JP6914780B2 - 地盤アンカー埋設孔の削孔方法 - Google Patents

Description

本発明は、二重管削孔方式を用いた削孔機を用いて、構造物が構築される地盤の支持層に地盤アンカーを埋設するための孔を削孔する方法に関する。

従来、構造物に浮き上がり力が作用する際には、図４に示すように、地盤Ｇの表層Ｇ１の下層にあるＮ値が高い支持層Ｇ２の内部に到達する孔１を削孔して、この孔（地盤アンカー埋設孔１）内に地盤アンカー２の定着体３を埋設した後、この定着体３と構造物２０とをワイヤなどの緊張材４で接続するとともに、構造物２０側に反力部材５を設けて、前記の定着体３と構造物２０との間に引張り力を付加することで、地下水等による構造物２０の浮き上がりを防止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
地盤アンカー埋設孔１は、一般に、削孔ケーシングとインナーロッドとを備えた二重管削孔方式を用いた削孔機を用いて削孔される。

特開２０１１−１４４５５８号公報

ところで、地盤アンカー２を埋設する際には、予め、複数箇所のボーリングによる調査を行い、Ｎ値が大きくなった時点での深さを支持層Ｇ２までの深さ（支持層位置）とし、この支持層位置から所定の深さまで掘削してから、定着体３を埋設するようにしていた。
しかしながら、ボーリングによる調査の本数には限りがあること、支持層Ｇ２は必ずしも平面ではなく凹凸があることなどから、実際の支持層位置が予め推定された支持層位置と異なる場合があり、その結果、定着体３の埋設深さが浅くなったり、最悪の場合には、定着体３が表層Ｇ１内に突出してしまい、地盤との間に十分な摩擦力を得られない、といった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、地盤アンカーの定着体を、支持層内に確実に埋設することのできる地盤アンカー埋設孔の削孔方法を提供することを目的とする。

本発明は、削孔ケーシングとインナーロッドとを備えた二重管削孔方式を用いた削孔機（以下、二重管削孔方式削孔機という）を用いて、構造物が構築される地盤の支持層に地盤アンカーを埋設するための孔を削孔する方法であって、所定の深度まで二重管削孔を行った後、前記インナーロッドのみを地盤中に貫入させて貫入時の打撃圧、回転圧、及び、給進圧（押込み圧）を計測するとともに、前記計測された打撃圧、回転圧、及び、給進圧から算出される削孔エネルギーの大きさに基づいて、前記インナーロッドの先端が、前記支持層内に到達したか否かを判定し、到達していないと判定された場合には、前記インナーロッドを引き上げてから、前記インナーロッドを貫入させた深さの分の土を二重管削孔にて削孔・排出した後、再度前記インナーロッドのみを地盤中に貫入させて前記インナーロッドが前記支持層内に到達したか否かを判定する作業を、前記インナーロッドが前記支持層内に到達するまで繰り返し、到達したと判定された場合には、前記支持層を、前記地盤アンカーを埋設する深さまで、二重管削孔にて削孔することを特徴とする。
このように、支持層の位置（深さ）を確認してから支持層を削孔するようにしたので、地盤アンカーの定着体を、支持層内に確実に埋設することができる。
また、前記インナーロッドのみの貫入時には、送水を行わないようにすることで、エネルギーの算出精度の低い、水の送水圧と送水量とに依存する分のエネルギーを削孔エネルギーの計算から除くようにしたので、削孔エネルギーの計算精度を高めることができ、支持層の位置を精度よく確認することができる。
なお、二重管削孔を行う場合には、インナーロッドの内側の先端側から、掘削される地盤に水（削孔水）を供給しながら削孔することはいうまでもない。
また、前記二重管削孔方式削孔機を、インナーロッドの先端側の側面から送水する構成とすることで、インナーロッドを貫入したときの、インナーロッド先端の目詰まりを防止できるようにしたので、インナーロッドの貫入を容易に行うことができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

地盤アンカー埋設孔の削孔方法（前半）を示す図である。 地盤アンカー埋設孔の削孔方法（後半）を示す図である。 二重管削孔方式削孔機の先端部の構成を示す図である。 地盤アンカーを用いた構造物の支持方法を示す図である。

