JP3286953B2 - 地盤支持力の測定方法及び装置 - Google Patents

地盤支持力の測定方法及び装置

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地盤支持力の測定
方法及び装置に関する。杭等の地下構造物を支持する地
下地盤の支持力を簡便、迅速、且つ正確に測定する地盤
支持力の測定方法及び装置に供することができる。
【0002】
【従来の技術】従来の杭の支持力についての載荷試験
は、測定対象の杭を中心に,付近に4本、或いは2本の
反力杭を打設し、載荷用の梁を介して載荷する方式が採
られている。これについて説明すると、図7に示すよう
に、試験杭24の周りに反力杭25が打設され、試験杭
24の上方に位置する主梁26と試験杭24の間にジャ
ッキ27を設置し、ジャッキ27により試験杭24に押
圧力を作用させ、その反力を副梁28、引張り材29を
介して反力杭25により受ける。
【0003】また、別の従来の技術として、特開平7−
134087号公報で開示される杭の鉛直載荷試験装置
がある。この杭の鉛直載荷試験装置は、中空開端杭の杭
周面摩擦力と先端支持力を測定する装置であり、図8に
示すように、中空杭Aの先端に短管Bを摺動自在に接続
し、短管B内外土を反力としてジャッキ30と押圧杆3
2および反力桁31を介して中空杭頭部に引張力を作用
させジャッキ30による荷重と杭Aおよびに押圧杆32
の変位を測定することにより杭の周面摩擦力と先端支持
力を測定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術の
うち、前者の場合、載荷試験にかかる時間およびコスト
が非常に大きく、また重量物を多数取り扱う作業になる
ため、かなり煩雑な作業となっている。また、敷地の規
模の大小に関わらず載荷試験に要する規模は同様である
ため、小規模な物件では費用・時間的に大きな負担とな
るばかりか、狭い場所では試験実施に困難を来すことに
なり、問題点となる。
【0005】また、後者の場合は開端杭について載荷試
験装置である。そのため、開端から短管内に土が充填さ
れ、さらに中空杭A内に土が、ある程度侵入してくる深
さまで、杭を埋設する必要がある。その深さは土の状況
によっても異なってくる。従って、中空杭A内に侵入し
てくる土量によっては、測定が困難になることが考えら
れる。同時に、杭の先端部において土砂が閉塞する傾向
となるが、押圧杆32を押下させることを必要とする
等、土の条件、作業の状況を把握して試験を行う、等の
作業の煩雑さを伴うことになる。
【0006】本発明は上記の問題を解決するために、杭
等の地下構造物を支持する地下地盤の支持力を簡便、迅
速、且つ正確に測定する地盤支持力の測定方法及び装置
を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の地盤支持力の測定方法は、先端部近傍の
外周に沿って螺旋羽根を設けた外管内に、該外管に対し
て回転及び上方向の移動を拘束され、先端部に底板を設
けた内管が挿入された状態とし、該外管に回転力を付与
して該外管とともに該内管を地中へ沈降させて後、該内
管上に載置し、該内管と該外管に連係して設けた押圧力
付与装置により該内管に押圧力を付与し、該内管に働く
反力を該外管により受け、該反力を測定するとともに、
該内管と該外管の間に変位計を設けて、該内管の沈下量
を測定することにより構成される(請求項1)。本発明
は底板を備える内管を、外管の回転、沈降とともに回
転、沈降させて埋設させ、内管を押圧し、内管先端部の
底板の受ける上の支持反力を検知するものであるため、
地中深さ、地層の条件を問わず、任意の深さでの試験が
可能となる。また、内管押圧時の反力は外管に装備した
螺旋羽根の受ける土圧と外管の外周の土の摩擦力により
受けることができる。本発明では、反力杭を別に設けな
くても、試験時の内管押圧により外管の浮き上がりは殆
どない。本発明の地盤支持力の測定装置は、先端部近傍
