JP2008134070A - Inspection method for pile existing under fundamental structure and its measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フーチング等のコンクリート基礎構造物の表面をハンマー等により打撃して発生させた弾性衝撃波の解析により基礎構造物下に存在する杭の位置及び杭径を計測するための調査方法及びそのための測定装置に関する。 The present invention relates to an investigation method for measuring the position and diameter of a pile existing under a foundation structure by analyzing an elastic shock wave generated by hitting the surface of a concrete foundation structure such as a footing with a hammer or the like, and therefore It relates to a measuring device.
例えば、送電用鉄塔の基礎を補強する場合や、既設構造物の下側地盤にシールド又は推進工事でトンネルやアンダーパスを構築する場合などは、基礎構造物の下面から地盤中に延びている杭の位置や杭径、杭長を調査する必要性が生じる。これらの設計図書が整備されていれば、これらの情報は簡単に取得することが可能であるけれども、古い構造物については設計図書が既に廃棄されている場合も多く、この場合は、基礎構造物下に存在する杭の配置や杭径を非破壊検査によって調査することが必要となる。 For example, when reinforcing the foundation of a power transmission tower or when constructing a tunnel or underpass with a shield or propulsion work on the lower ground of an existing structure, a pile extending from the lower surface of the foundation structure into the ground There is a need to investigate the position, pile diameter and pile length. If these blueprints are in place, this information can be easily obtained. However, for old structures, the blueprints are often discarded. It is necessary to investigate the layout and pile diameter of the existing piles by nondestructive inspection.
既設構造物下の杭配置や杭径を推定する場合、従来はフーチング上面をハンマーで打撃して弾性衝撃波を発生させ、フーチング底面若しくは杭からの反射波を打撃点の近傍に設置した加速度センサーにより測定し、測定データを周波数解析して杭の有無、杭径を判断する手法が採られていた。この手法は、パイルインティグリティ試験(以下、PIT試験)と呼ばれ、本来は杭頭部を直接打撃して杭の損傷を調査する手法であったが、近年波形解析技術の向上とともに、杭位置、杭径及び杭長を調査する手法として採用されるようになってきた。前記PIT試験の測定原理は、(1)杭頭部で発せられた衝撃は、杭体内のインピーダンス急変部で反射して杭頭に戻ってくること、(2)反射が生じる杭体内のインピーダンス急変部には杭先端部、ひび割れ部等の損傷、杭断面の急変部があること、(3)反射波が戻るのに要する時間と弾性波速度からインピーダンスの急変部の位置を特定することができることに基づいている。 When estimating pile arrangement and pile diameter under existing structures, hitherto hitting the top surface of the footing with a hammer to generate an elastic shock wave, and the reflected wave from the bottom of the footing or the pile is detected by an acceleration sensor installed near the hit point. The method of measuring and measuring the frequency of the measured data to determine the presence or absence of piles and the pile diameter has been adopted. This method is called a pile integrity test (hereinafter referred to as PIT test), which was originally a method of investigating pile damage by directly hitting the pile head. It has come to be adopted as a method to investigate the position, pile diameter and pile length. The measurement principle of the PIT test is as follows: (1) The impact emitted from the pile head is reflected at the impedance sudden change part inside the pile body and returns to the pile head; (2) The impedance sudden change inside the pile body where reflection occurs. The part has damage to the tip of the pile, cracks, etc., and there is a sudden change in the cross section of the pile, and (3) the position of the sudden change in impedance can be determined from the time required for the reflected wave to return and the elastic wave velocity. Based on.
