(57)【要約】【課題】杭孔内において効率的に貫入試験を実施するための地盤評価装置及び地盤評価方法を提供する。【解決手段】場所打ち杭の杭孔ｈ１の孔底に建込み、杭孔の外部に達するガイド部Ｄ１１と、ガイド部Ｄ１１に挿入し、滑動可能なロッド部Ｄ１２とを備えた地盤評価装置Ｄ１を用いる。ガイド部Ｄ１１のガイドパイプ３０に接続され、孔底に接触する孔底設置部２２の内径は、規格化された貫入試験方法で定められている試験孔の最大孔径以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
場所打ち杭の杭孔の孔底に建込み、前記杭孔の外部に達するガイド部と、
前記ガイド部に挿入し、滑動可能な試験用ロッドとを備えた地盤評価装置であって、
前記ガイド部において、前記孔底に接触する部分の内径が、規格化された貫入試験方法で定められている試験孔の最大孔径以下であることを特徴とする地盤評価装置。
【請求項２】
前記ガイド部は、保護管と、前記保護管内に設けられたガイドパイプとから構成され、
前記ガイドパイプの内径が、前記規格化された貫入試験方法で定められている試験孔の最大孔径以下であることを特徴とする請求項１に記載の地盤評価装置。
【請求項３】
前記ガイド部の先端には、前記杭孔の孔底に着底する孔底設置部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤評価装置。
【請求項４】
場所打ち杭の杭孔の孔底に接触する部分の内径が、試験用ロッドが滑動可能であって、規格化された貫入試験方法で定められている試験孔の最大孔径以下のガイド部を、前記杭孔の外部に達するように前記杭孔に建込み、
前記ガイド部に、試験用ロッドを挿入し、
前記試験用ロッドを打撃することにより、杭先端地盤の支持性能を評価することを特徴とする地盤評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭基礎地盤の調査等に用いられる地盤評価装置及び地盤評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物など、地盤の強度に対して重量のある構造物を支えるために、基礎工事では杭が利用されている。例えば、現場で円筒状に組んだ鉄筋を、掘削した孔の中に落とし込み、後からコンクリートを孔の中に流し、固めて杭を形成する場所打ち杭がある。杭の支持力は、掘削する地盤の地層構成や質、深さなどに影響されるため、支持地盤調査を行なう必要がある。
【０００３】
この支持地盤調査においては、地盤の工学的性質（Ｎ値）及び試料を求めるために、標準貫入試験が行なわれることがある（例えば、非特許文献１を参照）。この標準貫入試験においては、予め所定の深度まで掘進したボーリング孔を利用して、一定質量（６３．５ｋｇ±０．５ｋｇ）のドライブハンマー（モンケン）を７６ｃｍ±１ｃｍの高さから自由落下させる。そして、ボーリングロッド頭部に取り付けたノッキングブロックを打撃し、ボーリングロッドの先端に取り付けられたサンプラーを規定貫入量である３０ｃｍを打ち込むのに要する打撃回数（＝Ｎ値）を求める。このようなＮ値は、土質の強度や固さを評価する指標として広く用いられている。
【０００４】
更に、一般的に、杭の支持地盤の深さを確認するためのボーリング調査も行なわれている。例えば、建築構造物の基礎として施工される杭の支持層について、敷地内で数本のボーリング調査（標準貫入試験）を実施する。そして、それら数本のボーリング調査結果を基に内挿及び外挿により、建築構造物を建設する敷地全体の基礎杭の支持層の深さを推定する。
【０００５】
また、杭の支持力を実測値に基づいて把握して打ち止め判定を行なうための杭の打ち止め管理方法も検討されている（例えば、特許文献１を参照）。この文献に記載された技術においては、打ち止め予定位置まで鋼管杭を貫入させた後に鋼管杭先端部の土砂を取り除き、鋼管杭内に貫入試験器を挿入して、鋼管杭先端部の地盤のＮ値測定と試料採取を行なう。
【０００６】
