(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎杭の損傷を地表面から検知する方法であって、
基礎杭の構築に際し、地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材を略平行に複数本配置すること、
前記検知用部材は、光ファイバーと、同光ファイバーを杭頭の上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管とから成り、前記光ファイバーの先端部を杭頭付近から杭先端まで段階的に露出した構成とすること、
杭頭から地上に突出している前記検知用部材の上端部にデータ収集装置を取り付け、前記基礎杭に亀裂や破損が出じた場合に前記検知用部材の光ファイバーの露出部分が切断されることを利用して、杭体中の各々の光ファイバーの通行性の状況を前記データ収集装置にて、個々の検知用部材ごとに記録及び表示できる構成とすることにより、基礎杭の損傷状況をリアルタイムに検知することをそれぞれ特徴とする、基礎杭の損傷を地表面から検知する方法。
【請求項２】
基礎杭の損傷を地表面から検知する方法であって、
基礎杭の構築に際し、地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材を略平行に複数本配置すること、
前記検知用部材は、電線と、同電線を杭頭の上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管とから成り、前記電線の先端部を杭頭付近から杭先端まで段階的に露出した構成とすること、
杭頭から地上に突出している前記検知用部材の上端部にデータ収集装置を取り付け、前記基礎杭に亀裂や破損が出じた場合に前記検知用部材の電線の露出部分が切断されることを利用して、杭体中の各々の電線の通電性の状況を前記データ収集装置にて、個々の検知用部材ごとに記録及び表示できる構成とすることにより、基礎杭の損傷状況をリアルタイムに検知することをそれぞれ特徴とする、基礎杭の損傷を地表面から検知する方法。
【請求項３】
基礎杭を場所打ちコンクリート杭として構築する場合は、杭体用鉄筋籠に検知用部材を取り付け、該杭体用鉄筋籠と共に杭孔中へ建て込み、地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材を略平行に複数本配置することを特徴とする、請求項１又は２に記載した基礎杭の損傷を地表面から検知する方法。
【請求項４】
基礎杭を既製コンクリート杭で構築する場合は、既製コンクリート杭の主筋等に検知用部材を予め取り付け、前記既製コンクリート杭を継ぎ足すことにより地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材を略平行に複数本配置することを特徴とする、請求項１又は２に記載した基礎杭の損傷を地表面から検知する方法。
【請求項５】
基礎杭に、地上から杭先端に向かって段階的に長さが異なるように略平行に複数本配設された検知用部材と、杭頭から地上に突出している各々の検知用部材の上端部に接続されたデータ収集装置とで構成され、
前記検知用部材は、光ファイバーと、同光ファイバーを杭頭の上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管とから成り、前記光ファイバーの先端部が杭頭付近から杭先端まで段階的に露出した構成とされていること、
前記データ収集装置は、基礎杭に亀裂や破損が出じた場合に前記検知用部材の光ファイバーの露出部分が切断されることを利用して杭体中の通行性の状況を個々の検知用部材ごとに記録及び表示できる構成とすることにより、基礎杭の損傷状況をリアルタイムに検知することを特徴とする、基礎杭の損傷を地表面から検知する装置。
【請求項６】
基礎杭に、地上から杭先端に向かって段階的に長さが異なるように略平行に複数本配設された検知用部材と、杭頭から地上に突出している各々の検知用部材の上端部に接続されたデータ収集装置とで構成され、
前記検知用部材は、電線と、同電線を杭頭の上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管とから成り、前記電線の先端部が杭頭付近から杭先端まで段階的に露出した構成とされていること、