前記PIT試験の利用・応用に係るものとしては、例えば下記特許文献1、非特許文献2などを挙げることができる。下記特許文献1では、 基礎スラブ本体のどの部分の真下に基礎杭があるかを調査する非破壊調査方法であって、前記基礎スラブ本体の調査範囲を複数に区分し、それぞれ区分毎に加速度計を設置して、その近傍をハンマで打撃し、前記加速度計で検出した弾性波を周波数分析し、特定の周波数でピークが現れるか否かにより、打撃点直下の基礎杭の有無を判断することに基づき、基礎杭の位置を調査する基礎杭の非破壊調査方法、及び柱の直下にある基礎杭の径を柱と基礎杭との間に介された基礎スラブ本体上から調査する非破壊調査方法であって、柱の底面の中心点位置より適当な間隔で直線上に測定点を取り、各測定点毎に加速度計を設置して、その近傍をハンマで打撃し、前記加速度計で検出した弾性波を周波数分析し、特定の周波数でピークが現れるか否かにより、打撃点直下の基礎杭の有無を判断した後、柱位置より最も遠い位置で基礎杭有りと判断された測定点と柱底面の中心点との距離を測定することにより、基礎杭の径を測定する基礎杭の非破壊調査方法が開示されている。
Examples of the use / application of the PIT test include the following
下記非特許文献2では、ボックスカルバート下の杭の有無、杭位置、杭長を調査するために、発信側に衝撃波を、受信側に高周波数範囲に感度を持つ圧電センサーを用い、対象とする先端部または亀裂で最も卓越に反射する特定の周波数範囲をフィルター機能で選択し、センサ位置からの反射波位置を特定する方法であり、センサ近傍で鋼製ハンマーにより打撃を与え、探査波形に反射波が見られない時は杭は無いものと判断し、杭先端部から明瞭な反射波が得られている時は杭有りと判断し、反射波の伝播時間と伝播速度から杭長を求めるものである。
しかしながら、上記特許文献1及び非特許文献2記載の発明の場合は、基本的には杭の有無のみを判断する手法であるため、以下のような問題点があった。
(1)フーチングや底版の厚さの変化によっても、ピークの周波数が変わるため、杭の有無を正確に判断できる精度が保てない。
(2)フーチングや底版の底面は栗石を敷設した後、捨てコンクリートを打設した構造となっているため、底面は必ずしも平滑とはなっていないため、反射波に乱れが生じることがあるため、杭の有無を正確に判断できる精度が保てない。
(3)杭の種類によっては、杭とフーチングや底版とのインピーダンス比が大きくなるため、杭の有無を正確に判断できず、適用できない場合が生じる。
(4)フーチングや底版の上面にメッシュ状に多くの測点を必要とするため、測定及び解析に多大な労力を必要とする。
(5)得られた反射波形を試行錯誤で解析し杭位置を検出するので、杭の有無の判定に時間を要し、調査現場への迅速なフィードバックができないとともに、杭位置が定まらない、或いは杭位置が得られるまで測定を繰り返す必要があるなどの問題が発生することがあった。
(6)測定に用いるハンマーは、材質、形状などが様々であり、測定対象物の材質や形状によって使い分ける必要があるため、経験による依存度が大きく、ハンマー種別を誤ると、良好な波形を得ることができないため、個人の熟練度によって測定精度に差が出やすい。
(7)杭径については、上記杭の有無測定よりも更に探査精度が要求されるため、測定精度誤差や測定労務負担は増大することになる。
However, in the case of the inventions described in
(1) Since the peak frequency changes depending on the footing and the thickness of the bottom plate, the accuracy of accurately determining the presence or absence of piles cannot be maintained.
(2) Since the bottom of the footing and bottom plate is laid with crushed stone and then thrown away concrete, the bottom is not necessarily smooth, so the reflected wave may be disturbed. The accuracy of accurately determining the presence or absence of piles cannot be maintained.
(3) Depending on the type of pile, the impedance ratio between the pile and footing or bottom slab increases, so the presence or absence of a pile cannot be accurately determined and may not be applicable.
(4) Since a large number of mesh points are required on the upper surface of the footing or bottom plate, a great deal of labor is required for measurement and analysis.
(5) Since the obtained reflected waveform is analyzed by trial and error to detect the pile position, it takes time to determine the presence or absence of the pile, and quick feedback to the survey site is not possible, and the pile position is not fixed, or Problems such as the need to repeat the measurement until the pile position was obtained sometimes occurred.
