JP2011220003A - Quality control method for pile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、杭の品質管理方法に関し、地盤に埋設された杭の健全性を簡易的に評価でき、かつ評価に対する信頼性を高めることができる杭の品質管理方法に関する。 The present invention relates to a pile quality control method, and more particularly to a pile quality control method that can easily evaluate the soundness of a pile buried in the ground and can increase the reliability of the evaluation.
主に軟弱な地盤における構造物の建設において、浅い基礎では構造物を支えることが困難な場合に、深く杭を打ち込み建造物を支える基礎杭が知られている。これらの基礎杭の施工工法としては、現場で組んだ円筒状の鉄筋を削孔した地盤の中に落とし込み、コンクリート等を流し込むことで杭を形成する場所打ち杭工法や、掘削した地盤に木杭、鋼管杭、コンクリート杭等の既製杭を挿入し埋設する打ち込み杭工法が知られている。 In the construction of structures mainly on soft ground, when it is difficult to support a structure with a shallow foundation, a foundation pile that supports a structure by driving a pile deeply is known. The construction method of these foundation piles includes cast-in-place pile construction method in which a cylindrical reinforcing bar assembled at the site is dropped into the ground drilled and concrete is poured into it to form a pile. There is known a driving pile method for inserting and embedding pre-made piles such as steel pipe piles and concrete piles.
耐震設計が重視される近年では、地盤に埋設される杭には、従来の鉛直支持力のみならず優れた水平抵抗特性を満たすことが要求されている。これらの要求は、単に健全な杭体(例えば、高品質なコンクリート、鋼管)を用いれば満たされるものではなく、健全な杭体を用いた場合であっても杭を施工する際の地盤の緩み等に影響を受けてその性能は変動してしまうこととなる。そのため、最終的に地盤に埋設された状態での杭の品質管理、性能確認は非常に厳しく、例えば、場所打ち杭工法においては、地盤を掘削したときの土砂をみて設計で想定された支持層に届いているかを確認するしか方法はなく、地盤に埋設された杭が健全であるかどうかを正確に評価することはできない。一方で、打ち込み杭工法であれば、リバウンド量などの比較的定量的な管理指標はあるものの、この管理指標も鉛直支持力の定性的な確認に過ぎず、地盤に埋設された杭が健全であるか否かを正確に評価するには至っていない。そのため、実質的には杭の品質管理は、杭を施工するときのプロセス管理と施工後の杭頭での出来形(杭頭の杭径、杭の位置等)を記録するのみとなっているのが現状である。 In recent years, when emphasis is placed on seismic design, piles buried in the ground are required to satisfy not only conventional vertical bearing capacity but also excellent horizontal resistance characteristics. These requirements are not met simply by using sound pile bodies (for example, high-quality concrete and steel pipes), and even when using sound pile bodies, loosening of the ground when constructing the piles The performance will fluctuate under the influence of the above. Therefore, quality control and performance confirmation of piles in the state where they are finally buried in the ground are very strict.For example, in the cast-in-place pile method, the support layer assumed in the design by looking at the earth and sand when excavating the ground There is no other way than to check whether the piles buried in the ground are sound or not. On the other hand, with the driven pile method, although there are comparatively quantitative management indicators such as rebound amount, this management indicator is also only a qualitative confirmation of the vertical bearing capacity, and the pile buried in the ground is healthy. It has not yet been accurately evaluated whether or not there is. Therefore, the quality control of the pile is actually only recorded the process management when constructing the pile and the finished shape at the pile head after construction (pile head pile diameter, pile position, etc.). is the current situation.
このような状況下、近時、杭体の品質管理方法として、インティグリティ試験(PI試験)等の非破壊検査法や、特許文献1に開示されるように地盤に所定の深さまで埋設した杭の頭部を捩じり、当該杭が回転し始めたときのトルクを測定し、このトルクに基づいて最大の周面摩擦力を推定する載荷試験等が提案されている。 Under such circumstances, recently, as a quality control method of pile bodies, a nondestructive inspection method such as an integrity test (PI test) or the like, as disclosed in Patent Document 1, it was buried to a predetermined depth in the ground. There has been proposed a loading test or the like that twists the head of the pile, measures the torque when the pile starts to rotate, and estimates the maximum peripheral frictional force based on this torque.
