(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削した掘削孔内の少なくとも一部に挿入され前記掘削孔の壁面を形成する筒状の削孔崩落防止パイプと、前記削孔崩落防止パイプに固定可能な載荷試験装置を有する載荷試験装置ユニットであって、
前記載荷試験装置は、前記掘削孔内の所定位置に摩擦固定可能な固定部を有する装置本体と、前記装置本体に対し伸縮可能に構成され、前記掘削孔の孔底に所定の荷重を負荷する載荷ロッドを有する載荷ジャッキと、前記載荷ロッドの位置を測定する計測手段とを有し、前記削孔崩落防止パイプ内に収容された状態で、前記固定部が接離自在に内壁に当接することで前記削孔崩落防止パイプの内壁に摩擦固定可能であり、
前記削孔崩落防止パイプは、周囲に張り出すように外表面に設けられた移動規制部材を備えることを特徴とする、載荷試験装置ユニット。
【請求項２】
前記移動規制部材は、前記地盤中に埋設されることを特徴とする、請求項１に記載の載荷試験装置ユニット。
【請求項３】
前記抵抗部材は、複数枚の板状部材が連結されて構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の載荷試験装置ユニット。
【請求項４】
前記削孔崩落防止パイプは、前記掘削孔の上側部位のみに設けられているスタンドパイプであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の載荷試験装置ユニット。
【請求項５】
前記削孔崩落防止パイプは、前記掘削孔の全高にわたって設けられ、前記掘削孔の掘削を行うオールケーシングであることを特徴とする、とする請求項１から４のいずれか１つに記載の載荷試験装置ユニット。
【請求項６】
前記載荷試験装置の固定部は、内腔の内壁に当接するグリッパが先端に設けられ、それぞれ中心から放射状に伸びるように構成され、前記グリッパが前記内壁に押圧されることで摩擦固定するように構成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つの載荷試験装置ユニット。
【請求項７】
前記固定部は、前記載荷ジャッキの荷重の反力が前記装置本体に負荷されたときに、摩擦固定力を増幅する増締機構を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の載荷試験装置ユニット。
【請求項８】
前記増締機構は、下側に向かって外側に広がるようにくさび形に構成されたガイドベースと、前記ガイドベースの斜面に設けられ前記グリッパを案内するガイドレールを備えることを特徴とする、請求項７に記載の載荷試験装置ユニット。
【請求項９】
前記増締機構は、前記装置本体の軸に交差する方向に設けられた連結軸によって下端側が前記装置本体に、上端側が前記グリッパにそれぞれ枢着された複数の連結部材を備え、前記連結部材と前記押圧部とで、４節リンク機構を構成することを特徴とする、請求項７に記載の載荷試験装置ユニット。
【請求項１０】
地盤を掘削した掘削孔内の少なくとも一部に挿入され前記掘削孔の壁面を形成し、
前記掘削孔内の所定位置に摩擦固定可能な固定部を有する装置本体と、前記装置本体に対し伸縮可能に構成され、前記掘削孔の孔底に所定の荷重を負荷する載荷ロッドを有する載荷ジャッキと、前記載荷ロッドの位置を測定する計測手段とを有する載荷試験装置の前記固定部が接離自在に内壁に当接することで前記載荷試験装置を内部に収納した状態に支持する削孔崩落防止パイプであって、
前記削孔崩落防止パイプは、周囲に張り出すように外表面に設けられた移動規制部材を備え、
前記移動規制部材は、
パイプの外表面に放射状に突出して取り付けられた複数の突状部と、
パイプを挿通可能な挿通孔が設けられ、前記挿通孔の周縁で前記複数の突状部に上側から係合し、地盤上に沿って配置され、上面に荷重が加えられる板状の抵抗部材とを備えることを特徴とする、削孔崩落防止パイプ。
【請求項１１】
地盤を掘削した掘削孔内の少なくとも一部に挿入され前記掘削孔の壁面を形成し、
前記掘削孔内の所定位置に摩擦固定可能な固定部を有する装置本体と、前記装置本体に対し伸縮可能に構成され、前記掘削孔の孔底に所定の荷重を負荷する載荷ロッドを有する載荷ジャッキと、前記載荷ロッドの位置を測定する計測手段とを有する載荷試験装置の前記固定部が接離自在に内壁に当接することで前記載荷試験装置を内部に収納した状態に支持する削孔崩落防止パイプであって、
前記削孔崩落防止パイプは、周囲に張り出すように外表面に設けられた移動規制部材を備え、
前記移動規制部材は、
パイプを挿通可能な挿通孔が設けられ、地盤上に沿って配置され、上面に荷重が加えられる板状の抵抗部材と、
前記抵抗部材の上方の位置に前記パイプの外周面に締め付け固定される締め付け部材と、を備える
ことを特徴とする、削孔崩落防止パイプ。
【請求項１２】
地盤を掘削した掘削孔内の少なくとも一部に挿入され前記掘削孔の壁面を形成する筒状の削孔崩落防止パイプの内壁に摩擦固定可能な載荷試験装置を用いた載荷試験方法であって、
前記掘削孔内に挿入された前記削孔崩落防止パイプの周囲に張り出すように設けられた移動規制部材上面に荷重を加えて前記削孔崩落防止パイプを固定し、
前記削孔崩落防止パイプの内壁に前記載荷試験装置を摩擦固定させ、
前記装置本体に対し載荷ロッドを伸張させて前記掘削孔の孔底に所定の荷重を負荷させ、
前記装置本体の前記負荷の反力を前記削孔崩落防止パイプの摩擦力及び移動規制部材に加えられる荷重で支持することで前記載荷試験装置と前記孔底との相対距離を維持し、
前記荷重による載荷ロッドの移動量を計測することで前記孔底の地盤支持力を測定することを特徴とする、載荷試験方法。
【請求項１３】
前記削孔崩落防止パイプは、前記移動規制部材を前記地盤中に埋設することで前記地盤に固定されることを特徴とする、請求項１２に記載の載荷試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、場所打ち杭を築造する杭先端を受ける掘削孔など、掘削孔の孔底の地盤の支持力を計測するための載荷試験装置に好適に使用される載荷試験装置ユニット、崩落防止パイプ及び載荷試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の基礎となる杭の打設においては、一定の支持力を確保できる地盤の深さまで掘削を行なう。掘削孔の掘削工法としては、旋回圧入機を用いて先端に掘削刃を有するケーシングを軸中心に回転させながら地盤に挿入し、掘削孔の全高にわたって存在するケーシングの内側の土砂を外部に排出することで掘削するオールケーシング工法と、掘削孔の上側に部分的に円筒状のスタンドパイプを挿入することで掘削孔上部の孔壁の崩落を防止しつつ、スタンドパイプにドリルを挿入し、スタンドパイプより下側の領域の孔壁の崩落防止のために安定液を注入しながらドリルで掘削するアースドリル工法がある。ここで、掘削孔の掘削時には孔壁面の崩落を防止するために、掘削孔の崩落防止パイプが使用され、オールケーシング工法におけるケーシングと、アースドリル工法におけるスタンドパイプは、崩落防止パイプとしても機能するものである。
【０００３】
これらの工法により掘削された掘削孔は、杭支持力を確保できているかを確認するために孔底の地盤支持力を調査する必要があり、この支持力調査の手段として、従来から各種の載荷試験が行われている。この試験方法の一つとして、地盤に所定の大きさの載荷板を載置し、この載荷板に一定の荷重をかけて沈下量を測定する平板載荷試験法（土質工学基準ＪＳＦ規格  ＪＧＳ  １５２１）などが広く用いられている。
【０００４】
この平板載荷試験法は、地盤上に例えば直径３０ｃｍ、板厚２５ｍｍ以上の鋼板で形成された載荷板を置き、この載荷板から垂直に立設された支柱の上に、例えば、重量物を載置して載荷板に所定の荷重をかけ、所定の時間が経過する間の地盤の沈下量を測定するものである。
【０００５】
