杭穴の掘削方法及び基礎杭構造
【課題】掘削効率が高め、より安定した強度の根固め部を確実に築造する。
【解決手段】地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１７を掘削する（ａ）。この間、常にオーガーの積算電流値等の地盤掘削データを記録する。 設計時の拡径開始位置１９ａで掘削ロッド１の回転を止め（ｂ）、逆回転して拡径掘削を始める。設計値と積算電流値とを比較分析し、支持地盤に至るまで拡径掘削を続ける。所定の強度地盤の出現が確認できたならば、その位置を支持地盤１９ｂとする（ｃ）。杭穴底１６付近で掘削ヘッド５から根固め液を吐出し均一に撹拌・混合する（ｄ）。掘削ヘッド５を杭穴底１６に当てて回転して、所定の地盤強度を再度確認する（ｅ）。掘削ヘッド５を引き上げながら、杭穴軸部１７で杭周固定液を吐出する（ｆ）。既製杭１０を杭穴１５内に沈設し、根固め部１８内に、環状突起１１を位置させ保持して、基礎杭構造２１を構成する（ｇ）。
【解決手段】地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１７を掘削する（ａ）。この間、常にオーガーの積算電流値等の地盤掘削データを記録する。 設計時の拡径開始位置１９ａで掘削ロッド１の回転を止め（ｂ）、逆回転して拡径掘削を始める。設計値と積算電流値とを比較分析し、支持地盤に至るまで拡径掘削を続ける。所定の強度地盤の出現が確認できたならば、その位置を支持地盤１９ｂとする（ｃ）。杭穴底１６付近で掘削ヘッド５から根固め液を吐出し均一に撹拌・混合する（ｄ）。掘削ヘッド５を杭穴底１６に当てて回転して、所定の地盤強度を再度確認する（ｅ）。掘削ヘッド５を引き上げながら、杭穴軸部１７で杭周固定液を吐出する（ｆ）。既製杭１０を杭穴１５内に沈設し、根固め部１８内に、環状突起１１を位置させ保持して、基礎杭構造２１を構成する（ｇ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、杭穴内に鉄筋篭や既製杭を埋設して、基礎杭を構築する際に適用する杭穴掘削方法及びこの掘削方法により構築される基礎杭構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎杭構造は、予め構築現場で、ボーリング調査を行い、地盤性状を確認した上で、地上構造物の荷重等を考慮して、構造・工法を設計していた。
【０００３】
埋込み杭工法では、設計に基づき、杭穴を掘削した後又は掘削中に既製杭を杭穴内に埋設して、基礎杭を構成していた（特許文献１）。埋込み杭工法の設計値は、ボーリングデータ、上部構造物等による荷重を基に、採用する既製杭の仕様・長さ・杭径等を決め、対応する杭穴の仕様、外径・根固め部の形状大きさ等を決めていた。
【特許文献１】特開平８−２９１６８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この場合、ボーリングデータは、敷地の広さ・予想されえる地盤性状にもよるが、一般的に、例えば施工現場当たりに１〜３箇所程度の割合で、データを採取していた。従って、データ採取位置と異なる位置で、地盤地層や地盤強度に大きな変化があった場合には、支持地盤の深さにばらつきが生じる場合もあった。施工を行う場合、設計時に決定した地盤深さまで掘削して、既製杭を埋設していた。
【０００５】
例えば、充分に支持力を発揮できる硬い地盤に達していても、設計時に決定した深さまで掘削を続けていた。この場合、固い地盤は、掘削に時間を要し、作業効率化の妨げの要因の一つにもなっていた。
【０００６】
即ち、必要以上に掘削を行ったり、支持力にばらつきが生じたりすることもあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
然るに、この発明は、地盤掘削データを記録しながら掘削し、地盤掘削データを分析し、所定強度に到達している場合には、そこで掘削を完了し、支持地盤とするので、前記問題点を解決した。
【０００８】
即ちこの発明は、以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで、予め設定した所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析して、地盤強度を確認しつつ、根固め部を掘削し、予め設定した所定の地盤強度に達したならば、その深さを支持地盤と定めて、掘削を終了する。
(3) その後、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、杭穴内に構造体を埋設する。
【０００９】
また、他の発明は、以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで、予め設定した所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、下方に向けて拡底掘削を開始する。この際、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析し、地盤強度を確認しつつ、予め設定した所定の地盤強度に達するまで拡径掘削をする。
(3) (2) の地盤掘削データの分析により地盤強度を確認して、所定強度の支持地盤に未だ達していない場合には、引き続き掘削を続ける。
(4) (2) で、所定の地盤強度に到達した場合には、そこで深さ方向に掘削を完了する。
(5) その後、前記所定仕様に基づき、前記掘削ロッドの先端部から杭穴内に水硬性材料を注入すると共に、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、杭穴内に構造体を埋設する。
【００１０】
また、以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、下方に向けて拡底掘削を開始する。この際、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析し、地盤強度を確認しつつ、予め設定した所定の地盤強度に達するまで拡径掘削をする。
(3) (2) の地盤掘削データの分析により地盤強度を確認して、所定強度の支持地盤に未だ達していない場合には、引き続き掘削を続ける。
(4) (2) で、所定の地盤強度に到達した場合には、そこで深さ方向に掘削を完了する。
(5) その後、前記所定仕様に基づき、前記掘削ロッドの先端部から杭穴内に水硬性材料を注入する。
(6) 水硬性材料の注入が完了したならば、前記掘削ロッドで、杭穴底を掘削して地盤掘削データを採取分析して、地盤強度を確認する。
(7) (6) で、所定の地盤強度が得られない場合には、得られるまで杭穴底を掘削する。
(8) (6) (7) で、 所定の地盤強度が得られた場合には、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、構造体を埋設する。
【００１１】
また、前記において、所定の深さでの地盤掘削データの分析は、設計値に基づき設定された予想支持地盤深さ付近で行う杭穴の掘削方法である。
【００１２】
また、掘削をした杭穴の根固め部内に構造体を埋設してなる基礎杭の構造であって、
前記根固め部の穴底が、予め設定された強度を有する地盤となるように、前記根固め部が掘削されていることを特徴とする基礎杭構造である。
【００１３】
また、掘削をした杭穴の根固め部内に構造体を埋設してなる基礎杭の構造であって、前記根固め部の上端付近がボーリングデータに基づき施工前に設定した深さであり、前記根固め部の穴底が、予め設定された強度を有する地盤となるように、前記根固め部が掘削されていることを特徴とする基礎杭構造である。
【００１４】
前記工法は、既製杭を使用して、基礎杭を構築するいわゆる先掘り工法、あるいは中空の既製杭の下方に掘削ヘッドを位置させて杭穴を掘削しながら既製杭を埋設する中掘工法に最適な工法であるが、他の工法に適用することも可能である。例えば、構造体としての既製杭を使用せずに、鉄筋かごを使用するいわゆる場所打ち杭における杭穴掘削にも適用できる。
【００１５】
また、前記における「予め設定した所定の深さ」とは、基礎杭の設計時において、予め設定した拡底部の掘削開始位置をいう。一般に、支持地盤の上端部付近である。
【００１６】
