JP2013160013A - 施工管理装置、杭打込機及び杭打込方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工期やコストの削減を図るとともに、正確な杭の打込みを実施することができる施工管理装置、杭打込機及び杭打込方法を提供する。
【解決手段】測定部３０は、地盤Ｇに挿入されて所定の測定を行う。支持部は、測定部３０を地盤Ｇに圧入される杭材Ｐ１の下部に支持する。制御部、巻取りモータ３４及びリール３３は、支持部による杭材Ｐ１への測定部３０の支持を解除して測定部３０を地上に引き上げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、施工管理装置、杭打込機及び杭打込方法に関する。

一般に、杭基礎工事において、杭の打込み施工における品質は、杭が適切な深度まで打ち込まれること、打ち込まれた杭の出来形が適切であること、施工プロセスがコスト的にあるいは工期的に効率的であること等によって保証される。ここで、適切な深度とは、杭に対する地盤の支持力の発揮や、汚染土の締切等の要求性能を満足するために、地盤調査結果に応じて施工計画時に規定されるものである。

地盤調査は、標準貫入試験（ＳＰＴ：Standard Penetration Test）や三成分コーン貫入試験（ＣＰＴ：Cone Penetration Test）によって実施される場合が多い。このような調査は施工区域の一部でのみ行われるため、施工計画で参照される地盤調査結果は平面的に限られた情報となる。

そのため、例えば、実際の施工中において、調査結果とは異なる地盤条件に遭遇することによって、杭の打込みを正確に実施することができない場合がある。

そこで、従来の地盤調査方法において、コーン貫入試験に用いるコーン貫入プローブを杭材の先端に固設し、杭打機によってこの杭材を地盤に貫入しながら、三成分の測定を行って、杭の打込みの正確性を向上させるようにしたものがある（例えば、特許文献１）。

また、打込む杭材の上端に測標を取り付けてこれを位置測定器にて測定し、この測定データから地盤に打ち込まれた杭材の先端の位置や姿勢を演算して、杭材の出来形を推定するようにしたものがある（例えば、特許文献２）。

特開２０００−１７８９５６号公報 特開２０１０−２６１２９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の調査方法において、連続して杭材を打ち込む場合には、地盤の地質変化を把握するために、打ち込む杭材毎にコーン貫入プローブを固設するのが好ましいが、杭材の引き抜きを実施しない限り、杭材に固設されたコーン貫入プローブを回収することが困難であるため、多数のコーン貫入プローブを必要とし、また、これにより杭材の打ち込み・引き抜きにかかる施工工程が増大するため、工期やコストがかかる。

また、上記特許文献２に記載の技術は、地上での測定結果によって打ち込まれた杭材の地盤中の出来形を推定する構成であるため、地盤中における杭材のコンディションを正確に把握することは困難であり、したがって、杭材の出来形の精度を確保することができず、杭材の打込みの正確性を保証することができない。

本発明の課題は、工期やコストの削減を図るとともに、適切な杭の打込みを実施することができる施工管理装置、杭打込機及び杭打込方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、施工管理装置において、
地盤に挿入されて所定の測定を行う測定部と、
前記測定部を地盤に圧入される杭の下部に支持するための支持部と、
前記支持部による前記杭への前記測定部の支持を解除して該測定部を地上に引き上げる回収部と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の施工管理装置において、
前記測定部は、計測器を有し、
前記支持部によって支持された前記計測器を杭の軸方向に移動させる動作部をさらに備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の施工管理装置において、
前記測定部は、前記杭の打込み方向に延びた筒状体に形成された保護部材を備え、前記保護部材は、前記計測器を進退可能に収容することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の施工管理装置において、
前記支持部は、前記杭に磁着して前記測定部を前記杭に支持させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の施工管理装置において、
前記支持部は、電磁石を備え、該電磁石を励磁することにより前記測定部を前記杭に磁着させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の施工管理装置において、
前記支持部は、軸ピンと、該軸ピンを軸受けする支持部側軸受孔とを備え、前記軸ピンを前記杭に設けられた杭側軸受孔及び前記支持部側軸受孔に軸受けさせることにより、前記測定部を前記杭に支持させるとともに、前記回収部による所定の大きさの引き上げ力によって前記軸ピンによる前記測定部の前記杭への支持が解除されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の施工管理装置において、
前記支持部は、前記杭と該杭に対面して設けられた支持部材との間に配置されて、前記杭及び前記支持部材を押圧して前記測定部を前記杭に支持させることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の施工管理装置において、
前記測定部は、該測定部の位置を測定する位置測定部を有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、杭打込機において、
請求項１〜８の何れか一項に記載の施工管理装置と、
前記杭を地盤に打ち込む杭打込装置と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の杭打込機において、
前記杭打込装置は、地盤に打ち込まれた既設杭の上端側を挟持し、前記既設杭から反力を取るためのクランプ部と、前記杭を把持するとともに昇降可能であって、前記杭を把持しながら下降することにより前記既設杭に並ぶ位置の地盤に新たな杭を圧入により打ち込むチャック部と、を備えていることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の杭打込機において、
前記チャック部による前記杭の地盤への圧入の際の圧入力を測定する圧入力測定部と、
前記チャック部による前記杭の地盤への圧入量を測定する圧入量測定部と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、杭打込方法において、
杭を地盤に打ち込む杭打込機にて打ち込む杭の下部に、地盤に挿入されて所定の測定を行うための測定部を支持部にて支持する測定部支持工程と、
前記測定部が前記杭に支持された状態で該杭を前記杭打込機にて地盤に打ち込む杭打込工程と、
前記杭打込工程において前記測定部が有する計測器を用いて所定の測定を行う測定工程と、
前記杭打込工程及び前記測定工程を繰り返しながら、前記杭が最終深度まで打ち込まれたときに、前記支持部による前記杭への前記測定部の支持を解除して該測定部を地上に引き上げる回収工程と、
を含むことを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の杭打込方法において、
前記測定工程において、前記杭打込工程における前記杭の打込みを中断させて、前記支持部によって支持された前記計測器を杭の軸方向に移動させる動作部により前記計測器を杭の軸方向に移動させて前記所定の測定を行い、該測定後に前記動作部によって前記計測器を退避させることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の杭打込方法において、
前記測定部は、前記杭の打込み方向に延びた筒状体に形成された保護部材を備え、前記計測器を前記保護部材内外において移動可能に収容したものである。