この平板載荷試験法に基づいて地盤の支持力を測定する装置としては、例えば、特許文献１（特開２００１−６４９５４号公報）や特許文献２（特開２００８−１７４９５８号公報）等に開示されているものが知られている。これらの装置は、いずれも載荷板に接続された支柱をジャッキに接続し、ジャッキから所定の荷重を加えることによって地盤と共に沈下する載荷板あるいは支柱の変位量を計測する。
【０００６】
これらの装置はいずれも、５０００ｋＮ／ｍ2以上、ときには９０００ｋＮ／ｍ2もの地盤反力の確認を行なうもので、直径３０ｃｍの載荷板での実載荷荷重は６００ｋＮ／ｍ2を超える荷重となる。これらの試験方法においては、ジャッキを崩落防止パイプの外部に固定しているため、荷重に対する反力は崩落防止パイプが受ける構成であり、掘削孔に挿入された崩落防止パイプの重量、崩落防止パイプ周面摩擦力、反力ウェイトなどで崩落防止パイプの固定を維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−６４９５４号公報
【特許文献２】特開２００８−１７４９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、各特許文献１，２に記載の載荷試験装置において、崩落防止パイプの重量及び周面摩擦力のみでは、反力が崩落防止パイプの固定力を上回り、固定維持できない場合がある。特に掘削孔の上部にのみスタンドパイプを用いるアースドリル工法や、オールケーシング工法においても掘削孔の深さが浅い場合などにおいては、崩落防止パイプの周面摩擦力が十分ではないため、載荷試験の実施中に崩落防止パイプの位置ずれを起こし、試験の結果の精度が劣化するという問題があった。
【０００９】
このため、特にアースドリル工法を用いた場合は、スタンドパイプに載荷荷重の反力が加わらないように、掘削孔の上にやぐらを組み、当該やぐらにジャッキを設けることにより、スタンドパイプに反力が加わらないようにする試験方法なども知られている。
【００１０】
しかし、この方法では、掘削孔の周囲にやぐらを別途設置する必要があることから、装置のセッティングに長時間を必要とし、調査のための手間が大きく、さらに、やぐら設置のための設置スペースも必要となることから、無駄が多いという問題があった。
【００１１】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、設置スペースが小さくて済み、試験のための装置のセッティング時間を短縮することができる平板載荷試験法に好適に使用される載荷試験装置ユニット、崩落防止パイプ及び載荷試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の載荷試験装置ユニット、削孔崩落防止パイプを提供する。
【００１３】
本発明は、掘削孔の孔底の支持力を測定するための載荷試験装置に好適に使用される崩落防止パイプであり、例えば、オールケーシング工法におけるケーシングやアースドリル工法におけるスタンドパイプ等に例示される。
【００１４】
本発明は、地盤を掘削した掘削孔内の少なくとも一部に挿入され前記掘削孔の壁面を形成する筒状の削孔崩落防止パイプと、前記削孔崩落防止パイプに固定可能な載荷試験装置を有する載荷試験装置ユニットであって、
前記載荷試験装置は、前記掘削孔内の所定位置に摩擦固定可能な固定部を有する装置本体と、前記装置本体に対し伸縮可能に構成され、前記掘削孔の孔底に所定の荷重を負荷する載荷ロッドを有する載荷ジャッキと、前記載荷ロッドの位置を測定する計測手段とを有し、前記削孔崩落防止パイプ内に収容された状態で、前記固定部が接離自在に内壁に当接することで前記削孔崩落防止パイプの内壁に摩擦固定可能であり、
前記削孔崩落防止パイプは、周囲に張り出すように外表面に設けられた移動規制部材を備えることを特徴とする、載荷試験装置ユニットである。
また、本発明は、地盤を掘削した掘削孔内の少なくとも一部に挿入され前記掘削孔の壁面を形成し、
前記掘削孔内の所定位置に摩擦固定可能な固定部を有する装置本体と、前記装置本体に対し伸縮可能に構成され、前記掘削孔の孔底に所定の荷重を負荷する載荷ロッドを有する載荷ジャッキと、前記載荷ロッドの位置を測定する計測手段とを有する載荷試験装置の前記固定部が接離自在に内壁に当接することで前記載荷試験装置を内部に収納した状態に支持する削孔崩落防止パイプであって、
前記削孔崩落防止パイプは、周囲に張り出すように外表面に設けられた移動規制部材を備え、
前記移動規制部材は、
パイプの外表面に放射状に突出して取り付けられた複数の突状部と、
パイプを挿通可能な挿通孔が設けられ、前記挿通孔の周縁で前記複数の突状部に上側から係合し、地盤上に沿って配置され、上面に荷重が加えられる板状の抵抗部材とを備えることを特徴とする、削孔崩落防止パイプである。
さらに、本発明は、地盤を掘削した掘削孔内の少なくとも一部に挿入され前記掘削孔の壁面を形成し、
前記掘削孔内の所定位置に摩擦固定可能な固定部を有する装置本体と、前記装置本体に対し伸縮可能に構成され、前記掘削孔の孔底に所定の荷重を負荷する載荷ロッドを有する載荷ジャッキと、前記載荷ロッドの位置を測定する計測手段とを有する載荷試験装置の前記固定部が接離自在に内壁に当接することで前記載荷試験装置を内部に収納した状態に支持する削孔崩落防止パイプであって、
前記削孔崩落防止パイプは、周囲に張り出すように外表面に設けられた移動規制部材を備え、
前記移動規制部材は、
パイプを挿通可能な挿通孔が設けられ、地盤上に沿って配置され、上面に荷重が加えられる板状の抵抗部材と、
前記抵抗部材の上方の位置に前記パイプの外周面に締め付け固定される締め付け部材と、を備える
ことを特徴とする、削孔崩落防止パイプである。
【００１５】
前記移動規制部材は、前記地盤中に埋設されることにより、移動規制部材の上面に荷重をかけることで、載荷試験装置の動作に伴う、削孔崩落防止パイプに加わる上向きの力によるパイプの移動を容易に規制することができる。
【００１６】
前記移動規制部材は、パイプの外表面に設けられた突状部と、前記突状部に係合し、上面に荷重が加えられる抵抗部材で構成されることにより、移動規制部材を複数の部材に分けて使用時に組み合わせることにより、不使用時の削孔崩落防止パイプをコンパクトにすることができる。よって、掘削時の取り扱いを容易にすることができる。
【００１７】
また、本発明に用いられる載荷試験装置は、前記固定部は、先端に前記ケーシングの内壁に当接するグリッパを有し、それぞれ中心から放射状に伸びるように構成され、前記掘削孔の内壁に前記グリッパが押圧されることで摩擦固定するように構成されていることが好ましい。
【００１８】
また、固定部は、前記載荷ジャッキの荷重の反力が前記装置本体に負荷されたときに、摩擦固定力を増幅する増締機構を有することが好ましい。
【００１９】
本発明において、前記増締機構は、下側に向かって外側に広がるようにくさび形に構成されたガイドベースと、前記ガイドベースの斜面に設けられ前記グリッパを案内するガイドレールを備えることで、上向きに装置本体に加わる反力により、ガイドベースが、固定部のグリッパを押し広げるように機能するため、摩擦固定力を増幅させることができる。
【００２０】
また、本発明は、前記増締機構として、前記装置本体の軸に交差する方向に設けられた連結軸によって下端側が前記装置本体に、上端側が前記グリッパにそれぞれ枢着された複数の連結部材を備え、前記連結部材と前記押圧部とで、４節リンク機構を構成する。この構成により、同様に反力により上向きに力が加わる装置本体により連結部材下端が上向きに付勢されることになるため、固定部のグリッパを押し広げるように機能するため、摩擦固定力を増幅させることができる。
【００２１】
また、本発明は、地盤を掘削した掘削孔内の少なくとも一部に挿入され前記掘削孔の壁面を形成する筒状の削孔崩落防止パイプの内壁に摩擦固定可能な載荷試験装置を用いた載荷試験方法であって、
前記掘削孔内に挿入された前記削孔崩落防止パイプの周囲に張り出すように設けられた移動規制部材上面に荷重を加えて前記削孔崩落防止パイプを固定し、
前記削孔崩落防止パイプの内壁に前記載荷試験装置を摩擦固定させ、