しかしながら、インティグリティ試験(PI試験)等の非破壊検査法は、結果の判読に高度な技術や経験を有するほか、主に杭体の欠陥の有無のみしか検知することができない。また、特許文献1に開示がされているような載荷試験等によれば、地盤緩みの有無を検証することはできるものの、載荷試験は費用が高額であるほか、準備等も大掛かりとなるため、品質管理として該手法を用いることは事実上不可能である。さらには、載荷試験は基本的に破壊検査であることから、複数の杭における全数確認を行うことはできない。 However, nondestructive inspection methods such as the integrity test (PI test) have advanced techniques and experience in interpreting the results, and can detect only the presence or absence of defects in the pile body. In addition, according to the loading test disclosed in Patent Document 1, it is possible to verify the presence or absence of ground loosening, but the loading test is expensive and also requires a large amount of preparation. It is virtually impossible to use this method for quality control. Furthermore, since the loading test is basically a destructive inspection, it is not possible to confirm the total number of piles.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、地盤に埋設された杭の健全性を簡易的に評価でき、かつ評価に対する信頼性を高めることができる杭の品質管理方法を提供することを主たる課題とする。 This invention is made in view of such a situation, and provides the quality control method of the pile which can evaluate easily the soundness of the pile embed | buried under the ground, and can improve the reliability with respect to evaluation. This is the main issue.
上記課題を解決するための本発明は、地盤に埋設された杭の健全性を評価する杭の品質管理方法であって、前記地盤に埋設された杭を振動させることにより算出される固有振動数に基づいて杭の健全性を評価することを特徴とする。 The present invention for solving the above problems is a pile quality control method for evaluating the soundness of a pile buried in the ground, and is a natural frequency calculated by vibrating the pile buried in the ground. It is characterized by evaluating the soundness of piles based on
また、前記地盤に埋設された杭が複数ある場合において、前記地盤に埋設された複数の杭をそれぞれ振動させ、各杭の固有振動数を算出し、前記各杭の固有振動数に基づいて杭毎の健全性を評価することとしてもよい。 Moreover, when there are a plurality of piles embedded in the ground, the plurality of piles embedded in the ground are vibrated, the natural frequency of each pile is calculated, and the piles are calculated based on the natural frequency of each pile. It is good also as evaluating every soundness.
また、前記算出される固有振動数と、予め基準値として設定された基準固有振動数とを比較して杭の健全性を評価することとしてもよい。 Moreover, it is good also as evaluating the soundness of a pile by comparing the calculated natural frequency and the reference | standard natural frequency preset as a reference value.
また、基準固有振動数と比較する場合においては、杭の振動を起振機により行うこととしてもよい。 Moreover, when comparing with a reference | standard natural frequency, it is good also as performing a vibration of a pile with a vibrator.
また、起振機を用いる場合には、起振機により振動させた杭の変位振幅を用いて基準固有振動数を設定してもよい。 Moreover, when using a vibrator, you may set a reference | standard natural frequency using the displacement amplitude of the pile vibrated with the vibrator.
さらに、起振機により発生させる振動の加速度振幅を一定として杭を振動させ、振動させた杭の加速度を測定し、(測定した杭の加速度)/(起振機により発生させる振動の加速度)に対してフーリエスペクトル解析を行うことにより杭の変位振幅を推定し、この推定した杭の変位振幅を用いて基準固有振動数を設定してもよい。 Furthermore, the pile is vibrated with the acceleration amplitude of the vibration generated by the vibration generator being constant, and the acceleration of the vibration pile is measured, and (measured pile acceleration) / (vibration acceleration generated by the vibration generator) On the other hand, the displacement amplitude of the pile may be estimated by performing Fourier spectrum analysis, and the reference natural frequency may be set using the estimated displacement amplitude of the pile.
さらに、前記起振機によって振動させた杭の固有振動数における変位振幅(X:実測値)を杭の基準変位(X0)で除すことにより、変位振幅を正規化し、当該正規化された変位振幅(Xn)を用いて、次式(1)により、基準振動数を設定するために必要な水平地盤反力係数(Kh)を求めてもよい。
さらに、前記水平地盤反力係数(Kh)を用い、基準固有振動数(ω1)を次式(2)により設定してもよい。
本発明によれば、杭の固有振動数により健全性を評価することでき、杭の健全性を簡易的に評価することができるとともに、本発明により評価された杭に高い信頼性を付与することができる。 According to the present invention, the soundness can be evaluated by the natural frequency of the pile, the soundness of the pile can be easily evaluated, and high reliability is imparted to the pile evaluated by the present invention. Can do.
