JP2007139454A - Capacity evaluation device of pile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、打設された杭の沈下剛性や支持力を調査してその結果を表示する杭の性能評価装置に関するものである。 The present invention relates to a performance evaluation apparatus for a pile that investigates the settlement rigidity and supporting force of a pile placed and displays the result.
従来、図17に示すような装置を使用した杭1の急速載荷試験が知られている(特許文献1など参照)。
Conventionally, the rapid loading test of the
この急速載荷試験は、静的載荷試験と動的載荷試験の欠点を解消するために考案された杭1の試験方法で、この方法によれば載荷時間を動的載荷試験の約10倍に当たる50〜200ms程度にすることで弾性波動の伝播による影響をなくし、静的載荷試験に近い信頼性の高い試験結果を得ることができる。
This rapid loading test is a test method of the
急速載荷試験では、杭頭1aに荷重計4を介してゴムなどの緩衝材2を載置し、その上に重錘3を自由落下させて杭1を打撃する。このように緩衝材2を重錘3と杭頭1aの間に介在させることによって、載荷時間を長くすることができる。
In the rapid loading test, the
ここで、重錘3を落下させた際に杭頭1aに作用する荷重の大きさは、荷重計4のひずみゲージ(図示せず)から出力された出力値が、ひずみアンプ5を通ってパソコンに送られることによって作用荷重として表示される。
Here, when the
また、杭頭1aの変位は、光学式変位計7で杭1の外周面に取り付けられた変位計ターゲット7aの変位を計測することによって知ることができる。
Further, the displacement of the
このようにして得られた作用荷重と変位のデータを整理して杭の沈下剛性や支持力などが算定される。
しかしながら、前記した急速載荷試験などの載荷試験は、一般的に施工した杭のすべてに対して行なわれるものではない。 However, the loading test such as the rapid loading test described above is not generally performed on all the piles constructed.
一方、近年、杭の信頼性を高め、合理的な設計をおこなうために、できるだけ多くの杭1の支持力を確認することが求められるようになってきており、簡単かつ低コストで実施できる杭の支持力などの性能評価確認手段の開発が望まれるようになってきた。 On the other hand, in recent years, in order to increase the reliability of the pile and to make a rational design, it has been required to check the bearing capacity of as many piles as possible, and the pile can be implemented simply and at low cost. Development of performance evaluation and confirmation means such as support capacity has been desired.
さらに、杭1の施工中に各深度における地盤の強度(換言するとその地点の杭の支持力)を測定して信頼性のおける杭1を構築することが望まれている。
Furthermore, it is desired to construct the
そこで、本発明は、載荷試験がおこなわれなかった杭の性能を的確に評価できる杭の性能評価装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pile performance evaluation apparatus that can accurately evaluate the performance of a pile that has not been subjected to a loading test.
前記目的を達成するために、本発明は、複数の地点においておこなわれた地盤調査結果から杭打設地点の予測N値を算出する予測N値算出手段と、前記予測N値を算出した複数の杭に対して載荷試験をおこなって実測支持力を求め、複数の前記予測N値と前記実測支持力とから支持力算定式を作成する支持力算定式作成手段と、前記支持力算定式に載荷試験をおこなっていない杭の前記予測N値を入力して算定支持力を算出する支持力算定手段と、前記算定支持力に基づく杭の性能評価結果を表示する出力部とを備えている杭の性能評価装置であることを特徴とする。 In order to achieve the object, the present invention provides a predicted N value calculating means for calculating a predicted N value of a pile driving point from a ground survey result performed at a plurality of points, and a plurality of calculated N values. A load test is performed on the pile to obtain the measured support force, and a support force calculation formula creating means for creating a support force calculation formula from a plurality of the predicted N values and the measured support forces, and loading on the support force calculation formula A pile having a bearing capacity calculation means for calculating the calculated bearing capacity by inputting the predicted N value of the pile that has not been tested, and an output section for displaying a performance evaluation result of the pile based on the calculated bearing capacity. It is a performance evaluation device.
また、本発明は、複数の地点においておこなわれた地盤調査結果から杭打設地点の予測N値を算出する予測N値算出手段と、前記予測N値とそれに対応する前記杭の施工中に得られた施工データとの関係式を作成する関係式作成手段と、前記関係式に杭の施工データを入力して杭打設地点の評価N値を算出する評価N値算出手段と、前記評価N値を算出した複数の杭に対して載荷試験をおこなって実測支持力を求め、複数の前記評価N値と前記実測支持力とから支持力算定式を作成する支持力算定式作成手段と、前記支持力算定式に載荷試験をおこなっていない杭の前記評価N値を入力して算定支持力を算出する支持力算定手段と、前記算定支持力に基づく杭の性能評価結果を表示する出力部とを備えている杭の性能評価装置であることを特徴とする。 Further, the present invention provides a predicted N value calculating means for calculating a predicted N value of a pile driving point from ground survey results performed at a plurality of points, and obtained during the construction of the predicted N value and the corresponding pile. A relational expression creating means for creating a relational expression with the constructed construction data, an evaluation N value calculating means for inputting the construction data of the pile into the relational expression and calculating an evaluation N value of the pile driving point, and the evaluation N A bearing force calculation formula creating means for performing a load test on a plurality of piles whose values have been calculated to obtain a measured support force, and creating a support force calculation formula from the plurality of evaluation N values and the measured support force, A bearing capacity calculation means for calculating the calculated bearing capacity by inputting the evaluation N value of the pile that has not been subjected to the loading test in the bearing capacity calculation formula, and an output unit for displaying the performance evaluation result of the pile based on the calculated bearing capacity; It is a performance evaluation device for piles equipped with To.