前記装置本体に対し載荷ロッドを伸張させて前記掘削孔の孔底に所定の荷重を負荷させ、
前記装置本体の前記負荷の反力を前記削孔崩落防止パイプの摩擦力及び移動規制部材に加えられる荷重で支持することで前記載荷試験装置と前記孔底との相対距離を維持し、
前記荷重による載荷ロッドの移動量を計測することで前記孔底の地盤支持力を測定することを特徴とする、載荷試験方法を提供する。
【００２２】
また、前記削孔崩落防止パイプは、前記移動規制部材を前記地盤中に埋設することで前記地盤に固定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の削孔崩落防止パイプ及び載荷試験方法によれば、掘削孔内に配置された削孔崩落防止パイプに載荷試験装置を固定するため地上に機材を設置することなく装置を設置するスペースを小さくすることができる。また、削孔崩落防止パイプには、移動規制部材が設けられているため、試験装置に内蔵されている載荷ジャッキが孔底に荷重を負荷することによって削孔崩落防止パイプに加わる反力に抵抗可能な十分な支持力を確保することができるため、削孔崩落防止パイプの位置ずれなどの問題を防止することができ、試験結果の測定結果を劣化させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる載荷試験方法に使用される載荷試験装置及びケーシングの掘削孔内への設置状態を模式的に示す説明図である。
【図２】図１の載荷試験装置の構成を示す断面図である。
【図３】図１の載荷試験装置の要部構成を示す断面図である。
【図４】図２のIＶ−IＶ線における断面図である。図１の載荷試験装置の構成を示す断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】可動側加圧部グリッパの構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる載荷試験方法に使用される載荷試験装置の構成を示す断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図１１】図１０のＸI−ＸI線における断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかる載荷試験方法に使用される載荷試験装置及びスタンドパイプ掘削孔内への設置状態を模式的に示す説明図である。
【図１３】図１２の載荷試験装置の構成を示す部分拡大図である。
【図１４】図１０のXIV-XIV線における断面図である。
【図１５】図１２の移動規制部材の構成を示す平面図である。
【図１６】図１２の移動規制部材の変形例の構成を示す平面図である。
【図１７】パイプから脱着可能に構成された移動規制部材の実施形態を例示する模式図である。
【図１８】パイプから脱着可能に構成された移動規制部材の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係る載荷試験装置を用いた載荷試験方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる載荷試験方法に使用される載荷試験装置の掘削孔内への設置状態を模式的に示す説明図である。
【００２７】
本実施形態にかかる載荷試験装置１は、場所打杭築造のための掘削孔７１における孔底７１ａの支持力を測定するために用いられる。掘削孔７１には、場所打杭を築造するにあたって地盤Ｇを掘削掘孔するために地盤Ｇ中に全高にわたって円筒形状のケーシング７２が貫入されている。ケーシング７２は、孔壁の崩落を防止すると供に、地盤Ｇ中に残置したままの状態でその引き抜き抵抗を利用して載荷試験装置の反力支持（反力受け）手段として使用される。
【００２８】
ケーシング７２は、オールケーシング工法において用いられる円筒状の部材であり、本発明にかかる削孔崩落防止パイプの一例である。ケーシング７２は、図示しない旋回圧入機によって地盤Ｇ中に回転しながら圧入される。旋回圧入機によりケーシング７２の全体が挿入されると、別のパイプを上端に継ぎ足し、所定の深さとなるまで圧入される。
【００２９】
ケーシング７２の圧入圧力は数１０トンにも達し、後述するように載荷試験装置１の押圧力に対抗するための反力支持手段としては十分な抵抗を有しているが、例えば、掘削孔が浅い場合などは、後述する載荷試験の反力保持が不十分である場合もあるため、反力支持力を向上させるために、最上部分のパイプに移動規制部材７５が溶接等の手段により設けられている。
【００３０】
移動規制部材７５は、周囲に張り出すように外表面に設けられており、上面にウェイトＷなどを載置して荷重が加えられることによって、載荷試験装置により孔底に加えられる力の上向きの反力によって、ケーシング７２が移動又は傾きなどの位置ずれを生じないようにケーシングの支持力を補完する反力支持の手段である。
【００３１】
載荷試験装置１は、クレーン７３からワイヤー７４で吊り下げられて掘削孔７１内に挿入され、載荷試験装置１の初期状態で下端に位置する載荷板５３が孔底７１ａに当接する位置においてケーシング７２内部に固定配置される。
【００３２】
載荷試験装置１は、図２に示すように、それぞれ略円柱状の筐体２０，４０を有する測定部ユニット２と加圧部ユニット４とで主に構成される。測定部ユニット２は加圧部ユニット４の上方に固定した状態に配置される。
【００３３】
加圧部ユニット４は、固定部の一例としての下部固定部４１を有しており、下部固定部４１によって掘削孔７１内でケーシング７２に摩擦固定することができる。下部固定部４１は、その外周面から円周方向に放射状に配置された伸縮自在の部材４１ａ，４１ｂを備えており、それぞれケーシング７２の内壁に当接して固定することで、装置と掘削孔の中心合わせを行うことができる。
【００３４】
図２に示すように、加圧部ユニット４は、その上面の測定部ユニット２の側方位置にクレーン７３から伸びるワイヤー７４と連結する連結部２２が設けられており、クレーン７３から吊り下げられる。筐体２０は、内部に収納される部材を保護するためのものであり、その内部には測定部ユニット４中の載荷ロッド４９との相対距離を測定する計測手段の一例としての測距センサ３０が設けられている。
【００３５】
本発明の計測手段の一例としての測距センサ３０は、磁歪式リニア変位センサが用いられている。磁歪式リニア変位センサは、図３、図４に示すように、磁石で構成された環状のセンサスライダ３０ａがプローブ３０ｂに外挿された構成であり、プローブ３０ｂが鉛直方向に立設されている。センサスライダ３０ａは、後述するように載荷ロッド４９から伸びるセンサ連結棹５１に固定されており、載荷ロッド４９の変位に応じてプローブ３０ｂとの相対位置が矢印９３に示すように変化する。プローブ３０ｂは、センサスライダ３０ａの磁力を検出することで、プローブ３０ｂにおけるセンサスライダ３０ａの位置を測定する。
【００３６】
なお、測距センサ３０としては、本実施形態に例示した磁歪式リニア変位センサに限定されるものではなく、変位する２つの部材の距離を測定することができるものであれば広く利用することができ、例えば、各種エンコーダ等を利用することもできる。
【００３７】
測定部ユニット２の下側に一体的に設けられた加圧部ユニット４は、円筒形の筐体４０を有する。筐体４０は、外側筐体４０ａと内側筐体４０ｂとの二重に構成されている。内側筐体４０ｂは外側筐体４０ａに較べて長く構成されており、外側筐体４０ａは、内側筐体４０ｂ内に設けられる載荷ジャッキの駆動機構を保護するためのものである。本実施形態では、内側筐体４０ｂの外周面に下部固定部４１が固定され、内側筐体４０ｂの内部に載荷ジャッキ４２が収納されている。
【００３８】
筐体４０は、その上面が載荷ジャッキ４２と連結したジャッキフレーム４８ｅとして構成されている。ジャッキフレーム４８ｅには、上述の連結部２２が備えられている。筐体４０とジャッキフレーム４８ｅは、本発明の装置本体に相当する。
【００３９】
