形状の形
成が終われば、掘孔機Ｋで次の単位長Ｌの掘孔を行い、
ケーシング1 を沈めて上記と同様に孔壁地盤ｂの押圧、
計測制御を行い、所定の深度まで上記を繰り返し、孔壁
地盤ｂを押圧強化、形状の形成を行い、例えば、第１１
図(c) に示す深度方向に径が小さくなるテーパ状ｔの孔
壁地盤ｂが形成される。

孔壁地盤の押圧、形状の形成が終われば、即ち、掘孔ａ
内の孔壁地盤に於ける押圧が終われば、第１１図(c) に
示すように下圧装置Ｓ2 と掘孔機Ｋの底面で孔底の先端
地盤の押圧強化を行う。

水平シリンダー3 を作動させて押圧フレーム5 を外周に
張り出し、周辺地盤を押圧した状態で、下圧装置Ｓ2 内
の垂直シリンダー4 を作動させて下圧フレーム8 を下降
させる。この場合、図に示すように、掘孔機Ｋの掘削バ
ケット31は、拡径刃32が下圧フレーム8 の下方で開いた
状態で、ケーシング1 内の先端部にあり、下圧フレーム
8 の下降にともない、下圧盤13と拡径刃32とが係止して
（第６図、第６ａ図）、垂直シリンダー4 による下方へ
の押圧力、即ち、下圧力が掘削バケット31に伝えられ、
下圧盤13の下面と掘削バケット31の下面とで先端地盤を
押圧強化する。即ち、孔壁地盤ｂを押圧することで得ら
れた摩擦抵抗を反力として、孔底地盤を押圧強化する。
垂直シリンダー4 の押圧力は圧力センサー24b で計測さ
れ、更に、下圧盤13の移動量、即ち、先端地盤の変位は
位置センサー26b などで計測され、地上の押圧量計測装
置Ｄに送信される。

尚、掘孔内先端部における孔壁地盤の押圧時に、押圧フ
レーム5 を作動させる複数の水平シリンダー3 の内、下
方のシリンダーの伸びを大きくなるように押圧すれば、
孔壁の形状が逆テーパ状となり、孔底地盤が拡径された
場所打ち杭が造成される。また、上記では孔壁地盤ｂの
押圧による摩擦力を反力として先端地盤を押圧したが、
ケーシング1 の上部を地上施工機などで固定して行って
もよい。また、上記における孔壁地盤ｂ及び先端地盤の
押圧は、押圧、押圧力の解放、押圧と数回繰り返して行
う場合がある。

更に、上記では孔壁地盤ｂの押圧、形状の形成を、ケー
シング1 の沈設圧入にともない行ったが、掘孔機Ｋによ
り所定の深度まで掘孔してケーシング1 をその深度まで
沈設させ、先端地盤の押圧計測後のケーシング1 の引き
上げ時に、掘孔内先端部より順に上方に向けて孔壁地盤
ｂの押圧、形状の形成行ってもよい。また、本発明での
孔壁地盤ｂの押圧、形状の形成は、予め掘削した掘孔ａ
内にケーシング1 を沈設圧入することにより実施するこ
ともでき、この場合には、リバース機などの掘孔機も用
いることが出来る。

以上、孔壁地盤ｂの押圧、形状の形成、計測と先端地盤
の押圧、計測が終われば、ケーシング1 及び掘孔機Ｋを
引き上げた後、掘孔ａ内に（従来の）芯材鉄筋篭Ｎ及び
トレミー管Ｔを孔内先端部まで吊り下ろし、孔内に生コ
ンクリートを打設すれば、杭の側壁がテーパ状などの任
意の形状の場所打ち杭Ｍが造成される。また、掘孔ａ内
に注入パイプ等を挿入し、掘孔ａ内に根固め用、周辺固
結用等モルタルなど硬化材を充填し、孔内にコンクリー
ト杭、鋼管杭等を挿入設置すれば、壁面がテーパ状等の
任意の形状の既製杭を用いた基礎杭が造成される。

造成しようとする場所打ち杭の杭長が長い場合に、杭に
負荷する軸力を考慮して、第１２図(1) に示すように所
定の深度までテーパ状ｔ1 を形成し、その深度で径を大
きくして上部の杭径に戻し（異径部ｒ）、それより下方
をテーパ状ｔ2 に形成してもよい。この場合、異径部ｒ
で杭の引き抜き抵抗力も増す。尚、上記のように掘孔内
の孔壁地盤をテーパ状に形成する場合、地盤の土質によ
り相違するが、数％の傾斜が望ましく、大きな周面支持
力が得られる。

