JP5990495B2 - Cast-in-place pile penetration detection device - Google Patents
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本発明は、場所打ち杭が支持層に到達して貫入したことを検知する場所打ち杭の支持層貫入検知装置に関するものである。 The present invention relates to a support layer penetration detection device for a cast-in-place pile that detects that the cast-in-place pile has reached the support layer and has penetrated.
鉄筋コンクリートの場所打ち杭は、造成のために削孔した孔は、杭を支持する支持地盤層に到達して貫入させなければならないが、設計者が意図する支持層へ杭が貫入するまで掘削したかは、(1)事前に行われた地盤調査結果をもとに掘削長さを決定し、その深度まで掘削する。(2)試験施工杭で、掘削した土が地盤調査結果の支持層と確認し、本施工では、予定深度の土が試験杭の時確認した土と同じことを確認する、などで行われている。 In the cast-in-place pile of reinforced concrete, the hole drilled for construction must reach the support ground layer that supports the pile and penetrate, but excavated until the pile penetrates into the support layer intended by the designer (1) The excavation length is determined based on the ground survey results conducted in advance, and excavation is performed to that depth. (2) In the test construction pile, the excavated soil is confirmed as the support layer of the ground survey result, and in this construction, the soil at the planned depth is confirmed to be the same as the soil confirmed at the test pile, etc. Yes.
しかし、前記方法は地盤の強さで支持層を設定している設計技術には十分対応できない。必要に応じて孔壁安定液の中の孔壁に対して載荷試験を行い、これにより強さを確認する方法が検討されるが、安定液の作用で保有している孔壁の安定性が低下し、測定中に地盤の崩壊が発生し、杭が造成されない事態になることも想定され、現実には実施が困難である。 However, the method cannot sufficiently cope with the design technique in which the support layer is set by the strength of the ground. A loading test is performed on the hole wall in the hole wall stabilizing liquid as necessary, and a method for confirming the strength is examined by this. However, the stability of the hole wall possessed by the action of the stabilizing liquid is confirmed. It is assumed that the ground will collapse during the measurement, and the pile will not be built.
測定中も孔壁を安定状態に保持するには、孔壁地盤に衝撃を与えない測定法として、従来の工事工程の流れの中で測定することが求められる。 In order to keep the hole wall in a stable state during the measurement, it is required to perform measurement in the flow of the conventional construction process as a measurement method that does not give an impact to the hole wall ground.
非接触で地盤の強さを測定する方法としては、強さの代替特性値として硬さを選び、硬さを評価できる弾性波速度を利用するPS検層と呼ばれる地盤弾性波速度測定方法がある。 As a method for measuring the strength of the ground in a non-contact manner, there is a ground elastic wave velocity measuring method called PS logging that uses elastic wave velocity that can select hardness as an alternative characteristic value of strength and evaluate the hardness. .
この方法は、直径10〜15cm程度のボーリング穴を利用して地表から発振するP波やS波の伝播速度を計測するダウンホール方式と、孔内起振受振方式が実用されている。 As this method, a downhole method for measuring the propagation speed of P-waves and S-waves oscillating from the ground surface using a boring hole having a diameter of about 10 to 15 cm, and an intra-hole vibration receiving method are in practical use.
ダウンホール方式では、地表を水平、鉛直方向に振動させ、その振動をボーリング孔内の受振器で計測するもので、受振器の位置を地中で移動することで測定深度毎の波動の伝達時間の差から波動の速度を求める方法である。 In the downhole method, the ground surface is vibrated in the horizontal and vertical directions, and the vibration is measured with a geophone in the borehole. The wave propagation time at each measurement depth is measured by moving the geophone position in the ground. This is a method of obtaining the wave velocity from the difference between the two.
孔内起振受振方式では、同一のボーリング孔内で孔内水を介して弾性波振動を起振し、受振する方法である。孔内起振受振方式は起振と受振装置が常に一定距離となっているため、小さな起振エネルギーで大深度での調査が可能となる方法である。 The in-hole vibration receiving method is a method in which elastic wave vibration is generated and received through water in the same boring hole. The in-hole excitation and reception method is a method that enables investigation at a large depth with a small excitation energy because the excitation and the receiving device are always at a constant distance.
