JP4046606B2 - 載荷試験装置及び載荷試験方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験杭を地盤に押し込んで支持力を評価するための載荷試験装置及び載荷試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤Ｇにおける杭の支持力を評価するために、試験杭１にジャッキ２３で荷重を掛けて載荷試験を行う載荷試験装置２０は、例えば図５に示すように、載荷梁２２、ジャッキ２３、実荷重２４、スペーサ２５等を備えて構成される。
載荷梁２２は２本の反力杭２、２と接続されている。また、ジャッキ２３は油圧シリンダを有しており、スペーサ２５、２５を介して試験杭１及び載荷梁２２を押圧できる状態に設置される。ジャッキ２３は試験杭１に垂直方向に荷重を掛ける。このとき、反力杭２、２と地盤Ｇとの間には引き抜き抵抗力が働き、これが反力として試験杭１に作用する。こうして試験杭１は地盤Ｇに押し込まれ、試験杭１の支持力を評価するためのデータが荷重と試験杭１の変位の関係として得られる。ここで、反力杭２、２は、試験杭１が高能率で反力を得られるよう溶接、ボルト、アンカー等で載荷梁２２に固定されている。（例えば特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１９９７３号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、反力杭２、２と地盤Ｇとの間の引き抜き抵抗力がジャッキ２３の荷重に較べて弱い場合、反力杭２、２が抜け上がり、反力が掛からなくなるので、試験杭１は地盤Ｇに押し込まれなくなって支持力の評価ができなくなる。この抜け上がりを防止するために実荷重２４を載荷梁２２に載せる場合、実荷重２４の積載が必要となる上、実荷重２４の積載のために載荷梁２２を大型なものとする必要があるために、支持力を評価するための準備や後処理に多大な手間と時間を要した。また、実荷重２４を載せる代わりに反力杭２、２の本数を増やして引き抜き抵抗力を大きくする場合、反力杭２、２、…の打設や載荷梁２２と反力杭２、２、…の結合に多大な時間と手間を要する上、評価後に反力杭２、２、…を撤去する際にも多大な時間と手間を要した。
【０００５】
本発明の課題は、載荷試験（押し込み試験）の準備、後処理に要する時間の短縮と、手間の軽減とを行なうことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、地盤に設けられる試験杭に荷重を掛ける載荷試験装置であって、前記試験杭及び該試験杭を略中央に挟んで前記地盤に複数本設けられる反力杭の上に架設される本体梁と、前記本体梁の略中央に設けられ、前記試験杭に対して略垂直方向に荷重を掛ける載荷ユニットと、前記載荷ユニットを略中央に挟んで前記本体梁に複数個設けられ、前記反力杭を着脱自在に掴むクランプと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、載荷ユニットにより試験杭を地盤へ押し込むことで、試験杭の地盤における支持力を評価するためのデータを得られる。このとき、試験杭に反力を与える反力杭は本体梁に設けられたクランプにより着脱自在に掴まれる。クランプは油圧等の動力で容易に開閉させることができ、反力杭を堅固に掴む構成にすることができる。よって、載荷試験の準備、後処理に必要な工程である本体梁と反力杭の結合、解放を容易に行なえる。
また、クランプで反力杭を掴むので、反力杭には本体梁との結合のための構成は特に必要ない。よって、例えば連続杭を構築する場合、試験杭と隣接又は近接して設けられる杭を反力杭として容易に利用できる。
また、十分な引き抜き抵抗力を得られる反力杭の本数に応じた複数個のクランプを備えることで、これらの反力杭の地盤に対する引き抜き抵抗だけを反力に用いた載荷試験を容易に行なえる。よって、本体梁に実荷重を積載したりする必要はない。このことにより、本体梁をコンパクトにすることができる。
これらのことにより、試験杭の押し込みによる載荷試験の際、準備、後処理の時間の短縮と、手間の軽減を行なうことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の載荷試験装置であって、前記クランプは、前記本体梁が架設される方向に対して略平行な方向に移動自在であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、クランプが本体梁が架設される方向に対して略平行な方向に移動自在であるので、試験杭と反力杭及び反力杭同士の間隔に対応して、容易にクランプで反力杭を掴むことができる。