また、上記と逆の方向のテーパ状ｔで押圧する場合に
は、第１２図(2) 、(3) に示すような孔壁地盤ｂとな
り、構築物などの転倒を防止する引き抜き抵抗力の大き
い場所打ち杭が造成される。尚、上記孔壁地盤ｂのテー
パ度ｔを、地盤の粘土層、砂層等の土質や、Ｎ値等の硬
度により適宜変えてもよい。

本発明では、同図に示すように孔壁地盤ｂを任意の形状
に形成するが、同図(4) 〜(7) の他の形状については後
に説明する。

以上、上記ではケーシング1 の先端部に一定長さＬの水
平押圧装置Ｓ1 を設けた装置で行うものであるが、水平
押圧装置Ｓ1 をケーシング1 の軸方向に複数段設ける場
合には、複数段に相当する深度まで掘孔した後に押圧、
計測を行ってもよく、ケーシング1 の全長を水平押圧装
置Ｓ1 とする場合には、造成する場所打ち杭の全長を掘
孔した後に押圧、計測してもよい。

更に、本発明の他の実施例を示す。

第２実施例 第１３図は水平押圧装置Ｓ1 の他の実施例を示すもの
で、複数個の分割された押圧フレーム5 の円筒状押圧面
7 を、下方で径を小さくしたテーパ面64に形成したもの
である。前記実施例では掘孔内孔壁地盤ｂをテーパ状ｔ
に押圧形成するために上下の水平シリンダー3 の伸び量
を調節して行ったが、本水平押圧装置Ｓ1 では、水平シ
リンダー3 の伸び量を同一にして単に押圧するだけで、
第１１図(d) 又は第１２図(1) に示すテーパ状ｔの孔壁
地盤ｂを造成できる。

この場合、テーパ状にすることで、造成される場所打ち
杭の周面摩擦力が増大し、また負の摩擦力も低減でき、
更には、基礎杭上部に働く水平力、曲げモーメントの分
布にあわせたテーパ状に形成することもでき、経済的な
場所打ち杭を造成できる。

第３実施例 第２実施例に於ける押圧面7 のテーパを、第１４図に示
すようにテーパを逆にし、下方で径を大きくしたテーパ
面64に形成したものである。本水平押圧装置Ｓ1 では、
水平シリンダー3 の伸び量を同一にして単に押圧するだ
けで、第１２図(2) 、(3) に示すテーパ状ｔの孔壁地盤
ｂを造成できる。

この場合、逆のテーパ状にすることで、造成される場所
打ち杭の引き抜き抵抗力が増し、構築物などの転倒など
を防止するアンカー杭としての機能も合わせもつことと
なる。

第４実施例 第１５図に示すように、押圧フレーム5 の円筒状押圧面
7 を、センター部分を膨らませた断面円弧状の押圧面7
としたものである。この場合、形成される孔壁地盤は第
１２図(5) のような段付き杭となり、上下方向の周面摩
擦抵抗が増大する。

第５実施例 第１６図及び第１７図に示すように、押圧面7 の上下方
向（ケーシング1 の軸方向）に、１〜複数のリング状凸
部65を設けたもので、この場合に形成される孔壁地盤ｂ
は第１２図(6) のように孔壁面に凹部ｃを設けた形状と
なり、上記と同様で上下方向の周面の摩擦抵抗力が増大
する。リング状凸部65に代えて、第１８図に示すように
複数の半球殻状凸部66を設けてもよい。尚、凸部65,66
の断面形状は円弧に形成する。

第６実施例 第１９図〜第２１図に示すように、第５実施例に於ける
凸部65,66 の断面形状をコ状にしたもので、この場合に
形成される孔壁地盤は第１２図(4) となり、上記と同様
に上下方向の周面の摩擦抵抗力が増大する。

尚、第５、６実施例に於て、上下の水平シリンダー3 の
伸び量を調節して行えば、第１２図(7) に示すようなテ
ーパ状ｔ孔壁面にリング状などの凹部ｃを設けた孔壁地
盤が形成され、周面の摩擦抵抗力の更に増大した場所打
ち杭を造成することが出来る。

第７実施例 第２２図に示す実施例は、水平押圧装置Ｓ1 内で押圧フ
レーム5 を上下に複数個5a,5b,5cに分割したもので、各
押圧フレーム5a,5b,5cを作動させる水平シリンダー3a,3
b,3cの押圧時の伸び量を調節し、更に押圧面7a,7b,7cの
断面形状を円弧状又はコ状に形成すれば、上記第１〜６
実施例をすべて一つの装置で実施できる。