(6) Hammers used for measurement vary in material, shape, etc. and need to be used depending on the material and shape of the measurement object, so the degree of dependence on experience is large. Therefore, it is easy to make a difference in measurement accuracy depending on individual skill level.
(7) The pile diameter requires more exploration accuracy than the above-mentioned pile presence / absence measurement, so the measurement accuracy error and measurement labor burden will increase.
そこで本発明の主たる課題は、フーチングや底版の厚さ変化や杭種、フーチングや底版底面の不陸、栗石の存在等の悪条件に拘わらず、かつ個人の熟練度に拘わらず、杭の位置及び径を精度良く計測できるとともに、測点数を大幅に低減でき、測定労務負担や解析負担を大幅に軽減でき、更には現場で杭位置や杭径などを簡単に特定できる基礎構造物下に存在する杭の調査方法及びそのための測定装置を提供することにある。 Therefore, the main problem of the present invention is the position of the pile regardless of bad conditions such as footing and bottom plate thickness change, pile type, footing and bottom plate bottom surface, presence of chestnuts, etc., and regardless of individual skill level. In addition to being able to measure the diameter and diameter with high accuracy, the number of measurement points can be greatly reduced, the measurement labor burden and analysis burden can be greatly reduced, and the pile position and pile diameter can be easily identified at the site. An object of the present invention is to provide a method for investigating piles and a measuring device therefor.
前記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、コンクリート基礎構造物下に存在する杭の位置及び杭径を計測するための調査方法であって、
前記コンクリート基礎構造物の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭の縁端位置を複数特定し、これら複数の杭の縁端位置に基づいて杭の位置及び杭径を求めることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法が提供される。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
On the upper surface of the concrete foundation structure, an acceleration sensor is installed while changing the position sequentially, and the waveform obtained by hitting the vicinity with a hammer or a steel ball is subjected to frequency analysis, and the response spectrum of the concrete foundation structure is outstanding. A plurality of edge positions of the piles are detected by detecting peak points from the distribution state of the spectrum values in the period to perform or the vicinity thereof, and the pile position and the pile diameter are obtained based on the edge positions of the plurality of piles. A method for investigating a pile existing under a foundation structure is provided.
上記請求項1記載の発明は、コンクリート基礎構造物の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析する杭の調査方法において、前記加速度センサの位置が杭の縁端直上に位置していると、弾性衝撃波は基礎構造物内に埋め込まれた杭頭部の側面に沿って伝播されるため、基礎構造物の下面で反射した反射波の拡散が杭を有しない部分より少なくなり、大きなスペクトル値が得られるとの知見に基づき成されたものであって、この知見によれば、加速度センサによって得られた波形データを周波数解析し、コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭の縁端位置を正確に特定することが可能となる。そして、複数の杭縁端位置が求まれば、これらに基づいて杭の位置及び杭径を求めることが可能となる。
The invention according to
請求項2に係る本発明として、コンクリート基礎構造物下に存在する杭の位置及び杭径を計測するための調査方法であって、
コンクリート基礎構造物の内、下面に杭が存在しない領域において、コンクリート基礎構造物の上面に加速度センサを設置し、その近傍を質量を変化させた複数種のハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、共通に得られるピーク周期をもって注目周期とする第1手順と、
前記コンクリート基礎構造物上に測線を設定する第2手順と、
前記測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置2点を特定する第3手順と、
前記杭の縁端位置として特定された2点間を通り、かつ前記測線に交差する方向に第2の測線を設定し、該第2測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置1点又は2点を特定する第4手順と、
前記杭の縁端位置として特定された3点乃至4点から幾何学的に杭位置及び杭径を算出する第5手順とからなることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法が提供される。
As the present invention according to
It is obtained by placing an acceleration sensor on the top surface of a concrete foundation structure in an area where there is no pile on the bottom surface of the concrete foundation structure, and hitting the vicinity with multiple types of hammers or steel balls with different masses. Frequency analysis of the obtained waveform, and a first procedure in which the peak period obtained in common is used as the period of interest;
A second procedure for setting a survey line on the concrete foundation structure;
Set measurement points at appropriate intervals along the survey line, install an acceleration sensor at each measurement point in sequence, analyze the frequency of the waveform obtained by hitting the vicinity with a hammer or a steel ball, and analyze the period of interest. A third procedure for detecting a peak point from the distribution state of the spectrum value and identifying two edge positions of the pile;
Set a second survey line in a direction passing through the two points specified as the edge position of the pile and intersecting the survey line, and set a survey point at an appropriate interval along the second survey line, Install an acceleration sensor at each measurement point in sequence, analyze the frequency of the waveform obtained by hitting the vicinity with a hammer or steel ball, detect the peak point from the distribution state of the spectrum value in the period of interest, A fourth procedure for identifying one or two end positions;
A method for investigating a pile existing under a foundation structure comprising a fifth procedure for geometrically calculating a pile position and a pile diameter from three to four points specified as edge positions of the pile Is provided.
