JP2008096148A

JP2008096148A - 杭の載荷装置及び杭の支持力の測定方法

Info

Publication number: JP2008096148A
Application number: JP2006275242A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kubo; 豊久保
Original assignee: KENSHO KK; System Measure Co., Ltd.
Current assignee: KENSHO KK; System Measure Co., Ltd.
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-06
Also published as: JP4803812B2

Abstract

【課題】杭の内部を打撃する場合であっても杭に作用する載荷荷重を測定することが可能な杭の載荷装置を提供する。
【解決手段】自由落下によって鋼管杭１を打撃する杭の載荷装置２である。そして、重錘部２１と、その内部に収容される計測部２２とを備え、計測部には杭の支持力を算出するための計測値が記録される。
ここで、計測部２２は、センサ部２２１と、そのセンサ部に電力を供給するとともにその出力を記憶させる記憶部２２２と、その記憶部の周囲に配置される衝撃吸収材２２３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自由落下させて杭を打撃するための杭の載荷装置、及びそれを使用しておこなう杭の支持力の測定方法に関するものである。

従来、杭頭を重錘で打撃した際の載荷荷重と杭の変位量とを測定することで、杭の支持力を測定する急速載荷試験の方法が知られている（特許文献１参照）。

この方法では、地表に露出した杭頭に緩衝材を設置し、その緩衝材の上から杭頭を打撃する。

一方、半円形の羽根板を鋼管杭の先端部に斜めに取り付けて、回転させながら地盤にねじ込んでいく羽根付き鋼管杭が知られている（特許文献２乃至４など参照）。

この羽根付き鋼管杭は、鋼管杭の軸部から側方に突き出した羽根板の下面に作用する地盤の反力によって、通常の羽根板を有していない杭に比べて支持力を増加させることができる。
特開２００２−３０３５７０号公報特許第２８６１９３７号公報特開２００６−１７７１２５号公報特開２００４−２５７０７５号公報

しかしながら、前記した杭頭を打撃する試験方法では、地上に露出した杭頭を打撃するため、騒音が発生する。

他方、杭の先端部付近に打撃部を設けて先端のみを打撃すると、騒音は低下するが、杭の支持力を算出するために必要となる載荷荷重を測定することが困難になる。

また、杭の頭部を打撃すると、衝撃力が折り返してきて杭頭付近に大きな引張応力が発生して杭が損傷するおそれがあるが、ねじ込み力によって地中に埋設させる羽根付き鋼管杭は、杭頭が打撃に耐え得る構造となっているとは限らない。

さらに、羽根付き鋼管杭は、通常の杭に比べて大きな支持力を見込むことができるが、設計支持力が実際に確保されているか否かは、打設したすべての杭に対して載荷試験をおこなわなければわからない。

そこで、本発明は、杭の内部を打撃する場合であっても杭に作用する載荷荷重を測定することが可能な杭の載荷装置、及びそれを使用することで容易に実施可能な杭の支持力の測定方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の杭の載荷装置は、自由落下によって杭を打撃する杭の載荷装置であって、重錘部と、その重錘部に取り付けられる計測部とを備え、前記計測部には前記杭の支持力を算出するための計測値が記録されることを特徴とする。

ここで、前記計測部は、センサ部と、そのセンサ部に電力を供給するとともにその出力を記憶させる記憶部と、その記憶部の周囲に配置される衝撃吸収材とを備えた構成とすることができる。

また、前記計測部は、載荷時の杭からの反力が伝達されて上方に移動する反力部と、その反力部の上昇によって押し上げられる指示部と、移動した指示部を落下させることなく支持させる保持手段とを備えた構成とすることもできる。

さらに、前記計測部は、枠部の上部と下部に一端がそれぞれ連結された上下のバネ部間に配置されるスライド部と、そのスライド部の上方及び下方にそれぞれ配置される指示部と、その指示部を落下させることなく支持させる保持手段とを備えた構成とすることもできる。

