JP2015090356A - Evaluation method of rod diameter of cured rod-like body by cast-in place cement based cured material and vibration measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現場打ちのセメント系硬化材による硬化棒状体の棒径の評価方法及び振動計測機に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the diameter of a hardened rod-shaped body made of a cement-based hardener on site and a vibration measuring instrument.
従来、資源の有効活用や環境問題に対する建設工事の影響を低減するために建築物の立替工事の際に既存の建物の杭を再利用することが行われている。杭を再利用するときには、まず杭のコンクリートが所定の形状を備える必要がある。そのためには、地中に埋設された杭のおおよその径を評価しなければならない。 Conventionally, in order to reduce the influence of construction work on the effective use of resources and environmental problems, the piles of existing buildings have been reused during the replacement work of buildings. When reusing a pile, the pile concrete must first have a predetermined shape. To that end, the approximate diameter of piles buried in the ground must be evaluated.
杭径を評価する方法として、
杭体の上端から下部に亘ってボーリング穴を穿設する段階と、
このボーリング穴に挿入された振動計測機を利用して、地表から所定の深さの第１地点でボーリング穴の内面に振動を与えて、この内面から杭体と地盤との境界へ向かって弾性波を送信する段階と、
上記第１地点から垂直方向に僅かに離れた第２点で、上記境界点から戻ってきた弾性波を受信する段階と、
弾性波を送信してから受信するまでの時間を計算し、この時間から杭体の直径を計算する段階とからなる方法が知られていた(特許文献１）。
また上記振動計測機として、ボーリング穴内に挿入される本体に弾性波の送信子及び受信子を設け、送信子が弾性波を送信した時刻及び弾性波を受信した時刻を記録できるようにしたものが提案されている（同特許文献１）。
As a method of evaluating the pile diameter,
Drilling a boring hole from the upper end of the pile body to the lower part;
Using the vibration measuring instrument inserted in the borehole, the inner surface of the borehole is vibrated at the first point at a predetermined depth from the surface of the earth, and the elasticity is applied from this inner surface toward the boundary between the pile body and the ground. Transmitting waves,
Receiving an elastic wave returned from the boundary point at a second point slightly away from the first point in a vertical direction;
There has been known a method including a step of calculating a time from transmitting an elastic wave to receiving it and calculating a diameter of the pile body from this time (Patent Document 1).
Also, as the vibration measuring instrument, an elastic wave transmitter and receiver are provided in the main body inserted into the boring hole, and the time when the transmitter transmits the elastic wave and the time when the elastic wave is received can be recorded. It has been proposed (Patent Document 1).
上記特許文献１の装置では、ボーリング穴の送信子からボーリング穴の内面を伝達して受信子へ到達する表面振動波も受信してしまう。この表面振動波が送信子から受信子へ到達するのに要する時間は、上記弾性波が送信子から杭体及び地盤の境界まで行って反射し、受信子へ到達するまでに要する時間と大差ないため、受信子では、２つの振動波が入り混じった弾性波を受信することになり、杭体と地盤との境界面で反射した弾性波の到達時間の特定が難しい。このため測定精度が悪くなるおそれがあった。 In the apparatus of Patent Document 1, the surface vibration wave that reaches the receiver through the inner surface of the borehole from the transmitter of the borehole is also received. The time required for the surface vibration wave to reach the receiver from the transmitter is not much different from the time required for the elastic wave to reflect from the transmitter to the boundary between the pile body and the ground and reach the receiver. For this reason, the receiver receives an elastic wave in which two vibration waves are mixed, and it is difficult to specify the arrival time of the elastic wave reflected at the interface between the pile body and the ground. For this reason, there existed a possibility that measurement accuracy might worsen.
被測定物の振動を利用するが、特許文献１と全く異なる原理でコンクリートの厚みを測定する方法として、柱や壁を外部から打撃して振動させ、その振動のピーク周波数とコンクリート厚みとが比例関係となることに着目したものがある（非特許文献１の第６６頁）。この方法では、打撃による振動の時刻歴波形をフーリエ変換してピーク周波数を求め、ピーク周波数からコンクリートの厚みを評価することができる。しかしながら、地中に埋設された杭体などを外部から打設することは事実上困難である。 Although the vibration of the object to be measured is used, as a method for measuring the thickness of concrete based on a principle completely different from Patent Document 1, a pillar or wall is struck from outside to vibrate, and the peak frequency of the vibration is proportional to the concrete thickness. There is something that focuses on the relationship (page 66 of Non-Patent Document 1). In this method, it is possible to obtain a peak frequency by Fourier-transforming a time history waveform of vibration due to impact, and to evaluate the thickness of the concrete from the peak frequency. However, it is practically difficult to drive piles buried in the ground from outside.
本出願の発明者らは、この問題を鋭意検討し、杭体などにボーリング穴を穿設して、穴内から杭体などを打撃した場合でもピーク周波数と杭径との間に比例関係が成り立つことを実験的に確かめ、さらに内部打撃に伴う固有の問題点に対策を講じて、本発明を実用化するに至った。 The inventors of the present application have studied this problem earnestly, and even when a boring hole is drilled in a pile body or the like and a pile body is hit from the hole, a proportional relationship is established between the peak frequency and the pile diameter. This has been experimentally confirmed, and measures have been taken to solve the inherent problems associated with internal blows, leading to the practical application of the present invention.
本発明の第１の目的は、セメント系硬化材による硬化棒状体に上端開口の穴を縦設し、穴内を打撃することで得られた振動のピーク周波数より棒径を評価する方法を提供することである。
本発明の第２の目的は、穴が掘削誤差によりセメント系硬化材による硬化棒状体の中心からずれたときでも信頼性のあるデータを観測できる、セメント系硬化材による硬化棒状体の棒径を計測する方法を提案することである。
本発明の第３の目的は、上記セメント系硬化材による硬化棒状体の棒径の測定方法の実施に適した振動計測機を提案することである。
The first object of the present invention is to provide a method for evaluating the rod diameter from the peak frequency of vibration obtained by vertically setting a hole at the upper end opening in a hardened rod-shaped body made of cement-based hardener and hitting the inside of the hole. That is.
The second object of the present invention is to measure the rod diameter of a hardened rod made of cement-based hardener, which enables reliable data to be observed even when the hole is displaced from the center of the hardened rod made of cement-based hardener due to excavation error. It is to propose a measurement method.
The third object of the present invention is to propose a vibration measuring instrument suitable for carrying out the method of measuring the diameter of a hardened rod-like body made of the cement-based hardener.
第１の手段は、
竪穴内に現場打ちされたセメント系硬化材による硬化棒状体の棒径を評価する方法であって、
上記セメント系硬化材による硬化棒状体の長手方向に、セメント系硬化材による硬化棒状体の上端から下方へ延びるボーリング穴を穿設する第１のステップと、
上記ボーリング穴内に、加速度センサ付きの打撃装置を挿入する第２のステップと、
上記打撃装置を用いてボーリング穴の内面の所定箇所を打撃する第３のステップと、
上記打撃により打撃箇所のセメント系硬化材による硬化棒状体の時刻歴波形を測定する第４のステップと、
上記時刻歴波形をフーリエ変換してセメント系硬化材による硬化棒状体の振動のピーク周波数を得る第５のステップと、
予め用意した振動のピーク周波数及び振動体のサイズの換算手段を利用して、上記セメント系硬化材による硬化棒状体の振動のピーク周波数から、セメント系硬化材による硬化棒状体の打撃箇所の棒径を評価する第６のステップと
からなる。
The first means is
A method for evaluating the diameter of a hardened rod-shaped body made of a cement-based hardener placed in-situ in a pothole,
A first step of drilling a boring hole extending downward from the upper end of the cured rod-shaped body made of cement-based curing material in the longitudinal direction of the cured rod-shaped body made of the cement-based cured material;
A second step of inserting a striking device with an acceleration sensor into the boring hole;
A third step of hitting a predetermined portion of the inner surface of the borehole using the hitting device;
A fourth step of measuring a time history waveform of a hardened rod-shaped body made of a cement-based hardener at the hitting position by the hitting;
A fifth step of obtaining a peak frequency of vibration of the hardened rod-shaped body by the cement-based hardener by Fourier transforming the time history waveform;
Using the vibration peak frequency and vibration body size conversion means prepared in advance, from the peak frequency of vibration of the cured rod-shaped body by the cement-based cured material, the diameter of the hitting point of the cured rod-shaped body by the cement-based cured material And a sixth step for evaluating.
本手段は、図１に示す竪穴Ｂ内に打設された現場打ちのセメント系硬化材による硬化棒状体Ｃの棒径を評価するものであり、その特徴は、棒状体に、長手方向に延びる穴を穿設し、穴の内部から一定の方向に打撃を加えて、打撃による時刻歴波形をフーリエ変換してピーク周波数を求め、このピーク周波数から棒状体の棒径（この場合は、直径に相当する。）の値を求める。本手段により、特許文献１の如く打撃点から反射点（棒状体の外面）を経て測定点へ至る振動波の到達時間を測定する従来の方法に比べて、所望のルート以外を通る余分な振動波によるノイズに惑わされることなく、的確に棒状体Ｃの外径を評価できる。 This means evaluates the rod diameter of the hardened rod-shaped body C made of a cement-based hardener cast in place in the hole B shown in FIG. 1, and its features extend in the longitudinal direction on the rod-shaped body. A hole is drilled, the ball is struck in a certain direction from the inside of the hole, and the peak frequency is obtained by Fourier transforming the time history waveform resulting from the strike, and the rod diameter of the rod-shaped body (in this case, the diameter is calculated) Corresponding value). Compared with the conventional method of measuring the arrival time of the vibration wave from the hit point to the measurement point through the reflection point (outer surface of the rod-like body) as in Patent Document 1, the extra vibration that passes other than the desired route is achieved by this means. The outer diameter of the rod-like body C can be accurately evaluated without being confused by noise caused by waves.
具体的には、本手段は、少なくとも、セメント系硬化材による硬化棒状体Ｃにボーリング穴Ｄを穿設する第１のステップ［図６（Ａ）参照］と、ボーリング穴Ｄに打撃装置８を挿入する第２のステップ［図６（Ｂ）参照］と、打撃装置８でボーリング穴Ｄの内面を打撃する第３のステップ［図７（Ｄ）参照］と、打撃により得られた時刻歴波形を測定する第４のステップ［図７（Ｄ）参照］と、時刻歴波形をフーリエ変換してピーク周波数を得る第５のステップ［図８参照］と、ピーク周波数から棒状体Ｃの外径を得る第６のステップと、を含む。 Specifically, this means includes at least a first step of drilling a boring hole D in a hardened rod-like body C made of a cement-based hardener [see FIG. 6 (A)], and a striking device 8 in the boring hole D. Second step of insertion [see FIG. 6 (B)], third step of striking the inner surface of the boring hole D with the striking device 8 [see FIG. 7 (D)], and time history waveform obtained by the striking A fourth step [see FIG. 7 (D)], a fifth step (see FIG. 8) to obtain a peak frequency by Fourier transform of the time history waveform, and an outer diameter of the rod-like body C from the peak frequency. Obtaining a sixth step.