請求項１５に記載の発明は、請求項１２〜１４の何れか一項に記載の杭打込方法において、
前記杭打込機は、地盤に打ち込まれた既設杭の上端側を挟持し、前記既設杭から反力を取るためのクランプ部と、前記杭を把持するとともに昇降可能であって、前記杭を把持しながら下降することにより前記既設杭に並ぶ位置の地盤に新たな杭を圧入により打ち込むチャック部と、を備えたものである。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の杭打込方法において、
前記杭打込工程において、前記杭の地盤への圧入の際の圧入力と、前記杭の地盤への圧入量とを測定する圧入測定工程を含むことを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、請求項１２〜１６の何れか一項に記載の杭打込方法において、
前記支持部は、杭に磁着して前記測定部を前記杭に支持させるものである。

請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の杭打込方法において、
前記支持部は、電磁石を備え、該電磁石を励磁することにより前記測定部を前記杭に磁着させるものである。

請求項１９に記載の発明は、請求項１２〜１６の何れか一項に記載の杭打込方法において、
前記支持部は、軸ピンと、該軸ピンを軸受けする支持部側軸受孔とを備え、
前記測定部支持工程において、前記軸ピンを前記杭に設けられた杭側軸受孔及び前記支持部側軸受孔に軸受けさせることにより、前記測定部を前記杭に支持し、
前記回収工程において、所定の大きさの引き上げ力によって前記軸ピンによる前記支持部による前記杭への前記測定部の支持を解除することを特徴とする。

請求項２０に記載の発明は、請求項１２〜１６の何れか一項に記載の杭打込方法において、
前記支持部は、前記杭と該杭に対面して設けられた支持部材との間に配置されて、前記杭及び前記支持部材を押圧して前記測定部を前記杭に支持させるものである。

請求項２１に記載の発明は、請求項１２〜２０の何れか一項に記載の杭打込方法において、
前記杭打込機に杭を建て込む杭建込工程を含み、
前記測定部支持工程は、前記杭建込工程において前記杭打込機に建て込まれた杭の下部に前記測定部を支持部にて支持することを特徴とする。

本発明によれば、工期やコストの削減を図るとともに、適切な杭の打込みを実施することができる。

本発明の実施形態における杭圧入引抜機の概略構成を示す側面図である。 杭材に取り付けられた測定部を示す底面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 コーン貫入プローブの地盤への進入について説明する図である。 コーン貫入プローブの概略構成を示す断面図である。 杭圧入引抜機の機能的構成について説明する概略ブロック図である。 杭圧入施工手順について説明する図である。 杭圧入施工手順について説明する図である。 杭圧入施工手順について説明する図である。 杭圧入施工手順について説明する図である。 測定部の他の構成の例について説明する図である。 測定部の回収手順について説明する図である。 測定部の回収手順について説明する図である。 第２の実施の形態に係る測定部の概略構成について説明する図である。 第２の実施の形態に係る測定部の概略構成について説明する図である。 第２の実施の形態に係る杭圧入引抜機の機能的構成について説明する概略ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に係る杭圧入引抜機について、図面を参照しながら説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態に係る杭打込機としての杭圧入引抜機１は、図１に示すように、例えば、鋼矢板等の杭を打設する杭打込装置としての杭圧入引抜装置２と、施工管理装置３とを備えている。

杭圧入引抜装置２は、地盤Ｇに対して杭材Ｐ１を圧入するとともに、圧入した既設杭Ｐ上を自走可能に構成されている。すなわち、杭圧入引抜装置２は、既設杭Ｐ上を自走しながら順次杭材Ｐ１の圧入を行う。この杭圧入引抜装置２は、サドル４から垂下して既設杭Ｐの上端側を挟持し、既設杭Ｐから反力を取るための複数のクランプ５と、サドル４上に設けられてサドル４に対して前後方向にスライド移動させるためのスライドベースを介して立設するマスト６と、マスト６の前側に上下動可能に取り付けられた昇降体７と、昇降体７を上下動させるメインシリンダ８と、昇降体７に取り付けられたチャック装置９とを備えている。チャック装置９は、新たな杭材Ｐ１を把持し、その下降により、新たな杭材Ｐ１を地盤Ｇに圧入する。このとき、チャック装置９による昇降範囲は限られているので、杭材Ｐ１を把持してチャック装置９を下降させることと、杭材Ｐ１の把持状態を解除してチャック装置９を上昇させることを繰り返すことにより、杭材Ｐ１の地盤Ｇへの圧入を実施する。

また、本実施の形態に係る施工管理装置３は、図１及び図２に示すように、例えば、計測器３１（図６参照）の一例としての円筒状のコーン貫入プローブ３１Ａを有する測定部３０と、測定部３０に接続された可撓性の回収ホース３２と、正逆方向に回転することで回収ホース３２の巻取り及び引き出しを行うためのリール３３と、リール３３を回転駆動させる巻取りモータ３４と、マスト６の上部に設けられて、リール３３を支持するリール支持部３５とを備えている。リール支持部３５は、その基部を回動軸として巻取装置駆動モータ３６（図６参照）の回転駆動により前後方向に回動可能に構成されている。