ここで、前記それぞれの杭において、前記予測N値及び前記算定支持力は深度方向に複数の値を有しているのが好ましい。 Here, in each of the piles, it is preferable that the predicted N value and the calculated supporting force have a plurality of values in the depth direction.
また、上記発明において、前記関係式に施工中の杭の施工データを入力し、前記性能評価結果を杭の施工中に表示させることもできる。 Moreover, the said invention WHEREIN: The construction data of the pile under construction can be input into the said relational expression, and the said performance evaluation result can also be displayed during construction of a pile.
このように構成された本発明は、複数の地点の地盤調査結果を利用して杭打設地点の予測N値を算出し、その予測N値と載荷試験の結果を関係付けて支持力算定式を作成し、そこから算出した算定支持力に基づく杭の性能評価結果を出力部に出力する。 The present invention configured as described above calculates the predicted N value of the pile driving point using the ground survey results at a plurality of points, and relates the predicted N value and the result of the loading test to calculate the bearing capacity. And output the performance evaluation result of the pile based on the calculated bearing capacity calculated from it to the output unit.
このため、載荷試験をおこなわなかった杭についても、その性能を的確に評価することができる。 For this reason, the performance can be accurately evaluated also about the pile which did not perform the loading test.
また、前記予測N値と杭の施工中に得られた施工データを関係付けて関係式を作成し、その関係式に杭の施工データを入力することによって評価N値を算出し、その評価N値と載荷試験の結果を関係付けて支持力算定式を作成し、そこから算出した算定支持力に基づく杭の性能評価結果を出力部に出力する。 Further, a relational expression is created by associating the predicted N value with the construction data obtained during the construction of the pile, and an evaluation N value is calculated by inputting the construction data of the pile into the relational expression. The bearing capacity calculation formula is created by associating the value and the result of the loading test, and the performance evaluation result of the pile based on the calculated bearing capacity calculated therefrom is output to the output section.
このため、予測N値を施工データによって補正してより正確に杭の支持力を算定できるので、載荷試験をおこなわなかった杭についてもその性能を的確に評価することができる。 For this reason, since the predicted N value can be corrected by the construction data and the pile bearing capacity can be calculated more accurately, the performance of the pile which has not been subjected to the loading test can be accurately evaluated.
さらに、それぞれの杭において、前記予測N値及び前記算定支持力に深度方向に複数の値を持たせることで、3次元的に杭の性能を評価できる。 Furthermore, in each pile, the performance of a pile can be evaluated three-dimensionally by giving the predicted N value and the calculated supporting force a plurality of values in the depth direction.
また、予め前記関係式を作成しておき、杭の施工中に得られる施工データをリアルタイムで前記性能評価装置に入力することで、瞬時に施工中の杭の打設地点の性能評価結果を表示させることができる。 In addition, by creating the relational expression in advance and inputting construction data obtained during construction of the pile to the performance evaluation device in real time, the performance evaluation result of the construction site of the pile currently under construction is displayed. Can be made.
このため、杭の施工管理が容易になり、設計深度まで杭を構築しても設計時に想定した支持力が得られていないと確認された場合は杭長を延長したり、充分に支持力が得られたことが確認できた場合は杭を短縮したりするなど、合理的に杭の施工をおこなうことができる。 For this reason, construction management of piles becomes easy, and even if the piles are built to the design depth, if it is confirmed that the supporting force assumed at the time of design is not obtained, the pile length can be extended or the supporting force can be sufficiently increased. When it is confirmed that the piles have been obtained, the piles can be reasonably constructed such as by shortening the piles.
