(57)【要約】【課題】掘削坑などの基礎地盤支持力を簡単に測定する。【解決手段】測定対象の基礎地盤Ｆ上に本体ケース２を支持脚７を介して配置するとともに、本体ケース２に対して設定高さ位置から落下ケース３を自由落下させ、基礎地盤Ｆに衝突させる。この際、落下ケース３にスプリング５を介して懸吊されている重錘６に慣性力と地盤反力が作用することから、重錘６は、スプリング５を牽引して下方に移動する。重錘６には、長さ計測器４のロッド部４２に摺動自在に嵌挿された検出器としてのマグネット４３が固定されており、重錘６の移動距離は、マグネット４３の移動距離として長さ計測器４によって測定することができる。ここで、基礎地盤Ｆの支持力が大きい場合、すなわち、硬い場合、慣性力が大きくなり、重錘６の移動距離が大きくなる。このため、基礎地盤Ｆの支持力を、重錘６の移動距離として把握することができる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持脚を介して基礎地盤上に支持された本体ケースと、本体ケースに摺動自在に嵌挿された落下ケースと、本体ケースに設けられ、検出部の移動距離を測定可能な長さ計測器と、一端が落下ケースに固定されたスプリングの他端に固定され、落下ケースに対して摺動可能な重錘と、重錘に設けられた長さ計測器の検出部と、からなり、基礎地盤表面から設定高さをおいて落下ケースを自由落下させて基礎地盤に衝突させ、衝突時の慣性力によるスプリングの伸びを、検出部の移動距離によって測定することを特徴とする基礎地盤支持力の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削坑などの基礎地盤支持力を測定する測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中ケーブルの敷設方法として、プレハブ多孔管などの地中埋設管を用いた管路引き入れ方式が知られている。この管路引き入れ方式は、高さ１〜１．５ｍ、幅０．８〜０．９ｍの掘削坑を道路などに掘削した後、掘削坑に地中埋設管を敷設し、先に敷設された地中埋設管に順次挿入し、接続するものである。
【０００３】
ところで、掘削坑に地中埋設管を敷設する際、敷設作業に先立って、図８に示すように、自社の工事要綱に基づき掘削坑の基礎地盤に基礎張工を施工している。具体的には、掘削坑Ｐを必要とする深さよりも１０ｃｍ程度余分に掘削し、その基礎地盤Ｆ上に基礎張工Ｗである割ぐり石または砕石を１０ｃｍ程度敷設した後、その上に敷き砂Ｓを５ｃｍ程度散布し、敷き砂Ｓ上に地中埋設管Ｔを敷設するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、掘削坑の基礎地盤支持力の大小に関係なく基礎張工を施工しているが、基礎張工の目的は、管路沈下を防止するために行なうものであることから、基礎地盤支持力が一定以上であるならば、本来基礎張工は施工する必要がないものである。
【０００５】
このような観点から、基礎地盤支持力を測定し、基礎地盤が一定以上の基礎地盤支持力を有する場合、具体的には、過去の経験やデーターなどから、０．１０ＭＰａ以上の基礎地盤支持力を有する場合、基礎張工を省略することが提案された。
【０００６】
ところで、地盤の支持力を測定するには、一般に、ＪＩＳ  Ａ  １２１５に規定される平板載荷試験や、ＣＢＲ試験などの室内土質試験が採用されているが、測定に要する時間、コスト面などから掘削坑の基礎地盤支持力を測定するには、非現実的である。
【０００７】
なお、道路建設に際して路盤支持力を測定するため、平成８年に建設省近畿地方建設局近畿事務所において簡易支持力測定器「キャスポール」が開発されている。この簡易支持力測定器「キャスポール」は、重錘を落とした際の衝撃加速度の大小により地盤の軟硬を評価するものであるが、掘削坑の構築現場での使用は、作業性、専門性、高コストなどの問題から採用は困難である。