上記請求項2記載の発明は、基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期に相当する注目周期を特定する第1手順と、基礎構造物上に測線を設定する第2手順と、前記測線に沿った位置で杭の縁端位置2点を特定する第3手順と、前記測線に交差するように設定した第2の測線に沿った位置で杭の縁端位置1又は2点を特定する第3手順と、3乃至4点求められた杭の縁端位置に基づき、幾何学的に杭位置及び杭径を算出する第5手順からなるものである。
According to the second aspect of the invention, a first procedure for specifying a period of interest corresponding to a period in which the response spectrum of the foundation structure is dominant, a second procedure for setting a survey line on the foundation structure, and along the survey line A third procedure for specifying two edge positions of the pile at the position, and a third procedure for specifying the
上記第1手順においては、杭の縁端検出に使用する注目周期(応答スペクトルが卓越する周期)を特定することで、明確にスペクトル値が表現されるため解析における試行錯誤を軽減することが可能となり、前記3及び第4手順において、注目周期における反射波の応答強度(スペクトル値)に着目することにより、フーチングや底版の厚さ変化や杭種、フーチングや底版底面の不陸、栗石の存在等の悪条件に拘わらず、かつ個人の熟練度に拘わらず、杭の縁端位置を精度良く計測できるようになる。また、交差する2つの測線上で杭の縁端位置を見付けるようにしたため、測点数を大幅に低減でき、測定労務負担や解析負担を大幅に軽減できる。杭の縁端位置は現地で特定可能であるため、手戻りなどが防止できる。 In the above first procedure, by specifying the period of interest (period in which the response spectrum is dominant) used for detecting the edge of the pile, the spectrum value is clearly expressed, so trial and error in the analysis can be reduced. In the 3rd and 4th steps, by focusing on the response intensity (spectrum value) of the reflected wave in the period of interest, the footing and bottom plate thickness change, pile type, footing and bottom plate bottom surface, presence of chestnut The edge position of the pile can be measured with high accuracy regardless of the unfavorable conditions such as the above and irrespective of the individual skill level. In addition, since the edge positions of the piles are found on two intersecting survey lines, the number of measurement points can be greatly reduced, and the measurement labor burden and analysis burden can be greatly reduced. Since the edge position of the pile can be specified locally, it is possible to prevent rework.
請求項3に係る本発明として、前記第1手順において、使用するハンマー又は鋼球の選定を行う請求項1記載の基礎構造物下に存在する杭の調査方法が提供される。
As the present invention according to
上記請求項3記載の発明は、前記第1手順において、スペクトル値のピークがある程度明確に表現されるハンマー又は鋼球を選定するようにするものであり、不適切なハンマー又は鋼球の使用による精度低下、手戻りを未然に防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, in the first procedure, a hammer or a steel ball in which a peak of a spectral value is clearly expressed to some extent is selected, and the use of an inappropriate hammer or steel ball is used. Decrease in accuracy and rework can be prevented.