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態による杭1の性能評価装置100の構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
まず、構成から説明すると、本実施の形態による杭1の性能評価装置100は、複数の地点においておこなわれた地盤調査結果107から杭打設地点の予測N値を算出する予測N値算出手段101と、その予測N値とそれに対応する杭1の施工中に得られた施工データ108との関係式を作成する関係式作成手段102と、その関係式に杭1の施工データ108を入力して杭打設地点の評価N値を算出する評価N値算出手段103と、その評価N値を算出した複数の杭1に対して載荷試験をおこなって実測支持力(載荷試験結果109)を求め、複数の前記評価N値と前記実測支持力とから支持力算定式を作成する支持力算定式作成手段104と、その支持力算定式に載荷試験をおこなっていない杭1の評価N値を入力して算定支持力を算出する支持力算定手段105と、その算定支持力に基づく杭1の性能評価結果を表示する出力部106とを備えている。
First, when it demonstrates from a structure, the
杭1の打設をおこなう施工現場では、その場所の地盤状態を知るために地盤調査がおこなわれる。ここで使用される地盤調査結果107は、標準貫入試験(以下、SPTという。)、スウェーデン式サウンディング試験(以下、SWSという。)などの試験を原位置地盤に対しておこなうことによって得られるN値などである。この地盤調査によって得られるN値は、単位深度毎に複数測定される。
At the construction site where the
しかし、これらの地盤調査結果107は、必ずしも杭1を打設する杭打設地点において行われるものではなく、その上、杭1の打設数に比べて一般的に少ない数の調査しかおこなわれない。
However, these
そこで、杭1の施工前におこなわれる地盤調査結果107を有効に利用して、杭打設地点の地盤状態を予測N値算出手段101によって予測することとする。
Therefore, it is assumed that the ground state at the pile placement point is predicted by the predicted N value calculation means 101 by effectively using the
この予測N値算出手段101では、図2に示すように複数のボーリング地点B1〜B4の地盤調査結果107を利用して、精度よく杭打設地点の地盤状態を予測する。
As shown in FIG. 2, the predicted N value calculating means 101 predicts the ground condition at the pile driving point with high accuracy by using the
この図2に示すように、ボーリング地点B1〜B4と杭1の距離をr1〜r4で表すと、例えば次の重み付け累加平均式で杭1の打設地点の予測N値を推定することができる。
As shown in FIG. 2, when the distance between the boring points B1 to B4 and the
NY=(ΣNi/ri)/(Σ1/ri)=(N1/r1+N2/r2+N3/r3+N4/r4)/(1/r1+1/r2+1/r3+1/r4)・・・・・(式1)
ここで、N1〜N4は各ボーリング地点B1〜B4で実測されたN値を示し、NYは予測N値を示す。また、各ボーリング地点B1〜B4においてN値は、単位深度毎に測定されるので、N1〜N4の中には複数のN値のデータが含まれており、予測N値NYもその深度に対応した値として算出する。
N Y = (ΣNi / ri) / (Σ1 / ri) = (N1 / r1 + N2 / r2 + N3 / r3 + N4 / r4) / (1 / r1 + 1 / r2 + 1 / r3 + 1 / r4) (Equation 1)
Here, N1-N4 denotes a N values measured by each boring point B1 to B4, N Y denotes the predicted N value. Further, since the N value is measured for each unit depth at each of the boring points B1 to B4, a plurality of N value data is included in N1 to N4, and the predicted N value NY is also included in the depth. Calculate as the corresponding value.
一方、杭1の施工中には、施工データとしてトルク、圧入力、回転数、貫入速度、打撃回数などのデータが得られる。
On the other hand, during construction of the
これらの施工データの中でもトルク、圧入力及び回転数のデータは、地盤の性質に最も依存していると考えられ、特にトルクとN値の関係に相関性があることが確認できた。 Among these construction data, the data on torque, pressure input and rotation speed are considered to be most dependent on the properties of the ground, and it was confirmed that the relationship between torque and N value is particularly correlated.
そこで、関係式作成手段102において、予測N値NYが杭打設地点のN値であると仮定して施工データと回帰分析をおこなって関係式を作成する。
Therefore, in the relational
例えば、トルクTをパラメータとした次の関係式によって回帰分析をおこなって未知数である定数a,bを求める。 For example, regression analysis is performed by the following relational expression using the torque T as a parameter to obtain constants a and b which are unknowns.
NY=a・Tb ・・・・・(式2)
そして、評価N値算出手段103において、施工データであるトルクTを(式2)に入力して算出されるのが評価N値NHとなる。この評価N値NHは、地盤調査結果107に基づいて推定した杭打設地点の予測N値NYの値を、施工データに基づいて補正した値であるといえる。
N Y = a · T b (Formula 2)
The evaluation N value calculation means 103 calculates the evaluation N value NH calculated by inputting the torque T, which is the construction data, into (Equation 2). This evaluation N value NH can be said to be a value obtained by correcting the predicted N value NY of the pile driving point estimated based on the
次に、支持力算定式作成手段104において支持力算定式を作成し、評価N値NHから杭の支持力を算出する構成について説明する。 Next, a description will be given of a configuration in which the bearing capacity calculation formula is created by the bearing capacity calculation formula creation means 104 and the bearing capacity of the pile is calculated from the evaluation N value NH .
杭の支持力Puは、例えば次の支持力算定式によって算出することができる。 The supporting force Pu of the pile can be calculated by, for example, the following supporting force calculation formula.
Pu=(α・Ap)・Np+(β・φ)ΣNh・Lh ・・・・・(式3)
ここで、αは杭先端の支持力係数、βは杭周の周面摩擦力係数、Apは杭先端の有効断面積、φは杭の周長、Lhはh区間の杭の長さ、Npは杭先端のN値、Nhはh区間の杭周のN値を示す。
Pu = (α · A p ) · N p + (β · φ) ΣN h · L h (Equation 3)
Here, alpha is bearing capacity coefficient of pile tip, beta is skin friction coefficient of the pile circumference, A p is the effective cross-sectional area of the pile tip, phi is the circumference of the pile, L h is the pile of h interval length , N p is N values of pile tip, N h denotes the N values of the pile circumference of h intervals.