測定部３０は、例えば、図３に示すように、上述のコーン貫入プローブ３１Ａの他、計測器３１（図６参照）の一例としてのジャイロセンサ３１Ｂ、保護部材３７、計測器動作部３８及び支持部３９ａ，３９ｂを備えている。

ジャイロセンサ３１Ｂは、位置測定部として機能して３軸の傾き（回転角）を測定する。この測定結果から、測定部３０の移動量と移動に伴う傾きの変化から測定部３０の位置を演算することができる。

保護部材３７は、下端部に開口３７ａが開設されており、コーン貫入プローブ３１Ａを開口３７ａから進退可能に収容する。保護部材３７は、杭材Ｐ１に取り付けられたときに、杭材Ｐ１の打込み方向に延出する方形の筒状体により形成されている。なお、保護部材３７の形状は、方形の筒状体に限らず、例えば、円筒形状等、他の形状であってもよい。保護部材３７は、土砂が保護部材３７内に進入しないように、例えば、開口３７ａ近傍の内周にＯリングを装着している。
なお、本実施の形態では、コーン貫入プローブ３１Ａを保護部材３７内に収容する構成としているが、コーン貫入プローブ３１Ａを杭材Ｐ１に支持可能な構成であれば、コーン貫入プローブ３１Ａを収容しない構成であってもよい。

計測器動作部３８は、例えば、油圧シリンダを備えており、この油圧シリンダを駆動することにより、図３及び図４に示すように、コーン貫入プローブ３１Ａを、杭軸方向に移動させて、保護部材３７から進退させる。すなわち、計測器動作部３８は、図３に示す位置において、コーン貫入プローブ３１Ａが杭先端方向に移動して地盤Ｇに進出するように油圧シリンダを駆動すると、コーン貫入プローブ３１Ａを、図４に示すように、地盤Ｇに進出させることができる。なお、計測器動作部３８は、コーン貫入プローブ３１Ａとともにジャイロセンサ３１Ｂを移動させる。一方、計測器動作部３８は、図４に示す位置において、コーン貫入プローブ３１Ａがジャイロセンサ３１Ｂとともに杭頭方向に移動して保護部材３７に退避するように油圧シリンダを駆動すると、コーン貫入プローブ３１Ａを、図３に示すように、保護部材３７内に退避させることができる。
このように、本実施の形態では、計測器動作部３８は、支持部によって支持された計測器を杭の軸方向に移動させる動作部として機能する。
なお、ジャイロセンサ３１Ｂは、コーン貫入プローブ３１Ａとともに移動可能に構成したが、コーン貫入プローブ３１Ａとは別個に設け、コーン貫入プローブ３１Ａのみ移動可能に構成するようにしてもよい。また、コーン貫入プローブ３１Ａ内にジャイロセンサ３１Ｂが設けられる構成としてもよい。

支持部３９ａ，３９ｂは、例えば、電磁石により構成されており、励磁することにより、測定部３０を杭材Ｐ１に磁着させ、消磁することにより、測定部３０の杭材Ｐ１に対する磁着状態を解除する。測定部３０は、保護部材３７によってコーン貫入プローブ３１Ａを収容し、杭材Ｐ１に磁着することにより、コーン貫入プローブ３１Ａを杭材Ｐ１に対して支持することができる。

コーン貫入プローブ３１Ａは、図５に示すように、例えば、コーン部３１ａと、フィルタ部３１ｂと、間隙水圧測定部３１ｃと、先端抵抗測定部３１ｄと、周面摩擦測定部３１ｅと、スリーブ３１ｆとを備えている。

コーン部３１ａは、例えば、先端角が６０°、外径が３６ｍｍ、水平投影面積が１０ｃｍ^２の形状のものを適用している。これは、一般的に使用されるコーン貫入プローブの仕様に則したものである。なお、コーン部３１ａの形状や寸法は適宜設定することができる。

コーン部３１ａの直上部分には、フィルタ部３１ｂが配置されている。フィルタ部３１ｂは、円柱状に形成されており、水で飽和した状態となっている。フィルタ部３１ｂは、土砂等の固形物の進入を阻止し、地盤に含まれる水分のみを進入可能に構成されている。間隙水圧測定部３１ｃは、コーン貫入プローブ３１Ａが地盤に貫入されたときに、これに伴って発生する間隙水圧を、フィルタ部３１ｂを介して測定する。間隙水圧測定部３１ｃは、例えば、水圧計によって構成されている。

先端抵抗測定部３１ｄは、コーン貫入プローブ３１Ａの地盤への貫入に際して生じるコーン部３１ａにかかる地盤の抵抗力を測定する。すなわち、先端抵抗測定部３１ｄは、先端抵抗の測定を行う。

スリーブ３１ｆは、コーン貫入プローブ３１Ａのフィルタ部３１ｂの上部の外周面に配置されている。スリーブ３１ｆは、例えば、外径が３６ｍｍで、周面積が１５０ｃｍ^２に設定されている。周面摩擦測定部３１ｅは、スリーブ３１ｆに作用する摩擦力を測定する。すなわち、周面摩擦測定部３１ｅは、周面摩擦の測定を行う。なお、スリーブ３１ｆの形状や寸法は適宜設定することができる。

