(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験杭よりも杭径が大きく、かつ該試験杭よりも杭長が短く、該試験杭が挿入される筒
状で支持層まで到達していない反力杭と、
前記反力杭の杭頭に配設され、該反力杭に反力を取って前記試験杭を引き抜くジャッキと、からなり、
前記反力杭の杭頭に配設される第１の架台と、
前記第１の架台より上方に設置され、かつ前記試験杭が貫通する貫通孔を有すると共に、前記試験杭が前記貫通孔を貫通して上方に突出した状態において前記試験杭の杭頭が固定される第２の架台と、を備え、
前記第１の架台と前記第２の架台の間に前記試験杭を挟んで二以上の前記ジャッキが配設され、
前記第１の架台に反力を取って前記第２の架台を前記ジャッキが押し上げることで前記試験杭の引抜き試験が実施される杭の載荷試験装置。
【請求項２】
前記反力杭が筒状の本体の周囲にスパイラル状の羽根を備えたスパイラル杭である請求
項１に記載の杭の載荷試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の載荷試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原地盤のボーリング調査結果に基づいて杭の施工が必要と判断された場合、実施工に先立ち、原地盤にて杭の載荷試験が実施されるのが一般的である。
【０００３】
現在の載荷試験方法の一例を概説すると、二本もしくは四本の反力杭を試験杭の周囲に配設し、複数の反力杭の間に載荷桁を設置し、試験杭と載荷桁の間に油圧ジャッキ等のジャッキを設置し、ジャッキを稼働させて試験杭の引抜きもしくは押込みをおこなうことで杭の押込み力や引抜き力を測定する。
【０００４】
以上の載荷試験方法では、反力杭の設置に加えて載荷桁の組み立てや設置を要することから、載荷試験装置の組み立てや準備に多大な労力と時間を要している。
【０００５】
具体的には、反力杭の設置や載荷桁の組み立ておよび設置に際し、施工機械のみならず、大型の運搬車やクレーンなど、複数の大型の重機を要している。
【０００６】
したがって、仮に大型の重機を設置できる敷地面積が試験施工エリアに存在しない場合、杭の載荷試験が実施できないことになる。実際に、狭小なエリアでは杭の載荷試験がおこなわれていないケースもある。
【０００７】
ここで、特許文献１には、大掛かりな反力装置を不要とできる、二重管式杭頭載荷型の杭鉛直載荷試験方法が開示されている。
【０００８】
具体的には、載荷桁を頂部に連結した外管内に、摺動可能に内管先端部を外管と同径にして下方に突き出すように遊嵌させた試験杭を構成し、該内管頂部に連結した座と、外管に連結した載荷桁の間にジャッキを設置し、外管外周の摩擦抵抗を反力として杭の鉛直支持荷重を測定する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−００６７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の杭の鉛直支持荷重を測定する方法によれば、内管の杭周面の摩擦抵抗がないか、またはあっても極めて小さく、杭頭での載荷重が確実に杭先端に伝達され、内管の先端部を拡径して少なくとも外管の径と同等としていることから、外管と同径の杭としての支持性能が判定でき、外管の摩擦抵抗を反力とすることから、従来の方法では必須である反力杭を省略することができ、または小規模で済むとしている。さらに、先端地盤抵抗と周面摩擦抵抗を分離して測定することができ、載荷重が杭先端のみに伝達されるので、比較的小さな載荷装置で支持力評価ができ、ジャッキを杭頭に設置できるため、設置や取り外しが容易で、かつ回収再利用が可能であるとしている。
【００１１】
しかしながら、特許文献１で開示される測定方法では、内側に試験杭が配置された反力杭の先端を支持層まで到達させ、周面摩擦力と先端支持力の和をもって反力としており、反力杭を先端支持層まで到達させることを必須としていることから、反力杭の施工に手間と時間を要する。さらに、途中で拡径され、拡径部を試験杭と同径に設定してなる、特殊な形状の反力杭を必須としていることから汎用性に乏しい。