また、基礎杭を施した後に載荷術試験により行なう場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２００９６２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日本工業規格、「標準貫入試験方法（JIS A 1219）」、［online］、［平成２８年２月１５日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：http://www.jiban.or.jp/file/organi/bu/kijyunbu/jis_a_1219.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
すべての基礎杭の先端（杭先端地盤）における支持性能を確認するには、すべての基礎杭の施工位置付近において、杭施工前に地表面からボーリング削孔してＮ値を求める必要がある。杭長が長い場合、ボーリング長が長くなり、支持層のＮ値の調査の負担が大きくなる。また、調査に長時間を要し、基礎杭施工の着手時期に影響を与えることになる。例えば、基礎杭１００本で、杭長が５０ｍの場合、基礎杭全数量に調査するには、５０００ｍ（＝１００×５０）のボーリングを実施する必要が生じる。更に、ボーリング調査後に基礎杭の施工位置が変更となった場合には、改めてボーリング調査を追加して実施する必要があった。
一方、載荷試験により支持性能を確認する場合には、更に大きな費用負担と長期間が必要であった。
【００１０】
また、特許文献１に記載の技術では、鋼管の内径によっては、ロッドが座屈する場合がある。更に、ロッドの周囲の状況によっては、通常の試験環境における土被りとは異なり、的確な試験を行なうことができないことがある。
【００１１】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、この目的は、杭孔内において効率的に貫入試験を実施するための地盤評価装置及び地盤評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための地盤評価装置は、場所打ち杭の杭孔の孔底に建込み、前記杭孔の外部に達するガイド部と、前記ガイド部に挿入し、滑動可能な試験用ロッドとを備え、前記ガイド部において、前記孔底に接触する部分の内径が、規格化された貫入試験方法で定められている試験孔の最大孔径以下である。これにより、杭孔を用いて、貫入試験を行なうことができる。
【００１３】
・上記地盤評価装置において、前記ガイド部は、保護管と、前記保護管内に設けられたガイドパイプとから構成され、前記ガイドパイプの内径が、前記規格化された貫入試験方法で定められている試験孔の最大孔径以下であることが好ましい。これにより、内径が大きい保護管においても、ロッド部を的確にガイドすることができる。
【００１４】
・上記地盤評価装置において、前記ガイド部の先端には、前記杭孔の孔底に着底する孔底設置部が設けられていることが好ましい。これにより、貫入試験における土被り圧を考慮して、同様の条件で試験を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、杭孔内において効率的に貫入試験を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の地盤評価装置の説明図であって、（ａ）はガイド部、（ｂ）はロッド部の説明図。
【図２】本実施形態の地盤評価装置の説明図であって、（ａ）は分解図、（ｂ）は斜視図。
【図３】本実施形態の試験方法の説明図であって、（ａ）は掘削、（ｂ）はロッド建込み、（ｃ）は先行削孔、（ｄ）標準貫入試験の説明図。
【図４】他の実施形態の地盤評価装置の説明図。
【図５】他の実施形態の地盤評価装置の説明図、（ａ）は全体図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）Ｄ−Ｄ線断面図。
【図６】他の実施形態の地盤評価装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図３に従って、地盤評価装置及び地盤評価方法の一実施形態を説明する。本実施形態では、場所打ち杭の杭孔において、孔底の支持地盤（杭先端地盤）の支持性能についての調査を行なう場合を想定する。ここでは、事前の数本のボーリング調査に基づき基礎杭配置と長さとを決定する。そして、基礎抗掘削後かつコンクリート打設前に基礎掘削孔を利用した孔底の標準貫入試験を実施する。
【００１８】
まず、図１を用いて、本実施形態の地盤評価装置Ｄ１を説明する。
図１（ａ）に示すように、地盤評価装置Ｄ１は、地盤に掘削された杭孔ｈ１内に吊り降ろされる。この杭孔ｈ１には、泥水等の安定液ｗ１が満たされる。