孔内起振受振方式のPS検層測定は、前記のように直径10〜15cm程度の小さなボーリング孔を利用して、大深度まで小さな振動エネルギーで調査できるため、大深度に設置されることが多く、限られた現場敷地内での場所打ち杭工事には起振エネルギーが小さい孔内起振受振方式の採用メリットが大きい。 The PS logging measurement using the in-hole vibration receiving method can be conducted with a small vibration energy up to a large depth using a small boring hole with a diameter of about 10 to 15 cm as described above. In many cases, cast-in-place pile construction on a limited site site has a great merit in adopting an in-hole excitation receiving system with low excitation energy.
しかしながら、ボーリング孔を利用するこの方式では場所打ち杭のように直径が数mにもなる大口径の孔では、孔壁地盤に振動エネルギーが届かないため、測定ができない。 However, in this method using a boring hole, a large-diameter hole having a diameter of several meters, such as a cast-in-place pile, cannot measure because vibration energy does not reach the hole wall ground.
それに対し、下記特許文献は出願人が先に提案したもので、ハーフパイプ状の疑似地盤板を用いることでサスペンションPS検層が可能となり、予定深度掘削後に同装置を用いてせん断波を測定し、支持層であることを数値確認できるようになった。
この特許文献1は、図8に示すように、大口径の場所打ち杭の孔の測定孔壁地盤2にそってこの測定孔壁地盤2の近傍に擬似地盤面5としての反射板を設置して擬似測定領域を形成し、この反射板の中心位置近傍に振源4を設置するとともに、測定位置に受振器6a,6bを設置した。
As shown in FIG. 8, this
図中1は場所打ち杭造成のために削孔した大口径の杭孔、2は杭孔1の測定孔壁地盤、3は杭孔1内に充填された孔壁安定液を示す。
In the figure, 1 is a large-diameter pile hole drilled for cast-in-place pile construction, 2 is the measurement hole wall ground of the
図中7はフィルターチューブ、8はウエイト、9はドライバー、10はドライバー9の上に接続されたヘッドレジューサー、11はサスペンションゾンデ、12は滑車、13はウインチ、14は計測器を示す。
In the figure, 7 is a filter tube, 8 is a weight, 9 is a driver, 10 is a head reducer connected to the
杭孔1の先端が支持地盤に達したかを検知するには、振源4から発振すれば、弾性波が測定孔壁地盤2を伝播し、下方の2つの受振器6a,6bで受振される。この2つの受振器6a,6bで計測される伝播時間をもとにして測定孔壁地盤2の硬さを判定し、杭孔1の先端が支持地盤に到達しているかを判断する。
In order to detect whether the tip of the
特許文献1の場所打ち杭先端の支持層到達検知装置[PS検層プローブ(PS検層用装置)]および検知法を用いて現場での実証実験を行ったところ、検知装置を杭孔の壁面に出来るだけ近づけることが、図7に示すもっともよい波形が得られ、せん断波速度を特定しやすくなるが、同装置では杭掘削で孔曲がりが生じていると検知装置が孔壁から離れ、明瞭な波形が得られない。
When a field experiment was performed using the detection method [PS logging probe (PS logging device)] and the detection method at the tip of the cast-in-place pile in
PS検層プローブ(PS検層用装置)に取り付けた発振器(振源4)・受振器に振動波の方向性、受振の方向性があることから、杭の孔壁に直交でないと、エネルギーの拡散や受振波動が小さくなり受振波形が明瞭でなくなる。しかしプローブ向きを制御するのが困難であった。 Since the oscillator (vibration source 4) and geophone attached to the PS logging probe (PS logging device) have the direction of the vibration wave and the direction of the vibration reception, it must be orthogonal to the hole wall of the pile. Diffusion and received vibration are reduced and the received waveform is not clear. However, it was difficult to control the probe orientation.
また、装置の上げ下げは簡易な三又の支柱に滑車を取り付け、ウインチケーブルを通したもので測定に時間が掛り、杭軸部掘削工事が終了した夜間でしか計測できない。 The equipment can be lifted and lowered by attaching a pulley to a simple three-pronged column and passing a winch cable, which takes time to measure and can be measured only at night when the pile shaft excavation work is completed.