よって、載荷試験の準備、後処理の時間をさらに短縮できるとともに、手間をさらに軽減できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の載荷試験装置であって、前記本体梁が架設される方向に対して略平行な方向に前記クランプを案内するクランプガイドを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、クランプがクランプガイドに案内される構成とすることで、請求項２と同様の効果を奏することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の載荷試験装置であって、前記クランプは、前記本体梁が架設される方向に対して略直交する方向に移動自在であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、クランプを、本体梁が架設される方向に対して略直交する方向に移動自在な構成とすることで、試験杭、反力杭が直線状に並んでいない場合に、反力杭の配置に対応して容易にクランプで反力杭を掴める。よって、載荷試験の準備、後処理の時間をさらに短縮できるとともに、手間をさらに軽減できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の載荷試験装置を用いる載荷試験方法であって、前記反力杭を前記クランプで掴みながら、前記試験杭に対して前記載荷ユニットで略垂直に荷重を掛けることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、試験杭が反力を得るための反力杭がクランプで着脱自在に掴まれる。このことにより、載荷試験の際には載荷ユニットによって試験杭は効率的に地盤に押し込まれる。また、本体梁と反力杭の結合、解放はクランプの動作で容易に行なわれる。よって、請求項１から請求項４に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の載荷試験方法であって、前記試験杭は、前記地盤に並べて設けられる複数本の杭の１本であるとともに、前記反力杭は、該複数本の杭のうち、該試験杭を挟んで設けられる杭であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、地盤に杭を並べて打設して連続杭を設ける場合に、連続杭をなす杭の内の１本を試験杭とするとともに、試験杭の両側に設けられた杭を反力杭に利用する。このことで、連続杭として設けられる杭とは別に反力杭を設けたり撤去したりする必要がなくなる。よって、載荷試験に要する時間をさらに削減できるとともに、手間をさらに軽減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る載荷試験装置１０の構成について図１を参照して説明する。本発明に係る載荷試験装置１０は、構造物を支持するために連続杭として直線状に配列されて地盤Ｇに打設された複数本の鋼管矢板（杭）の地盤Ｇに対する支持力を評価するためのデータを取得するための装置である。載荷試験装置１０は連続杭をなす鋼管矢板の１本である試験杭１を地盤Ｇに押し込む。このとき、試験杭１の両側にある鋼管矢板２本ずつ、合計４本を反力杭２、２、…に適用する。
載荷試験装置１０は、本体フレーム１１、クランプユニット１２、載荷ユニット１３、…、動力ユニット（非図示）、基準梁（非図示）を備えて構成される。
【００１９】
本体フレーム１１は載荷試験時に、連続杭の前後方向と自身の長さ方向が互いの略平行となるようにして架設される構成要素であり、載荷試験装置１０の各構成要素を支持する。本体フレーム１１は、下部をなす本体梁１１１と、上部をなすマスト部１１２とを有して構成される。
本体梁１１１は、試験杭１及び反力杭２、２、…の上に水平に架設される。本体梁１１１の中央部は載荷ユニット取付部１１３となっており、その両側にはクランプユニット１２が設けられている。マスト部１１２は略二等辺三角形の２枚の鋼板を本体梁１１１に立設してなる。マスト部１１２は後述する載荷シリンダ１３１を支持する。
【００２０】
クランプユニット１２、１２、…は載荷ユニット取付部１１３を中央に挟んで、４組が本体梁１１１に設けられる。クランプユニット１２、１２、…の具体的な配列は、載荷試験時に、鋼管矢板の配列方向において試験杭１に略均等に反力が掛かるよう、載荷ユニット１３、１３、…を略中央で挟むとともに、本体梁１１１がクランプユニット１２、１２、…を取り付けられた状態で本体梁１１１が架設される方向に対して略平行な方向（以下、本体梁１１１の長さ方向と表記）及び本体梁１１１が架設される方向に対して略直交する方向（以下、本体梁１１１の幅方向と表記）に略線対称となるように設定される。
【００２１】
クランプユニット１２は、クランプ１２１、クランプガイド１２２、クランプ移動シリンダ１２３を１個ずつ有する。
クランプ１２１は鋼管矢板の形状に対応した曲面を有し、油圧シリンダである掴みシリンダ（非図示）の作動によって水平方向に幅が変わる構成を有する。クランプ１２１は本体梁１１１から下側に突出して設けられる。クランプ１２１は反力杭２の上端から内部に挿入された状態で幅が広がることで、反力杭２内壁に押し当てられる。こうしてクランプ１２１は油圧の作用により反力杭２を掴む。