【００１２】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、特殊な形状を有していない一般的な反力杭を使用しながら、反力杭を先端支持層まで貫入させることを必要とせず、狭小なエリアでも杭の載荷試験を実施することのできる杭の載荷試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成すべく、本発明による杭の載荷試験装置は、試験杭よりも杭径が大きく、かつ該試験杭よりも杭長が短く、該試験杭が挿入される筒状で支持層まで到達していない反力杭と、前記反力杭の杭頭に配設され、該反力杭に反力を取って前記試験杭を押込むもしくは引き抜くジャッキと、からなるものである。
【００１４】
本発明の杭の載荷試験装置は、反力杭が支持層まで到達していない構成を必須とした上で、この反力杭の杭頭に試験杭を押込むもしくは引き抜くためのジャッキを配設した構成を適用している。
【００１５】
すなわち、反力杭に必要とされる反力は、反力杭と地盤との間の周面摩擦力のみで負担させるものであり、一本の反力杭のみを使用し、この反力杭に反力を取って該反力杭の内部に配設された試験杭の押込みや引抜きをおこなうものである。なお、試験杭、反力杭ともに、鋼管杭、SC杭、PHC杭など、いずれの形態の杭であってもよく、反力杭に関してはその内部に試験杭が配設される中空を有していることを要する。
【００１６】
この反力杭には一般的な鋼管杭等を使用でき、特殊な形状の反力杭は不要である。また、この反力杭や試験杭には一般的な鋼管杭等の回転杭（回転圧入される杭）を使用できることから、双方の杭の杭径や杭長を容易に変更することが可能である。
【００１７】
また、複数の反力杭と各反力杭に架け渡される載荷桁も不要である。そのため、一種の重機にて反力杭の地盤内施工と試験杭の設置が可能となる。さらには、一本の反力杭とその内部に配設される一本の試験杭とそれらの間に介在するジャッキのみを構成要素とすることから、狭小な施工エリアでも容易に杭の載荷試験をおこなうことができる。
【００１８】
ここで、試験杭の引抜き試験と押込み試験に際し、それぞれの試験に応じて以下の形態の載荷試験装置を挙げることができる。
【００１９】
試験杭の引抜き試験を実施する載荷試験装置に関しては、前記反力杭の杭頭に配設される第１の架台と、前記試験杭の杭頭が固定される第２の架台と、を備え、前記第１の架台と前記第２の架台の間に二以上の前記ジャッキが配設され、前記第１の架台に反力を取って前記第２の架台を前記ジャッキが押し上げることで前記試験杭の引抜き試験が実施されるものである。
【００２０】
ここで、第１、第２の架台はいずれも、H型鋼材やI型鋼材等から形成でき、試験杭の杭頭が貫通する貫通孔を備えた架台であり、第１の架台と第２の架台の間に二以上のジャッキが配設される。たとえば、直線状の第１、第２の架台の間に、試験杭を挟んで二基のジャッキが配設される形態などが挙げられる。
【００２１】
一方、試験杭の押込み試験を実施する載荷試験装置に関しては、前記反力杭の杭頭に固定される第３の架台を備え、前記第３の架台と前記試験杭の杭頭の間に前記ジャッキが配設され、前記第３の架台に反力を取って前記試験杭を前記ジャッキが押込むことで該試験杭の押込み試験が実施されるものである。
【００２２】
ここで、第３の架台もH型鋼材やI型鋼材、もしくはこれらを十字状等に組み付けたものから形成でき、第３の架台と試験杭の杭頭の間に一基のジャッキが配設される形態や二基以上のジャッキが配設される形態などが挙げられる。
【００２３】
また、反力杭に関しては、地盤との間の周面摩擦力のみによって反力を取ることから、反力杭が筒状の本体の周囲にスパイラル状の羽根を備えたスパイラル杭であるのが好ましい。
【００２４】
