JP2013117092A

JP2013117092A - ソイルセメント柱列壁の載荷試験方法

Info

Publication number: JP2013117092A
Application number: JP2011263860A
Authority: JP
Inventors: Shinko Sato; 眞弘佐藤; Minoru Mizumoto; 実水本; Koji Watanabe; 康司渡邉
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: JP5845861B2

Abstract

【課題】狭隘な領域でも実施可能なソイルセメント柱列壁の載荷試験方法を提供する。
【解決手段】本設利用するソイルセメント柱列壁１の載荷試験方法であって、重錘１２をソイルセメント柱列壁１の上に落下させることによる急速載荷試験を実施することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソイルセメント柱列壁の載荷試験方法に関する。

ソイルセメント柱列壁を本設の杭として利用する等、ソイルセメント柱列壁の有効利用を図るため、ソイルセメント柱列壁の原位置載荷試験を実施し、ソイルセメント柱列壁の支持力を確認することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。当該文献には、載荷桁（反力桁）と反力杭と油圧ジャッキとを用いた反力杭方式による載荷試験（いわゆる静的載荷試験）を実施することによりソイルセメント柱列壁の支持力を確認することが開示されている。

日本建築学界大会学術講演梗概集（東北）２００９年８月６６７頁〜６７０頁「ソイルセメント壁の杭利用に関する研究（その１砂質土地盤での鉛直載荷試験結果）」、「ソイルセメント壁の杭利用に関する研究（その２粘性土地盤での鉛直載荷試験結果）」

上記静的載荷試験では、載荷桁と反力杭とを必要とすることから試験装置が大掛かりになり、設置スペースが広くなる。従って、当該試験を建物外周部のように狭隘な領域で実施することは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、狭隘な領域でも実施可能なソイルセメント柱列壁の載荷試験方法を提供するものである。

本発明に係るソイルセメント柱列壁の載荷試験方法は、本設利用するソイルセメント柱列壁の載荷試験方法であって、重錘を落下させて前記ソイルセメント柱列壁の芯材に載荷する急速載荷試験を実施することを特徴とする。

前記ソイルセメント柱列壁の載荷試験方法において、前記ソイルセメント柱列壁の基礎底より上側にフリクションカットを施した軸材を内蔵し、前記軸材の下部に計器を設置して、重錘を前記軸材の上に落下させることによる前記急速載荷試験を実施してもよい。

前記ソイルセメント柱列壁の載荷試験方法において、前記軸材を、前記ソイルセメント柱列壁内の基礎底より下側の芯材に対して着脱可能に構成し、前記急速載荷試験を実施した後に撤去してもよい。

本発明によれば、狭隘な領域でも実施可能なソイルセメント柱列壁の載荷試験方法を提供することができる。

一実施形態に係るソイルセメント柱列壁の載荷試験で使用する試験装置を示す立面図及び平面図である。ソイルセメント柱列壁の静的な荷重と変位量との関係を示すグラフである。ソイルセメント柱列壁の下端の支持力度と地盤硬度（Ｎ値）との関係を示すグラフである。急速載荷試験により得られる荷重−変位量曲線と、静的な荷重−変位量曲線とを示すグラフである。他の実施形態に係るソイルセメント柱列壁の載荷試験の手順を示す図である。（Ａ）〜（Ｅ）は、他の実施形態に係るソイルセメント柱列壁の施工手順及び載荷試験の手順を示す図である。（Ａ）〜（Ｆ）は、他の実施形態に係るソイルセメント柱列壁の施工手順及び載荷試験の手順を示す図である。ヤットコの下端と下杭の上端とを結合する結合機構を示す図である。ヤットコの下端と下杭の上端とを結合する結合機構を示す図である。フリクションカットの他の実施例を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係るソイルセメント柱列壁１の載荷試験で使用する試験装置１０を示す立面図及び平面図である。この図に示すように、試験装置１０は、軟クッション重錘落下方式の急速載荷試験（スードスタティック試験）を実施するための装置であり、重錘１２を、ソイルセメント柱列壁１の芯材であるＨ型鋼２の頭部に設置したクッション材１４の上に落下させてソイルセメント柱列壁１に鉛直方向の急速荷重による押込み力を加える。