上述のように構成されたコーン貫入プローブ３１Ａは、測定部３０の計測器動作部３８が駆動すると、図４に示すように、開口３７ａから保護部材３７の下方に突出し、地盤Ｇ中に静的に貫入される。コーン貫入プローブ３１Ａの貫入速度は、例えば、２０±５ｍｍ／ｓに設定されているが、貫入速度は任意の速度に設定してもよい。このとき、上述した要領で、間隙水圧測定部３１ｃ、先端抵抗測定部３１ｄ及び周面摩擦測定部３１ｅによる測定にて先端抵抗、周面摩擦及び間隙水圧（三成分）の各測定情報が得られ、土質分類やＮ値、支持力の把握、液状化の検討などが可能となる。なお、三成分の測定は、例えば、公益社団法人地盤工学会で定められた三成分コーン貫入試験の試験方法（JGS 1435-2003）に準拠して実施される。測定された情報は、回収ホース３２内に配置された配線を介して、杭圧入引抜機１の制御部１ａ（図６参照）に入力され、制御部１ａによって測定結果を得ることができる。また、測定された情報を外部に設置された測定装置に入力し、この測定装置にて測定結果を得るようにしてもよい。
三成分の測定を終了してコーン貫入プローブ３１Ａを地盤Ｇから保護部材３７内に退避させる場合は、計測器動作部３８を駆動することにより、図３に示すように、コーン貫入プローブ３１Ａが保護部材３７内に収容される。
また、本実施の形態では、コーン貫入プローブ３１Ａを用いて三成分の測定を実施可能としたが、地盤Ｇの温度や汚染物質の測定が可能に構成されてもよい。
また、本実施の形態では、上述したように、先端抵抗、周面摩擦及び間隙水圧の三成分の測定を行うものとしたが、これら三成分のうちの一部の成分のみ測定するようにしてもよい。
また、コーン貫入プローブ３１Ａにサンプリング機構を設け、地盤Ｇ中の試料を採取可能に構成してもよい。

なお、本実施の形態では、上述した三成分の測定と、位置測定とを実施したが、何れか一方のみ実施する態様であってもよい。

杭圧入引抜機１は、図６に示すように、杭圧入引抜機１の全体の制御を行う制御部１ａと、圧入力測定部４０と、圧入量測定部４１と、表示部４２とを備えている。
制御部１ａは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、ＲＯＭに記憶された各種プログラムをＣＰＵが読み取って実行することにより、杭圧入引抜機１全体の制御を実現する。
測定部３０は、例えば、回収ホース３２内に設けられた配線を介して制御部１ａと電気的に接続されている。

また、測定部３０は、上述した構成に加え、計測器３１の一例としての傾斜計３１Ｃ及び電気伝導度計測器３１Ｄを備えている。傾斜計３１Ｃは、位置測定部として機能して測定部３０の傾斜度を測定する。電気伝導度計測器３１Ｄは、地盤中の塩化物イオンや硫化物イオン等の濃度を計測する。
なお、本実施の形態では、測定部３０は、計測器３１としてコーン貫入プローブ３１Ａ、ジャイロセンサ３１Ｂ、傾斜計３１Ｃ及び電気伝導度計測器３１Ｄを設けているが、これらのうちの何れか一つ、又は、２以上の組み合わせによって構成されていてもよい。

圧入力測定部４０は、メインシリンダ８に設けられ、メインシリンダ８における油圧力を示す情報を制御部１ａに出力する。制御部１ａは、入力した油圧力を示す情報に基づいて、杭材Ｐ１の地盤Ｇへの圧入力を測定する。圧入量測定部４１は、メインシリンダ８に設けられ、メインシリンダ８による昇降体７の下方への移動量を示す情報を制御部１ａに出力する。制御部１ａは、入力した移動量を示す情報に基づいて、杭材Ｐ１の地盤Ｇへの圧入量を測定する。制御部１ａは、さらに、これらの測定結果に基づいて、杭材Ｐ１が圧入される地盤ＧにおけるＮ値と土質分類とを特定可能なデータを生成することができる。

表示部４２は、制御部１ａにおいて得られた各種の測定結果や、測定結果に基づく警告画面等の表示を行う。

以上のように構成された杭圧入引抜機１を用いた杭の打込み及び施工管理を実施するための手順について、図７〜図１０を参照しながら説明する。

先ず、図７（Ａ）に示すように、クレーンＣを用いて吊り上げられた杭材Ｐ１を杭圧入引抜機１のチャック装置９に建て込み、把持させる。

次に、図７（Ｂ）に示すように、測定部３０を、チャック装置９に把持された杭材Ｐ１の下部に取り付ける。
具体的には、最初に、図８（Ａ）に示すように、リール３３に巻回された回収ホース３２の先端に取り付けられた測定部３０を引き出す。続いて、図８（Ｂ）に示すように、引き出された測定部３０をチャック装置９に挿通させる。そして、図８（Ｃ）に示すように、測定部３０を杭材Ｐ１の下部の適宜位置に測定部３０の軸線が杭材Ｐ１の軸線と平行になるように取着し、その状態で、測定部３０の支持部３９ａ，３９ｂを励磁する。これにより、測定部３０が杭材Ｐ１に磁着される。その状態の拡大図を、図８（Ｄ）に示す。

このようにして、測定部３０が杭材Ｐ１に装着されると、図７（Ｃ）に示すように、測定部３０が装着された杭材Ｐ１の地盤Ｇへの圧入を実施する。このとき、コーン貫入プローブ３１Ａは、保護部材３７内に収容された状態となっている。なお、杭材Ｐ１は予め設定された速度にて圧入される。また、制御部１ａは、杭材Ｐ１の圧入の際に、圧入力測定部４０によってメインシリンダ８における油圧力を測定し、圧入量測定部４１によって杭材Ｐ１の地盤Ｇへの圧入量の測定を行う。
本実施の形態では、上述のようにしてメインシリンダ８における油圧力と杭材Ｐ１の地盤Ｇへの圧入量を測定することにより、杭材Ｐ１の圧入を実施しながら、地盤Ｇにおける圧入データをリアルタイムに得ることができる。この圧入データによれば、例えば、Ｎ値及び土質分類と同等の情報を、杭圧入施工中に得ることができる。この圧入データは、蓄積量が多いほど、データの信頼度が向上するため、例えば、施工の内容によっては三成分の測定を省略することも可能である。

