(57)【要約】  【課題】構造物を築造した後の地盤改良杭の軸力伝達状況を測定し、その軸力分布から先端支持力と周面摩擦力との案分を算出して鉛直支持力の評価を継続的に行う地盤改良杭の軸力測定方法を提供する。  【解決手段】地盤改良杭を造成し一定の強度を発現した後に、同杭の中心部の深度方向へコア孔を設け、コア孔の中へ深度方向に一定の間隔を保持して複数個のひずみ計を挿入し、地盤改良杭と同じ配合のソイルセメントをコア孔へ注入してひずみ計を地盤改良杭と一体化し、しかる後に地盤改良杭の上に構造物を築造し、同構造物の重量を負担した地盤改良杭の軸力伝達状況を複数個のひずみ計により測定し、深度方向における軸力分布の測定に基づいて先端支持力と周面摩擦力との案分を算出し鉛直支持力を評価する。【選択図】  【図１】
2005256519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削し、その掘削土中へ安定材を混合し攪拌する混合処理工法により造成された地盤改良杭の軸力を測定する方法において、
地盤改良杭を造成し一定の強度を発現した後に、同杭の中心部の深度方向へコア孔を設け、前記コア孔の中へ深度方向に一定の間隔を保持して複数個のひずみ計を挿入し、地盤改良杭と同じ配合のソイルセメントを前記コア孔へ注入して前記ひずみ計を地盤改良杭と一体化し、しかる後に前記地盤改良杭の上に構造物を築造し、同構造物の重量を負担した地盤改良杭の軸力伝達状況を前記複数個のひずみ計により測定し、深度方向における軸力分布の測定に基づいて先端支持力と周面摩擦力との案分を算出し鉛直支持力を評価することを特徴とする、地盤改良杭の軸力測定方法。
【請求項２】
コア孔へ挿入されるひずみ計は、その両側に突き出された鉄筋同士を、又は鉄筋間に間隔保持用の鉄筋を介在させて複数個一連に接続したものを挿入することを特徴とする、請求項１に記載した地盤改良杭の軸力測定方法。
【請求項３】
鉄筋には、その深度方向の複数箇所に、コア孔の内周面に当たる振れ止め治具を取り付けていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した地盤改良杭の軸力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、混合処理工法（深層混合処理工法を含む。以下同じ。）により造成した地盤改良杭の軸力を測定する方法の技術分野に属し、更に云うと、地盤改良杭の上に構造物を築造した後の地盤改良杭の軸力伝達状況を深度方向に測定し、その軸力分布から先端支持力と周面摩擦力との案分を算出して鉛直支持力の実体を評価するための測定方法であり、構造物の供用期間中の長期にわたり継続的に行う地盤改良杭の軸力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤の支持力増強や液状化地盤の液状化防止対策を目的として混合処理工法により造成された地盤改良杭の鉛直支持力や沈下特性を調査するために、また、設計鉛直支持力の妥当性を評価するために軸力測定が行われている。そして、鉛直支持力の評価は、一般的な基礎工事等で造成される基礎杭の場合と同様の手法により実施されている。つまり、基礎杭先端部の地盤のＮ値と面積から求められる先端支持力と、周辺地盤による周面摩擦力との合成力を算出して鉛直支持力を評価する手法である。前記手法による基礎杭の軸力測定方法の従来技術は次のように開示されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、コンクリート杭の中央部にコアリングを行い、採取した試料で一軸圧縮試験等を行う方法が開示されている。特許文献２は、杭頭にジャッキを設けて軸力を測定する方法を開示している。特許文献３は、地層毎及び単位深さ毎に軸力試験を繰り返すことによって軸力を測定する方法を開示している。特許文献４は、磁歪素子が杭へひずみを伝達させる動的試験により軸力を測定する方法を開示している。
【０００４】
また、特許文献５には、ソイルセメント合成杭の周面に作用する摩擦応力τの計算を地盤の種別によらずＮ値を用いた一式で算定する技術が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献６には、鉄筋かごを用いて施工された場所打ちコンクリート杭の鉄筋に埋め込まれた光ファイバー、ひずみ計測装置とにより、杭全長にわたる深度方向の軸力伝達状況を（ひずみ）測定する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第２８５１５３７号公報