試験装置１０は、重錘１２及びクッション材１４と、重錘１２を昇降可能に支持する支柱１６と、クレーン３に吊り下げられたワイヤーロープ固定器具１８と、ワイヤーロープ固定器具１８からワイヤーロープ２０で吊り下げられた電磁石２２と、クッション材１４等をＨ型鋼２の頭部に設置するための台座２４と、台座２４に設置されるロードセル２６、変位計用のターゲット２８及び加速度計３０と、光学式変位計３２とを備えている。

この試験装置１０では、電磁石２２を重錘１２の上部に磁力で結合させた状態で所定高さまで吊り上げた後、電磁石２２の通電をオフにして重錘１２をクッション材１４上に落下させる。その際、ロードセル２６により鉛直荷重が計測され、加速度計３０によりソイルセメント柱列壁１の頭部の加速度が計測され、光学式変位計３２によりソイルセメント柱列壁１の頭部の鉛直変位が計測される。

以上のような構成の試験装置１０を使用して、ソイルセメント柱列壁１に作用する鉛直荷重、ソイルセメント柱列壁１の頭部の鉛直変位量、ソイルセメント柱列壁１の頭部の鉛直方向の加速度を計測する。そして、計測結果に基づいてソイルセメント柱列壁１の静的な荷重と変位量との関係（図２参照）、及びソイルセメント柱列壁１の下端の支持力度と地盤硬度（Ｎ値）との関係（図３参照）等の支持力特性を評価する。

図４は、当該試験により得られる荷重−変位量曲線と、静的な荷重−変位量曲線とを示すグラフである。このグラフに実線で示すように、当該試験により直接得られる荷重−変位量曲線は、載荷速度の影響を受けたＨ型鋼２の動的挙動を示すものであり、Ｈ型鋼２の静的な荷重−変位量曲線（破線で図示）を推定するためには、急速荷重によるＨ型鋼２の慣性力や地盤抵抗のひずみ速度依存性に起因する動的効果を加速度計３０の計測値等に基づいて推定し、その影響を測定結果から差し引くための解析が必要となる。そのための解析法としては、除荷点法等のＨ型鋼２−地盤系の挙動を一質点系モデルで代表させる方法や、Ｈ型鋼２を弾性棒で地盤抵抗をばねとダッシュポットで表現する一次元波動解析法や動的有限要素法等が挙げられる。

ここで、急速載荷試験を実施してソイルセメント柱列壁１の支持力を評価するのは、ソイルセメント柱列壁１を本設の杭として利用することの可否を判断したり、ソイルセメント柱列壁１を本設の杭として利用するうえで新設杭との支持力の分担率を決定したりするためである。

以上説明したように、本実施形態では、本設利用するソイルセメント柱列壁１の支持力特性を評価するために、軟クッション重錘落下方式の急速載荷試験を実施する。ここで、当該急速載荷試験は、反力杭方式による載荷試験（いわゆる静的載荷試験）のように反力杭や反力桁が不要である。従って、静的載荷試験を実施する場合に比して、試験装置を簡便にすることができ、試験装置の設置スペースを狭めることができるため、建物外周部のように狭隘な領域での実施が可能になる。また、ソイルセメント柱列壁１を本設の杭として利用することにより、新設杭の本数を減らすことができ、施工コストの低減や工期の短縮等の効果を得ることができる。

図５は、他の実施形態に係るソイルセメント柱列壁１の載荷試験の手順を示す図である。この図に示すように、本実施形態では、ソイルセメント柱列壁１を施工する際、載荷試験の対象のＨ型鋼２における基礎底（ソイルセメント柱列壁１に囲まれた領域に構築される建築物を支える杭の頭部の高さの面であり、破線で図示）より上側の部分に対して、フリクションカット被覆材を塗工する。即ち、ソイルセメント柱列壁１の基礎底より上側の部分において、載荷試験の対象のＨ型鋼２とソイルセメント層との間にフリクションカット層４を介在させる。なお、フリクションカット被覆材としては吸水性ポリマーの複合体等が挙げられる。

また、Ｈ型鋼２の基礎底の高さの位置に、加速度計３０と歪ゲージ３４とを設置する。なお、ロードセル２６は、上述の実施形態と同様、Ｈ型鋼２の頭部に設置された台座２４に設置する。そして、試験装置１０を載荷試験の対象のＨ型鋼２の上に設置して、重錘１２を、Ｈ型鋼２の頭部の上のクッション材１４に落下させてＨ型鋼２に鉛直方向の急速荷重による押込み力を加える。この際、加速度計３０によりソイルセメント柱列壁１の杭頭部の深さの位置における鉛直方向の加速度が計測され、歪ゲージ３４によりソイルセメント柱列壁１の杭頭部の深さの位置における鉛直歪みが計測される。

