JP2005320689A - 杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ひずみ測定用のコア孔と沈下量測定用のコア孔を共通に使用してコア抜き作業を減少させた杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法を提供する。
【解決手段】基礎杭１の深度方向にコア孔２を設け、ひずみ計を取り付けた測定管４をコア孔へ挿入し、コア孔と測定管の隙間へ埋め戻しコンクリート等を注入して測定管を基礎杭と一体化させ、測定管の中空部内へ測定ロッド５を建て込み、該測定ロッドの沈下量測定手段を設け、しかる後に、当該基礎杭に上載荷重を付加させ、発生するひずみ及び沈下量を測定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、基礎杭（既存杭又は新設杭）の鉛直載荷試験の一環として実施されるひずみ及び沈下量測定方法の技術分野に属し、更に云うと、ひずみ測定用のコア孔と沈下量測定用のコア孔を一本化、つまりコア孔を共通に使用してコア抜き作業を減少させた杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法に関する。

従来、構造物の基礎杭（既存杭又は新設杭）の軸力および沈下特性の調査、または杭の設計鉛直支持力の妥当性を確認するために鉛直載荷試験が行われている。その中でも特に既存杭を再利用するための鉛直載荷試験に対するニーズが高まっている。

基礎杭の鉛直載荷試験は基本的に、ひずみ測定に基づく軸力の推定と沈下量の計測から成る。軸力は、主鉄筋のひずみを該鉄筋へ貼附したひずみ計により計測し、それに基づいてコンクリート部分のひずみを推定して軸力に換算する方法が採用されている。また、杭先端部の沈下量については、有底測定管等を計測深度に設置し、その中に測定ロッドを建て込み、該測定ロッド頭部の沈下量を先端沈下量として求める方法が実施されている。

従来、既存杭についての測定は、図５に例示したように、先ずコンクリート杭の所望箇所へひずみ測定用と沈下量測定用の新たなコア孔２０、２１をコア抜き（コアリング）により設ける。一つのコア孔２０には測定深度位置にひずみ計２２を貼附した鉄筋２３を挿入する。他のコア孔２１には沈下量測定用の有底測定管２４を挿入し、それぞれコンクリート等で埋め戻して基礎杭と一体化させる。前記有底測定管２４内へは測定ロッド２５を建て込んで測定する。つまり、ひずみ計２２の取付媒体としての鉄筋２３と、沈下量測定用の有底測定管２４とが必須不可欠の要素であった。更に、基礎杭が長い場合や測定場所の地下水が高い場合には、図６に示すように、コア抜きによる地下水対策用の立ち上がり管３０を設けたり、図７に斜線で示すようにコア孔上層部に止水処理４０を施すことが通例である。

新設杭については、図８に示すように、鉄筋籠等を取付媒体として、前もってひずみ計２２を取り付け、また、沈下量測定用の有底測定管２４も前記鉄筋籠へ取り付けておいてコンクリート打設を行い、後に沈下計用の有底測定管２４へ測定ロッド２５を建て込む。
鉛直載荷試験方法については、例えば以下のような従来技術が開示されている。

特許文献１には、既存杭の頭部まで地盤を掘削した後に、既存杭の中央部にコア抜きによりコア孔（貫通孔）を設け、杭下の地盤まで掘削し一軸圧縮試験を行う。次に前記コア孔に除去式アンカーを挿入して杭下の地盤中に固定し、前記アンカー筋を緊張して杭の鉛直載荷試験を実施する技術が開示されている。
特許第２８５１５３７号公報

上記従来技術のうち、図５の既存杭についての測定の場合は、ひずみ測定用のコア孔２０と沈下量測定用のコア孔２１を少なくとも２カ所以上コア抜きして設ける必要がある。しかし、コア抜きには非常にコストがかかるし、その作業は非常に面倒で長い工期が必要である。コア抜き箇所が多い場合は更に深刻な条件となる。図６、図７のように杭が長い場合や地下水位が高い場合には、作業スペースの狭い地下で前記コア抜き作業による地下水対策用の立ち上がり管３０や止水処理４０等の準備作業や、後処理作業が付加されることになり、作業工程が多くなってコストが嵩むという問題点がある。
図８の新設杭についても、鉄筋籠等にひずみ測定用の有底測定管２４と沈下量測定用の有底測定管２４を別々の箇所に設置する必要があり、計測器の設置の省力化を望めない構成である。

上述の特許文献１に開示された発明は、既存杭の中央部をコア抜きし、杭下の地盤まで掘削して一軸圧縮試験を行い、且つアンカー筋を地盤に固定し緊張するため、作業工程が非常に多く複雑で、しかも狭いスペースでの作業となり手間が掛かる。地下水位が高いときは図６、図７と同様に、地下水対策用の立ち上がり管３０の設置や止水処理４０を施す必要があり、作業は一層面倒なものとなる。しかも、試験は複数本の既存杭に実施する必要があるため、コストが嵩み工期も長引く。