また、前記における地盤掘削データは、主にオーガーの掘削抵杭データを採用し、望ましいデータは、オーガーの積算電流値である。但し、地盤を掘削中に収集する各種データで、支持地盤に相当する硬さが確認できる数値であれば、オーガの積算電流値以外のデータを採用することもできる。
【発明の効果】
【００１７】
地盤掘削データを記録しながら杭穴を掘削し、設計上の支持地盤に近付いたならば、地盤掘削データを分析して、実際の支持地盤の位置を確認しながら、掘削し、根固め部を支持地盤に形成するので、必要以上の深さに杭穴を掘削しないので、掘削効率が高まり工期の安定も図ることができる。また、施工時には地盤掘削データによる管理を行うだけで、効率的により安定した強度の根固め部が、確実に築造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
(1) 既製杭（埋込み杭）の施工において杭穴掘削し、既製杭を打設する場合、設計時に決定した根固め部上端近傍深さまでは一般施工と同様に掘削を行う。
ここから地盤抵杭データ（地盤掘削データ）を確認しながら根固め部を拡径掘削しつつ所定の地盤強度に達するまで掘削する。
所定の地盤強度に達した深さを支持地盤とするため、拡径掘削を始めた位置からこの支持地盤深さまでを根固め部とする。
このため、根固め部の位置・大きさは現場に応じた任意のものとし、設計上上部構造物を支持するために必要な強度を取り得る大きさ以上とする。
つまり、地盤地層・地盤強度の変化による支持地盤深さの変化を根固め部の大きさ（深さ）範囲で調整し、確実に支持地盤に根固め部を築造することができる。
これにより、施工時には地盤掘削データによる管理を行うだけで、効率的により安定した強度の根固め部が、確実に築造できることとなる。
【００１９】
(2) 前記において、ボーリングデータに基づき、各深度毎にＮ値を求めて、グラフに表す（図４（ａ））。このデータから、支持地盤は、地上から１７ｍ付近に位置していることが確認でき、これに基づき杭穴の掘削をする。
【００２０】
(3) また、支持地盤がボーリングデータ通りに１７ｍ付近にある場合で、予定通り１７ｍまで掘削した場合で、深さと地盤掘削データ（オーガの積算電流値）との関係のグラフを示す（図４（ｂ））。また、支持地盤が地上から１６ｍ付近にある敷地内のある位置（設計値より１ｍ浅い）で掘削して、１６ｍの地点で掘削を修了した場合の深さと地盤掘削データ（オーガの積算電流値）との関係のグラフを示す（図４（ｃ））。
【実施例１】
【００２１】
図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【００２２】
［１］掘削ロッド１の構成
【００２３】
この発明の実施に使用する掘削ロッド１は、ロッド本体２の下端部に、掘削ヘッド５を連結して構成する。ロッド本体２は撹拌バー３、３と練付ドラム４、４、を取付けてある。掘削ヘッド５は、下方に向けた固定掘削刃７、７を設けたヘッド本体６の側面に、揺動自在の移動掘削刃９、９を設けた掘削腕８を取り付けて構成する（図２（ａ））。
【００２４】
前記において、掘削ロッド１の構成は任意であり、例えば、掘削ヘッド５を、らせん羽根の下端に下方に向けた掘削刃を取付け、上端部に開閉自在に拡大掘削刃を取り付けて構成することもできる（図示していない）。
【００２５】
［２］既製杭１０
【００２６】
この発明の実施に使用する既製杭１０は、例えば、下端部に環状突起１１、１１を有するコンクリート杭である（図２（ｂ））。形状面では突起を有しない既製杭、材質面では外殻鋼管コンクリート製の既製杭等も使用することもできる（図示していない）。
【００２７】
環状突起１１は、杭穴内に埋設した状態で、鉛直荷重が作用した際に、根固め部内で環状突起１１の下面１２から支持地盤面に向けて、外に向けて斜め下方に、せん断力が有効に伝搬できるように、環状突起１１の高さ、環状突起１１の上下の間隔、環状突起１１の下面１２の形状が決められている。また、引抜力が作用した場合、根固め部内で、環状突起１１の上面１２ａから、外に向けて斜め上方に、せん断力が有効に伝搬できるように、上面１２ａの形状が決められている。
【００２８】
［３］掘削方法
【００２９】
(1) 掘削位置で、掘削ロッドを掘削装置のオーガーに設置して、地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１７を掘削する（図１（ａ））。掘削作業をしている間は常に、地盤掘削データ（掘削深さ、時間、オーガーの積算電流値）を記録する。
【００３０】
(2) 設計時に決定した拡径開始位置１９ａ、即ち支持地盤の深さ位置付近に、近付いたならば、一旦、掘削ロッド１の回転を止め（図１（ｂ））、掘削ロッド１を逆回転して、掘削ヘッド５の掘削腕を他側に大きく揺動させて、拡径掘削を始める。この際、地盤掘削データを分析をしながら拡径掘削をする。地盤掘削データの分析は、例えば、オーガーの積算電流値をボーリングデータのＮ値と少なくとも深さ方向で５０ｃｍ間隔で、直接対比を可能とすることで、支持地盤のより正確な・設定が可能となる。
【００３１】
そして、ボーリングデータに基づく地層柱状図と積算電流値を比較し、ボーリング位置の地盤性状と現掘削位置の性状とを記録して分析する。
【００３２】
(3) (2)の拡径掘削開始後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、拡径の掘削を続ける。
【００３３】
(4) (2)の拡径掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図１（ｃ））。このとき、根固め部の拡径部の大きさは「設計上、上部構造物を指示する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする。
【００３４】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５（掘削ロッド１）を回転させながら昇降（上下動）させて撹拌し、根固め部１８内に均一に撹拌・混合した根固め液を充填する（図１（ｄ））。
【００３５】
(6) 続いて、再度、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削刃７、７を杭穴底１６に当てて、掘削ロッド１を回転して、掘削をし、地盤掘削データを分析して、所定の地盤強度の地盤にあることを再度確認する（図１（ｅ））。
【００３６】
もし、所定の地盤強度が確認できない場合には、所定の地盤強度が得られるまで再度掘削する。その後、根固め部１８内を掘削ヘッド５で再撹拌し、必要により根固め液を追加して注入するなどして、所定固化強度を確保する。
【００３７】
(7) 杭穴底１６が、所定の地盤強度であることを確認できたならば、掘削ロッド１の回転を停止又は緩くして、掘削腕を閉じて（下方に向けて垂れた状態に近くなる）、掘削ヘッド５を根固め部１８から引き上げ、杭穴軸部１７を通過しながら、掘削ヘッド５の下端から杭周固定液（貧配合のセメントミルク）を吐出し、撹拌して、杭穴軸部１７に均一な杭周固定液層を形成する（図１（ｆ））。
【００３８】
(9) 掘削ロッド１を地上１４に引き上げた後、既製杭１０を杭穴１５内に沈設し、根固め部１８内に、２つの環状突起１１、１１を位置させ、杭穴底１６と既製杭１０の底１３とに所定間隙（既製杭１０の軸径程度）を空けた状態で、保持して、基礎杭構造２１を構成する（図１（ｇ））。
【００３９】
［４］他の実施例
【００４０】
前記実施例において、設計時に決定した拡径開始位置１９ａに近付いたならば（図１（ｂ））、掘削ロッド１を逆回転して、拡径掘削したが、支持地盤１９ａまで正回転で掘削し、その後に拡径掘削をすることもできる（図５）。即ち、(1)〜(9)の手順で基礎杭を構築する。
【００４１】
(1) 掘削位置で、地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１７を掘削する（図５（ａ））。掘削作業をしている間は常に、地盤掘削データ（掘削深さ、時間、オーガーの積算電流値）を記録する。
【００４２】
(2) 設計時に決定した支持地盤深さ位置１９ａを通過したことを確認し、引き続き、同径で杭穴を掘削する。この際、地盤掘削データを分析をしながら掘削をする。地盤掘削データの分析は、前記実施例と同様に、例えば、オーガーの積算電流値をボーリングデータのＮ値と少なくとも深さ方向で５０ｃｍ間隔で、直接対比を可能とすることで、支持地盤のより正確な・設定が可能となる。そして、ボーリングデータに基づく地層柱状図と積算電流値を比較し、ボーリング位置の地盤性状と現掘削位置の性状とを記録して分析する。