下部固定部４１は、図５に示すように、６本の加圧部グリッパ４１ａ，４１ｂが略６０度ごとに放射状に配置されて構成されている。
【００４０】
加圧部グリッパ４１ａ，４１ｂは、放射方向に対して一側方に設けられた３本が可動側加圧部グリッパ４１ａで３本が固定側加圧部グリッパ４１ｂとなっている。
【００４１】
下部固定部４１の可動側加圧部グリッパ４１ａは、図６，図７に示すように、グリッパ用油圧シリンダ４４、グリッパガイド４５及びスライドグリッパ４６で構成されている。グリッパ用油圧シリンダ４４は、内側筐体４０ｂの上端側外周面に設けられたシリンダ取り付けリブ４４ａとスライドグリッパ４６とを連結する。グリッパガイド４５は、下方へ向かうにつれて広がるようにくさび形に構成されており、斜辺にガイドレール４５ａが設けられている。スライドグリッパ４６がガイドレール４５ａに沿って移動することで、スライドグリッパ４６が外側へ広がるように移動する。
【００４２】
グリッパ用油圧シリンダ４４は、３つの可動側加圧部グリッパ４１ａそれぞれに独立して設けられており、それぞれ伸縮することで、スライドグリッパ４６を矢印９２に示すようにガイドレール４５ａに沿って移動させる。グリッパ用油圧シリンダ４４が伸張して、スライドグリッパ４６が下側外向きに広がることで、図２及び図５に示すようにケーシング７２の内壁に当接し、加圧部ユニット４をケーシング７２に摩擦固定する。
【００４３】
なお、下部固定部４１は、図５に示すように、スライドグリッパ４６の先端にアタッチメント４６ａを装着することで大径のケーシング７２Ｌにも用いることができる。
【００４４】
固定側加圧部グリッパ４１ｂは、内側筐体４０ｂの下端側外周面に脱着可能に設けられている押圧部材４７を備える。押圧部材４７は、挿入されるケーシング７２の内径に応じて内側筐体４０ｂからの突出幅を変えて使用する。なお、図５に示すように、押圧部材４７の先端にアタッチメント４７ａを装着することで、大径のケーシング７２Ｌにも用いることができ、装置と掘削孔の中心合わせを行うことができる。
【００４５】
載荷ジャッキ４２は、加圧シリンダ４８とこれに接続される載荷ロッド４９とを備える。加圧シリンダ４８は油圧式のシリンダであり、これを動作させるためのアキュムレータ５０が外側筐体４０ａ内部に設けられている。加圧用シリンダ４８のストロークは本実施形態においては概ね３０ｃｍに構成されている。
【００４６】
加圧シリンダ４８は、図２，図３に示すように、外筒であるシリンダ４８ａ内にピストン４８ｂが挿入され、アキュムレータ５０から伸張用ホース４８ｃ及び縮小用ホース４８ｄを通して油圧により伸縮可能に構成されている。ピストン４８ｂは、図２、図３に示すように、中空に構成されており、上面に載荷ロッド４９に接続されているセンサ連結棹５１が挿通される。センサ連結棹５１は中空部材で構成されており、シリンダ４８ａの上面及びジャッキフレーム４８ｅのそれぞれ中央部分を貫通して上方に伸び、先端部分に測距センサ３０のセンサスライダ３０ａが接続される。
【００４７】
センサスライダ３０ａは、上記のように、ジャッキフレーム４８ｅ上にプローブ３０ｂが固定されており、プローブ３０ｂからセンサスライダ３０ａのプローブ３０ｂに対する位置情報を出力する。したがって、ピストン４８ｂが移動することにより、ジャッキフレーム４８ｅに接続されているプローブ３０ｂに対するセンサスライダ３０ａの位置が矢印９３に示すように上下に移動することとなる。すなわち、測距センサ３０の出力値は、筐体４０のジャッキフレーム４８ｅに対するピストン４８ｂ（すなわち、載荷ロッド４９）の相対位置と等価となる。
【００４８】
載荷ロッド４９は、ピストン４８ｂの先端に連結され、中間部分に本発明の押圧力測定手段の一例としてのロードセル５２を備える。載荷ロッド４９のロードセル５２よりも上側に位置する上部部材４９ａは、中空の筒状に構成されており、内部にロードセル５２からの信号線５２ａが挿通されるように構成される。ロードセル５２の信号線５２ａは、載荷ロッド４９の上部部材４９ａ、ピストン４８ｂ、センサ連結棹５１内を通り、測定部ユニット２の筐体２０の上面から外部に取り出される。
【００４９】
ロードセル５２は、上部部材４９ａと下部部材４９ｂとの間に設けられたロードセルケース５２ｂ内に設けられており、上部部材４９ａと下部部材４９ｂとの間に生じる圧力を測定する。載荷ロッド４９の下部部材４９ｂの下端には載荷板５３が設けられており、載荷ロッド５２が伸張することにより、載荷板５３が孔底７１ａに所定の圧力で押圧される。
【００５０】
載置板５３は、直径が３０ｃｍで厚みが５ｃｍ程度の円盤で構成されている。なお、本実施形態においては、載置板５３に与えられる載荷ジャッキ４２は１００ｔジャッキが用いられており、載荷板５３に与えられる押圧力は、最大で約７５００ｋＮ／ｍ2以上とすることができる。
【００５１】
以下、本実施形態にかかる載荷試験装置１による掘削孔の載荷試験の手順について説明する。本実施形態にかかる載荷試験装置１は、クレーン７３からワイヤー７４で吊り下げられて掘削孔７１内に挿入され、載荷試験装置１の下端に位置する載荷板５３を孔底７１ａに当接させる。載荷板５３が孔底７１ａに当接したか否かは、例えば、クレーン７３に設けられた吊り下げ重量の測定値を測定することで検出することができる。
【００５２】
載荷板５３が孔底７１ａに当接すると、下部固定部４１の可動側加圧部グリッパ４１ａを動作させて、測定部ユニット２と加圧部ユニット４とを掘削孔７１内の配置位置に固定する。なお、予め下部固定部４１の固定側加圧部グリッパ４１ｂについては、ケーシング７２の内径に応じてその長さを設定しておき、固定時に載荷ロッド５２が掘削孔７１の中心軸に配置されるようにしておくことが好ましい。
【００５３】
この状態で、測距センサ３０のセンサスライダ３０ａ及びプローブ３０ｂの位置関係を基準とするために、測距センサ３０の出力値をリセットする。次いで、載荷ジャッキ４２を操作して加圧シリンダ４８を伸張させ、載荷ロッド５２を介して載荷板５３を孔底７１ａに所定の荷重を加える。載荷板に加えられる押圧力は上記の通り、最大で約７５００ｋＮ／ｍ2以上とすることができ、押圧力はロードセルによって測定することができる。ロードセルからの出力値を計測しながら、所望の載荷重となるように載荷ジャッキ４２の押圧力を制御する。
【００５４】
なお、載荷試験装置１は下部固定部４１によりケーシング７２に固定されており、載荷ジャッキにより地盤に与えられる押圧力の反力は、ケーシング７２により支えられる。ケーシング７２には旋回圧入機に固定されており、旋回圧入機によって載荷ジャッキ４２の反力を支持することができるが、周囲に張り出すように外表面に設けられた移動規制部材７５をクレーン７３などの下方に敷設させることにより、クレーン７３の自重も反力の抵抗に用いることができる。
【００５５】
また、このとき、載荷ジャッキにより地盤に与えられる押圧力の反力によって、筐体４０は上方向の力が加わり、装置の固定位置からの位置ずれの原因となる。上記のように、グリッパガイド４５は、下方へ向かうにつれて広がるようにくさび形に構成されているため、グリッパガイド４５が上方向へ押し上げられることにより、ケーシング７２に摩擦固定しているスライドグリッパ４６が外側へ広がるような力が加わり、より強力にケーシング７２に押しつけられ、摩擦固定力が増幅する。このため、載荷ジャッキの反力により載荷試験装置１が上方向へ位置ずれが抑制又は防止され、載荷試験の測定結果の誤差の発生を抑えることができる。
【００５６】
載荷板５３に与えられる加重により孔底７１ａが沈降し、載荷板５３が下方向に移動した場合、載荷ロッド４９を介してピストン４８ｂが、シリンダ４８ａすなわちジャッキフレーム４８ｅに対して移動することとなる。この移動量は、測距センサ３０の各部材の位置関係の変位として認識され、載荷板５３の沈降量が測定できる。このときのロードセルの測定値と移動量を関連づけて記録することにより、掘削孔の孔底の支持力を測定することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態にかかる載荷試験方法に使用される載荷試験装置の構成を示す断面図である。本実施形態にかかる載荷試験装置１ａは、第１実施形態の載荷試験装置１と一部の構成を共通とし、場所打杭築造のための掘削孔７１における孔底７１ａの支持力を測定するために用いられる。
