JP6242466B1 - 杭孔用貫入試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】孔底地盤の支持強度を測定する杭孔用貫入試験機として、貫入ロッドの孔底貫入のためにノッキングブロックを打撃するドライブハンマーの吊上げ機構の作動安定性及び耐久性に優れたものを提供する。【解決手段】吊上げ機構６は、内側ケーシング２内の油圧シリンダー６０のピストンロッド６０ａ下端に設けたスライドガイド枠６１に、一対の挟持片６２，６２が径方向スライド自在に保持され、両挟持片６２，６２間に引張コイルスプリング６３が係着されており、落下位置にあるドライブハンマー５の摘み部５１を両挟持片６２，６２間で挟んでクランプし、ピストンロッド６０ａの短縮作動で該ドライブハンマー５を持ち上げ、上限位置でクランプ解除部材６４に押接した両挟持片６２，６２が離間して該ドライブハンマー５を下放するように構成されてなる。【選択図】図２

Description

本発明は、アースドリル工法、プレボーリング工法、オールケーシング工法等によって穿設した杭孔の杭底地盤の支持強度を調べるための杭孔用貫入試験機に関する。

一般的に、場所打ち杭の施工にはケリーバ式アースドリル工法やオールケーシング工法が汎用され、またＰＨＣ杭やＲＣ杭の如き既製杭の施工にはアースオーガによるプレボーリング工法が多用されている。しかして、これら工法による建て込み完了後の杭の支持強度が充分であるか否かは一般的に載荷試験によって判定できるが、それによって支持強度不足が判明した場合は杭施工のやり直しに多大な労力と時間及びコストを費やすことになる。従って、通常では、施工予定地での試験ボーリングにて得られた地質試料のデータに基づき、所定の深度まで掘孔することで支持層に届いたものとみなしているが、施工予定地全体の地下深部が一様な層序で均質であるとは限らず、地歴によっては局所的に支持層の深さが異なったり、支持層自体の硬さの違いが大きかったりすることも多々あるため、個々の杭孔の底部が実際に充分な杭先端の支持力を有するとは言えない。

一方、形成した杭孔について杭先端の支持力が充分であるか否かを杭建て込み前に判定する手段として、掘削部材の回転駆動用モータの電流値から掘削負荷の変化を捉え、この掘削負荷の増大によって杭孔が地盤深部の硬い支持層に達したことを確認する方法が提案されている（特許文献１〜３）。しかるに、これらの方法では、掘孔が深くなるに伴い、掘削部材と孔壁との摩擦抵抗が大きくなることで、支持層に達していなくとも掘削負荷が著しく増大したり、掘削部位で滑りが発生することで、逆に支持層に達していても掘削負荷が減少したり、更には作業者の掘削作業の巧拙によっても掘削負荷は大きく変動するから、支持層への到達を確認する指標として信頼性に乏しい。

そこで、本出願人は先に、杭施工管理方法として、地盤に設定深度の杭孔を形成後、該杭孔内への杭の建て込み前に、杭孔内に貫入試験機を配置して孔底の支持強度を判定し、その支持強度が所定値以上である場合に該杭孔に杭を建て込むようにすることを提案している（特許文献４）。その貫入試験機は、縦筒状のハンマーケーシング（内側ケーシング）内に、該ケーシングの下端から下方突出する貫入ロッドを一体化したノッキングブロックと、該ノッキングブロックを自由落下によって打撃するドライブハンマーと、落下後のドライブハンマーを吊り上げて所定高さで下放する吊上げ機構とを備えており、貫入ロッドが孔底から所定深さまで貫入するのに要する打撃回数（Ｎ値）から孔底の支持強度を判定するものであり、国際標準のＮ値での管理を行えるので測定値の高い信頼評価が得られる。また、本発明者は、このような貫入試験機として、クレーンのワイヤで吊下げて杭孔に出入させる吊下げ式のもの（特許文献５）、アースオーガのスクリューロッドやアースドリルのケリーバ等の掘削ロッドに、その杭孔を掘削後の掘削先部材に代えて連結する掘削ロッド連結式のもの（特許文献６）、アースオーガにおけるスクリューロッドの先端側中空ロッド内やアースドリルにおける軸堀りバケット又は拡底バケットの中空ロッド内に組み込んだ掘削部材の中空ロッド内蔵型のもの（特許文献７）を提案している。