【００４３】
(3) (2)の支持地盤深さ位置１９ａを通過後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、掘削を続ける。
【００４４】
(4) (2)の掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、一旦掘削ロッド１の回転を止め、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図５（ｂ））。
【００４５】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を逆回転させ、支持地盤１９ｂから上方を所定深さに亘り拡底掘削する。このとき、根固め部の拡径部の大きさは「設計上、上部構造物を指示する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする（図５（ｃ））。
【００４６】
(6) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５（掘削ロッド１）を回転させながら昇降（上下動）させて撹拌し、根固め部１８内に均一に撹拌・混合した根固め液を充填する（図５（ｄ））。
【００４７】
(7) 続いて、再度、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削刃７、７を杭穴底１６に当てて、掘削ロッド１を回転して、掘削をし、地盤掘削データを分析して、所定の地盤強度の地盤にあることを再度確認する（図５（ｅ））。
【００４８】
もし、所定の地盤強度が確認できない場合には、所定の地盤強度が得られるまで再度掘削する。その後、根固め部１８内を掘削ヘッド５で再撹拌し、必要により根固め液を追加して注入するなどして、所定固化強度を確保する。
【００４９】
(8) 杭穴底１６が、所定の地盤強度であることを確認できたならば、前記実施例と同様に、掘削ロッド１の回転を停止又は緩くして、掘削腕を閉じて（下方に向けて垂れた状態に近くなる）、掘削ヘッド５を根固め部１８から引き上げ、杭穴軸部１７を通過しながら、掘削ヘッド５の下端から杭周固定液（貧配合のセメントミルク）を吐出し、撹拌して、杭穴軸部１７に均一な杭周固定液層を形成する（図５（ｆ））。
【００５０】
(9) 掘削ロッド１を地上１４に引き上げた後、既製杭１０を杭穴１５内に沈設し、根固め部１８内に、２つの環状突起１１、１１を位置させ、杭穴底１６と既製杭１０の底１３とに所定間隙（既製杭１０の軸径程度）を空けた状態で、保持して、基礎杭構造２１を構成する（図５（ｇ））。
【実施例２】
【００５１】
前記実施例１において、根固め液を充填する前及び根固め部１６に根固め液を充填した後に、再度杭穴底１６で、地盤強度を検査したが、この実施例では、根固め液を注入した後の確認を省略した（図３）。
【００５２】
(1) 掘削位置で、掘削ロッドを掘削装置のオーガーに設置して、地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１６を掘削する（図３（ａ））。前記実施例１と同様に、掘削作業をしている間は常に、地盤掘削データ（掘削深さ、時間、オーガーの積算電流値）を記録する。
【００５３】
(2) 設計時に決定した拡径開始位置１９ａ、即ち支持地盤の深さ位置付近に、近付いたならば、同様に、地盤掘削データを分析をしながら拡径掘削をする（図３（ｂ）（ｃ））。
【００５４】
(3) (2)の拡径掘削開始後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、拡径の掘削を続ける。
【００５５】
(4) (2)の拡径掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図３（ｃ））。このとき、根固め部の拡径部の大きさは「設計上、上部構造物を支持する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする。
【００５６】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５を回転させながら昇降させて撹拌し、根固め部１８内に、均一に撹拌混合した根固め液を充填する（図３（ｃ）（ｄ））。
【００５７】
(6) 続いて、掘削ヘッド５を根固め部１８から引き上げ、杭穴軸部１７を通過しながら、掘削ヘッド５の下端から杭周固定液（貧配合のセメントミルク）を吐出し、撹拌して、杭穴軸部１７に均一な杭周固定液層を形成する（図１（ｄ）（ｅ））。
【００５８】
(7) 掘削ロッド１を地上１４に引き上げた後、既製杭１０を杭穴１５内に沈設し、根固め部１８内に、２つの環状突起１１、１１を位置させ、杭穴底１６と既製杭１０の底１３とに所定間隙（既製杭１０の軸径程度）を空けた状態で、保持して、基礎杭構造２１を構成する（図１（ｆ））。
【実施例３】
【００５９】
次に、図６、図７に基づきこの発明を中掘工法に適用した実施例を説明する。
【００６０】
［１］杭穴掘削方法
【００６１】
この発明の実施に使用する掘削ロッド１は、ロッド本体２の下端部に、掘削ヘッド５を連結して構成する。ロッド本体２は全長に亘り、排土用のスパイラルを取り付けてある（図７（ａ））。また、掘削ヘッド５は、前記実施例１、２と同様であり、下方に向けた固定掘削刃７、７を設けたヘッド本体６の側面に、揺動自在の移動掘削刃９、９を設けた掘削腕８を取り付けて構成する（図２（ａ）参照）。
【００６２】
(1) 掘削位置で、中掘用の既製杭１０Ａを杭打ち機に保持すると共に、既製杭１０Ａの中空部通過した掘削ヘッドを既製杭１０Ａの下縁１３から下方に突出させる。
【００６３】
地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１７を掘削しつつ、既製杭１０Ａを下降させる（図６（ａ））。掘削作業をしている間は常に、地盤掘削データ（掘削深さ、時間、オーガーの積算電流値）を記録する。
【００６４】
この際、通常の中掘工法と同様に、掘削ヘッドで掘削後しつつ、逐次、既製杭を下降させることもでき、あるいは既製杭をその高さで保持して、所定深さだけ掘削ヘッドで掘り進め、既製杭を掘削ヘッドの直上までまとめて下降させることもできる。
【００６５】
また、既製杭（下杭）１０Ａの上方に、既製杭（上杭）１０Ｂを接合して、同様に掘削しつつ既製杭１０Ａ、１０Ｂを下降させる。
【００６６】
(2) 設計時に決定した拡径開始位置１９ａ、即ち支持地盤の深さ位置付近に、近付いたならば、一旦、掘削ロッド１の回転を止め（図６（ｂ））、その位置で、既製杭１０Ａ、１０Ｂを保持する。
【００６７】
設計時に決定した支持地盤深さ位置１９ａを通過したことを確認し、引き続き、同径で杭穴を掘削する。この際、地盤掘削データを分析をしながら掘削をする。地盤掘削データの分析は、前記実施例と同様に、例えば、オーガーの積算電流値をボーリングデータのＮ値と少なくとも深さ方向で５０ｃｍ間隔で、直接対比を可能とすることで、支持地盤のより正確な設定が可能となる。そして、ボーリングデータに基づく地層柱状図と積算電流値を比較し、ボーリング位置の地盤性状と現掘削位置の性状とを記録して分析する。
【００６８】
(3) (2)の支持地盤深さ位置１９ａを通過後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、掘削を続ける。
【００６９】
(4) (2)の掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、一旦掘削ロッド１の回転を止め、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図６（ｃ））。
【００７０】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を逆回転させ、支持地盤１９ｂから上方を所定深さに亘り拡底掘削する。このとき、根固め部の拡径部の大きさは「設計上、上部構造物を指示する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする（図６（ｄ））。
【００７１】
(6) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５（掘削ロッド１）を回転させながら昇降（上下動）させて撹拌し、根固め部１８内に均一に撹拌・混合した根固め液を充填する（図６（ｅ））。