また、制御部１ａは、測定部３０のジャイロセンサ３１Ｂ及び傾斜計３１Ｃから出力される位置情報から、杭材Ｐ１の位置及び傾斜度を算出する。ここで、位置情報の取得の際には、杭材Ｐ１の圧入を停止させるようにすると精度が向上するので好ましい。これにより、圧入中の杭材Ｐ１の下端の位置や傾きをリアルタイムで把握することができ、これをモニタリングして杭材Ｐ１の深度や出来形を確認しながら杭材Ｐ１の圧入を実施できる。また、圧入中の杭材Ｐ１の継ぎ手と既設杭Ｐの継ぎ手との摩擦を抑制しながら杭材Ｐ１の圧入を行うことができる。よって、杭材Ｐ１の適切な圧入施工を効率よく行うことができ、施工コストの削減や工期の短縮を実現することができる。なお、本実施の形態において、ジャイロセンサ３１Ｂ及び傾斜計３１Ｃの何れか一方で杭材Ｐ１の位置及び傾斜度を測定するようにしてもよい。

そして、杭材Ｐ１が所定の計測点（例えば、深度１ｍ毎）まで圧入される毎に、杭材Ｐ１の圧入を中断し、上述した要領にてコーン貫入プローブ３１Ａをジャイロセンサ３１Ｂとともに移動させて必要な測定を行う。具体的には、図７（Ｄ）に示すように、コーン貫入プローブ３１Ａを地盤Ｇに貫入して三成分の測定を行うとともに、ジャイロセンサ３１Ｂによる位置情報の取得を行う。すなわち、コーン貫入プローブ３１Ａを杭材Ｐ１の圧入方向に貫入させて三成分の測定を行う。三成分の測定等が終了すると、図７（Ｅ）に示すように、上述した要領にてコーン貫入プローブ３１Ａを保護部材３７内に退避させ、杭材Ｐ１の圧入を再開する。

上述した要領で、杭材Ｐ１の圧入、コーン貫入プローブ３１Ａやジャイロセンサ３１Ｂによる測定、及び、必要な場合には、コーン貫入プローブ３１Ａの保護部材３７への退避を、杭材Ｐ１が所定の最終深度となるまで繰り返し実施する。このとき、杭圧入引抜機１が杭材Ｐ１に対して既設杭Ｐの幅１つ分後方に位置する場合には、地盤Ｇの杭材Ｐ１に対する一定の支持力が得られたときに、杭圧入引抜機１を前方に自走させる。杭材Ｐ１が所定の最終深度まで圧入されると、図７（Ｆ）に示すように、測定部３０の回収を行う。

より具体的には、図９（Ａ）に示すように、先ず、制御部１ａは、巻取装置駆動モータ３６を駆動して、リール支持部３５を前方に所定角度回動させる。すると、リール３３がリール支持部３５とともに前方に回動し、図９（Ｂ）に示される位置まで変位する。このとき、測定部３０は、図９（Ｃ）に示すように、杭材Ｐ１の下部に対して磁着された状態となっている。
その後、制御部１ａは、支持部３９ａ，３９ｂを消磁させ、巻取りモータ３４を駆動して、リール３３を回転させる。すると、リール３３は、図９（Ｄ）及び図９（Ｅ）に示すように、回収ホース３２の巻取りを開始し、測定部３０が地盤Ｇ中を上昇する。
このように、本実施の形態では、制御部１ａ、巻取りモータ３４及びリール３３によって、支持部による杭への測定部の支持を解除して該測定部を地上に引き上げる回収部を構成している。

そして、制御部１ａは、図１０（Ａ）に示すように、回収ホース３２の巻取りを完了し、測定部３０の回収が完了すると、巻取装置駆動モータ３６を駆動して、リール支持部３５を後方に所定角度回動させる。すると、リール３３がリール支持部３５とともに後方に回動し、図１０（Ｂ）に示される位置まで変位する。その後、制御部１ａは、メインシリンダ８を駆動して昇降体７を図１０（Ｃ）に示される位置まで上昇させて、杭材Ｐ１の圧入を完了する。

なお、本実施の形態では、上述したように、測定部３０（コーン貫入プローブ３１Ａ）を杭材Ｐ１に支持する支持部３９ａ，３９ｂとして電磁石を適用したが、磁着以外の手段（例えば、ピンやシリンダ）により、測定部３０を杭材Ｐ１に支持する構成としてもよい。

例えば、測定部を、図１１に示すように構成してもよい。すなわち、杭材Ｐ１の下方中央に断面コ字状の支持部材５０が、その開放された背面側が杭材Ｐ１の内周面によって閉塞されるように取り付けられている。支持部材５０の正面側中央には、シャーピン５２が挿通可能な軸受孔５１が開設されている。シャーピン５２は、所定長さの軸ピンであって、一部が括れており、所定の大きさの負荷が加えられたときに破断されるようになっている。シャーピン５２は、杭材Ｐ１の圧入中においては破断しない程度の強度とされている。

一方、測定部３０Ａには、杭材Ｐ１と対向する面とは反対側の面の中央やや上方に、シャーピン５２が挿通可能な軸受孔４３が開設されている。測定部３０Ａの軸受孔４３上方の左右両側辺には、一対のストッパ片４４が突設されている。なお、ストッパ片４４の形状は任意とすることができ、また、ストッパ片４４を設けない構成としてもよい。

このように構成された測定部３０Ａを杭材Ｐ１に取り付けるときは、図１１（Ａ）に示すように、測定部３０Ａを、支持部材５０の上方から挿通させる。そして、図１１（Ｂ）に示すように、一対のストッパ片４４が支持部材５０の上端縁に当接すると、支持部材５０の軸受孔５１と測定部３０Ａの軸受孔４３とが連通する。その状態で、シャーピン５２を軸受孔５１及び軸受孔４３に挿通することにより、測定部３０Ａが杭材Ｐ１に支持される。