「セメント系硬化材による硬化棒状体」は、コンクリート製杭体の他、図２２に示す水中に立設されたコンクリート製橋脚、セメントミルクを土中に噴射して固め棒状地盤改良体を含む。本手段の「打撃」は、同じ場所で条件を変えずに連続して叩くこと（連打）を含む。「換算手段」とは、関数式の他、ピーク周波数の個別的数値をそれぞれ所定の棒径に対応させた換算テーブルを含む。「評価」とは、棒状体の外径が所要基準に合致するか否かを判定することをいい、測定より広い概念である。例えば棒状体の長手方向に亘る外径の相対的な変化の知見から再利用の是非を判定するような場合を含む。なお「ボーリング穴」は、棒状体の外径に関して十分に小径の穴とすると良好な精度で評価が可能である。本発明の性能試験では［ボーリング穴の径］／［棒状体の外径］は、０．２２以下とすることが望ましい。硬化棒状体の横断面形状は、真円形（図９参照）だけでなく、長円形（図２４参照）又は四角形でもよい。さらに五角形以上の正多角形は円形と評価して本発明を適用できる。ボーリング穴は図心（図形中心）に一つ設けることが好適であるが、上記長円形の如き水平方向に長い形状の場合には、長手方向に複数のボーリング穴を設けても構わない。 The “hardened rod-shaped body made of cement-based hardener” includes, in addition to a concrete pile body, a concrete pier erected in water as shown in FIG. 22, a cemented bar-shaped ground improvement body by injecting cement milk into the soil. “Blowing” of this means includes continuous hitting (continuous hitting) at the same place without changing the conditions. “Conversion means” includes a conversion table in which individual numerical values of peak frequencies correspond to predetermined rod diameters, in addition to a function expression. “Evaluation” refers to determining whether or not the outer diameter of the rod-shaped body meets the required standard, and is a broader concept than measurement. For example, it includes the case where the right or wrong of reuse is determined from the knowledge of the relative change in the outer diameter of the rod-like body in the longitudinal direction. The “boring hole” can be evaluated with good accuracy if the hole has a sufficiently small diameter with respect to the outer diameter of the rod-shaped body. In the performance test of the present invention, it is desirable that [the diameter of the boring hole] / [the outer diameter of the rod-shaped body] is 0.22 or less. The cross-sectional shape of the cured rod-like body may be not only a perfect circle (see FIG. 9) but also an oval (see FIG. 24) or a quadrangle. Further, the present invention can be applied by evaluating a regular polygon not less than a pentagon as a circle. One boring hole is preferably provided at the centroid (the center of the figure), but in the case of a shape that is long in the horizontal direction, such as the above-described oval shape, a plurality of boring holes may be provided in the longitudinal direction.
第２の手段は、第１の手段を有し、かつ
上記換算手段は、下記の関数式である。
[数式１] Ｄ＝ａ・ｆ（Ｄは直径、ｆはピーク周波数、ａは係数）
The second means includes the first means, and the conversion means is the following functional expression.
[Formula 1] D = a · f (D is a diameter, f is a peak frequency, and a is a coefficient)
本手段では、直径Ｄとピーク周波数ｆとの間に成立する１次関数式を用いることを提案している。なお、本出願の発明者の実験によれば、図１０に示す、セメント系硬化材による硬化棒状体の上端部及び下端部を除く中間部分Ｃ３に関しては、両端が固定された振動モード（「両持ち梁型の振動モード」という）が成立するものと考えられることが判った。これにより、数式１の具体的態様として、後述の数式３が成立する。 In this means, it is proposed to use a linear function formula established between the diameter D and the peak frequency f. Note that according to the experiments of the inventors of the present application, is shown in FIG. 10, with respect to the intermediate section C 3 except for the upper and lower ends of the cured rod-like body according to a cement-based curing material, vibration mode whose both ends are fixed ( " It was found that the “biaxial beam mode” was established. Thereby, as a specific aspect of Equation 1, Equation 3 described later is established.
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、かつ
上記打撃装置は当該打撃装置自体を穴内に一時的にロックするロック手段を有し、かつ上記第２のステップにおいて、ボーリング穴内に打撃装置を挿入するサブステップと、打撃装置によって一定の高さでボーリング穴の内面を打撃するサブステップとの間に、ボーリング穴の内面に対して打撃装置をロックするサブステップが存する。
The third means has the first means or the second means, and the striking device has a locking means for temporarily locking the striking device itself in the hole, and in the second step, Between the sub-step of inserting the hitting device into the boring hole and the sub-step of hitting the inner surface of the boring hole at a certain height by the hitting device, there is a sub-step of locking the hitting device against the inner surface of the boring hole. .
本手段は、ボーリング穴Ｄ内に打撃装置８を挿入した後打撃装置８でボーリング穴Ｄ内を打撃する前に、図６（Ｃ）及び図４に示す如く、打撃装置８のロック手段１６を作動させてボーリング穴Ｄの内面に対して打撃装置８をロックすることを提案する。これにより打撃方向がぶれずかつ一定の打撃力を加えることができる。 This means is that after the batting device 8 is inserted into the boring hole D and before the boring device 8 strikes the boring hole D, the locking means 16 of the batting device 8 is moved as shown in FIGS. It is proposed to actuate and lock the striking device 8 against the inner surface of the borehole D. Thereby, the striking direction is not shaken and a constant striking force can be applied.
第４の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、かつ
上記打撃装置は、ボーリング穴の穴面のうち周方向の一箇所を打撃するとともに打撃箇所を周方向で変更できるように構成されており、
上記第２のステップにおいて、一定の高さで上記打撃装置によりボーリング穴の穴面のうち周方向の一箇所を打撃した後で上記打撃装置の向きを変えて周方向の別の箇所を打撃するようにした。
The fourth means has the first means or the second means, and the hitting device hits one place in the circumferential direction of the hole surface of the boring hole and can change the hitting position in the circumferential direction. Is composed of
In the second step, after hitting one place in the circumferential direction of the hole surface of the boring hole with the hitting device at a certain height, the direction of the hitting device is changed to hit another place in the circumferential direction. I did it.
本手段は、図７（Ｅ）から図７（Ｆ）への如く、ボーリング穴Ｄの同じ高さで打撃装置８の向きを変更することを提案する。これにより、図１に示す如く、棒状体Ｃの周方向の特定箇所に凹みＲができている場合に、凹みによる外径の減少に応じて図１６に示す如く当該方向のピーク周波数の値が他の方向のピーク周波数の値に比べて減少するので、局部的な凹部の形成が検知できる。凹みの原因が一般に施工不良によるジャンカなどであれば、当該凹みは局部的に生ずることが普通であるので、本手段の適用が有効である。 This means proposes to change the orientation of the striking device 8 at the same height of the boring hole D as shown in FIG. 7 (E) to FIG. 7 (F). Thus, as shown in FIG. 1, when a dent R is formed at a specific location in the circumferential direction of the rod-shaped body C, the value of the peak frequency in that direction as shown in FIG. Since it decreases compared to the value of the peak frequency in the other direction, the formation of a local recess can be detected. If the cause of the dent is generally a jumper or the like due to poor construction, the dent usually occurs locally, so the application of this means is effective.
第５の手段は、第４の手段を有し、かつ
上記ボーリング穴は、セメント系硬化材による硬化棒状体の上端面の中心点から棒状体の長手方向へ穿設するとともに、
セメント系硬化材による硬化棒状体Ｃの周方向の各箇所への打撃は、同一の条件で連続して行う連打とし、この連打で得られた一連のピーク周波数から測定精度を求めるようにしている。
The fifth means includes the fourth means, and the boring hole is drilled in the longitudinal direction of the rod-shaped body from the center point of the upper end surface of the cured rod-shaped body made of cement-based hardener,
Stroke to each location in the circumferential direction of the cured rod-shaped body C with the cement-based hardener is performed continuously under the same conditions, and the measurement accuracy is obtained from a series of peak frequencies obtained by this continuous strike. .
本手段では、一定深さで打撃方向を変更することを前提として、各方向に複数回打撃して得られる複数のピーク周波数から測定精度を求めることを提案する。測定精度の評価により、所定深さでのセメント系硬化材による硬化棒状体Ｃの中心からのボーリング穴Ｄのずれを評価できる。すなわち、図１９（Ａ）に示すようにセメント系硬化材による硬化棒状体の中心にボーリング穴があるときにはボーリング穴Ｄからセメント系硬化材による硬化棒状体Ｃの表面までの距離（厚みｔ）は、一定値（図示例では任意方向に１９．５ｃｍ）であるのに対して、図２０（Ａ）の如くボーリング穴Ｄが偏心位置にあるときときには、その厚みは方向に応じてばらつきを生ずる（図示例の場合では、中心からボーリング穴Ｄが中心からずれた方向にｔ１＝９．５ｃｍ、その反対側にｔ３＝２９．５ｃｍ、ずれの方向と直交する方向にｔ２＝１７．４ｃｍ）。各方向に対して打撃試験をしたところ（図２１参照）、ずれの方向と直交する方向へ打撃したときの測定精度が他の場合に比べて特に低かった。このことから、測定精度の大きさより、ボーリング穴が棒状体Ｃの中心からずれているかどうかが判る。 In this means, on the premise that the striking direction is changed at a constant depth, it is proposed to obtain measurement accuracy from a plurality of peak frequencies obtained by striking a plurality of times in each direction. By evaluating the measurement accuracy, it is possible to evaluate the deviation of the boring hole D from the center of the hardened rod C due to the cement-based hardener at a predetermined depth. That is, as shown in FIG. 19A, when there is a boring hole at the center of the hardened rod-shaped body made of cement-based hardener, the distance (thickness t) from the borehole D to the surface of the hardened rod-shaped body C made of cement-based hardener is While the constant value (19.5 cm in an arbitrary direction in the illustrated example), when the boring hole D is in an eccentric position as shown in FIG. 20A, the thickness varies depending on the direction ( In the case of the illustrated example, t 1 = 9.5 cm in the direction in which the boring hole D is displaced from the center, t 3 = 29.5 cm on the opposite side, and t 2 = 17.4 cm in the direction orthogonal to the direction of displacement. ). When a batting test was performed in each direction (see FIG. 21), the measurement accuracy when striking in the direction perpendicular to the direction of deviation was particularly low compared to other cases. From this, it can be seen from the magnitude of the measurement accuracy whether the boring hole is deviated from the center of the rod-like body C.