以下に、本発明の杭の品質管理方法について説明する。本発明は、地盤に埋設された杭の健全性を評価する杭の品質管理方法であって、地盤に埋設された杭を振動させ、これにより算出される杭の固有振動数に基づいて杭の健全性を評価する。 Below, the quality control method of the pile of this invention is demonstrated. The present invention is a pile quality control method for evaluating the soundness of a pile buried in the ground, wherein the pile buried in the ground is vibrated, and the pile frequency is calculated based on the natural frequency of the pile calculated thereby. Assess soundness.
まず初めに、地盤に埋設された杭を振動させることにより算出される固有振動数と杭の健全性との関係について説明する。地盤に埋設された杭の水平抵抗は、杭体の剛性、地盤抵抗に応じて変動し、これらは、地盤に埋設された杭の水平方向の固有振動数(以下、単に固有振動数という)として評価することができる。つまり、杭を振動させることにより算出(測定)される固有振動数は杭体の剛性、地盤抵抗に応じて変動することから、地盤に埋設された杭の固有振動数をその健全性を評価するための指標とすることができる。 First, the relationship between the natural frequency calculated by vibrating a pile buried in the ground and the soundness of the pile will be described. The horizontal resistance of piles buried in the ground varies depending on the stiffness of the pile body and the ground resistance. These are the natural frequencies in the horizontal direction of the piles buried in the ground (hereinafter simply referred to as natural frequencies). Can be evaluated. In other words, since the natural frequency calculated (measured) by vibrating the pile fluctuates according to the stiffness and ground resistance of the pile body, the soundness of the natural frequency of the pile embedded in the ground is evaluated. It can be used as an indicator.
本発明は、振動により固有振動を励起させることができる地盤に埋設されたあらゆる杭に適用可能であり、例えば、打ち込み杭工法により地盤に埋設された既製杭や、場所打ち杭工法により地盤に構築される杭に適用可能である。なお、打ち込み杭工法とは、地盤に形成した掘削孔に、工場等において製作され現場に運搬された後に地盤中に打ち込まれる既製杭(鋼管杭、充填鋼管杭、H形鋼杭などの鋼杭、鉄筋コンクリート(RC)杭、プレストレストコンクリート(PC)杭、PHC杭、鉄骨コンクリート(SC)杭などの既製コンクリート杭)を挿入する工法をいい、場所打ち杭工法とは、地盤に形成した掘削孔内に鉄筋籠を挿入し、掘削孔内に生コンクリートを注入することで杭を構築する工法をいう。 The present invention can be applied to all piles embedded in the ground that can excite natural vibration by vibration, for example, ready-made piles embedded in the ground by the driven pile construction method, or built on the ground by the cast-in-place pile construction method Applicable to piles made. The pile driving method is a prefabricated pile (steel pipe pile, filled steel pipe pile, H-shaped steel pile, etc.) that is manufactured in a drill hole formed in the ground and then driven into the ground after being transported to the site. , Reinforced concrete (RC) piles, prestressed concrete (PC) piles, PHC piles, steel concrete (SC) piles, etc.) This is a method of constructing a pile by inserting a reinforcing rod into the borehole and injecting ready-mixed concrete into the excavation hole.
特に、本発明によれば、固有振動数に基づいて杭の健全性を客観的に評価することが可能であり、現場で構築されることから予めその剛性を評価することができない場所打ち杭法により地盤に埋設された杭の健全性の評価に特に好適に適用可能である。 In particular, according to the present invention, it is possible to objectively evaluate the soundness of a pile based on the natural frequency, and since it is constructed on the spot, the cast-in-place pile method cannot be evaluated in advance. Therefore, it can be particularly suitably applied to the evaluation of the soundness of piles embedded in the ground.