【００７２】
(7) 続いて、必要ならば、再度、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削刃７、７を杭穴底１６に当てて、掘削ロッド１を回転して、掘削をし、地盤掘削データを分析して、所定の地盤強度の地盤にあることを再度確認する（図６（ｆ））。
【００７３】
もし、所定の地盤強度が確認できない場合には、所定の地盤強度が得られるまで再度掘削する。その後、根固め部１８内を掘削ヘッド５で再撹拌し、必要により根固め液を追加して注入するなどして、所定固化強度を確保する。
【００７４】
(8) 杭穴底１６が、所定の地盤強度であることを確認できたならば、掘削ロッド１の回転を停止して、掘削腕８、８を下方に垂らし、既製杭１０Ａ、１０Ｂの中空部を通して地上に引き上げる（図６（ｇ））。この際。掘削ヘッド５の下端から貧配合のセメントミルク又は水を吐出することもできる。。
【００７５】
(9) 掘削ロッド１を地上１４に引き上げた後、既製杭１０Ａ、１０Ｂを下降させて、既製杭１０Ａの下端１３を根固め部１８内の所定深さに位置させる（図示していない）。以上のようにして、基礎杭構造を構成する。
【００７６】
［２］他の実施例
【００７７】
前記実施例において、支持地盤深さ位置１９ａを通過から支持地盤１９ｂまでを一旦軸部径で掘削し、その後拡大して根固め部を形成したが、支持地盤深さ位置１９ａから拡大掘削することもできる（図７）。即ち、以下のように掘削をする。
【００７８】
(1) 前記実施例と同様に、支持地盤深さ位置１９ａまで掘削しつつ既製杭１０Ａ、１０Ｂを下降させる（図７（ａ）（ｂ））。
【００７９】
(2) 設計時に決定した拡径開始位置１９ａ、即ち支持地盤の深さ位置付近に、近付いたならば、一旦、掘削ロッド１の回転を止め（図７（ｂ））、その位置で、既製杭１０Ａ、１０Ｂを保持する。続いて、掘削ロッド１を逆回転して、掘削ヘッド５の掘削腕を他側に大きく揺動させて、拡径掘削を始める。この際、地盤掘削データを分析をしながら拡径掘削をする（図７（ｃ））。
【００８０】
地盤掘削データの分析は、前記実施例２と同様に、オーガーの積算電流値をボーリングデータのＮ値と比較して行う。
【００８１】
(3) (2)の拡径掘削開始後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、拡径の掘削を続ける。
【００８２】
(4) (2)の拡径掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図７（ｄ））。このとき、根固め部の拡径部の大きさは実施例２と同様に「設計上、上部構造物を指示する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする。
【００８３】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５（掘削ロッド１）を回転させながら昇降（上下動）させて撹拌し、根固め部１８内に均一に撹拌・混合した根固め液を充填する（図７（ｅ））。
【００８４】
(6) 以降は、同様に、必要ならば、再度、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削をし、地盤掘削データを分析して、所定の地盤強度の地盤にあることを再度確認し（図７（ｆ））。杭穴底１６が、所定の地盤強度であることを確認できたならば、掘削ロッド１を地上に引き上げて（図７（ｇ））、既製杭１０Ａ、１０Ｂを下降させて、既製杭１０Ａの下端１３を根固め部１８内の所定深さに位置させる（図示していない）。以上のようにして、基礎杭構造を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の掘削方法を説明する概略した縦断面図である。
【図２】（ａ）はこの発明の実施に使用する掘削ロッドの正面図で、（ｂ）は同じく既製杭の正面図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の他の掘削方法を説明する概略した縦断面図である。
【図４】この発明の地盤掘削データ等で、（ａ）はボーリングデータによる深度−Ｎ値のグラフで、（ｂ）は設計通りに深度１７ｍまで掘削した場合の地盤掘削データ、（ｃ）は支持地盤が設計より浅い位置にあり、深度１６ｍで掘削を修了した場合の掘削データ、を夫々表す。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の他の掘削方法を説明する概略した縦断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は、この発明を中掘工法に適用した実施例を説明する概略した縦断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｇ）は、同じく中掘工法に適用した他の実施例を説明する概略した縦断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 掘削ロッド
５ 掘削ヘッド
７ 掘削ヘッドの掘削刃
８ 掘削ヘッドの拡大掘削刃
１０ 既製杭
１１ 既製杭の環状突起
１３ 既製杭の底
１４ 地面
１５ 杭穴
１６ 杭穴底
１７ 杭穴軸部
１８ 杭穴根固め部
１９ａ 拡開開始位置（根固め部掘削開始位置）
１９ｂ 支持地盤
２１ 基礎杭構造
【技術分野】
【０００１】
この発明は、杭穴内に鉄筋篭や既製杭を埋設して、基礎杭を構築する際に適用する杭穴掘削方法及びこの掘削方法により構築される基礎杭構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎杭構造は、予め構築現場で、ボーリング調査を行い、地盤性状を確認した上で、地上構造物の荷重等を考慮して、構造・工法を設計していた。
【０００３】
埋込み杭工法では、設計に基づき、杭穴を掘削した後又は掘削中に既製杭を杭穴内に埋設して、基礎杭を構成していた（特許文献１）。埋込み杭工法の設計値は、ボーリングデータ、上部構造物等による荷重を基に、採用する既製杭の仕様・長さ・杭径等を決め、対応する杭穴の仕様、外径・根固め部の形状大きさ等を決めていた。
【特許文献１】特開平８−２９１６８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この場合、ボーリングデータは、敷地の広さ・予想されえる地盤性状にもよるが、一般的に、例えば施工現場当たりに１〜３箇所程度の割合で、データを採取していた。従って、データ採取位置と異なる位置で、地盤地層や地盤強度に大きな変化があった場合には、支持地盤の深さにばらつきが生じる場合もあった。施工を行う場合、設計時に決定した地盤深さまで掘削して、既製杭を埋設していた。
【０００５】
例えば、充分に支持力を発揮できる硬い地盤に達していても、設計時に決定した深さまで掘削を続けていた。この場合、固い地盤は、掘削に時間を要し、作業効率化の妨げの要因の一つにもなっていた。
【０００６】
即ち、必要以上に掘削を行ったり、支持力にばらつきが生じたりすることもあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
然るに、この発明は、地盤掘削データを記録しながら掘削し、地盤掘削データを分析し、所定強度に到達している場合には、そこで掘削を完了し、支持地盤とするので、前記問題点を解決した。
【０００８】
即ちこの発明は、以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで、予め設定した所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析して、地盤強度を確認しつつ、根固め部を掘削し、予め設定した所定の地盤強度に達したならば、その深さを支持地盤と定めて、掘削を終了する。
(3) その後、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、杭穴内に構造体を埋設する。
【０００９】
また、他の発明は、以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで、予め設定した所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、下方に向けて拡底掘削を開始する。この際、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析し、地盤強度を確認しつつ、予め設定した所定の地盤強度に達するまで拡径掘削をする。