一方、杭材Ｐ１が所定の最終深度まで圧入され、測定部３０Ａの回収を行う場合は、制御部１ａは、図１２（Ａ）に示すように、シャーピン５２が破断する程度の負荷で巻取りモータ３４を回転駆動させる。すなわち、制御部１ａは、所定の大きさの引き上げ力にて巻取りモータ３４を回転駆動させる。すると、図１２（Ｂ）に示すように、巻取りモータ３４によって生じた負荷が、リール３３から回収ホース３２及び測定部３０Ａを介してシャーピン５２にかかる。すなわち、支持部材５０と測定部３０Ａとにより、シャーピン５２に対するせん断力が生じる。

そして、図１３（Ａ）に示すように、さらに巻取りモータ３４を回転駆動させて、シャーピン５２が破断すると、２つの分離シャーピン５２ａ，５２ｂに分離する。すると、図１３（Ｂ）に示すように、測定部３０Ａの杭材Ｐ１への支持が解消され、測定部３０Ａの回収が容易になる。その後は、上述したようにして、リール３３にて回収ホース３２を巻き取ることにより、測定部３０Ａを回収することができる。

なお、上述した実施の形態において、シャーピン５２に代えて、軸径が同一である軸ピンを適用してもよい。このとき、巻取りモータ３４の負荷により軸ピンが軸受孔４３，５１から脱出することにより、測定部３０Ａの杭材Ｐ１への支持が解除されるように構成されていてもよい。

また、例えば、測定部を、図１４に示すように構成してもよい。すなわち、杭材Ｐ１の下方中央に上下方向に２つ並べて断面コ字状の支持部材１５０ａ，１５０ｂが、その開放された背面側が杭材Ｐ１の内周面によって閉塞されるように取り付けられている。そして、測定部１３０の支持部１３９ａ，１３９ｂは、油圧シリンダ備えており、この油圧シリンダがその前後に設けられた押圧部材を押圧するように構成されている。なお、本実施の形態では、支持部１３９ａ，１３９ｂ及び支持部材１５０ａ，１５０ｂを２つ設けるようにしたが、それぞれ、１つであっても、３つ以上であってもよい。

このように構成された測定部１３０を杭材Ｐ１に取り付けるときは、測定部１３０を支持部材１５０ａ，１５０ｂの上方から挿通させる。そして、支持部１３９ａ，１３９ｂが、それぞれ支持部材１５０ａ，１５０ｂの内周側に位置したときに、支持部１３９ａ，１３９ｂを駆動すると、上述したように、油圧シリンダの油圧力で、押圧部材を押圧する。すると、この押圧部材が杭材Ｐ１及び支持部材１５０ａ，１５０ｂの内周を圧接することにより、測定部１３０が杭材Ｐ１に支持される。

杭材Ｐ１に支持された測定部１３０は、支持部１３９ａ，１３９ｂの油圧シリンダの油圧力を解除して押圧部材の杭材Ｐ１への圧接状態を解除することにより、回収可能となる。

また、上述した実施の形態における測定部３０は、計測器３１としてのコーン貫入プローブ３１Ａが保護部材３７から地盤Ｇに対して進退するように構成されたものとしたが、これに限らず、計測器が保護部材内において移動するものであってもよい。

すなわち、図１４〜図１６に示す例では、油圧シリンダを備えた計測器動作部１３８によって移動される計測器１３１として位置測定部としてのジャイロセンサ１３１Ｂを適用し、これを保護部材１３７内において移動させるように構成されている。なお、この例において、保護部材１３７の下端部には開口が設けられておらず、保護部材１３７内は封止されている。

そして、計測器動作部１３８は、図１４に示す位置において、ジャイロセンサ１３１Ｂが杭先端方向に移動するように油圧シリンダを駆動すると、ジャイロセンサ１３１Ｂを、図１５に示すように、保護部材１３７の下端部分まで移動させることができる。一方、計測器動作部１３８は、図１５に示す位置において、ジャイロセンサ１３１Ｂが杭頭方向に移動するように油圧シリンダを駆動すると、ジャイロセンサ１３１Ｂを、図１４に示す位置まで移動させることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、測定部３０（測定部１３０）は、地盤Ｇに挿入されて所定の測定を行う。支持部３９ａ，３９ｂ（支持部１３９ａ，１３９ｂ）は、測定部３０（測定部１３０）を地盤Ｇに圧入される杭材Ｐ１の下部に支持する。制御部１ａ、巻取りモータ３４及びリール３３は、支持部３９ａ，３９ｂ（支持部１３９ａ，１３９ｂ）による杭材Ｐ１への測定部３０（測定部１３０）の支持を解除して測定部３０（測定部１３０）を地上に引き上げる。その結果、杭材を圧入しながらリアルタイムに測定を行うことができるので、適切な杭の打込みを実施することができる。また、杭を引抜くことなく測定部の回収ができるので測定部のコストの削減が図れる。また、杭の打込みと測定とを並行して実施することができるので、施工管理が簡素化され、コストの削減や工期の短縮が図れるようになる。

