(57)【要約】【課題】反力杭に載荷梁等の反力装置が不用で、信頼性の高い静的載荷試験であり、しかも反力試験も含めた杭打ちの施工工期を短縮できる。【解決手段】鋼管杭打機によって地盤の所定の深度まで鋼管杭１を回転貫入する。鋼管杭１の近傍の地盤に鋼管杭打機でオーガーを回転貫入させる。オーガーを反力杭、鋼管杭打機のリーダを載荷梁とし、リーダの下端と鋼管杭１との間に油圧ジャッキ４１を配置し、油圧ジャッキ４１で鋼管杭１に載荷荷重を付与し、この載荷荷重による鋼管杭１の沈下量を測定することによって鋼管杭１の支持力を測定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭の載荷試験において、鋼管杭打機によって地盤の所定の深度まで回転貫入した前記鋼管杭の上に前記鋼管杭打機のリーダを載荷梁とし、前記リーダの下端と前記鋼管杭との間に油圧ジャッキを配置し、前記油圧ジャッキで前記鋼管杭に載荷荷重を付与し、この載荷荷重による前記鋼管杭の沈下量を測定することによって前記鋼管杭の支持力を測定することを特徴とする杭支持力の確認方法。
【請求項２】
請求項１に記載の杭支持力確認方法において、
前記リーダは、前記鋼管杭打機の機体に対して相対的に上下移動可動である
ことを特徴とする杭支持力の確認方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の杭支持力確認方法において、
前記鋼管杭の近傍の地盤に前記鋼管杭打機で回転貫入したオーガーを配置し、前記オーガーを反力杭とする、
ことを特徴とする杭支持力の確認方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の杭支持力確認方法において、
前記油圧ジャッキは、手動ポンプ式の油圧ジャッキであり、かつ着脱可能に配置されたものである
ことを特徴とする杭支持力の確認方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建造物の基礎杭等で使用される鋼管杭の杭支持力を確認するための杭支持力の確認方法に関する。更に詳しくは、住宅等の建造物の地盤に鋼管杭を打ち込んで基礎とする鋼管杭の支持力を所定の支持力が得られているかを確認する杭支持力の確認方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建造物の基礎のための支持杭の鉛直方向の支持力を測定する場合の試験方法として、静的載荷試験及び動的載荷試験があるが、静的載荷試験は動的載荷試験に比べ信頼性が高い。更に静的載荷試験の中でも押込み試験は、支持杭の限界支持力及び許容支持力を直接的に確認できるため最も信頼性の高い試験方法である。従来の押込み試験方法としては、図８に示すような支持力を測定する試験杭の周囲に複数の反力杭を沈設させて、それら反力杭を支柱として上部に載荷梁を設置し、載荷梁と試験杭の間に設置した油圧ジャッキによって試験杭に載荷して試験杭の沈下量を測定していた。
【０００３】
従来の杭の押込み試験では、杭の軸線方向に押込み力を加えるための反力杭及び載荷梁等の反力装置が必要であるため、反力杭及び載荷梁等の反力装置に関わるコストがかさみ、しかも試験も含めた杭打ちの施工工期が長くなっていた。
【０００４】
また、測定の簡素化のため、載荷梁や反力杭を無くして杭打機で杭に載荷させて支持力を測定する方法（特許文献１参照）、及びオーガーであらかじめ地盤を掘削して開けた掘削孔に圧入した杭の近傍に、オーガーを食い込ませてこれ反力杭として利用して支持力を測定する方法などがあった（特許文献２参照）。この特許文献１に記載された杭打ち機で杭に載荷する方法では地盤に固定した反力杭が無いため、杭に大きな載荷荷重を加えることができなかった。
【０００５】
また、特許文献２に記載されたものは、杭近傍にオーガーを食い込ませて反力杭として利用する方法では、杭を回転ではなく圧入するため、圧入時点で圧入力を測定することで支持力の測定は可能であるが、鋼管の先端に翼形状を有する杭の場合には、杭に回転力を与えることにより杭を地盤に貫入させるため直接杭の支持力を測定することはできなかった。