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、途中で折れ曲がった孔壁を避けながらPS検層プローブ(PS検層用装置)を出来るだけ、杭の孔壁に近づけることができる場所打ち杭の支持層貫入検知装置を提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate the inconvenience of the conventional example, and to make a PS logging probe (PS logging device) as close as possible to the hole wall of the pile while avoiding a bent hole wall in the middle. It is in providing the support layer penetration detection apparatus of this.
前記目的を達成するため請求項1記載の本発明は、場所打ち杭の孔の測定孔壁地盤にそってこの測定孔壁地盤の近傍に擬似地盤面としての反射板を設置して擬似測定領域を形成し、この反射板の中心位置近傍に振源を設置するとともに、測定位置に受振器を設置したPS検層用装置において、ワイヤーケーブルにより吊り下ろされた天秤による吊り下げ治具を用いて前記PS検層用装置を吊り支承したことを要旨とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention according to
請求項1記載の本発明によれば、サスペンションPS検層のPS検層用装置の吊り方につき天秤を用いることで杭孔壁の凹凸があっても、孔壁面に近づけることが出来る。 According to the first aspect of the present invention, even if there is unevenness in the pile hole wall, it is possible to bring it close to the hole wall surface by using a balance for the suspension method of the PS logging device for suspension PS logging.
請求項2記載の本発明は、吊り下げ治具は、天秤の他の片側にはカウンターウエイトを吊支したことを要旨とするものである。 The gist of the present invention described in claim 2 is that the hanging jig has a counterweight suspended on the other side of the balance.
請求項2記載の本発明によれば、カウンターウエイトはPS検層用装置を下方へ向けて吊り下げる錘の役割と、PS検層用装置を天秤支承するバランス材としての役目を果たすことができる。 According to the second aspect of the present invention, the counterweight can serve as a weight for suspending the PS logging device downward and a balance material for supporting the PS logging device on the balance. .
請求項3記載の本発明は、吊り下げ治具は、並行するワイヤーケーブルで滑動自在に吊り下ろされるプーリーに設けることを要旨とするものである。 The gist of the present invention described in claim 3 is that the suspension jig is provided on a pulley that is slidably suspended by a parallel wire cable.
請求項3記載の本発明によれば、天秤をプーリーによる2本吊りとすることでプローブの向きを孔壁に対し振動方向の制御が出来る。 According to the third aspect of the present invention, the direction of the probe can be controlled with respect to the hole wall by suspending the balance with two pulleys.
請求項4記載の本発明は、PS検層用装置はプローブ上げ下げ装置からワイヤーケーブルで吊り下されることを要旨とするものである。 The gist of the present invention described in claim 4 is that the PS logging device is suspended from the probe raising / lowering device by a wire cable.
請求項4記載の本発明によれば、プローブ上げ下げ装置を用いることで測定時間を短縮することができる。 According to the present invention, the measurement time can be shortened by using the probe raising / lowering device.
請求項5記載の本発明は、プローブ上げ下げ装置は、杭のスタンドパイプに設置して杭芯を中心に回転出来る架台に設けたことを要旨とするものである。
The gist of the present invention described in
請求項5記載の本発明によれば、杭のスタンドパイプ上を回転でき、P波S波測定を、容易に杭の全周360度方向の孔壁位置での測定が可能となる。
According to this invention of
以上述べたように本発明の場所打ち杭の支持層貫入検知装置は、途中で折れ曲がった孔壁を避けながら、PS検層プローブを出来るだけ、杭の孔壁に近づけることができ、正確な制御と時間の短縮が可能となるものである。 As described above, the support layer penetration detection device for cast-in-place piles according to the present invention allows the PS logging probe to be as close to the hole wall of the pile as possible while avoiding the hole wall bent in the middle, and can be controlled accurately. It is possible to shorten the time.