スパイラル杭を適用することで、杭と地盤の間の周面摩擦力に加えて、スパイラル状の羽根による支圧力を反力として見込むことができるため（これらをまとめて周面摩擦力とすることができる）、原地盤の地盤性状に起因した周面摩擦力のみでは必要反力を取れない場合でもスパイラル状の羽根の長さや大きさにて必要反力を容易に取ることが可能になる。
【００２５】
なお、本発明者等によれば、同径の鋼管杭とスパイラル杭を比較した際に、スパイラル杭は鋼管杭の5倍程度の周面摩擦力が得られることが確認されている。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から理解できるように、本発明の杭の載荷試験装置によれば、一本の反力杭とその内部に配設される一本の試験杭とそれらの間に介在するジャッキのみを載荷試験装置の構成要素とすることから、特殊な形状の反力杭を使用することなく、狭小な施工エリアでも容易に杭の載荷試験をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の杭の載荷試験装置の実施の形態１の縦断面図である。
【図２】図１のII矢視図である。
【図３】本発明の杭の載荷試験装置の実施の形態２の縦断面図である。
【図４】図３のIV矢視図である。
【図５】本発明の杭の載荷試験装置の実施の形態３の縦断面図である。
【図６】試験施工を実施した地盤の柱状図を杭の載荷試験装置とともに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の杭の載荷試験装置の実施の形態１〜３を説明する。なお、図５で示す杭の載荷試験装置の実施の形態３は図１で示す杭の載荷試験装置の実施の形態１の反力杭にスパイラル杭を適用したものであるが、図３で示す杭の載荷試験装置の実施の形態２の反力杭にスパイラル杭を適用してもよいことは勿論のことである。
【００２９】
（杭の載荷試験装置の実施の形態１）
図１は本発明の杭の載荷試験装置の実施の形態１の縦断面図であり、図２は図１のII矢視図である。
【００３０】
図示する載荷試験装置１０は、杭の載荷試験のうち、引抜き試験に供される装置である。載荷試験装置１０は、試験杭２よりも杭径が大きく、かつ試験杭２よりも杭長が短く、試験杭２が挿入される筒状で支持層Ｇ２まで到達していない反力杭１と、反力杭１の杭頭に配設され、反力杭１に反力を取って試験杭２を引き抜くジャッキ３とから大略構成されている。なお、地盤Ｇ１は非支持層であり、たとえばN値が30未満の砂層や粘土層などの多層構造を呈している。一方、試験杭２の先端が到達する地盤Ｇ２は支持層であり、たとえばN値30以上の層が2m以上続いている、細砂層や砂礫層からなる。
【００３１】
反力杭１の杭頭には、H型鋼から形成され、試験杭２が貫通する貫通孔を備えた第１の架台４が配設され、第１の架台４の上に試験杭２を挟んで二基のジャッキ３（油圧ジャッキ）が配設され、二基のジャッキ３の上に、H型鋼から形成され、試験杭２が貫通する貫通孔を備えた第２の架台５が配設される。
【００３２】
第２の架台５を貫通して上方に突出した試験杭２の突出部には不図示のスリットが設けてあり、このスリットに鋼製プレート５ａが貫通され、鋼製プレート５ａにて試験杭２を第２の架台５に固定する。
【００３３】
ここで、反力杭１は、鋼管やPHC杭、SC杭等から形成され、試験杭２は先端にスパイラル状の羽根を有したスパイラル杭から形成される。なお、試験杭２はスパイラル杭に限定されるものではない。
【００３４】
二基のジャッキ３を稼働して第２の架台５を上方に押し上げることで（Ｘ１方向）、反力杭１は地盤Ｇ１との間の周面摩擦力にて反力Ｐ１を取りながら、試験杭２の引抜き試験が実施される（引き抜き方向：Ｙ１方向）。
【００３５】
このように、図示する杭の載荷試験装置１０によれば、主として、一本の反力杭１と、その内部に配設される試験杭２および反力杭１の間に介在するジャッキ３のみを載荷試験装置１０の構成要素とすることから、特殊な形状の反力杭を使用することなく、狭小な施工エリアでも容易に杭の載荷試験をおこなうことができる。
【００３６】
また、異径の反力杭１と試験杭２のみを地盤内に回転圧入等にて建て込むことから、一台の比較的小型の重機にて反力杭１と試験杭２の建て込みが可能になり、工期も大幅に短縮でき、工費も安価になる。