ここで、杭の支持力Puと、2つの定数α、βが未知数になるので、後述する急速載荷試験などの載荷試験の結果として求められた杭の実測支持力を(式3)に代入して残りの未知数α、βの値を求める。 Here, since the pile support force Pu and the two constants α and β are unknown, the measured support force of the pile obtained as a result of a load test such as a rapid load test described later is substituted into (Equation 3). The remaining unknowns α and β are obtained.
すなわち、評価N値NHを算出した複数の杭1の中から少なくとも2本の杭1に対して載荷試験をおこない、その載荷試験結果109としての実測支持力をPuとし、杭先端及び杭周のN値(Np、Ni)に対応する評価N値NHをそれぞれ(式3)に入力して2つの未知数α、βを求める。
That is, a load test is performed on at least two
支持力算定手段105では、このようにして作成された支持力算定式(式3)を使って評価N値NHから杭1の算定支持力を算出する。
The bearing capacity calculation means 105 calculates the calculated bearing capacity of the
このようにして算定される杭1の算定支持力は、杭1毎の性能評価として出力することもできるが、図3に示すように、それぞれの杭1を施工する際に、例えば20〜50cm程度、杭1を打ち込む毎にその深度(Z方向)での杭1の支持力Pu(z)を評価N値NHに基づいて算出し、その支持力を判定した結果を0〜10のランクに分類して出力させることができる。
The calculated supporting force of the
さらに、各深度でのランクを数値で表示すると共に、そのランクに合わせた着色をおこなって、支持力が高い深度が一目で判別できるような表示とすることができる。 Furthermore, the rank at each depth is displayed as a numerical value, and coloring according to the rank is performed so that the depth with high supporting power can be determined at a glance.
このような杭の性能評価結果は、載荷試験を行った杭1及びそれ以外の施工データが得られる杭1に対して得ることができ、図3に示すように三次元的に地盤の強度(杭1の支持力)を把握することができるようになる。
Such a performance evaluation result of the pile can be obtained for the
すなわち、従来は載荷試験をおこなった1〜2本の杭1に関する支持力が離散的に得られるだけであったが、本発明のように載荷試験をおこなわなかった杭1についても、施工時に容易に得られる施工データを基にして支持力が算出できれば、可視化された3次元的な地盤及び杭1の支持力による評価が可能になる。
That is, in the past, the supporting force related to the one or two
次に、杭1の支持力を算定する載荷試験の一つとして急速載荷試験について説明する。
Next, a rapid loading test will be described as one of the loading tests for calculating the bearing capacity of the
図4は、急速載荷試験の概略構成を示した図である。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the rapid loading test.
まず、構成から説明すると、沈下剛性や支持力の調査対象となる杭1の杭頭1aに荷重計としての測定器10が載置され、その上に緩衝材2が載置される。
First, when it demonstrates from a structure, the measuring
この緩衝材2には、ゴム材料、ウレタンエラストマー等の高分子材料、鋼鉄製コイルバネ、皿バネ、ショックアブソーバなどが使用される。
For the
そして、この緩衝材2の上から重錘3を自由落下させると、緩衝材2が打撃されると共に測定器10を通って杭頭1aに荷重が伝達される。なお、油圧ハンマなどで重錘3を降下させて緩衝材2を打撃してもよい。
When the
この杭頭1aに伝達される荷重を計測するのが測定器10である。この測定器10は、図5,6に示すように、円筒管としての内筒10bと、その外側に配置される外筒10cとによって主に構成されている。
The measuring
この内筒10bは、緩衝材2と杭頭1a間で力を伝達させる部材であって、鋼材などの高強度の材料で形成される。
The
この内筒10bの外周面にはひずみゲージ10aが取り付けられており、内筒10bが作用荷重によって歪むと、このひずみゲージ10aがその歪みを出力値として出力するため作用する荷重を知ることができる。
A
また、外筒10cは、ひずみゲージ10aを保護するように内筒10bの外側に配置されるもので、この外筒10cには重錘3の打撃力は作用しない。
The
なお、荷重計として油圧式のロードセルなどを使用することもできる。 A hydraulic load cell or the like can be used as a load meter.