また、本実施の形態によれば、計測器動作部３８（計測器動作部１３８）は、支持部３９ａ，３９ｂ（支持部１３９ａ，１３９ｂ）によって支持されたコーン貫入プローブ３１Ａ（ジャイロセンサ１３１Ｂ）を杭の軸方向に移動させる。その結果、例えば、計測器としてコーン貫入プローブ等が適用された場合には、杭の打込みを実施しながら、杭の打込まれる地盤の測定をリアルタイムに把握することができるので、杭打込み施工中において、測定結果を事前の地盤調査結果と照合し、事前の地盤調査とは異なる地盤条件に遭遇した場合に、事前に設定された施工計画の修正を容易に行うことができる。例えば、杭を連続して圧入する場合には、事前の地盤調査によっては分析することができなかった土質の変化を容易に把握することができるので、ウォータジェット併用やオーガ併用等の杭打込み工法や、打ち込まれる杭の杭長の変更の準備等を遅滞なく実施することができ、工期の短縮を図ることができるようになる。また、事前の地盤調査とは異なる地盤条件に遭遇した場合でも、これを明瞭に分析することができるので、杭打込み施工中における地質リスクを、例えば、発注者、設計者、施工者でリスク分担する際の定量的な判断基準を示すことができるようになる。また、例えば、災害直後等、迅速な復旧が求められ、事前の地盤調査を実施することが事実上できない場合等、地盤条件を事前に知ることができない施工現場においても、測定結果をリアルタイムでモニタリングしながら杭打込み施工を実施することができるので、適切な施工を実現することができる。また、例えば、計測器としてジャイロセンサあるいは傾斜計等の位置測定部が適用された場合には、位置測定部による測定精度を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、保護部材３７は、杭材Ｐ１の打込み方向に延びた筒状体に形成されている。保護部材３７は、コーン貫入プローブ３１Ａを進退可能に収容する。その結果、杭の打込みを行うときに、コーン貫入プローブを保護することができる。

また、本実施の形態によれば、支持部３９ａ，３９ｂは、杭材Ｐ１に磁着して測定部３０を杭材Ｐ１に支持させる。その結果、簡素な方法で測定部を杭に支持させることができる。

また、本実施の形態によれば、支持部３９ａ，３９ｂを励磁させることにより測定部３０を杭材Ｐ１に磁着させるので、測定部の杭への着脱が容易となる。

また、本実施の形態によれば、シャーピン５２を杭材Ｐ１に設けられた支持部材５０の軸受孔５１及び測定部３０Ａの軸受孔４３に軸受けさせることにより、測定部３０Ａを杭材Ｐ１に支持させるとともに、制御部１ａ、巻取りモータ３４及びリール３３による所定の大きさの引き上げ力によってシャーピン５２による測定部３０Ａの杭材Ｐ１への支持が解除される。その結果、簡素な方法にて容易に測定部の回収を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、杭材Ｐ１と杭材Ｐ１に対面して設けられた支持部材１５０ａ，１５０ｂとの間に配置されて、杭材Ｐ１及び支持部材１５０ａ，１５０ｂを押圧して測定部１３０を杭材Ｐ１に支持させる。その結果、簡素な方法にて容易に測定部の回収を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、ジャイロセンサ３１Ｂ（ジャイロセンサ１３１Ｂ）は、測定部３０（測定部１３０）の位置を測定するので、打込み施工中の杭の深度や出来形を確認しながら杭の打込みを実施することができる。また、例えば、杭を連続して圧入する場合には、打込み施工中の杭の継ぎ手と既設の杭の継ぎ手との摩擦を抑制しながら杭の打込みを行うことができる。したがって、適切な杭打込み施工を効率よく行うことができ、施工コストの削減や工期の短縮を実現することができる。

また、本実施の形態によれば、杭圧入引抜機１は、施工管理装置３と、杭材Ｐ１を地盤Ｇに打ち込む杭圧入引抜装置２と、を備えたので、杭打込み施工と測定とを一の装置で行うことができ、施工管理を簡素化できる。

また、本実施の形態によれば、圧入力測定部４０は、チャック装置９による杭材Ｐ１の地盤Ｇへの圧入の際の圧入力を測定する。圧入量測定部４１は、チャック装置９による杭材Ｐ１の地盤Ｇへの圧入量を測定する。その結果、いわゆる杭貫入試験に準拠した測定を行うことができるので、より信頼度の高い測定結果を得ることができる。また、杭の圧入施工を実施しながら、測定結果をリアルタイムに得ることができる。

なお、本発明の実施の形態における記述は、本発明に係る杭圧入引抜機の一例であり、これに限定されるものではない。杭圧入引抜機を構成する各機能部の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。

また、本実施の形態では、杭材を静的に圧入して打込む杭圧入引抜機を適用したが、例えば、バイブロハンマー等、振動によって杭材の打込みを行うものや、打撃により杭材の打込みを行うものであって実現可能である。

また、本実施の形態では、杭圧入引抜機１に杭圧入引抜装置２と施工管理装置３とが備えられた構成としたが、杭打込み装置と施工管理装置とが別個独立とされた構成であってもよい。

また、本実施の形態において、計測器３１の一例としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等の撮像手段を適用してもよい。これによれば、例えば、地盤Ｇを表示部４２にて目視可能に構成することができる。

１ 杭圧入引抜機（杭打込機）
１ａ 制御部（回収部）
２ 杭圧入引抜装置（杭打込装置）
３ 施工管理装置
５ クランプ（クランプ部）
９ チャック装置（チャック部）
３０，３０Ａ 測定部
３１ 計測器
３１Ａ コーン貫入プローブ
３１ｃ 間隙水圧測定部
３１ｄ 先端抵抗測定部
３１ｅ 周面摩擦測定部
３１Ｂ ジャイロセンサ
３１Ｃ 傾斜計
３１Ｄ 電気伝導度計測器
３２ 回収ホース
３３ リール（回収部）
３４ 巻取りモータ（回収部）
３７ 保護部材
３８ 計測器動作部（動作部）
３９ａ，３９ｂ 支持部
４０ 圧入力測定部
４１ 圧入量測定部
４３ 軸受孔
５１ 軸受孔
５２ シャーピン（軸ピン）
１３０ 測定部
１３１Ｂ ジャイロセンサ
１３７ 保護部材
１３８ 計測器動作部（動作部）
１３９ａ，１３９ｂ 支持部
Ｇ 地盤
Ｐ 既設杭
Ｐ１ 杭材