地盤に埋設された杭に固有振動を励起させる方法について特に限定はないが、地盤に杭を埋設直後であって、杭のみが地盤中に存在する場合には自由振動により固有振動を励起させることができない。このような点を考慮すると、振動装置等を用いて強制的に杭を水平方向に振動させ固有振動を励起させることが好ましい。振動をさせるに際し、振動装置を杭のいずれの位置に設置するかについても特に限定はなく、杭頭部近傍に適宜設置することができる。なお、場所打ち杭の場合は、地盤を掘削して杭頭部を掘り出して杭頭処理を行う必要があるが、杭頭処理を行う前の段階で杭を振動させてもよく、杭頭処理後に杭を振動させることとしてもよい。 There is no particular limitation on the method of exciting the natural vibration in the pile buried in the ground, but when the pile is just buried in the ground and only the pile exists in the ground, the natural vibration should be excited by free vibration. I can't. In consideration of such points, it is preferable to excite the natural vibration by forcibly vibrating the pile in the horizontal direction using a vibration device or the like. When vibrating, there is no particular limitation as to which position of the pile the vibration device is installed, and it can be appropriately installed in the vicinity of the pile head. In the case of cast-in-place piles, it is necessary to excavate the ground and excavate the pile head to perform the pile head treatment, but the pile may be vibrated before the pile head treatment. It is good also as vibrating a pile afterwards.
杭を振動させるための振動装置は、杭を強制的に振動させることができる機能を有するものであれば特に限定はないが、本発明においては起振機を特に好適に用いることができる。起振機は、その重量が一般的に10kg程度と小型であり、杭頭に設置するだけで、固有振動を励起させることができることから、杭が埋設された現場において固有振動数を容易に算出することが可能である。 The vibration device for vibrating the pile is not particularly limited as long as it has a function capable of forcibly vibrating the pile. In the present invention, a vibrator can be used particularly preferably. The exciter is generally as small as 10kg in weight, and it can excite natural vibration simply by installing it at the head of the pile, so the natural frequency can be easily calculated at the site where the pile is buried. Is possible.
また、杭を振動させることで励起される固有振動から固有振動数を算出する方法についても特に限定はないが、例えば、固有振動の共振曲線と位相スペクトルから固有振動数を特定することができる。より具体的には、例えば特開2009−198366号公報には、擁壁を対象としているものの、起振機により固有振動数を特定することが開示されており、当該方法を杭に対して応用することができる。 Also, there is no particular limitation on the method of calculating the natural frequency from the natural vibration excited by vibrating the pile. For example, the natural frequency can be specified from the resonance curve and phase spectrum of the natural vibration. More specifically, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-198366 discloses that the natural frequency is specified by a vibrator although it is intended for a retaining wall, and the method is applied to a pile. can do.
次に、図1を参照しながら、固有振動数の算出の一例について説明する。なお、図1は、場所打ち杭工法により、複数の杭1が地盤に埋設された状態を示す図であり、実線部は地盤から突出した部分を示し、破線部は地盤中を示す。図1(a)に示すように、地盤に埋設された杭1を振動させるために、杭1(図1に示す場合にあっては鉄筋籠2)には起振機10が設置され、この起振機10は計測器や、外部電源等と接続されている。 Next, an example of calculating the natural frequency will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 1 is a figure which shows the state by which the several pile 1 was embed | buried under the ground by the cast-in-place pile construction method, a continuous line part shows the part protruded from the ground, and a broken line part shows the inside of the ground. As shown in FIG. 1 (a), in order to vibrate the pile 1 embedded in the ground, a vibrator 10 is installed on the pile 1 (in the case shown in FIG. 1, a reinforcing bar 2). The vibrator 10 is connected to a measuring instrument, an external power source, and the like.
ここで、杭に設置された起振機10により振動を発生することで、杭1は強制的に振動され、固有振動が励起される。励起された固有振動は起振機10に接続された計測装置により解析され固有振動数が算出される。なお、固有振動数を算出するための計測器等は、起振機10に必ずしも接続されている必要はなく、杭1に直接接続されていても良い。 Here, the vibration is generated by the vibrator 10 installed in the pile, so that the pile 1 is forcibly vibrated and the natural vibration is excited. The excited natural vibration is analyzed by a measuring device connected to the exciter 10, and the natural frequency is calculated. Note that a measuring instrument or the like for calculating the natural frequency does not necessarily have to be connected to the vibrator 10 and may be directly connected to the pile 1.