さらに、この内筒10bの外周面には、ひずみゲージ10aと同様に加速度計11が取り付けられる。
Further, the
この加速度計11には、例えば感度が10mV/g、測定範囲が0.003〜500g、周波数範囲が0.7〜11Hzの圧電式加速計が使用できる。
As the
そして、測定器10には、図5に示すように荷重出力用ケーブル14aと加速度出力用ケーブル14bの2本のケーブル14が接続される。このように作用荷重の検出をおこなうひずみゲージ10aと同じ箇所に加速度計11を取り付けることによって、試験現場に配線が錯綜することを防ぐことができる。
As shown in FIG. 5, two
このケーブル14によって伝送される出力値は、動ひずみアンプ12によって増幅されて処理部としてのパソコン13に送られる(図4参照)。
The output value transmitted by the
このパソコン13には、ひずみゲージ10aと加速度計11から出力されて動ひずみアンプ12によって増幅された出力値が、ADコンバータによってデジタル変換されて入力される。
An output value output from the
そして、この入力されたひずみゲージ10aの出力値から作用荷重を算出し、加速度計11の出力値から変位を算出する。
Then, the applied load is calculated from the input output value of the
加速度計11の出力値から変位を算出するには、例えば線形加速度法(大崎順吾、”新・地震動のスペクトル解析入門”、鹿島出版会を参照)によって出力値を時系列で2回積分すればよい。
In order to calculate the displacement from the output value of the
この線形加速度法によって算出された時間と変位の関係を図7(a)に示す。この「線形加速度法」によって算出された変位と、従来の光学式変位計7によって測定した「実測値」を比較すると、最大変位が発生した後に両者は乖離していくことがわかる。
FIG. 7A shows the relationship between time and displacement calculated by this linear acceleration method. Comparing the displacement calculated by the “linear acceleration method” with the “actual value” measured by the conventional
一方、大崎の方法(大崎順吾、”新・地震動のスペクトル解析入門”、鹿島出版会を参照)によって出力値を修正した変位を示すことができるので、図7(a)に「大崎修正法」として示した。 On the other hand, since the displacement of the output value can be shown by the method of Osaki (see Jungo Osaki, “Introduction to new ground motion spectrum analysis”, Kashima Publishing Co., Ltd.), FIG. ".
この「大崎修正法」による変位は、「実測値」の変位の形状に良く似てはいるが、全体的にずれが生じている。 The displacement by the “Osaki correction method” is very similar to the displacement shape of the “actually measured value”, but there is a deviation as a whole.
そこで、光学式変位計7による「実測値」が得られない本実施の形態の杭の測定装置における変位の算出方法を、図7(b)を参照しながら以下に説明する。
Therefore, a displacement calculation method in the pile measuring apparatus according to the present embodiment in which an “actual value” by the
まず、加速度計11の出力値から算出された「線形加速度法」の変位が「0」の点を重錘3による載荷がなされる直前の起点(t1)とする。そして、「大崎修正法」の起点(t1)の変位を、図7(b)の「0点補正」に示すように0点に一致させると共に、次に変位が0となる点を終点(t2)とする。
First, a point where the displacement of the “linear acceleration method” calculated from the output value of the
一方、載荷後の杭頭1aの残留変位を水準測量などによって測定しておく。そして、「0点補正」の最終計測点(t3)をこの残留変位に一致させると、図7(b)の「0+残留補正値」に示すような補正された変位が求められる。
On the other hand, the residual displacement of the
このように加速度計11から出力された出力値から算出される変位を補正することによって、加速度計11から得られた出力値を実際の杭頭1aの変位に近づけることができる。
In this way, by correcting the displacement calculated from the output value output from the
すなわち、「実測値」と「0+残留補正値」を比較すると、杭頭1aの変位が反転する除荷点近傍のデータに良い一致がみられるため、このようにして補正した「0+残留補正値」を杭1の変位として使用する。
That is, when comparing the “actual value” and “0 + residual correction value”, there is a good agreement in the data near the unloading point where the displacement of the
次に、このようにして算出した杭1の変位(沈下量)と杭頭1aに作用する荷重の関係から支持力を算定するマッチング方法の一例について説明する。
Next, an example of a matching method for calculating the supporting force from the relationship between the displacement (settlement amount) of the
ここでは、バネ(k値)とダッシュポット(減衰定数C)を並列に並べたマッチングモデルと、図8(a)に示したような減衰モデルを用いたマッチング方法について説明する。 Here, a matching model using a spring (k value) and a dashpot (damping constant C) arranged in parallel and a damping model as shown in FIG. 8A will be described.
この方法では、まず、バネのk値を少しずつ変化させて得られた計算変位と、上記で算定した「0+残留補正値」(杭1の変位)とを比較し、最小の誤差になる最適k値を算定する。 In this method, first, the calculated displacement obtained by gradually changing the k value of the spring is compared with the “0 + residual correction value” (displacement of the pile 1) calculated above, resulting in the smallest error. Calculate the optimal k value.
また、静的抵抗成分P(t)の算出は、図8(a)に示す履歴曲線と最適k値との交点における変位δ(t)と最適k値とから、δ(t)に対応するP(t)を(式4)により算出する。 The calculation of the static resistance component P (t) corresponds to δ (t) from the displacement δ (t) and the optimum k value at the intersection of the hysteresis curve and the optimum k value shown in FIG. P (t) is calculated by (Equation 4).
P(t)=k・δ(t) ・・・・・(式4)
そして、(式5)によりマッチングポイントと最大速度Vmaxから得られる減衰定数Cを求め、このCと速度V(t)から、(式6)により速度補正したP’(t)を算出する。
P (t) = k · δ (t) (Equation 4)
Then, an attenuation constant C obtained from the matching point and the maximum velocity Vmax is obtained from (Equation 5), and P ′ (t) corrected for velocity by (Equation 6) is calculated from this C and velocity V (t).