前記データ収集装置は、基礎杭に亀裂や破損が出じた場合に前記検知用部材の電線の露出部分が切断されることを利用して杭体中の通電性の状況を個々の検知用部材ごとに記録及び表示できる構成とすることにより、基礎杭の損傷状況をリアルタイムに検知することを特徴とする、基礎杭の損傷を地表面から検知する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基礎杭の損傷を地表面から検知する方法、及びその検知方法に使用される装置の技術分野に属し、特にコンクリート基礎杭中に予め検知用部材を配設して地表面からデータ収集装置によりコンクリート基礎杭の損傷発生深度及び損傷箇所数等をリアルタイムに検知する方法及びその方法に使用される装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基礎杭が、設計では考慮していないような大きな地震動等を受け、杭体に損傷が生じた可能性が高いと判断される場合、構造物の安全性評価や復旧のためには、損傷の有無の確認と、損傷がある場合にはその損傷深度の特定が必要となる。従来、基礎杭の損傷の有無及び損傷深度を検知する方法としては、例えば▲１▼弾性波非破壊試験法（インティグリティーテスト）や、▲２▼コアボーリング後のボアホールカメラ調査法、▲３▼ＡＥ波を検知するＡＥセンサーを使用した調査法（特開平８−２６１９９４号）等が開発されている。
【０００３】
前記▲１▼の試験法は、図５に例示したように、杭頭ａを掘り出し露出させた後、ハンマーｂで杭頭ａを叩いて弾性波ｃを発生させ、損傷位置で反射して戻ってくる弾性波ｃをセンサーｄで測定し、弾性波ｃの発生から到着までの時間から損傷の有無や深度を確認する方法である。
前記▲２▼の調査法は、図６に例示したように、杭体にカメラ挿入用の孔ｅをコアボーリング法により設け、同孔ｅの内側面をボアホールスキャナーｆにて内視し損傷状況を観察する方法である。
【０００４】
前記▲３▼の調査法は、ＡＥ波が地震等の自然現象により破損箇所から発生することを利用し、杭頭等に設置したＡＥセンサーにより計測する方法である。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼の弾性波非破壊試験法は、杭の損傷箇所が複数の深度にある場合、最も浅く杭頭に近い損傷箇所で弾性波が反射して戻るため、該損傷箇所よりも深い位置に存在する損傷の有無や深度は知り得ない。また、この試験法を実施するためには杭頭部分を露出させることが必須条件で、基礎下の掘削が必要となり、コスト及び工期がかかる。更に、杭頭部が深い場合には山留めが必要であり、また、地下水が存在する場合には排水設備が必要となるなど、実際上、基礎が深い場合は実施が困難である。
【０００６】
上記▲２▼のボアホールカメラ調査法は、一般に杭体の上部に基礎フーチング等の構造躯体が存在するので、まず構造躯体をコアボーリングした後、杭体をコアボーリングすることになる。その場合、柱や梁と杭の位置関係からコア抜きが大変困難であり、構造躯体や杭体を傷めるおそれがある。また、調査終了後にコアボーリング部をモルタル充填し補修する必要があり、その費用も嵩む。
【０００７】
上記▲３▼のＡＥセンサーを使用した調査法も、基礎杭の周辺部分を掘削することに変わりはなく、そのための工事費が嵩み、工期もかかる。
従って、本発明の目的は、基礎杭の構築の際に予め検知用部材を配設することにより、調査時に基礎下の掘削や構造躯体のコアボーリング等をすることなく、リアルタイムに地表面から基礎杭の損傷検知を行い得る方法及びその検知方法に使用される装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る基礎杭の損傷を地表面から検知する方法は、
基礎杭の構築に際し、地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材を略平行に複数本配置すること、
前記検知用部材は、光ファイバーと、同光ファイバーを杭頭の上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管とから成り、前記光ファイバーの先端部を杭頭付近から杭先端まで段階的に露出した構成とすること、
杭頭から地上に突出している前記検知用部材の上端部にデータ収集装置を取り付け、前記基礎杭に亀裂や破損が出じた場合に前記検知用部材の光ファイバーの露出部分が切断されることを利用して、杭体中の各々の光ファイバーの通行性の状況を前記データ収集装置にて、個々の検知用部材ごとに記録及び表示できる構成とすることにより、基礎杭の損傷状況をリアルタイムに検知することをそれぞれ特徴とする。
請求項２記載の発明に係る基礎杭の損傷を地表面から検知する方法は、
基礎杭の構築に際し、地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材を略平行に複数本配置すること、
前記検知用部材は、電線と、同電線を杭頭の上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管とから成り、前記電線の先端部を杭頭付近から杭先端まで段階的に露出した構成とすること、