【００５８】
載荷試験装置１ａは、クレーン７３からワイヤー７４で吊り下げられて掘削孔７１内に挿入され、載荷試験装置１の下端に位置する載荷板５３が孔底７１ａに当接するように配置される。
【００５９】
載荷試験装置１ａは、それぞれ略円柱状の筐体２０，４０を有する測定部ユニット２と加圧部ユニット４とで主に構成される。測定部ユニット２中の測定基準フレーム２３は加圧部ユニット４の上方に上下移動可能に配置される。
【００６０】
測定部ユニット２と加圧部ユニット４は、それぞれ、固定部の一例としての上部固定部２１及び下部固定部４１を有しており、それぞれ、掘削孔７１内でケーシング７２に摩擦固定する。なお、ケーシング７５は、第１実施形態に用いられているものと略同じ構成であり、最上部分のパイプに移動規制部７５を備えている。
【００６１】
上部固定部２１及び下部固定部４１は、その外周面から円周方向に放射状に配置された部材２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂを備えており、それぞれケーシング７２の内壁に当接して固定することで、上部固定部２１及び下部固定部４１の芯出しを行うことができる。
【００６２】
図８に示すように、測定部ユニット２は、円筒形状の筐体２０の上面にクレーン７３から伸びるワイヤー７４と連結する連結部２２が設けられており、クレーン７３から吊り下げられる。筐体２０の内部には、測定基準フレーム２３が設けられており、後述する載荷板５３の沈下量の測定基準となる。後述のように、測定基準フレーム２３は、測定時における基準位置を決定するものであり、筐体２０内において、筐体２０など他の部材に対し、上下方向に相対的に移動可能に構成されている。
【００６３】
測定基準フレーム２３には、上部固定部２１としての測定部グリッパ２１ａ，２１ｂが設けられている。上部固定部２１は、図９に示すように、４本の測定部グリッパ２１ａ，２１ｂが略９０度ごとに放射状に配置されている。
【００６４】
測定部グリッパ２１ａ，２１ｂは、２本が可動側測定部グリッパ２１ａで２本が固定側測定部グリッパ２１ｂとなっている。可動側測定部グリッパ２１ａは油圧シリンダを備えており、伸縮ロッド２４で伸縮自在であり、図９に示すように伸縮してケーシング７２の内壁に当接することで、測定部ユニット２を摩擦固定する。
【００６５】
固定側測定部グリッパ２１ｂは、ロックピン２５によって手動で長さを調整可能である。固定側測定部グリッパ２１ｂの長さは、挿入されるケーシング７２の内径に応じて、載荷試験装置を掘削孔に固定したときに、筐体２０が掘削孔の中心軸に配置されるように長さ調整する。なお、図９に示すように、大径のケーシング７２Ｌを用いる場合は、固定側測定部グリッパ２１ｂの先端２６にアタッチメント２７を装着することで、使用可能となる。
【００６６】
また、測定基準フレーム２３には、後述するガイドロッド４３に外装されるスライダ２８が設けられている。スライダ２８はガイドロッド４３に沿って摺動可能に構成されており、スライダ２８とガイドロッド４３の上端との間にはバネシリンダ２９が設けられている。バネシリンダ２９は、後述するように測定基準フレーム２３を上方に付勢し、ガイドロッド４３に設けられているストッパ４３ｂにスライダ２８が接触することで、加圧部ユニット４に対する測定基準フレーム２３の位置が一様に決定する。なお、後述するように当該測定基準フレーム２３のスライダ２８がストッパ４３ｂに当接する位置を測定時における測定基準位置とすることが好ましい。
【００６７】
後述するように測定基準フレーム２３には、測定部ユニット４の載荷ロッド４９との相対距離を測定する計測手段の一例としての測距センサ３０が設けられている。
【００６８】
本実施形態において用いられる測距センサ３０は、磁歪式リニア変位センサが用いられている。磁歪式リニア変位センサは、図１０、図１１に示すように、磁石で構成された環状のセンサスライダ３０ａがプローブ３０ｂに外挿された構成であり、プローブ３０ｂが鉛直方向に立設されている。センサスライダ３０ａは、後述するように載荷ロッド４９から伸びるセンサ連結棹５１に固定されており、載荷ロッド４９の変位に応じてプローブ３０ｂとの相対位置が変化する。プローブ３０ｂは、センサスライダ３０ａの磁力を検出することで、プローブ３０ｂにおけるセンサスライダ３０ａの位置を測定する。
【００６９】
なお、測距センサ３０としては、磁歪式リニア変位センサに限定されるものではなく、変位する２つの部材の距離を測定することができるものであれば広く利用することができ、例えば、光学式のエンコーダ等を利用することもできる。
【００７０】
加圧部ユニット４は、測定部ユニット２の筐体２０の下側に連続して設けられた円筒形の筐体４０を有する。筐体４０は、外側筐体４０ａと内側筐体４０ｂとの二重に構成されている。内側筐体４０ｂは外側筐体４０ａに較べて長く構成されており、外側筐体は、内側筐体４０ｂ内に設けられる載荷ジャッキの駆動機構を保護するためのものである。本実施形態では、内側筐体４０ｂの外周面に下部固定部４１が固定され、内側筐体４０ｂの内部に載荷ジャッキ４２が収納されている。
【００７１】
筐体４０の上側には、載荷ジャッキ４２と連結したジャッキフレーム４８ｅが設けられており、ジャッキフレーム４８ｅから４本のガイドロッド４３が上方に伸びている。ガイドロッド４３は、上述のように、測定基準フレーム２３のスライダ２８が摺動して、測定基準フレーム２３を上下方向に案内する。また、上述のようにガイドロッド４３の上端は、上部連結板４３ａが設けられており、上部連結板４３ａに連結部２２とバネシリンダ２９が設けられている。なお、上部連結板４３ａは、連結ビス２０ａにより、筐体２０の上面と連結されている。
【００７２】
下部固定部４１は、第１実施形態と同様に構成されており、図５に示すように、６本の加圧部グリッパ４１ａ，４１ｂが略６０度ごとに放射状に配置されて構成されている。
【００７３】
加圧部グリッパ４１ａ，４１ｂは、３本が可動側加圧部グリッパ４１ａで３本が固定側加圧部グリッパ４１ｂとなっている。可動側加圧部グリッパ４１ａは、グリッパ用油圧シリンダ４４、グリッパガイド４５及びスライドグリッパ４６で構成されている。グリッパ用油圧シリンダ４４は、内側筐体４０ｂの上端側外周面に設けられたシリンダ取り付けリブ４４ａとスライドグリッパ４６とを連結する。グリッパガイド４５は、下方へ向かうにつれて広がるようにくさび形に構成されており、斜辺にガイドレール４５ａが設けられている。スライドグリッパ４６がガイドレール４５ａに沿って移動することで、スライドグリッパ４６が外側へ広がるように移動する。
【００７４】
グリッパ用油圧シリンダ４４は、３つの可動側加圧部グリッパ４１ａそれぞれに独立して設けられており、伸縮することで、スライドグリッパ４６を矢印９２に示すようにガイドレール４５ａに沿って移動させる。グリッパ用油圧シリンダ４４が伸張して、スライドグリッパ４６が下側外向きに広がることで、ケーシング７２の内壁に当接し、加圧部ユニット４をケーシング７２に摩擦固定する。
【００７５】
なお、スライドグリッパ４６の先端にアタッチメント４６ａを装着することで大径のケーシング７２Ｌにも用いることができる。
【００７６】
固定側加圧部グリッパ４１ｂは、内側筐体４０ｂの下端側外周面に脱着可能に設けられている押圧部材４７を備える。押圧部材４７は、挿入されるケーシング７２の内径に応じて内側筐体４０ｂからの突出幅を変えて使用する。
【００７７】
載荷ジャッキ４２は、第１実施形態と同様に構成されており、加圧シリンダ４８とこれに接続される載荷ロッド４９とを備える。加圧シリンダ４８は油圧式のシリンダであり、これを動作させるためのアキュムレータ５０が外側筐体４０ａ内部に設けられている。加圧用シリンダ４８のストロークは概ね３０ｃｍに構成されている。
