JP2002021076A - 回転圧入杭の施工管理システムおよび施工管理方法 - Google Patents
回転圧入杭の施工管理システムおよび施工管理方法Info
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Abstract
地盤を乱さないで最適施工を行うことを可能とし、ま
た、杭先端の支持力算出を可能とする回転圧入杭の施工
管理システムと施工管理方法を提供する。 【解決手段】 杭下端部の外側面に1枚または複数枚の
羽根を有する回転圧入杭の施工管理方法において、施工
時における杭の1回転当たりの貫入量の計測データを得
て回転圧入杭の最適貫入施工を可能とし、また、杭頭部
におけるトルク、圧入力の計測データと合わせて回転圧
入杭の押込み支持力または引抜き抵抗力を算定可能とす
る。
Description
基礎に使用される羽根付きの回転圧入杭(鋼管杭)の施
工管理システムと施工管理方法に関するものである。
法や中掘圧入工法に代わって、施工時の騒音や振動が少
なく排出土の問題がない回転圧入杭が実用化されてきて
いる。
または複数枚の羽根を有する鋼管杭であって、杭に回転
トルクと圧入力を作用させながら地中に回転圧入して貫
入するものである。
として回転トルクを計測して支持力の推定や最終根入
(打止め)を決める施工管理がなされていた。回転トル
クは地盤の強度に相関するため杭の貫入抵抗(支持力)
を示す指標として有効なものであるが、回転圧入杭の施
工条件によっては必ずしも適正値を示さない場合があ
る。
れば過大な回転トルク値を示すため見掛け上大きな支持
力を表すがこれは施工時の値であって、施工後の杭の支
持力とは異なるものである。一方圧入力が小さい場合は
杭の貫入が適切に行われず杭先端の羽根部の地盤を乱
し、回転トルクは過小な値を示すことになる。
記録から杭先端の支持力を容易に算定評価でき、設計通
りの基礎を確実に得ることができる回転圧入杭の施工管
理方法を開示している。
に杭頭部にかかる入力エネルギーと杭先端部の消費エネ
ルギーから貫入抵抗Rpを求めるもので、回転圧入杭の
施工前または施工過程において、各パラメータを測定記
録しておき、施工中に地上において測定可能な回転トル
ク、圧入力、貫入量のデータと、別に調査した土質調査
データ等とを使用して貫入抵抗を算出し、杭の先端支持
力をおよび引抜き耐力を精度よく評価して最終打止め
(貫入深さ)を決定できるため優れた品質・性能を有す
る基礎杭を提供できる。
トルクと圧入力を作用させながら杭先端の螺旋状の羽根
を地中にねじ込んで貫入するものであり、先端羽根部の
地盤を乱さないこと、排土がないことを特徴とするもの
であるが、施工管理が適切に行われないとこの特徴が生
かされなくなる。
端の羽根ピッチより大きくして施工すると貫入速度を速
くすることはできるが必要以上に過大圧入力を与えるこ
とになり、杭先端の羽根に無理な荷重を与えるとともに
羽根下面の土砂を乱すことになる。また、1回転あたり
の貫入量を杭先端の羽根ピッチより小さくすると、必要
な貫入速度が得られなく、また、螺旋状の羽根が重複し
た地盤内で回転するため羽根部の土砂を乱すことにな
る。
常、回転トルクに注目した施工管理が行われ前記のよう
に1回転あたりの貫入量を計測して、この貫入量を羽根
ピッチに関連性をもたせて施工管理する手段は用いられ
ていなかった。
端の羽根が地盤を乱さないで最適施工を可能とする施工
管理システムと施工管理方法を提供する。また、杭先端
の支持力を確認して施工管理する前記特開2000−8
0650における貫入抵抗を算定するための計測データ
を提供する。
工において、杭の先端地盤を乱さないで最適施工を可能
とする施工管理システムと施工管理方法を提供するため
以下の手段とした。
面に1枚または複数枚の羽根を有する回転圧入杭の施工
管理システムであって、少なくとも回転角計測手段と貫
入量計測手段と演算表示装置を備え、施工時に計測した
データにもとづいて施工中における回転圧入杭1回転当
たりの貫入量を算出して表示することを特徴とする回転
圧入杭の施工管理システムである。
載の計測手段に、回転圧入装置のトルク計測手段と圧入
力計測手段を加えた構成とし、回転圧入杭の施工深度毎
に各計測手段で得られ、かつ施工時に得られる回転圧入
