JP2011214350A

JP2011214350A - 建柱車による杭の載荷試験方法

Info

Publication number: JP2011214350A
Application number: JP2010085274A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Honda; 充本田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】杭の設置に使用される建柱車を用いて簡便且つ低コストで杭の静的載荷試験を実施する方法を提供する。
【解決手段】載荷試験の対象となる試験杭２４の杭頭部の上方に建柱車１０の一部が位置するように、建柱車１０を移動させた後、建柱車１０に備えられているアウトリガー１２、１３で建柱車１０を保持する第一の工程と、試験杭２４から所定の距離離れた位置に設置された反力杭２５の杭頭部と建柱車１０に設けられたクレーン１４のフック１９とを連結し、フック１９を上方に引き上げてクレーン１４のブーム１５先端部に引張力を作用させる第二の工程と、建柱車１０の底部と試験杭２４の杭頭部との間に、加力装置が内蔵された載荷試験機２７を介装し、載荷試験機２７により試験杭２４を下方に押圧する第三の工程とを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、杭の設置に使用される建柱車を用いて杭の静的載荷試験を行う方法に関する。

構造物を支持する杭の鉛直支持力を確認するため、杭の載荷試験が行われることがある。杭の載荷試験には静的載荷試験と動的載荷試験があり、動的載荷試験はさらに衝撃載荷試験と急速載荷試験に分類される（例えば、特許文献１の［背景技術］参照）。

杭の静的載荷試験は、載荷試験の対象となる試験杭を挟んで地盤に挿入された一対の反力杭の杭頭部上に反力フレームを構築し、試験杭と反力フレームとの間に介装した油圧ジャッキにより試験杭を下方に押圧する試験方法であり、この試験方法によれば、杭の沈下剛性及び支持力について信頼性の高いデータを得ることができる。

一方、杭の衝撃載荷試験は、油圧ハンマやモンケン等を用いて試験杭の杭頭部を打撃し、打撃時に発生する歪波形及び加速度波形から一次元波動理論に基づいて杭の支持力を求める試験方法である。また、杭の急速載荷試験は、試験杭の杭頭部上で推進薬を燃焼させて反力マスを打ち上げ、その際発生する反力により杭頭部に荷重を負荷する方法と、杭頭部に軟クッションバネ等を設置した状態で、上方から重錘を落下させる方法とがあり、これら動的載荷試験は、反力杭や反力フレームを必要とせず、載荷時間も短いという特徴を有している。

特開２００６−３４２５７９号公報

上述したように、杭の静的載荷試験は、信頼性の高いデータを得ることができるが、反力フレームを構築する必要があるので、試験装置が大掛かりとなり、工期とコストが掛かるという問題がある。
一方、杭の動的載荷試験は、静的載荷試験に比べて簡便であり短時間で行うことができるが、杭の荷重−変位関係や支持力を直接得ることができず、解析により支持力を推定しなければならないという問題がある。また、鋼管杭の先端部外周面に螺旋状のスクリューが形成されたスクリュー杭の場合、鋼管杭に作用する衝撃荷重によってスクリューが変形するおそれがある。
このため、戸建住宅の杭工事では、杭の載荷試験は、あまり実施されていないという現状がある。他方、戸建住宅の杭工事では、建柱車を用いて地盤に杭を挿入している。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、杭の設置に使用される建柱車を用いて簡便且つ低コストで杭の静的載荷試験を実施する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、杭の設置に使用される建柱車による杭の載荷試験方法であって、載荷試験の対象となる試験杭の杭頭部の上方に前記建柱車の一部が位置するように、該建柱車を移動させた後、前記建柱車に備えられているアウトリガーで該建柱車を保持する第一の工程と、前記試験杭から所定の距離離れた位置に設置された反力杭の杭頭部と前記建柱車に設けられたクレーンのフックとを連結し、前記フックを上方に引き上げて前記クレーンのブーム先端部に引張力を作用させる第二の工程と、前記建柱車の底部と前記試験杭の杭頭部との間に、加力装置が内蔵された載荷試験機を介装し、前記載荷試験機により前記試験杭を下方に押圧する第三の工程とを有することを特徴としている。

本発明では、反力杭の杭頭部と建柱車に設けられたクレーンのフックとを連結し、クレーン先端部に鉛直下向きの引張力を作用させてアウトリガーを支点として建柱車を浮き上がらせる。そして、建柱車の底部と試験杭の杭頭部との間に介装された載荷試験機により、試験杭を下方に押圧する。試験杭を下方に押圧する際に建柱車に作用する反力は建柱車の自重で相殺される。即ち、本発明では、杭の設置に使用される建柱車を、杭の静的載荷試験の反力フレームとして利用する。