次に、固有振動数に基づく杭の健全性の評価方法について説明する。上記の方法で算出された固有振動数に基づく杭の健全性の評価方法としては、以下の(i)〜(iii)に例示される方法を挙げることができる。 Next, a method for evaluating the soundness of a pile based on the natural frequency will be described. Examples of the method for evaluating the soundness of a pile based on the natural frequency calculated by the above method include the methods exemplified in the following (i) to (iii).
(i)上記の方法で算出された固有振動数と、予め基準値として設定された基準固有振動数とを比較することで杭の健全性の評価を行うことができる。予め基準値として設定された基準固有振動数とは、設計条件(杭諸元および地盤物性等)から算出される固有振動数の理論値であってもよく、杭体の損傷、地盤の緩みがない場合の固有振動数を実測し、これを基準固有振動数としてもよい。なお、「基準固有振動数の設定」については以下に改めて詳述する。 (I) The soundness of the pile can be evaluated by comparing the natural frequency calculated by the above method with a reference natural frequency set in advance as a reference value. The reference natural frequency set as the reference value in advance may be a theoretical value of the natural frequency calculated from design conditions (such as pile specifications and ground physical properties), and damage to the pile body and loosening of the ground may occur. It is also possible to actually measure the natural frequency when there is not, and use this as the reference natural frequency. The “setting of the reference natural frequency” will be described in detail later.
ここで、杭体に損傷がある場合や地盤に緩みがある場合には、杭体に損傷がない場合や地盤に緩みがない場合の固有振動数に対し固有振動数が低くなる。したがって、基準固有振動数に対して、今回算出された固有振動数がどの程度変動したかにより、地盤に埋設された杭の健全性を評価することができる。 Here, when the pile body is damaged or when the ground is loose, the natural frequency is lower than the natural frequency when the pile body is not damaged or the ground is not loose. Therefore, the soundness of the piles embedded in the ground can be evaluated according to how much the natural frequency calculated this time has changed with respect to the reference natural frequency.
(ii)また、地盤に埋設される杭が複数ある場合にあっては、地盤に埋設された複数の杭をそれぞれ振動させ、各杭の固有振動数を算出し、各杭の固有振動数と、上述した基準固有振動数とを比較することで、各杭の健全性の評価を行うことができる。 (Ii) When there are a plurality of piles buried in the ground, the plurality of piles buried in the ground are vibrated, the natural frequency of each pile is calculated, and the natural frequency of each pile is calculated. By comparing the above-mentioned reference natural frequency, the soundness of each pile can be evaluated.
(iii)また、(ii)において、基準固有振動数との比較を行わず、各杭の固有振動数を比較して、従来公知の統計的手法により健全性の評価を行うこともできる。例えば、図1に示すように、地盤に杭1a、杭1b、杭1c、杭1dが埋設されている場合において、算出される杭1bの固有振動数が、他の杭の固有振動数よりも低い場合には、杭1bの健全性が低いと評価することができる。
(Iii) In (ii), the soundness can be evaluated by a conventionally known statistical method by comparing the natural frequency of each pile without comparing with the reference natural frequency. For example, as shown in FIG. 1, when the
(具体的な実施の形態)
上記で説明した本発明の品質管理方法をより具体的に説明する。
(Specific embodiment)
The quality control method of the present invention described above will be described more specifically.
図2は、起振機を用いて杭を振動させる様子を示す概念図である。 Drawing 2 is a key map showing signs that a pile is vibrated using a vibrator.