以上説明したように、本実施形態に係るソイルセメント柱列壁１の載荷試験では、加速度計３０と歪ゲージ３４とを、杭頭部の高さに設置し、また、ソイルセメント柱列壁１の基礎底より上側の部分において、載荷試験の対象のＨ型鋼２とソイルセメント層との間にフリクションカット層４を介在させることにより、ソイルセメント柱列壁１と地盤との摩擦による押込み力が低減する等、当該摩擦が測定結果に与える影響を抑制できる。従って、ソイルセメント柱列壁１の杭頭部の高さ位置に対して載荷する場合でも、建物完成後の杭としてのソイルセメント柱列壁１の支持力特性を適正に評価することができる。

図６（Ａ）〜（Ｅ）及び図７（Ａ）〜（Ｆ）は、他の実施形態に係るソイルセメント柱列壁１の施工手順及び載荷試験の手順を示す図である。まず、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、掘削機により削孔してセメントミルクを孔内に注入する。そして、図６（Ｃ），（Ｄ）に示すように、杭頭部以深に埋設するＨ型鋼である下杭５をクレーンで孔内に降下させ、該下杭５をその頭部を孔から出した状態でバタ角９及び鉄骨固定具により固定する。そして、図６（Ｅ）、図７（Ａ）に示すように、Ｈ型鋼であるヤットコ６を、クレーンで吊り下げて下杭５の上方に配置し、ヤットコ６の下端と下杭５の上端とを結合する。また、ヤットコ６の下端に加速度計３０と歪ゲージ３４と設置する。なお、ロードセル２６は、上述の実施形態と同様、台座２４に設置する。

ここで、ヤットコ６の表面には、フリクションカット被覆材を塗工することにより、ヤットコ６とソイルセメント層との間にフリクションカット層を介在させる。なお、フリクションカット被覆材としては吸水性ポリマーの複合体等が挙げられる。

図８及び図９は、ヤットコ６の下端と下杭５の上端とを結合する結合機構４０を示す図である。これらの図に示すように、結合機構４０は、ヤットコ６のウェブ６Ａの一方の面及び他方の面に夫々固定された鋼板４２、４４と、鋼板４２、４４と下杭５の上端とを結合するためのピン４６及びロック部材４８と、ピン４６を付勢するバネ４９とを備えている。

鋼板４２、４４は、ウェブ６Ａを挟んで対向し、ウェブ６Ａから下方へ突出しており、鋼板４２、４４の間に下杭５のウェブ５Ａの上端が挿入される。鋼板４２、４４の下部及び下杭５のウェブ５Ａの上端にはピン４６が挿通される孔４２Ａ、４４Ａ、５Ｂが空けられている。バネ４９は圧縮コイルバネであり、その一端が鋼板４４の孔４４Ａの周囲に固定されている。また、バネ４９の他端にはピン４６の後端が固定されている。ここで、バネ４９が圧縮状態になると、ピン４６が孔４２Ａ、４４Ａ、５Ｂに挿通されて先端が鋼板４２の前方へ突出する。一方、バネ４９が自然長の状態になると、孔４２Ａ、５Ｂから抜け出す。

また、ピン４６の先端は拡径しており、ロック部材４８にはピン４６の先端より幅が狭くピン４６の軸径よりも幅が広いＵ溝４８Ａが形成されている。また、ピン４６はバネ４９の弾性力で鋼板４４の後方側へ付勢されている。このため、ピン４６を鋼板４２の前方へ引き出し、ロック部材４８のＵ溝４８Ａにピン４６の軸部を嵌め込むと、ピン４６がロック部材４８により固定され、下杭５の上端とヤットコ６の下端とが結合状態になる。