の外周に沿って螺旋羽根を設けた外管と、該外管内に挿
入され、先端部に底板を設けた内管と、該外管への回転
力付与装置と、該外管に対して該内管の回転及び上方向
の移動を拘束する機構と、該内管に押圧力を付与し、該
内管に働く反力を該外管により受ける機構を備え、該内
管上に載置した押圧力付与装置と、該内管と該外管の間
に該内管の沈下量を測定する変位計とを具備することに
より構成される(請求項3)。ここで、回転力付与装置
は外管に係合して該外管に回転力を付与する装置であ
り、アースオーガーを使用することができる。また、該
外管に対して該内管の回転及び上方向の移動を拘束する
機構は、該内管に設けた底板の外周に該外管の端部に当
接するフランジ部を有するとともに、該内管と該外管と
の間隙の間に回転止めを取り付けた機構とすることがで
きる。押圧力付与装置は該内管と該外管に連係して設け
たジャッキ装置を設けることができる。なお、内管の底
板の外表面に掘削刃を設けることが好ましい。
【0008】次に、本発明の地盤支持力の測定方法は、
先端部近傍の外周に沿って螺旋羽根を設けた外管内に、
外表面に掘削刃を装着した底板を設けた内管を挿入し、
該外管と該内管とに別個に回転力を付与して該外管と該
内管の先端部が地中においてほぼ同じ深さである位置に
沈降させて後、該内管上に載置し、該内管と該外管に連
係して設けた押圧力付与装置により該内管に押圧力を付
与し、該内管に働く反力を該外管により受け、該反力を
測定するとともに、該内管と該外管の間に変位計を設け
て、該内管の沈下量を測定することにより構成される
(請求項2)。本発明の地盤支持力の測定装置は、先端
部近傍の外周に沿って螺旋羽根を設けた外管と、該外管
内に挿入され、外表面に掘削刃を装着した底板を設けた
内管と、該外管と該内管とに別個に回転力を付与する回
転力付与機構と、該内管に押圧力を付与し、該内管に働
く反力を該外管により受ける機構を備え、該内管上に載
置した押圧力付与装置と、該内管と該外管の間に該内管
の沈下量を測定する変位計とを具備することにより構成
される(請求項4)。ここで、外管と内管とに別個に回
転力を付与する回転力付与機構は、外管と内管とを相互
に従属関係なく回転させるものであり、別個の回転装置
を配備する場合の他、共通のアースオーガーを使用し、
別個の係合部により外管、内管を同時に回転させる場合
も含む。また、押圧力付与装置は該内管と該外管に連係
して設けたジャッキ装置を設けることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図1〜図4により本発明における地盤支
持力の測定方法及び装置(請求項1と請求項3)の形態
の例を説明する。図1において、外管1は先端部近傍の
外周に沿って螺旋羽根2が設けられる。外管1内に、先
端部に底板4を設けた内管3が挿入されている。本例で
は、内管3における底板4はフランジ部5を有し、フラ
ンジ部5の外径は外管1の外径と等しい。次に、図1に
おける、外管に対して内管の回転及び上方向の移動を拘
束する機構について説明すると、内管3の回転の拘束に
ついては、内管3と外管1との間隙の間に回転止め6を
取り付けた機構による。回転止め6は、図2と図3に示
すように、外管1内側に取り付けた回転止め6a、6a
により、内管1外側に取り付けた回転止め6bの両側を
挟むようにした構造による。かかる構造から、外管1に
対して内管3を挿入時には、回転止6bが回転止め6
a、6aに挿入されるように芯合わせする必要がある。
回転止め6a、6bには材料として丸鋼を使用すること
ができる。内管の上方向の移動の拘束については、本例
では底板4に設けたフランジ部5による。フランジ部5
の上面は外管1の下部に当接することにより、内管3上
方向の移動の拘束されるが、下方向の移動は許容され、
試験の際に、例えばジャッキ装置等の押圧力付与装置に
より押圧力を付与した場合の内管3の底板4の土への押
圧動作の自由は確保される。かかる、内管の回転及び上
方向の移動を拘束する機構により、外管1の回転により
