(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に構築した試験杭の押込み力及び引抜き力に対する支持力を、押し引き兼用ジャッキを駆動し、鉛直方向上方に構築した反力杭の周面摩擦力を反力に利用して測定する鉛直交番載荷試験を行う載荷試験杭の構築工法であって、
反力杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材の下端部にコンクリート遮蔽用の仕切板を設け、該仕切板の下面に押し引き兼用ジャッキの上部側を固定して設け、該押し引き兼用ジャッキの下部側に試験杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材を固定して設けると共に、前記仕切板にトレミー管を通すガイド管の下端部を貫通させ、その上端部は反力杭の天端設定位置より上方へ立ち上げて設けた長尺の載荷試験部材を、地中に掘削した杭孔内へ挿入する段階と、
前記載荷試験部材のガイド管内にトレミー管を通し、同トレミー管を試験杭のコンクリート打設位置まで挿入し、前記仕切板の下方に必要な高さまでコンクリートを打設して試験杭を構築する段階と、
前記ガイド管の外側にトレミー管を挿入し、前記仕切板の上面へコンクリートを打設して反力杭を構築する段階と、
から成ることを特徴とする、載荷試験杭の構築工法。
【請求項２】
地中に構築した試験杭の押込み力及び引抜き力に対する支持力を、押し引き兼用ジャッキを駆動し、鉛直方向上方に構築した反力杭の周面摩擦力を反力に利用して測定する鉛直交番載荷試験を行う載荷試験杭の構築工法であって、
反力杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材の下端部にコンクリート遮蔽用の仕切板を設け、該仕切板の下面に押し引き兼用ジャッキの上部側を固定して設け、該押し引き兼用ジャッキの下部側に試験杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材を固定して設けると共に、前記仕切板にトレミー管を通す貫通孔を設け、前記貫通孔を閉鎖する遮蔽蓋を仕切板に設け、更に前記貫通孔へトレミー管を通した長尺の載荷試験部材を、地中に掘削した杭孔内へ挿入する段階と、
前記トレミー管を試験杭のコンクリート打設位置まで挿入し、前記仕切板の下方に必要な高さまでコンクリートを打設して試験杭を構築する段階と、
前記トレミー管を前記仕切板より上方へ引き上げ、遮蔽蓋が閉鎖した仕切板の上方部へトレミー管を通じてコンクリートを打設し反力杭を構築する段階と、
から成ることを特徴とする、載荷試験杭の構築工法。
【請求項３】
遮蔽蓋は、仕切板の貫通孔に通したトレミー管を引き上げれば、自動的に前記貫通孔を閉鎖する、バネ機構又は油圧ピストン機構による閉鎖手段を備えていることを特徴とする、請求項２に記載した載荷試験杭の構築工法。
【請求項４】
載荷試験部材は、セメントミルク等の固化材を注入して膨張させ仕切板と杭孔の壁面との隙間を密閉するパッカーを仕切板の外周縁部に備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した載荷試験杭の構築工法。
【請求項５】
載荷試験部材は、反力杭を構築するコンクリートの圧力を利用して仕切板と杭孔の壁面との隙間を密閉するシートを備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した載荷試験杭の構築工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中に構築した試験杭の押込み力及び引抜き力に対する支持力を、押し引き兼用ジャッキを駆動し、鉛直方向上方に構築した反力杭の周面摩擦力を反力に利用して測定する、鉛直交番載荷試験のための載荷試験杭の構築工法の技術分野に属し、更に云えば、反力杭と試験杭のコンクリートを上下で確実に打ち分けられる構成とした載荷試験杭の構築工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大地震時における基礎の保有耐力の評価に関する重要性が増加している。塔状比の大きな建築物では、地震時に基礎杭に大きな押込み力や引抜き力が作用し、建物が浮き上がったり、更には転倒する可能性が考えられる。このような建物の基礎設計では、杭の押込み力や引抜き力に対する支持力を測定するため、鉛直交番載荷試験を実施することが重要である。しかしながら、前記鉛直交番載荷試験を、例えば特許２６９４５１０号公報、特開平７−１９９７３号公報等に開示された従来の試験方法で実施する場合には、載荷試験装置の構成が複雑且つ大掛りとなり、試験工程が長く、かなり広いスペースを必要とするし、コストも嵩む。こうした理由から前記載荷試験が実施されること自体が稀な状況にある。