装置のトルク値、圧入力、回転圧入杭1回転当たりの貫
入量のデータおよび事前に得られている地盤強度N値の
データを演算表示装置のモニターに表示することとした
回転圧入杭の施工管理システムである。
載の施工管理システムにおいて得られた施工中における
回転圧入杭1回転当たりの貫入量の値が、回転圧入杭の
羽根ピッチと比較して同等になるように圧入力を調整し
ながら施工することを特徴とする回転圧入杭の施工管理
方法である。
載の施工管理システムにおいて、各計測手段で得られる
施工時の回転圧入装置のトルク値、圧入力、回転圧入杭
1回転当たりの貫入量データおよび事前に得られている
地盤強度N値のデータを回転圧入杭の施工深度毎にモニ
ターに表示し、このモニターを監視しながら回転圧入杭
の施工を行うことを特徴とする回転圧入杭の施工管理方
法である。
面に1枚または複数枚の羽根を有する回転圧入杭の施工
において、回転角計測手段と貫入量計測手段と回転圧入
装置のトルク計測手段と圧入力計測手段で得られる施工
時の各計測データと、事前に得られている土質調査デー
タおよび回転圧入杭の形状データにもとづいて、貫入抵
抗Rp、杭先端支持力Quおよび杭先端引抜き耐力Qu
pを算定し施工することを特徴とする回転圧入杭の施工
管理方法である。
状に沿って杭を貫入させることができれば羽根下端部
(刃先)の受ける貫入抵抗を小さくできるため、効率的
に施工できるとともに、杭先端地盤を乱さないで施工で
きるため高い支持力が得られる。このためには杭1回転
当たりの貫入量が、回転圧入杭の羽根ピッチと等しくな
るように貫入施工すればよい。
に沿って杭を貫入させるための具体的手段として、杭の
貫入施工時における回転角計測手段と貫入量計測手段と
演算表示装置を備えた施工管理システムを構築し、施工
中に計測した回転角と貫入量データにもとづいて杭1回
転当たりの貫入量を算出して表示することとした。
示される杭1回転当たりの貫入量の値が、回転圧入杭の
羽根ピッチと比較して同等になるように圧入力を調整し
ながら施工管理する方法とした。
を貫入させる手段と併せて、従来から用いられている施
工管理用データを併用して、総合的に監視しながら施工
管理する手段とすることもできる。
計測手段に、回転圧入装置のトルク計測手段と圧入力計
測手段を加えた構成とし、回転圧入杭の施工深度毎に各
計測手段で得られる杭1回転当たりの貫入量、回転圧入
装置のトルク値、圧入力および事前に得られている地盤
強度N値のデータを演算表示装置のモニターに表示する
施工管理システムを構築し、回転圧入杭の施工深度毎に
モニター表示される杭1回転当たりの貫入量、回転圧入
装置のトルク値、圧入力、および事前に得られているN
値のデータを監視しながら総合的に施工状況を判断して
施工管理するものである。
工時の回転角、貫入量、回転トルク、圧入力等のデータ
は、前記特開2000−80650における回転圧入杭
の貫入抵抗Rp、杭先端支持力Qu、杭先端引抜き耐力
Qupを推定する算定式において、他の土質調査データ
および回転圧入杭の形状データとともに施工時の計測デ
ータとして使用でき、杭先端の支持力の算定結果によっ
て貫入施工を継続するか完了とするか判断する施工管理
を行うことができる。
例について説明する。
図2と図4および図5は実施形態2を示す。
の施工管理システムを示し、図1は、杭の回転圧入装置
として、杭打ち機リーダーにオーガーマシンを装備した
ものを使用する場合の各種計測センサと,演算処理装置
(パソコン)のブロック図である。図2は杭の回転圧入
装置として、ケーシングドライバーを使用する場合の各
種計測センサと演算処理装置(パソコン)のブロック図
を示したものである。
1、図2のブロック図に対応するオーガーマシンと、ケ
ーシングドライバーの回転圧入装置に各計測センサを配
置した図で、図5は、図4のケーシングドライバーの回
転圧入装置における回転角計測手段の例を示した図であ
る。図6は回転圧入杭の先端羽根部を示した図であっ
て、図7は、本発明の施工管理方法によって施工した施
工記録の例をグラフで示す図である。
に示すように、杭の回転圧入装置としての杭打ち機リー
ダーにオーガーマシンを装備した場合の施工管理システ
ムは、近接スイッチを利用した回転角計測センサ1と、
ワイヤロープとエンコーダーを利用した貫入量計測セン