杭頭から地上に突出している前記検知用部材の上端部にデータ収集装置を取り付け、前記基礎杭に亀裂や破損が出じた場合に前記検知用部材の電線の露出部分が切断されることを利用して、杭体中の各々の電線の通電性の状況を前記データ収集装置にて、個々の検知用部材ごとに記録及び表示できる構成とすることにより、基礎杭の損傷状況をリアルタイムに検知することをそれぞれ特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した基礎杭の損傷を地表面から検知する方法において、基礎杭を場所打ちコンクリート杭として構築する場合は、杭体用鉄筋籠に検知用部材を取り付け、該杭体用鉄筋籠と共に杭孔中へ建て込み、地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材を略平行に複数本配置することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載した基礎杭の損傷を地表面から検知する方法において、基礎杭を既製コンクリート杭で構築する場合は、既製コンクリート杭の主筋等に検知用部材を予め取り付け、前記既製コンクリート杭を継ぎ足すことにより地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材を略平行に複数本配置することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明に係る基礎杭の損傷を地表面から検知する装置は、基礎杭に、地上から杭先端に向かって段階的に長さが異なるように略平行に複数本配設された検知用部材と、杭頭から地上に突出している各々の検知用部材の上端部に接続されたデータ収集装置とで構成され、
前記検知用部材は、光ファイバーと、同光ファイバーを杭頭の上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管とから成り、前記光ファイバーの先端部が杭頭付近から杭先端まで段階的に露出した構成とされていること、
前記データ収集装置は、基礎杭に亀裂や破損が出じた場合に前記検知用部材の光ファイバーの露出部分が切断されることを利用して杭体中の通行性の状況を個々の検知用部材ごとに記録及び表示できる構成とすることにより、基礎杭の損傷状況をリアルタイムに検知することを特徴とする。
請求項６記載の発明に係る基礎杭の損傷を地表面から検知する装置は、基礎杭に、地上から杭先端に向かって段階的に長さが異なるように略平行に複数本配設された検知用部材と、杭頭から地上に突出している各々の検知用部材の上端部に接続されたデータ収集装置とで構成され、
前記検知用部材は、電線と、同電線を杭頭の上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管とから成り、前記電線の先端部が杭頭付近から杭先端まで段階的に露出した構成とされていること、
前記データ収集装置は、基礎杭に亀裂や破損が出じた場合に前記検知用部材の電線の露出部分が切断されることを利用して杭体中の通電性の状況を個々の検知用部材ごとに記録及び表示できる構成とすることにより、基礎杭の損傷状況をリアルタイムに検知することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下に、図示した本発明の実施の形態及び実施例を説明する。
図１は、基礎杭１内に配設された検知用部材２がデータ収集装置３に接続された損傷検知装置の全体構成を示している。前記基礎杭１に、地上から基礎杭１の先端に向かって段階的に長さが異なる複数本の検知用部材２が略平行に配設されている。該検知用部材２は、基礎杭１の外周面近傍位置に沿って略等間隔に配置される（図２Ｂ）。地震動等の振動に鋭敏に反応させるためである。前記各検知用部材２は、光ファイバー２ａと、同光ファイバー２ａを杭頭の若干上方位置から杭先端方向に設定区間まで被覆し保護する防護管２ｂとより成る。具体的に、各検知用部材２の光ファイバー２ａは、その先端部を杭頭付近から杭先端まで段階的に略等距離ずつ露出するように防護管２ｂで保護されている。即ち、基礎杭１の任意の箇所に亀裂や破損が生じた場合には必ず前記光ファイバー２ａの露出部分が切断されるように配設される。前記防護管２ｂは、基礎杭１の振動、変形に追従し、且つ杭構築時のコンクリート側圧に耐える合成樹脂パイプ（ＣＤ管）又はスティールパイプ等が好適に使用され、その上端及び下端は、シーリング処理又はキャップで封鎖され、内部は中空に維持される。
【００１３】