また、本発明の杭の支持力測定方法は、上記したいずれかの杭の載荷装置によって杭を打撃することで杭の支持力を測定する杭の支持力測定方法において、円筒状の軸部より外形が大きな板状の羽根部を先端部に備えた杭を地中に埋設し、前記杭の内空に設けられた打撃部よりも上方に吊った前記載荷装置を自由落下させてその打撃部を打撃し、前記載荷装置を前記杭の内部から取り出して前記計測部に記録された計測値を取り出し、その計測値に基づいて杭の支持力を算出することを特徴とする。

このように構成された本発明の載荷装置は、重錘部に計測部が取り付けられており、その計測部によって杭の支持力を算出すための計測値が計測されて、記録される。

このため、杭の内部を打撃する場合であっても杭に作用する載荷荷重などを容易に測定することができる。

また、計測部を、電気的に測定をおこなうセンサ部と、その出力を記憶させる記憶部とによって構成し、これらの機器が打撃時の衝撃によって破損しないように衝撃吸収材を記憶部の周囲に配置する。

このように電気的に作動する機器によって計測部を構成することで、汎用の計測器を使用して容易に杭の載荷装置を構成することができる。

また、杭を打撃した際の反力が重錘部を介して伝達されて反力部が上方に移動する原理を利用して、その反力部が上昇したときの位置をそれに伴って移動する指示部によって機械的に記録させる。

このように、計測部を衝撃によって破損するおそれの少ない機械的な構成とすることで、大きな荷重を杭に与える場合にも使用することができる。

さらに、バネ部によって上下が支持されたスライド部を使って、そのスライド部の上下の移動範囲を指示部によって記録させる構成とすることで、衝撃が直接伝達されることが少なく、破損し難い計測部とすることができる。

また、本発明の杭の支持力の測定方法は、先端部に羽根部を備えた杭の内空に打撃部を設け、その打撃部を上記した載荷装置によって打撃する。そして、打撃時に計測されて記録された計測値を地上で取り出し、その計測値に基づいて杭の支持力を算出する。

このため、杭の支持力を測定する際の地上での騒音を極力抑えることができる。また、杭頭を打撃しないので、杭頭付近に大きな引張応力が発生して損傷してしまうおそれがない。

さらに、容易に杭の支持力を測定できるので、打設されたすべての杭に対して載荷試験をおこなって支持力を確認するという、高精度の品質管理をおこなうことができる。

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。

図１は、本実施の形態の杭の載荷装置２を使用しておこなう、杭の支持力の測定方法を説明するための概略構成を示した説明図である。

この杭としての鋼管杭１は、円筒状の鋼管によって形成される軸部１１と、地盤にねじ込む際にその軸部１１の下方に位置する先端部１２と、その先端部１２に設けられる軸部１１よりも外形が大きな羽根部（羽根板１２ａ，１２ａ）と、載荷装置２によって打撃する打撃部（補強プレート１３）とから主に構成される。

この先端部１２は、本実施の形態では、軸部１１と同じ鋼管の一方の端部に形成される。

この先端部１２には、先端面に対して5〜25度程度の角度で傾けた板状の羽根部を構成する羽根板１２ａ，１２ａを複数枚取り付ける。この傾斜角は10〜20度程度が好ましい。

この羽根板１２ａ，１２ａは、軸部１１の直径の1.5〜3.5倍程度の直径の円形板状を例えば二等分して半円形に成形される。

例えば、小径の鋼管杭１の場合は、軸部１１の直径が70mm〜500mmに対して羽根部を構成する羽根板１２ａ，１２ａの平面視の直径が140mm〜1000mmとなるようにする。また、大径の鋼管杭１の場合は、軸部１１の直径が600mm〜1200mmに対して羽根板１２ａ，１２ａの平面視の直径が1200mm〜2400mmとなるようにする。