第６の手段は、振動計測機であり、
ボーリング穴内へ挿入するための縦シャフトと、
この縦シャフトの下端に付設された打撃装置とからなり、
少なくとも一つの側外方へ進退可能な押圧部を有し、この押圧部をボーリング穴の内面に圧接することで打撃装置全体を固定するロック手段と、
上記固定状態でボーリング穴の周方向の一箇所に打撃を加える打撃手段と、
その打撃箇所近傍のボーリング穴の内面に当接し、振動を測定する加速度センサと、
を備えるように構成している。
The sixth means is a vibration measuring machine,
A vertical shaft for insertion into the borehole;
It consists of a striking device attached to the lower end of this vertical shaft,
Lock means for fixing the entire striking device by having at least one pressing portion that can advance and retreat outward, and pressing the pressing portion against the inner surface of the borehole;
A striking means for striking one place in the circumferential direction of the boring hole in the fixed state;
An acceleration sensor that abuts against the inner surface of the boring hole in the vicinity of the hitting location and measures vibration;
It comprises so that it may be equipped with.
本手段で提案する振動計測機２は、図２に示す縦シャフト４の下端部に打撃装置８を付設してなり、セメント系硬化材による硬化棒状体Ｃのボーリング穴Ｄ内部を下降乃至上昇させて一定の上下長さに亘ってセメント系硬化材による硬化棒状体Ｃの外径を評価できるように構成している。この打撃装置８は、図３に示す如く、ボーリング穴Ｄ内を打撃するための打撃手段２２、打撃により生じた振動の加速度を測定する加速度センサ３２の他に、ボーリング穴Ｄ内の所定箇所に打撃装置８を一時的に固定するためのロック手段１６を有する（図４参照）。これにより、狙いの箇所に的確に一定の強さの打撃力を加えることができる。 The vibration measuring machine 2 proposed in this means is provided with a striking device 8 at the lower end of the vertical shaft 4 shown in FIG. 2, and lowers or raises the inside of the boring hole D of the hardened rod-like body C made of cementitious hardener. Thus, the outer diameter of the hardened rod-like body C made of a cement-based hardener can be evaluated over a certain vertical length. As shown in FIG. 3, the striking device 8 has a striking means 22 for striking the borehole D, an acceleration sensor 32 for measuring the acceleration of vibration generated by the striking, and a predetermined location in the borehole D. There is a locking means 16 for temporarily fixing the striking device 8 (see FIG. 4). Thereby, the striking force of a certain strength can be accurately applied to the target location.
第７の手段は、第６の手段を有し、かつ
上記縦シャフトの下端部を打撃装置８の装置本体１０に連結しており、縦シャフト４の上部外側を回転させることで打撃装置８の向きを変更することが可能に構成した。
The seventh means includes sixth means, and the lower end portion of the vertical shaft is connected to the device main body 10 of the striking device 8, and the striking device 8 is rotated by rotating the upper outer side of the vertical shaft 4. It was possible to change the orientation.
本手段は、図５に示すように縦シャフト４の上部外側を回転させることで打撃装置８の向きを変更することができるように設けている。 This means is provided so that the direction of the striking device 8 can be changed by rotating the upper outside of the vertical shaft 4 as shown in FIG.
第１の手段に係る発明によれば、セメント系硬化材による硬化棒状体Ｃの内部を叩き、打撃箇所の時刻歴波形から振動のピーク周波数を求めることで、セメント系硬化材による硬化棒状体の棒径を的確に評価できる。
第２の手段に係る発明によれば、関数式を利用するから、ピーク値から換算した棒径の数値が客観的に得られ、コンピュータなどを用いて数値を機械計算することもできる。
第３の手段に係る発明によれば、ボーリング穴内に打撃装置を挿入し、一定の高さで打撃装置をロックしてから打撃するから打撃力が均一となり、より信頼性の高い結果が得られる。
第４の手段に係る発明によれば、一定の高さでボーリング穴の周方向の幾つかの箇所を打撃するから、打撃方向によるピーク周波数の変化により、周方向の一部に生じた凹みＲを検知することができる。
第５の手段に係る発明によれば、上記周方向の幾つかの箇所を連打することで得られる一連のピーク周波数から測定精度を求め、より信頼性の高い評価を行うことができる。
第６の手段に係る発明によれば、ボーリング穴の内面への押圧部の押圧により装置を固定して打撃するから、一定の打撃力を安定して加えることができる。
第７の手段に係る発明によれば、打撃装置の向きを変更することにより、より精度の高い測定が可能である。
According to the invention relating to the first means, the inside of the cured rod-shaped body C made of cement-based hardened material is hit, and the peak frequency of vibration is obtained from the time history waveform of the hitting location, so that The rod diameter can be accurately evaluated.
According to the second aspect of the invention, since the function formula is used, the numerical value of the rod diameter converted from the peak value can be objectively obtained, and the numerical value can be mechanically calculated using a computer or the like.
According to the third aspect of the invention, since the impacting device is inserted into the boring hole and the impacting device is locked after being locked at a certain height, the impact force becomes uniform, and a more reliable result can be obtained. .
According to the fourth aspect of the invention, since several places in the circumferential direction of the boring hole are struck at a constant height, a dent R generated in a part in the circumferential direction due to a change in peak frequency due to the struck direction. Can be detected.
According to the invention relating to the fifth means, measurement accuracy can be obtained from a series of peak frequencies obtained by repeatedly striking several places in the circumferential direction, and more reliable evaluation can be performed.
According to the invention relating to the sixth means, since the device is fixed and hit by pressing the pressing portion against the inner surface of the boring hole, a constant hitting force can be stably applied.
According to the seventh aspect of the invention, more accurate measurement is possible by changing the direction of the striking device.
図１から図２１は、本発明の第１実施形態を示しており、本形態は、現場打ちのセメント系硬化材による硬化棒状体の棒径の評価方法及び振動計測機を含む計測メカニズムを、杭体に適用した例である。説明の都合上、方法の解説に先立ってまず物（メカニズム）を解説する。 FIG. 1 to FIG. 21 show a first embodiment of the present invention. This embodiment includes a measuring mechanism including a method for evaluating the diameter of a hardened rod-shaped body using a cement-based hardened material on site and a vibration measuring instrument. It is an example applied to a pile. For the convenience of explanation, the explanation of the mechanism is first given before the explanation of the method.
図１は、計測メカニズム１を杭構造に適用した全体図である。同図中、Ａは地盤、Ｂは竪穴、Ｃは杭体、Ｄは杭体に穿設されたボーリング穴である。 FIG. 1 is an overall view in which the measurement mechanism 1 is applied to a pile structure. In the figure, A is the ground, B is a pit, C is a pile body, and D is a boring hole drilled in the pile body.
上記棒径を測定する計測メカニズムは、振動計測機２と、分析装置４０とからなる。振動計測機２は、ボーリング穴Ｄ内に挿入するための手段であり、その具体的構造は図２から図５に開示されている。分析装置４０は地表に設置される。 The measuring mechanism for measuring the rod diameter includes the vibration measuring device 2 and the analyzer 40. The vibration measuring instrument 2 is a means for inserting into the boring hole D, and its specific structure is disclosed in FIGS. The analyzer 40 is installed on the ground surface.
図２は、上記振動計測機２の全体構成を示している。振動計測機２は、縦シャフト４と、打撃装置８とを具備する。 FIG. 2 shows the overall configuration of the vibration measuring instrument 2. The vibration measuring machine 2 includes a vertical shaft 4 and a striking device 8.
上記縦シャフト４は、上記打撃装置８を下端部に連結した縦長棒状の部材であり、上端部に打撃装置８を操作するための操作部６を有する。好適な図示例では、縦シャフト４を、外管部４ａ及び軸棒部４ｂからなる。軸棒部４ｂも中空の管として縦シャフト４を２重管状に形成しても構わない。その軸棒部４ｂの上端に上記操作部６を付設している。外管部４ａは、後述の打撃装置８の装置本体１０に連結され、外管部４ａを回転することで打撃装置８の向きを変えることができる。軸棒部４ｂは、後述のギアボックス１４に連結しており、このギアボックスを介して軸棒部４ｂの回動に連動して後述のロック手段１６が動くように形成されている。これらの機能に関しては後述する。 The vertical shaft 4 is a vertically long bar-like member in which the hitting device 8 is connected to the lower end portion, and has an operation portion 6 for operating the hitting device 8 at the upper end portion. In a preferred illustrated example, the vertical shaft 4 is composed of an outer tube portion 4a and a shaft rod portion 4b. The shaft 4 may be formed as a hollow tube and the vertical shaft 4 may be formed in a double tubular shape. The operation portion 6 is attached to the upper end of the shaft rod portion 4b. The outer tube portion 4a is connected to the device main body 10 of the impact device 8 described later, and the orientation of the impact device 8 can be changed by rotating the outer tube portion 4a. The shaft rod portion 4b is connected to a gear box 14 which will be described later, and is formed such that a lock means 16 which will be described later moves in conjunction with the rotation of the shaft rod portion 4b via the gear box. These functions will be described later.
好適な図示例では、上記縦シャフト４は、長手方向に複数のパーツに分割され、これら各パーツの端部に形成されたジョイント５を継ぎ目として、相互に連結し、所定の長さとなるように継ぎ足すことが可能に形成している。図面では、外管部４ａの継ぎ目のみが現われているが、軸棒部４ｂにも同様に継ぎ目が存する。また打撃装置８も縦シャフト４の下端部に対して着脱自在とするとよい。これにより、移動時には、打撃装置８と縦シャフト４とを分離し、さらに縦シャフト４を幾つかの部分に分割することができ、工事現場までの持ち運びが容易となる。 In a preferred example of illustration, the vertical shaft 4 is divided into a plurality of parts in the longitudinal direction, and the joints 5 formed at the ends of these parts are connected to each other so as to have a predetermined length. It can be added. In the drawing, only the joint of the outer tube portion 4a appears, but the joint also exists in the shaft rod portion 4b. Further, the striking device 8 may be detachable from the lower end portion of the vertical shaft 4. Thereby, at the time of a movement, the striking device 8 and the vertical shaft 4 can be separated, and the vertical shaft 4 can be further divided into several parts, so that it is easy to carry to the construction site.
上記打撃装置８は、側面図である図３及び図４に示す如く、装置本体１０と、ロック手段１６と、打撃手段２２と、加速度センサ３２とを含む。 As shown in FIGS. 3 and 4 which are side views, the hitting device 8 includes a main body 10, a lock means 16, a hitting means 22, and an acceleration sensor 32.