試験杭の杭頭部の上方に建柱車の後部が位置し、建柱車の後方に反力杭が設置されている場合（図６参照）、建柱車を側面視して、建柱車後部のアウトリガーから建柱車の前端までの長さをＬ、建柱車後部のアウトリガーから反力杭までの距離をＢ、建柱車後部のアウトリガーから試験杭までの距離をＲとし、建柱車の重量をＷ、載荷試験機により試験杭に載荷される押圧力をＰ、反力杭に作用する引張力をＴとすると、建柱車後部のアウトリガーを支点とするモーメントの釣合から（１）式が成立する。
Ｐ・Ｒ＋Ｔ・Ｂ＝Ｗ・Ｌ／２ ……（１）
（１）式より、試験杭に負荷される押圧力Ｐは（２）式のようになる。
Ｐ＝（Ｗ・Ｌ−２Ｔ・Ｂ）／２Ｒ ……（２）
（２）式より、建柱車後部のアウトリガーから反力杭までの距離Ｂが小さい程、試験杭に載荷できる押圧力Ｐは大きくなることがわかる。

また、本発明に係る建柱車による杭の載荷試験方法では、前記載荷試験機は変位センサを備えていてもよい。
当該構成では、載荷試験機が変位センサを備えているので、試験杭の杭頭部に変位センサを設置する必要がなく、杭の荷重−変位関係を迅速に求めることができる。

本発明に係る建柱車による杭の載荷試験方法では、杭の設置に使用される建柱車を、杭の静的載荷試験の反力フレームとして利用するので、杭の静的載荷試験のための反力フレームを構築する必要が無く、簡便且つ低コストで杭の静的載荷試験を実施することができる。

本発明の一実施の形態に係る建柱車による杭の載荷試験方法に使用される建柱車の模式図である。同建柱車による杭の設置工事を説明するための模式図である。同建柱車による杭の載荷試験方法を説明するための模式図である。図３のＡ部の拡大断面図である。載荷試験機を制御する制御システムの模式図である。建柱車に作用する力（モーメント）の釣合を説明するための模式図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。

本発明の一実施の形態に係る建柱車による杭の載荷試験方法に使用される建柱車１０の一例を図１に示す。建柱車１０は、通常、杭を地盤Ｇに挿入する際に使用される。４輪トラックの車体１１の荷台にクレーン１４が設置され、クレーン１４を構成するブーム１５は伏仰及び旋回可能とされている。ブーム１５の先端部には、地盤Ｇを掘削するオーガースクリュー１７及びオーガースクリュー１７を駆動する駆動装置１６からなるアースオーガー１８と、杭を吊り上げるためのフック１９とが装着されている。
また、側方に延出可能とされ、建柱車１０を保持する一対のアウトリガー１２、１３が、車体１１の前部と後部にそれぞれ備えられている。

建柱車１０により杭を地盤Ｇに挿入する場合、図１に示すようにアースオーガー１８で地盤Ｇを掘削した後、掘削した穴に杭を挿入する方法もあるが、ここでは、施工が容易で高い支持力が確保できるため戸建住宅の杭工事において現在、広く実施されている、建柱車１０を用いて地盤Ｇにスクリュー杭を挿入する方法について説明する。
図２に示すように、スクリュー杭２２は、円形鋼管の先端部外周面に螺旋状の突条部からなるスクリュー２３が形成された鋼管杭である。
一方、アースオーガー１８の駆動装置１６には材軸回りに回転可能な角シャフト２０が装着されており（図２参照）、オーガースクリュー１７は角シャフト２０に外装されている。スクリュー杭２２を地盤Ｇに挿入する場合は、オーガースクリュー１７を角シャフト２０から外して、鋼管ホルダ２１を角シャフト２０に装着する。そして、スクリュー杭２２の杭頭部内に鋼管ホルダ２１を挿入して鋼管ホルダ２１をスクリュー杭２２に固定する。スクリュー杭２２を地盤Ｇに挿入する際は、駆動装置１６及びスクリュー杭２２を地盤Ｇに対して垂直に保持した状態で、駆動装置１６によりスクリュー杭２２をその材軸回りに回転させながら、スクリュー杭２２に形成されたスクリュー２３を利用してスクリュー杭２２を地盤Ｇにねじ込んでいく。

次に、上記の方法により地盤Ｇに挿入されたスクリュー杭２２の載荷試験の手順について説明する。図３は、建柱車１０による杭の載荷試験方法の概略を示した模式図である。
（１）載荷試験の対象となる試験杭２４の杭頭部の上方に建柱車１０の後部が位置するように、建柱車１０を移動させる。
（２）試験杭２４の杭頭部と車体１１の底部との間に載荷試験機２７を挿入できる高さまで、建柱車１０に備えられている一対のアウトリガー１２、１３により車体１１を上昇させて、アウトリガー１２、１３で建柱車１０を保持する。
（３）試験杭２４から所定の距離離れた位置に設置されている反力杭２５の杭頭部の上方にクレーン１４のフック１９が位置するように、クレーン１４のブーム１５の長さを調節する。そして、ワイヤーロープ２６を介して反力杭２５の杭頭部をフック１９に連結する。なお、反力杭２５は、試験杭２４から２ｍ〜７ｍ程度離れた位置に予め設置しておく。