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、掘削坑の構築現場において、簡単に基礎地盤支持力を測定することのできる測定装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、支持脚を介して基礎地盤上に支持された本体ケースと、本体ケースに摺動自在に嵌挿された落下ケースと、本体ケースに設けられ、検出部の移動距離を測定可能な長さ計測器と、一端が落下ケースに固定されたスプリングの他端に固定され、落下ケースに対して摺動可能な重錘と、重錘に設けられた長さ計測器の検出部と、からなり、基礎地盤表面から設定高さをおいて落下ケースを自由落下させて基礎地盤に衝突させ、衝突時の慣性力によるスプリングの伸びを、検出部の移動距離によって測定することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、本体ケースに対して落下ケースを基礎地盤表面から設定高さ位置に保持した後、落下ケースを自由落下させて基礎地盤に衝突させる。この際、基礎地盤反力に対応して重錘に慣性力が作用し、スプリングを牽引する。一方、重錘には、長さ検出器の検出部が設けられていることから、スプリングが伸びることによる重錘の移動距離は、検出部の移動距離として測定される。
【００１１】
ここで、基礎地盤反力によって重錘に作用する慣性力が相違することから、基礎地盤支持力を、重錘に作用する慣性力によるスプリングの伸びに相関させて把握することができる。例えば、予め基礎地盤支持力を設定した基礎地盤において、落下ケースを自由落下させ、その際のスプリングの伸びを測定することにより、その伸びを予め設定された基礎地盤支持力に対応させることができる。
【００１２】
この結果、構造が簡単で、安価な測定装置を得ることができるとともに、測定対象の基礎地盤に測定装置を配置し、落下ケースを自由落下させて衝突時のスプリングの伸びを長さ計測器によって読み取るといった簡単な作業により、基礎地盤支持力を短時間に測定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１および図２には、本発明の基礎地盤支持力の測定装置１の一実施形態が示されている。
【００１５】
この測定装置１は、本体ケース２と、本体ケース２に摺動自在に嵌挿された落下ケース３と、本体ケース２に設けられた長さ計測器４と、一端が落下ケース３に固定されたスプリング５の他端に固定され、落下ケース３に対して摺動可能な重錘６と、重錘６に設けられた長さ計測器４の検出部としてのマグネット４３と、からなり、本体ケース２は、支持脚７によって基礎地盤Ｆ上に支持されるようになっている。
【００１６】
本体ケース２は、ステンレス鋼管からなり、１８０度離れた２位置において、上端縁から長さ方向の略中間位置までにわたってスリット２ａが形成されている。そして、本体ケース２の上端縁には、スリット２ａと干渉しないようにフランジ２１が固定され、また、下端部近傍には、支持脚７を取り付けるためのフランジ２２が固定されている。
【００１７】
なお、本体ケース２の上端部に設けたフランジ２１には、ベース蓋２３が固定されている。
【００１８】
落下ケース３は、本体ケース２と同様に、ステンレス鋼管からなり、本体ケース２に対して自由に摺動することができるように、その外径が本体ケース２の内径よりも小さく設定されている。そして、図３に示すように、落下ケース３の上端部には、下半部を落下ケース３内に嵌挿した管状の取付金具３１が固定され、一方、落下ケース３の下端部には、下半部を落下ケース３から下方に突出された円柱状のヘッド３２が固定されている。このヘッド３２には、後述する長さ計測器４のロッド部４２の下端部を収納することができるように、中心部に凹部３２ａが形成されている。
【００１９】
取付金具３１の上半部外周面には、１８０度離れた位置において、その上端面から上方に突出して板バネ３３が固定されているとともに、これらの板バネ３３と干渉しないように、１８０度離れた位置において、操作ノブ３４が固定されている。そして、各板バネ３３の上端部には、後述する支持金具１４のフック部１４１に係脱可能な係合穴３３ａが形成されている。また、各操作ノブ３４は、前述した本体ケース２のスリット２ａに対応して設けられ、落下ケース３が本体ケース２に対して摺動する際、操作ノブ３４は、スリット２ａに沿って移動する。
【００２０】