上記装置本体１０は、水平な基台１２の前端部から上方へ延びる第１補助板部１２ａを突設し、基台の前後方向中間部にギアボックス１４を配置し、さらに基台１２の後部上面には後述の加速度センサ３２を取り付けている。さらに、側面図である図５に示す如く、基台１２の左右方向の一方側に、前後方向に巾広の垂直な連結プレート１３の下端部を連結し、連結プレート１３の上端部から左右方向の他方側へ、上記ギアボックス１４の上方を覆う第２補助板部１３ａを突出している。また上記第１補助板部１２ａには第１貫通孔１２ｂを、また第２補助板部１３ａには第２貫通孔１３ｂをそれぞれ開口する。 The apparatus main body 10 is provided with a first auxiliary plate portion 12a extending upward from a front end portion of a horizontal base 12, a gear box 14 is disposed at a middle portion in the front-rear direction of the base, and a rear portion of the base 12 An acceleration sensor 32 described later is attached to the upper surface. Further, as shown in FIG. 5 which is a side view, the lower end of the vertical connecting plate 13 that is wide in the front-rear direction is connected to one side of the base 12 in the left-right direction, and the left-right direction from the upper end of the connecting plate 13 is connected. A second auxiliary plate portion 13a that covers the upper side of the gear box 14 protrudes to the other side of the gear box 14. The first auxiliary plate portion 12a has a first through hole 12b, and the second auxiliary plate portion 13a has a second through hole 13b.
上記縦シャフト４の軸棒部４ｂの下部は上記第２貫通孔１３ｂを通ってギアボックス１４内に突入している。このギアボックス１４は、軸棒部４ｂの回転力を後述の押圧棒１８の進退力に変換するギア機構を内蔵する。 The lower part of the shaft portion 4b of the vertical shaft 4 enters the gear box 14 through the second through hole 13b. The gear box 14 incorporates a gear mechanism that converts the rotational force of the shaft rod portion 4b into the advancing / retreating force of the pressing rod 18 described later.
上記ロック手段１６は、ギアボックス１４から第１貫通孔１２ｂを介して前方へ突出する押圧棒１８と、この押圧棒１８の前端部に付設した押圧部２０とを有する。 The locking means 16 includes a pressing rod 18 that protrudes forward from the gear box 14 via the first through hole 12 b, and a pressing portion 20 that is attached to the front end of the pressing rod 18.
上記打撃手段２２は、一定のウエートを有する錘部２８をボーリング穴Ｄの内面に打撃することが可能であればどのような構造でも構わない。本実施形態の打撃手段２２は、上記基台１２の下面から垂設した垂下板部２３の下端から枢着部２４を介して回動アーム２６を突出し、この回動アーム２６の先端側に錘部２８を付設している。図示の回動アーム２６は、帯状に細長い板材で形成されているが、その形状は適宜変更することができる。さらに好適な図示例では、上記回動アーム２６は、枢着部２４から突出する基部２６ａと、先部２６ｂとをボルト２７で連結して形成し、この先部２６ｂに上記錘部２８を付設している。 The striking means 22 may have any structure as long as it can strike the weight portion 28 having a certain weight against the inner surface of the boring hole D. The striking means 22 of the present embodiment projects a rotating arm 26 from a lower end of a hanging plate portion 23 that is suspended from the lower surface of the base 12 via a pivoting portion 24, and a weight is placed on the distal end side of the rotating arm 26. The part 28 is attached. The illustrated rotating arm 26 is formed of a strip-like elongated plate material, but the shape thereof can be changed as appropriate. In a more preferred example, the rotating arm 26 is formed by connecting a base portion 26a projecting from the pivot attachment portion 24 and a tip portion 26b with a bolt 27, and the weight portion 28 is attached to the tip portion 26b. ing.
上記回動アーム２６の先部２６ｂには、上方から垂下されたひき紐３０の端部が連結されている。常時（打撃操作をするとき以外）は、回動アームは、このひき紐３０に引っ張られてボーリング穴Ｄの内面から離れた位置にあり、上記ひき紐３０を離すと、回動アーム２６が元の方向へ戻り、回動アームに付設された錘部２８がボーリング穴Ｄの内面に打ち付けられる。 The end portion 26b of the rotating arm 26 is connected to an end portion of a drawstring 30 suspended from above. At all times (except when the batting operation is performed), the rotating arm is pulled away from the inner surface of the boring hole D by being pulled by the string 30, and when the string 30 is released, the rotating arm 26 is restored to the original position. The weight portion 28 attached to the rotating arm is driven to the inner surface of the boring hole D.
上記加速度センサ３２は、その後面（ロック手段１６の設置位置と反対側の面）をボーリング穴Ｄの内面に当接させて加速度を測定できるように設ける。図示例では、箱形の加速度センサ３２の前部下面を基台１２の上面に取り付けることで、加速度センサ３２の後部を装置本体１０の後方へ突出している。加速度センサ３２と地上の分析装置４０とは信号線３４で接続している。 The acceleration sensor 32 is provided so that acceleration can be measured by bringing the rear surface (the surface opposite to the installation position of the locking means 16) into contact with the inner surface of the boring hole D. In the illustrated example, the lower surface of the front portion of the box-shaped acceleration sensor 32 is attached to the upper surface of the base 12 so that the rear portion of the acceleration sensor 32 protrudes rearward of the apparatus main body 10. The acceleration sensor 32 and the ground analyzer 40 are connected by a signal line 34.
図示例では、図２に示すように、打撃装置８から縦シャフト４に沿って地上へ延びるひき紐３０及び信号線３４を、垂直方向の適所で縦シャフト４の近傍に保持する保持具３６を縦シャフト４に付設させている。 In the illustrated example, as shown in FIG. 2, a holding tool 36 that holds a string 30 and a signal line 34 extending from the striking device 8 to the ground along the vertical shaft 4 in the vicinity of the vertical shaft 4 at appropriate positions in the vertical direction. It is attached to the vertical shaft 4.
上記構成において、縦シャフト４に付設された打撃装置８をボーリング穴Ｄの内部の一定深さの箇所へ挿入する。操作部６を回転させると、縦シャフト４の軸棒部４ｂが回転し、その回転力がギアボックス１４で押圧部２０の前進力に変換し、押圧部２０の前面及び加速度センサ３２の後面がボーリング穴Ｄに当接される。この状態でひき紐３０を解放すると、回動アーム２６が回動して、回動アーム２６の先部２６ｂの錘部２８がボーリング穴Ｄの内面を打撃する。打撃による振動を加速度センサ３２で測定し、その測定結果を信号として信号線３４を経由して分析装置４０へ送信する。次に操作部６を逆方向に回転させると、押圧部２０が後退し、押圧部２０及び加速度センサ３２がボーリング穴Ｄの内面から離れる。次に外管部４ａを回転させると、打撃装置８全体が回転し、その向きを変更できる。より詳しい動作は、本発明の方法の中で説明する。 In the above configuration, the striking device 8 attached to the vertical shaft 4 is inserted into a portion of the boring hole D at a certain depth. When the operation unit 6 is rotated, the shaft 4b of the vertical shaft 4 is rotated, and the rotational force is converted into a forward force of the pressing unit 20 by the gear box 14, and the front surface of the pressing unit 20 and the rear surface of the acceleration sensor 32 are moved. It abuts on the boring hole D. When the string 30 is released in this state, the rotating arm 26 rotates and the weight portion 28 of the tip portion 26b of the rotating arm 26 strikes the inner surface of the boring hole D. The vibration due to the impact is measured by the acceleration sensor 32, and the measurement result is transmitted as a signal to the analyzer 40 via the signal line. Next, when the operation unit 6 is rotated in the reverse direction, the pressing unit 20 moves backward, and the pressing unit 20 and the acceleration sensor 32 are separated from the inner surface of the boring hole D. Next, when the outer tube portion 4a is rotated, the entire striking device 8 is rotated and its direction can be changed. A more detailed operation will be described in the method of the present invention.
図６及び図７には、本発明の現場打ちのセメント系硬化材による硬化棒状体の棒径の評価方法の主要な工程が示されている。これらの図面に基づいて、上記評価方法を説明する。
（１）ボーリング穴Ｄを穿設する第１のステップ［図６（Ａ）］
まず既存の建築物を撤去して残された既存の杭体（請求項１にいうセメント系硬化材による硬化棒状体Ｃ）の中心に、その杭体の垂直軸から出来るだけずれないようにボーリング穴Ｄを穿設する。再利用しようとする杭体が複数あるときには、全ての杭体にボーリング穴Ｄを穿設することが望ましく、例えば、ランダムサンプリング法により穿設する杭体を選定した上で、評価する方法も好適に実施できる。この際に、杭体の振動特性（数式１の係数ａ）などを測定するために、少なくとも一本の杭体の上部の土壌を取り除くことが望ましいが、この作業に関しては説明の都合上後で説明する。
6 and 7 show the main steps of the method for evaluating the diameter of a hardened rod-shaped body with a cement-based hardener according to the present invention. The evaluation method will be described based on these drawings.
(1) First step of boring hole D [FIG. 6 (A)]
First of all, the existing pile body left after the existing building is removed (hardened rod-like body C made of cement-based hardener according to claim 1) is drilled so as not to be displaced from the vertical axis of the pile body as much as possible. Hole D is drilled. When there are a plurality of pile bodies to be reused, it is desirable to drill boring holes D in all pile bodies. For example, a method of evaluating after selecting a pile body to be drilled by a random sampling method is also suitable. Can be implemented. At this time, in order to measure the vibration characteristics of the pile body (coefficient a in Equation 1) and the like, it is desirable to remove at least one soil on the top of the pile body. explain.
（２）上記ボーリング穴Ｄ内に打撃装置８を挿入する第２のステップ［図６（Ｂ）］
上記打撃装置８を縦シャフト４の下端に取り付け、そして打撃装置８をボーリング穴Ｄ内へ挿入する。この際に、ボーリング穴Ｄの深さに応じて、必要により、縦シャフト４のパーツを継ぎ足し、十分な長さを確保するとよい。
(2) Second step of inserting the striking device 8 into the boring hole D [FIG. 6B]
The hitting device 8 is attached to the lower end of the vertical shaft 4, and the hitting device 8 is inserted into the boring hole D. At this time, depending on the depth of the boring hole D, the parts of the vertical shaft 4 may be added as necessary to ensure a sufficient length.
（３）打撃装置でボーリング穴内を打撃する第３のステップ［図６（Ｃ）〜図７（Ｄ）］。
上記ボーリング穴Ｄ内に挿入した打撃装置８が一定の深さに到達したときに軸棒部４ｂを回転させる。そうすると、ロック手段１６の押圧部２０が側外方へ押し出され、押圧部２０及び加速度センサ３２がボーリング穴Ｄ内に圧接される。これにより打撃装置８がロックされる。ロック状態で、ひき紐３０を解放すると、錘部２８付きの回動アーム２６が枢着部２４を中心として回動し、錘部２８がボーリング穴Ｄ内の所定箇所を打撃する。なお、上述の如く、打撃装置８をロックする理由は、回動アーム２６が揺動するときの反動で打撃装置８がずれることなく、「所定の箇所」を打撃できるようにし、かつ、一定の打撃力が得られるようにすることである。
なお、ボーリング穴Ｄ内の所定箇所を打撃するときには、所定箇所毎に複数回連続して打撃すること（連打）が望ましい。複数の測定値があった方がより精密に振動のピーク周波数が得られるからである。連続しての打撃は、各打撃の振動が重ならないように一定の時間間隔を存して行う。また、ボーリング穴Ｄが杭体の中心に穿設されている場合であって、ある一方向を打撃したときに得られる振動のピーク周波数と、これとは正反対の方向を打撃して得られる振動のピーク周波数とは、理論的に同一の測定値となる。これは、平面視において、円形の杭体に限らず、矩形や楕円等であっても同様である。
(3) A third step of hitting the inside of the boring hole with the hitting device [FIG. 6 (C) to FIG. 7 (D)].