C=ΔP/Vmax ・・・・・(式5)
ここで、ΔP=Pmax−P(t)
P’(t)=P(t)−C×V(t) ・・・・・(式6)
このような荷重〜変位関係の推定は、図8(b)に示すように、始発点Aと最大速度Vmaxの位置B間は、(式5)、(式6)により荷重補正をおこない、最大速度Vmaxの位置BとマッチングポイントC間は直線補完する。
C = ΔP / Vmax (Formula 5)
Here, ΔP = Pmax−P (t)
P ′ (t) = P (t) −C × V (t) (Formula 6)
As shown in FIG. 8B, the load-displacement relationship is estimated by performing load correction between (Equation 5) and (Equation 6) between the starting point A and the position B of the maximum speed Vmax. Linear interpolation is performed between the position B of the velocity Vmax and the matching point C.
以上で説明したマッチング方法を適用して、ある杭1に対して急速載荷試験をおこなった際に得られた測定器10と加速度計11の出力値を整理した結果を図9に示した。
FIG. 9 shows a result of arranging the output values of the measuring
この図9の結果は、重錘3による杭頭1aの打撃を、落下高さを4回変えておこなった結果を整理したもので、各落下高さで算定されたマッチングポイントから杭頭荷重と杭頭変位の推定曲線(図9の実線)を算定した。
The result of FIG. 9 is a summary of the results of hitting the
杭1の支持力を算定する方法は、色々な方法が提案されているが、例えば図9の推定曲線(実線)から得られる極限荷重(約115kN)を杭1の支持力とすることができる。
Various methods for calculating the bearing capacity of the
次に、本実施の形態の杭1の性能評価装置100の処理の流れを図10のフローチャートを参照しながら説明するとともに、その作用について説明する。
Next, the processing flow of the
まず、杭1を打設する予定の施工現場敷地の地盤に対し、複数(好ましくは4箇所以上)の地点においてSWS(スウェーデン式サウンディング試験)をおこなう(ステップS1)。
First, SWS (Swedish sounding test) is performed at a plurality of (preferably four or more) points on the ground of the construction site site where the
そして、このSWSによって測定されたN値Niとボーリング地点Biと杭1の距離riを(式1)に入力して予測N値NYを算出する(ステップS2)。
Then, the N value Ni measured by the SWS and the distance ri between the boring point Bi and the
続いて、この予測N値NYを算出した杭打設地点において杭1の施工をおこなってトルクTなどの施工データを収集し、予測N値NYと施工データとの関係式(式2)を作成する(ステップS3)。
Subsequently, the
そして、この関係式(式2)に施工データ(トルクT)を入力して評価N値NHを算出する(ステップS4)。 And construction data (torque T) is input into this relational expression (Formula 2), and evaluation N value NH is calculated (step S4).
また、この施工された杭1の2本以上に対して急速載荷試験をおこない(ステップS5)、その試験結果から実測支持力を算出する(ステップS6)。 Moreover, a rapid loading test is performed with respect to two or more of the constructed piles 1 (step S5), and the actual supporting force is calculated from the test result (step S6).
このようにして求められた実測支持力と評価N値NHとから支持力算定式(式3)を作成し(ステップS7)、この支持力算定式(式3)に評価N値NHを入力して算定支持力を算出する(ステップS8)。 Supporting force calculation formula from this way the actual support force which is determined by the evaluation N value N H create a (Formula 3) (step S7), and the evaluation value N N H on the supporting force calculation formula (Equation 3) The calculated support force is calculated by inputting (step S8).
この算定支持力は、杭1の性能評価結果としてそのままの数値又はその算定支持力に基づいて判定された判定ランクなどとして出力させる(ステップS9)。
This calculated support force is output as a numerical value as it is as a performance evaluation result of the
このように構成された本実施の形態の杭1の性能評価装置100は、複数の地点の地盤調査結果107を利用して杭打設地点の予測N値NYを算出し、その予測N値NYと杭1の施工中に得られた施工データとを関係付けて関係式を作成する。
The
そして、その関係式に杭1の施工データを入力することによって評価N値NHを算出し、その評価N値NHと載荷試験の結果を関係付けて支持力算定式を作成し、そこから算出した算定支持力に基づく杭の性能評価結果を出力部106に出力する。
And the evaluation N value NH is calculated by inputting the construction data of the
このため、載荷試験をおこなわなかった杭1についても、その性能を的確に評価することができる。
For this reason, also about the
また、それぞれの杭1,・・・において、前記予測N値、前記評価N値及び前記算定支持力に深度方向に複数の値を持たせることで、3次元的に杭の性能を評価できる。
Moreover, in each
また、予め前記関係式を作成しておき、杭1の施工中に得られる施工データをリアルタイムで性能評価装置100に入力することで、瞬時に施工中の杭1の打設地点の性能評価結果を表示させることができる。
In addition, by creating the relational expression in advance and inputting construction data obtained during the construction of the
すなわち、施工データから導かれる測定結果をリアルタイムで三次元的に可視化できるので、周辺に打設した他の杭との関係やばらつきの変化を容易に把握することができる。 That is, since the measurement result derived from the construction data can be visualized in three dimensions in real time, it is possible to easily grasp the relationship with other piles placed in the vicinity and changes in variations.