クランプガイド１２２は本体梁１１１の長さ方向にクランプ１２１が摺動自在な形態でクランプ１２１を支持し、クランプ１２１が移動するときにはこのクランプ１２１を案内する。クランプ移動シリンダ１２３は油圧シリンダであり、クランプ１２１とクランプガイド１２２に結合されている。クランプ移動シリンダ１２３は動力ユニットから送られる油量に従ってクランプ１２１を移動させたり位置決めしたりする。
【００２２】
載荷ユニット１３は試験杭１の杭頭に対して垂直に荷重を掛ける構成要素であり、載荷シリンダ１３１と、当接部１３２とを有して構成される。載荷ユニット１３はクランプユニット１２、１２、…に挟まれる形態で４組が設けられる。
載荷ユニット１３、１３、…のうち２組は図１に示すように載荷ユニット取付部１１３内に配置され、残りの２組は載荷ユニット取付部１１３の外壁と接する形態で配置される。載荷ユニット１３、１３、…の具体的な配置は、試験杭１に対して略均等に荷重を掛けられるよう、互いに略等距離をなすように設定される。
【００２３】
載荷シリンダ１３１はマスト部１１２に固定される。載荷シリンダ１３１は油圧シリンダであり、油圧の調節により荷重を制御できる構成を有する。当接部１３２は載荷シリンダ１３１の下側に取り付けられ、載荷シリンダ１３１の作動により上下動する。当接部１３２は試験杭１の杭頭と当接して荷重を掛ける。
【００２４】
動力ユニットは本体フレーム１１から別れて設けられる構成要素であり、油圧ポンプを有する。動力ユニットは油圧ポンプの作動により載荷シリンダ１３１、１３１、…、クランプ移動シリンダ１２３、１２３、…、掴みシリンダにそれぞれ油を送出することで駆動力を供給する。動力ユニットは特に載荷シリンダ１３１、１３１、…に対しては油圧を自在に制御するとともに、クランプ移動シリンダ１２３に対しては油量を制御して油を送出する構成を有する。
基準梁は試験杭１と近接して設けられ、試験杭１押し込みの際の変位を測定するための基準として用いられる。
【００２５】
次に、載荷試験装置１０を用いた試験杭１の載荷試験方法について説明する。
まず、連続杭として地盤に打設された鋼管矢板の中から１本を試験杭１として選択し、この試験杭１に沈下量測定点（非図示）を設ける。このとき、試験杭１の両側２本ずつ、合計４本の鋼管矢板が反力杭２、２、…となる。
【００２６】
試験杭１、反力杭２、２、…を決定後、載荷試験装置１０を、クレーンで試験杭１及び反力杭２、２、…上に移動させる。試験杭１、反力杭２、２、…上では、当接部１３２、１３２、…が試験杭１の上端と当接するように載荷試験装置１０の位置を調節後、試験杭１、反力杭２、２、…間のピッチに対応してクランプ移動シリンダ１２３、１２３、…の作動でクランプ１２１、１２１、…の位置を調節する。上記調節後、クランプ１２１、１２１、…が反力杭２、２、…に挿入されるようにして載荷試験装置１０を降ろすとともに、クランプ１２１、１２１、…に反力杭２、２、…を掴ませる。
【００２７】
設置後、載荷試験を行なう。載荷試験は、載荷シリンダ１３１、１３１、…の作動によって当接部１３２、１３２、…が試験杭１を押し込む際の、沈下量測定点の変位を基準梁を基準として測定することによって進行する。ここで、試験杭１を押し込むための反力は４本の反力杭２、２、…と地盤Ｇとの間で作用する引き抜き抵抗から得られる。こうして試験杭１の地盤Ｇにおける支持力の評価に要するデータが、試験杭１に掛かる荷重と試験杭１の変位との関係として得られる。
載荷試験終了後は、クランプ１２１、１２１、…を狭めさせて反力杭２、２、…から離す。引き続いてクレーンにより載荷試験装置１０を撤去して後処理が進行する。
【００２８】
この様に、本発明に係る載荷試験装置１０及び載荷試験方法では、載荷ユニット１３を略中央に挟んで設けられるクランプ１２１、１２１、…で反力杭２、２、…を着脱自在に掴むことで、容易に試験杭１について載荷試験を行なうことができる。よって、載荷試験に要する工期を短縮できるとともに、手間を軽減できる。
反力杭２、２、…と本体梁１１１の結合、解放は反力杭２、２、…の本数に対応した個数設けられたクランプ１２１、１２１、…の作動によって行なえる。そのため、反力杭２、２、…を例えば４本といった本数適用し、引き抜き抵抗力を高めて反力を確保する場合でも、容易に上記結合、解放を行なうことができる。ここで、載荷試験時にはクランプ１２１は油圧で鋼管矢板の内壁に押し当てられることで反力杭２を掴んでおり、本体梁１１１と反力杭２は堅固に結合されているので確実に反力を得ることができる。
【００２９】
このことにより、本体梁１１１と反力杭２、２、…の結合、解放に手間や時間を掛けずに反力杭２、２、…の抜け上がりを防止して、試験杭１に効率良く反力を掛けることができる。また、こうして本体梁１１１と反力杭２、２、…を容易に結合、解放できるようにすることで、本体梁１１１に実荷重２４を積載する必要がなくなる。よって、本体梁１１１をコンパクトにすることで、載荷試験装置１０全体をコンパクトにして、保管、運搬、設置を容易にすることができる。