(3) (2) の地盤掘削データの分析により地盤強度を確認して、所定強度の支持地盤に未だ達していない場合には、引き続き掘削を続ける。
(4) (2) で、所定の地盤強度に到達した場合には、そこで深さ方向に掘削を完了する。
(5) その後、前記所定仕様に基づき、前記掘削ロッドの先端部から杭穴内に水硬性材料を注入すると共に、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、杭穴内に構造体を埋設する。
【００１０】
また、以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法である。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、下方に向けて拡底掘削を開始する。この際、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析し、地盤強度を確認しつつ、予め設定した所定の地盤強度に達するまで拡径掘削をする。
(3) (2) の地盤掘削データの分析により地盤強度を確認して、所定強度の支持地盤に未だ達していない場合には、引き続き掘削を続ける。
(4) (2) で、所定の地盤強度に到達した場合には、そこで深さ方向に掘削を完了する。
(5) その後、前記所定仕様に基づき、前記掘削ロッドの先端部から杭穴内に水硬性材料を注入する。
(6) 水硬性材料の注入が完了したならば、前記掘削ロッドで、杭穴底を掘削して地盤掘削データを採取分析して、地盤強度を確認する。
(7) (6) で、所定の地盤強度が得られない場合には、得られるまで杭穴底を掘削する。
(8) (6) (7) で、 所定の地盤強度が得られた場合には、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、構造体を埋設する。
【００１１】
また、前記において、所定の深さでの地盤掘削データの分析は、設計値に基づき設定された予想支持地盤深さ付近で行う杭穴の掘削方法である。
【００１２】
また、掘削をした杭穴の根固め部内に構造体を埋設してなる基礎杭の構造であって、
前記根固め部の穴底が、予め設定された強度を有する地盤となるように、前記根固め部が掘削されていることを特徴とする基礎杭構造である。
【００１３】
また、掘削をした杭穴の根固め部内に構造体を埋設してなる基礎杭の構造であって、前記根固め部の上端付近がボーリングデータに基づき施工前に設定した深さであり、前記根固め部の穴底が、予め設定された強度を有する地盤となるように、前記根固め部が掘削されていることを特徴とする基礎杭構造である。
【００１４】
前記工法は、既製杭を使用して、基礎杭を構築するいわゆる先掘り工法、あるいは中空の既製杭の下方に掘削ヘッドを位置させて杭穴を掘削しながら既製杭を埋設する中掘工法に最適な工法であるが、他の工法に適用することも可能である。例えば、構造体としての既製杭を使用せずに、鉄筋かごを使用するいわゆる場所打ち杭における杭穴掘削にも適用できる。
【００１５】
また、前記における「予め設定した所定の深さ」とは、基礎杭の設計時において、予め設定した拡底部の掘削開始位置をいう。一般に、支持地盤の上端部付近である。
【００１６】
また、前記における地盤掘削データは、主にオーガーの掘削抵杭データを採用し、望ましいデータは、オーガーの積算電流値である。但し、地盤を掘削中に収集する各種データで、支持地盤に相当する硬さが確認できる数値であれば、オーガの積算電流値以外のデータを採用することもできる。
【発明の効果】
【００１７】
地盤掘削データを記録しながら杭穴を掘削し、設計上の支持地盤に近付いたならば、地盤掘削データを分析して、実際の支持地盤の位置を確認しながら、掘削し、根固め部を支持地盤に形成するので、必要以上の深さに杭穴を掘削しないので、掘削効率が高まり工期の安定も図ることができる。また、施工時には地盤掘削データによる管理を行うだけで、効率的により安定した強度の根固め部が、確実に築造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
(1) 既製杭（埋込み杭）の施工において杭穴掘削し、既製杭を打設する場合、設計時に決定した根固め部上端近傍深さまでは一般施工と同様に掘削を行う。
ここから地盤抵杭データ（地盤掘削データ）を確認しながら根固め部を拡径掘削しつつ所定の地盤強度に達するまで掘削する。
所定の地盤強度に達した深さを支持地盤とするため、拡径掘削を始めた位置からこの支持地盤深さまでを根固め部とする。
このため、根固め部の位置・大きさは現場に応じた任意のものとし、設計上上部構造物を支持するために必要な強度を取り得る大きさ以上とする。
つまり、地盤地層・地盤強度の変化による支持地盤深さの変化を根固め部の大きさ（深さ）範囲で調整し、確実に支持地盤に根固め部を築造することができる。
これにより、施工時には地盤掘削データによる管理を行うだけで、効率的により安定した強度の根固め部が、確実に築造できることとなる。
【００１９】
(2) 前記において、ボーリングデータに基づき、各深度毎にＮ値を求めて、グラフに表す（図４（ａ））。このデータから、支持地盤は、地上から１７ｍ付近に位置していることが確認でき、これに基づき杭穴の掘削をする。
【００２０】
(3) また、支持地盤がボーリングデータ通りに１７ｍ付近にある場合で、予定通り１７ｍまで掘削した場合で、深さと地盤掘削データ（オーガの積算電流値）との関係のグラフを示す（図４（ｂ））。また、支持地盤が地上から１６ｍ付近にある敷地内のある位置（設計値より１ｍ浅い）で掘削して、１６ｍの地点で掘削を修了した場合の深さと地盤掘削データ（オーガの積算電流値）との関係のグラフを示す（図４（ｃ））。
【実施例１】
【００２１】
図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【００２２】
［１］掘削ロッド１の構成
【００２３】
この発明の実施に使用する掘削ロッド１は、ロッド本体２の下端部に、掘削ヘッド５を連結して構成する。ロッド本体２は撹拌バー３、３と練付ドラム４、４、を取付けてある。掘削ヘッド５は、下方に向けた固定掘削刃７、７を設けたヘッド本体６の側面に、揺動自在の移動掘削刃９、９を設けた掘削腕８を取り付けて構成する（図２（ａ））。
【００２４】
前記において、掘削ロッド１の構成は任意であり、例えば、掘削ヘッド５を、らせん羽根の下端に下方に向けた掘削刃を取付け、上端部に開閉自在に拡大掘削刃を取り付けて構成することもできる（図示していない）。
【００２５】
［２］既製杭１０
【００２６】
この発明の実施に使用する既製杭１０は、例えば、下端部に環状突起１１、１１を有するコンクリート杭である（図２（ｂ））。形状面では突起を有しない既製杭、材質面では外殻鋼管コンクリート製の既製杭等も使用することもできる（図示していない）。
【００２７】
環状突起１１は、杭穴内に埋設した状態で、鉛直荷重が作用した際に、根固め部内で環状突起１１の下面１２から支持地盤面に向けて、外に向けて斜め下方に、せん断力が有効に伝搬できるように、環状突起１１の高さ、環状突起１１の上下の間隔、環状突起１１の下面１２の形状が決められている。また、引抜力が作用した場合、根固め部内で、環状突起１１の上面１２ａから、外に向けて斜め上方に、せん断力が有効に伝搬できるように、上面１２ａの形状が決められている。
【００２８】
［３］掘削方法
【００２９】
(1) 掘削位置で、掘削ロッドを掘削装置のオーガーに設置して、地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１７を掘削する（図１（ａ））。掘削作業をしている間は常に、地盤掘削データ（掘削深さ、時間、オーガーの積算電流値）を記録する。
【００３０】
(2) 設計時に決定した拡径開始位置１９ａ、即ち支持地盤の深さ位置付近に、近付いたならば、一旦、掘削ロッド１の回転を止め（図１（ｂ））、掘削ロッド１を逆回転して、掘削ヘッド５の掘削腕を他側に大きく揺動させて、拡径掘削を始める。この際、地盤掘削データを分析をしながら拡径掘削をする。地盤掘削データの分析は、例えば、オーガーの積算電流値をボーリングデータのＮ値と少なくとも深さ方向で５０ｃｍ間隔で、直接対比を可能とすることで、支持地盤のより正確な・設定が可能となる。