また、羽根板１２ａ，１２ａには、鋼管杭１の設計支持力の大きさによっても異なるが厚さ20mm〜45mm程度の鋼板を使用する。

また、この先端部１２より少し上方の鋼管杭１の内部には、打撃部としての補強プレート１３を取り付ける。この補強プレート１３は、例えば鋼板を平面視十字に交差させて形成し、その端面を鋼管杭１の内側面に溶接することによって取り付ける。

また、載荷装置２は、図２に詳細を示すように、外形が円柱状の重錘部２１と、その内部に収容される計測部２２とから主に構成される。

この重錘部２１は、上方にキノコ状に突出して引っ掛け部が形成された突起部２１ａと、鋼管杭１の内周面への衝突を避けるために側面に取り付けられる円環状のクッション材２１ｂと、計測部２２を収容する内空とを備えている。

なお、図示しないが、この重錘部２１は開閉可能に構成されており、計測部２２を取り付けたり、取り出したりすることができるようになっている。

また、計測部２２は、鋼管杭１に作用した鉛直荷重を算出するための計測値を検出するセンサ部２２１と、そのセンサ部２２１に電力を供給するとともにその出力を記憶させる記憶部２２２と、その記憶部２２２の周囲に配置される衝撃吸収材２２３とから主に構成される。

このセンサ部２２１には、ひずみゲージ、ひずみゲージ式荷重計などを内蔵させて鉛直方向の動ひずみ等を検出させる。このセンサ部２２１と記憶部２２２とはケーブル２２４で連結されている。

また、この記憶部２２２は、センサ部２２１からの出力を記憶させるフラッシュメモリなどの記憶媒体がセットされたレコーダ２２２ａと、そのレコーダ２２２ａ及びセンサ部２２１に電力を供給するバッテリー２２２ｂとによって主に構成される。

さらに、衝撃吸収材２２３には、例えばシリコン樹脂、低反発弾性フォーム、軟質ウレタンフォームなどを球状に成形したものが使用でき、記憶部２２２とそれを収容する重錘部２１の空洞との隙間に、多数の衝撃吸収材２２３，・・・を詰め込んで、重錘部２１に伝達された衝撃が記憶部２２２に直接伝達されないようにする。

このように構成された載荷装置２は、その突起部２１ａを着脱装置３で把持させて所定の位置まで吊り上げ、把持を解除することによって自由落下させる。

この着脱装置３は、下面が開放されたハウジング３２と、その開放された下部に配置される一対の把持部３１，３１と、その把持部３１，３１を押圧して開閉させる一対のアーム部３３，３３と、上下動することによってそのアーム部３３，３３を作動させる移動部３５と、その移動部３５を上下動させるバネ部３４，３４及び油圧ジャッキ３６とから主に構成される。

この把持部３１，３１の先端には、載荷装置２の突起部２１ａに引っ掛けるための爪が形成されており、図２に示すように把持部３１，３１が閉じているときに突起部２１ａと係合し、図１に示すように突起部２１ａの幅より把持部３１，３１が開くと係合が解除されて載荷装置２が落下する。

この把持部３１，３１は、上端が回動自在に軸支されており、側面がアーム部３３，３３の先端の球状部で押されることによって閉じる。すなわち、ハウジング３２の下端部には、内側に向けて傾斜するテーパ部３２ａ，３２ａが形成されており、そのテーパ部３２ａ，３２ａに沿ってアーム部３３，３３の先端が下降すると内側に導かれて把持部３１，３１を押して内側に閉じさせることになる。

このアーム部３３，３３の上端は、ハウジング３２の上部内空を上下に移動する移動部３５に回動自在に軸支されており、移動部３５が下降するとテーパ部３２ａ，３２ａに導かれて傾き、移動部３５が上昇するとアーム部３３，３３が引き起こされることになる。