図2に示すように、起振機20を杭30の先端に設置するとともに、当該起振機20に起振機の加速度を測定するための加速度計Aを設置し、さらに杭頭部に杭頭部の加速度を測定するための加速度計Bを設置する。
As shown in FIG. 2, the
ここで、上記で説明したように、起振機20により杭30を振動させ、当該杭30の固有振動数を算出(測定)する方法については特に限定されることはないが、例えば、前述したように、特開2009−198366号公報に開示されている方法を応用してもよい。
Here, as described above, there is no particular limitation on the method of calculating (measuring) the natural frequency of the
本発明の品質管理方法にあっては、杭30の固有振動数を算出(測定)し、これと、予め基準値として設定しておいた基準固有振動数とを比較することにより、杭の健全性を評価することも特徴としている。そして、当該基準固有振動数の設定にあっては、杭30が施工されている現場の状況等に応じて、種々の仮定をするとともに、種々の物理量を用いて、適宜算出すればよく、本発明は特に限定することはないが、本願発明者は、起振機20により振動させている杭30の変位振幅を用いることによって、比較的簡単かつ正確に基準固有振動数を設定可能であることを見出した。
In the quality control method according to the present invention, the natural frequency of the
杭30の変位振幅を算出するにあたっては、理論上は、杭頭部に設置された加速度計Bにより検出される加速度を2階積分すれば算出することができ、本発明においても当該方法で算出することを否定はしない。しかしながら、加速度計Bにより検出される波形は非常に複雑であり、現場において簡単に2階積分することは困難である場合も多いことに鑑み、本願発明者は鋭意検討し、以下の方法を見出した。
In calculating the displacement amplitude of the
すなわち、起振機20により発生させる振動の加速度振幅を一定として、つまり加速度計Aにより測定される加速度振幅を一定として杭30を振動させ、振動させた杭30の加速度を加速度計Bで測定し、(測定した杭の加速度)/(起振機により発生させる振動の加速度)、換言すれば、(加速度計Bの加速度)/(加速度計Aの加速度)に対してフーリエスペクトル解析を行うことにより杭の変位振幅を推定し、この推定した杭の変位振幅を用いて基準固有振動数を設定する方法である。
In other words, the
図3(a)は、加速度計Aにより測定される加速度振幅の波形を示し、(b)は、加速度計Bにより測定される加速度振幅の波形を示す。 3A shows a waveform of acceleration amplitude measured by the accelerometer A, and FIG. 3B shows a waveform of acceleration amplitude measured by the accelerometer B. FIG.
図3(a)からも分かるように、起振機20により発生させる振動の加速度振幅を一定とすれば、当然に加速度計Aにより測定される加速度振幅は一定(図3(a)の場合は、約1000gal)となる。そして、この時の杭30の杭頭部の加速度振幅が図3(b)となる。なお、ここで、25秒あたりにあるピークに基づき、固有振動数を算出することも可能である。
As can be seen from FIG. 3A, if the acceleration amplitude of the vibration generated by the
図4は、(測定した杭の加速度)/(起振機により発生させる振動の加速度)に対してフーリエスペクトル解析をした結果を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the result of Fourier spectrum analysis for (measured pile acceleration) / (vibration acceleration generated by a vibrator).
本発明の方法においては、2つの加速度計A、Bによって加速度振幅を測定した後、(測定した杭の加速度)/(起振機により発生させる振動の加速度)、換言すれば、(加速度計Bの加速度)/(加速度計Aの加速度)に対してフーリエスペクトル解析を行う。 In the method of the present invention, after measuring the acceleration amplitude by the two accelerometers A and B, (measured pile acceleration) / (vibration acceleration generated by the vibrator), in other words, the accelerometer B Of the acceleration) / (acceleration of the accelerometer A).
図4において、ピークPのある位置の振動数fmが杭30の固有振動数となる。また、当該ピークPにおける(測定した杭の加速度)/(起振機により発生させる振動の加速度)、つまり応答倍率B/Aのピーク値をZとすると、固有振動数fmにおける加速度振幅Yは、起振機により発生させた一定の加速度振幅の大きさAmaxを用いて次式(3)により算出することができる。
そして、杭30の固有振動数fmにおける加速度振幅Yを用いて、杭30の変位振幅Xを推定するにあたっては、以下の式(4)を用いることができる。
さらに、本発明にあっては、上記式(4)により算出した変位振幅(X:実測値)を杭の基準変位(X0)で除すことにより、変位振幅を正規化し、当該正規化された変位振幅(Xn)を用いて、次式(1)により、基準振動数を設定するために必要な水平地盤反力係数(Kh)を求めることにも特徴を有している。
ここで、式(1)中のKh0は設計において用いられている水平地盤反力係数であり、杭径の1%または10mmを基準変位X0とした場合の水平地盤反力係数に相当する。また、式(1)中の係数である「3」および「−2」は、発明者が行った種々の試験によって算出したものである。 Here, K h0 in the formula (1) is a horizontal ground reaction force coefficient used in the design, and corresponds to a horizontal ground reaction force coefficient when 1% or 10 mm of the pile diameter is set as the reference displacement X 0. . Further, the coefficients “3” and “−2” in the formula (1) are calculated by various tests conducted by the inventors.