When the striking device 8 inserted into the boring hole D reaches a certain depth, the shaft bar portion 4b is rotated. Then, the pressing portion 20 of the locking means 16 is pushed outward and the pressing portion 20 and the acceleration sensor 32 are pressed into the bore hole D. Thereby, the striking device 8 is locked. When the string 30 is released in the locked state, the rotating arm 26 with the weight portion 28 rotates around the pivoting portion 24, and the weight portion 28 strikes a predetermined location in the boring hole D. As described above, the reason for locking the hitting device 8 is that the hitting device 8 can be hit without being displaced by the reaction when the rotating arm 26 swings, and the hitting device 8 is fixed. It is to be able to obtain a striking force.
In addition, when hitting the predetermined location in the boring hole D, it is desirable to hit continuously several times for every predetermined location (continuous hit). This is because the peak frequency of vibration can be obtained more precisely when there are a plurality of measured values. The continuous hitting is performed with a certain time interval so that the vibrations of the hits do not overlap. Moreover, it is a case where the boring hole D is drilled at the center of the pile body, and the vibration peak frequency obtained when striking a certain direction and the vibration obtained by striking the opposite direction are obtained. The peak frequency is theoretically the same measured value. This is not limited to a circular pile body in a plan view, and the same applies to a rectangle or an ellipse.
（４）上記打撃による振動の時刻暦波形を測定する第４のステップ［図７（Ｄ）］
上記打撃装置８による打撃によりセメント系硬化材による硬化棒状体Ｃが振動し、この振動を加速度センサ３２が感知する。この測定値は信号線３４を介して分析装置４０へ送られる。
(4) Fourth step of measuring a time calendar waveform of vibration caused by the hitting [FIG. 7D]
The hard rod C made of cement hardener vibrates due to the impact of the impact device 8, and the acceleration sensor 32 senses this vibration. This measured value is sent to the analyzer 40 via the signal line 34.
（５）上記時刻暦波形から振動のピーク周波数を得る第５のステップ［図８］
上述の時刻暦波形を、縦軸を波形の大きさとして、かつ横軸を時刻軸として、そのまま分析装置４０のディスプレイに表示させると図８（Ａ）のようになる。次に分析装置４０の演算機能を用いて、上記時刻暦波形をフーリエ変換すると、図８（Ｂ）の図示例では左側にピークが現われる。ちなみに、フーリエ変換した後の図形には装置本体１０自身の振動のピーク（図示例では右側のピーク）が現われる。装置本体１０のピークは、同じ程度の大きさ及び位置に表れるので容易に区別できる。
(5) Fifth step of obtaining a vibration peak frequency from the time calendar waveform [FIG. 8]
When the above time calendar waveform is displayed as it is on the display of the analyzer 40 with the vertical axis as the waveform size and the horizontal axis as the time axis, the result is as shown in FIG. Next, when the time calendar waveform is Fourier-transformed using the calculation function of the analyzer 40, a peak appears on the left side in the illustrated example of FIG. Incidentally, the vibration peak of the apparatus main body 10 itself (the peak on the right side in the illustrated example) appears in the figure after the Fourier transform. Since the peaks of the apparatus main body 10 appear in the same size and position, they can be easily distinguished.
（６）上記振動のピーク周波数から棒状体の棒径を得る第６のステップ
予め用意して分析装置４０に記憶させた次の関数式を利用して、上記セメント系硬化材による硬化棒状体の振動のピーク周波数から、セメント系硬化材による硬化棒状体の打撃箇所の棒径を評価する。
[数式１] Ｄ＝ａ・ｆ（Ｄは直径、ｆはピーク周波数、ａは係数）
この数式の意味及び係数ａの求め方に関しては後述する。
(6) Sixth step of obtaining the rod diameter of the rod-shaped body from the peak frequency of the vibration Using the following function formula prepared in advance and stored in the analyzer 40, the cured rod-shaped body made of the cement-based hardener is From the peak frequency of vibration, the diameter of the hitting portion of the hardened rod-shaped body with the cement-based hardener is evaluated.
[Formula 1] D = a · f (D is a diameter, f is a peak frequency, and a is a coefficient)
The meaning of this mathematical expression and how to obtain the coefficient a will be described later.
（７）上記打撃装置の向きを変更する第７のステップ［図７（Ｅ）〜（Ｆ）］
図７（Ｅ）に示す如く、操作部６を図６（Ｃ）とは逆の向きに回転させると、軸棒部４ｂの回転に伴い、押圧部２０が内側（装置本体側）へ引き込まれ、ロック状態が解除される。
次に図７（Ｆ）に示す如く、外管部４ａを回転させると、装置全体の向きが変わる。そうすることで打撃装置の打撃箇所を変更して、上記（２）から（６）の作業を繰り返す。好適な実施例として、図９では、ボーリング穴Ｄの内周面を４５°の間隔で各観測点１〜８に関して測定を行っている。同図中Ｐ１は図形中心である。周方向の複数箇所を打設する理由は、第１に、杭体の外周面の一部に凹みＲが出来ている場合に、方向毎のピーク周波数のずれとして表れるからである。第２に、ボーリング穴Ｄが掘削作業の誤差により真の中心からずれていた場合に、複数回のピーク周波数の偏差の増大という形で現われるからである。これらに関しては、さらに後述する。
(7) Seventh step of changing the direction of the impact device [FIGS. 7E to 7F]
As shown in FIG. 7E, when the operation unit 6 is rotated in the direction opposite to that shown in FIG. 6C, the pressing unit 20 is pulled inward (on the apparatus main body side) with the rotation of the shaft bar 4b. The locked state is released.
Next, as shown in FIG. 7F, when the outer tube portion 4a is rotated, the orientation of the entire apparatus changes. By doing so, the hit | damage location of a hit | damage apparatus is changed and the operation | work of said (2) to (6) is repeated. As a preferred embodiment, in FIG. 9, the measurement is performed for the observation points 1 to 8 on the inner peripheral surface of the boring hole D at intervals of 45 °. FIG During P 1 is the centroid. The reason for placing a plurality of locations in the circumferential direction is that, first, when a dent R is formed on a part of the outer peripheral surface of the pile body, it appears as a shift in peak frequency for each direction. Second, when the boring hole D is deviated from the true center due to an error in excavation work, it appears in the form of an increase in the deviation of the peak frequency multiple times. These will be further described later.
上記ボーリング穴Ｄの所定の深さの場所に対して、上記（３）〜（７）のステップを行った後には、打撃装置８を下降、或いは上昇させて、別の深さの場所に対して同様の作業を行うとよい。これにより、杭体の垂直方向の一部に凹みを生じている場合に、その凹みの存在を的確に感知できる。一連の打撃操作で杭体を振動させることが可能な垂直方向の長さは、後述するように打撃点付近の９１〜９５ｃｍ程度しか振動していないので、さらに打撃点の上方向、或いは下方向に４５〜５０ｃｍの距離で打撃する深さ位置を変更して打撃操作すると、杭体に生じた凹みを見逃すことなく、質の高い評価ができる。 After performing the steps (3) to (7) with respect to the predetermined depth of the boring hole D, the striking device 8 is moved down or raised to move to a position with a different depth. The same work should be done. Thereby, when the dent is produced in a part of the pile body in the vertical direction, the presence of the dent can be accurately sensed. The vertical length that can vibrate the pile body by a series of striking operations vibrates only about 91 to 95 cm in the vicinity of the striking point as will be described later. If the hit position is changed by changing the depth position of hitting at a distance of 45 to 50 cm, high quality evaluation can be performed without missing the dent generated in the pile body.
本実施形態では、上述の如くボーリング穴Ｄ内で打撃装置８を移動させて振動のピーク周波数を測定し、棒径の評価を行うが、棒状体の上端部Ｃ１及び下端部Ｃ２を打撃すると、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように一端が固定端で他端がフリーである振動モード（「片持ち梁型の振動モード」という）となり、上端部及び下端部を除く棒状体の中間部分Ｃ３を打撃したときには、図１０（Ｃ）に示すように両持ち梁型の振動モードとなる。本実施形態の数式１は、上記両持ち梁型の振動モードに対応する。各端部の長さＬｅは、１ｍ程度である。この段落で述べたことの理論的な裏づけは、後の参考例において説明する。なお、上端部及び下端部については、段落００５２に記載の方法で相対的に評価することができる。 In the present embodiment, the peak frequency of the vibration is measured by moving the striking device 8 in the bore hole D as described above, but the evaluation of the rod diameter, hitting the upper portions C 1 and a lower end portion C 2 of the rod-shaped body Then, as shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B), a vibration mode in which one end is a fixed end and the other end is free (referred to as a “cantilever type vibration mode”) is a rod-like shape excluding the upper end and the lower end. when struck the middle part C 3 of the body, the vibration mode of the doubly supported beam type as shown in FIG. 10 (C). Formula 1 of the present embodiment corresponds to the above-mentioned doubly supported beam vibration mode. The length Le of each end is about 1 m. The theoretical support for what is described in this paragraph will be explained in a later reference example. The upper end and the lower end can be relatively evaluated by the method described in paragraph 0052.