Claims (21)

1. 地盤に挿入されて所定の測定を行う測定部と、
   前記測定部を地盤に圧入される杭の下部に支持するための支持部と、
   前記支持部による前記杭への前記測定部の支持を解除して該測定部を地上に引き上げる回収部と、
   を備えたことを特徴とする施工管理装置。
2. 前記測定部は、計測器を有し、
   前記支持部によって支持された前記計測器を杭の軸方向に移動させる動作部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の施工管理装置。
3. 前記測定部は、前記杭の打込み方向に延びた筒状体に形成された保護部材を備え、前記保護部材は、前記計測器を進退可能に収容することを特徴とする請求項２に記載の施工管理装置。
4. 前記支持部は、前記杭に磁着して前記測定部を前記杭に支持させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の施工管理装置。
5. 前記支持部は、電磁石を備え、該電磁石を励磁することにより前記測定部を前記杭に磁着させることを特徴とする請求項４に記載の施工管理装置。
6. 前記支持部は、軸ピンと、該軸ピンを軸受けする支持部側軸受孔とを備え、前記軸ピンを前記杭に設けられた杭側軸受孔及び前記支持部側軸受孔に軸受けさせることにより、前記測定部を前記杭に支持させるとともに、前記回収部による所定の大きさの引き上げ力によって前記軸ピンによる前記測定部の前記杭への支持が解除されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の施工管理装置。
7. 前記支持部は、前記杭と該杭に対面して設けられた支持部材との間に配置されて、前記杭及び前記支持部材を押圧して前記測定部を前記杭に支持させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の施工管理装置。
8. 前記測定部は、該測定部の位置を測定する位置測定部を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の施工管理装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の施工管理装置と、
   前記杭を地盤に打ち込む杭打込装置と、
   を備えたことを特徴とする杭打込機。
10. 前記杭打込装置は、地盤に打ち込まれた既設杭の上端側を挟持し、前記既設杭から反力を取るためのクランプ部と、前記杭を把持するとともに昇降可能であって、前記杭を把持しながら下降することにより前記既設杭に並ぶ位置の地盤に新たな杭を圧入により打ち込むチャック部と、を備えていることを特徴とする請求項９に記載の杭打込機。
11. 前記チャック部による前記杭の地盤への圧入の際の圧入力を測定する圧入力測定部と、
    前記チャック部による前記杭の地盤への圧入量を測定する圧入量測定部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の杭打込機。
12. 杭を地盤に打ち込む杭打込機にて打ち込む杭の下部に、地盤に挿入されて所定の測定を行うための測定部を支持部にて支持する測定部支持工程と、
    前記測定部が前記杭に支持された状態で該杭を前記杭打込機にて地盤に打ち込む杭打込工程と、
    前記杭打込工程において前記測定部が有する計測器を用いて所定の測定を行う測定工程と、
    前記杭打込工程及び前記測定工程を繰り返しながら、前記杭が最終深度まで打ち込まれたときに、前記支持部による前記杭への前記測定部の支持を解除して該測定部を地上に引き上げる回収工程と、
    を含むことを特徴とする杭打込方法。
13. 前記測定工程において、前記杭打込工程における前記杭の打込みを中断させて、前記支持部によって支持された前記計測器を杭の軸方向に移動させる動作部により前記計測器を杭の軸方向に移動させて前記所定の測定を行い、該測定後に前記動作部によって前記計測器を退避させることを特徴とする請求項１２に記載の杭打込方法。
14. 前記測定部は、前記杭の打込み方向に延びた筒状体に形成された保護部材を備え、前記計測器を前記保護部材内外において移動可能に収容したものである請求項１３に記載の杭打込方法。
15. 前記杭打込機は、地盤に打ち込まれた既設杭の上端側を挟持し、前記既設杭から反力を取るためのクランプ部と、前記杭を把持するとともに昇降可能であって、前記杭を把持しながら下降することにより前記既設杭に並ぶ位置の地盤に新たな杭を圧入により打ち込むチャック部と、を備えたものである請求項１２〜１４の何れか一項に記載の杭打込方法。
16. 前記杭打込工程において、前記杭の地盤への圧入の際の圧入力と、前記杭の地盤への圧入量とを測定する圧入測定工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の杭打込方法。
17. 前記支持部は、杭に磁着して前記測定部を前記杭に支持させるものである請求項１２〜１６の何れか一項に記載の杭打込方法。
18. 前記支持部は、電磁石を備え、該電磁石を励磁することにより前記測定部を前記杭に磁着させるものである請求項１７に記載の杭打込方法。
19. 前記支持部は、軸ピンと、該軸ピンを軸受けする支持部側軸受孔とを備え、
    前記測定部支持工程において、前記軸ピンを前記杭に設けられた杭側軸受孔及び前記支持部側軸受孔に軸受けさせることにより、前記測定部を前記杭に支持し、
    前記回収工程において、所定の大きさの引き上げ力によって前記軸ピンによる前記支持部による前記杭への前記測定部の支持を解除することを特徴とする請求項１２〜１６の何れか一項に記載の杭打込方法。
20. 前記支持部は、前記杭と該杭に対面して設けられた支持部材との間に配置されて、前記杭及び前記支持部材を押圧して前記測定部を前記杭に支持させるものである請求項１２〜１６の何れか一項に記載の杭打込方法。
21. 前記杭打込機に杭を建て込む杭建込工程を含み、
    前記測定部支持工程は、前記杭建込工程において前記杭打込機に建て込まれた杭の下部に前記測定部を支持部にて支持することを特徴とする請求項１２〜２０の何れか一項に記載の杭打込方法。

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