【０００３】
そこで、本出願人は、先の特許出願（特願２０００−６９９３６）において、地中に構築した試験杭の押込み力及び引抜き力に対する支持力を、押し引き兼用ジャッキを駆動し、鉛直方向上方に構築した反力杭の周面摩擦力を反力に利用して鉛直交番載荷試験を行うことができ、構成が簡単で、試験工程が短くて済み、しかも省スペースと低コストで実施できる、杭の載荷試験方法及び載荷試験装置を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記本出願人の載荷試験方法における載荷試験杭の構成は、地中に試験杭を構築した後、その鉛直方向上方に一連の配置で反力杭を構築する際に、両者間に少なくとも押し引き兼用ジャッキの押し引き機能に必要な大きさの空洞部又は安定液を充填した空間をある程度高い精度で形成する必要がある。
【０００５】
従来、場所打ち杭の構築工法としては、例えば特開平１０−８８５７１号公報、特開平１１−２１７８２７号公報等に開示されたものが公知である。しかし、これらの構築工法は、いずれもトレミー管を使用して、杭下端部から上方へとコンクリートを順次打ち上げていく構成なので、反力杭と試験杭とを上下に打ち分け、前記した空洞部又は安定液を充填した空間を確実に形成することは期待し難い。
【０００６】
そこで、反力杭の下端部位置にコンクリートを遮蔽する仕切板を設け、これを境にして反力杭と試験杭のコンクリートを上下に打ち分け、両者間に前記空洞部又は安定液を充填した空間を形成することが考えられる。
【０００７】
この場合の載荷試験杭は、構成上、反力杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材と、動力源としての押し引き兼用ジャッキと、試験杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材とを一連に連結した長尺な載荷試験部材を構成し、仕切板をその一部として設け、同載荷試験部材を杭孔内に挿入して構築することになるが、次の問題点がある。
【０００８】
(a) 前記載荷試験部材を試験杭のコンクリート打設後に上部から挿入する場合、その挿入作業が前記試験杭のコンクリート硬化時間に間に合わない。
(b) 前記載荷試験部材を試験杭のコンクリート打設前に先行して挿入する場合、仕切板が試験杭のコンクリート打設に使用するトレミー管の挿入時に障害となってしまう。
(c) トレミー管の引き上げ後に仕切板を載荷試験部材へ設ける場合には、同仕切板が形成する反力杭下端部の精度を一定に確保できず、結果として載荷試験杭の品質信頼性を保証できない。
(d) 前記(a)〜(c)のいずれの場合においても、仕切板と杭孔の壁面との間に隙間ができる。反力杭のコンクリート打設時に、前記隙間から打設コンクリートが仕切板の下方へ落ち込んでしまう心配があり、仕切板の下に位置する前記空洞部又は安定液を充填した空間を高精度に形成することができない。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記(a)〜(d)の問題点を全て解決することであり、更に云えば、反力杭と試験杭のコンクリートを仕切板を用いて上下で確実に打ち分け、両者の間に少なくとも押し引き兼用ジャッキの押し引き機能に必要な大きさの空洞部又は安定液を充填した空間を高精度に形成して、鉛直交番載荷試験の実施に適した高品質の載荷試験杭の構築が可能な、載荷試験杭の構築工法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した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載荷試験杭の構築工法は、
地中に構築した試験杭の押込み力及び引抜き力に対する支持力を、押し引き兼用ジャッキを駆動し、鉛直方向上方に構築した反力杭の周面摩擦力を反力に利用して測定する鉛直交番載荷試験を行う載荷試験杭の構築工法であって、