【０００６】
鋼管杭の回転圧入時の支持力を測定する方法も提案されている（特許文献３）。しかしながら、この支持力の測定は、施工時の鋼管杭の支持力を測定するものであり、実際に鋼管杭の沈下する沈下量を測定する載荷試験データとして使えない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−６９９９２号公報
【特許文献２】
特開平８−５３８３８号公報
【特許文献３】
特開平９−２９６４４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような問題点に鑑みて発明されたものであり、以下のような目的を達成するものである。
本発明の目的は、試験を実施するための反力杭及び載荷梁等の反力装置が不用となる杭支持力確認方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、信頼性の高い静的載荷試験でありながら設置が容易で大きな載荷荷重が得られる杭支持力確認方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、反力杭及び載荷梁等の反力装置のコストを削減でき、しかも試験も含めた杭打ちの施工工期を短縮できる杭支持力確認方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の杭支持力の確認方法は、鋼管杭の載荷試験において、鋼管杭打機によって地盤の所定の深度まで回転貫入した前記鋼管杭の上に前記鋼管杭打機のリーダを載荷梁とし、前記リーダの下端と前記鋼管杭との間に油圧ジャッキを配置し、前記油圧ジャッキで前記鋼管杭に載荷荷重を付与し、この載荷荷重による前記鋼管杭の沈下量を測定することによって前記鋼管杭の支持力を測定するものである。
【００１０】
前記リーダは、前記鋼管杭打機の機体に対して相対的に上下移動可動である。このために、前記鋼管杭とリーダーとの間の間隔調整が容易である。前記上下移動は、前記機体に配置した油圧シリンダで行うと間隔の調整が容易に行える。
前記鋼管杭の近傍の地盤に前記鋼管杭打機で回転貫入したオーガーを配置し、前記オーガーを反力杭とする。小さい載荷試験であれば、反力装置としてオーガーは必要はないが、鋼管杭打機の前端での荷重だけでは不足のときに用いる。前記油圧ジャッキは、手動ポンプ式の油圧ジャッキであり、かつ着脱可能に配置されたものであると良い。手動ポンプであるから、油圧ユニットが必要ない利点がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、鋼管杭の先端に翼形状を有する先端翼付鋼管杭の正面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の底面図である。先端翼付鋼管杭（以下、鋼管杭という。）１は、建造物の基礎のための支持杭であり回転させて地盤に貫入するタイプである。鋼管杭１は、鋼管２の先端部の外周面及び内孔に、それぞれ螺旋状の翼形状をした外翼３及び内翼４、及び鋼管杭１を地盤に貫入する時に地盤を削り取って鋼管杭１の貫入進路を確保するバイト５が溶接等によって固定されている。
【００１２】
鋼管杭１は回転力を与えることによって、螺旋状の外翼３のねじ効果により地盤に貫入するものであり、貫入後は鋼管杭１の支持剛性を高める効果を備えている。内翼４は、鋼管杭１の先端が閉塞していないので回転圧入開始時に鋼管２内に土が入り芯ズレが生じにくい。更に内翼４は、貫入時に鋼管２内に入った土を締め固めるものであり、閉塞効果を発揮する。
【００１３】
図２は本発明において使用する鋼管杭打機の構成を示す側面図である。図３は鋼管杭打機で所定の深度まで鋼管杭を回転貫入したときの状態を示す側面図、図４は鋼管杭打機で反力用オーガーを所定の深度まで回転貫入した状態を示す側面図である。図５は杭の支持力を測定するための油圧ジャッキ及び計測装置の設置状況を示す図である。
【００１４】