さらに、取付金具３１の下半部には、スプリング５の一端部が固定されており、該スプリング５の他端部には、重錘６が固定されている。重錘６は、落下ケース３の内部を自由に摺動できるように、その外径が落下ケース３の内径よりも小さく設定されている。また、重錘６の上端面には、長さ計測器４の検出部としてのマグネット４３が固定されている。これらの重錘６およびマグネット４３には、長さ計測器４のロッド部４２を挿通することができるように、貫通孔６ａ，４３ａが形成されている。
【００２１】
長さ計測器４は、本体部４１と、該本体部４１から延設されたロッド部４２と、ロッド部４２に摺動自在に嵌挿された検出部としてのマグネット４３と、本体部４１とケーブルを介して接続された表示部（図示せず）と、からなり、マグネット４３を零点位置にセットした後、マグネット４３をロッド部４２に沿って移動させた際、零点からの移動距離を本体部４１において電流の出力変化として検出し、その検出結果を表示部において長さとして表示するものであって、このような長さ検出器４は、サンテスト株式会社から商品名「マグネスケール」として製造販売されている。
【００２２】
また、長さ計測器４は、本体部４１が取付プレート９に固定されるとともに、キャップ８によって被覆されており、キャップ８の上面には、水準器１０が設けられている。
【００２３】
ところで、長さ計測器４の本体部４１が固定された取付プレート９の下面側には、図５に詳細に示すように、一対の操作レバー１１の先端部が下面に沿って回動自在に軸支されている。そして、これらの操作レバー１１間には、弾性部材１２が配設されて、操作レバー１１の基端部を互いに離隔する方向に付勢している。また、取付プレート９の下面には、操作レバー１１を案内支持するガイド１３が固定されている。
【００２４】
また、取付プレート９と本体ケース２のベース蓋２３との間には、ベース蓋２３から上方に突出された板バネ３３の係合穴３３ａと係脱可能なフック部１４１を有する支持金具１４が配設されている。そして、操作ノブ３４を把握して落下ケース３を本体ケース２のスリット２ａに沿って引き上げた際、落下ケース３に設けた板バネ３３の係合穴３３ａが支持金具１４のフック部１４１に係合し、落下ケース３を保持することができる。この際、操作レバー１１は、弾性部材１２の付勢力により、板バネ３３の外面側に位置するようになっている。
【００２５】
このように構成された測定装置１は、次のようにして組み立てる。
【００２６】
まず、支持脚７を介して本体ケース２を基礎地盤Ｆ上に配置する一方、スプリング５を介して重錘６を連結した取付金具３１を落下ケース３に固定した後、この落下ケース３を本体ケース２の上端から挿入する。この際、操作ノブ３４を本体ケース２のスリット２ａに沿って下降させ、落下ケース３のヘッド３２を基礎地盤Ｆ上に接地させる。また、長さ計測器４を固定した取付プレート９に、弾性部材１２を介して付勢された一対の操作レバー１１、ガイドプレート１３および支持金具１４をそれぞれ連結した後、長さ計測器４のロッド部４２にベース蓋２３を挿通させて支持金具１４の下面に連結し、長さ計測器４のロッド部４２を本体ケース２の上端から挿入する。そして、ベース蓋２３を本体ケース２のフランジ２１に載置し、フランジ２１とベース蓋２３を連結する。この後、操作ノブ３４を把握して本体ケース２のスリット２ａに対して落下ケース３を持ち上げれば、落下ケース３に連結された板バネ３３の係合穴３３ａが支持金具１４のフック部１４１に係合するため、落下ケース３を本体ケース２に対して引き上げ位置に保持することができる。
【００２７】
次に、このように構成された測定装置１を用いて掘削坑Ｐの基礎地盤Ｆの支持力を測定する手順について図６に基づいて説明する。
【００２８】
まず、バックホーなどの建設機械により、予め施工区間にわたって深さ１．８ｍ、幅１．０ｍの掘削坑Ｐを掘削する。そして、掘削坑Ｐの基礎地盤Ｆにおける測定点に組み立てた測定装置１を持ち込み、長さ計測器４のロッド部４２に対するマグネット４３の現在位置を表示部のスイッチを介して零点に調整する（図６において、落下ケース３の上端からマグネット４３までの長さＬ１  に対応する位置を零点とする）。この際、本体ケース２の下端面からの基礎地盤Ｆの表面までの高さを設定高さに調整する。このことにより、本体ケース２に対して板バネ３３を介して保持されている落下ケース３の下端面から基礎地盤Ｆの表面までの高さＨが常に一定となる。
【００２９】