【特許文献２】特公平６−２９８４４号公報
【特許文献３】特開平９−２７９５６１号公報
【特許文献４】特開２００３−１９４６３６号公報
【特許文献５】特開２００３−８２６４８号公報
【特許文献６】特開平１１−２２２８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１〜６に開示されたように、基礎杭の先端支持力と周面摩擦力との合成力の算出により鉛直支持力を評価する手法と、そのための軸力測定方法は、既に公知である。しかし、これらの従来技術はいずれも、構造物を築造する以前に、基礎杭の鉛直支持力が如何ほどのものかを試験する方法であり、基礎杭の上へ構造物を築造した後に生じる、実際の軸力を測定して先端支持力と周面摩擦力の案分を算出し正確な鉛直支持力を評価したり、或いは構造物の供用期間中の長期にわたって継続的に鉛直支持力の測定、評価を行う内容ではない。
【０００７】
ところで、地盤を掘削し、その掘削土中へ安定材を混合し攪拌する混合処理工法により造成された地盤改良杭の軸力を測定する場合には、以下のような問題点がある。
【０００８】
地盤改良杭の軸力を測定する場合、特に周面摩擦力の評価が非常に重要とされている。しかし、地盤改良杭は、場所打ちコンクリート杭などとは異なって、掘削した原位置の掘削土とセメントとを混合したソイルセメントによる低強度改良杭であるため、周面摩擦力の算出において、打設コンクリートと地盤の摩擦から求められた関係式がそのまま地盤改良杭の周面摩擦力の算出に当てはまるかどうか不明であり、その測定値の信頼性は低いと考えられる。
【０００９】
また、特許文献６のように、場所打ちコンクリート杭の鉄筋かごの主筋の一部に光ファイバーを設置し、同杭に発生する深度方向の軸力伝達状況（ひずみ）を光ファイバーを介して計測する技術は注目に値する。しかし、地盤改良杭には鉄筋が入っていないため、光ファイバーやひずみ計等を取り付けるべき対象物が存在しないという問題もある。
【００１０】
本発明の目的は、混合処理工法により造成された地盤改良杭に作用する軸力を、ひずみ計により深度方向に測定可能とすること、とりわけ地盤改良杭の上に構造物が築造された後に当該地盤改良杭に生じる実際の軸力伝達状況をひずみ計を用いて測定し、その軸力分布に基づいて先端支持力と周面摩擦力との案分を正確に算出し鉛直支持力を評価することが可能であり、更に構造物の完成後もその供用期間中の長期にわたり継続的に軸力の測定とこれに基づく鉛直支持力の評価が可能な地盤改良杭の軸力測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る地盤改良杭の軸力測定方法は、
地盤を掘削し、その掘削土中へ安定材を混合し攪拌する混合処理工法により造成された地盤改良杭の軸力を測定する方法において、
地盤改良杭を造成し一定の強度を発現した後に、同杭の中心部の深度方向へコア孔を設け、前記コア孔の中へ深度方向に一定の間隔を保持して複数個のひずみ計を挿入し、地盤改良杭と同じ配合のソイルセメントを前記コア孔へ注入して前記ひずみ計を地盤改良杭と一体化し、しかる後に前記地盤改良杭の上に構造物を築造し、同構造物の重量を負担した地盤改良杭の軸力伝達状況を前記複数個のひずみ計により測定し、深度方向における軸力分布の測定に基づいて先端支持力と周面摩擦力との案分を算出し鉛直支持力を評価することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した地盤改良杭の軸力測定方法において、
コア孔へ挿入されるひずみ計は、その両側に突き出された鉄筋同士を、又は鉄筋間に間隔保持用の鉄筋を介在させて複数個一連に接続したものを挿入することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した地盤改良杭の軸力測定方法において、
鉄筋には、その深度方向の複数箇所に、コア孔の内周面に当たる振れ止め治具を取り付けていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜３に記載した発明に係る地盤改良杭の軸力測定方法によれば、造成した地盤改良杭の深度方向に複数個のひずみ計を一定の間隔を保持して挿入し、地盤改良杭と同じ配合のセメントで一体化し、当該地盤改良杭の上に築造した構造物の重量を負担した地盤改良杭に生じる実際の軸力伝達状況を前記ひずみ計により測定するから、その測定結果に基づいて行う先端支持力と周面摩擦力との案分、及び鉛直支持力の評価を具体的且つ正確に行うことが可能である。したがって、深度方向の軸力伝達状況に基づいて周面摩擦力を正確に算出（案分）でき、信頼性の高い鉛直支持力の評価ができる。