【００１９】
地盤評価装置Ｄ１は、ガイド部Ｄ１１及びロッド部Ｄ１２を含んで構成される。ガイド部Ｄ１１は、保護管１０、接続部２１、孔底設置部２２、ロッド導入部２３、ガイドパイプ３０を備える。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ロッド部Ｄ１２は、ボーリングロッド５０（試験用ロッド）、サンプラー５１、ノッキングヘッド５２を備える。
保護管１０は、ガイドパイプ３０を支保するための筒状体の部材である。本実施形態では、円筒形状の筒状体を用いる。この保護管１０としては、コンクリート打設用のトレミー管を用いることも可能である。
【００２１】
接続部２１は、杭孔ｈ１内において、所定長の保護管１０を接続するための部材である。
ガイドパイプ３０は、ボーリングロッド５０を概ね保護管１０の中央に誘導するための筒状体の部材である。本実施形態では、ガイドパイプ３０は、少なくとも最下段の保護管１０の接続部２１の下に１箇所は設置する。ガイドパイプ３０の内径はボーリングロッド５０が滑動可能であり、日本工業規格「標準貫入試験方法（JIS A 1219）」で定められている試験孔の直径（６５ｍｍ〜１５０ｍｍ）内とする。
【００２２】
孔底設置部２２は、接続部２１により連結された保護管１０を、杭孔ｈ１の孔底に設置するための部材である。この孔底設置部２２において、孔底に接触する部分の内径も、標準貫入試験方法で定められている試験孔の直径内とする。
ロッド導入部２３は、口元においてボーリングロッド５０を挿入する部材である。このロッド導入部２３により、標準貫入試験時に、口元においてボーリングロッド５０のふらつきを抑制する。
【００２３】
ボーリングロッド５０は、ノッキングヘッド５２を、ドライブハンマー（図示せず）で打撃したときのエネルギをサンプラー５１に伝達する。
サンプラー５１は、シュー、スプリットバレル、カップリングにより構成される。シューの下端は、開口されており、土を取り込むことができる。シューから取り込まれた土（試料）は、カップリングにより結合されているスプリットバレルに詰め込まれる。
【００２４】
次に、図２を用いて、ガイド部Ｄ１１の要部（保護管１０、接続部２１、孔底設置部２２、ガイドパイプ３０）の構成を説明する。
図２（ａ）に示すように、接続部２１の内部は、上端の内径は下端（小径部）の内径よりも大きく、内部に上方に向けて広がったテーパー（傾斜部）が設けられた漏斗状を有している。下端の内径は、ガイドパイプ３０の外径よりも僅かに大きく、挿入されたガイドパイプ３０を支保する。そして、接続部２１の上部及び下部には、保護管１０を脱着可能に嵌合や螺合する固定部（図示せず）を備える。
【００２５】
孔底設置部２２の内部も、上端の内径は下端（小径部）の内径よりも大きく、内部に上方に向けて広がったテーパー（傾斜部）が設けられた漏斗状を有している。下端の内径は、ガイドパイプ３０の外径よりも僅かに大きく、挿入されたガイドパイプ３０を支保する。そして、孔底設置部２２の上部には、保護管１０を脱着可能に嵌合や螺合する固定部（図示せず）を備える。一方、孔底設置部２２の下部には、円盤状のフランジ部２２ｃを備える。このフランジ部２２ｃにより、孔底に対して、土被り荷重（圧力）で押下する。
そして、図２（ｂ）に示すように、接続部２１及び孔底設置部２２に連結された保護管１０内において、ガイドパイプ３０を支保する。
【００２６】
次に、図３を用いて、標準貫入試験の実施方法を説明する。基礎杭の長さを決めるための支持層の確認は、従来通り、数か所のボーリング調査（標準貫入試験）結果に基づいて、内挿及び外挿により、すべての杭基礎の支持地盤層深さを決定し、基礎杭長を設定する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、地盤に杭孔ｈ１を掘削し、安定液ｗ１を満たしておく。
そして、接続部２１及び孔底設置部２２により連結された保護管１０を、杭孔ｈ１内に挿入するとともに、接続部２１により、保護管１０を連結させながら、保護管１０の上端が杭孔ｈ１の外に出るようにする。
【００２８】