この後、一対の操作レバー１１を弾性部材１２の付勢力に抗して互いに接近するように把握すれば、各操作レバー１１は、ガイド１３に沿って回動し、支持金具１４のフック部１４１に係合穴３３ａが係合している板バネ３３に当接して、板バネ３３をフック部１４１から離脱させる。板バネ３３が支持金具１４のフック部１４１から離脱すれば、落下ケース３が本体ケース２に対して設定高さ位置から自由落下し、そのヘッド３２が基礎地盤Ｆに衝突する。
【００３０】
ここで、落下ケース３のヘッド３２が基礎地盤Ｆに衝突することにより、落下ケース３に対してスプリング５を介して懸吊されている重錘６に慣性力が作用し、スプリング５を牽引してさらに下降する。ここで、重錘６にはマグネット４３が固定されているため、重錘６の最大移動距離Ｌは、長さ検出器４のロッド部４２に対するマグネット４３の移動距離として検出することができ、その検出結果は、表示部において表示される。
【００３１】
ここで、基礎地盤Ｆの支持力の大小に応じてスプリング５の伸びは変化する。ちなみに、本実施形態においては、基礎地盤支持力が、０．１０ＭＰａに対応する重錘６の移動距離Ｌ、すなわち、スプリング５の伸びは、約６３０ｍｍである。
【００３２】
ただし、この数値は、スプリング５のバネ係数や、重錘６の大小などによって変化することから、異なる部品を用いる場合は、改めて０．１０ＭＰａの基礎地盤支持力に相関させる必要がある。
【００３３】
このようにして、施工区間において、掘削坑Ｐの基礎地盤Ｆの支持力を設定間隔をおいて測定する。
【００３４】
この結果、基礎地盤支持力が０．１０ＭＰａ以上の区間は、基礎張工Ｗが不要となることから、基礎地盤Ｆに直接敷き砂Ｓを散布した後、プレハブ多孔管などの地中埋設管Ｔを敷設すればよい。したがって、これまで施工区間にわたって施工していた基礎張工Ｗが不要となるとともに、基礎張工Ｗに対応する深さだけ掘削坑Ｐを余分に掘削する必要がなく、また、その分の埋め戻しも不要になることから、作業時間および建設コストを大幅に削減することができる。また、建設残土が削減されるため、その処理費用が削減されるとともに、割ぐり石や砕石が削減されるため、材料費を削減でき、また、省資源となる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、掘削坑における基礎地盤の支持力を測定する場合について説明したが、測定対象を掘削坑の基礎地盤に限定するものではなく、道路などの基礎地盤支持力を簡易的に測定する場合についても用いることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、構造が簡単で、安価な測定装置を得ることができる。そして、落下ケースを自由落下させ、慣性力によるスプリングの伸びを測定するという簡単な作業により、掘削坑の基礎地盤支持力を短時間で測定することができ、これまでの測定装置に比較して、作業時間およびコストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎地盤支持力の測定装置の一実施形態を一部省略して示す全体縦断面図である。
【図２】図１の測定装置の主要構成を分解して示す縦断面図である。
【図３】図２の測定装置における落下ケース部分を一部省略して示す拡大図である。
【図４】図１の測定装置を一部省略して示す分解斜視図である。
【図５】落下ケースを保持する要部の拡大斜視図である。
【図６】本発明の測定装置によって基礎地盤支持力を測定する際の説明図である。
【図７】基礎張工を施工せずに地中埋設管を敷設した掘削坑の縦断面図である。
【図８】従来の基礎張工を施工して地中埋設管を敷設した掘削坑の縦断面図である。
【符号の説明】
１    測定装置
２    本体ケース
３    落下ケース
４    長さ計測器
４１  本体部
４２  ロッド部
４３  マグネット（検出部）
５  スプリング
６  重錘
７  支持脚
Ｐ  掘削坑
Ｆ  基礎地盤
Ｗ  基礎張工
Ｓ  敷き砂
Ｔ  地中埋設管
【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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