【００１５】
しかも、構造物の供用期間中の長期にわたり継続的に地盤改良杭の軸力測定とこれに基づく鉛直支持力の評価が可能であるため、自然環境の変化、構造物の年数により地盤改良杭の軸力がどのように変化するかを具体的、実際的に把握してその特性や傾向を予測することが可能である。
よって、本発明の方法により測定したデータを他の構造物を建設する際の地盤改良杭の設計に生きた有力データとして役立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、公知、周知の地盤改良機により地盤Ｇを掘削し、その掘削土中へセメント系安定材を混合し攪拌する混合処理工法によってラップ状配置に造成した複数の地盤改良杭１…のうち、測定対象の杭体に深度方向へ所定の深さまでコア孔２を掘削し、同コア孔２の中へ、深度方向に一定の間隔を保持してひずみ計３を挿入した段階を示している。
【００１７】
前記地盤改良杭１は、隣接する地盤改良杭１、１同士を一部ラップさせて基礎等として必要な本数造成するが、ひずみ計３を挿入する地盤改良杭１は全ての杭体である必要はなく、軸力測定に適切と判断し選択した位置の杭体にのみ実施する。
【００１８】
前記コア孔２は、前記地盤改良杭１…を造成し、それが一定の強度を発現した後に、同地盤改良杭１の中心部に公知のコアボーリング機により深度方向に向かってコア抜きして設ける。前記コア孔２の直径は、地盤改良杭１の外径が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍである場合に、例えば１００ｍｍ程度とされる。前記コア孔２としては、現場で地盤改良杭１について行われる強度確認試験のためのコア抜きサンプリング後の孔を利用できることを付言する。
【００１９】
ひずみ計３は、図２に示すように、剛性のある真直ぐな鉄筋４を利用し、深度方向に一定の間隔を保持して複数個当該鉄筋４へ取り付ける（請求項２記載の発明）。ひずみ計３は、例えば深度方向に３００ｍｍ程度の間隔をあけて、杭の全長にわたりひずみ計測が可能な個数取り付ける。前記ひずみ計３に必要な計測ケーブル３ａは鉄筋４に沿うように配置する。
【００２０】
前記ひずみ計３の具体的構成を図３に示した。これは、一般的にひずみ式変換器又は鉄筋計と称されているもので鉄筋に加わる応力を測定する構成とされている。つまり、ひずみ計３の両側に異形鉄筋３ｂ、３ｂを突き出させた構成とされ、このひずみ計３の設置は、その両側に突き出させた異形鉄筋３ｂ、３ｂ同士を直接、又は異形鉄筋３ｂ、３ｂ間に間隔保持用鉄筋４を介在させて一連に接続して行われる。
【００２１】
前記鉄筋４（又は３ｂ）には、その深度方向の複数箇所に、コア孔２の内周面に当たる振れ止め治具５が取り付けられている（請求項３記載の発明）。この振れ止め治具５は、具体的には図４に平面図を示したように、車輪のスポークの如き４本の腕部５ａと、コア孔２の内周面に接する外径の円形リング部５ｂとから構成され、各腕部５ａの一端は鉄筋４と十字形の配置で接続され、他端は円形リング部５ｂの内周面と接合して構成されている。要するに、鉄筋４（又は３ｂ）を介してひずみ計３をコア孔２内へ挿入する作業及びその後にコア孔２へソイルセメントを注入し充填する際に、鉄筋４、異形鉄筋３ｂとひずみ計３に位置ずれやひずみ計の傾斜が生じることを振れ止め治具５によって確実に防止できる。
上記構成により必要数のひずみ計３…を前記コア孔２の中空部へ所定の配置及び間隔で挿入する。
【００２２】
その後に、地盤改良杭１と同じ配合となるように地上で、掘削土とセメント系安定材を混合攪拌したソイルセメントを前記コア孔２へ注入し密実に充填して前記ひずみ計３を当該地盤改良杭１と一体化させる。後打ちしたソイルセメントが固まるまでは鉄筋４を地盤改良杭１の上端より上方へ突き出させておき、固まった後に改良地盤杭１の上面位置で切断する。このとき構造物の重量が鉄筋４へ集中しないように、鉄筋４（又は３ｂ）の上端は、杭体の上面位置より少し低い位置で切断することが好ましい。
【００２３】
ひずみ計３の計測ケーブル３ａは地盤改良杭１より上方及び側方へ引き出して、図示省略の測定・記録装置（パーソナルコンピュータ等）と接続し、測定結果をリアルタイムで得ると共に、記録格納できるようにしておく。つまり構造物の供用期間中の長期にわたり軸力を測定できる構成とする。