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の場所打ち杭の支持層貫入検知装置の実施1形態を示す側面図で、図中20は杭孔、21は孔壁、19はスタンドパイプである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a first embodiment of a cast-in-place pile support layer penetration detection apparatus according to the present invention, in which 20 is a pile hole, 21 is a hole wall, and 19 is a stand pipe.
先に、サスペンションPSプローブ16について説明すると、これは図8に示すサスペンションゾンデ11と同じようなものであり、弾性波速度を利用するPS検層と呼ばれる地盤弾性波速度測定方法に使用するものとして、擬似地盤面としての反射板を設置して擬似測定領域を形成し、この反射板の中心位置近傍に振源(発信機)を設置するとともに、測定位置に受振器を設置したものである。
First, the
ここで擬似測定領域とは、反射板の中心位置近傍に振源を設置した領域と反射板の無い受振器を設置した測定領域を包含する領域の双方を含むものである。 Here, the pseudo measurement region includes both a region where a vibration source is installed in the vicinity of the center position of the reflector and a region including a measurement region where a geophone without a reflector is installed.
杭孔20の先端が支持地盤に達したかを検知するには、振源から発振すれば、弾性波が測定孔壁地盤を伝播し、下方の2つの受振器で受振される。この2つの受振器で計測される伝播時間をもとにして測定孔壁地盤の硬さを判定し、杭孔1の先端が支持地盤に到達しているかを判断する。図中28は測定データロガーである。
In order to detect whether the tip of the pile hole 20 has reached the support ground, if it oscillates from a vibration source, an elastic wave propagates through the measurement hole wall ground and is received by two lower geophones. Based on the propagation time measured by these two geophones, the hardness of the measurement hole wall ground is determined to determine whether the tip of the
サスペンションPSプローブ16は、装置架台18に移動可能に設けたプローブ上げ下げ装置17のドラムウインチ24からワイヤーケーブル22で吊り降ろすものである。
The
先に装置架台18から説明すると、杭のスタンドパイプ19の中央に設置し、杭芯を中心に回転(360度)出来るものとして、架台本体30の下側に向けて滑走用のローラーキャスター31と脱輪防止パイプ32とを設けた。
First, from the device stand 18, it is assumed that it can be installed at the center of the
また、架台本体30の端には角パイプによる足33を突設するが、この足33はローラーキャスター31を介してスタンドパイプ19上に架台本体30を載置した場合には接地しないような長さのものである。
Further, a
本実施形態ではローラーキャスター31は架台本体30に設けたピン落とし込み穴35に差し入れるピン36で取り付けるものとした。
In this embodiment, the
架台本体30の上面に長さ方向に向けて直線状のウインチガイドレールとしての溝形鋼29を設け、前記プローブ上げ下げ装置17は車輪34により移動できる。
A grooved
プローブ上げ下げ装置17は図2、図3に示すようにワイヤーケーブル22の巻き取りおよび繰り出し用のドラムウインチ24として、昇降ワイヤー用ドラム37、昇降ケーブル用モーター38、整列巻き装置39、整列巻き減速ギヤ40、位置固定ローラー41を有し、信号ケーブル23の巻き取りおよび繰り出し用のドラムウインチ42として、信号ケーブル用ドラム43、信号ケーブル用モーター44、整列巻き装置45、磁気トルククラッチ46、整列巻き減速ギヤ47などを有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the probe raising / lowering
図中48はサスペンションロープ、49はスリップリング、50はウインチフレーム、58はワイヤー固定フック、59はシャフトである。 In the figure, 48 is a suspension rope, 49 is a slip ring, 50 is a winch frame, 58 is a wire fixing hook, and 59 is a shaft.