【００３０】
また、クランプ１２１で反力杭２を挟持するので、反力杭２は特に結合のための構成を有さなくてもよい。そのため、連続杭を構築する場合には、連続杭の一部をなす杭を反力杭２、２、…に適用して載荷試験を行なうことができる。この場合、連続杭とは別に反力杭２、２、…を設ける必要はないので、反力杭２、２、…の仮設、撤去を省略することができる。
【００３１】
なお、本発明に係る載荷試験装置１０は上述の例に限らない。
例えば、クランプユニット１２は、図２に示すように、クランプガイド１２２、クランプ移動シリンダ１２３に加えて、クランプ１２１を本体梁１１１の幅方向に摺動自在に支持し、上記幅方向に案内するクランプガイド１２６と、クランプ１２１を油圧により上記幅方向に移動させ、位置決めするクランプ移動シリンダ１２７とを有する構成としてもよい。このことで、試験杭１、反力杭２に適用する連続杭が直線状に配列されていない場合でも連続杭の配列に対応して、本体梁１１１と反力杭２、２、…の結合をさらに容易にすることができる。
【００３２】
ここで、クランプガイド１２６及びクランプ移動シリンダ１２７は、全てのクランプユニット１２、１２、…に設けても良いし、載荷ユニット取付部１１３からみて外側若しくは内側のクランプユニット１２、１２に限って設けても良い。また、クランプユニット１２は、クランプ１２１の移動をクランプユニット１２外部から掛ける力によって行ない、ピンで位置決めする構成としても良い。
【００３３】
なお、反力杭２、２、…が例えばＨ型矢板である場合には、図３に示すように、クランプ１２１は反力杭２を挟持することで掴む構成としてもよい。クランプ１２１の形状は設計事項であり、杭の形状や必要な挟持強度に応じて適宜設定される。
また、載荷試験装置１０にクランプユニット１２の数は、例えば２組としてもよいし６組としてもよい。クランプユニット１２の数は設計事項であり、十分な引き抜き抵抗が得られることを条件に、経済性、作業スペース等を考慮して適宜設定される。
【００３４】
また、クランプユニット１２は、本体フレーム１１に対して着脱自在に取り付けられる構成としてもよい。例えば図４に示すように本体桁１１１にクランプ取付ガイド１１５を設け、クランプユニット１２が設けられたクランプ支持部１４をクランプ取付ガイド１１５に摺動させて、クランプユニット１２の着脱を行なう構成としても良い。このことで、杭の形状が変わるごとにクランプ支持部１４、１４、…を交換して載荷試験装置１０を容易に杭の形状に対応させられる。また、クランプ支持部１４を杭圧入引抜装置等、杭を挟持しながら作業する他の装置と共用とすることで、クランプユニット１２、１２、…の保管やメンテナンスに要する手間や経費を軽減できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、本体梁と反力杭の結合、解放を容易にすることで、載荷試験に要する時間の短縮と、手間の軽減を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る載荷試験装置１０の構成を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）平面図である。
【図２】載荷試験装置１０の別の実施例を示す（ａ）正面図及び（ｂ）側面図である。
【図３】載荷試験装置１０の別の実施例を示す正面図である。
【図４】載荷試験装置１０の別の実施例を示す正面図である。
【図５】従来の載荷試験装置２０の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 試験杭
２ 反力杭
１０ 載荷試験装置
１１ 本体フレーム
１２ クランプユニット
１３ 載荷ユニット
１４ クランプ支持部
２０ 載荷試験装置
１１１ 本体梁
１２１ クランプ
１２２、１２６ クランプガイド
１２３、１２７ クランプ移動シリンダ
Ｇ 地盤
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験杭を地盤に押し込んで支持力を評価するための載荷試験装置及び載荷試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤Ｇにおける杭の支持力を評価するために、試験杭１にジャッキ２３で荷重を掛けて載荷試験を行う載荷試験装置２０は、例えば図５に示すように、載荷梁２２、ジャッキ２３、実荷重２４、スペーサ２５等を備えて構成される。