第８実施例 第２３図及び第２４図に示すものは、水平押圧装置Ｓ1
の他の実施例を示すもので、ケーシング1 の２重管構造
の内管部分50に設けた基板51に複数の水平シリンダー3
を設け、水平シリンダー3 の作動により分割（例えば２
分割）された押圧フレーム5 がガイド板6 をガイドとし
て水平方向に張り出し、孔壁地盤ｂを押圧するように構
成したものである。

第９実施例 上記第１〜７実施例に於ける押圧フレーム5 の押圧面7
は断面略円形に形成されたものであるが、本実施例で
は、第２５図に示すように押圧面7 を角形にしたもの
で、本装置を用いれば、孔壁地盤を押圧して、角形の場
所打ち杭、地下壁等を造成できる。

第１０実施例 第２６図及び第２７図は水平押圧装置Ｓ1 の更に他の実
施例に示すもので、ケーシング1 の先端部に連接された
下圧装置Ｓ2 の下圧盤13と水平押圧装置Ｓ1 の間に設け
た垂直シリンダー4 の作動により、押圧フレーム5 がケ
ーシング1 に対し上下に移動できる。水平シリンダー3
の基部が固定されているスライド板6aがガイド板6 に移
動可能に支持され、押圧フレーム5 が上下に移動するよ
うに構成し、押圧フレーム5 の押圧状態で上下に移動さ
せると一定押圧力での孔壁地盤ｂの摩擦力、周面摩擦抵
抗が計測できる（押圧面7 は粗面に形成する）。この場
合、ケーシング1 の上部を地上のパワージャッキＪ等の
施工機で固定する。

周面摩擦力の計測について更に詳細に説明する。

本実施例では、地盤押圧装置Ｓを用いて孔壁地盤の押圧
時に必要に応じて孔壁地盤ｂの周面摩擦力、抵抗力の計
測も行う。

計測しようとする地盤深度に於て、水平押圧装置Ｓ1 で
孔壁地盤ｂを押圧している状態で、即ち、水平シリンダ
ー3 を作動させて押圧フレーム5 で孔壁地盤ｂを押圧し
ている状態で、ケーシング1 の上部を地上のパワージャ
ッキＪ等の施工機で固定する。垂直シリンダー4 を作動
させると、押圧フレーム5 が上記押圧状態のまま掘孔内
軸方向にわずかに移動し、垂直シリンダー4 の作動力、
即ち、押圧フレーム5 の移動力を計測すれば、一定押圧
力（Ｘ）時での孔壁地盤の周面摩擦力、即ち、摩擦抵抗
力（Ｆ）が、押圧量計測装置Ｄで計測される。

水平シリンダー3 による押圧力（Ｘ）は圧力センサー24
a で計測され、垂直シリンダー4 の作動力、即ち、移動
力（Ｆ）は圧力センサー24b で計測され、更に押圧フレ
ーム5 の移動量は位置センサー26b などで計測され、地
上の押圧量計測装置Ｄに送信される。

尚、周面摩擦力の計測は掘孔内の孔壁地盤全長について
行ってもよく、更に、孔壁地盤ｂの壁面形状が垂直であ
っても、テーパ状など任意の形状であっても計測するこ
とができ、特に、テーパ状ｔもしくは壁面に凹部ｃを形
成したものである場合には、従来方法では周面摩擦力を
計測したり推定したりする手段がなく有効となる。ま
た、周面摩擦力の計測は、上記では押圧フレーム5 を掘
孔内軸方向に移動させて行ったが、ケーシング1 の上部
を掴着したケーシングドライバー等で、ケーシング1 を
わずかに回転させて計測してもよい。

第１１実施例 第２８図及び第２９図は、先端地盤を押圧する時の押圧
方法及び装置の他の実施例を示すものである。上記施工
方法では、下圧フレーム8 を下降させて地盤を押圧する
とき、掘孔機Ｋの先端部に設けた拡径刃32に下圧盤13の
下面を係止させ、垂直シリンダー4 の押圧力掘孔機に伝
えて、掘孔機の先端下面で先端地盤を押圧していたが、
本実施例では、掘孔機Ｋの回転軸30に設けた係止シリン
ダー40を水平方向に突出させてケーシング1 の内壁に設
けたリング状の係止部41に係止させて行う。したがって
係止シリンダー40と係止部41とが掘孔機Ｋとケーシング
との間の係合手段となる。第１０実施例の押圧フレーム
5 で孔壁を押圧した状態で両図には不図示の垂直シリン
ダー4 を作動させると、ケーシング1 の本体部分が下降
し、それにつれ、ケーシング1 に係止した掘孔機Ｋも下
降して掘孔機Ｋの下面で先端地盤を押圧する。42は複数
の係止シリンダー40を納めた係止フレームである。尚、
係止シリンダー40には、圧力センサー24c 、位置センサ
ー26c 等を設けてもよい。