また、同じ現場で多くの杭1,・・・に対して載荷試験を行う場合は、厳密に変位と作用荷重の関係が測定されなくとも、施工データによって相対的に杭1の支持力特性を確認することができるので、施工管理としての性能評価に使用する場合に有用である。
In addition, when a load test is performed on
このため、杭1の施工管理が容易になり、設計深度まで杭を構築しても設計時に想定した支持力が得られていないと確認された場合は杭長を延長したり、充分に支持力が得られたことが確認できた場合は杭を短縮したりするなど、合理的に杭の施工をおこなうことができる。
For this reason, the construction management of the
以下、実施例では、前記実施の形態の杭1の性能評価装置100の構成によって杭1の性能を的確に評価できることを確認した検討結果について説明する。
Hereinafter, an Example demonstrates the examination result which confirmed that the performance of the
この検討をおこなうにあたって、図11に示すように格子状に3m間隔で30本の杭を打設した。また、この敷地内の5箇所においてSPTとSWSの地盤調査をそれぞれおこなった。 In carrying out this examination, as shown in FIG. 11, 30 piles were placed in a lattice shape at intervals of 3 m. In addition, SPT and SWS ground surveys were conducted at five locations on the site.
図12は、これらの地盤調査結果107の一つを他の地盤調査結果107から予測した場合に、予測に使用したボーリング地点の点数と標準偏差との関係を示した図である。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the number of drilling points used for prediction and the standard deviation when one of these ground survey results 107 is predicted from the other ground survey results 107.
この図12によれば、SPTとSWSの両方において予測に使用する地盤調査結果107が多くなるほど標準偏差が小さくなり、予測のばらつきが減少することがわかる。 As can be seen from FIG. 12, the standard deviation decreases as the ground survey results 107 used for prediction in both SPT and SWS increase, and the variation in prediction decreases.
なお、以下の説明はSWSによる地盤調査結果107に基づいておこなうが、SPTによる地盤調査結果107を使用した場合も同様な結果が確認できている。
In addition, although the following description is performed based on the
図13は、4点のボーリング地点の地盤調査結果107を(式1)に代入して残りの1点のボーリング地点のN値を予測した予測N値と、実際にSWSによって測定されたN値との関係を示した図である。
FIG. 13 shows a predicted N value obtained by substituting the
このように4箇所以上の地盤調査結果107を使用して杭打設地点の予測N値を求めるようにすれば、良好に杭打設地点のN値を算出することができる。
Thus, if the predicted N value of a pile driving point is calculated | required using the
そして、このようにして算定された杭打設地点の予測N値と杭1の施工中に得られた施工データのうちのトルクとの関係を示した図を図14に示す。
And the figure which showed the relationship between the predicted N value of the pile placing point calculated in this way and the torque in the construction data obtained during the construction of the
この図14に示すように、SWSの結果から算出した予測N値とトルクとの間には相関関係があるものといえる。 As shown in FIG. 14, it can be said that there is a correlation between the predicted N value calculated from the SWS result and the torque.
また、図15には、急速載荷試験をおこなった杭1に対して、その試験結果として求められた実測支持力Puと予測N値を支持力算定式(式3)に入れて求めた支持力Puとの関係を示した。
Further, FIG. 15 shows the bearing force obtained by putting the actually measured bearing force Pu and the predicted N value obtained as a result of the test on the
ここで、この実施例で打設された杭には、杭の先端が閉塞された先端閉塞杭(タイプ1)と、先端が開放された先端開放杭(タイプ2)の二種類があり、図15及び次に示す図16はタイプ1の結果を示したものである。
Here, there are two types of piles placed in this embodiment: a tip closed pile (type 1) in which the tip of the pile is closed, and a tip open pile (type 2) in which the tip is opened. 15 and the following FIG. 16 show the results of
この図16には、急速載荷試験結果として求められた実測支持力Puと、トルクを関係式(式2)に代入して算出した評価N値を支持力算定式(式3)に入れて求めた支持力Puとの関係を示した。 In FIG. 16, the measured support force Pu obtained as a result of the rapid loading test and the evaluation N value calculated by substituting the torque into the relational expression (formula 2) are obtained by entering the support force calculation formula (formula 3). The relationship with the supporting force Pu was shown.
この図15と図16とを比較すると、実測値と予測値にいずれも良好な相関関係が認められるが、評価N値に基づいて算定された支持力(図16)の方が予測N値に基づいて算定された支持力(図15)よりも標準偏差σ及び変動係数cvが小さく、ばらつきが少ないといえる。なお、μは平均値を示す。 When FIG. 15 and FIG. 16 are compared with each other, there is a good correlation between the actual measurement value and the predicted value, but the supporting force calculated based on the evaluation N value (FIG. 16) is the predicted N value. It can be said that the standard deviation σ and the coefficient of variation cv are smaller than the supporting force calculated based on FIG. Μ represents an average value.
また、タイプ2についても同様の結果が確認できた。
The same result was confirmed for
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 Although the best embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes that do not depart from the gist of the present invention are possible. Are included in the present invention.
例えば、本実施の形態では、予測N値と施工データとから評価N値を算出して算定支持力を算出したが、これに限定されるものではなく、評価N値を求めることなく予測N値から直接、算定支持力を求めて杭の性能評価をおこなってもよい。その場合は、予測N値を支持力算定式(式3)に代入して定数α、βを求める。 For example, in the present embodiment, the calculation support force is calculated by calculating the evaluation N value from the prediction N value and the construction data. However, the present invention is not limited to this, and the prediction N value is obtained without obtaining the evaluation N value. You may evaluate the performance of the pile directly by calculating the supporting capacity. In that case, the constants α and β are obtained by substituting the predicted N value into the bearing capacity calculation formula (Formula 3).