【００３１】
そして、ボーリングデータに基づく地層柱状図と積算電流値を比較し、ボーリング位置の地盤性状と現掘削位置の性状とを記録して分析する。
【００３２】
(3) (2)の拡径掘削開始後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、拡径の掘削を続ける。
【００３３】
(4) (2)の拡径掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図１（ｃ））。このとき、根固め部の拡径部の大きさは「設計上、上部構造物を指示する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする。
【００３４】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５（掘削ロッド１）を回転させながら昇降（上下動）させて撹拌し、根固め部１８内に均一に撹拌・混合した根固め液を充填する（図１（ｄ））。
【００３５】
(6) 続いて、再度、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削刃７、７を杭穴底１６に当てて、掘削ロッド１を回転して、掘削をし、地盤掘削データを分析して、所定の地盤強度の地盤にあることを再度確認する（図１（ｅ））。
【００３６】
もし、所定の地盤強度が確認できない場合には、所定の地盤強度が得られるまで再度掘削する。その後、根固め部１８内を掘削ヘッド５で再撹拌し、必要により根固め液を追加して注入するなどして、所定固化強度を確保する。
【００３７】
(7) 杭穴底１６が、所定の地盤強度であることを確認できたならば、掘削ロッド１の回転を停止又は緩くして、掘削腕を閉じて（下方に向けて垂れた状態に近くなる）、掘削ヘッド５を根固め部１８から引き上げ、杭穴軸部１７を通過しながら、掘削ヘッド５の下端から杭周固定液（貧配合のセメントミルク）を吐出し、撹拌して、杭穴軸部１７に均一な杭周固定液層を形成する（図１（ｆ））。
【００３８】
(9) 掘削ロッド１を地上１４に引き上げた後、既製杭１０を杭穴１５内に沈設し、根固め部１８内に、２つの環状突起１１、１１を位置させ、杭穴底１６と既製杭１０の底１３とに所定間隙（既製杭１０の軸径程度）を空けた状態で、保持して、基礎杭構造２１を構成する（図１（ｇ））。
【００３９】
［４］他の実施例
【００４０】
前記実施例において、設計時に決定した拡径開始位置１９ａに近付いたならば（図１（ｂ））、掘削ロッド１を逆回転して、拡径掘削したが、支持地盤１９ａまで正回転で掘削し、その後に拡径掘削をすることもできる（図５）。即ち、(1)〜(9)の手順で基礎杭を構築する。
【００４１】
(1) 掘削位置で、地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１７を掘削する（図５（ａ））。掘削作業をしている間は常に、地盤掘削データ（掘削深さ、時間、オーガーの積算電流値）を記録する。
【００４２】
(2) 設計時に決定した支持地盤深さ位置１９ａを通過したことを確認し、引き続き、同径で杭穴を掘削する。この際、地盤掘削データを分析をしながら掘削をする。地盤掘削データの分析は、前記実施例と同様に、例えば、オーガーの積算電流値をボーリングデータのＮ値と少なくとも深さ方向で５０ｃｍ間隔で、直接対比を可能とすることで、支持地盤のより正確な・設定が可能となる。そして、ボーリングデータに基づく地層柱状図と積算電流値を比較し、ボーリング位置の地盤性状と現掘削位置の性状とを記録して分析する。
【００４３】
(3) (2)の支持地盤深さ位置１９ａを通過後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、掘削を続ける。
【００４４】
(4) (2)の掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、一旦掘削ロッド１の回転を止め、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図５（ｂ））。
【００４５】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を逆回転させ、支持地盤１９ｂから上方を所定深さに亘り拡底掘削する。このとき、根固め部の拡径部の大きさは「設計上、上部構造物を指示する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする（図５（ｃ））。
【００４６】
(6) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５（掘削ロッド１）を回転させながら昇降（上下動）させて撹拌し、根固め部１８内に均一に撹拌・混合した根固め液を充填する（図５（ｄ））。
【００４７】
(7) 続いて、再度、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削刃７、７を杭穴底１６に当てて、掘削ロッド１を回転して、掘削をし、地盤掘削データを分析して、所定の地盤強度の地盤にあることを再度確認する（図５（ｅ））。
【００４８】
もし、所定の地盤強度が確認できない場合には、所定の地盤強度が得られるまで再度掘削する。その後、根固め部１８内を掘削ヘッド５で再撹拌し、必要により根固め液を追加して注入するなどして、所定固化強度を確保する。
【００４９】
(8) 杭穴底１６が、所定の地盤強度であることを確認できたならば、前記実施例と同様に、掘削ロッド１の回転を停止又は緩くして、掘削腕を閉じて（下方に向けて垂れた状態に近くなる）、掘削ヘッド５を根固め部１８から引き上げ、杭穴軸部１７を通過しながら、掘削ヘッド５の下端から杭周固定液（貧配合のセメントミルク）を吐出し、撹拌して、杭穴軸部１７に均一な杭周固定液層を形成する（図５（ｆ））。
【００５０】
(9) 掘削ロッド１を地上１４に引き上げた後、既製杭１０を杭穴１５内に沈設し、根固め部１８内に、２つの環状突起１１、１１を位置させ、杭穴底１６と既製杭１０の底１３とに所定間隙（既製杭１０の軸径程度）を空けた状態で、保持して、基礎杭構造２１を構成する（図５（ｇ））。
【実施例２】
【００５１】
前記実施例１において、根固め液を充填する前及び根固め部１６に根固め液を充填した後に、再度杭穴底１６で、地盤強度を検査したが、この実施例では、根固め液を注入した後の確認を省略した（図３）。
【００５２】
(1) 掘削位置で、掘削ロッドを掘削装置のオーガーに設置して、地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１６を掘削する（図３（ａ））。前記実施例１と同様に、掘削作業をしている間は常に、地盤掘削データ（掘削深さ、時間、オーガーの積算電流値）を記録する。
【００５３】
(2) 設計時に決定した拡径開始位置１９ａ、即ち支持地盤の深さ位置付近に、近付いたならば、同様に、地盤掘削データを分析をしながら拡径掘削をする（図３（ｂ）（ｃ））。
【００５４】
(3) (2)の拡径掘削開始後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、拡径の掘削を続ける。
【００５５】
(4) (2)の拡径掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図３（ｃ））。このとき、根固め部の拡径部の大きさは「設計上、上部構造物を支持する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする。
【００５６】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５を回転させながら昇降させて撹拌し、根固め部１８内に、均一に撹拌混合した根固め液を充填する（図３（ｃ）（ｄ））。
【００５７】
(6) 続いて、掘削ヘッド５を根固め部１８から引き上げ、杭穴軸部１７を通過しながら、掘削ヘッド５の下端から杭周固定液（貧配合のセメントミルク）を吐出し、撹拌して、杭穴軸部１７に均一な杭周固定液層を形成する（図１（ｄ）（ｅ））。
【００５８】
(7) 掘削ロッド１を地上１４に引き上げた後、既製杭１０を杭穴１５内に沈設し、根固め部１８内に、２つの環状突起１１、１１を位置させ、杭穴底１６と既製杭１０の底１３とに所定間隙（既製杭１０の軸径程度）を空けた状態で、保持して、基礎杭構造２１を構成する（図１（ｆ））。