内管3は共回りし、また共下がりして沈降する。また、
図1では、内管3の先端部の底板4に切削刃9を固定
し、外管1の回転に依存する内管3の回転により土を切
削し、螺旋羽根2の働きを助け、管の沈降を容易にす
る。図1において、本例で回転力付与装置として使用す
るアースオーガー(図示せず)との係合部7を示し、係
合部7として矩形断面の鋼材を外管1の長手方向に溶接
する。係合部7の外側にアースオーガーの係合部を嵌合
し、アースオーガーの回転を外管1に伝達する。図1に
おいて、外管1の外面に、ジャッキ装置からの押圧力を
伝達する外管1側の載荷部8aと内管3側の載荷部8b
を示す。
【0010】図2は、図1の外管1を、また図3は図1
の内管3を示す。図2において、外管1内側に内管落下
止め機構の一例として内管落下止め23が固定されてい
る。ここで、内管落下止め23は回転止め6bの下端が
当たって、それ以上の内管1の落下を防止する。内管落
下止め23の上端23aの高さは、内管3を上方から外
管1内に挿入して、回転止め6bが上端23aに当たら
ずに、内管3の先端部が外管1の先端部から突出して底
板4を内管3の先端部に溶接により取り付けることかで
き、且つジャッキ装置による押圧時にも回転止め6bに
上端23aが当たらない位置にする必要がある。
【0011】図4は、図1〜図3においける外管1と内
管3を試験箇所に埋設して後、ジャッキ装置11を内管
3の載荷部8bに載置した状態を示す。図4において、
ジャッキ装置11の上端は載荷梁12に結合され、載荷
梁12はナット13により連結棒14(鋼棒)を結合
し、連結棒14はナット15により外管1側に固定した
載荷部8aに固定される。かくして、ジャッキ装置11
は、内管3に押圧力を付与すべく内管3と外管1に連係
する。また、ジャッキ装置11の上方にロードセル17
を備え、押圧力を計測する。腕18と腕19の間に変位
計20を、腕19と地表21の間に変位計22を備え、
それぞれ変位計20により外管1に対する内管3の沈下
量を、変位計22により外管3の浮き上がり量を測定す
る。図5は、内管の上方向の移動の拘束についての機構
につき、上述とは別の形態を示す。図5において、外管
1に拘束具15を溶接により取付け、内管3に拘束具1
5の摺動溝16を設ける。図5に示す外管1と内管3と
の相対的位置において、内管3の上方向への移動は拘束
されるが、内管3を押圧に伴う下方への動きは許容され
る。なお、拘束具15は内管3を外管1に挿入後、溶接
により外管1に取り付ける。
【0012】図6により本発明における地盤支持力の測
定方法及び装置(請求項2と請求項4)の形態の例を説
明する。図6においては、図1により上述した内管3が
外管1の回転に依存して回転する場合とは異なり、本例
では外管1における係合部7aと、内管1における係合
部7bとを具備し、外管と内管とに別個に回転力を付与
する。共通のアースオーガーにより係合部7aと、係合
部7bとを同時に嵌合、把持して内管3と外管1とを同
時に回転、沈降して埋設する。内管3は底板4に切削刃
9を有し、係合部7bを有してアースオーガーにより直
接強制的に回転されるので、外管に対して内管の回転及
び上方向の移動を拘束する機構は必須の構成手段ではな
い。ここで、内管3は底板1における如きフランジ部5
を有しない。外管1と内管3との埋設は同時的でなく、
先ず外管1を回転、沈降し、次いで外管1内に内管3を
挿入し、回転、沈降してもよい。この場合には、底板4
の外径は外管1の内径より短くなければならない。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1〜図4により実施例を説明する。(請求項1と請求項
3) 外管1は外径267.4mm、厚さ9.3mm、長さ1
0m、螺旋羽根の外径500mmであり、内管3の外径
216.3mm、厚さ8.2mm、長さ11.5mであ
る。外管1内に内管3を挿入し、試験箇所に外管1と内
管3を位置させ、外管1の係合部7にアースオーガーを