請求項4に係る本発明として、ハンマー又は鋼球からなる打撃具と、加速度センサと、加速度センサからの波形信号を増幅する増幅器と、アナログ波形信号をデジタル波形信号に変換するA/Dコンバータと、デジタル波形信号に対して周波数解析を実行し、スペクトル値を得るとともに、前記応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期、或いは前記注目周期におけるスペクトル値を、横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値として表示する機能を有するコンピュータとからなることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の基礎構造物下に存在する杭の調査方法のための測定装置が提供される。 As a fourth aspect of the present invention, an impact tool made of a hammer or a steel ball, an acceleration sensor, an amplifier that amplifies a waveform signal from the acceleration sensor, an A / D converter that converts an analog waveform signal into a digital waveform signal, and The frequency analysis is performed on the digital waveform signal to obtain the spectrum value, and the period in which the response spectrum is dominant or the vicinity thereof, or the spectrum value in the period of interest, the horizontal axis is the measurement position, and the vertical axis is the spectrum. The measuring apparatus for the investigation method of the pile which exists under the foundation structure in any one of Claims 1-3 which consists of a computer which has a function to display as a value.
以上詳説のとおり本発明によれば、フーチングや底版の厚さ変化や杭種、フーチングや底版底面の不陸、栗石の存在等の悪条件に拘わらず、かつ個人の熟練度に拘わらず、杭の位置及び径を精度良く計測できるようになるとともに、測点数を大幅に低減でき、測定労務負担や解析負担を大幅に軽減できるようになる。更には現場で杭位置や杭径などを簡単に特定できるようになる。 As described in detail above, according to the present invention, the piles and bottom plate thickness changes and pile types, footings and bottom plate bottom surface irregularities, such as the presence of chestnuts, and regardless of individual skill level, piles As a result, the position and the diameter of the sensor can be measured with high accuracy, the number of measurement points can be greatly reduced, and the measurement labor and analysis burden can be greatly reduced. Furthermore, it becomes possible to easily specify the pile position, pile diameter, etc. at the site.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔測定原理〕
本発明に係る基礎構造物下に存在する杭の調査方法の測定原理について、図1に基づき詳述する。
[Measurement principle]
The measurement principle of the investigation method of the pile existing under the foundation structure according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
本発明は、下面側に杭2,2を備えたコンクリート基礎構造物1の上面において、順次位置を変えながら加速度センサ3を設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物1の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態(横軸:測点位置、縦軸:スペクトル値)を検証すると、杭2の縁端位置に対応する測点にピーク点が検出されることに着目したものである。
In the present invention, on the upper surface of a
図1は、下面に杭2,2を有する鉄塔のコンクリート基礎構造物1(以下、フーチングともいう。)の構造断面図を示したもので、(イ)は杭2が存在しない位置での弾性衝撃波の反射状況、(ロ)は杭2が存在する位置での弾性衝撃波の反射状況、(ハ)は本発明に係る杭2の縁端位置での弾性衝撃波の反射状況を示したものである。
FIG. 1 is a structural cross-sectional view of a concrete concrete structure 1 (hereinafter also referred to as footing) of a steel
(イ)の杭2が存在しない場合は、弾性衝撃波は反射時に拡散、減衰を伴いながらフーチング1の厚さDに対応する周期で反射を繰り返すことになる。(ロ)の杭2が存在する場合は、弾性波は基礎コンクリート1と杭2のインピーダンス比に応じて、反射と透過率が決まる。すなわち、インピーダンス比が大きいと反射率が大きく、透過率が小さくなり、インピーダンス比が小さいと、反射率が小さくなり、透過率が大きくなる。フーチング1の上面で発生した弾性衝撃波の一部は杭頭で反射し、拡散と減衰を伴いながら反射を繰り返し、杭2に伝達した弾性衝撃波は杭2の周面や先端の境界面で拡散と減衰を伴いながら反射を繰り返すことになる。
When the