この場合、安定液の比重、杭孔の深さ、保護管１０，接続部２１，孔底設置部２２，ガイドパイプ３０の総重量、フランジ部の底面積を用いて、フランジ部２２ｃにより孔底に印加される圧力を算出する。また、杭孔の深さ、土の比重に基づいて、基礎掘削前の土被り荷重（圧力）を算出する。そして、フランジ部２２ｃにより孔底に印加される圧力が、貫入試験時に、基礎掘削前の土被り荷重（圧力）と同等になるように調整する。ここで、印加される圧力が、土被り荷重（圧力）を大きく下回る場合には、保護管１０の側部等に、不足分の重量の錘を吊り下げる。一方、印加される圧力が、土被り荷重（圧力）を大きく上回る場合には、保護管１０を、過分の重量を相殺するように吊り上げる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、ロッド導入部２３から、サンプラーを接続したロッド部Ｄ１２を建て込む。そして、ロッド部Ｄ１２を孔底に着地させる。
次に、図３（ｃ）に示すように、ロッド部Ｄ１２を用いて先行削孔する。具体的には、予備打ちにより、１５０ｍｍ程度を打ち込む。
【００３０】
そして、図３（ｄ）に示すように、標準貫入試験を実施する。この場合には、ロッド部Ｄ１２の上端のノッキングヘッドに対して、一定質量（６３．５ｋｇ±０．５ｋｇ）のドライブハンマー（モンケン）を７６ｃｍ±１ｃｍの高さから自由落下させる。これにより、ロッド部Ｄ１２の先端のサンプラーが、土壌内に本打ちされる。
【００３１】
そして、標準貫入試験の終了後に、ロッド部Ｄ１２のサンプラーを、杭孔ｈ１から引き上げる。この後で、ガイド部Ｄ１１も杭孔ｈ１から引き上げる。なお、保護管１０として、コンクリート打設用のトレミー管を用いた場合には、杭孔ｈ１に基礎杭用の鉄筋籠を挿入し、保護管１０によりコンクリートを打設するようにしてもよい。
【００３２】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、杭孔ｈ１を用いて、標準貫入試験を行なう。これにより、基礎杭施工前に施工する必要があるボーリング調査（標準貫入試験）の数量は、これまでと同様であるため、基礎杭の施工着手時期への影響を避けることができる。また、杭基礎掘削で掘削した孔を用いて、基礎杭の孔底の標準貫入試験を実施する。これにより、杭長が長くなったとしてもボーリング長は長くなることがなく、支持層確認のための工期を短く、費用負担も軽減できる。また、基礎杭の掘削後に支持層の性能を確認するため、基礎杭の長さの施工位置が変更になったとしても、地表面からの追加のボーリング調査を不要にすることができる。
【００３３】
（２）本実施形態では、保護管１０は接続部２１により連結される。この接続部２１は、上端の内径は下端の内径よりも大きくなっており、内部に上方に向けて広がったテーパーが設けられている。基礎杭の杭孔の深くなると、ボーリングロッド５０も長くする必要があるが、接続部２１の内径により、ボーリングロッド５０の座屈を抑制することができる。
【００３４】
（３）本実施形態では、孔底設置部２２は、ガイドパイプ３０を支保する。これにより、ボーリングロッド５０を概ね保護管１０の中央に誘導することができる。
（４）本実施形態では、孔底設置部２２の下端には、フランジ部２２ｃを備える。ガイドパイプ３０に接続され、孔底に接触する孔底設置部２２の内径は、標準貫入試験方法で定められている試験孔の直径内とする。これにより、杭径が大きい杭孔においても、通常の標準貫入試験と同様に試験を行なうことができる。
また、このフランジ部２２ｃに加重される総重量に基づいて、フランジ部２２ｃにより孔底に印加される圧力が、基礎掘削前の土被り荷重（圧力）と同等になるように調整する。これにより、杭径が大きい杭孔においても、通常の標準貫入試験と同様の土被り荷重（圧力）の条件下で試験を行なうことができる。
【００３５】
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ガイドパイプ３０は、少なくとも最下段の保護管１０の接続部２１の下に１箇所は設置する。これに代えて、孔底から地上まで、杭孔の全長にわたって保護管とガイドパイプを設けてもよい。
【００３６】
例えば、図４に示すように、孔底設置部２２〜ロッド導入部２３の全長に渡った長さのガイドパイプ３２を挿入した地盤評価装置Ｄ２を用いる。これにより、ボーリングロッド５０の座屈を抑制することができる。
【００３７】
・上記実施形態では、円筒形状の保護管１０を用いる。保護管１０の形状は、円筒形状に限定されるものではなく、筒状体であればよい。例えば、断面が矩形状の筒状体を用いることも可能である。
