標準貫入試験自動記録装置『勘太』を利用したコーン貫入試験の紹介○シンク・フジイ 柾成隆

１．はじめに今年 3 月 11 日に発生した東日本大震災以降、住宅地盤についての問い合わせが多くなってきている。宅地地盤の調査・診断については当社グループ内にも『しまね住宅地盤診断センター』があり、宅地地盤についての相談を受けている。
『しまね住宅地盤診断センター』では、地盤の強度を判定する際、簡易性と実用性を考え、鉄研式大型動的コーン貫入試験を行うことを勧めている。また、大手住宅メーカーを中心とした委員会でも宅地地盤の評価試験を鉄研式大型動的コーン貫入試験で統一しようとする動きがある。
鉄研式大型動的コーン貫入試験は、一部の使用機材を除き標準貫入試験と基本的に同じ試験方法であるため、N 値の信頼性も高く、標準貫入試験ほど費用がかからない点からこのような動きが出ているが、自動記録を行う場合、機械が２５０万円から６００万円もすることから、標準貫入試験自動記録装置『勘太』が使用できないかという問い合わせがあり、勘太を使ったコーン貫入試験について実験をすることとした。そこで勘太で実証実験を行った結果を紹介する。
２．地盤強度を求める試験
地盤の強度を調べるには、標準貫入試験をはじめ、コーン貫入試験、スウェーデン式サウンディングなど、さまざまな試験方法がある。
これらの試験は N 値と呼ばれる地盤の固さの指標を求めるための試験だが、費用や簡便性の理由から目的に応じて使い分けがされている。
N 値はもともと標準貫入試験で使われてきた値だが、費用面で高く付くので、橋台のように深くまで基礎を打つような大型の土木構造物では使われる試験であるが、宅地のように基礎が浅い場合、コスト的に合わないため、コーン貫入試験、スウェーデン式サウンディングが使われてきた。
また、コーン貫入試験といっても大型コーン貫入試験、鉄研式大型動的コーン貫入試験、鉄研式中型コーン貫入試験、土研式動的貫入試験、簡易的コーン貫入試験など多くの試験方法が存在する。
宅地地盤の調査方法について、どの試験を利用するかは、発注者と調査会社が話をして決めることが多く、統一されていないのが実状である。
しかし、先にもあげたとおり、専門家の中では、標準貫入試験に最も近い鉄研式大型動的コーン貫入試験で統一しようとする動きがある。
標準貫入試験は、世界標準の試験方法で、日本ではＪＩＳで定められており、もっともサンプル数が多い信頼性の高い試験である。
鉄研式大型動的コーン貫入試験は、先端にコーンと呼ばれる機材をつけ、予備打ちが無いことと、本試験を連続的に行う点が違いであるが、そのほかの使用機材、ハンマーの重さ、落下高は標準貫入試験と同じである。
したがって、コーン貫入試験で得られる値（Ｎd）は、≒標準貫入試験のＮ値と評価される。コーンの摩擦の関係から、深度が深くなると信頼性が下がるが、一般的に１０ｍ以内の値は補正をかけなくてもほぼ N 値として有効とみなされている。