杭頭から地上に突出している検知用部材２の上端部は、上部構造４に設置されたデータ収集装置３に接続されている。このデータ収集装置３は、地震動等により基礎杭１の任意の箇所に亀裂や破損が生じた場合に、検知用部材２の先部に露出している光ファイバー２ａが切断されることを利用して、基礎杭１内の通行性の状況をリアルタイムに記録、表示する装置である。例えば、地震動により図１に示した区間Ｃの基礎杭に亀裂が生じた場合は、その部位で光ファイバーが切断されて通行性が無くなり、その旨がデータ収集装置３に記録、表示される。よって、杭体中の損傷箇所がＣ区間の位置にあることがリアルタイムに検知、確認できるのである。基礎杭１の深さに特に制限はなく、地下の支持層に届くほど長い支持杭から、支持層にまでは届かない摩擦杭も対象とされる。検知用部材２は、光ファイバー２ａのほか、電線等も好適に実施される。この場合にも、基礎杭１内の通電性の状況をリアルタイムに記録、表示するデータ収集装置３が使用される。検知用部材２の本数は、３〜５本が適当とされるが、基礎杭１の直径、深度、又は要求される検知精度に応じて本数が増減される。
【００１４】
図２Ａ〜Ｃは、基礎杭１が場所打ちコンクリートで構築される場合に上記損傷検知装置を設置する実施例を示している。図２Ａに示したように、地上から杭先端に向かって段階的に長さの異なる検知用部材２を複数本用意し、杭用鉄筋籠５を杭用孔内へ建て込むにあたり、地上で予め同鉄筋籠５の主筋５ａに略鉛直に、各光ファイバー２ａの先部が杭頭から杭先端まで段階的に略等距離ずつ露出するよう取り付けられる。検知用部材２は、図２Ｂに示したように、前記鉄筋籠５の外周面に沿ってコンクリート充填に支障が生じないように間隔をあけて配置される。前記の杭用鉄筋籠５を杭用孔７内へ建て込み、コンクリート８を打設して基礎杭１を構築する（図３Ｃ）。その後、杭頭から地上に突出している検知用部材２の上端部は、図１を基に説明したデータ収集装置３に接続され、これによりリアルタイムに地表面から基礎杭１の損傷検知を行い得る。
【００１５】
図３Ａ、Ｂは、基礎杭１が既製コンクリート杭で構築される場合の実施例を示している。杭用孔７内へ建て込む施工法を想定し、既製コンクリート杭９を予め工場等で製造する。本実施例の場合、複数本の検知用部材２の各光ファイバー２ａの先部は、既製コンクリート杭９の連結によって杭頭から杭先端まで段階的に略等距離ずつ露出するように、既製コンクリート杭９を上下に複数本継ぎ足して構築する。既製コンクリート９同士の間には、既製コンクリート杭９から突設した検知用部材２の端部同士を確実に連結し、その後も連結状態をしっかり保持すべく、図３Ｂに示したような溶接プレート１０を接合する。検知用部材２の連結作業が終了すると、該連結部をモルタルや鉄板で保護し、杭用孔７内に設置する。杭頭から地上に突出している検知用部材２の上端部は、やはり図１を基に説明したデータ収集装置３に接続され、これによりリアルタイムに地表面から基礎杭１の損傷検知を行い得る。
【００１６】
本発明の基礎杭の損傷検知装置は、図４に示したように、複数の基礎杭１に配設された検知用部材２を接続ケーブル１１により１台のデータ収集装置３に集結させることもできる。この場合、全ての基礎杭１の損傷状況を一度に記録、表示でき、構造躯体４を支持する基礎杭１の損傷状況を全体的に把握することができる。
【００１７】
【本発明が奏する効果】
本発明に係る基礎杭の損傷を地表面から検知する方法及びその検知方法に使用される装置によれば、基礎杭の構築の際に予め検知用部材を配設しておくので、リアルタイムに基礎杭の損傷の検知、確認を行うことができる。したがって、調査時に基礎下の掘削や構造躯体のコアボーリング等をする手間を省け、作業の省人化及び安全性を図ることができる。それに伴い、損傷検知に係る工期及びコストを削減できる。また、構造躯体や基礎杭を傷めることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の損傷検知装置の全体構成を示した正面図である。
【図２】Ａは、場所打ちコンクリートに使用する杭体用鉄筋籠に配設された検知用部材を示した正面図であり、Ｂはその平面図である。Ｃは、杭体用鉄筋籠を杭体用孔に建て込みコンクリート打設した正面図である。
【図３】Ａは、既製コンクリート杭を杭用孔内へ建て込んだ正面図であり、Ｂは、既製コンクリート杭の連結部分を拡大して示した正面図である。
【図４】複数の基礎杭に配設された検知用部材を接続ケーブルにより１台のデータ収集装置に連結したことを簡単に示した平面図である。
【図５】従来技術を示した正面図である。
【図６】従来技術を示した正面図である。
【符号の説明】
１    基礎杭
２    検知用部材
２ａ  光ファイバー
２ｂ  防護管
３    データ収集装置
４    構造躯体
５    杭用鉄筋籠
５ａ  主筋
７    杭体用孔
８    コンクリート
９    既製コンクリート杭
１０    溶接プレート
１１    接続ケーブル
【図１】
0003641771.tif 000002
【図２】
0003641771.tif 000003
【図３】
0003641771.tif 000004
【図４】
0003641771.tif 000005
【図５】
0003641771.tif 000006
【図６】
0003641771.tif 000007