鋼管杭打機１０は、鋼管杭１を地盤に打ち込むための自走式の杭打機である。鋼管杭打機１０は、無限軌道帯１１により自走することができる。無限軌道帯１１を含む走行駆動部１２の上部に、水平な地盤におかれた状態で鉛直軸線の周りで水平面内で回転自在な本体１３が搭載されている。この本体１３の前部には、リーダスライド支持台２４が揺動軸１５を中心に揺動自在に設けられている。
【００１５】
リーダスライド支持台２４の前面には、リーダスライド台１８が搭載されている。従って、リーダスライド台１８が揺動軸１５を中心に揺動自在に設けられていることになる。リーダスライド台１８の前面には、リーダ１４が摺動自在に設けられている。このリーダ１４の揺動は、リーダスライド支持台２４を揺動させることにより行い、使用時の鉛直から格納時の水平状態に傾くような範囲で揺動できる。リーダスライド台１８には、起倒シリンダー１６のピストンロッドが連結されている。起倒シリンダー１６の基端は本体１３に揺動自在に連結されている。
【００１６】
従って、リーダ１４を起倒させるための駆動は、リーダスライド台１８を起伏させる起倒シリンダー１６で行われる。リーダスライド台１８には、スライドシリンダー１７が配置され、そのシリンダー部の基端がリーダスライド台１８に連結されている。スライドシリンダー１７のピストンロッドの先端は、リーダ１４に連結されている。このためにリーダ１４のリーダスライド台１８上での駆動（図２で上下方向）は、リーダスライド台１８に設けられたスライドシリンダー１７によって行われる。
【００１７】
リーダ１４の前面には、スイベルヘッドテーブル２０が摺動自在に設けられている。スイベルヘッドテーブル２０の上には、スイベルヘッド２１が搭載されている。スイベルヘッドテーブル２０は、チェーンを介して油圧モータ（図示せず）でリーダ１４上をスライドする。スイベルヘッド２１は、前述した鋼管杭１の上端部を把持して回転駆動するための回転把持駆動機構である。
【００１８】
これらの機構以外に、リーダスライド支持台２４上でリーダスライド台１８を軸２３を中心にスイングさせる（図１の状態で水平軸線）ためのスイングシリンダ１９が配置されている。従って、スイングシリンダ１９によりリーダスライド台１８を揺動させると、リーダ１４も軸２３を中心に揺動する。更に、リーダ１４の下部には、鋼管杭１を一時的にクランプするためのパイプクランプ２５が配置されている。以上の構造、機能の鋼管杭打機１０は、公知技術であるので詳記しない。
【００１９】
図３に示すように、鋼管杭打機１０によって鋼管杭１の上端をスイベルヘッド２１で把持した後、回転させることによって、鋼管杭１の先端に固定してあるバイト５で地盤３０を削りながら鋼管杭１の貫入進路を確保すると共に、外翼３のねじ効果により鋼管杭１を地盤３０の所定の深度まで貫入させるようになっている。
【００２０】
作業はまず鋼管杭打機１０のスイベルヘッド２１に鋼管杭１の上端をチャッキングする。スイベルヘッド２１により鋼管杭１を回転しつつ地盤３０に貫入させて所定の深度まで貫入し終わった後、図４に示すように鋼管杭打機１０を距離Ｌだけ前進させてオーガー３１をスイベルヘッド２１に取り付けて回転させながら地盤の所定の深度まで貫入させる。
【００２１】
鋼管杭１及びオーガー３１を所定の深度まで貫入させた後、図５に示すように鋼管杭打機１のリーダ１４をスライドシリンダー１７によって上下方向の間隔を調整してこの間隔を固定し、リーダ１４の下端と鋼管杭１の間に油圧ジャッキ（単動シリンダ）４１を設置する。なお、スライドシリンダー１７を備えていない鋼管杭打機１の場合、この上下方向の間隔を調整できないのでこの方法による載荷方法は難しい。
【００２２】
地盤３０に貫入させてあるオーガー３１を反力杭、及びリーダ１４の下端を一方の反力梁、鋼管杭打機１０の自重をもう一方の反力杭として、手動油圧ポンプ４３を使って油圧ジャッキ４１を上下方法に伸展させて鋼管杭１に載荷荷重Ｐを加える。この載荷荷重は後述する荷重計４２の数値を見ながら調整を行うようになっている。大きな載荷の場合、鋼管杭打機１０により貫入したオーガー３１を反力として使う。以上の説明で理解されるように、鋼管杭打機１０の車体を反力装置として用いるので反力杭及び載荷梁等の反力装置が不用となる。
【００２３】
［鋼管杭簡易載荷試験システム］