サ2と、オーガーの駆動電流を利用した回転トルクセン
サ3と、ロードセルを利用した圧入力計測センサ4と、
パソコンからなる演算表示装置5およびプリンター6を
備えている。さらにパソコン5には、データ入力部9か
ら土質調査で事前調査したN値のデータを入力できるよ
うに構成している。なお、図の7はデータ変換器、8は
インターフェースボックスである。
図3に示す回転圧入装置としての杭打ち機リーダー10
に図の配置で設けられる。
体11によって支持された旋回支持台12上に杭打ち機
本体部13が設けられ、杭打ち機本体部13の一端両側
部から傾斜支持アーム14が上方に延びた構成であっ
て、この傾斜支持アーム14の上端でオーガーマシン1
5が支持されている。回転圧入杭17の下端部には羽根
16が設けられていて、この回転圧入杭17の杭頭部は
オーガーマシン15の回転圧入駆動部にクランプされて
いる。
施工管理システムの各計測手段である、磁気反応近接ス
イッチ1a、エンコーダ2a、ワイヤーロープ2b、オ
ーガ電流計3a、引張りロードセル4aが図示のように
配置さる。この各計測手段で得られた計測データは運転
室19に設置したパソコン5aにインターフェースボッ
クス8を介して入力され、所定の演算処理を行なったも
のをモニター画面5bに表示し、プリンター6でプリン
ト可能としている。
は、回転圧入杭17の杭頭部をクランプしたオーガーマ
シン15の非回転枠材15bに設けた磁気反応近接スイ
ッチ1aと、オーガーマシン本体15aの回転体15c
の複数箇所(2〜8箇所)に設けた金属片1bで構成し
ている。この回転角計測センサ1によれば回転圧入杭1
7とオーガーの回転体15cが回転し、金属片1bが非
接触で近接スイッチ1aをよぎる毎にパルス信号を発す
る。金属片を1周8箇所に設けた場合は、回転角45度
毎にパルスを発する。また、2箇所であれば回転角18
0度毎にパルスを発する。
簡単で故障も少ないが、他の接触スイッチ方式やエンコ
ーダー角度センサ等公知のものを使用してもよい。
2aは、回転圧入杭17の杭頭部をクランプするオーガ
ーマシン15に先端部を連結し、杭打ち機リーダー15
の上端で折返して杭打ち機本体部13に誘導して巻き取
るようにしたワイヤロープ2bに介在させており、ワイ
ヤロープ2bの移動量(杭の貫入量)を回転に変換して
エンコーダ2aにて杭の貫入量を計測するようにしてい
る。
流計3aを用いて、従来から行なわれている公知の計測
手段であるオーガーの駆動電流によって計測している。
(載荷重)は、杭打ち機リーダー10の上端とオーガー
マシン15を吊っているワイヤロープ2bの端部との間
に引張りロードセル4aを取付けて計測している。従っ
て、回転圧入杭17に作用する圧入力は、オーガーマシ
ン15の自重NDからロードセル4aの計測値を差引い
たものとなる。なお、オーガーマシン15の自重NDだ
けでは圧入力が不足する場合、杭打ち機本体部13を反
力体としてオーガーマシン15を引込むワイヤロープを
配設する場合がある。この場合はこのワイヤロープにも
引張りロードセルを取付けて、両方のロードセルA,B
の計測データを加算して圧入力とする。
ケーシングドライバー21を使用した例を示し、図2は
その場合の施工管理システム図である。
テムでは、近接スイッチを利用した回転角計測センサ1
と、ストロークセンサを利用した貫入量計測センサ2
と、油圧モータの油圧計を利用した回転トルクセンサ3
と、圧入用油圧ジャッキの油圧計を利用した圧入力計測
センサ4とから構成されている。さらに、パソコンから
なる演算表示装置5およびプリンター6を備え、さらに
パソコンには、データ入力部9から土質調査で事前調査
したN値のデータを入力できるように構成している点
は、図1、図3のオーガーマシン15の施工管理システ
ムの場合と同様である。
ーシングドライバー21は、台座26に設置された4本
の圧入用油圧ジャッキ24と、油圧ジャッキ24に設け
られた非回転枠材27と、非回転枠材27で支持されて
旋回リング22に回転トルクを作用させる油圧モーター
23と、歯車機構28および軸受け機構29を介して前
記油圧モーター23で回転する旋回リング22と、旋回
リング22の上部に一体回転するように連結され、ハン
ドル30で回転圧入杭17をクランプできるクランプ装
置25等で主要部が構成されている。