本発明の目的は、ひずみ計の取付媒体を沈下量測定用の有底測定管で兼用させることにより、ひずみ測定用のコア孔と沈下計用のコア孔を一本化すること、つまりコア孔を共通に使用することを可能にして、その分コア抜き作業を減少させると共に、ひずみ計の取付媒体の設置作業を省力化して、作業工程を減少し、且つ簡略化させ、もって工期の短縮とコストの削減を可能にした杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法を提供することにある。

上述した従来技術の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杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法は、
基礎杭の軸力及び沈下特性の測定方法において、
基礎杭の深度方向にコア孔を設け、ひずみ計を取り付けた測定管を前記コア孔へ挿入し、前記コア孔と測定管の隙間へ埋め戻しコンクリート等を注入して測定管を基礎杭と一体化させ、前記測定管の中空部内へ測定ロッドを建て込み、該測定ロッドの沈下量測定手段を設け、しかる後に、当該基礎杭に上載荷重を付加させ、発生するひずみ及び沈下量を測定することを特徴とする。

請求項１に記載した発明に係る杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法によれば、ひずみ計の取付媒体を沈下量測定用の有底測定管で兼用させ、ひずみ測定用のコア孔と沈下量測定用のコア孔を一本化、つまり共通に使用可能としたので、下記の効果を奏する。
（１）ひずみ計の取付媒体の設置作業を省力化でき、作業工程の減少、簡略化を実現することができる。
（２）既存杭に場合は、費用と時間の掛かるコア抜き（コアリング）作業を減少でき、基礎杭が長い場合や地下水位が高い場合でも、地下水対策及び止水処理の箇所も確実に減少でき、コストを最小限に抑え、作業効率を向上させ、工期の短縮を図れる。

基礎杭１の深度方向にコア孔２を設け、ひずみ計３を取り付けた測定管４を前記コア孔２へ挿入し、埋め戻しコンクリート等を前記コア孔２と測定管４の隙間へ注入して測定管４を基礎杭１と一体化させ、前記測定管４の中空部内へ測定ロッド５を建て込み、該測定ロッド５の沈下量測定手段６を設け、しかる後に、該基礎杭１に上載荷重を付加させ、発生するひずみ及び沈下量を測定する。

以下に、図面を参照して、請求項１に記載した発明に係る杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量計測方法の実施例を説明する。
本発明は、建物の建て替え等に際し、既存建物に使用された既存杭を再利用できるかどうか、該既存杭の支持性能を確認する鉛直載荷試験用のひずみ及び沈下量計測方法として好適に実施される。また、本発明は新設杭においても同様に実施できる。

以下に、既存杭についての実施例を説明する。
先ず、図１に示すように、基礎杭１（以下、既存杭１と云う）の深度方向にコア孔２を掘削する。前記コア孔２は、既存杭１の所望箇所に公知・周知のコアボーリング機により、既存杭１と一体化されている基礎スラブ１ａの上面を作業足場として深度方向に向かってコア抜き掘削をして設ける。コア孔２を設ける既存杭１は全ての杭体である必要はなく、ひずみ及び沈下量測定が必要と判断し選択した位置の杭体のみに実施する。

前記コア孔２の口径は、既存杭１の外径が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍである場合に、例えば直径１００ｍｍ〜１２０ｍｍ程度とされる。前記コア孔２としては、現場で既存杭１について行われる強度確認試験のためのコア抜きサンプリング後の孔を利用することもできる。

図２に示すように、ひずみ計３を外周面の先端部に取り付けた測定管４を前記コア孔２内へ挿入する。本実施例では特に有底の測定管を使用する（以下、有底測定管４と云う）。有底測定管４は、例えば直径５０ｍｍ〜６０ｍｍ程度のものが使用される。図示例では、前記ひずみ計３を有底測定管４の先端位置に取り付けて杭体の先端支持力を測定する構成を示しているが、この限りではない。当業者が所望する部位へ複数取り付けて実施することもできる。

前記ひずみ計３は、例えばひずみゲージであり、前記有底測定管４の外周面へ貼附できるものである。前記ひずみ計３に必要な計測ケーブルは、図示することは省略したが、有底測定管４に沿うように配置し、接着テープ等で固定しておく。

本発明は、ひずみ計３の取付媒体を、従来の鉄筋ではなく、沈下量測定用の有底測定管４を利用した構成を特徴とする。したがって、ひずみ計３独自の取付媒体の設置作業はなく、沈下量測定用の有底測定管４の設置作業が兼ねるので、その分作業工程の減少、簡略化を実現できる。

有底測定管４を設置した後、埋め戻しコンクリートを前記コア孔２と有底測定管４の隙間へ注入し密実に充填して既存杭１と一体化させる。ひずみ計３の計測ケーブルは既存杭１より上方及び側方へ引き出して、図示省略の測定・記録装置（パーソナルコンピュータ等）と接続し、測定結果をリアルタイムで得ると共に、記録格納できるようにしておく。前記埋め戻しコンクリートは、好ましくは既存杭１と同じ配合とする。勿論、埋め戻しコンクリートの代わりにモルタルを使用することもできる。