【００３７】
（杭の載荷試験装置の実施の形態２）
図３は本発明の杭の載荷試験装置の実施の形態２の縦断面図であり、図４は図３のIV矢視図である。
【００３８】
図示する載荷試験装置１０Ａは、杭の載荷試験のうち、押込み試験に供される装置である。載荷試験装置１０Ａの基本構成は載荷試験装置１０と同様、試験杭２が挿入される筒状で支持層Ｇ２まで到達していない反力杭１と、反力杭１の杭頭に配設され、反力杭１に反力を取って試験杭２を押込むジャッキ３とから大略構成されている。
【００３９】
反力杭１の杭頭には、H型鋼を十字状に組み付けてなる第３の架台６が溶接Ｙにて固定され、第３の架台６と試験杭２の杭頭の間に一基のジャッキ３が配設される。
【００４０】
反力杭１の内側にジャッキ３を配設する方法は、反力杭１の内側で試験杭２の杭頭に一基のジャッキ３を配設した後、反力杭１と同径で同素材の杭頭部材１ａを反力杭１の頭部に溶接Ｙにて固定する。
【００４１】
この際、杭頭部材１ａとジャッキ３の頂部のレベルを同一にしておき、杭頭部材１ａとジャッキ３の頂部に第３の架台６を載置し、第３の架台６を杭頭部材１ａに溶接Ｙにて固定することでジャッキ３の反力杭１内への配設が完了し、載荷試験装置１０Ａが構成される。
【００４２】
一基のジャッキ３を稼働すると、ジャッキ３が試験杭２を下方へ押込み（Ｘ２方向）、この押込みの際に作用する反力は、第３の架台６を介して、反力杭１と地盤Ｇ１との間の周面摩擦力Ｐ２にて保障される。
【００４３】
第３の架台６に反力を取ってジャッキ３にて試験杭２が押込まれることにより（Ｙ２方向）、試験杭２の押込み試験が実施される。
【００４４】
杭の載荷試験装置１０Ａも載荷試験装置１０と同様、主として、一本の反力杭１と、その内部に配設される試験杭２および反力杭１の間に介在するジャッキ３のみを載荷試験装置１０Ａの構成要素とすることから、特殊な形状の反力杭を使用することなく、狭小な施工エリアでも容易に杭の載荷試験をおこなうことができる。
【００４５】
（杭の載荷試験装置の実施の形態３）
図５は本発明の杭の載荷試験装置の実施の形態３の縦断面図である。
【００４６】
図示する載荷試験装置１０Ｂは、載荷試験装置１０Ａの反力杭１に代わり、筒状の本体の周囲にスパイラル状の羽根１ｂを備えたスパイラル杭１Ａを構成要素としたものである。
【００４７】
反力杭１Ａとしてスパイラル杭を適用することで、反力杭１Ａと地盤Ｇ１の間の周面摩擦力に加えて、スパイラル状の羽根による支圧力を反力として見込むことができるため、原地盤の地盤性状に起因した周面摩擦力のみでは必要反力を取れない場合でもスパイラル状の羽根１ｂの長さや大きさにて必要反力を容易に取ることが可能になる。
【００４８】
（実地盤への適用例）
図６は試験施工を実施した地盤の柱状図を杭の載荷試験装置とともに示した図である。
【００４９】
この試験施工では、反力杭にスパイラル杭を適用している。図示する土質においては、試験杭の先端を23m以深の支持層に貫入することで必要支持力が得られている。
【００５０】
杭長が23〜24mの試験杭に対し、杭長10m程度の反力杭にて必要な反力が得られている。
【００５１】
この試験施工では、重機の据付けから試験杭および反力杭の地盤内圧入、さらには実際の載荷試験までの所要時間が極めて短時間であり、狭小な施工スペースでの載荷試験を実現できた。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１…反力杭、１Ａ…反力杭（スパイラル杭）、１ａ…杭頭部材、１ｂ…羽根、２…試験杭、３…ジャッキ、４…第１の架台、５…第２の架台、６…第３の架台、１０，１０Ａ，１０Ｂ…（杭の）載荷試験装置、Ｇ１…地盤（非支持層）、Ｇ２…地盤（支持層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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