図１１は、既存の建築物の上部構造を撤去して、地面に埋設された杭体イ〜リだけを残した状態を模擬的に表したものである。この図に基づいて、本発明の既存場所打ち杭を再利用する場合の一の実施例を説明する。この場合には、杭の位置及び形状を示す設計図書が存在することを前提とする。図１１に示すように杭の直径及び長さが同じ杭体がイ〜リの９本存在するとき、各杭体にボーリング穴を穿設し、本発明の方法で深さ方向に同じ間隔で打設試験を行う。上記振動計測機では、縦シャフトは継ぎ足しできるようになっており、深い深度でも計測が可能である。打撃方向は複数方向行うことが望ましい。各杭体で得られたピーク周波数が、次の表１のように得られたとする。各杭体で得られた同じ深度のピーク周波数を比較し、ピーク周波数が小さい値が得られた杭体については、この深度において他の杭体と異なり、設計上の直径を満足していない可能性があるものと判定する。例えば表１の杭体（ハ）の深度４ｍ及び杭体（ヘ）の深度７ｍにおいて所定の直径を満足していないと判定する。判定にあたっては、約１３パーセント以上の値を生じていることを目安に実施すればよい。その理由については後述する。この方法は、同一形状で同一深度であれば、各杭体とも同じピーク振動数を示すことを利用している。全ての杭体が拡底杭で、軸部と杭先端部の形状が異なるような場合においても、本発明を適用できるものと考えられる。 FIG. 11 schematically shows a state in which the superstructure of an existing building is removed and only the pile bodies II embedded in the ground are left. Based on this figure, one Example in the case of reusing the existing cast-in-place pile of this invention is described. In this case, it is assumed that there is a design book showing the position and shape of the pile. As shown in FIG. 11, when there are nine pile bodies having the same diameter and length, the bore holes are drilled in each pile body, and at the same interval in the depth direction by the method of the present invention. Perform a placement test. In the vibration measuring machine, the vertical shaft can be added, and measurement is possible even at a deep depth. It is desirable to perform a plurality of hitting directions. It is assumed that the peak frequency obtained in each pile is obtained as shown in Table 1 below. Compared to the peak frequency of the same depth obtained in each pile body, the pile body that obtained a small peak frequency value, unlike other pile bodies at this depth, may not satisfy the design diameter Judge that there is sex. For example, it is determined that the predetermined diameter is not satisfied at the depth 4 m of the pile body (c) and the depth 7 m of the pile body (f) in Table 1. The determination may be carried out with reference to a value of about 13% or more. The reason will be described later. This method utilizes the fact that each pile body shows the same peak frequency if it has the same shape and the same depth. It is considered that the present invention can be applied even when all the pile bodies are widened piles and the shapes of the shaft portion and the pile tip portion are different.
実際の計測に当たっては、複数の杭のうち少なくとも一本について、図１２に示すように、地表から一定のＬの深さまで掘り出し調査を行なう。但し、Ｌは、上記棒状体の上端部の長さＬｅより十分に大きいもの（好ましくは数ｍ）とする。そして上端部の片持ち梁の条件で振動する部分と、地表から数ｍ下の両端固定条件で振動する部分の杭径をそれぞれ実測することで、ピーク周波数の値と杭径との比例定数ａを決定することが望ましく、コンクリートのヤング率や密度等の過去に実測した杭体の蓄積データを用いて比例定数ａを決定してもよい。これにより、上述の如く、他の杭体においてもこの杭体と同じピーク周波数を示せば同じ杭径であると判断できる。なお、本出願人が後述の実験例３から得た結果の測定精度は１２．８％であった。 In actual measurement, as shown in FIG. 12, at least one of the plurality of piles is excavated from the ground surface to a certain depth L and investigated. However, L is sufficiently larger (preferably several m) than the length Le of the upper end portion of the rod-shaped body. Then, by measuring the pile diameter of the part that vibrates under the condition of the cantilever at the upper end and the part that vibrates under both-end fixing conditions several meters below the ground surface, the proportional constant a between the peak frequency value and the pile diameter It is desirable to determine the proportionality constant a using the accumulated data of pile bodies measured in the past such as the Young's modulus and density of concrete. Thereby, as above-mentioned, if another pile body also shows the same peak frequency as this pile body, it can be judged that it is the same pile diameter. In addition, the measurement accuracy of the result obtained by the present applicant from Experimental Example 3 described later was 12.8%.
次に、本発明の裏づけとして行った実験を参考例及び実験例として説明する。参考例は、横断面矩形の柱を実験対象とし、本発明の技術的範囲には属しないが、本発明の技術的内容の理解に必要であるために説明する。 Next, experiments conducted as support for the present invention will be described as reference examples and experimental examples. In the reference example, a column having a rectangular cross section is used as an experiment object, and does not belong to the technical scope of the present invention. However, it is necessary for understanding the technical contents of the present invention.
図１３及び図１４は、参考例を示す。本参考例では、図１３に示す如く下端部を床に、また上端部を天井に固定した横断面矩形の柱を対象として、打撃実験を行った。柱の長さＬは、２７０ｃｍ〜４００ｃｍであり、打撃点は床から１００ｃｍの位置とし、そして柱の厚みtをパラメータとして、厚みtとピーク周波数との関係を測定し、その測定値を、理論式を利用した解析値と比較した。これら両方の数値を図１４に示している。同図中の菱形のマークは実験値を、丸のマークは解析値をそれぞれ表している。厚みｔが２２ｃｍ、６０ｃｍ、８０ｃｍ、１００ｃｍ、１３３ｃｍの各矩形柱に対して実験をした。打撃装置としては図２に示すものを使用した。錘部としては直径１インチのステンレス球を用いた。その重量は６８ｇである。 13 and 14 show a reference example. In this reference example, as shown in FIG. 13, a striking experiment was performed on a column with a rectangular cross section in which the lower end portion was fixed to the floor and the upper end portion was fixed to the ceiling. The length L of the column is 270 cm to 400 cm, the striking point is at a position 100 cm from the floor, and the relationship between the thickness t and the peak frequency is measured using the column thickness t as a parameter. The analysis value was compared with the formula. Both these values are shown in FIG. In the figure, diamond marks represent experimental values, and circle marks represent analysis values. An experiment was performed on each rectangular column having a thickness t of 22 cm, 60 cm, 80 cm, 100 cm, and 133 cm. The hitting device shown in FIG. 2 was used. A stainless steel ball having a diameter of 1 inch was used as the weight portion. Its weight is 68g.
コンクリート製柱を外部から打撃したときのピーク周波数の理論解は次式で表わされることが知られている（非特許文献１）。これにより、ピーク周波数は、コンクリート厚さに比例することがわかる。
[数式２]ｆ＝（π／２Ｌ２）×√（ＥｇＩ／ρＡ）＝（πｔ／２Ｌ２）×√（ＥｇＩ／１２ρ）
但しＬ：コンクリート長さ、ｔはコンクリート厚さ、Ｅはコンクリートのヤング率、ｇは重力加速度、ρはコンクリート密度である。
It is known that the theoretical solution of the peak frequency when a concrete column is hit from the outside is expressed by the following equation (Non-patent Document 1). This shows that the peak frequency is proportional to the concrete thickness.
[Formula 2] f = (π / 2L 2 ) × √ (EgI / ρA) = (πt / 2L 2 ) × √ (EgI / 12ρ)
Where L is the concrete length, t is the concrete thickness, E is the Young's modulus of the concrete, g is the gravitational acceleration, and ρ is the concrete density.
実験値を整理すると、図１４において、ｙ＝１５．７９３ｘという関係式が得られ、これはおおよそ解析値と適合していることがわかる。この結果は、後述の第１実験例との対比に用いる。また、このｙ＝15.793ｘという関係式において、数式１のＤがｘに、ｆがｙに相当する。このため、ｘ＝（1/15.793）ｙと書き換えると数式１のＤ＝ａ・ｆの形になり、実験結果から係数ａを（1/15.793）と決定することができる。 When the experimental values are arranged, a relational expression y = 15.793x is obtained in FIG. 14, and it is understood that this is approximately matched with the analysis value. This result is used for comparison with a first experimental example described later. In the relational expression y = 15.793x, D in Expression 1 corresponds to x and f corresponds to y. Therefore, when rewritten as x = (1 / 15.793) y, it becomes D = a · f in Equation 1, and the coefficient a can be determined as (1 / 15.793) from the experimental results.
上記柱の矩形断面で得られたピーク周波数の値から、理論式により柱の長さＬを逆算した結果を次の表に示す。実際に打撃したコンクリート柱の長さは、Ｌ＝２７０〜４００ｃｍの長さであったのに対して、上記の値は９０ｃｍ程度と小さい。これは錘部による打撃エネルギーが小さいため、打撃点付近の９０ｃｍ程度しか振動していないためと考えられる。この知見に関しては、後述の実験例２で確認する。 The following table shows the result of back-calculating the length L of the column using a theoretical formula from the peak frequency value obtained in the rectangular section of the column. The length of the concrete pillar actually struck was L = 270 to 400 cm, whereas the above value is as small as about 90 cm. This is probably because the striking energy of the weight portion is small, and only about 90 cm of vibration near the striking point vibrates. This knowledge will be confirmed in Experimental Example 2 described later.
図１５及び図１６は、本発明の実験例１であり、横断面円形のセメント系硬化材による硬化棒状体の試験体Ｃ−Ｓａｍｐｌｅの中心に丸い穴３０を穿設したものを用いて、穴の内面から打撃を加えた例である。 15 and FIG. 16 are experimental example 1 of the present invention, and a hole obtained by drilling a round hole 30 in the center of a specimen C-Sample of a hardened rod-shaped body made of a cement-based hardener having a circular cross section is used. This is an example of hitting from the inside.
図１５は、上記試験体の構造を示す。試験体は鉄筋入りであり、試験体の直径は５０ｃｍで、ボーリング穴Ｄの直径は１１ｃｍである。鉄筋の被り深さは５ｃｍである。図１５（Ａ）に示すように試験体の左右方向の左側の５ｃｍの部分（試験体の外周の一部である円弧と円弧の両端を結ぶ弦とで囲まれる部分）にコンクリートを打設せず、右側の５ｃｍの部分にジャンカＪを形成している。これにより試験体の前後方向のコンクリートの厚さは５０ｃｍ、左右方向の厚さは４３ｃｍとなるように設計している。 FIG. 15 shows the structure of the specimen. The specimen is a reinforcing bar, the diameter of the specimen is 50 cm, and the diameter of the bore hole D is 11 cm. The covering depth of the reinforcing bar is 5 cm. As shown in FIG. 15 (A), place concrete on the left 5 cm portion of the test piece in the left-right direction (the portion surrounded by the arc that is part of the outer periphery of the test piece and the string that connects both ends of the arc). The junker J is formed on the right side of 5 cm. Thereby, the thickness of the concrete in the front-rear direction of the test body is designed to be 50 cm, and the thickness in the left-right direction is 43 cm.
上記試験体の穴の内部に加速度センサ３２を設置し、さらに前述の打撃装置を挿入して、穴の内面に対して左右方向及び前後方向に打撃を複数回加えた。その計測結果を図１６に示している。打撃方向の外径が４３ｃｍのときのピーク周波数は１０５６Ｈｚであり、外径が５０ｃｍのときのピーク周波数は１２２２Ｈｚである。これより打撃方向のコンクリート製杭の外径と、ピーク周波数との間には比例関係が成立している。 The acceleration sensor 32 was installed inside the hole of the test body, and the above-described hitting device was inserted, and hitting was applied a plurality of times in the left-right direction and the front-rear direction with respect to the inner surface of the hole. The measurement results are shown in FIG. The peak frequency when the outer diameter in the striking direction is 43 cm is 1056 Hz, and the peak frequency when the outer diameter is 50 cm is 1222 Hz. Accordingly, a proportional relationship is established between the outer diameter of the concrete pile in the striking direction and the peak frequency.