図5、図6に示すように、ワイヤーケーブル22を昇降ワイヤー用ドラム37から吊り降ろす先端には滑動するプーリー25を介在させてワイヤーケーブル22はこのプーリー25から折り返して並行する2本のワイヤーケーブル22で吊り下ろす。
As shown in FIGS. 5 and 6, a sliding
プーリー25には天秤26としてのリンクロッド51をリンクジョイント52で軸着し、天秤26の左右にはリンクジョイント52でツール支持パイプ53とカウンターウエイト27を吊り支承した。
A
ツール支持パイプ53にはサスペンションPSプローブ16を固定具としてのU字ボルト56で取り付ける。
The
また、カウンターウエイト27はリンクロッド51に横長穴54を形成し、リンクジョイント52をこの横長穴54をスライドできるようにしてカウンターウエイト27位置の調整が可能なものとする。(リンクロッド51が水平になるように調整する。)
Further, the
このようにしてサスペンションPSプローブ16は、2本のワイヤーケーブル22で吊り下ろすプーリー25とこのプーリー25に設ける天秤26による吊り下げ治具を用いて吊り支承される。図中57は、アーマードケーブルを示す。
In this way, the
ワイヤーケーブル22はドラムウインチ24にて上げ降ろしを行い、又、信号ケーブル23も同じくドラムウインチ42にて上げ降ろしを行うこととし、PSプローブ上げ下げ装置として一体化されたものとなった。
The
装置架台18には溝形鋼29が付いており、プローブ上げ下げ装置17が移動するための軌道となり、容易に杭の孔壁21に近づけることが出来る。また、装置架台18にはローラーキャスター31がついており、杭のスタンドパイプ19上を回転でき、P波S波測定を、容易に杭の全周360度方向の孔壁位置での測定が可能となる。
The device base 18 is provided with a grooved
サスペンションPSプローブ16は天秤26を用いて、地上より吊るしたワイヤーケーブル22が、途中で折れ曲がった孔壁天秤26を避けながら、サスペンションPSプローブ16を孔壁21に近づけることができる。
The
なお、前記天秤治具は、サスペンションPSプローブ16に取り付けた発振器・受振器に振動波の方向性、受振の方向性があることから正確に孔壁に対して直交方向を維持させる必要から、前記装置が1本のワイヤーケーブルではなく、プーリー25を用いて2本のワイヤーケーブルで吊り下ろす方法とすることにより、吊り下げたサスペンションPSプローブ16が杭の安定液中で回転することなく、当初の方向を維持しながら下げ降ろすことが可能となった。
In addition, since the said balance jig has the directivity of a vibration wave in the oscillator and geophone attached to the
ワイヤーケーブル22はドラムウインチ24にて上げ降ろしを行い、又、信号ケーブル23も同じくドラムウインチにて上げ降ろしを行うこととし、PSプローブ上げ下げ装置として一体化されたものとなった。
The
サスペンションPSプローブ16と杭の孔壁21との離れによって得られるせん断波形は、図7のように明瞭なり、第一受振点と第二受振点にて測定されたせん断波のタイムラグが容易に判読でき、本天秤により孔壁21に近づけられることの効果が実証されている。
The shear waveform obtained by the separation between the
1…杭孔 2…測定孔壁地盤
3…孔壁安定液 4…振源
5…擬似地盤面 6a,6b…受振器
7…フィルターチューブ 8…ウエイト
9…ドライバー 10…ヘッドレジューサー
11…サスペンションゾンデ 12…滑車
13…ウインチ 14…計測器
15…表示器 15a,15b…表示部
16…サスペンションPSプローブ 17…プローブ上げ下げ装置
18…装置架台 19…スタンドパイプ
20…杭孔 21…孔壁
22…ワイヤーケーブル 23…信号ケーブル
24…ドラムウインチ 25…プーリー
26…天秤 27…カウンターウエイト
28…測定データロガー
29…溝形鋼 30…架台本体
31…ローラーキャスター 32…脱輪防止パイプ
33…足 34…車輪
35…ピン落とし込み穴 36…ピン
37…昇降ワイヤー用ドラム 38…昇降ケーブル用モーター
39…整列巻き装置 40…整列巻き減速ギヤ
41…位置固定ローラー 42…ドラムウインチ
43…信号ケーブル用ドラム 44…信号ケーブル用モーター
45…整列巻き装置 46…磁気トルククラッチ
47…整列巻き減速ギヤ 48…サスペンションロープ
49…スリップリング 50…ウインチフレーム
51…リンクロッド 52…リンクジョイント
53…リンクロッド 54…横長穴
56…U字ボルト 57…アーマードケーブル
58…ワイヤー固定フック 59…シャフト
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