これら(イ)及び(ロ)に対して、(ハ)の杭2の縁端位置の場合は、杭2の頭部がフーチング1内に一定長さだけ埋め込まれているため、弾性衝撃波は杭頭部の側面に沿って伝達し、フーチング1の底面で反射した後の拡散が、前記杭2の埋込部分によって抑えられるため、他の部分よりも反射波の拡散による減衰は小さく、加速度センサ3が受信する信号強度が(イ)や(ロ)のケースよりも大きくなる。
In contrast to (b) and (b), in the case of the edge position of the
従って、スペクトル値が明確になるようにフーチング1の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期に注目し、その周期におけるスペクトル値の分布状況からピーク点を検出することにより杭2の縁端位置を特定することが可能となるというものである。
Therefore, paying attention to the period in which the response spectrum of
〔測定装置〕
本発明に係る基礎構造物下に存在する杭の調査方法において使用する測定装置は、図2に示されるように、ハンマー又は鋼球からなる打撃具4と、加速度センサ3と、加速度センサ3からの波形信号を増幅する増幅器5と、アナログ波形信号をデジタル波形信号に変換するA/Dコンバータ6と、デジタル波形信号に対して周波数解析を実行し、スペクトル値を得るとともに、コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期(注目周期)におけるスペクトル値を、横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値として表示する機能を有するコンピュータ7とからなるものである。
〔measuring device〕
As shown in FIG. 2, the measuring device used in the method for investigating a pile existing under a foundation structure according to the present invention includes an impact tool 4 made of a hammer or a steel ball, an
前記コンピュータ7は、外部機器との接続を行うインターフェース8と、CPU9と、主メモリ10と、大容量メモリ11と、タッチ式表示パネル(モニター)12と、キーボード13とを備え、携帯可能なノートタイプのものを用いるようにする。
The
〔測定手順〕
以下、具体的に図3に示す測定手順に従って、かつ具体的作業要領を踏まえながら、本発明に係る杭の調査方法について詳述する。
〔Measurement procedure〕
Hereinafter, the method for investigating a pile according to the present invention will be described in detail in accordance with the measurement procedure shown in FIG. 3 and based on the specific work procedure.
(1)ハンマー又は鋼球の選定及び注目周期の特定
杭位置や杭径の計測を行う前の準備として、先ずハンマー又は鋼球の打撃具4の選定及びコンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期の特定を行う。前記ハンマー又は鋼球の打撃具4については、質量又は材質の異なる複数種のものを予め用意しておき、基礎構造物の上面であってかつ杭2を下面に有しない領域にて、加速度センサ3を設置し、その近傍を前記複数種の打撃具4で打撃し、反射波を前記加速度センサ3で計測する。得られた波形データに対して、デジタルフィルタによるノイズ除去、時間経過に対応した増幅、打撃力のバラツキの補正など、波形データの調整を行ったならば、この波形データに対して、FFT(高速フーリエ変換)解析を実行して、図4に示されるように、打撃具4のそれぞれについてスペクトル図を得る。
(1) Selection of hammer or steel ball and identification of period of interest As preparations before measuring pile position and pile diameter, first the hammer or steel ball hitting tool 4 is selected and the response spectrum of the concrete foundation structure is outstanding. Specify the period. For the hammer or steel ball striking tool 4, a plurality of types having different masses or materials are prepared in advance, and an acceleration sensor is used in a region that is the upper surface of the foundation structure and does not have the
図4の例では3種類の鋼球についてスペクトル図が描かれているが、鋼球の質量によってスペクトル値の最大ピーク値が生じる周期は変動していることが分かるが、フーチング1の応答スペクトルが卓越する周期(736μs)で共通のピークが現れており、この周期を注目周期として特定する。また、測定に使用する鋼球については、注目周期が判別し易い(ピークが明瞭で、他のピークが近くにない。)ものを選択する。図示例では、中間の打撃具4(鋼球〈中〉)を選択するのが望ましい。
In the example of FIG. 4, spectrum diagrams are drawn for three types of steel balls, but it can be seen that the cycle in which the maximum peak value of the spectrum value occurs varies depending on the mass of the steel ball, but the response spectrum of
(2)測線の設定
次に、図5に示されるように、フーチング1の上面において、測線14を設定する。なお、測線14の設定に当たっては、地盤種別、地形状態やフーチング形状等の考慮した上で、事前に杭位置の予想を立てるようにする。図示例では、フーチング1の角から45度方向に沿って測線14を設定した。
(2) Setting of survey line Next, as shown in FIG. 5, the
(3)第1段階の杭の縁端特定計測
次に、前記測線14に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭2の縁端位置2点を特定する。