この実験結果から、内部に縦方向の穴を有するセメント系硬化材による硬化棒状体にも数式１又は数式３が成立することが判る。但し、式中のｄは、単なる、打撃方向のコンクリートの厚みではなく、打撃方向の棒状体の外径である。
[数式３]ｆ＝（πｄ／２Ｌ２）×√（ＥｇＩ／１６ρ）
但しＬ：コンクリート長さ、ｄはコンクリート厚さ、Ｅはコンクリートのヤング率、ｇは重力加速度、ρはコンクリート密度である。
From this experimental result, it can be seen that Formula 1 or Formula 3 also holds for a hardened rod-shaped body made of a cement-based hardener having a vertical hole inside. However, d in the formula is not simply the thickness of the concrete in the striking direction but the outer diameter of the rod-shaped body in the striking direction.
[Formula 3] f = (πd / 2L 2 ) × √ (EgI / 16ρ)
Where L is the concrete length, d is the concrete thickness, E is the Young's modulus of the concrete, g is the gravitational acceleration, and ρ is the concrete density.
なお本実験では、［ボーリング穴の径］／［棒状体の外径］の数値は１１ｃｍ／５０ｃｍ（＝０．２２）である。実験上の制約から小径の杭体模型を用いたが、実用上は、１１ｃｍ／１５０ｃｍ（＝０．０７）或いは１１ｃｍ／１００ｃｍ（＝０．１１）とすることが好適である。もっとも本実験の条件でも十分に信頼し得る評価が得られるものと考えられる。この実験条件の誤差は、内径の断面２次モーメントの平方根と外径の二次モーメントの平方根の比で決まる。
外径50ｃｍの断面二次モーメントの平方根＝√（πＤ4/64）＝√（3.14×504/64）＝554
内径11ｃｍの断面二次モーメントの平方根＝√（πＤ4/64）＝√（3.14×114/64）＝27
よって27/554＝5％程度の誤差になる。これは許容できる誤差である。
In this experiment, the numerical value of [diameter of boring hole] / [outer diameter of rod-shaped body] is 11 cm / 50 cm (= 0.22). Although a small-diameter pile model was used due to experimental restrictions, in practice it is preferable to use 11 cm / 150 cm (= 0.07) or 11 cm / 100 cm (= 0.11). However, it is considered that sufficiently reliable evaluation can be obtained even under the conditions of this experiment. The error of this experimental condition is determined by the ratio of the square root of the secondary moment of the inner diameter and the square root of the second moment of the outer diameter.
The square root of the second moment of the outer diameter of 50cm = √ (πD 4 /64)=√(3.14×50 4 /64) = 554
The square root of the second moment of the inner diameter 11cm = √ (πD 4 /64)=√(3.14×11 4 /64) = 27
Therefore, the error is about 27/554 = 5%. This is an acceptable error.
ボーリング穴が杭体の中心にある場合、図１６に示すように、データのばらつきは非常に小さい。９５パーセント信頼区間は３〜４％程度であり、直径が３〜４％の違いを評価することができる。 When the boring hole is at the center of the pile body, the variation in data is very small as shown in FIG. The 95 percent confidence interval is about 3-4%, and the difference of 3-4% in diameter can be evaluated.
次にボーリング穴の掘削誤差によりボーリング穴が棒状体の中心からずれたときのことを考える。前後方向に打撃したときのピーク周波数の平均値と、左右方向に打撃したときのピーク周波数の平均値との差は、（１２２２−１０５６）／［（１２２２＋１０５６）／２］＝１４．６％である。次の実験例２で述べる如く、ボーリング穴の掘削誤差による測定精度は約１３％であり、１４．６％という数値はそれより大きいので、図面に示すように比較的断面欠損が大きい場合には、断面欠損の可能性を推定できるものと考えられる。 Next, let us consider a case where the boring hole is displaced from the center of the rod-like body due to a boring hole excavation error. The difference between the average peak frequency when hitting in the front-rear direction and the average peak frequency when hitting in the left-right direction is (1222-1056) / [(1222 + 1056) / 2] = 14.6%. is there. As described in Experimental Example 2 below, the measurement accuracy due to excavation error of the borehole is about 13%, and the value of 14.6% is larger than that, so when the cross-sectional defect is relatively large as shown in the drawing It is considered that the possibility of cross-sectional defect can be estimated.
図１７及び図１８は、本発明の第２実験例を示している。本実験例では、長さ８５ｃｍで中心軸に沿って穴を穿設した杭体の試験体を図１７に示す如く、横向きとし、横向きの試験体の長手方向の両端部を図示のように２つの支持台Ｓで支持させたものである。支点間距離Ｌｓは７６ｃｍである。こうして試験体の両端固定の条件で振動体の中央部を打撃した。その結果を図１８に描く。杭体の試験体で支点間距離Ｌｓを７６ｃｍとして打撃したときの実験値は理論値とよく一致している。前述の表２で述べたところでは、理論解から求まる柱の長さは実際の柱の長さよりも短く、柱の長さ全体のうちの一部分でのみ振動が生じている可能性が示唆されている。さらに本実験の知見を考慮にいれると、実際の振動範囲は７６ｃｍ程度であると推察される。そこで、その打撃による振動の範囲を、ある程度余裕をみて１ｍと設定すると、杭体の上端及下端からそれぞれ１ｍの部分を除いた中間部分については、両端固定の振動条件が成立しているものとみなせる。 17 and 18 show a second experimental example of the present invention. In this experimental example, a pile test body having a length of 85 cm and having a hole drilled along the central axis is set sideways as shown in FIG. 17, and both ends in the longitudinal direction of the sideways test body are 2 as shown in the figure. One support base S is used. The distance Ls between fulcrums is 76 cm. In this way, the center portion of the vibrating body was hit under the condition of fixing both ends of the test body. The result is depicted in FIG. The experimental values when hitting with a pile test specimen with a fulcrum distance Ls of 76 cm are in good agreement with the theoretical values. As described in Table 2 above, the length of the column obtained from the theoretical solution is shorter than the actual length of the column, suggesting that vibration may occur only in a part of the entire length of the column. Yes. Furthermore, taking into account the knowledge of this experiment, it is assumed that the actual vibration range is about 76 cm. Therefore, if the range of vibration due to the impact is set to 1 m with some allowance, the vibration condition with both ends fixed is established for the intermediate part excluding the 1 m part from the upper and lower ends of the pile body. It can be considered.
図１９から図２１は、本発明の第３実験例を示している。本実験例では、図１９に示す杭の中心に直径１１ｃｍのボーリング穴を設けた杭体の試験体、及び、図２０に示す如く、中心から１０ｃｍ偏心させてボーリング穴を設けた杭体の試験体を用いて実験を行った。偏心させた模型で試験を実施した理由は、実際に杭体にボーリング穴を穿設する場合、施工精度の影響により１０ｃｍ程度の芯ずれを生じる可能性が高いことによる。いずれも杭の直径は５０ｃｍ、長さは８５ｃｍであり、杭の中間高さ（４２．５ｃｍ）の位置で実験を行った。図示した４方向に各２０回の打撃を行い、得られた時刻歴波形をフーリエ変換してピーク周波数を求めた結果を図２１に示す。それぞれの打撃方向で値はばらつくものの、平均値はほぼ同程度の値を示した。また、平均値及び標準偏差およびこれらから求まる９５％信頼区画の値などをまとめたものを次の表３に示す。 19 to 21 show a third experimental example of the present invention. In this experimental example, a test body of a pile body provided with a boring hole having a diameter of 11 cm at the center of the pile shown in FIG. 19 and a test body of a pile body provided with a boring hole eccentric by 10 cm from the center as shown in FIG. The experiment was conducted using the body. The reason for conducting the test with the eccentric model is that when a boring hole is actually drilled in the pile body, there is a high possibility of causing a misalignment of about 10 cm due to the influence of construction accuracy. In all cases, the pile had a diameter of 50 cm and a length of 85 cm, and the experiment was conducted at the intermediate height (42.5 cm) of the pile. FIG. 21 shows the results obtained by performing 20 strikes in each of the four directions shown, and Fourier transforming the obtained time history waveform to obtain the peak frequency. Although the values varied in each striking direction, the average values were almost the same. Table 3 below summarizes the average value, standard deviation, and the value of the 95% confidence interval determined from these values.
今回の試験では杭体の模型は、杭体下端が固定端、上端がフリーの片持ち梁型モードの条件で打撃した場合のピーク周波数ｆで振動する。片持ち梁の１次の固有振動数の理論値は振動論では、次の式で示される。
[数式４]ｆ＝（１．８７５２／２πＬ２）／√（ＥｇＩ／ρＡ）
In this test, the pile model vibrates at the peak frequency f when hitting in a cantilever mode where the lower end of the pile is fixed and the upper end is free. The theoretical value of the primary natural frequency of the cantilever is expressed by the following equation in vibration theory.
[Formula 4] f = (1.875 2 / 2πL 2 ) / √ (EgI / ρA)
式中のＬは試験体の長さ（今回の実験では４２．５ｃｍ）、Ｅは弾性係数（今回はＥ＝２１００００ｋｇ／ｃｍ２）、Ｉは断面２次モーメント、ρは密度（今回はρ＝０．００２３ｋｇ／ｃｍ３）、Ａは断面積である。この式によれば、直径５０ｃｍのピーク周波数は１１５８Ｈｚであり、前述の第１実験例に係る図１６での実験結果（直径５０ｃｍでは１２２２Ｈｚ）とよく一致している。 In the equation, L is the length of the specimen (42.5 cm in this experiment), E is the elastic modulus (E = 210,000 kg / cm 2 this time), I is the secondary moment of section, and ρ is the density (this time ρ = 0.0023 kg / cm 3 ) and A is the cross-sectional area. According to this equation, the peak frequency of 50 cm in diameter is 1158 Hz, which is in good agreement with the experimental result (1222 Hz in the case of 50 cm in diameter) in FIG.
今回の試験では４方向に打撃したが、いずれも杭の直径を計測できているものと考えられる。また、ばらつきが大きく標準偏差が大きい場合には杭芯から偏心し、かつ打撃方向に対して左右の形状が違うと推定できる。 In this test, it was struck in 4 directions, but it is considered that the pile diameter could be measured in all cases. Further, when the variation is large and the standard deviation is large, it can be estimated that the shape is eccentric from the pile core and the left and right shapes are different with respect to the striking direction.
以下、本発明の他の実施形態を説明する。その説明において第１実施形態と同じ構成については解説を省略する。 Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. In the description, the description of the same configuration as the first embodiment is omitted.
図２２から図２４は、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態は、セメント系硬化材による硬化棒状体Ｃを、杭体に代えて橋脚について適用したものである。図２２中、この橋脚は、図２２に想像線で示す筒状型枠Ｆを土台の上に立設し、この筒状型枠の筒孔を竪穴Ｂとしてその内部にコンクリートを打設することで構成される。同図では橋桁などの端の上部構造も想像線で表している。 22 to 24 illustrate a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a hardened rod-like body C made of a cement-based hardener is applied to a pier instead of a pile body. In FIG. 22, this pier is constructed by placing a cylindrical formwork F shown by imaginary lines in FIG. 22 on a base, and placing concrete in the inside of the tubular formwork with a cylindrical hole as a hole B. Consists of. In the figure, the superstructure at the end of the bridge girder etc. is also represented by imaginary lines.