載荷梁２２は２本の反力杭２、２と接続されている。また、ジャッキ２３は油圧シリンダを有しており、スペーサ２５、２５を介して試験杭１及び載荷梁２２を押圧できる状態に設置される。ジャッキ２３は試験杭１に垂直方向に荷重を掛ける。このとき、反力杭２、２と地盤Ｇとの間には引き抜き抵抗力が働き、これが反力として試験杭１に作用する。こうして試験杭１は地盤Ｇに押し込まれ、試験杭１の支持力を評価するためのデータが荷重と試験杭１の変位の関係として得られる。ここで、反力杭２、２は、試験杭１が高能率で反力を得られるよう溶接、ボルト、アンカー等で載荷梁２２に固定されている。（例えば特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１９９７３号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、反力杭２、２と地盤Ｇとの間の引き抜き抵抗力がジャッキ２３の荷重に較べて弱い場合、反力杭２、２が抜け上がり、反力が掛からなくなるので、試験杭１は地盤Ｇに押し込まれなくなって支持力の評価ができなくなる。この抜け上がりを防止するために実荷重２４を載荷梁２２に載せる場合、実荷重２４の積載が必要となる上、実荷重２４の積載のために載荷梁２２を大型なものとする必要があるために、支持力を評価するための準備や後処理に多大な手間と時間を要した。また、実荷重２４を載せる代わりに反力杭２、２の本数を増やして引き抜き抵抗力を大きくする場合、反力杭２、２、…の打設や載荷梁２２と反力杭２、２、…の結合に多大な時間と手間を要する上、評価後に反力杭２、２、…を撤去する際にも多大な時間と手間を要した。
【０００５】
本発明の課題は、載荷試験（押し込み試験）の準備、後処理に要する時間の短縮と、手間の軽減とを行なうことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、地盤に設けられる試験杭に荷重を掛ける載荷試験装置であって、前記試験杭及び該試験杭を略中央に挟んで前記地盤に複数本設けられる反力杭の上に架設される本体梁と、前記本体梁の略中央に設けられ、前記試験杭に対して略垂直方向に荷重を掛ける載荷ユニットと、前記載荷ユニットを略中央に挟んで前記本体梁に複数個設けられ、前記反力杭を着脱自在に掴むクランプと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、載荷ユニットにより試験杭を地盤へ押し込むことで、試験杭の地盤における支持力を評価するためのデータを得られる。このとき、試験杭に反力を与える反力杭は本体梁に設けられたクランプにより着脱自在に掴まれる。クランプは油圧等の動力で容易に開閉させることができ、反力杭を堅固に掴む構成にすることができる。よって、載荷試験の準備、後処理に必要な工程である本体梁と反力杭の結合、解放を容易に行なえる。
また、クランプで反力杭を掴むので、反力杭には本体梁との結合のための構成は特に必要ない。よって、例えば連続杭を構築する場合、試験杭と隣接又は近接して設けられる杭を反力杭として容易に利用できる。
また、十分な引き抜き抵抗力を得られる反力杭の本数に応じた複数個のクランプを備えることで、これらの反力杭の地盤に対する引き抜き抵抗だけを反力に用いた載荷試験を容易に行なえる。よって、本体梁に実荷重を積載したりする必要はない。このことにより、本体梁をコンパクトにすることができる。
これらのことにより、試験杭の押し込みによる載荷試験の際、準備、後処理の時間の短縮と、手間の軽減を行なうことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の載荷試験装置であって、前記クランプは、前記本体梁が架設される方向に対して略平行な方向に移動自在であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、クランプが本体梁が架設される方向に対して略平行な方向に移動自在であるので、試験杭と反力杭及び反力杭同士の間隔に対応して、容易にクランプで反力杭を掴むことができる。よって、載荷試験の準備、後処理の時間をさらに短縮できるとともに、手間をさらに軽減できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の載荷試験装置であって、前記本体梁が架設される方向に対して略平行な方向に前記クランプを案内するクランプガイドを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、クランプがクランプガイドに案内される構成とすることで、請求項２と同様の効果を奏することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の載荷試験装置であって、前記クランプは、前記本体梁が架設される方向に対して略直交する方向に移動自在であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、クランプを、本体梁が架設される方向に対して略直交する方向に移動自在な構成とすることで、試験杭、反力杭が直線状に並んでいない場合に、反力杭の配置に対応して容易にクランプで反力杭を掴める。