第１２実施例 第３０図〜第３２図は、掘孔機Ｋの他の実施例を示すも
ので、先端掘削刃35の上部近辺に設けた断面略コ型のリ
ング室60内に、移動フレーム61が上下に移動できるよう
にはめ込み形成したものである。先端地盤を押圧する時
には、複数の先端掘削刃35間に移動フレーム61を下降さ
せ、移動フレーム61の下面を先端掘削刃35の下面と同一
にして押圧する。

62は移動フレーム61を作動させる移動シリンダーであ
る。尚、本装置を用いないで先端掘削刃35のみで先端地
盤を押圧する場合には、先端掘削刃35を順に回転させな
がら押圧することとなる。

第１３実施例 第３３図及び第３４図に示すものは、上記それぞれの実
施例が、先端地盤を押圧するときに掘孔に用いた掘孔機
Ｋの先端部で直接先端地盤を押圧していた。これに対し
本方法では、掘孔機Ｋで地盤を掘孔し、且つ、ケーシン
グ1 で孔壁地盤を押圧しながらケーシング1 を圧入沈設
する。地盤押圧装置Ｓが所定の深度に達すれば、掘孔機
Ｋをケーシング1 内より地上に引き上げる。この後、図
に示すような先端部分を押圧する押圧装置Ｓ3 をケーシ
ング1 内の先端部まで吊下し、押圧装置Ｓ3 とケーシン
グ1 との係合手段として、中空軸55に設けた係止シリン
ダー40を係止部41に係合させ、垂直シリンダー4 を作動
させて下圧面56で先端地盤を押圧する。

尚、上記各実施例は、地盤状況、施工条件などにより使
い分けるものとし、また、それぞれを組合せ使用するこ
とも可能である。

［発明の効果］ 以上のように本発明の掘孔方法および装置では、孔壁地
盤を押圧する水平押圧装置を外周部に設けたケーシング
を、掘孔機で地盤を掘孔して沈設圧入し、沈設圧入時も
しくは沈設圧入後のケーシングの引き上げ時等ケーシン
グが掘孔内にある間に、該水平押圧装置で掘孔内孔壁地
盤を押圧するものであるから、孔壁地盤を崩壊させたり
緩めたりすることなく、周面支持力性能の優れた場所打
ち杭等基礎杭を造成できる効果がある。

また孔壁地盤を押圧して、孔壁地盤をテーパ状や壁面に
凹凸部を設けた形状など、任意の形状に形成するもので
あるから、要求される場所打ち杭の性能、即ち、周面摩
擦力や引き抜き抵抗力、更には、杭の上部に働く曲げモ
ーメント等に合わせ、最適な場所打ち杭を自在且つ容易
に造成できる。

特に本発明の掘孔方法および装置では、孔壁地盤の押圧
時に、押圧による孔壁の変位を、位置センサー等により
押圧フレームの変位量で計測確認して行うので、孔壁面
を予め定めたテーパ状や凹凸部を設けた任意の形状に精
度よく押圧形成でき、例えば数％のテーパ度を持った場
所打ち杭であっても、精度よく孔壁地盤を押圧して造成
することができる。また箱型の押圧フレームがガイド手
段により径方向に精度よく移動できるものである場合、
孔壁形状をさらに正確に押圧成型でき、水平押圧装置の
損傷も防止できる。

また、先端地盤の押圧強化も、ケーシングの先端外周部
に設けた下圧装置と、掘孔に用いた掘孔機の下面もしく
は別に挿入した押圧装置の下面とで、先端地盤到達後、
即座に水平押圧装置の押圧による摩擦抵抗を反力として
押圧するものであるから、先端地盤を緩めることなく強
固に締め固めることができる。この際、下圧フレームの
変位量を計測できる掘孔装置を用いることで、先端地盤
の圧縮変形量を押圧力との関係で計測判断でき、適確な
先端地盤の強化が行える。