係合させ、外管1を回転させ、外管1とともに内管3を
回転させ、外管1と内管3を沈降、埋設させた。外管1
と内管3とがGL−9mの深さに到達した時、アースオ
ーガーの駆動を停止し、ジャッキ装置11を内管3と外
管1と連係するように内管3上に載置する。ジャッキ装
置11を作動させ、内管3に押圧力を付与して地盤支持
力を測定した。その数値は750tf/m2 であった。
内管3の沈下量26.7mmであり、外管1の浮き上が
りは殆どなかった。ここで、ジャッキ装置を取外し、外
管と内管をそれぞれフランジ継手を介して継ぎ足して
後、再度、外管1にアースオーガーを係合させ、外管1
を回転させ、外管1と内管3を、より深い15mに沈降
させ、次いでジャッキ装置を装備し、作動させ、地盤支
持力を測定した。その数値は1500tf/m2 であっ
た。内管3の沈下量26.7mmであり、外管1の浮き
上がりは殆どなかった。同一箇所の別の深さでの試験を
行うことができた。本試験において、ジャッキ装置を作
動させた場合の外管1の浮き上がりはなく、別に反力杭
を設けることなく試験を完了することができた。
【0014】図6により別の実施例を説明する。(請求
項2と請求項4) 外管1は外径267.4mm、厚さ9.3mm、長さ1
0m、螺旋羽根の外径500mmであり、内管3の外径
216.3mm、厚さ8.2mm、長さ11.5mであ
る。外管1内に内管3を挿入し、試験箇所に外管1と内
管3を位置させ、外管1の係合部7aと内管3の係合部
7bとにアースオーガーを係合させ、外管1と内管3と
を回転させ、外管1とともに内管3を回転させ、外管1
と内管3を沈降、埋設させた。外管1と内管3とが10
mの深さに到達した時、アースオーガーの駆動を停止
し、次いでジャッキ装置を装備し、作動させ、地盤支持
力を測定した。その数値は750tf/m2 であった。
内管3の沈下量26.7mmであり、外管1の浮き上が
りは殆どなかった。本試験において、ジャッキ装置を作
動させた場合の外管1の浮き上がりはなく、別に反力杭
を設けることなく試験を完了することができた。
【0015】
【発明の効果】
(1)本発明は、試験に関与する外管、内管等の構成部
材を狭隘な場所であっても設置することができ、簡便、
迅速に試験を実施できる。 (2)外管の具備する螺旋羽根の回転により管を回転、
沈降させるので、無騒音で、任意の測定深さへ正確に管
を位置させ、測定作業を行い、その深さでの杭等の地下
構造物の地盤支持力の試験値を得ることができる。 (3)本発明では、試験の際の内管押圧時の反力は、外
管に装備した螺旋羽根の受ける土圧と、外管の外周の土
の摩擦力により受けることができる。反力杭を別に設け
なくても、試験時の内管押圧により外管の浮き上がりは
殆どない。反力杭の構築を必要としないので、試験に要
する時間と費用の点で有利である。反力杭を必要とせず
に、正確な試験を行うことができる。また、内管への押
圧力の付与に伴う内管の沈下量を正確に測定することが
できる。 (4)管の回転による沈降によって、試験の深さの位置
を設定するので、同一箇所で深さを変えてする試験の実
施が可能である。 (5)外管、内管等の試験に係る部材を組合せての取扱
いが容易であり、試験後は一体的に埋設箇所から取り除
くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明する図である。
【図2】図1における外管を示す図である。
【図3】図1における内管を示す図である。
【図4】図1における外管と内管にジャッキ装置を装着
した図である。
【図5】外管に対して内管の上方向の移動を拘束する機
構の別の例を示す図である。(ロ)は(イ)のA−A視
断面図である
【図6】外管と内管との双方に、アースオーガーを係合
させる場合を説明する図である。
【図7】従来の技術を示す図である。
【図8】別の従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