(3) First-stage pile edge specific measurement Next, measurement points are set at appropriate intervals along the
前記加速度センサ3によって測定された波形データは、コンピュータ7の大容量メモリ11に保存されており、これらの波形データを主メモリ10に呼び出し、図7に示されるように、デジタルフィルターによるノイズ除去、時間経過に対応した増幅、打撃力のバラツキの補正などの波形データの調整を行ったならば、調整された波形データに対して、FFT(高速フーリエ変換)解析を実行して、図6に示されるように、注目周期におけるスペクトル値の分布状態グラフ(横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値)を作成する。同図6を見れば分かるように、杭2の縁端位置eでは、スペクトル値がピークを示しており、このピーク点をもって杭2の縁端位置であると特定できる。なお、測点間隔に関して、杭2の縁端位置では測定ピッチを細かく設定することにより、杭径を精度良く測定することが可能である。
The waveform data measured by the
なお、領域Lの端部側がスペクトル値が大きくなっている原因は、フーチング1の端面によって側面方向の拡散が抑えられるためであると推測される。また、杭2が存在しない領域Lと、杭2が存在している領域pとではスペクトル値に有意な差は見られなかった。
In addition, it is estimated that the reason that the spectrum value is large on the end side of the region L is that the end surface of the
(4)第2段階の杭の縁端特定計測
杭2の縁端位置2点(e、e)が特定されたならば、次に前記縁端位置2点e,e間を通り、かつ前記測線に交差する方向に第2の測線15を設定し、該第2測線15に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態グラフ(横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値)からピーク点の位置を検出し、杭2の縁端位置(1点又は)2点(e’、e’)を特定する。
(4) Edge-specific measurement of pile in the second stage If two edge positions (e, e) of
(5)3点乃至4点の杭縁端位置から杭位置及び杭径の算出
杭2の縁端位置として特定された(3乃至)4点(e、e、e’、e’)から幾何学的に杭2の位置及び径を算出する。
(5) Calculation of pile position and pile diameter from 3 to 4 pile edge positions Geometric from (3 to) 4 points (e, e, e ', e') specified as edge positions of
(6)その他
フーチング1の下面側に存在する複数の杭2、2…の内、1つの杭2の杭位置及び杭径が決定されれば、残りの杭位置については、フーチング側縁から同位置にあるものと推測できるため、杭の中心を通りかつフーチング1の側辺に沿った位置に測線16を設定し、この測線16に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態グラフ(横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値)からピーク点の位置を検出し、杭2の縁端位置2点(e、e)を特定する。前記測線16は杭の中心を通っていることが分かっているため、交差する測線の設定は不要となり、測線16のみで足りることになる。
(6) Others If the pile position and the pile diameter of one
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、鉄塔基礎のフーチング下に杭2,2が存在する基礎構造物を対象としたが、本発明はボックスカルバートなどの地下構造物に対しても同様に適用が可能である。
(2)本測定方法は、杭2の縁端位置では弾性衝撃波の拡散が少ないことに着目するものであるから、杭2の種別は問わない。場所打ちコンクリート杭、既製コンクリート杭や鋼製杭のいずれにも適用が可能である。
(3)上記形態例の(1)ハンマー又は鋼球の選定及び注目周期(応答スペクトルが卓越する周期)の特定手順では、注目周期からフーチング1の厚みが逆算可能である。
(4)因みに、測点数の試算を行うと、本計測では、最初の杭2の位置を検出するために、ハンマーの選定に3回、杭縁端検出に2測線、24測点で、計27回の測定を行なうことになり、2〜4本目の杭配置には各杭1測線平均13測点の計39回であり合計66回の計測で済む。これに対して、従来の方法のように、最初の縁端杭1本の杭あたり1.0m角の範囲で10cmピッチの格子状の測点を設定すると仮定した場合は測点数は121回となり、残りの3本は1本目の1/3の測点数で杭位置を探査できると仮定し121回測定で、合計242回の測定となる。この結果、本発明の計測回数は27%程度(66/242)の測定数となり、迅速性、経済性に優れた手法であると考えられる。
[Other examples]
(1) In the above embodiment, the foundation structure in which the
(2) This measurement method focuses on the fact that elastic shock waves are less diffused at the edge position of the
(3) The thickness of the
(4) By the way, when calculating the number of measurement points, in this measurement, in order to detect the position of the
1…コンクリート基礎構造物(フーチング)、2…杭、3…加速度センサ、4…打撃具、5…増幅器、6…A/Dコンバータ、7…コンピュータ、e・e’…杭縁端位置、14〜16…測線
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記コンクリート基礎構造物の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭の縁端位置を複数特定し、これら複数の杭の縁端位置に基づいて杭の位置及び杭径を求めることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法。 An investigation method for measuring the position and diameter of a pile existing under a concrete foundation structure,