よって、載荷試験の準備、後処理の時間をさらに短縮できるとともに、手間をさらに軽減できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の載荷試験装置を用いる載荷試験方法であって、前記反力杭を前記クランプで掴みながら、前記試験杭に対して前記載荷ユニットで略垂直に荷重を掛けることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、試験杭が反力を得るための反力杭がクランプで着脱自在に掴まれる。このことにより、載荷試験の際には載荷ユニットによって試験杭は効率的に地盤に押し込まれる。また、本体梁と反力杭の結合、解放はクランプの動作で容易に行なわれる。よって、請求項１から請求項４に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の載荷試験方法であって、前記試験杭は、前記地盤に並べて設けられる複数本の杭の１本であるとともに、前記反力杭は、該複数本の杭のうち、該試験杭を挟んで設けられる杭であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、地盤に杭を並べて打設して連続杭を設ける場合に、連続杭をなす杭の内の１本を試験杭とするとともに、試験杭の両側に設けられた杭を反力杭に利用する。このことで、連続杭として設けられる杭とは別に反力杭を設けたり撤去したりする必要がなくなる。よって、載荷試験に要する時間をさらに削減できるとともに、手間をさらに軽減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る載荷試験装置１０の構成について図１を参照して説明する。本発明に係る載荷試験装置１０は、構造物を支持するために連続杭として直線状に配列されて地盤Ｇに打設された複数本の鋼管矢板（杭）の地盤Ｇに対する支持力を評価するためのデータを取得するための装置である。載荷試験装置１０は連続杭をなす鋼管矢板の１本である試験杭１を地盤Ｇに押し込む。このとき、試験杭１の両側にある鋼管矢板２本ずつ、合計４本を反力杭２、２、…に適用する。
載荷試験装置１０は、本体フレーム１１、クランプユニット１２、載荷ユニット１３、…、動力ユニット（非図示）、基準梁（非図示）を備えて構成される。
【００１９】
本体フレーム１１は載荷試験時に、連続杭の前後方向と自身の長さ方向が互いの略平行となるようにして架設される構成要素であり、載荷試験装置１０の各構成要素を支持する。本体フレーム１１は、下部をなす本体梁１１１と、上部をなすマスト部１１２とを有して構成される。
本体梁１１１は、試験杭１及び反力杭２、２、…の上に水平に架設される。本体梁１１１の中央部は載荷ユニット取付部１１３となっており、その両側にはクランプユニット１２が設けられている。マスト部１１２は略二等辺三角形の２枚の鋼板を本体梁１１１に立設してなる。マスト部１１２は後述する載荷シリンダ１３１を支持する。
【００２０】
クランプユニット１２、１２、…は載荷ユニット取付部１１３を中央に挟んで、４組が本体梁１１１に設けられる。クランプユニット１２、１２、…の具体的な配列は、載荷試験時に、鋼管矢板の配列方向において試験杭１に略均等に反力が掛かるよう、載荷ユニット１３、１３、…を略中央で挟むとともに、本体梁１１１がクランプユニット１２、１２、…を取り付けられた状態で本体梁１１１が架設される方向に対して略平行な方向（以下、本体梁１１１の長さ方向と表記）及び本体梁１１１が架設される方向に対して略直交する方向（以下、本体梁１１１の幅方向と表記）に略線対称となるように設定される。
【００２１】
クランプユニット１２は、クランプ１２１、クランプガイド１２２、クランプ移動シリンダ１２３を１個ずつ有する。
クランプ１２１は鋼管矢板の形状に対応した曲面を有し、油圧シリンダである掴みシリンダ（非図示）の作動によって水平方向に幅が変わる構成を有する。クランプ１２１は本体梁１１１から下側に突出して設けられる。クランプ１２１は反力杭２の上端から内部に挿入された状態で幅が広がることで、反力杭２内壁に押し当てられる。こうしてクランプ１２１は油圧の作用により反力杭２を掴む。
クランプガイド１２２は本体梁１１１の長さ方向にクランプ１２１が摺動自在な形態でクランプ１２１を支持し、クランプ１２１が移動するときにはこのクランプ１２１を案内する。クランプ移動シリンダ１２３は油圧シリンダであり、クランプ１２１とクランプガイド１２２に結合されている。クランプ移動シリンダ１２３は動力ユニットから送られる油量に従ってクランプ１２１を移動させたり位置決めしたりする。
【００２２】
載荷ユニット１３は試験杭１の杭頭に対して垂直に荷重を掛ける構成要素であり、載荷シリンダ１３１と、当接部１３２とを有して構成される。載荷ユニット１３はクランプユニット１２、１２、…に挟まれる形態で４組が設けられる。