1 外管 2 螺旋羽根 3 内管 4 底板 5 フランジ部 6 回転止め 7 係合部 8 載荷部 9 切削刃 10 補強具 11 ジャッキ装置 12 載荷梁 13 ナット 14 連結棒 15 ナット 16 拘束具 17 摺動溝 18 腕 19 腕 20 変位計 21 地表 22 変位計 23 内管落下止め 24 試験杭 25 反力杭 26 主梁 27 ジャッキ 28 副梁 29 引張り材 30 ジャッキ 31 反力桁 32 押圧杆
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 3/00 E02D 1/02 JICSTファイル(JOIS)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部近傍の外周に沿って螺旋羽根を設
    けた外管内に、該外管に対して回転及び上方向の移動を
    拘束され、先端部に底板を設けた内管が挿入された状態
    とし、該外管に回転力を付与して該外管とともに該内管
    を地中へ沈降させて後、該内管上に載置し、該内管と該
    外管に連係して設けた押圧力付与装置により該内管に押
    圧力を付与し、該内管に働く反力を該外管により受け、
    該反力を測定するとともに、該内管と該外管の間に変位
    計を設けて、該内管の沈下量を測定することを特徴とす
    る地盤支持力の測定方法。
  2. 【請求項2】 先端部近傍の外周に沿って螺旋羽根を設
    けた外管内に、外表面に掘削刃を装着した底板を設けた
    内管を挿入し、該外管と該内管とに別個に回転力を付与
    して該外管と該内管の先端部が地中においてほぼ同じ深
    さである位置に沈降させて後、該内管上に載置し、該内
    管と該外管に連係して設けた押圧力付与装置により該内
    管に押圧力を付与し、該内管に働く反力を該外管により
    受け、該反力を測定するとともに、該内管と該外管の間
    に変位計を設けて、該内管の沈下量を測定することを特
    徴とする地盤支持力の測定方法。
  3. 【請求項3】 先端部近傍の外周に沿って螺旋羽根を設
    けた外管と、該外管内に挿入され、先端部に底板を設け
    た内管と、該外管への回転力付与装置と、該外管に対し
    て該内管の回転及び上方向の移動を拘束する機構と、該
    内管に押圧力を付与し、該内管に働く反力を該外管によ
    り受ける機構を備え、該内管上に載置した押圧力付与装
    と、該内管と該外管の間に該内管の沈下量を測定する
    変位計とを具備することを特徴とする地盤支持力の測定
    装置。
  4. 【請求項4】 先端部近傍の外周に沿って螺旋羽根を設
    けた外管と、該外管内に挿入され、外表面に掘削刃を装
    着した底板を設けた内管と、該外管と該内管とに別個に
    回転力を付与する回転力付与機構と、該内管に押圧力を
    付与し、該内管に働く反力を該外管により受ける機構を
    備え、該内管上に載置した押圧力付与装置と、該内管と
    該外管の間に該内管の沈下量を測定する変位計とを具備
    することを特徴とする地盤支持力の測定装置。
  5. 【請求項5】 内管の底板の外表面に掘削刃を設け、回
    転力付与装置は外管を係合して該外管に回転力を付与す
    る装置であり、該外管に対して該内管の回転及び上方向
    の移動を拘束する機構は該内管に設けた底板の外周に該
    外管の端部に当接するフランジ部を有するとともに、該
    内管と該外管との間隙の間に回転止めを取り付けた機構
    であり、押圧力付与装置は該内管と該外管に連係して設
    けたジャッキ装置である請求項3記載の地盤支持力の測
    定装置。
  6. 【請求項6】 押圧力付与装置は該内管と該外管に連係
    して設けたジャッキ装置である請求項4記載の地盤支持
    力の測定装置。
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