また、前記実施の形態では、載荷試験として重錘を落下させる急速載荷試験をおこなったが、これに限定されるものではなく、静的載荷試験、動的載荷試験、スタナミック試験と呼ばれるジェット燃料を燃焼させて打ち上げられた反力マスによって杭頭1aに外力を作用させる載荷試験などいずれの載荷試験結果を利用してもよい。
In the above embodiment, a rapid loading test in which a weight is dropped as a loading test was performed. Any loading test result such as a loading test in which an external force is applied to the
また、前記実施の形態で示した予測N値を推定する重み付け累加平均式(式1)、関係式(式2)、支持力算定式(式3)などはこれらに限定されるものではなく、例えば重み付け累加平均式は距離riを2乗する式を適用することもできる。 Further, the weighted cumulative average equation (Equation 1), the relational equation (Equation 2), the bearing capacity calculation equation (Equation 3), etc., for estimating the predicted N value shown in the above embodiment are not limited to these. For example, an equation for squaring the distance ri can be applied to the weighted cumulative average equation.
さらに、前記実施の形態では、図3に示すように杭の性能評価結果を3次元位置で表示させたが、これに限定されるものではなく、例えば深度(Z方向)の位置は座標データ通りに表示し、X,Y方向の位置は座標データに従わずに横に並べて表示させるようにして全体として2次元的な表示となってもよい。 Furthermore, in the said embodiment, as shown in FIG. 3, the performance evaluation result of the pile was displayed in the three-dimensional position, but it is not limited to this, for example, the position of the depth (Z direction) is as coordinate data. The positions in the X and Y directions may be displayed in a two-dimensional manner as a whole so as to be displayed side by side without following the coordinate data.
100 性能評価装置
101 予測N値算出手段
102 関係式作成手段
103 評価N値算出手段
104 支持力算定式作成手段
105 支持力算定手段
106 出力部
107 地盤調査結果
108 施工データ
109 載荷試験結果(実測支持力)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記予測N値を算出した複数の杭に対して載荷試験をおこなって実測支持力を求め、複数の前記予測N値と前記実測支持力とから支持力算定式を作成する支持力算定式作成手段と、
前記支持力算定式に載荷試験をおこなっていない杭の前記予測N値を入力して算定支持力を算出する支持力算定手段と、
前記算定支持力に基づく杭の性能評価結果を表示する出力部とを備えていることを特徴とする杭の性能評価装置。 A predicted N value calculating means for calculating a predicted N value of a pile driving point from ground survey results conducted at a plurality of points;
A bearing force calculation formula creating means for performing a load test on a plurality of piles for which the predicted N value has been calculated to obtain an actually measured support force and creating a support force calculating formula from the plurality of the predicted N values and the actually measured support force When,
A bearing capacity calculation means for calculating the calculated bearing capacity by inputting the predicted N value of the pile that has not been subjected to a loading test in the bearing capacity calculation formula;
A pile performance evaluation apparatus comprising: an output unit that displays a performance evaluation result of the pile based on the calculated support force.
前記予測N値とそれに対応する前記杭の施工中に得られた施工データとの関係式を作成する関係式作成手段と、
前記関係式に杭の施工データを入力して杭打設地点の評価N値を算出する評価N値算出手段と、
前記評価N値を算出した複数の杭に対して載荷試験をおこなって実測支持力を求め、複数の前記評価N値と前記実測支持力とから支持力算定式を作成する支持力算定式作成手段と、
前記支持力算定式に載荷試験をおこなっていない杭の前記評価N値を入力して算定支持力を算出する支持力算定手段と、
前記算定支持力に基づく杭の性能評価結果を表示する出力部とを備えていることを特徴とする杭の性能評価装置。 A predicted N value calculating means for calculating a predicted N value of a pile driving point from ground survey results conducted at a plurality of points;
A relational expression creating means for creating a relational expression between the predicted N value and the construction data obtained during construction of the pile corresponding thereto;
An evaluation N value calculating means for inputting the construction data of the pile to the relational expression and calculating an evaluation N value of the pile driving point;
A bearing force calculation formula creating means for performing a load test on a plurality of piles for which the evaluation N value has been calculated to obtain an actually measured support force and creating a support force calculation formula from the plurality of the evaluation N values and the actually measured support force When,
A bearing capacity calculation means for calculating the calculated bearing capacity by inputting the evaluation N value of a pile that has not been subjected to a loading test in the bearing capacity calculation formula;
A pile performance evaluation apparatus comprising: an output unit that displays a performance evaluation result of the pile based on the calculated support force.
In each of the piles, the predicted N value and the calculated supporting force have a plurality of values in the depth direction, and the construction data of the pile under construction is input to the relational expression, and the performance evaluation result is being applied to the pile. The pile performance evaluation apparatus according to claim 2, wherein the pile performance evaluation apparatus is displayed.
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