本実施の形態に係る地盤アンカー埋設孔の削孔方法について、図面に基づき説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、地表Ｇ０に、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２と回転駆動装置１３と給水装置１４とを備えた二重管削孔方式削孔機１０を設置して、所定の深度まで二重管削孔を行う。
構造物が構築される地盤Ｇは、一般的に、Ｎ値が小さくかつ強度の低い表層Ｇ１と、この表層Ｇ１の下層のＮ値が大きくかつ強度の高い支持層Ｇ２とを備えており、上記の「所定の深度」は、同図の一点鎖線で示す、予めボーリング等により求めておいた支持層Ｇ２の表面（推定支持層位置）までの深さＨを指す。
削孔ケーシング１１は、先端に削孔ビット１１ａを備えた円筒状の部材で、削孔ケーシング１１の内側には、先端にインナービット１２ａと噴出孔１２ｂとを備え、削孔ケーシング１１と同軸の円筒状のインナーロッド１２が設置されている。
回転駆動装置１３は、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２とをそれぞれ回転させる回転機構と、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２とを地盤Ｇ内に押込む推進機構と、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２とに打撃力を与える打撃機構とを有するとともに、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２の押込み力Ｔ_V、打撃力Ｂ_f、打撃回数Ｂ_n、掘削速度Ｖ_d、回転数Ｒ_p、及び、回転トルクＴ_qを計測する図示しない複数のセンサーを備える。
また、給水装置１４は、インナーロッド１２の内部に切削水を供給する。
図３（ａ）に示すように、インナーロッド１２の内部に供給された削孔水は、インナーロッドの先端側の側面に設けられた噴出孔１２ｂから、掘削地盤面内に噴出される。同図に示すように、噴出孔１２ｂは、インナーロッド１２の側面に垂直な方向であっても良いし、図３（ｂ）に示すように、斜め上方に向かう方向であってもよい。噴出孔１２ｂの穴径は１０〜２０ｍｍで、インナーロッド１２の先端から３０〜１００ｍｍの位置に、２〜４箇所設けられる。
これは、本例では、後述するように、インナーロッド１２を送水せずに地盤Ｇ中に貫入させる工程を有するので、図３（ｃ）に示すように、インナーロッド１２の先端側の面である底面に噴出孔１２ｃを設けると、貫入時に噴出孔１２ｃに目詰まりが生じてしまい、二重管削孔時に送水ができなくなるおそれがあるためである。
一方、二重管削孔では、図１（ａ）の下向きの矢印で示すように、給水装置１４により、削孔水をインナーロッド１２の内側から送水するとともに、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２とを同時に回転させながら地盤Ｇ内に押し込んで、地盤の削孔・土砂排出・水洗いを行う。このとき、土砂は、同図の上向きの矢印で示すように、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２とに囲まれた空間から地表に排出される。
なお、二重管削孔では、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２とは、それぞれ、所定の長さ（例えば、１．５ｍ）の管を継ぎ足しながら、地盤Ｇ内に押し込まれる。

所定の深度までの削孔が終了すると、図１（ｂ）に示すように、インナーロッド１２のみに、例えば、５０ｃｍの管を１本継ぎ足し、送水は行わずに、インナーロッド１２のみに、給進圧Ｐ_ｖ、打撃圧Ｐ_s、及び、回転圧Ｐ_kを与えて、インナーロッド１２のみを地盤Ｇ中に貫入させながら削孔エネルギーＥを算出し、この削孔エネルギーＥの大きさに基づいて、インナーロッド１２の先端が、支持層Ｇ２内に到達したか否かを判定する。
具体的には、１０ｃｍ毎に掘削速度Ｖ_dを計測するとともに、与えた打撃圧Ｐ_s及び回転圧Ｐ_kから削孔エネルギーＥを１０ｃｍ毎に算出する。そして、最初と最後の１０ｃｍのデータは参考値とし、中間の３０ｃｍ間での平均値をＥ_aveとし、この平均値Ｅ_aveが、支持層Ｇ２に見合う設定値Ｅ₂を超えていれば、図２（ａ）に示すように、インナーロッド１２の先端が支持層Ｇ２内に到達したと見做す。
削孔エネルギーＥは、地盤を１ｍ当たり掘削する時のエネルギーで、以下の式で与えられる。
Ｅ＝Ｅ_V＋Ｅ_R＋Ｅ_P＋Ｅ_W （MN・m/m)
＝Ｔ_V・Ｖ_d/Ｖ_d＋２πＴ_q・Ｒ_p/Ｖ_d＋Ｂ_p・Ｂ_n/Ｖ_d＋Ｐ・Ｑ/Ｖ_d
ここで、Ｅ_V＝Ｔ_V・Ｖ_d/Ｖ_dは押込みエネルギー（MN・m/m)で、Ｔ_Vは押込み力（MN)、Ｖ_dは掘削速度（m/min）である。
また、Ｅ_R＝２πＴ_q・Ｒ_p/Ｖ_dは回転エネルギー（MN・m/m)で、Ｔ_qは回転トルク（MNm)、Ｒ_pは回転数（r/min）、Ｖ_dは掘削速度（m/min）である。
Ｅ_P＝Ｂ_p・Ｂ_n/Ｖ_dは打撃エネルギー（MN・m/m)で、Ｂ_pは打撃１回当たりの打撃エネルギー（MNm/回)、Ｂ_nは打撃回数（回/min）、Ｖ_dは掘削速度（m/min）である。
Ｅ_W＝Ｐ・Ｑ/Ｖ_dは掘削水による推進エネルギー（MN・m/m)で、Ｐは送水圧力（MN/m²)、Ｑは送水流量（m³/min）、Ｖ_dは掘削速度（m/min）である。
本例では、インナーロッド１２のみを地盤Ｇに貫入する場合には、送水を行っていない（Ｐ＝Ｑ＝０）ので、Ｅ_W＝０である。

