第2回 月面建設技術シンポジウム
2024年3月22日

宇宙建設革新プロジェクト

回転切削圧入の施工データを利用した、月面建設の合理的な設計施工プロセスの提案と評価(株)技研製作所 石原 行博,
江口 正史, 岡田 浩一, 森 敦,
戸田 行紀, 矢野 悠真, 永野 美裕

背景 圧入工法の特徴


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圧入工法 ＝ 壁や基礎などの建設のための，杭／矢板の貫入技術

静的貫入 →

低振動低騒音反力を既設杭から得る →空間効率の良さ、重力に低依存
パワーユニット(動力源)

圧入機

圧入機（サイレントパイラー® ）クランプクレーン®
(杭材吊込み)パイルランナー®
(杭材搬送)

空間効率のよい施工システム

March 22, 2024. Ishihara, Y., Eguchi, M., Okada, K., Mori, A., Yano, Y. Nagano, M.

背景 圧入工法における施工データの利用

施工データ (圧入力・トルク) の全数取得が可能。

施工データは、加工することで複数の用途に応用でき、根入れ構造物の設計や施工の合理化に役立つと期待される。

施工データ利用の要素技術のイメージ

建設プロセス全体における施工データ利用のイメージ

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目的 「宇宙建設革新プロジェクト」での開発目標「施工データを利用して設計施工を合理化する技術の確立と月面適用性の確保」

圧入工法を活用した建設プロセス (上図) を想定し、各項目の実施可能性や妥当性を検証
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4目的 令和４・５年度の取組課題

どのような解析方法が妥当か？
(再現解析で検討)

想定する用途と構造形式は？
（ヒアリング等で絞る）

妥当な結果を得られるか？
(分析して確認)

5水なしで施工できるか？
施工時の荷重上限の影響は？ 妥当な結果を得られるか？
(実大実験で確認)
月の模擬砂での施工性は？
(実大・模型実験で確認)

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方法 実大実験 (場所と地盤条件)

地理院地図（標準地図）に加筆

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密な砂、地下水位以浅方法 実大実験 (試験杭)7

閉端杭 (外径318.5mm)
開端杭 (外径318.5mm)
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方法 実大実験 (手順の一例)① 圧入予定位置でのCPT② 貫入試験(回転切削圧入)

8③ 簡易載荷試験(鉛直)

試験杭

圧入機

変位計
圧入機

圧入機

変位計
試験杭

③ 簡易載荷試験(水平)試験杭March 22, 2024. Ishihara, Y., Eguchi, M., Okada, K., Mori, A., Yano, Y. Nagano, M.

載荷用治具

方法 模型実験 (装置)
油圧シリンダー9
回転モーター
ロードセル・トルクメータ
試験杭

円形土槽(外径１ｍ)

搬送台
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油圧ユニット操作盤

方法 模型実験 (試験杭)

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杭頭

杭先端閉端

外径48.6mm
ひずみゲージ(先端抵抗・先端トルク)
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方法 模型実験 (地盤材料)(1) FJS-1g

11(2) 珪砂６号

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方法 模型実験 (手順)12①地盤作製➁回転圧入③鉛直載荷試験④杭の引抜⑤CPT

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結果 水なしでの施工性 (開端杭, J2203-03)

開端杭も施工可能、管内土長も取得
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134.543.5
32.5
21.5
10.5
0ー貫入深度貫入深度ー温度
温度 (先端)(先端)
ー温度(先端+0.25m)
温度 (先端+0.25m)
ー温度
温度 (先端+1.5m)(先端+1.5m)

0204060
経過時間 [min.]

80

900
800
700600
500
400
300
200
1000

温度 [℃]

貫入深度 [m]結果 水なしでの施工性 (閉端杭, J2203-p-01)

高熱と繰返し使用により損傷
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結果 荷重上限の影響 (地盤情報の推定結果)
荷重上限あり荷重上限なし荷重上限なし＞地盤調査結果 (CPT) ＞荷重上限あり
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結果 荷重上限の影響 (支持力の推定結果)
鉛直〇 開端, 上限100kN▲ 閉端, 上限200kN△ 開端, 上限200kN□ 開端, 上限なし

水平

荷重上限の有無や程度によらず，鉛直：概ね整合
水平：過小March 22, 2024. Ishihara, Y., Eguchi, M., Okada, K., Mori, A., Yano, Y. Nagano, M.

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結果 月面模擬砂での施工性
Dr≒30%繰返し圧入

FJS-1g
珪砂6号

Dr≒80%
繰返し圧入17
Dr≒80%単調圧入

FJS-1g
珪砂6号

高密度，単調圧入，となるにつれて，模擬砂での貫入抵抗の増加が顕著
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FJS-1g
珪砂6号

結果 月面模擬砂での推定の妥当性 (地盤情報)
Dr≒30%
繰返し圧入Dr≒80%
繰返し圧入Dr≒80%
単調圧入

概ね整合 (緩：やや大，密：やや小)March 22, 2024. Ishihara, Y., Eguchi, M., Okada, K., Mori, A., Yano, Y. Nagano, M.

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結果 月面模擬砂での推定の妥当性 (鉛直支持力)

先端抵抗の計測値の異常による概ね整合 (やや小)March 22, 2024. Ishihara, Y., Eguchi, M., Okada, K., Mori, A., Yano, Y. Nagano, M.

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結論

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【実大実験 (密な砂地盤) による知見】
・水なしでの施工は可能，杭体温度に注意が必要。
・推定結果の妥当性は，地盤情報と鉛直支持力については良好，水平は過小，となった。
・推定結果に与える荷重上限の影響は，地盤情報については若干あり，支持力については無し，となった。
【模型実験 (月の模擬砂) による知見】
・貫入抵抗は，地盤の密度が高い場合と，単調圧入の場合に，顕著に大きくなった。
・推定結果 (地盤情報, 鉛直支持力) は，実測値と概ね整合した。
【今後】・月の模擬砂での，高拘束圧での検証が必要。
謝辞
本研究は，「宇宙建設革新プロジェクト」の一環として国土交通省の委託を受けて実施しました。
March 22, 2024. Ishihara, Y., Eguchi, M., Okada, K., Mori, A., Yano, Y. Nagano, M.