【００７８】
加圧シリンダ４８は、外筒であるシリンダ４８ａ内にピストン４８ｂが挿入され、アキュムレータ５０から伸張用ホース４８ｃ及び縮小用ホース４８ｄを通して油圧により伸縮可能に構成されている。ピストン４８ｂは、図８、図１１に示すように、中空に構成されており、中心軸に載荷ロッド４９に接続されているセンサ連結棹５１が挿通される。センサ連結棹５１は中空部材で構成されており、シリンダ４８ａの上面、ジャッキフレーム４８ｅ、測定部ユニット２の測定基準フレーム２３のそれぞれ中央部分を貫通して上方に伸び、先端部分に測距センサ３０のセンサスライダ３０ａが接続される。
【００７９】
センサスライダ３０ａは、上記のように、基準フレーム２３側にプローブ３０ｂが固定されており、プローブ３０ｂからセンサスライダ３０ａのプローブ３０ｂに対する位置情報を出力する。したがって、ピストン４８ｂが移動することにより、基準フレーム２３に接続されているプローブ３０ｂに対するセンサスライダ３０ａの位置が矢印９３に示すように上下に移動するため、測距センサ３０の出力値は、基準フレーム２３に対するピストン４８ｂ（すなわち、載荷ロッド４９）の相対位置と等価となる。
【００８０】
載荷ロッド４９は、ピストン４８ｂの先端に連結され、中間部分にロードセル５２を備える。載荷ロッド４９のロードセル５２よりも上側に位置する上部部材４９ａは、中空の筒状に構成されており、内部にロードセル５２の信号線５２ａが挿通されるように構成される。ロードセル５２の信号線５２ａは、載荷ロッド４９の上部部材４９ａ、ピストン４８ｂ、センサ連結棹５１内を通り、測定部ユニット２の筐体２０の上面から外部に取り出される。
【００８１】
ロードセル５２は、上部部材４９ａと下部部材４９ｂとの間に設けられたロードセルケース５２ｂ内に設けられており、上部部材４９ａと下部部材４９ｂとの間に設けられたロードセルケース５２ｂ内に設けられており、上部部材４９ａと下部部材４９ｂとの間に生じる圧力を測定する。載荷ロッド４９の下部部材４９ｂの下端には載荷板５３が設けられており、載荷ロッド５２が伸張することにより、載荷板５３が孔底７１ａに所定の圧力で押圧される。
【００８２】
載置板５３は、直径が３０ｃｍで厚みが５ｃｍ程度の円盤で構成されている。なお、本実施形態においては、載置板５３に与えられる載荷ジャッキ４２は１００ｔジャッキが用いられており、載荷板５３に与えられる押圧力は、最大で約７５００ｋＮ／ｍ2以上とすることができる。
【００８３】
以下、本実施形態にかかる載荷試験装置１ａによる掘削孔の載荷試験の手順について説明する。本実施形態にかかる載荷試験装置１ａは、クレーン７３からワイヤー７４で吊り下げられて掘削孔７１内に挿入され、載荷試験装置１の下端に位置する載荷板５３が孔底７１ａに当接するように配置される。
【００８４】
クレーン７３で吊り下げられている状態では、バネシリンダ２９により測定基準フレーム２３と加圧部ユニット４との相対位置は、バネの張力に応じて上方へ付勢されており、スライダの上端がストッパに接触する当該位置を測定時における両者の基準位置とすることができる。
【００８５】
載荷板５３が孔底７１ａに当接すると、上部固定部２１の可動側測定部グリッパ２１ａ及び下部固定部４１の可動側加圧部グリッパ４１ａを動作させて、測定部ユニット２の測定基準フレームと加圧部ユニット４とを掘削孔７１内の配置位置に固定する。なお、予め上部固定部２１及び下部固定部４１の固定側測定部グリッパ２１ｂと固定側加圧部グリッパ４１ｂについては、ケーシング７２の内径に応じてその長さを設定しておき、固定時に載荷ロッド５２が掘削孔７１の中心軸に配置されるようにしておくことが好ましい。
【００８６】
この状態で、測距センサ３０のセンサスライダ３０ａ及びプローブ３０ｂの位置関係を基準とするために、測距センサ３０の出力値をリセットする。次いで、載荷ジャッキ４２を操作して加圧シリンダ４８を伸張させ、載荷ロッド４９を介して載荷板５３を所定の荷重で孔底７１ａに押圧する。
【００８７】
上記のように、グリッパガイド４５は、下方へ向かうにつれて広がるようにくさび形に構成されているため、グリッパガイド４５が上方向へ押し上げられることにより、ケーシング７２に摩擦固定しているスライドグリッパ４６が外側へ広がるような力が加わり、より強力にケーシング７２に押しつけられ、摩擦固定力が増幅する。
【００８８】
上記の構成であっても、載荷ジャッキ４２の押圧力が大きい場合や、ケーシングの表面の状態によっては、筐体４０の位置がずれる可能性がある。すなわち、下部固定部４１による筐体４０の固定が不十分であった場合、載荷ジャッキ４２の押圧力の反力により、筐体２０，４０が上方へ移動する。この場合、測定基準フレーム２３が加圧部ユニット４に対して変位可能に設けられているため、載荷ジャッキ４２が設けられている加圧部ユニット４が筐体４０と一体に測定基準フレーム２３に対して上方にずれることとなる。なお、この位置ずれは、ピストン４８ｂとシリンダ４８ａとの位置ずれとして吸収されることとなり、測定基準フレーム２３の位置は変化しない。よって、ピストン４８ｂと上部固定部２１に連結する測定基準フレーム２３に連結する測距センサ３０の各部材の位置関係はこの位置ずれによって影響を受けることがなく、測定中における誤差となることがない。
【００８９】
また、載荷板５３に与えられる加重により孔底７１ａが沈降し、載荷板５３が下方向に移動した場合、載荷ロッド４９を介してピストン４８ｂが、測定基準フレーム２３に対して移動することとなる。この移動量は、測距センサ３０の各部材の位置関係の変位として認識され、載荷板５３の沈降量が測定できる。
【００９０】
なお、載荷試験装置１は上部固定部２１及び下部固定部４１によりケーシング７２に固定されており、載荷ジャッキにより地盤に与えられる押圧力の反力は、ケーシング７２により支えられる。ケーシング７２には旋回圧入機に固定されており、旋回圧入機によって載荷ジャッキ４２の反力を支持することができるが、周囲に張り出すように外表面に設けられた移動規制部材７５をクレーン７３などの下方に敷設させることにより、クレーン７３の自重も反力の抵抗に用いることができる。
【００９１】
以上説明したように載荷試験装置は、ケーシング７２内に固定されるので、地上に装置をセットするスペースは必要ない。したがって、装置全体がコンパクトとなるため、試験準備に要する時間が一段と短縮される。試験準備の短縮は、試験装置の再セットに要する時間の短縮につながるため、一日に複数個所の試験を実施することができる。
【００９２】
また、載荷ジャッキ４２やロードセル５２、載荷ロッド４９が一体的に内蔵されているなど構造がさらに簡易なため、装置としての取り扱いが一段と容易となる。
【００９３】
さらに、測定基準フレーム２３は上部固定部２１と接続しており、これにより試験中に反力による筐体２０，４０の位置ずれが測距センサ３０の誤差として認識されないように、基準フレーム２３と下部固定部４１（すなわち筐体４０）との位置ずれを吸収可能に構成されており、測定結果を高精度とすることができる。
【００９４】
（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態にかかる載荷試験装置の構成を示す断面図である。本実施形態にかかる載荷試験装置１ｂは、第１実施形態にかかる載荷試験装置１と一部の構成を共通とし、場所打杭築造のための掘削孔７１における孔底７１ａの支持力を測定するために用いられる。
【００９５】
掘削孔７１には、場所打杭を築造するにあたって地盤Ｇを掘削掘孔するために地盤Ｇ中に所定深さまで円筒形状のスタンドパイプ７２ｓが貫入されている。本実施形態におけるスタンドパイプ７２ｓは、アースドリル工法において使用される削孔崩落防止パイプの一例であり、引き抜き抵抗を利用して載荷試験装置の反力支持（反力受け）手段として使用される。
【００９６】