一方、平均値Ｅ_aveが設定値Ｅ₂以下である場合には、図１（ｂ）に示すように、インナーロッド１２の先端は支持層Ｇ２内に到達してはいないので、図１（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、インナーロッド１２を、例えば、５０ｃｍ引き上げた後に削孔ケーシング１１を５０ｃｍ継ぎ足し、インナーロッド１２を貫入させたときの５０ｃｍ間の土Ｋを、二重管削孔にて、削孔・土砂排出・水洗いを行なう。
５０ｃｍ間の二重管削孔が完了したら、インナーロッド１２に、更に５０ｃｍの管を継ぎ足し、送水は行わずに、図１（ｂ）の場合と同様に、インナーロッド１２のみを地盤Ｇ中に５０ｃｍ貫入させながら削孔エネルギーの平均値Ｅ_aveを算出する。そして、算出した削孔エネルギーの平均値Ｅ_aveと設定値Ｅ₂とを比較して、インナーロッド１２の先端が支持層Ｇ２内に到達したか否かを判定する。
以上の操作を、インナーロッド１２の先端が支持層Ｇ２内に到達するまで繰り返す。
インナーロッド１２の先端が支持層Ｇ２内に到達したなら、図２（ｂ）に示すように、インナーロッド１２を５０ｃｍ引き上げた後に削孔ケーシング１１を５０ｃｍ継ぎ足し、インナーロッド１２を貫入させた５０ｃｍ間の土を、二重管削孔にて、削孔・土砂排出・水洗いを行なう。次いで、図２（ｃ）に示すように、支持層Ｇ２を、二重管削孔にて、所定の深さｈだけ削孔した後、削孔ケーシング１１とインナーロッド１２とを引き上げ、図４に示すような、地盤アンカー埋設孔１を形成する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、インナーロッド１２のみの貫入を行って地盤Ｇが支持層Ｇ２であるか否かを確認したが、支持層Ｇ２内においても、インナーロッド１２のみの貫入を行って、削孔エネルギーＥを算出し、算出した削孔エネルギーの平均値Ｅ_aveが設定値Ｅ₂を超えていることを確認するようにしてもよい。
また、前記実施の形態では、所定の位置を、予めボーリング等により求めておいた推定支持層位置としたが、この推定支持層位置よりも０．５〜１．５ｍ程度深い位置を所定の位置としてもよい。
また、所定の位置を推定支持層位置よりも浅くしてもよい。
また、前記実施の形態では、削孔エネルギーＥを用いてインナーロッド１２の先端が、支持層Ｇ２内に到達したか否かを判定したが、インナーロッド１２の底面積をＳとすると、打撃圧はＰ_P＝Ｅ_P/Ｓ（MN/m²)、回転圧はＰ_R＝Ｅ_R/Ｓ（MN/m²)、給進圧はＰ_V＝Ｅ_V/Ｓ（MN/m²)で与えられるので、削孔圧Ｐ＝Ｐ_V＋Ｐ_R＋Ｐ_Pを用いて、インナーロッド１２の先端が、支持層Ｇ２内に到達したか否かを判定してもよい。

１ 地盤アンカー埋設孔、１０ 二重管削孔方式削孔機、１１ 削孔ケーシング、
１１ａ 削孔ビット、１２ インナーロッド、１２ａ インナービット、
１２ｂ 噴出孔、１３ 回転駆動装置、１４ 給水装置、
Ｇ 地盤、Ｇ０ 地表、Ｇ１ 表層、Ｇ２ 支持層。

Claims (3)

1. 削孔ケーシングとインナーロッドとを備えた二重管削孔方式を用いた削孔機を用いて、構造物が構築される地盤の支持層に地盤アンカーを埋設するための孔を削孔する方法であって、
   所定の深度まで二重管削孔を行った後、
   前記インナーロッドのみを地盤中に貫入させて貫入時の打撃圧、回転圧、及び、給進圧を計測するとともに、前記計測された打撃圧、回転圧、及び、給進圧から算出される削孔エネルギーの大きさに基づいて、前記インナーロッドの先端が、前記支持層内に到達したか否かを判定し、
   到達していないと判定された場合には、
   前記インナーロッドを引き上げてから、前記インナーロッドを貫入させた深さの分の土を二重管削孔にて削孔・排出した後、再度前記インナーロッドのみを地盤中に貫入させて前記インナーロッドが前記支持層内に到達したか否かを判定する作業を、前記インナーロッドが前記支持層内に到達するまで繰り返し、
   到達したと判定された場合には、前記支持層を、前記地盤アンカーを埋設する深さまで、二重管削孔にて削孔することを特徴とする地盤アンカー埋設孔の削孔方法。
2. 前記インナーロッドのみの貫入時には、送水を行わないことを特徴とする請求項１に記載の地盤アンカー埋設孔の削孔方法。
3. 前記二重管削孔方式を用いた削孔機は、インナーロッドの先端側の側面から送水する構成であることを特徴とする請求項２に記載の地盤アンカー埋設孔の削孔方法。

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