更に、図５（ａ）に示すように、保護管１２の一部に開口部１５を設けた地盤評価装置Ｄ３を用いることも可能である。ここで、図５（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線断面図である。また、図５（ｃ）は、Ｃ−Ｃ線断面図、図５（ｄ）は、Ｄ−Ｄ線断面図である。
図５（ａ）に示すように、保護管１２の周囲の一部に開口部１５が設けられている。
基礎杭の掘削深さが非常に深く、孔底で標準貫入試験を深い位置まで実施する場合には、標準貫入試験孔を深く掘削する必要がある。この場合には、掘削ずりが地表面まで上がりにくくなる。このため、保護管１２に開口部１５を設けることにより、掘削ずりを杭孔内に排出できる。なお、排出した掘削ずりは標準貫入試験後に取り除けばよい。
【００３８】
・上記実施形態では、接続部２１を用いて、保護管１０を接続する。この接続部２１には、狭まった領域が設けられており、ボーリングロッド５０の座屈を抑制する。保護管１０の間に接続部２１を介さずに、保護管１０同士を直接的に接続してもよい。
【００３９】
例えば、図６に示すように、ガイドパイプ３５の一部の領域にスペーサ３６を設けた地盤評価装置Ｄ４を用いる。更に、ガイドパイプ３５の先端にはフランジ部３５ｃを設ける。このフランジ部３５ｃにより、孔底に対して、土被り荷重（圧力）で押下する。これにより、コンクリート打設用に接続されたトレミー管にガイドパイプ３５を挿入して、ボーリングロッド５０をガイドすることができる。そして、杭の構築時には、ガイドパイプ３５を引き抜き、鉄筋籠を吊り下げて、トレミー管を介して、コンクリートを打設する。
【００４０】
・上記実施形態では、保護管１０内にガイドパイプ３０を挿入する。保護管１０が小径の場合には、ガイドパイプ３０を用いることなく、保護管１０内にボーリングロッド５０を直接挿入してもよい。
【００４１】
・上記実施形態では、孔底設置部２２の下端には、円盤状のフランジ部２２ｃを備える。フランジ部２２ｃの形状は円盤状に限定されるものではない。例えば、着底面積を変更可能な部材を用いることも可能である。
更に、不陸をなくすために、保護管１０の下端にスタビライザを設けてもよい。この場合には、スタビライザを動作させて、孔底を平坦に整地する。これにより、孔底の形状を考慮して、孔底設置部２２を着底させることができる。
【００４２】
・上記実施形態では、貫入試験方法として、日本工業規格「標準貫入試験方法」に適用したが、規格化された貫入試験方法であれば、試験の種類は標準貫入試験方法に限定されるものではない。例えば、オランダ式二重管コーン貫入試験方法（JIS A 1220）、スウェーデン式サウンディング試験（JIS A 1221）等の他の規格に適用してもよい。また、規格化された貫入試験方法は、日本工業規格に限定されるものでもない。例えば、地盤工学会基準のポータブルコーン貫入試験（JGS 1431）、簡易動的コーン貫入試験方法（JGS 1433）、電気式コーン貫入試験方法（JGS 1435）、動的コーン貫入試験方法（JGS 1437）等に適用してもよい。
【００４３】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（ａ）前記孔底設置部により孔底に印加される圧力が、貫入試験時に、掘削前の土被り荷重と同等になるようにすることを特徴とする地盤評価方法。
これにより、杭径が大きい杭孔においても、通常の標準貫入試験と同様に試験を行なうことができる。
（ｂ）前記ガイド部に、トレミー管を用い、試験後にコンクリート打設を行なうことを特徴とする地盤評価方法。
これにより、効率的に場所打ち杭を構築することができる。
【符号の説明】
【００４４】
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…地盤評価装置、Ｄ１１…ガイド部、Ｄ１２…ロッド部、１０，１２…保護管、２１…接続部、２２…孔底設置部、２３…ロッド導入部、３０，３２，３５…ガイドパイプ、３６…スペーサ、５０…ボーリングロッド（試験用ロッド）、５１…サンプラー、５２…ノッキングヘッド。
【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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