さらに、水平押圧装置を、下圧装置の垂直シリンダーの
作動によりケーシングに対し軸方向に移動可能に設けた
掘孔装置を用いることにより、地盤押圧装置を構成する
水平押圧装置で掘孔内先端部の孔壁地盤を押圧し、押圧
による摩擦力を反力として、ケーシングを上下に移動さ
せるようにして、一定押圧力での孔壁地盤の摩擦力、周
面摩擦抵抗を計測でき、また地盤押圧装置に設けた下圧
装置で先端地盤を押圧することもできる。

またケーシングとその内部の掘孔機または押圧装置と
に、軸方向に同伴移動できるように相互に係合する係合
手段を設けてあると、ケーシングの移動に伴って掘孔機
あるいは押圧装置が移動し、ケーシングの下端部の下圧
装置と、掘孔機または押圧装置の下面とで、先端地盤、
即ち掘孔内底面の全面にわたり同時に容易に押圧出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る地盤押圧装置の縦断面
図、 第２図は、前図のＩ−Ｉ断面図、 第３図は、第１図のII−II断面図、 第４図は、第１図の地盤押圧装置に使用される油圧制御
回路の回路図、 第５図は、本発明の実施例に係る地盤押圧装置と掘孔機
とを組合せた状態を示す縦断面図、 第６図は、前図のIII−III断面図、 第６ａ図は、前図の部分側面図、 第７図は、掘孔機の変形例を示す第６図と同様の図、 第８図は、前図の掘孔機の部分側面図、 第９図は、本発明の実施例に係る地盤押圧装置と掘孔機
の変形例とを組合せた状態を示す縦断面図、 第１０図は、前図のIV−IV断面図、 第１１図は、本発明の実施例に係る基礎杭の掘孔方法の
工程を説明するための断面図、 第１２図は、本発明の実施例に係る基礎杭の掘孔方法に
よって形成された種々の形状の掘孔の断面図、 第１３図は、地盤押圧装置の他の実施例を示す縦断面
図、 第１４図は、地盤押圧装置の更に他の実施例を示す縦断
面図、 第１５図は、地盤押圧装置の更に他の実施例を示す縦断
面図、 第１６図は、地盤押圧装置の更に他の実施例を示す縦断
面図、 第１７図は、前図のＶ−Ｖ断面図、 第１８図は、地盤押圧装置の変形例を示す前図と同様の
図、 第１９図は、地盤押圧装置の更に他の実施例を示す縦断
面図、 第２０図は、前図のVI−VI断面図、 第２１図は、地盤押圧装置の変形例を示す前図と同様の
図、 第２２図は、地盤押圧装置の更に他の実施例を示す縦断
面図、 第２３図は、地盤押圧装置の更に他の実施例と第９図の
掘孔機とを組合せた状態を示す縦断面図、 第２４図は、前図のVII−VII断面図、 第２５図は、地盤押圧装置の更に他の実施例を示す横断
面図、 第２６図は、地盤押圧装置の更に他の実施例を示す縦断
面図、 第２７図は、前図のVIII−VIII断面図、 第２８図は、更に他の実施例に係る地盤押圧装置と掘孔
機とを組合せた状態を示す縦断面図、 第２９図は、前図のIX−IX断面図、 第３０図は、更に他の実施例に係る地盤押圧装置と掘孔
機とを組合せた状態を示す縦断面図、 第３１図は、前図のＸ−Ｘ断面図、 第３２図は、前図の部分側面図、 第３３図は、地盤押圧装置の更に他の実施例と他の押圧
装置とを組合せた状態を示す縦断面図、 第３４図は、前図のXI−XI断面図である。 符号の説明 １……ケーシング ３……水平シリンダー ４……垂直シリンダー ５……押圧フレーム ６……ガイド板 ６ａ……スライド板 ７……押圧面 ８……下圧フレーム ９……排水パイプ １２……下圧室 １３……下圧盤 ２０……油圧制御装置 ２１……油圧ポンプ ２２……マニホールド ２４ａ，２４ｂ……圧力センサー ２５ａ，２５ｂ……流量計 ２６ａ，２６ｂ……位置センサー ２７……変位計 ２８……地上不動点 ３０……回転軸 ３１……掘削バケット ３２……拡径刃 ３３……ピン ３４，３５……先端掘削刃 ３６……シリンダー ３７……振れ止め ４０……係止シリンダー ４１……係止部 ４２……係止フレーム ４５……移動シリンダー ５０……内管部分 ５１……基板 ５５……中空軸 ５６……下圧面 ６０……リング室 ６１……移動フレーム ６２……移動シリンダー ６４……テーパ面 ６５……リング状凸部 ６６……凸部 ａ……掘孔 ｂ……孔壁地盤 ｃ……凹部 ｒ……異径部 ｔ……テーパ状 Ｄ……押圧量計測装置 Ｊ……パワージャッキ Ｋ……掘孔機 Ｍ……場所打ち杭 Ｓ……地盤押圧装置 Ｓ1 ……水平押圧装置 Ｓ2 ……下圧装置 Ｓ3 ……押圧装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部に水平押圧装置を設けたケーシング