本発明を適用するときには、橋の上部構造を撤去して、橋脚の上面を露出させ、そこからボーリング穴Ｄを穿設する。そしてボーリング穴Ｄ内に本願の振動計測機２を挿入すればよい。水中に立設された橋脚は、地中に埋設された杭体と程度の差こそあれ、外径を実測することに困難性があるので、本発明を適用する利益がある。 When the present invention is applied, the upper structure of the bridge is removed to expose the upper surface of the bridge pier, and a boring hole D is drilled therefrom. And what is necessary is just to insert the vibration measuring device 2 of this application in the boring hole D. FIG. The bridge piers standing underwater have the advantage of applying the present invention because there is a difficulty in actually measuring the outer diameter to some extent compared to the pile bodies buried in the ground.
なお、橋脚の断面は図２４に示す長円形状とすることがよくある。本明細書において「長円」とは２つの半円弧を２つの線分で連結して得られる形状をいう。円の長径がそれほど長くない場合には、錘部の打撃による振動は横断面全体を反映していると考えられるので、一つのボーリング穴Ｄを横断面の図心に配置すれば十分である。しかしながら、図示のように長径が大きいときには、同図に一点鎖線で示す中心軸に沿って複数のボーリング穴を設けることが好適である。図示例では、図心Ｐ１に一つのボーリング穴Ｄ１を、また橋脚の両側の各半円弧Ｃsの曲率中心に対して、それぞれボーリング穴Ｄ２を穿設している。そして所定の深さにおいて、各ボーリング穴毎に、例えば図２４に示す如く各ボーリング穴の周面を第１実施形態と同じように等角的に打撃方向を変えて打撃し、振動を測定する。 The cross section of the pier is often an oval shape as shown in FIG. In this specification, “oval” means a shape obtained by connecting two semicircular arcs with two line segments. When the major axis of the circle is not so long, it is considered that the vibration caused by striking the weight portion reflects the entire cross section, so it is sufficient to arrange one boring hole D at the centroid of the cross section. However, when the major axis is large as shown in the figure, it is preferable to provide a plurality of boring holes along the central axis indicated by the alternate long and short dash line in FIG. In the illustrated example, one boring hole D1 is formed in the centroid P1, and a boring hole D2 is formed in each center of curvature of each semicircular arc Cs on both sides of the pier. Then, at a predetermined depth, for example, as shown in FIG. 24, for each boring hole, the peripheral surface of each boring hole is struck by changing the striking direction equiangularly as in the first embodiment, and the vibration is measured. .
また図示はしないが、第３の実施形態として本発明をセメントミルクで硬化した硬化棒状体に適用することもできる。この硬化棒状体は、従来公知のように、管壁に付設した噴出口を地中に設置して回転させながら上下方向に噴出孔を移動させることによりセメントミルクを高圧噴射して、棒状に硬化させるものである。棒状体の外径を評価する手順は第１実施形態と同じである。 Although not shown, the present invention can also be applied to a hardened rod-shaped body hardened with cement milk as a third embodiment. As is known in the art, this hardened bar is hardened into a bar by jetting cement milk at a high pressure by moving the jet hole in the vertical direction while rotating the jet hole attached to the pipe wall in the ground. It is something to be made. The procedure for evaluating the outer diameter of the rod-shaped body is the same as in the first embodiment.
なお、本明細書に記載された実施形態は、実施に適した形態であり、その記載を元に徒に本発明の技術的範囲を限定的に解釈すべきではない。 The embodiment described in the present specification is a form suitable for implementation, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner based on the description.
１…棒径測定システム ２…振動計測機
４…縦シャフト ４ａ…外管部 ４ｂ…軸棒部 ５…ジョイント
６…操作部 ８…打撃装置 １０…装置本体 １２…基台 １２ａ…第１補助板部
１２ｂ…第１貫通孔 １３…連結プレート １３ａ…第２補助板部
１３ｂ…第２貫通孔 １４…ギアボックス
１６…ロック手段 １８…押圧棒 ２０…押圧部
２２…打撃手段 ２３…垂下板部 ２４…枢着部
２６…回動アーム ２６ａ…基部 ２６ｂ…先部
２７…ボルト ２８…錘部 ３０…ひき紐
３２…加速度センサ ３４…信号線 ３６…保持具
４０…分析装置
Ａ…地盤 Ｂ…竪穴
Ｃ…棒状体（杭体） Ｃ１…上端部 Ｃ２…下端部 Ｃ３…中間部分
Ｄ…ボーリング穴 Ｅ…筒状型枠 Ｆ…土台
Ｌｓ…支点間距離 Ｒ…凹み
Ｓ…支持台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rod diameter measuring system 2 ... Vibration measuring machine 4 ... Vertical shaft 4a ... Outer tube part 4b ... Shaft bar part 5 ... Joint 6 ... Operation part 8 ... Blowing device 10 ... Apparatus main body 12 ... Base 12a ... 1st auxiliary plate Part 12b ... 1st through-hole 13 ... Connection plate 13a ... 2nd auxiliary plate part 13b ... 2nd through-hole 14 ... Gear box 16 ... Locking means 18 ... Pressing rod 20 ... Pressing part
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Impacting means 23 ... Drooping plate part 24 ... Pivoting part 26 ... Turning arm 26a ... Base part 26b ... Tip part 27 ... Bolt 28 ... Weight part 30 ... Pull string 32 ... Accelerometer 34 ... Signal line 36 ... Holder 40 ... Analyzer A ... Ground B ... Hole C C ... Rod-shaped body (stake body) C1 ... Upper end C2 ... Lower end C3 ... Intermediate part D ... Boring hole E ... Cylindrical formwork F ... Base Ls ... Distance between fulcrums R ... Depression S ... Support stand
Claims (7)
上記セメント系硬化材による硬化棒状体の長手方向に、セメント系硬化材による硬化棒状体の上端から下方へ延びるボーリング穴を穿設する第１のステップと、
上記ボーリング穴内に、加速度センサ付きの打撃装置を挿入する第２のステップと、
上記打撃装置を用いてボーリング穴の内面の所定箇所を打撃する第３のステップと、
上記打撃により打撃箇所のセメント系硬化材による硬化棒状体の時刻歴波形を測定する第４のステップと、
上記時刻歴波形をフーリエ変換してセメント系硬化材による硬化棒状体の振動のピーク周波数を得る第５のステップと、
予め用意した振動のピーク周波数及び振動体のサイズの換算手段を利用して、上記セメント系硬化材による硬化棒状体の振動のピーク周波数から、セメント系硬化材による硬化棒状体の打撃箇所の棒径を評価する第６のステップと
からなることを特徴とする、現場打ちのセメント系硬化材による硬化棒状体の棒径の評価方法。 A method for evaluating the diameter of a hardened rod-shaped body made of a cement-based hardener placed in-situ in a pothole,
A first step of drilling a boring hole extending downward from the upper end of the cured rod-shaped body made of cement-based curing material in the longitudinal direction of the cured rod-shaped body made of the cement-based cured material;
A second step of inserting a striking device with an acceleration sensor into the boring hole;
A third step of hitting a predetermined portion of the inner surface of the borehole using the hitting device;
A fourth step of measuring a time history waveform of a hardened rod-shaped body made of a cement-based hardener at the hitting position by the hitting;
A fifth step of obtaining a peak frequency of vibration of the hardened rod-shaped body by the cement-based hardener by Fourier transforming the time history waveform;
Using the vibration peak frequency and vibration body size conversion means prepared in advance, from the peak frequency of vibration of the cured rod-shaped body by the cement-based cured material, the diameter of the hitting point of the cured rod-shaped body by the cement-based cured material A method for evaluating the diameter of a hardened rod-shaped body made of a cement-based hardener made in the field, characterized by comprising:
[数式１] Ｄ＝ａ・ｆ（Ｄは直径、ｆはピーク周波数、ａは係数） The said conversion means is the following functional formula, The evaluation method of the rod diameter of the hardening rod-shaped body by the cement-based hardening material of the spot cast of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
[Formula 1] D = a · f (D is a diameter, f is a peak frequency, and a is a coefficient)
上記第２のステップにおいて、一定の高さで上記打撃装置によりボーリング穴の穴面のうち周方向の一箇所を打撃した後で上記打撃装置の向きを変えて周方向の別の箇所を打撃するようにしたことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の現場打ちのセメント系硬化材による硬化棒状体の棒径の評価方法。 The hitting device is configured to hit one place in the circumferential direction of the hole surface of the boring hole and to change the hitting position in the circumferential direction.
In the second step, after hitting one place in the circumferential direction of the hole surface of the boring hole with the hitting device at a certain height, the direction of the hitting device is changed to hit another place in the circumferential direction. The method for evaluating a rod diameter of a hardened rod-shaped body using a cement-based hardened material according to any one of claims 1 to 3, wherein the hardened rod-shaped body is made of a cement-based hardener according to any one of claims 1 to 3.
セメント系硬化材による硬化棒状体Ｃの周方向の各箇所への打撃は、同一の条件で連続して行う連打とし、この連打で得られた一連のピーク周波数から測定精度を求めることを特徴とする、請求項４記載の現場打ちのセメント系硬化材による硬化棒状体の棒径の評価方法。 The boring hole is drilled in the longitudinal direction of the rod-shaped body from the center point of the upper end surface of the cured rod-shaped body made of cement-based hardener,
The impact of each hardened rod-shaped body C on the circumferential direction with the cement-based hardener is performed continuously under the same conditions, and the measurement accuracy is obtained from a series of peak frequencies obtained by this continuous striking. The evaluation method of the rod diameter of the hardening rod-shaped object by the in-situ cement-type hardening material of Claim 4.
この縦シャフトの下端に付設された打撃装置とからなり、
少なくとも一つの側外方へ進退可能な押圧部を有し、この押圧部をボーリング穴の内面に圧接することで打撃装置全体を固定するロック手段と、
上記固定状態でボーリング穴の周方向の一箇所に打撃を加える打撃手段と、
その打撃箇所近傍のボーリング穴の内面に当接し、振動を測定する加速度センサと、
を備えることを特徴とする、振動計測機。 A vertical shaft for insertion into the borehole;
It consists of a striking device attached to the lower end of this vertical shaft,
Lock means for fixing the entire striking device by having at least one pressing portion that can advance and retreat outward, and pressing the pressing portion against the inner surface of the borehole;
A striking means for striking one place in the circumferential direction of the boring hole in the fixed state;
An acceleration sensor that abuts against the inner surface of the boring hole in the vicinity of the hitting location and measures vibration;
A vibration measuring machine comprising:
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