この移動部３５の下面には複数のバネ部３４，３４が配置されており、移動部３５の下降によって縮められたバネ部３４，３４の弾性力によって移動部３５は上昇する。

また、移動部３５の上面には下方に向けて伸長する油圧ジャッキ３６の先端が当接され、油圧ジャッキ３６を伸長すると移動部３５が下降してバネ部３４，３４が縮むことになる。

すなわち、地表Ｓに設置した油圧ポンプ３６ａを操作して油圧ジャッキ３６による加圧を解除すると、バネ部３４，３４の弾性力によって移動部３５が突き上げられて上昇する。

また、このハウジング３２の外周には、鋼管杭１の内周面との接触時の衝撃を緩和させるために環状のクッション材３７，３７が配置されている。

次に、本実施の形態の載荷装置２を使用した鋼管杭１の支持力の測定方法について説明する。

まず、図１に示すように、地表Ｓから鋼管杭１を回転させながらねじ込み、先端部１２が支持層Ｆに貫入された状態にする。

このようにして地中に打設された鋼管杭１に対して載荷試験をおこなうことによって、支持力が設計値を満たしているか否かを杭毎に確認することができ、杭の品質を的確に管理することができる。

また、本実施の形態では、変位測定装置５を光学変位計によって構成することとし、鋼管杭１の地表Ｓから突出した側面に光学変位計のターゲット５２を取り付け、そこから離れた不動点に設置したカメラ５１の照準をターゲット５２に合わせて移動量を測定する準備をおこなう。

そして、クレーン４の先に着脱装置３を取り付け、その着脱装置３に載荷装置２を把持させて吊り上げる。

このようにして吊り上げられた載荷装置２は、鋼管杭１の内部に挿入され、載荷装置２の下面が補強プレート１３の上面に当接するまで吊り下げられる。

この載荷装置２の重さと自由落下させる高さとによって、ある程度は載荷荷重の大きさを予測できるので、予め計算しておいた所定の高さまで載荷装置２を吊り上げる。

この載荷装置２を吊り上げているときは、図２に示すように着脱装置２の把持部３１，３１は閉じて突起部２１ａに係合している。また、油圧ジャッキ３６は加圧状態にある。

そして、この油圧ジャッキ３６の加圧を油圧ポンプ３６ａの操作によって解除して油を排出させると、バネ部３４，３４が伸びて移動部３５が上昇し、図１に示すように把持部３１，３１による突起部２１ａの係合が解除されて載荷装置２が自由落下を始める。

この載荷装置２は、鋼管杭１の内部を落下して補強プレート１３に衝突することになる。この補強プレート１３に加えられた打撃力は、鋼管杭１の外殻に伝わって先端部１２に到達し、その反力が再び載荷装置２に伝達される。

そして、このときの反力の大きさをセンサ部２２１で計測し、その計測値をレコーダ２２２ａのフラッシュメモリに記憶させる。また、このときの杭頭の変位を変位測定装置５によって測定する。

ここで、この鋼管杭１を打撃した際の鋼管杭１の沈下量が大きければ打撃による反力も小さくなり、沈下量が小さければ打撃による反力が大きくなる。

このようにして載荷した後に、落下させた載荷装置２の突起部２１ａに把持部３１，３１が開いた状態で着脱装置３を降ろし、油圧ポンプ３６ａを操作して油圧ジャッキ３６を伸長させると、移動部３５が下方に移動してアーム部３３，３３が押し下げられ、把持部３１，３１が内側に傾いて突起部２１ａに係合される。

このようにして再び着脱装置３によって載荷装置２を把持させて、鋼管杭１の内部から引き上げる。

そして、地表Ｓに降ろした載荷装置２を開いて、中から記憶部２２２を取り出し、レコーダ２２２ａからフラッシュメモリを取り出す。

このフラッシュメモリには、センサ部２２１のひずみゲージで計測したひずみ値が計測値として記録されており、そのひずみ値をコンピュータに読み込んでその計測値から載荷荷重を算出する。