後打ちされた前記埋め戻しコンクリートが固まると、図３に示したように、前記有底測定管４の中空部内へ測定ロッド５を建て込み、当該測定ロッド５のブレ及び傾きにより生じる測定誤差を防止するために、同有底測定管４の先端をコンクリート等で固める。その後、該測定ロッド５の頭部に沈下量を計測する沈下量測定手段６を設ける。前記沈下量測定手段６は測定ロッド５により既存杭１の沈下量を算出する、例えば変位計である。前記沈下量測定手段６もひずみ計３と同様に、測定・記録装置と接続して測定結果をリアルタイムで得られるようにしておく。つまり、従来のロッド方式と同様に、当該測定ロッド５の頭部の沈下量を先端沈下量として測定する構成である。

上記の構成により、ひずみ測定用（ひずみ計）のコア孔と沈下量測定用のコア孔２を一本化すること、つまりコア孔２を共通に使用するので、その分コア抜き作業が減少する。杭が長い場合や地下水位が高い場合に、止水処理や地下水対策の準備、後処理等々の非常に面倒な作業箇所も最小限に抑えて、コストを低減させることができるし、作業効率を向上させ、工期の短縮を図ることができる。

その後、該既存杭１の上に載荷重を付加させ、発生するひずみ及び沈下量を測定し鉛直載荷試験を行う。以下に、その手順を具体的に説明する。
図３の通り、先ず、試験対象の既存杭１の上面と一体化されている構造物の基礎スラブ１ａとの縁を切る。具体的には、既存杭１の直上部位の基礎スラブ１ａを、上方からコアリング等の手段でくり貫く。その結果、前記基礎杭１は基礎スラブ１ａと縁が切られる。地下水位が高い場合においては前記縁切り箇所へ止水処理４０を施すことが望ましい。

そして、例えば先に出願した特願２００３−３２８５０号の鉛直載荷試験方法の如く、図４が示すように、前記基礎スラブ１ａと縁を切った既存杭１（試験杭）の上面部へレベリング材７を載置し、当該レベリング材７の上にジャッキ８を設置し、その直上の既設梁９に治具１０を設置し、同治具１０とジャッキ８とを試験荷重の伝達が可能に繋ぐ。更に前記既設梁９の上方に治具１０から既設梁９に伝達される試験反力を、主桁１１へ確実に伝達できる伝達ブロック１２を配置する。そして、前記伝達ブロック１２を既設梁９との間に挟むように主桁１１を配置し、その両端部を左右の既設柱１３、１３へ固定手段で強固に固定する。そして、ジャッキ８により大きな鉛直荷重を既存杭１に加えてひずみ及び沈下量により支持性能を確認する鉛直載荷試験が実施できる。鉛直載荷試験方法は勿論この限りではなく構造物の大きさ基礎スラブ形態に対応して行われる。

次に、本発明の方法を新設杭について実施する場合の実施例を説明する。
この実施形態は実施例１とほぼ同様の技術的思想であり、以下にその相違点を中心に説明する。
ひずみ計３を取り付けその中空部内へ測定ロッド５を建て込んだ有底測定管４を、予め鉄筋籠等に取り付けて打設して新設杭を構築する。しかる後に実施例１と同様に該新設杭に上載荷重を付加させ、発生するひずみ及び沈下量を測定する。勿論、この限りではなく、サンプリング孔を使用して実施例１のように実施しても良い。
したがって、計測器が省力化されることで新設杭の構築作業の工程が減少し作業効率の向上に寄与する。

以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計の変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。例えば、沈下量を測定する際に、測定ロッドによるのではなく従来の２重管方式で、該２重管の外管へひずみ計を取り付けて実施することもできる。

基礎杭にコア孔を設けた状態を示した図である。 コア孔へ有底測定管を挿入する状態を示した図である。 本発明に係る杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法の実施例を示した図である。 鉛直載荷試験の一実施例を示した図である。 従来の既存杭に実施される鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法の実施例を示した図である。 従来の既存杭において測定場所の地下水位が高い場合に地下水対策装置を設けた一例を示した図である。 従来の既存杭においてコア孔の上層部に止水処理を行った一例を示した図である。 従来の新設杭において実施される鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法の実施例を示した図である。

符号の説明

１ 基礎杭（既存杭）
１ａ 基礎スラブ
２ コア孔
３ ひずみ計
４ 測定管（有底測定管）
５ 測定ロッド
６ 沈下量測定手段

Claims (1)

1. 基礎杭のひずみ及び沈下量の測定方法において、
   基礎杭の深度方向にコア孔を設け、ひずみ計を取り付けた測定管を前記コア孔へ挿入し、前記コア孔と測定管の隙間へ埋め戻しコンクリート等を注入して測定管を基礎杭と一体化させ、前記測定管の中空部内へ測定ロッドを建て込み、該測定ロッドの沈下量測定手段を設け、しかる後に、当該基礎杭に上載荷重を負荷させ、発生するひずみ及び沈下量を測定することを特徴とする、杭の鉛直載荷試験用ひずみ及び沈下量測定方法。

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