【実施例３】
【００５９】
次に、図６、図７に基づきこの発明を中掘工法に適用した実施例を説明する。
【００６０】
［１］杭穴掘削方法
【００６１】
この発明の実施に使用する掘削ロッド１は、ロッド本体２の下端部に、掘削ヘッド５を連結して構成する。ロッド本体２は全長に亘り、排土用のスパイラルを取り付けてある（図７（ａ））。また、掘削ヘッド５は、前記実施例１、２と同様であり、下方に向けた固定掘削刃７、７を設けたヘッド本体６の側面に、揺動自在の移動掘削刃９、９を設けた掘削腕８を取り付けて構成する（図２（ａ）参照）。
【００６２】
(1) 掘削位置で、中掘用の既製杭１０Ａを杭打ち機に保持すると共に、既製杭１０Ａの中空部通過した掘削ヘッドを既製杭１０Ａの下縁１３から下方に突出させる。
【００６３】
地面１４から掘削ヘッド５で杭穴１５の軸部１７を掘削しつつ、既製杭１０Ａを下降させる（図６（ａ））。掘削作業をしている間は常に、地盤掘削データ（掘削深さ、時間、オーガーの積算電流値）を記録する。
【００６４】
この際、通常の中掘工法と同様に、掘削ヘッドで掘削後しつつ、逐次、既製杭を下降させることもでき、あるいは既製杭をその高さで保持して、所定深さだけ掘削ヘッドで掘り進め、既製杭を掘削ヘッドの直上までまとめて下降させることもできる。
【００６５】
また、既製杭（下杭）１０Ａの上方に、既製杭（上杭）１０Ｂを接合して、同様に掘削しつつ既製杭１０Ａ、１０Ｂを下降させる。
【００６６】
(2) 設計時に決定した拡径開始位置１９ａ、即ち支持地盤の深さ位置付近に、近付いたならば、一旦、掘削ロッド１の回転を止め（図６（ｂ））、その位置で、既製杭１０Ａ、１０Ｂを保持する。
【００６７】
設計時に決定した支持地盤深さ位置１９ａを通過したことを確認し、引き続き、同径で杭穴を掘削する。この際、地盤掘削データを分析をしながら掘削をする。地盤掘削データの分析は、前記実施例と同様に、例えば、オーガーの積算電流値をボーリングデータのＮ値と少なくとも深さ方向で５０ｃｍ間隔で、直接対比を可能とすることで、支持地盤のより正確な設定が可能となる。そして、ボーリングデータに基づく地層柱状図と積算電流値を比較し、ボーリング位置の地盤性状と現掘削位置の性状とを記録して分析する。
【００６８】
(3) (2)の支持地盤深さ位置１９ａを通過後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、掘削を続ける。
【００６９】
(4) (2)の掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、一旦掘削ロッド１の回転を止め、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図６（ｃ））。
【００７０】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を逆回転させ、支持地盤１９ｂから上方を所定深さに亘り拡底掘削する。このとき、根固め部の拡径部の大きさは「設計上、上部構造物を指示する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする（図６（ｄ））。
【００７１】
(6) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５（掘削ロッド１）を回転させながら昇降（上下動）させて撹拌し、根固め部１８内に均一に撹拌・混合した根固め液を充填する（図６（ｅ））。
【００７２】
(7) 続いて、必要ならば、再度、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削刃７、７を杭穴底１６に当てて、掘削ロッド１を回転して、掘削をし、地盤掘削データを分析して、所定の地盤強度の地盤にあることを再度確認する（図６（ｆ））。
【００７３】
もし、所定の地盤強度が確認できない場合には、所定の地盤強度が得られるまで再度掘削する。その後、根固め部１８内を掘削ヘッド５で再撹拌し、必要により根固め液を追加して注入するなどして、所定固化強度を確保する。
【００７４】
(8) 杭穴底１６が、所定の地盤強度であることを確認できたならば、掘削ロッド１の回転を停止して、掘削腕８、８を下方に垂らし、既製杭１０Ａ、１０Ｂの中空部を通して地上に引き上げる（図６（ｇ））。この際。掘削ヘッド５の下端から貧配合のセメントミルク又は水を吐出することもできる。。
【００７５】
(9) 掘削ロッド１を地上１４に引き上げた後、既製杭１０Ａ、１０Ｂを下降させて、既製杭１０Ａの下端１３を根固め部１８内の所定深さに位置させる（図示していない）。以上のようにして、基礎杭構造を構成する。
【００７６】
［２］他の実施例
【００７７】
前記実施例において、支持地盤深さ位置１９ａを通過から支持地盤１９ｂまでを一旦軸部径で掘削し、その後拡大して根固め部を形成したが、支持地盤深さ位置１９ａから拡大掘削することもできる（図７）。即ち、以下のように掘削をする。
【００７８】
(1) 前記実施例と同様に、支持地盤深さ位置１９ａまで掘削しつつ既製杭１０Ａ、１０Ｂを下降させる（図７（ａ）（ｂ））。
【００７９】
(2) 設計時に決定した拡径開始位置１９ａ、即ち支持地盤の深さ位置付近に、近付いたならば、一旦、掘削ロッド１の回転を止め（図７（ｂ））、その位置で、既製杭１０Ａ、１０Ｂを保持する。続いて、掘削ロッド１を逆回転して、掘削ヘッド５の掘削腕を他側に大きく揺動させて、拡径掘削を始める。この際、地盤掘削データを分析をしながら拡径掘削をする（図７（ｃ））。
【００８０】
地盤掘削データの分析は、前記実施例２と同様に、オーガーの積算電流値をボーリングデータのＮ値と比較して行う。
【００８１】
(3) (2)の拡径掘削開始後に、未だ支持地盤に至っていない場合には、更に地盤掘削データを分析しながら、拡径の掘削を続ける。
【００８２】
(4) (2)の拡径掘削開始後に、所定の強度地盤の出現が確認できたならば、その位置を支持地盤（根固め部の最下位置）１９ｂとする（図７（ｄ））。このとき、根固め部の拡径部の大きさは実施例２と同様に「設計上、上部構造物を指示する為に必要な強度を取り得る大きさ」以上とする。
【００８３】
(5) 続いて、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削ヘッド５の下端から根固め液（富配合のセメントミルク）を吐出しながら掘削ヘッド５（掘削ロッド１）を回転させながら昇降（上下動）させて撹拌し、根固め部１８内に均一に撹拌・混合した根固め液を充填する（図７（ｅ））。
【００８４】
(6) 以降は、同様に、必要ならば、再度、掘削ヘッド５を杭穴底１６に位置させ、掘削をし、地盤掘削データを分析して、所定の地盤強度の地盤にあることを再度確認し（図７（ｆ））。杭穴底１６が、所定の地盤強度であることを確認できたならば、掘削ロッド１を地上に引き上げて（図７（ｇ））、既製杭１０Ａ、１０Ｂを下降させて、既製杭１０Ａの下端１３を根固め部１８内の所定深さに位置させる（図示していない）。以上のようにして、基礎杭構造を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の掘削方法を説明する概略した縦断面図である。
【図２】（ａ）はこの発明の実施に使用する掘削ロッドの正面図で、（ｂ）は同じく既製杭の正面図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の他の掘削方法を説明する概略した縦断面図である。
【図４】この発明の地盤掘削データ等で、（ａ）はボーリングデータによる深度−Ｎ値のグラフで、（ｂ）は設計通りに深度１７ｍまで掘削した場合の地盤掘削データ、（ｃ）は支持地盤が設計より浅い位置にあり、深度１６ｍで掘削を修了した場合の掘削データ、を夫々表す。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の他の掘削方法を説明する概略した縦断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は、この発明を中掘工法に適用した実施例を説明する概略した縦断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｇ）は、同じく中掘工法に適用した他の実施例を説明する概略した縦断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 掘削ロッド