一方、鋼管杭１の載荷時の変位（杭の沈下量）は、変位測定装置５による測定値から得ることができる。

このようにして載荷時の荷重の大きさと、その荷重が作用したときの杭の沈下量とが算出されると、その関係から鋼管杭１の支持力を算出することができる。

また、載荷試験の結果、打設された鋼管杭１の支持力が所定の支持力に達していないと判定されたときには、再び鋼管杭１を回転させて支持層Ｆにさらにねじ込むこともできるが、載荷装置２によって補強プレート１３を打撃することで鋼管杭１を支持層Ｆに打ち込むこともできる。

このように載荷装置２を使用して打ち込みをおこなう方法であれば、回転圧入用の装置を載荷試験後に再びセットし直す必要がなく、簡単に鋼管杭１の支持力を高めることができる。

また、載荷装置２を使用する方法であれば、支持力不足を解消するために打撃して打ち込んだ杭の支持力を再び算出して確認することが容易にできる。

このように構成された本実施の形態の載荷装置２は、重錘部２１の内部に計測部２２が収容されており、その計測部２２によって鋼管杭１に作用した鉛直荷重を算出すための計測値が計測されて、記録される。

このため、鋼管杭１の内部を打撃する場合であっても杭に作用する載荷荷重を容易に測定することができる。

また、計測部２２を、電気的に測定をおこなうセンサ部２２１と、その出力を記憶する記憶部２２２とによって構成し、これらの機器が打撃時の衝撃によって破損しないように衝撃吸収材２２３，・・・を周囲に配置する。

このように電気的に作動する機器によって計測部２２を構成することで、汎用の小型動ひずみレコーダなどを使用して容易に杭の載荷装置２を構成することができる。

また、鋼管杭１の内空に設けた補強プレート１３を載荷装置２によって打撃するので、地上での騒音を極力抑えることができる。

さらに、鋼管杭１の杭頭を打撃しないので、杭頭付近に大きな引張応力が発生して損傷してしまうおそれがない。

また、着脱装置３で把持させた載荷装置２を自由落下させるだけでよいので、短時間で簡単に杭の載荷試験をおこなうことができる。このため、施工したすべての鋼管杭１，・・・の支持力を確認することが可能になり、高精度の品質管理をおこなうことができる。

以下、前記した実施の形態とは別の形態の載荷装置６について、図３〜図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例１の載荷装置６は、図３に示すように、外形が円柱状の重錘部６１と、その内部に収容される計測部６２とから主に構成される。

この重錘部６１には、前記実施の形態で説明した重錘部２１と同様に、上部に突起部６１ａ、側面にクッション材６１ｂ，６１ｂ、内部に計測部６２を収容する空洞が形成されている。

この計測部６２は、鋼管杭１に作用した荷重を機械的に測定する装置であって、載荷時の鋼管杭１からの反力が伝達されて上方に移動する反力部６２１と、その反力部６２１の上昇によって押し上げられる指示部６２２と、移動した指示部６２２を落下させることなく支持する保持手段としての爪部６２４とから主に構成されている。

この反力部６２１は、図３，４に示すように、中心に上下方向に貫通する貫通孔が形成された円柱状の錘であって、その貫通孔に挿通されて計測部６２内に立設されるガイド棒６２３に沿って上下に移動する。

また、指示部６２２は、鋼板などで笠状に形成されるとともに、ガイド棒６２３を挿通させる孔が中心に設けられたものであって、反力部６２１が上昇するとそれに押されてガイド棒６２３に沿って上昇する。

この指示部６２２は、図４に示すような円筒状の外殻部６２５に収容されている。この外殻部６２５は、円筒状の部材を例えば図５に示すように４分割した平面視円弧状の円弧部６２５ａ，・・・を組み合わせて形成されるものであり、図４は計測部６２の内部をわかりやすく説明するために２つの円弧部６２５ａ，６２５ａだけ示した斜視図である。