図5は、基準固有振動数を算出するための境界条件を説明するための図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining boundary conditions for calculating the reference natural frequency.
図5に示すように、曲げ剛性:EI、密度:ρ、断面積:A、長さ:L、直径:Dの杭が、深さLで固定されており(固定端)、この時の地盤の水平地盤反力係数がKh(上記式(1)で算出済み)であるとすると、基準固有振動数(ω1)を次式(2)によって算出することができる。
なお、上記式(2)は、図5に示すように、所定の境界条件、つまり曲げ剛性がEIであり、密度がρであり、断面積がAであり、長さがLであり、直径がDである杭が深さLで固定されている(固定端)と仮定した場合の式であり、従って、他の境界条件を仮定して、上記式(2)によらず解析的に基準固有振動数(ω1)を算出してもよい。 Note that, as shown in FIG. 5, the above formula (2) is a predetermined boundary condition, that is, the bending rigidity is EI, the density is ρ, the cross-sectional area is A, the length is L, the diameter is It is an expression when it is assumed that the pile whose D is D is fixed at the depth L (fixed end), and therefore, analytically based on the above equation (2), assuming other boundary conditions. The natural frequency (ω 1 ) may be calculated.
このように、上記の実施形態によれば、起振機により杭に与える振動の加速度を一定とすることにより、この加速度と振動する杭の加速度とから固有振動数を容易に把握することができ、さらに、起振機により杭に与える振動の加速度を一定としているからこそ、当該固有振動数に対応する杭の加速度振幅をも容易に算出することができる。そして、これらの結果を基に、水平地盤反力係数を杭の変位振幅に対応したものとすることができ、比較的簡単な境界条件に基づいて基準固有振動数を設定することができる。 Thus, according to the above embodiment, the natural frequency can be easily grasped from the acceleration and the acceleration of the vibrating pile by making the acceleration of the vibration applied to the pile by the exciter constant. Furthermore, because the acceleration of vibration applied to the pile by the vibrator is constant, the acceleration amplitude of the pile corresponding to the natural frequency can be easily calculated. Based on these results, the horizontal ground reaction force coefficient can be made to correspond to the displacement amplitude of the pile, and the reference natural frequency can be set based on relatively simple boundary conditions.
そして、このような本発明によれば、目視上で評価を行うことができない、地盤中の杭の損傷、地盤の緩み等を固有振動数に基づいて客観的に評価することができ、いわゆる手抜き工事等の抑止力とすることができる。また、従来、杭の健全性を評価するための品質管理精度が低いことから、安全率を大きく考慮することで設計上の安全性を確保する必要があったが、本発明の品質管理方法によれば、安全率を小さくして杭の設計を合理化することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to objectively evaluate damage to piles in the ground, loosening of the ground, and the like that cannot be visually evaluated based on the natural frequency, so-called omission. It can be used as a deterrent to construction. Conventionally, since the quality control accuracy for evaluating the soundness of piles is low, it has been necessary to ensure safety in design by considering the safety factor greatly. According to this, it is possible to reduce the safety factor and rationalize the design of the pile.
1、30・・・杭
2・・・鉄筋籠
10、20・・・起振機
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記地盤に埋設された杭を振動させることにより算出される固有振動数に基づいて杭の健全性を評価することを特徴とする杭の品質管理方法。 A pile quality control method for evaluating the soundness of piles buried in the ground,
A pile quality control method characterized by evaluating pile soundness based on a natural frequency calculated by vibrating a pile embedded in the ground.
前記地盤に埋設された複数の杭をそれぞれ振動させ、各杭の固有振動数を算出し、
前記各杭の固有振動数に基づいて杭毎の健全性を評価することを特徴とする請求項1に記載の杭の品質管理方法。 When there are multiple piles embedded in the ground,
Each of the piles embedded in the ground is vibrated, and the natural frequency of each pile is calculated.
The pile quality control method according to claim 1, wherein the soundness of each pile is evaluated based on the natural frequency of each pile.
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