   を、掘孔機で地盤を掘孔して沈設圧入し、該水平押圧装
   置で掘孔内孔壁地盤を押圧するとともに、押圧による孔
   壁地盤の変位を、該水平押圧装置に設けた位置センサー
   により計測判断し、孔壁地盤の形状を予め定めた任意の
   形状に押圧形成することを特徴とする場所打ち杭等基礎
   杭の掘孔方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の掘孔方法において、水平
   押圧装置の押圧による孔壁地盤の変位を、位置センサー
   に代えて、水平押圧装置を作動させるシリンダーに対す
   る流体量により計測判断することを特徴とする場所打ち
   杭等基礎杭の掘孔方法。
3. 【請求項３】押圧形成する孔壁の形状が、掘孔内深度方
   向でテーパ状である請求項１または２記載の場所打ち杭
   等基礎杭の掘孔方法。
4. 【請求項４】押圧形成する孔壁の形状が、孔壁面に１な
   いし複数の断面弧状もしくはコ状の凹凸部を設けた形状
   である請求項１または２記載の場所打ち杭等基礎杭の掘
   孔方法。
5. 【請求項５】外周部に水平押圧装置を設けたケーシング
   を、掘孔機で地盤を掘孔して沈設圧入し、所定深度に達
   したら、水平押圧装置で掘孔内孔壁地盤を押圧した状態
   でケーシングの先端部に設けた下圧装置と、掘孔機の下
   面もしくはケーシング内孔内に別に挿入した押圧装置の
   下面とで押圧することを特徴とする場所打ち杭等基礎杭
   の掘孔方法。
6. 【請求項６】ケーシングの外周部に、掘孔内地盤の孔壁
   を押圧する複数個に分割された押圧フレームを設けると
   ともに、ケーシングと該押圧フレームとをそれぞれシリ
   ンダーで連接し、シリンダーの作動により水平方向に移
   動する押圧フレームの変位量を計測する位置センサー等
   の計測手段を備えたことを特徴とする場所打ち杭等基礎
   杭の掘孔装置。
7. 【請求項７】孔壁地盤を押圧する押圧フレームのそれぞ
   れが箱型に形成され、ケーシングに設けられたガイド板
   をガイドとして径方向に略水平に移動するように設けら
   れてなる請求項６記載の場所打ち杭等基礎杭の掘孔装
   置。
8. 【請求項８】外周部に水平押圧装置を設けたケーシング
   の先端部に、掘孔内地盤の先端地盤を押圧する下圧フレ
   ームを設けるとともに、ケーシングと該下圧フレームと
   をシリンダーで連接し、シリンダーの作動により上下方
   向に移動する下圧フレームの変位量を計測する位置セン
   サー等の計測手段を備えたことを特徴とする場所打ち杭
   等基礎杭の掘孔装置。
9. 【請求項９】先端地盤を押圧する下圧フレームが、箱型
   リング状に形成され、ケーシング先端に設けられた下圧
   室内に上下自在に移動するように嵌め込み形成されてな
   る請求項８記載の場所打ち杭等基礎杭の掘孔装置。
10. 【請求項１０】ケーシングの外周部に水平押圧装置が設
    けられ、先端部に下圧装置が設けられた掘孔装置であっ
    て、水平押圧装置は、孔壁地盤を押圧する複数の押圧フ
    レームとこれを押圧動作させるシリンダーとを有し、ケ
    ーシングの先端部に連接された下圧装置の下圧盤と水平
    押圧装置の間に設けた垂直シリンダーの作動により、ケ
    ーシングに対し上下方向に移動可能に設けられてなるこ
    とを特徴とする場所打ち杭等基礎杭の掘孔装置。
11. 【請求項１１】ケーシングと、ケーシング内に挿入され
    た掘孔機または押圧装置とに、軸方向に同伴移動できる
    ように相互に係合する係合手段が設けられてなる請求項
    １０記載の場所打ち杭等基礎杭の掘孔装置。