る各計測センサは以下のとおりである。
シン15に設けたものと同様な構成であって、図5に示
すようにケーシングドライバー本体の非回転枠材27に
設けた磁気反応近接スイッチ1aと、旋回リング22の
複数箇所(図では8箇所)に設けた金属片1bで構成
し、回転圧入杭17の回転角が45度毎にパルス信号を
発するようにしている。
キ24のストロークを計測するストロークセンサ2cを
シリンダー24aと台座26間にセットしている。セン
サにはリニア方式変位計や紐を用いたポテンショメータ
ー方式等公知のものを使用すればよい。
は、旋回リング22を回転駆動する油圧モーター23の
油圧を圧力センサで計測する。なお、油圧モーター23
の油圧は、無負荷(トルク値零)でも零にならないため
予めキャリブレーションしておく必要がある。
入力(載荷重)は、圧入用の油圧ジャッキ24の油圧を
圧力センサで計測する。この場合も予め荷重と圧力の関
係をキャリブレーションしておく必要がある。油圧ジャ
ッキ24は4本存在するが、連動して使用される場合は
各ジャッキに均等に油圧が作用するため、どれか1個の
ジャッキで油圧を計測すればよい。
と、貫入量計測手段と、回転トルク計測手段と、圧入力
計測手段と、演算表示装置および、土質調査で事前調査
したN値のデータを入力できるように構成した施工管理
システムとすることが望ましいが、少なくとも回転角計
測手段と、貫入量計測手段と、演算表示装置で構成した
施工管理システムとしてもよい。
圧入杭の施工管理方法の作用について説明する。
手段と、演算表示装置とで構成した施工管理システムを
用いた施工管理方法は、図6に示すように、回転角のデ
ータと貫入量のデータを用いて、回転圧入杭の1回転当
りの貫入量Sを算定する。そして、この値が回転圧入杭
の羽根ピッチpと同等になるように圧入力Nを増減調整
して施工する。なお、前記貫入量は必ずしも回転角1回
転のデータを用いることなく、例えば、回転角計測セン
サとして回転圧入杭の回転角45度毎にパルス信号を発
するようにしている場合は、45度の回転(1/8回
転)における貫入量データを8倍して1回転当り貫入量
に換算したものとしてもよい。
転当りの貫入量Sの値が、回転圧入杭の羽根ピッチpと
同等になるように圧入力を調整して羽根部に無理な荷重
が作用せず、また先端部の土砂を乱さずに効率よく施工
することとしたものであるが、この施工管理方法に従来
から行なわれているトルクデータと圧入力のデータおよ
び、地盤強度を示すN値のデータを加えて施工深度毎に
これらの施工管理データをモニターに表示し、総合的に
施工状況を監視しながら施工するとさらに最適施工を行
なうことができる。
データは、特開2000−80650における杭先端の
貫入抵抗の算定に利用でき、杭の先端支持力をおよび引
抜き耐力を精度よく評価して、最終打止め(貫入深さ)
を決定する施工管理方法とすることができる。回転圧入
杭の貫入抵抗Rp、杭先端支持力Qu、杭先端引抜き耐
力Qupを推定する具体的算定については、先の特開2
000−80650に詳しく説明があるが、算定式を転
記すると下記のとおりである。
端杭においても、閉端杭においても適用できる。また、
杭本体下端部の羽根の下端部を、底板リングまたは底板
よりも下方向に突出させたものにも、また、突出させな
いものにも、適用される。
た施工管理方法によって、杭径900mm、羽根径1,
350mm、羽根ピッチ270mmの回転圧入杭を13
m深度まで貫入させた際の貫入深度毎のトルク、1回転
当りの貫入量、圧入力の施工記録である
状に沿って杭を貫入させるための具体的手段として、回
転圧入杭の貫入施工時における回転角計測手段と、貫入
量計測手段と、演算表示装置とを備え、計測したデータ
にもとづいて、施工中における杭の1回転当たりの貫入
量を算出して表示する回転圧入杭の施工管理システムを
構築し、杭1回転当たりの貫入量の値が、回転圧入杭の
羽根ピッチと比較して同等になるように圧入力を調整し
ながら施工管理する方法を実現した。
先端の羽根の形状に沿って杭を貫入させることができる
ので、最も貫入抵抗が少なく効率的に施工でき、且つ杭
先端部の地盤を乱さないで施工できるため、高い支持力
を得ることができる回転圧入杭を得ることができる。
を貫入させる手段の他に、従来から用いられている施工