スタンドパイプ７２ｓは、概ね数メートル程度の長さを有し、上記のように削孔の崩落を防止するために地盤Ｇ中に配置される。スタンドパイプ７２ｓの挿入深さは、内部摩擦角θを考慮して決定されるが、十分な深さまで挿入されない場合は、スタンドパイプ７２ｓに固定される載荷試験装置の押圧力に対抗するための反力支持手段としては十分な抵抗を有しない場合がある。よって、本実施形態では、スタンドパイプに反力支持手段としての抵抗力を持たせるために、後述の抜け止め機構としての移動規制部材７５ａを有している。
【００９７】
スタンドパイプ７２ｓは、設置する地盤Ｇを掘り起こし、当該掘り起こした地盤底面Ｇ１に立てた状態に配置する。スタンドパイプ７２ｓの外周面の任意の高さ位置には、突状部７６ａが溶接などの手段で設けられており、当該突状部７６ａが掘り起こした地盤底面Ｇ１と略一致するまでスタンドパイプ７２ｓを地盤に嵌入させる。
【００９８】
その後、抵抗板７６ｂを地盤底面Ｇ１上に設置した後、地盤掘り起こし部分７８に土を戻してスタンドパイプ７２ｓを埋設する。抵抗板７６ｂは、図１２，図１５に示すように中央にスタンドパイプ７２ｓの外径寸法に相当する径の貫通孔７７が設けられており、スタンドパイプ７２ｓの上側から外挿することで、突状部７６ａが貫通孔７７の周縁部分に係止される。このように構成することにより、スタンドパイプ７２ｓの地盤との摩擦抵抗に加え、抵抗板７６ｂ上に存在する掘り起こし部分７８の土の重量によってスタンドパイプ７２ｓに反力支持手段としての十分な抵抗力を持たせることができる。
【００９９】
なお、突状部７６ａを設ける位置は、スタンドパイプ７２ｓの高さ方向位置に任意に変更してもよいし、放射方向位置を異ならせて複数の突状部７６ａを設けてもよい。また、突状部７６ａと抵抗板７６ｂとの係合の手段は、特に限定されるものではなく、スタンドパイプ７２ｓに上方向に加わる反力を、抵抗板７６ｂ上に加わる荷重で支持することができるものであればよい。抵抗板７６ｂ上に加わる荷重は、掘り起こし部分７８の土の重さのほかに抵抗板７６ｂ上に配置される器材などの重量を利用することができる。
【０１００】
さらに、スタンドパイプ７２ｓに設けられる移動規制部材７５ａの抵抗板７６ｂの構成としては、図１６に示すように、複数枚の板状部材７９を組み合わせ、それぞれの板状部材７９をブルマン７９ａなどで固定するようにしてもよい。なお、使用する板状部材７９の枚数及び大きさは、上面に加えられる荷重によりスタンドパイプ７２ｓのズレを防止できるものであれば特に制限されるものではない。
【０１０１】
載荷試験装置１ｂは、クレーン７３からワイヤー７４で吊り下げられて掘削孔７１内に挿入され、載荷試験装置１ｂの初期状態で下端に位置する載荷板５３が孔底７１ａに当接する位置においてスタンドパイプ７２ｓに固定配置される。アースドリル工法においては、掘削孔７１は数十メートルの深さにまで及ぶことがあり、当該場合においては、後述するように載荷試験装置１ｂの載荷ロッド４９を長尺に構成することで、スタンドパイプ７２ｓに装置を固定することが可能となる。
【０１０２】
載荷試験装置１ｂは、図１２に示すように、それぞれ略円柱状の筐体２０ｃ，４０ｃを有する測定部ユニット２ｂと加圧部ユニット４ｂとで主に構成される。測定部ユニット２ｂは加圧部ユニット４ｂの上方に固定した状態に配置される。
【０１０３】
加圧部ユニット４ｂは、固定部の一例としての下部固定部４１を有しており、下部固定部４１によって掘削孔７１内でスタンドパイプ７２ｓに摩擦固定することができる。下部固定部４１は、その外周面から円周方向に放射状に配置された４節リンク機構を有するグリッパユニット４１ｃを備えており、それぞれスタンドパイプ７２ｓの内壁に当接して固定することで、装置と掘削孔の中心合わせを行うことができる。
【０１０４】
測定部ユニット２ｂと加圧部ユニット４ｂは、それぞれ、上部固定部２１及び下部固定部４１を有しており、それぞれ、掘削孔７１内でスタンドパイプ７２ｓに摩擦固定する。下部固定部４１は、固定部の一例として機能する。上部固定部２１及び下部固定部４１は、その外周面から円周方向に放射状に配置された伸縮自在の部材を有しており、それぞれスタンドパイプ７２ｓの内壁に当接して固定する。
【０１０５】
図１２に示すように、測定部ユニット２ｂは、その上面にクレーン７３から伸びるワイヤー７４と連結する連結部２２ｂが設けられており、クレーン７３から吊り下げられる。筐体２０ｃは、内部に収納される部材を保護するためのものであり、その内部には測定部ユニット２ｂ中の載荷ロッド４９との相対距離を測定する計測手段の一例としての測距センサ３０が設けられている。
【０１０６】
筐体２０ｃの内部には、測定基準フレーム２３ｂが設けられており、油圧シリンダ５５によって、通常時は上方に持ち上げられている。測定基準フレーム２３ｂは、筐体２０ｃの周囲に外装されており、筐体２０ｃをガイドとして上下移動可能に構成されている。測定基準フレーム２３ｂは、後述する載荷板５３の沈下量の測定基準となる。後述のように、測定基準フレーム２３ｂは、測定時における基準位置を決定するものである。
【０１０７】
測定基準フレーム２３には、上部固定部２１が設けられている。上部固定部２１は、図１４に示すように、３つのユニットが略１２０度ごとに放射状に配置された十字状に構成されている。
【０１０８】
上部固定部２１は、油圧シリンダ５６より伸縮可能に構成されており、図１３に示すように伸縮してスタンドパイプ７２ｓの内壁にグリッパ５７を当接することで、測定基準フレーム２３ｂを摩擦固定する。
【０１０９】
また、測定基準フレーム２３ｂは、筐体２０ｃに設けられているスリット２０ｄを通して筐体２０ｃ内部に設けられている測距センサ３０のセンサスライダ３０ａと連結する。基準フレーム２３ｂを持ち上げる油圧シリンダ５５は、後述するように測定基準フレーム２３ｂを上方に付勢し、測定基準フレーム２３ｂを加圧部ユニット４ｂに対して位置決めする。
【０１１０】
本発明の計測手段の一例としての測距センサ３０は、第１実施形態で使用されているものと同じ構成の磁歪式リニア変位センサを使用することができる。
【０１１１】
測定部ユニット２の下側に一体的に設けられた加圧部ユニット４ｂは、円筒形の筐体４０ｃを有する。筐体４０ｃの内部には、載荷ジャッキ４２が収納されている。筐体４０ｃは、その上面が載荷ジャッキ４２と連結したジャッキフレーム４８ｅとして構成されている。筐体４０ｃとジャッキフレーム４８は、本発明の装置本体に相当する。
【０１１２】
下部固定部４１は、６個のグリッパユニット４１ｃが略６０度ごとに放射状に配置されて構成されている。
【０１１３】
それぞれのグリッパユニット４１ｃは、図１２に示すように、グリッパ用油圧シリンダ４４、スライドグリッパ４６及び一対の連結部材５４で構成されている。グリッパ用油圧シリンダ４４は、筐体４０ｃの外周面に設けられたシリンダ取り付けリブ４４ａとスライドグリッパ４６とを連結する。グリッパ用油圧シリンダ４４は上端がシリンダ取り付けリブ４４ａに下端がスライドグリッパ４６に連結されている。
【０１１４】
一対の連結部材５４は、下端側が前記装置本体上端側が前記グリッパにそれぞれ枢着されており、連結部材５４とスライドグリッパ４６で４節リンク機構を構成する。グリッパ用油圧シリンダ４４の伸縮により、鉛直方向に対する連結部材５４の角度が異なり、スライドグリッパ４６が筐体４０ｃの径方向に対して伸縮する。
【０１１５】
グリッパ用油圧シリンダ４４は、それぞれのグリッパユニット４１ｃに独立して設けられており、それぞれ伸縮することで、スライドグリッパ４６を移動させる。グリッパ用油圧シリンダ４４が伸張して、スライドグリッパ４６が下側外向きに広がることで、スタンドパイプ７２ｓの内壁に当接し、加圧部ユニット４ｂをスタンドパイプ７２ｓに摩擦固定する。
【０１１６】
載荷ジャッキ４２は、加圧シリンダ４８とこれに接続される載荷ロッド４９とを備える。加圧用シリンダ４８のストロークは本実施形態においては概ね３０ｃｍに構成されている。加圧シリンダ４８は、図６に示す第１実施形態と同様のものが使用され、油圧により伸縮可能に構成されている。
【０１１７】