この４つの円弧部６２５ａ，・・・は、外殻部６２５の上部と下部に配置されたゴムリング６２５ｂ，６２５ｂの締め付け力によって一体化され、外殻部６２５としての円筒形状を保持している。

また、この円弧部６２５ａの内周面には、上下方向に所定の間隔を置いて複数の爪部６２４，・・・が設けられている。この爪部６２４，・・・の上下方向の間隔は任意に設定することができるが、間隔を短くすれば細かい精度で反力部６２１の移動量を記録することができる。

この爪部６２４は、図３，４に示すように、中心に向けて先細りするように下面側に傾斜面が形成されている。このため、上面に傾斜面が形成された指示部６２２は、下方から上方に向けて爪部６２４を通過しやすいようになっている。

また、図５（ａ）に示すように、隣接する円弧部６２５ａ，６２５ａの側面同士が当接して外殻部６２５が円筒形になっているときには、指示部６２２の外縁よりも中心側に爪部６２４，・・・の内縁が位置するようになっている。なお、反力部６２１の直径は、この爪部６２４，・・・の内縁をつないだ円の直径より小さく形成されているので、反力部６２１は爪部６２４，・・・に衝突することなく上下方向に移動することができる。

そして、反力部６２１に押されて指示部６２２が上昇すると、指示部６２２の上面が爪部６２４，・・・の下面に衝突し、指示部６２２が爪部６２４，・・・に沿ってせり上がると、図５（ｂ）に示すようにゴムリング６２５ｂ，６２５ｂが伸びて円弧部６２５ａ，・・・が直径方向に広がって指示部６２２が爪部６２４，・・・を通過することができる。

このように反力部６２１に指示部６２２が押し上げられている間は、外殻部６２５が広がって指示部６２２が爪部６２４，・・・を通過していく。そして、反力部６２１が落下すると、ゴムリング６２５ｂ，６２５ｂの締め付け力によって外殻部６２５が再び円筒形に戻り、指示部６２２は最後に通過した爪部６２４，・・・の上に落下して支持される。

次に、このような載荷装置６を使用した鋼管杭１の支持力の測定方法について説明する。

まず、前記実施の形態で説明したように鋼管杭１を所定の深さまで埋設し、着脱装置３で把持させた載荷装置６を鋼管杭１の内部に挿入し、所定の高さまで吊り上げた後に、図３に示すように自由落下させる。

そして、載荷装置６が補強プレート１３を打撃すると、補強プレート１３から重錘部６１に反力が伝達され、その反力が反力部６２１の下面に伝わると反力部６２１がガイド棒６２３に沿って上昇することになる。

そして、反力部６２１とともに指示部６２２も上昇し、反力部６２１が落下し始めると上昇した最も高い位置に指示部６２２だけが残されることになる。すなわち、最初の打撃の後にリバウンドで何度か反力部６２１の上下動が繰り返されたとしても、最初の打撃時の高さまで反力部６２１が上昇することはないので、指示部６２２は最初に指示された位置を反力部６２１の移動量として記録することができる。

その後、載荷装置６を鋼管杭１の内部から引き上げて、載荷装置６を開いて計測部６２を取り出し、反力部６２１の移動量を計測値として取り出す。

この反力部６２１の移動量と載荷荷重の関係は、予め荷重計などを使用した予備実験で把握しておき、移動量から載荷荷重の大きさを算出できるようにしておく。

そして、前記実施の形態と同様に、変位測定装置５で計測した鋼管杭１の変位と載荷荷重の大きさから、鋼管杭１の支持力を算出する。

このように構成された実施例１の載荷装置６は、鋼管杭１を打撃した際の反力が重錘部６１を介して伝達されて反力部６２１が上方に移動する原理を利用して、その反力部６２１が上昇したときの位置をそれに伴って移動する指示部６２２によって機械的に記録させる。