On the upper surface of the concrete foundation structure, an acceleration sensor is installed while changing the position sequentially, and the waveform obtained by hitting the vicinity with a hammer or a steel ball is subjected to frequency analysis, and the response spectrum of the concrete foundation structure is outstanding. A plurality of edge positions of the piles are detected by detecting peak points from the distribution state of the spectrum values in the period to perform or the vicinity thereof, and the pile position and the pile diameter are obtained based on the edge positions of the plurality of piles. A method for investigating piles existing under a foundation structure.
コンクリート基礎構造物の内、下面に杭が存在しない領域において、コンクリート基礎構造物の上面に加速度センサを設置し、その近傍を質量を変化させた複数種のハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、共通に得られるピーク周期をもって注目周期とする第1手順と、
前記コンクリート基礎構造物上に測線を設定する第2手順と、
前記測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置2点を特定する第3手順と、
前記杭の縁端位置として特定された2点間を通り、かつ前記測線に交差する方向に第2の測線を設定し、該第2測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置1点又は2点を特定する第4手順と、
前記杭の縁端位置として特定された3点乃至4点から幾何学的に杭位置及び杭径を算出する第5手順とからなることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法。 An investigation method for measuring the position and diameter of a pile existing under a concrete foundation structure,
It is obtained by placing an acceleration sensor on the top surface of a concrete foundation structure in an area where there is no pile on the bottom surface of the concrete foundation structure, and hitting the vicinity with multiple types of hammers or steel balls with different masses. Frequency analysis of the obtained waveform, and a first procedure in which the peak period obtained in common is used as the period of interest;
A second procedure for setting a survey line on the concrete foundation structure;
Set measurement points at appropriate intervals along the survey line, install an acceleration sensor at each measurement point in sequence, analyze the frequency of the waveform obtained by hitting the vicinity with a hammer or a steel ball, and analyze the period of interest. A third procedure for detecting a peak point from the distribution state of the spectrum value and identifying two edge positions of the pile;
Set a second survey line in a direction passing through the two points specified as the edge position of the pile and intersecting the survey line, and set a survey point at an appropriate interval along the second survey line, Install an acceleration sensor at each measurement point in sequence, analyze the frequency of the waveform obtained by hitting the vicinity with a hammer or steel ball, detect the peak point from the distribution state of the spectrum value in the period of interest, A fourth procedure for identifying one or two end positions;
A method for investigating a pile existing under a foundation structure comprising a fifth procedure for geometrically calculating a pile position and a pile diameter from three to four points specified as edge positions of the pile .
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- 2006-11-27 JP JP2006318465A patent/JP2008134070A/en active Pending
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