反力杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材の下端部にコンクリート遮蔽用の仕切板を設け、該仕切板の下面に押し引き兼用ジャッキの上部側を固定して設け、該押し引き兼用ジャッキの下部側に試験杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材を固定して設けると共に、前記仕切板にトレミー管を通すガイド管の下端部を貫通させ、その上端部は反力杭の天端設定位置より上方へ立ち上げて設けた長尺の載荷試験部材を、地中に掘削した杭孔内へ挿入する段階と、
前記載荷試験部材のガイド管内にトレミー管を通し、同トレミー管を試験杭のコンクリート打設位置まで挿入し、前記仕切板の下方に必要な高さまでコンクリートを打設して試験杭を構築する段階と、
前記ガイド管の外側にトレミー管を挿入し、前記仕切板の上面へコンクリートを打設して反力杭を構築する段階と、
から成ることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載した発明に係る載荷試験杭の構築工法は、
地中に構築した試験杭の押込み力及び引抜き力に対する支持力を、押し引き兼用ジャッキを駆動し、鉛直方向上方に構築した反力杭の周面摩擦力を反力に利用して測定する鉛直交番載荷試験を行う載荷試験杭の構築工法であって、
反力杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材の下端部にコンクリート遮蔽用の仕切板を設け、該仕切板の下面に押し引き兼用ジャッキの上部側を固定して設け、該押し引き兼用ジャッキの下部側に試験杭へ荷重を伝達する鉄骨等の荷重伝達部材を固定して設けると共に、前記仕切板にトレミー管を通す貫通孔を設け、前記貫通孔を閉鎖する遮蔽蓋を仕切板に設け、更に前記貫通孔へトレミー管を通した長尺の載荷試験部材を、地中に掘削した杭孔内へ挿入する段階と、
前記トレミー管を試験杭のコンクリート打設位置まで挿入し、前記仕切板の下方に必要な高さまでコンクリートを打設して試験杭を構築する段階と、
前記トレミー管を前記仕切板より上方へ引き上げ、遮蔽蓋が閉鎖した仕切板の上方部へトレミー管を通じてコンクリートを打設し反力杭を構築する段階と、
から成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載した載荷試験杭の構築工法において、遮蔽蓋は、仕切板の貫通孔に通したトレミー管を引き上げれば、自動的に前記貫通孔を閉鎖する、バネ機構又は油圧ピストン機構による閉鎖手段を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した載荷試験杭の構築工法において、
載荷試験部材は、セメントミルク等の固化材を注入して膨張させ仕切板と杭孔の壁面との隙間を密閉するパッカーを仕切板の外周縁部に備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した載荷試験杭の構築工法において、
載荷試験部材は、反力杭を構築するコンクリートの圧力を利用して仕切板と杭孔の壁面との隙間を密閉するシートを備えていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施形態及び実施例】
本発明は、図２又は図５若しくは図６のように、地中に構築した試験杭１の押込み力及び引抜き力に対する支持力を、押し引き兼用ジャッキ３を動力源とし、鉛直方向上方に構築した反力杭２の周面摩擦力を反力に利用して測定する、鉛直交番載荷試験のための載荷試験杭の構築工法として好適に実施される。
【００１６】
先ず、請求項１に記載した発明に係る載荷試験杭の構築工法は、図１Ａ、Ｂに示したように、反力杭２へ荷重を伝達する荷重伝達部材である鉄骨４の下端部にコンクリート遮蔽用の仕切板５を設ける。該仕切板５の下面に押し引き兼用ジャッキ３の上部側を固定して設け、該押し引き兼用ジャッキ３の下部側に試験杭１へ荷重を伝達する荷重伝達部材としての鉄骨６を固定して設ける。更に前記仕切板５にトレミー管７を通すガイド管９の下端部を貫通させ、その上端部は反力杭２の天端設定位置よりも十分上方まで立ち上げて設ける。こうして構成した長尺の載荷試験部材をまとめて、地中に掘削した杭孔内へ挿入する。
【００１７】
続いて、前記載荷試験部材のガイド管９内にトレミー管７を通し、同トレミー管７を試験杭１のコンクリート打設位置まで深く挿入し、前記仕切板５の下方に、少なくとも前記押し引き兼用ジャッキ３の押し引き機能に必要な高さを確保する位置（図示例の場合、杭孔の形状的制約から試験精度も確保するため、同杭孔の下側小径部分の上端部近傍位置）までコンクリートを打設して試験杭１を構築する。