このように、計測部６２を衝撃によって破損するおそれの少ない構成とすることで大きな荷重にも耐えられるようになるので、大口径の設計支持力の大きな杭に対して載荷試験をおこなう場合にもこの載荷装置６を使用することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態とは別の形態の載荷装置７について、図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例２の載荷装置７は、図６に示すように、外形が円柱状の重錘部７１と、その上部に取り付けられる計測部７２と、その計測部７２を内部に収容する突起部７１ａとから主に構成される。

また、この重錘部７１は、側面にクッション材７１ｂ，７１ｂが取り付けられるとともに、上部の突起部７１ａと接合されている。

この計測部７２は、鋼管杭１に作用した荷重を機械的に測定する装置であって、円筒状の枠部としての外殻部７２５の上部と下部に一端がそれぞれ連結された、バネ部としての上バネ７２１と下バネ７２２との間に配置されるスライド部７２３と、そのスライド部７２３の上方及び下方にそれぞれ配置される指示部７２４，７２４と、その指示部７２４，７２４を落下させることなく支持させるための保持手段としてのゴムリング７２５ａ，・・・とから主に構成されている。

この外殻部７２５は、実施例１の外殻部６２５と同様に複数の平面視円弧状の部材を組み合わせて円筒形に形成されるもので、ゴムリング７２５ａ，・・・によって締め付けられている。

また、この上バネ７２１と下バネ７２２との間に支持されたスライド部７２３の上方と下方には、スライド部７２３の移動によって押し動かされる円環状の指示部７２４，７２４がそれぞれ配置されている。

この指示部７２４，７２４の外径は、この外殻部７２５の内径と略同じか又は少し大きく形成されており、ゴムリング７２５ａ，・・・で締め付けられた外殻部７２５の内周面と指示部７２４の外周面との摩擦抵抗によって指示部７２４，７２４は支持される。

そして、この指示部７２４，７２４は、スライド部７２３が最も上方に移動した位置と最も下方に移動した位置とを記録するもので、この指示部７２４，７２４の位置によって載荷時のスライド部７２３の移動量を知ることができる。

また、スライド部７２３を上下に移動させることで、スライド部７２３の自重による上バネ７２１と下バネ７２２の変形を相殺することができる。

次に、このような載荷装置７を使用した鋼管杭１の支持力の測定方法について説明する。

前記実施の形態又は実施例１と同様にして載荷装置７を自由落下させて補強プレート１３を打撃すると、スライド部７２３及び指示部７２４，７２４が外殻部７２５を押し広げながら上下に移動して、その最高位置と最低位置が上下の指示部７２４，７２４によって記録される。

すなわち、スライド部７２３によって指示部７２４が押し動かされているときには、ゴムリング７２５ａ，７２５ａが伸びて外殻部７２５が広がり、スライド部７２３が指示部７２４から離れると、ゴムリング７２５ａ，７２５ａの締め付けによる摩擦抵抗によってその位置に指示部７２４が止まることになる。

そして、載荷後に載荷装置７を鋼管杭１の内部から引き上げて、そこから計測部７２を取り出し、上下の指示部７２４，７２４の間隔ｄ(mm)を計測値として測定する。

このようにして取り出された計測値ｄをＦ＝α・β・γ・ｄ・Ｍという式に代入すると、鋼管杭１に加えられた載荷荷重Ｆの大きさが算出される。ここで、αは反発係数、βは質量による補正係数(1/mm)、γは計測器の補正係数、Ｍは重錘部７１の重量を示す。また、反発係数αなどの未知数は、予め荷重計などを使用した予備実験で算定しておく。

このように構成された載荷装置７では、上バネ７２１と下バネ７２２によって上下が支持されたスライド部７２３を使って、そのスライド部７２３の上下の移動範囲を指示部７２４，７２４によって記録させる構成としたので、補強プレート１３を打撃した際の衝撃力が直接伝達される可動部を減らすことができ、破損するおそれの少ない計測部７２とすることができる。