載荷ユニット１３、１３、…のうち２組は図１に示すように載荷ユニット取付部１１３内に配置され、残りの２組は載荷ユニット取付部１１３の外壁と接する形態で配置される。載荷ユニット１３、１３、…の具体的な配置は、試験杭１に対して略均等に荷重を掛けられるよう、互いに略等距離をなすように設定される。
【００２３】
載荷シリンダ１３１はマスト部１１２に固定される。載荷シリンダ１３１は油圧シリンダであり、油圧の調節により荷重を制御できる構成を有する。当接部１３２は載荷シリンダ１３１の下側に取り付けられ、載荷シリンダ１３１の作動により上下動する。当接部１３２は試験杭１の杭頭と当接して荷重を掛ける。
【００２４】
動力ユニットは本体フレーム１１から別れて設けられる構成要素であり、油圧ポンプを有する。動力ユニットは油圧ポンプの作動により載荷シリンダ１３１、１３１、…、クランプ移動シリンダ１２３、１２３、…、掴みシリンダにそれぞれ油を送出することで駆動力を供給する。動力ユニットは特に載荷シリンダ１３１、１３１、…に対しては油圧を自在に制御するとともに、クランプ移動シリンダ１２３に対しては油量を制御して油を送出する構成を有する。
基準梁は試験杭１と近接して設けられ、試験杭１押し込みの際の変位を測定するための基準として用いられる。
【００２５】
次に、載荷試験装置１０を用いた試験杭１の載荷試験方法について説明する。
まず、連続杭として地盤に打設された鋼管矢板の中から１本を試験杭１として選択し、この試験杭１に沈下量測定点（非図示）を設ける。このとき、試験杭１の両側２本ずつ、合計４本の鋼管矢板が反力杭２、２、…となる。
【００２６】
試験杭１、反力杭２、２、…を決定後、載荷試験装置１０を、クレーンで試験杭１及び反力杭２、２、…上に移動させる。試験杭１、反力杭２、２、…上では、当接部１３２、１３２、…が試験杭１の上端と当接するように載荷試験装置１０の位置を調節後、試験杭１、反力杭２、２、…間のピッチに対応してクランプ移動シリンダ１２３、１２３、…の作動でクランプ１２１、１２１、…の位置を調節する。上記調節後、クランプ１２１、１２１、…が反力杭２、２、…に挿入されるようにして載荷試験装置１０を降ろすとともに、クランプ１２１、１２１、…に反力杭２、２、…を掴ませる。
【００２７】
設置後、載荷試験を行なう。載荷試験は、載荷シリンダ１３１、１３１、…の作動によって当接部１３２、１３２、…が試験杭１を押し込む際の、沈下量測定点の変位を基準梁を基準として測定することによって進行する。ここで、試験杭１を押し込むための反力は４本の反力杭２、２、…と地盤Ｇとの間で作用する引き抜き抵抗から得られる。こうして試験杭１の地盤Ｇにおける支持力の評価に要するデータが、試験杭１に掛かる荷重と試験杭１の変位との関係として得られる。
載荷試験終了後は、クランプ１２１、１２１、…を狭めさせて反力杭２、２、…から離す。引き続いてクレーンにより載荷試験装置１０を撤去して後処理が進行する。
【００２８】
この様に、本発明に係る載荷試験装置１０及び載荷試験方法では、載荷ユニット１３を略中央に挟んで設けられるクランプ１２１、１２１、…で反力杭２、２、…を着脱自在に掴むことで、容易に試験杭１について載荷試験を行なうことができる。よって、載荷試験に要する工期を短縮できるとともに、手間を軽減できる。
反力杭２、２、…と本体梁１１１の結合、解放は反力杭２、２、…の本数に対応した個数設けられたクランプ１２１、１２１、…の作動によって行なえる。そのため、反力杭２、２、…を例えば４本といった本数適用し、引き抜き抵抗力を高めて反力を確保する場合でも、容易に上記結合、解放を行なうことができる。ここで、載荷試験時にはクランプ１２１は油圧で鋼管矢板の内壁に押し当てられることで反力杭２を掴んでおり、本体梁１１１と反力杭２は堅固に結合されているので確実に反力を得ることができる。
【００２９】
このことにより、本体梁１１１と反力杭２、２、…の結合、解放に手間や時間を掛けずに反力杭２、２、…の抜け上がりを防止して、試験杭１に効率良く反力を掛けることができる。また、こうして本体梁１１１と反力杭２、２、…を容易に結合、解放できるようにすることで、本体梁１１１に実荷重２４を積載する必要がなくなる。よって、本体梁１１１をコンパクトにすることで、載荷試験装置１０全体をコンパクトにして、保管、運搬、設置を容易にすることができる。
【００３０】
また、クランプ１２１で反力杭２を挟持するので、反力杭２は特に結合のための構成を有さなくてもよい。そのため、連続杭を構築する場合には、連続杭の一部をなす杭を反力杭２、２、…に適用して載荷試験を行なうことができる。この場合、連続杭とは別に反力杭２、２、…を設ける必要はないので、反力杭２、２、…の仮設、撤去を省略することができる。
【００３１】
なお、本発明に係る載荷試験装置１０は上述の例に限らない。