【００１８】
その後、前記トレミー管７は撤去し、杭孔内における前記ガイド管９の外側に試験杭１の構築に使用した前記トレミー管７又は別途用意したトレミー管を挿入し、前記仕切板５の上面へコンクリートを打設して、反力杭２を構築する。
【００１９】
その結果、仕切板５によって仕切られた試験杭１と反力杭２との間でコンクリートが打ち分けられ、空洞部（又は安定液を充填した空間）１１が確実に形成される。
【００２０】
請求項１に記載した発明は、上記した実施形態に限定されず、試験杭１と反力杭２とを同時に構築したり、構築の順序を逆にして実施することも可能である。
【００２１】
なお、図示例の載荷試験杭は、大きな載荷荷重を試験杭１に伝達可能なように同試験杭１の杭径よりも反力杭２の杭径を２倍程度太くして実施している。
【００２２】
図２は、上記のようにして構築された載荷試験杭の詳細な構成を示している。
【００２３】
本実施形態では、反力杭２へ荷重を伝達する荷重伝達部材として、鉄骨４だけでなく鉄筋１２も設けられている。また、図３に示したように、前記鉄骨４にはＨ形鋼が使用され、このＨ形鋼のフランジとウェブとで形成された凹溝に沿って平行に合計２本のガイド管９が設けられている。
【００２４】
図２の実施形態では、試験杭１を、その内部の荷重伝達部材として鉄骨６だけでなく鉄筋１６も設けた鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ構造）で構築している。図５のように、試験杭１を、その内部の荷重伝達部材として鉄筋１６のみを設けた鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）で構築したり、図６のように、試験杭１を、その内部の荷重伝達部材として鉄骨６のみ設けた鉄骨構造（ＳＣ構造）で構築して実施することも勿論可能である。但し、図５のＲＣ構造の場合、載荷試験での荷重伝達を確実とするため、試験杭１内部の鉄筋１６は、その上端の補強用鋼板１７と短尺の鉄骨６’を介在させてジャッキ３の下部側に設けている。さらに反力杭２の内部の荷重伝達部材には、鉄筋１２のみを設けて実施している。
【００２５】
図４は、ジャッキ３の周辺の更なる詳細を示している。即ち、前記載荷試験部材は、図示省略の注入管よりセメントミルク等の固化材を注入して膨張させ、仕切板５と杭孔の壁面１０との隙間を密閉するパッカー１４を、同仕切板５の外周縁部に立ち上げた側面板１３の外周面に備えており、前記隙間から下方の空洞部（又は安定液を充填した空間）１１へ反力杭２の打設コンクリートが落ち込むのを防止している（請求項４記載の発明）。
【００２６】
前記載荷試験部材はまた、反力杭２を構築するべく打設したコンクリートの圧力により仕切板５と杭孔の壁面との隙間を密閉するシート１５を、反力杭２内部の鉄筋１２の外周部にその一端を止着して備えている。このシート１５は前記したパッカー１４と共に反力杭２の打設コンクリートが前記隙間から下方の空洞部（又は安定液を充填した空間）１１へ落ち込むのを防止する（請求項５記載の発明）。
【００２７】
したがって、請求項１に記載した発明に係る載荷試験杭の構築工法によれば、仕切板５が試験杭１のコンクリート打設時の障害とならず、当該試験杭１をスムーズに構築できる。また、請求項４、５に記載の発明によれば、反力杭２を打設するコンクリートが仕切板５と杭孔の壁面１０との隙間から下方へ落ち込むことを防止できる。よって、図２又は図５若しくは図６のように、反力杭２と試験杭１のコンクリートを上下で確実に打ち分けることができ、両者の間に、少なくとも押し引き兼用ジャッキ３の押し引き機能に必要な大きさの空洞部（又は安定液を充填した空間）１１を確実に高精度に設けて、鉛直交番載荷試験の実施に適した高品質な載荷試験杭を構築することができる。
【００２８】
次に、請求項２に記載した発明に係る載荷試験杭の構築工法の実施形態を、図７Ａ、Ｂに示した。反力杭２へ荷重を伝達する荷重伝達部材としての鉄骨４の下端部にコンクリート遮蔽用の仕切板５を設け、該仕切板５の下面に押し引き兼用ジャッキ３の上部側を固定して設け、該押し引き兼用ジャッキ３の下部側に試験杭１へ荷重を伝達する荷重伝達部材としての鉄骨６を固定して設けている。前記仕切板５にトレミー管７を通す貫通孔８を設け、さらに該仕切板５に前記貫通孔８を閉鎖する遮蔽蓋２０を設けて構成した長尺の載荷試験部材を、前記貫通孔８へ予め通して用意したトレミー管７と共に地中に掘削した杭孔内へ挿入する。