（４）フック１９を上方に引き上げてブーム１５の先端部に鉛直下向きの引張力を作用させ、後部のアウトリガー１３を支点として前部のアウトリガー１２を地盤Ｇから若干浮かせた状態にする。
（５）試験杭２４の杭頭部と車体１１の底部との間に、加力装置が内蔵された載荷試験機２７を挿入する。
（６）載荷試験機２７により試験杭２４を下方に徐々に押圧し、試験杭２４の荷重−変位関係の測定を行う。なお、試験杭２４の載荷試験は、地盤工学会基準（ＪＧＳ１８１１−２００２）の「杭の押込み試験方法」に準拠して実施するものとする。

最後に、載荷試験機２７について説明する。
図４に示すように、載荷試験機２７には、加力装置３０と変位センサ３３が内蔵されている。
加力装置３０は、円筒状のシリンダ２８と、シリンダ２８内を往復運動するピストン２９とを有する油圧ジャッキであり、シリンダ２８の下端２８ａは試験杭２４の杭頭部に当接し、ピストン２９の上端２９ａは車体１１の底部に当接する。
本実施の形態では、ピストン２９が上方に移動して建柱車１０の車体１１を上方に押圧する際の反力によって試験杭２４を下方に押圧する。試験杭２４に負荷される押圧力は、油圧ジャッキに作用する油圧力から換算される。

一方、変位センサ３３は磁歪式変位センサであり、ロッド状のセンサプローブ３１と、センサプローブ３１に沿って移動するリング状のマグネット３２とを備えている。マグネット３２がセンサプローブ３１内部の磁歪線の上に捩り歪を発生させ、その捩り歪の伝播時間を測定することでマグネット３２の絶対位置を高精度に検出することができる。
載荷試験機２７では、リング状のマグネット３２は、ピストン２９の下面側に開口する穴２９ｂの入口に固定されている。また、ロッド状のセンサプローブ３１は、穴２９ｂに挿入され、その基端部３１ａがシリンダ２８の下部２８ｂに固定されている。ピストン２９がシリンダ２８内で移動すると、センサプローブ３１に対してマグネット３２が相対移動する。

図５は、載荷試験機２７を制御する制御システムを示したものである。制御システムは、載荷試験機２７を操作するための操作盤３６と、加力装置３０を駆動するパワーユニット４０とから構成されている。
操作盤３６は、表示部３４とプリンタ３５を備え、試験杭２４の荷重−変位関係を即座に把握することができる。また、パワーユニット４０は、オイルタンク３７と、加力装置３０にオイルを送給するオイルポンプ３８と、オイルポンプ３８を駆動する電動機３９とを備えている。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、試験杭及び反力杭をスクリュー杭として説明したが、通常の鋼管杭あるいは既成コンクリート杭でもよいことは言うまでもない。また、上記実施の形態では、反力杭として利用するための杭を別途設置するものとしたが、構造物を支持する他の杭や既に設置されている既存杭を反力杭として利用してもよい。さらにまた、上記実施の形態では、変位センサとして磁歪式変位センサを使用しているが、レーザー式変位計などの非接触式変位計や差動トランス型変位計などの接触式変位計でもよい。

１０：建柱車、１１：車体、１２、１３：アウトリガー、１４：クレーン、１５：ブーム、１６：駆動装置、１７：オーガースクリュー、１８：アースオーガー、１９：フック、２０：角シャフト、２１：鋼管ホルダ、２２：スクリュー杭、２３：スクリュー、２４：試験杭、２５：反力杭、２６：ワイヤーロープ、２７：載荷試験機、２８：シリンダ、２８ａ：下端、２８ｂ：下部、２９：ピストン、２９ａ：上端、２９ｂ：穴、３０：加力装置、３１：センサプローブ、３１ａ：基端部、３２：マグネット、３３：変位センサ、３４：表示部、３５：プリンタ、３６：操作盤、３７：オイルタンク、３８：オイルポンプ、３９：電動機、４０：パワーユニット、Ｇ：地盤

Claims

杭の設置に使用される建柱車による杭の載荷試験方法であって、
載荷試験の対象となる試験杭の杭頭部の上方に前記建柱車の一部が位置するように、該建柱車を移動させた後、前記建柱車に備えられているアウトリガーで該建柱車を保持する第一の工程と、
前記試験杭から所定の距離離れた位置に設置された反力杭の杭頭部と前記建柱車に設けられたクレーンのフックとを連結し、前記フックを上方に引き上げて前記クレーンのブーム先端部に引張力を作用させる第二の工程と、
前記建柱車の底部と前記試験杭の杭頭部との間に、加力装置が内蔵された載荷試験機を介装し、前記載荷試験機により前記試験杭を下方に押圧する第三の工程とを有することを特徴とする建柱車による杭の載荷試験方法。
請求項１記載の建柱車による杭の載荷試験方法において、前記載荷試験機は変位センサを備えていることを特徴とする建柱車による杭の載荷試験方法。