管理用データを合わせて総合的に監視しながら施工管理
する手段とすることもできる。
量計測手段に、回転圧入装置のトルク計測手段と、圧入
計測手段と、施工管理モニターを加えた構成とし、回転
圧入杭の施工深度毎に、各計測手段で得られる回転圧入
装置のトルク値、圧入力、回転圧入杭の1回転当たりの
貫入量および、事前に得られているN値のデータをモニ
ターに表すことを可能とした回転圧入杭の施工管理シス
テムを構築し、各計測手段で得られる回転圧入装置のト
ルク値、圧入力、回転圧入杭1回転当たりの貫入量およ
び事前に得られているN値のデータを回転圧入杭の施工
深度毎にモニターに表し、このモニターを監視しながら
適確な施工を行うことができる。
ある回転角計測手段と、貫入量計測手段と、トルク計測
手段と、圧入力計測手段は、前記特開2000−806
50に示される施工記録から杭先端の支持力を確認して
行う回転圧入杭の施工管理方法において、回転圧入杭の
貫入抵抗Rp、杭先端支持力Qu、杭先端引抜き耐力Q
upを推定する算定式のパラメータとして、他の土質調
査データおよび回転圧入杭の形状データとともに使用さ
れる。したがって本発明は、回転圧入杭の貫入抵抗R
p、杭先端支持力Qu、杭先端引抜き耐力Qupを推定
して杭の先端支持力および、引抜き耐力を精度よく評価
して最終打止め(貫入深さ)を決定できるため優れた品
質・性能を有する基礎杭を提供できる。
回転圧入杭の施工管理システムブロック図である。
場合の各種計測センサのブロック図である。
を配置した図である。
センサを配置した側面図である。
貫入量の関係を示す説明図である。
録の例をグラフで示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 杭下端部の外側面に1枚または複数枚の
羽根を有する回転圧入杭の施工管理システムであって、
少なくとも回転角計測手段と貫入量計測手段と演算表示
装置を備え、施工時に計測したデータにもとづいて施工
中における回転圧入杭1回転当たりの貫入量を算出して
表示することを特徴とする回転圧入杭の施工管理システ
ム。 - 【請求項2】 前記請求項1記載の計測手段に、回転圧
入装置のトルク計測手段と圧入力計測手段を加えた構成
とし、回転圧入杭の施工深度毎に各計測手段で得られ、
かつ施工時に得られる回転圧入装置のトルク値、圧入
力、回転圧入杭1回転当たりの貫入量のデータおよび事
前に得られている地盤強度N値のデータを演算表示装置
のモニターに表示することとした回転圧入杭の施工管理
システム。 - 【請求項3】 前記請求項1記載の施工管理システムに
おいて得られた施工中における回転圧入杭1回転当たり
の貫入量の値が、回転圧入杭の羽根ピッチと比較して同
等になるように圧入力を調整しながら施工することを特
徴とする回転圧入杭の施工管理方法。 - 【請求項4】 前記請求項2記載の施工管理システムに
おいて、各計測手段で得られる施工時の回転圧入装置の
トルク値、圧入力、回転圧入杭1回転当たりの貫入量デ
ータおよび事前に得られている地盤強度N値のデータを
回転圧入杭の施工深度毎にモニターに表示し、このモニ
ターを監視しながら回転圧入杭の施工を行うことを特徴
とする回転圧入杭の施工管理方法。 - 【請求項5】 杭下端部の外側面に1枚または複数枚の
羽根を有する回転圧入杭の施工において、回転角計測手
段と貫入量計測手段と回転圧入装置のトルク計測手段と
圧入力計測手段で得られる施工時の各計測データと、事
前に得られている土質調査データおよび回転圧入杭の形
状データにもとづいて、貫入抵抗Rp、杭先端支持力Q
uおよび杭先端引抜き耐力Qupを算定し施工すること
を特徴とする回転圧入杭の施工管理方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000203154A JP3831181B2 (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 回転圧入杭の施工管理システムおよび施工管理方法 |
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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