【００２９】
前記遮蔽蓋２０は、図８Ａ〜Ｃ又は図９Ａ〜Ｃに示したように、仕切板５の貫通孔８に通したトレミー管７を引き上げれば、自動的に閉鎖する、バネ機構１９又は油圧ピストン機構１８による閉鎖手段を備えている（請求項３記載の発明）。よって、仕切板５の前記遮蔽蓋２０を上方へ押し開くことによって、トレミー管７を前記貫通孔８に通すことができ、その状態で前記載荷試験部材は地中に掘削した杭孔内へ挿入される。
【００３０】
続いて、前記トレミー管７を前記仕切板５の貫通孔８を通じて試験杭１のコンクリート打設位置まで深く挿入し、前記仕切板５の下方に、少なくとも前記押し引き兼用ジャッキ３の押し引き機能に必要な高さを確保する位置までコンクリートを打設して試験杭１を構築する。
【００３１】
その後、トレミー管７を前記仕切板５より上方に引き上げて貫通孔８より上方へ抜く。その結果、遮蔽蓋２０が貫通孔８を閉鎖するので、同トレミー管７により同仕切板５の上面へコンクリートを打設して反力杭２を構築する。
【００３２】
こうして試験杭１と反力杭２のコンクリートを打ち分けることができ、両者の間に空洞部（又は安定液を充填した空間）１１が確実に形成される。
【００３３】
この請求項２に記載した発明によれば、上記請求項１に記載した発明に係る載荷試験杭の構築工法と同様、仕切板５が試験杭１のコンクリート打設時の障害とならず、当該試験杭１をスムーズに構築できる。
請求項３に記載の発明によれば、遮蔽蓋２０がトレミー管７の引き上げにより自動的に貫通孔８を閉鎖するので、反力杭２のコンクリート打設時の弊害も生じない。
【００３４】
また、請求項４、５に記載の発明によれば、反力杭２の打設コンクリートが前記仕切板５と杭孔の壁面１０との隙間から下方へ落ち込むことを防止できる。よって、図２又は図５若しくは図６のように、反力杭２と試験杭１のコンクリートを上下で確実に打ち分け、少なくとも押し引き兼用ジャッキ３の押し引き機能に必要な大きさの空洞部（又は安定液を充填した空間）１１を高精度に形成して、鉛直交番載荷試験の実施に適した高品質な載荷試験杭を構築することができる。
【００３５】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜５に記載した発明に係る載荷試験杭の構築工法によれば、仕切板が試験杭のコンクリート打設時の障害とならず、当該試験杭をスムーズに構築できる。また、反力杭の打設コンクリートが前記仕切板と杭孔の壁面との隙間から下方へ落ち込むことも防止できる。よって、反力杭と試験杭のコンクリートを上下で確実に打ち分け、両者の間に、少なくとも押し引き兼用ジャッキの押し引き機能に必要な大きさの空洞部又は安定液を充填した空間を高精度に形成して、鉛直交番載荷試験の実施に適した高品質な載荷試験杭を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ、Ｂは本発明に係る載荷試験杭の構築工法の実施形態を示す概要図である。
【図２】本発明で構築した載荷試験杭の実施形態を示す立面図である。
【図３】図２のａ−ａ線矢視断面図である。
【図４】図２のＸ部分の拡大図である。
【図５】本発明で構築した載荷試験杭の異なる実施形態を示す立面図である。
【図６】本発明で構築した載荷試験杭のさらに異なる実施形態を示す立面図である。
【図７】Ａ、Ｂは本発明に係る載荷試験杭の構築工法の異なる実施形態を示す概要図である。
【図８】Ａ〜Ｃは、図７の構築工法における遮蔽蓋周辺の詳細を示す説明図である。
【図９】Ａ〜Ｃは、図７の構築工法における遮蔽蓋周辺の詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
１  試験杭
２  反力杭
３  ジャッキ
４  鉄骨（反力杭への荷重伝達部材）
１２  鉄筋（反力杭への荷重伝達部材）
５  仕切板
６  鉄骨（試験杭への荷重伝達部材）
１６  鉄筋（試験杭への荷重伝達部材）
７  トレミー管
９  ガイド管
８  （仕切板の）貫通孔
２０  遮蔽蓋
１９  バネ機構（遮蔽蓋の閉鎖手段）
１８  油圧ピストン機構（遮蔽蓋の閉鎖手段）
１０  杭孔の壁面
１４  パッカー
１５  シート
１１  空洞部（又は安定液を充填した空間）
【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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