【００２４】
その後に、図５に示すように前記地盤改良杭１の上に実際の構造物Ｙを築造する。すると、ひずみ計３は、構造物Ｙの重量を負担した地盤改良杭１に生じている実際の軸力の大きさを個別に測定する。そうした測定結果の統計により、深度方向の軸力伝達状況（ひずみ）を軸力分布（ひずみ分布）として具体的且つ正確にリアルタイムに測定することができる。
【００２５】
図６、図７には、深度が浅い方から順にａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅと付記したひずみ計３ごとの個別の軸力を継続的に測定して得た軸力分布のグラフ例を示した。図６には、軸力を縦軸に、日付を横軸にとり深度方向に設置されたひずみ計３（ａ〜ｅ）それぞれの軸力測定値を示した。図７は、深度を縦軸に、軸力を横軸にとり深度方向に設置されたひずみ計３（ａ〜ｅ）それぞれの軸力測定値を示した。
【００２６】
図６のグラフに注目すると、構造物の構築が開始される前の５月９日を起点として、その時の軸力を０．０ｋＮと設定している。その後構造物Ｙを築造するにしたがって地盤改良杭１が支持する軸力が増加していることが分かる。因みに構造物Ｙの完成は１１月１８日ごろである。このグラフにより特に環境（温度又は季節）の変化等々により地盤改良杭１の軸力がどのように変化するかを把握できるので、当該地盤改良杭１がもつ特性や傾向を予測することができる。
【００２７】
図７に示したグラフは、鉛直支持力の評価をする際に利用する事が好ましい。鉛直支持力の評価、更に云うと鉛直支持力の妥当性の評価は、前記ひずみ計３…により得られた図７の軸力分布に基づいて、地盤改良杭１の先端支持力と周面摩擦力との案分を算出することによって行われる。
【００２８】
即ち、深度が浅い箇所のひずみ計３（ａ）の軸力測定値が大きく、深くなるにしたがって軸力が次第に小さくなる場合、地盤改良杭１の周面摩擦力は地盤が深くなるにしたがって十分に働いて構造物Ｙの重量を支持し、先端支持力の負担を低減している事が分かり、鉛直支持力が周面摩擦力と先端支持力の合算で構成していると評価することができる。
【００２９】
その逆に、深度が深くなるにしたがって軸力測定値が次第に低下していなかったり大きくなる場合は、周面摩擦力が働いていない、又は負の摩擦力が働き、構造物の重量の大半を地盤改良杭１の先端部によって支持して、先端支持力の負担が大きいと評価することができる。そのような結果から、将来的に沈下する等の危険性があることを予測することができる。したがって、図７の軸力分布は、深度が深くなるにしたがって次第に軸力が低下していることから、地盤改良杭１の鉛直支持力は周面摩擦力と先端支持力で分担していると評価できる。このように、地盤改良杭１の鉛直支持力を継続的に評価することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る地盤改良杭の軸力測定方法の実施例を示した図である。
【図２】コア孔へ挿入されるひずみ計の実施例を示した図である。
【図３】図２におけるひずみ計周辺の拡大図である。
【図４】コア孔の平面図である。
【図５】地盤改良杭の上へ構造物が築造された状態を示す斜視図である。
【図６】ひずみ計により得られた軸力分布の一例を示した図である。
【図７】ひずみ計により得られた軸力分布の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１            地盤改良杭
２            コア孔
３            ひずみ計
３ａ          計測ケーブル
３ｂ          異形鉄筋
４            鉄筋
５            鉄筋振れ止め治具
５ａ          腕部
５ｂ          円形リング部
Ｙ            構造物
【図１】
2005256519.tif 000003
【図２】
2005256519.tif 000004
【図３】
2005256519.tif 000005
【図４】
2005256519.tif 000006
【図５】
2005256519.tif 000007
【図６】
2005256519.tif 000008
【図７】
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