また、ロック部材４８のＵ溝４８Ａの反対側にはロープ４８Ｂが取付けられている。このため、ロープ４８Ｂでロック部材４８を引き上げると、ピン４６の軸部がロック部材４８のＵ溝４８Ａから抜け、ピン４６がバネ４９の弾性力で孔４２Ａ、５Ｂから抜け出すことにより、下杭５の上端とヤットコ６の下端との結合状態が解除される。また、ピン４６の先端には、軸状の治具を螺合させるためのネジ孔４６Ａが形成されており、該治具によりピン４６を鋼板４２の前方へ引き出すことができる。

以上のような結合機構４０により下杭５の上端とヤットコ６の下端とを結合した後、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、下杭５を削孔深度まで建て込み、ヤットコ６を吊っていたワイヤをヤットコ６から取り外す。そして、モノケン７でヤットコ６及び下杭５を打撃することにより１ｍ押し下げる。

そして、図７（Ｄ）に示すように、試験装置１０をヤットコ６の頭部に設置し、ヤットコ６を介して下杭５に急速荷重を載荷する。この際、加速度計３０によりソイルセメント柱列壁１の杭頭部の深さの位置における鉛直方向の加速度が計測され、歪ゲージ３４によりソイルセメント柱列壁１の杭頭部の深さの位置における鉛直歪みが計測される。

そして、図７（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、ロック部材４８を引き上げて結合機構４０による下杭５の上端とヤットコ６の下端との結合を解除した後、クレーンでヤットコ６を孔から引き上げる。この際、ヤットコ６とソイルセメント層との間にはフリクションカット層が介在し、ヤットコ６とソイルセメント層とが縁切りされていることから、ヤットコ６の引抜き撤去は容易である。

以上説明したように、本実施形態に係るソイルセメント柱列壁１の載荷試験では、加速度計３０と歪ゲージ３４とを、杭頭部の高さに設置し、また、ソイルセメント柱列壁１の基礎底より上側の部分において、ヤットコ６とソイルセメント層との間にフリクションカット層を介在させることにより、ソイルセメント柱列壁１と地盤との摩擦による押込み力の低減等、当該摩擦が測定結果に与える影響を低減させた。従って、ソイルセメント柱列壁１の杭頭部の高さ位置に対して載荷することができ、建物完成後の杭としてのソイルセメント柱列壁１の支持力特性を適正に評価することができる。

また、加速度計３０と歪ゲージ３４とを設置したヤットコ６を、載荷試験後に引抜いて撤去するようにしたことにより、加速度計３０と歪ゲージ３４とを回収できる。また、撤去したヤットコ６は転用可能である。従って、載荷試験に要するコストを低減できる。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、Ｈ型鋼２の上部やヤットコ６とソイルセメント層との摩擦を軽減するために、フリクションカット層を形成したが、例えば、図１０に示すように、ソイルセメント柱列壁１に鋼管８を埋設し、この鋼管８内にＨ型鋼２の上部やヤットコ６を設置してもよい。

１ソイルセメント柱列壁、２Ｈ型鋼（芯材）、３クレーン、４フリクションカット層、５下杭（芯材）、５Ａウェブ、５Ｂ孔、６ヤットコ、６Ａウェブ、７モノケン、８鋼管、９バタ角、１０試験装置、１２重錘、１４クッション材、１６支柱、１８ワイヤーロープ固定器具、２０ワイヤーロープ、２２電磁石、２４台座、２６ロードセル、２８ターゲット、３０加速度計（計器）、３２光学式変位計、３４歪ゲージ（計器）、４０結合機構、４２鋼板、４２Ａ孔、４４鋼板、４４Ａ孔、４６ピン、４６Ａネジ孔、４８ロック部材、４８ＡＵ溝、４８Ｂロープ、４９バネ

Claims

本設利用するソイルセメント柱列壁の載荷試験方法であって、
重錘を落下させて前記ソイルセメント柱列壁の芯材に載荷する急速載荷試験を実施することを特徴とするソイルセメン柱列壁の載荷試験方法。
前記ソイルセメント柱列壁の基礎底より上側にフリクションカットを施した軸材を内蔵し、前記軸材の下部に計器を設置して、重錘を前記軸材の上に落下させることによる前記急速載荷試験を実施することを特徴とする請求項１に記載のソイルセメント柱列壁の載荷試験方法。
前記軸材を、前記ソイルセメント柱列壁内の基礎底より下側の芯材に対して着脱可能に構成し、前記急速載荷試験を実施した後に撤去することを特徴とする請求項２に記載のソイルセメント柱列壁の載荷試験方法。