５ 掘削ヘッド
７ 掘削ヘッドの掘削刃
８ 掘削ヘッドの拡大掘削刃
１０ 既製杭
１１ 既製杭の環状突起
１３ 既製杭の底
１４ 地面
１５ 杭穴
１６ 杭穴底
１７ 杭穴軸部
１８ 杭穴根固め部
１９ａ 拡開開始位置（根固め部掘削開始位置）
１９ｂ 支持地盤
２１ 基礎杭構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで、予め設定した所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析して、地盤強度を確認しつつ、根固め部を掘削し、予め設定した所定の地盤強度に達したならば、その深さを支持地盤と定めて、掘削を終了する。
(3) その後、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、杭穴内に構造体を埋設する。
【請求項２】
以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで、予め設定した所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、下方に向けて拡底掘削を開始する。この際、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析し、地盤強度を確認しつつ、予め設定した所定の地盤強度に達するまで拡径掘削をする。
(3) (2) の地盤掘削データの分析により地盤強度を確認して、所定強度の支持地盤に未だ達していない場合には、引き続き掘削を続ける。
(4) (2) で、所定の地盤強度に到達した場合には、そこで深さ方向に掘削を完了する。
(5) その後、前記所定仕様に基づき、前記掘削ロッドの先端部から杭穴内に水硬性材料を注入すると共に、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、杭穴内に構造体を埋設する。
【請求項３】
以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、下方に向けて拡底掘削を開始する。この際、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析し、地盤強度を確認しつつ、予め設定した所定の地盤強度に達するまで拡径掘削をする。
(3) (2) の地盤掘削データの分析により地盤強度を確認して、所定強度の支持地盤に未だ達していない場合には、引き続き掘削を続ける。
(4) (2) で、所定の地盤強度に到達した場合には、そこで深さ方向に掘削を完了する。
(5) その後、前記所定仕様に基づき、前記掘削ロッドの先端部から杭穴内に水硬性材料を注入する。
(6) 水硬性材料の注入が完了したならば、前記掘削ロッドで、杭穴底を掘削して地盤掘削データを採取分析して、地盤強度を確認する。
(7) (6) で、所定の地盤強度が得られない場合には、得られるまで、杭穴底を掘削する。
(8) (6) (7) で、 所定の地盤強度が得られた場合には、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、構造体を埋設する。
【請求項４】
所定の深さでの地盤掘削データの分析は、設計値に基づき設定された予想支持地盤深さ付近で行う請求項１乃至３いずれか１項に記載の杭穴の掘削方法。
【請求項５】
掘削をした杭穴の根固め部内に構造体を埋設してなる基礎杭の構造であって、
前記根固め部の穴底が、予め設定された強度を有する地盤となるように、前記根固め部が掘削されていることを特徴とする基礎杭構造。
【請求項６】
掘削をした杭穴の根固め部内に構造体を埋設してなる基礎杭の構造であって、
前記根固め部の上端付近がボーリングデータに基づき施工前に設定した深さであり、
前記根固め部の穴底が、予め設定された強度を有する地盤となるように、前記根固め部が掘削されていることを特徴とする基礎杭構造。
【請求項１】
以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで、予め設定した所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析して、地盤強度を確認しつつ、根固め部を掘削し、予め設定した所定の地盤強度に達したならば、その深さを支持地盤と定めて、掘削を終了する。
(3) その後、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、杭穴内に構造体を埋設する。
【請求項２】
以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで、予め設定した所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、下方に向けて拡底掘削を開始する。この際、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析し、地盤強度を確認しつつ、予め設定した所定の地盤強度に達するまで拡径掘削をする。
(3) (2) の地盤掘削データの分析により地盤強度を確認して、所定強度の支持地盤に未だ達していない場合には、引き続き掘削を続ける。
(4) (2) で、所定の地盤強度に到達した場合には、そこで深さ方向に掘削を完了する。
(5) その後、前記所定仕様に基づき、前記掘削ロッドの先端部から杭穴内に水硬性材料を注入すると共に、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、杭穴内に構造体を埋設する。
【請求項３】
以下の手順をとることを特徴とする杭穴の掘削方法。
(1) 所定設計値に基づき、所定仕様で、地盤掘削データを記録しながら、掘削ロッドで所定深さまで杭穴を掘削する。
(2) 前記所定深さに達した後、下方に向けて拡底掘削を開始する。この際、各深度毎に地盤掘削データを記録して分析し、地盤強度を確認しつつ、予め設定した所定の地盤強度に達するまで拡径掘削をする。
(3) (2) の地盤掘削データの分析により地盤強度を確認して、所定強度の支持地盤に未だ達していない場合には、引き続き掘削を続ける。
(4) (2) で、所定の地盤強度に到達した場合には、そこで深さ方向に掘削を完了する。
(5) その後、前記所定仕様に基づき、前記掘削ロッドの先端部から杭穴内に水硬性材料を注入する。
(6) 水硬性材料の注入が完了したならば、前記掘削ロッドで、杭穴底を掘削して地盤掘削データを採取分析して、地盤強度を確認する。
(7) (6) で、所定の地盤強度が得られない場合には、得られるまで、杭穴底を掘削する。
(8) (6) (7) で、 所定の地盤強度が得られた場合には、前記掘削ロッドを地上に引き上げて、構造体を埋設する。
【請求項４】
所定の深さでの地盤掘削データの分析は、設計値に基づき設定された予想支持地盤深さ付近で行う請求項１乃至３いずれか１項に記載の杭穴の掘削方法。
【請求項５】
掘削をした杭穴の根固め部内に構造体を埋設してなる基礎杭の構造であって、
前記根固め部の穴底が、予め設定された強度を有する地盤となるように、前記根固め部が掘削されていることを特徴とする基礎杭構造。
【請求項６】
掘削をした杭穴の根固め部内に構造体を埋設してなる基礎杭の構造であって、
前記根固め部の上端付近がボーリングデータに基づき施工前に設定した深さであり、
前記根固め部の穴底が、予め設定された強度を有する地盤となるように、前記根固め部が掘削されていることを特徴とする基礎杭構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１６９８２８（Ｐ２００６−１６９８２８Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６４２３３（Ｐ２００４−３６４２３３）
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【出願人】（０００１７６５１２）三谷セキサン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【出願人】（０００１７６５１２）三谷セキサン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]