また、指示部７２４を外殻部７２５の内周面との摩擦抵抗で止める構成であれば、いずれの位置であっても指示部７２４を止めることが可能となり、予め停止位置を決めておく構成に比べて高精度の計測値を得ることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、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。

例えば、本実施の形態及び実施例では、載荷装置２，６，７によって鋼管杭１内部の先端部１２付近に設けた補強プレート１３を打撃する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、杭頭を打撃する際にもこれらの載荷装置２，６，７を使用して載荷試験をおこなうことができる。

また、本実施の形態及び実施例では、杭として羽根部を備えた鋼管杭１について説明したが、これに限定されるものではなく、羽根部のない鋼管杭や、中空の既成コンクリート杭などに対しても本発明を適用することができる。

また、本実施の形態では、２枚の羽根板１２ａ，１２ａを取り付けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３枚以上の羽根板によって羽根部を構成することもできる。さらに、羽根部の形状も円形に限定されるものではなく、全体の平面視が六角形や八角形などの多角形となるような羽根部であってもよい。

さらに、実施例１と実施例２では、爪部６２４の有無によって異なる構成の保持手段について説明したが、これらの実施例ではいずれの保持手段を適用することもできる。

本発明の最良の実施の形態の杭の支持力の測定方法を説明する説明図である。本発明の最良の実施の形態の載荷装置の詳細な構成を説明する断面図である。実施例１の載荷装置の詳細な構成を説明する断面図である。実施例１の計測部の構成を説明する分解斜視図である。実施例１の外殻部の動きを説明する図であって、（ａ）は広がる前の外殻部の平面図、（ｂ）は広がっている状態の外殻部の平面図である。実施例２の載荷装置の詳細な構成を説明する断面図である。

符号の説明

１鋼管杭（杭）
１１軸部
１２先端部
１２ａ羽根板（羽根部）
１３補強プレート（打撃部）
２載荷装置
２１重錘部
２２計測部
２２１センサ部
２２２記憶部
２２３衝撃吸収材
６載荷装置
６１重錘部
６２計測部
６２１反力部
６２２指示部
６２４爪部（保持手段）
７載荷装置
７１重錘部
７２計測部
７２１上バネ（バネ部）
７２２下バネ（バネ部）
７２３スライド部
７２４指示部
７２５ゴムリング（保持手段）
７２６外殻部（枠部）

Claims

自由落下によって杭を打撃する杭の載荷装置であって、重錘部と、その重錘部に取り付けられる計測部とを備え、前記計測部には前記杭の支持力を算出するための計測値が記録されることを特徴とする杭の載荷装置。
前記計測部は、センサ部と、そのセンサ部に電力を供給するとともにその出力を記憶させる記憶部と、その記憶部の周囲に配置される衝撃吸収材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の杭の載荷装置。
前記計測部は、載荷時の杭からの反力が伝達されて上方に移動する反力部と、その反力部の上昇によって押し上げられる指示部と、移動した指示部を落下させることなく支持させる保持手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の杭の載荷装置。
前記計測部は、枠部の上部と下部に一端がそれぞれ連結された上下のバネ部間に配置されるスライド部と、そのスライド部の上方及び下方にそれぞれ配置される指示部と、その指示部を落下させることなく支持させる保持手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の杭の載荷装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の杭の載荷装置によって杭を打撃することで杭の支持力を測定する杭の支持力測定方法において、
円筒状の軸部より外形が大きな板状の羽根部を先端部に備えた杭を地中に埋設し、前記杭の内空に設けられた打撃部よりも上方に吊った前記載荷装置を自由落下させてその打撃部を打撃し、前記載荷装置を前記杭の内部から取り出して前記計測部に記録された計測値を取り出し、その計測値に基づいて杭の支持力を算出することを特徴とする杭の支持力の測定方法。