３．勘太を利用する上での問題点
まずは、勘太で鉄研式大型動的コーン貫入試験が実際に記録できるのか、どのように改良すれば利用できるのかを調べるため、実証試験を行うこととなった。
鉄研式大型動的コーン貫入試験に勘太を利用する場合、連続して試験を行うことから① メジャーリングロッドの凸凹がロッド全体に加工されていない② 勘太のソフトウェアは予備打ちがあるため、通常の使い方では３０ｃｍの連続試験を続けて行うことができないという 2 つの問題が考えられた。
①のロッドについては、パイプレンチをかけるため、上下１０ｃｍずつ凸凹加工をしていない。
ここに凸凹加工をすればよいが、この部分は内側にねじがきってあるため、凸凹加工を行うと、肉厚が薄くなり、強度的に問題が発生すると考えられる。
加工せず、その部分を避けて利用するには、測定部本体と呼ばれるセンサーの設置位置を都度変えなければならず、簡便性が失われる。
そこで、肉厚の専用ロッドを検討したが、試作するのにも金型を作ったりしなければならず、これだけで数百万円かかるため、現在使われるカップリング式接合のロッドではなく、より強度が高い圧接式のものを加工し、試験をしてみることとした。（写真１参照）②のソフト仕様については、ソフトを追加変更すれば可能であることから、今回は３０ｃｍの本試験のみを記録させるため、予備打ちを手動操作にて飛ばし、本打ちのみ記録していくことで検証試験を実施することとした。
４．実証試験について
まず、実験を始めるにあたり、測定用の凸凹ロッドを 2 本作成した。先にも述べたとおり圧接式のロッドを加工した。2 本作成したのは、つなぎ目も正しく測定されるかを確認するためである。また強度を少しでも高くするため、凹部は通常の１．２ｍｍ深さではなく、０．９ｍｍとし、少しでも強度を高めるようにした。深さを浅くしたため、センサーの位置調整を行い安定して測定できるようにした。ただし標準貫入試験用ロッドは、怪我防止のために凹部にシリコンを埋めているが、今回は実証実験のため、シリコンで埋めることはせず、さび止めもしなかった。
また、グランドから測定する場合を考え、測定部本体を設置するための冶具も作った。こちらは、衝撃がかからない部分と考えられるため、実証試験では、塩ビパイプを加工して作った。
これらのものをまずは実験室で簡易なテストを行い、動作確認した後、ボーリングマシンを使い、実証試験を行った。
（写真２参照）
測定は、本打ちのみの記録とし、１試験ごとに印字されるため、印字終了を待ち、次の試験を開始するという方法で計測・記録をした。
結果は、３２試験実施したが、貫入量については、手での計測値と変わりがなく、ロッドの接続部分についても正しく計測された。
測定用ロッドとソフトウェアを一部追加修正することで、鉄研式大型動的コーン貫入試験でも勘太が利用できることがわかった。ただし、課題もある。

まずはロッドの強度である。まだ３２試験しか実施していない上、岩盤のようなＮ値５０が続くよ
うなところは試験をしていない。ロッドである程度の強度がなければ、コスト的に高いものとなってしまう。
試験終了後、凹部に土がたまってしまうことや、そのままにしておくとロッドがさびてきてしまうことも課題の一つである。
（写真３参照）
これらについては、防水のためのメッキをし、シリコン等で加工することで解決ができると同時に強度も若干上がることが期待できる。ただし、価格をなるべく安く抑えるかがポイントである。
もう一つは、計測、操作のソフトであるが、こちらは、試験開始と試験終了にボタンを押し、それまでの打撃をすべて記録し、あとから、試験を区切っていくようにすればよいと思われる。実際に使う上では、一時停止機能をつければ使い勝手は良くなると考えられる。
実際に試験をすると、勘太とは関係ないところでも工夫する必要がある箇所もわかった。
ガイドロッドは本来地面に垂直でなければならないが、上部で押さえていないとハンマーがまっすぐ落ちないため、正しい測定ができない。上部でガイドロッドを抑えているとハンマー落下の際にワイヤーで手をするなどの怪我をしやすく、安全面から考えれば、ガイドロッドを垂直に保つような冶具があればよいと感じた。
５．終わりに今回の実証実験を通じて、勘太を若干改良することで、鉄研式大型動的コーン貫入試験でも利用できるという目処がたった。課題はあるが、より信頼性の高い試験結果を宅地地盤においても提供できるよう商品化を目指したいと思う。
また、実際に試験を行うことで、頭で考えて大丈夫ということが実際には難しかったり、予想もしないような発見があったり、実際に行うということの重要性を改めて感じた。

写真１．勘太標準の測定ロッド（左）とコーン貫入用測定ロッド（右）写真２．試験風景全景

写真３．試験後のロッド（凹部に土が詰まっている）