載荷ロッド４９は、ピストン４８ｂの先端に連結され、中間部分に本発明の押圧力測定手段の一例としてのロードセル５２を備える。ロードセル５２は、上部部材４９ａと下部部材４９ｂとの間に設けられたロードセルケース５２ｂ内に設けられており、上部部材４９ａと下部部材４９ｂとの間に生じる圧力を測定する。載荷ロッド４９の下部部材４９ｂの下端には載荷板５３が設けられており、載荷ロッド５２が伸縮することにより、載荷板５３が孔底７１ａに所定の圧力で押圧される。載置板５３は、直径が３０ｃｍで厚みが５ｃｍ程度の円盤で構成されている。
【０１１８】
なお、本実施形態においては、載荷ロッド４９に長尺のものを用いるため、ロードセル５２の取り付け位置によっては、載荷ロッド４９自体の自重の影響が大きくなる。このため、載荷ロッド４９の下方部分と上方部分の複数箇所にロードセル５２を設け、両者の出力値に基づいて荷重を測定することで、載荷ロッド自体の自重の影響を軽減させることもできる。
【０１１９】
以下、載荷試験装置１ｂを用いた本実施形態にかかる掘削孔の載荷試験方法の手順について説明する。本実施形態にかかる載荷試験装置１ｂは、クレーン７３からワイヤー７４で吊り下げられて掘削孔７１内に挿入され、載荷試験装置１ｂの下端に位置する載荷板５３を孔底７１ａに当接させる。載荷板５３が孔底７１ａに当接したか否かは、例えば、クレーン７３に設けられた吊り下げ重量の測定値を測定することで検出することができる。
【０１２０】
載荷板５３が孔底７１ａに当接すると、上部固定部２１のグリッパ５７及び下部固定部４１のグリッパユニット４１ｃを動作させて、測定基準フレーム２３ｂと加圧部ユニット４ｂとを掘削孔７１内の配置位置に固定する。その後、測定基準フレーム２３ｂを持ち上げる上部固定部２１の油圧シリンダ５５を開放し、当該油圧シリンダ５５と測定基準フレーム２３ｂとのロックを解放して、測定基準フレーム２３ｂが自由に移動できる状態とする。
【０１２１】
この状態で、測距センサ３０のセンサスライダ３０ａ及びプローブ３０ｂの位置関係を基準とするために、測距センサ３０の出力値をリセットする。次いで、載荷ジャッキ４２を操作して加圧シリンダ４８を伸張させ、載荷ロッド４９を介して載荷板５３を所定の荷重で孔底７１ａに押圧する。載荷板に加えられる押圧力は上記の通り、ロードセル５２によって測定することができる。ロードセルからの出力値を計測しながら、所望の載荷重となるように載荷ジャッキ４２の押圧力を制御する。
【０１２２】
上記のように、グリッパユニット４１ｃは、一対の連結部材５４と供に４節リンク機構を構成し、外側に開く場合に連結部材を鉛直方向に対する角度が大きくなるように作動させるため、筐体４０ｃが上方向に力が加わると、スタンドパイプ７２ｓに摩擦固定しているスライドグリッパ４６が外側へ広がるような力が加わり、より強力にスタンドパイプ７２ｓに押しつけられ、摩擦固定力が増幅する。
【０１２３】
上記の構成であっても、載荷ジャッキ４２の押圧力が大きい場合や、スタンドパイプ７２ｓの表面の状態によっては、筐体４０ｃが位置ずれする可能性がある。すなわち、下部固定部４１による筐体４０ｃの固定が不十分であった場合、載荷ジャッキ４２の押圧力の反力により、筐体２０，４０が上方へ移動する。この場合、測定基準フレーム２３ｂが加圧部ユニット４ｂに対して変位可能に構成されているため、載荷ジャッキ４２が設けられている加圧部ユニット４ｂが筐体４０ｃと一体に測定基準フレーム２３ｂに対して上方にずれることとなる。なお、この位置ずれは、ピストン４８ｂとシリンダ４８ａとの位置ずれとして吸収されることとなり、測定基準フレーム２３ｂの位置は変化しない。よって、ピストン４８ｂと上部固定部２１に連結する測定基準フレーム２３ｂに連結する測距センサ３０の各部材の位置関係はこの位置ずれによって影響を受けることがなく、測定中における誤差となることがない。
【０１２４】
また、載荷板５３に与えられる加重により孔底７１ａが沈降し、載荷板５３が下方向に移動した場合、載荷ロッド４９を介してピストン４８ｂが、測定基準フレーム２３ｂに対して移動することとなる。この移動量は、測距センサ３０の各部材の位置関係の変位として認識され、載荷板５３の沈降量が測定できる。
【０１２５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、移動規制部材は、削孔崩落防止パイプ７２のパイプに突状部７６ａ又は板状の部材が直接連結された例の他、パイプと脱着可能に構成することもできる。この場合、移動規制部材は、パイプに載荷試験装置により地盤に加えられる荷重の反力として加えられる上向きの力に抵抗できるように構成された接続部を備えており、例えば、図１７に示すようにスタンドパイプ７２ｓの上縁７２ｕに係合可能な係合爪７６ｃを備えることもできる。係合爪７６ｃは、係合部材の一例であり、パイプの外側で地盤Ｇ上に設置された荷重積載部７６ｄと連結され、荷重積載部７６ｄの上側にウェイトＷを載置することで、スタンドパイプ７２ｓの位置ずれを防止することができる。
【０１２６】
また、図１８に示すように、接続部の他の例として、スタンドパイプ７２ｓの外周面にボルトなどで締め付け固定される締め付け部材７６ｅで構成してもよく、当該締め付け部材７６ｅに荷重積載部７６ｄを連結することで、スタンドパイプ７２ｓの位置ずれを防止することができる。
【０１２７】
さらに、移動規制部材としては、パイプに載荷試験装置により地盤に加えられる荷重の反力として加えられる上向きの力に抵抗できるものであって、パイプの周囲に張り出されるように設けられていれば、地盤上に配置されていなくてもよく、さらに、ワイヤーロープなどで固定してスタンドパイプ７２ｓの位置ずれを防止できるようなものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の載荷試験方法によれば、例えば、場所打杭においてコンクリート打設前に支持層を直接試験することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１，１ａ，１ｂ  載荷試験装置
２，２ｂ  測定部ユニット
４，４ｂ  加圧部ユニット
２０，２０ｃ，４０，４０ｃ  筐体
２０ａ  連結ビス
２１  上部固定部
２１ａ  可動側測定部グリッパ
２１ｂ  固定側測定部グリッパ
２２，２２ｂ  連結部
２３，２３ｂ  測定基準フレーム
２４  伸縮ロッド
２５  ロックピン
２６  固定側測定部グリッパ先端
２７  アタッチメント
２８  スライダ
２９  バネシリンダ
３０  測距センサ
３０ａ  センサスライダ
３０ｂ  プローブ
４０ａ  外側筐体
４０ｂ  内側筐体
４１  下部固定部
４１ａ  可動側加圧部グリッパ
４１ｂ  固定側加圧部グリッパ
４１ｃ  グリッパユニット
４２  載荷ジャッキ
４３  ガイドロッド
４３ａ  上部連結板
４４  グリッパ用油圧シリンダ
４４ａ  シリンダ取り付けリブ
４５  グリッパガイド
４５ａ  ガイドレール
４６  スライドグリッパ
４６ａ，４７ａ  アタッチメント
４７  押圧部材
４８  加圧シリンダ
４８ａ  シリンダ
４８ｂ  ピストン
４８ｃ  伸張用ホース
４８ｄ  縮小用ホース
４８ｅ  ジャッキフレーム
４９  載荷ロッド
５０  アキュムレータ
５１  センサ連結棹
５２  ロードセル
５２ａ  信号線
５２ｂ  ロードセルケース
５３  載荷板
５４  連結部材
７１  掘削孔
７１ａ  孔底
７２  ケーシング
７２Ｌ  大径ケーシング
７２ｓ  スタンドパイプ
７３  クレーン
７４  ワイヤー
７５，７５ａ，７５ｂ，７５ｃ  移動規制部材
７６ａ  突状部
７６ｂ  抵抗板
７６ｃ  係合爪
７６ｄ  荷重積載部
７６ｅ  締め付け部材
７７  貫通孔
７８  地盤掘り起こし部分
７９  板状体
Ｇ  地盤
Ｇ１  掘り起こし地盤底面
Ｗ  ウェイト
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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