例えば、クランプユニット１２は、図２に示すように、クランプガイド１２２、クランプ移動シリンダ１２３に加えて、クランプ１２１を本体梁１１１の幅方向に摺動自在に支持し、上記幅方向に案内するクランプガイド１２６と、クランプ１２１を油圧により上記幅方向に移動させ、位置決めするクランプ移動シリンダ１２７とを有する構成としてもよい。このことで、試験杭１、反力杭２に適用する連続杭が直線状に配列されていない場合でも連続杭の配列に対応して、本体梁１１１と反力杭２、２、…の結合をさらに容易にすることができる。
【００３２】
ここで、クランプガイド１２６及びクランプ移動シリンダ１２７は、全てのクランプユニット１２、１２、…に設けても良いし、載荷ユニット取付部１１３からみて外側若しくは内側のクランプユニット１２、１２に限って設けても良い。また、クランプユニット１２は、クランプ１２１の移動をクランプユニット１２外部から掛ける力によって行ない、ピンで位置決めする構成としても良い。
【００３３】
なお、反力杭２、２、…が例えばＨ型矢板である場合には、図３に示すように、クランプ１２１は反力杭２を挟持することで掴む構成としてもよい。クランプ１２１の形状は設計事項であり、杭の形状や必要な挟持強度に応じて適宜設定される。
また、載荷試験装置１０にクランプユニット１２の数は、例えば２組としてもよいし６組としてもよい。クランプユニット１２の数は設計事項であり、十分な引き抜き抵抗が得られることを条件に、経済性、作業スペース等を考慮して適宜設定される。
【００３４】
また、クランプユニット１２は、本体フレーム１１に対して着脱自在に取り付けられる構成としてもよい。例えば図４に示すように本体桁１１１にクランプ取付ガイド１１５を設け、クランプユニット１２が設けられたクランプ支持部１４をクランプ取付ガイド１１５に摺動させて、クランプユニット１２の着脱を行なう構成としても良い。このことで、杭の形状が変わるごとにクランプ支持部１４、１４、…を交換して載荷試験装置１０を容易に杭の形状に対応させられる。また、クランプ支持部１４を杭圧入引抜装置等、杭を挟持しながら作業する他の装置と共用とすることで、クランプユニット１２、１２、…の保管やメンテナンスに要する手間や経費を軽減できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、本体梁と反力杭の結合、解放を容易にすることで、載荷試験に要する時間の短縮と、手間の軽減を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る載荷試験装置１０の構成を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）平面図である。
【図２】載荷試験装置１０の別の実施例を示す（ａ）正面図及び（ｂ）側面図である。
【図３】載荷試験装置１０の別の実施例を示す正面図である。
【図４】載荷試験装置１０の別の実施例を示す正面図である。
【図５】従来の載荷試験装置２０の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 試験杭
２ 反力杭
１０ 載荷試験装置
１１ 本体フレーム
１２ クランプユニット
１３ 載荷ユニット
１４ クランプ支持部
２０ 載荷試験装置
１１１ 本体梁
１２１ クランプ
１２２、１２６ クランプガイド
１２３、１２７ クランプ移動シリンダ
Ｇ 地盤
Claims (6)
- 地盤に設けられる試験杭に荷重を掛ける載荷試験装置であって、
前記試験杭及び該試験杭を略中央に挟んで前記地盤に複数本設けられる反力杭の上に架設される本体梁と、
前記本体梁の略中央に設けられ、前記試験杭に対して略垂直方向に荷重を掛ける載荷ユニットと、
前記載荷ユニットを略中央に挟んで前記本体梁に複数個設けられ、前記反力杭を着脱自在に掴むクランプと、を備えることを特徴とする載荷試験装置。 - 請求項１に記載の載荷試験装置であって、
前記クランプは、前記本体梁が架設される方向に対して略平行な方向に移動自在であることを特徴とする載荷試験装置。 - 請求項２に記載の載荷試験装置であって、
前記本体梁が架設される方向に対して略平行な方向に前記クランプを案内するクランプガイドを備えることを特徴とする載荷試験装置。 - 請求項２又は請求項３に記載の載荷試験装置であって、
前記クランプは、前記本体梁が架設される方向に対して略直交する方向に移動自在であることを特徴とする載荷試験装置。 - 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の載荷試験装置を用いる載荷試験方法であって、
前記反力杭を前記クランプで掴みながら、前記試験杭に対して前記載荷ユニットで略垂直に荷重を掛けることを特徴とする載荷試験方法。 - 請求項５に記載の載荷試験方法であって、
前記試験杭は、前記地盤に並べて設けられる複数本の杭の１本であるとともに、
前記反力杭は、該複数本の杭のうち、該試験杭を挟んで設けられる杭であることを特徴とする載荷試験方法。
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