図６は、鋼管杭の支持力を測定するための機器構成例を示す図であり、鋼管杭簡易載荷試験システムの概要を示す構成図である。鋼管杭１に加えられた載荷荷重Ｐが大きくなるにつれて鋼管杭１が沈下し始めるが、図６に示すように、地盤３０上の地表面に置いた鋼板を置き、この鋼板の上にマグネットスタンド３５を固定し、更にこのマグネットスタンド３５で位置決めをした磁気スケール等のリニアゲージ３６を配置する。従って、リニアゲージ３６は、地盤３０の地表面との間で相対的な移動量である鋼管杭１の沈下量を計測できる。
【００２４】
このときの圧力センサー３７で載荷荷重Ｐをそれぞれ測定する。図７は、この測定データの記録例を示すものである。これらの測定データは、荷重・変位指示器３８により荷重時間、荷重、沈下量、積算沈下量などのデータとして感熱記録紙３９に印字記録し、載荷荷重と沈下量の関係から鋼管杭１の支持力を算出する。なお、荷重・変位指示器３８にあらかじめ計算プログラムを組みこんでおいて、リニアゲージ３６及び圧力センサー３７の測定データをもとに支持力の算出を自動的に行っても良い。
【００２５】
また、載荷荷重の載荷方式は段階的に載荷荷重Ｐを変化させる段階載荷方式、連続的に載荷荷重を変化させる連続載荷方式、どちらの方式に対しても対応できるようになっている。また、発電機４０は測定を行う機器に電力を供給するための発電機である。載荷荷重試験の終了後、オーガー３１をスイベルヘッド２１で逆転させて地盤から引き抜き支持力測定を完了する。
【００２６】
なお、本発明の支持力測定の簡素化を測るため、リーダ１４の下端に油圧ジャッキ４１を着脱式に固定できるようにしておき、油圧ジャッキ４１を固定したリーダ１４の下端を上下に調整することで、油圧ジャッキ４１の設置調整手間を少なくするようにしても良いし、電力供給を鋼管杭打機１０から行っても良いし、荷重・変位指示器３８などを鋼管杭打機１０にあらかじめ搭載しておいても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の杭支持力の確認方法は、試験を実施するための反力杭及び載荷梁等の反力装置が不用となるため、信頼性の高い静的載荷試験でありながら設置が容易で大きな載荷荷重が得られる。また、反力杭及び載荷梁等の反力装置のコスト削減ができ、しかも試験も含めた杭打ちの施工工期を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は鋼管杭の形状例を示す図であり、図１（ａ）は正面図であり、図２（ａ）の底面図である。
【図２】図２は、本発明において使用する鋼管杭打機の構成例を示す側面図である。
【図３】図３は、本発明の鋼管杭打機で地盤の所定の深度まで鋼管杭が回転貫入を終了した状態を示す側面図である。
【図４】図４は、本発明の鋼管杭打機で反力用オーガーを地盤の所定の深度まで回転貫入した状態を示す側面図である。
【図５】図５は、本発明の鋼管杭の支持力を測定するための油圧ジャッキ及び計測装置の設置例を示す側面図である。
【図６】図６は、鋼管杭簡易載荷試験システムの概要を示す構成図である。
【図７】図７は、鋼管杭簡易載荷試験システムによるデータ印字記録の例である。
【図８】図８は、従来の押込み試験方法の原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１…鋼管杭
２…鋼管
３…外翼
４…内翼
５…バイト
１０…鋼管杭打機
１１…無限軌道帯
１２…本体
１４…リーダ
１６…起倒シリンダー
２１…スイベルヘッド
３１…オーガー
３３…手動油圧ポンプ
３７…圧力センサー
３８…電源
４０…発電機
【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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【図７】
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【図８】
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