本出願人に係る上記先行技術の貫入試験機における吊上げ機構は、ハンマーケーシング内の上部に配置した油圧シリンダーと、該油圧シリンダーより下方突出するピストンロッドの先端部に固着した下向き二股状の枢支枠と、この枢支枠に垂直面内で揺動自在に枢着された一対のクランプアームと、両クランプアームを下部側同士が接近する方向に付勢するコイルスプリングと、該油圧シリンダーの下端外周部に固着された把持解除筒とで構成されている。そして、ハンマーケーシング内でドライブハンマーが落下位置にあるとき、ピストンロッドを伸長させて、ドライブハンマーに突設した係止軸を両クランプアームの下端部間で挟んで把持し、次いでピストンロッドの短縮作動によってドライブハンマーを吊上げるが、その上限位置で両クランプアームの上端部が把持解除筒の内周のテーパ面に接触し、傾斜誘導作用によって両クランプアームがコイルスプリングの付勢に抗して開き、もって把持解除されたドライブハンマーが自由落下してノッキングブロックを打撃し、この打撃力によってハンマーケーシングが下動し、その下動分だけ貫入ロッドも下がるようになっている。

特開平５−２８００３１号公報 特開２０００−２４５０５８号公報 特開２００３−７４０４５号公報 特許第５９４８４３５号公報 特許第５９９４０３５号公報 特許第５９７２４９４号公報 特許第５９３２１７８号公報

本発明者の提案に係る前記の貫入試験機は、既述のように測定値の高い信頼評価が得られているが、その貫入試験に際してハンマーケーシング内で大重量（ＪＩＳ Ａ １２１９の規定では６３．５±０．５ｋｇ）のドライブハンマーを繰り返し吊り上げて落下させるという苛酷な作動形態であるため、高い信頼性を確保しつつ長期間にわたって使用する上で、特に吊上げ機構の作動安定性及び耐久性をより向上させることが将来的に重要な課題であった。

本発明は、上記課題を解決すべく鋭意研究及び実施試験を重ねて達成されたものであり、特に吊上げ機構の作動安定性及び耐久性に優れた杭孔用貫入試験機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明は、地盤Ｇに穿設した杭孔Ｈに杭Ｐを建て込む前に、孔底Ｈｂ１，Ｈｂ２に着底させて孔底地盤の支持強度を測定する杭孔用貫入試験機Ｍであって、縦筒状の外側ケーシング１内に縦筒状の内側ケーシング２が昇降自在に保持され、該内側ケーシング２の下端から垂下する貫入ロッド３が外側ケーシング１の下端部を貫通して下方外部へ突出し、内側ケーシング２の下端部に該貫入ロッド３を一体化したノッキングブロック４が固着されると共に、該内側ケーシング２の内部に、自由落下によってノッキングブロック４を打撃するドライブハンマー５と、落下後のドライブハンマー５を吊り上げて所定高さで下放する吊上げ機構６とが設けられ、該貫入ロッド３が孔底Ｈｂ１，Ｈｂ２から所定深さまで貫入するのに要するドライブハンマー５の打撃回数から前記支持強度を測定するように構成され、吊上げ機構６は、内側ケーシング２内の上部に配置した油圧シリンダー６０と、該油圧シリンダー６０より下方突出するピストンロッド６０ａの先端に設けたスライドガイド枠６１と、該スライドガイド枠６１に径方向スライド自在に保持された一対の挟持片６２，６２と、両挟持片６２，６２を相互の接近方向に付勢するばね部材（引張コイルスプリング）６３と、内側ケーシング２内の上部側に設けたクランプ解除部材６４とからなり、ドライブハンマー５に突設した摘み部５１を両挟持片６２，６２間で挟んでクランプし、ピストンロッド６０ａの短縮作動で該ドライブハンマー５を持ち上げ、その上限位置でクランプ解除部材６４に押接した両挟持片６２，６２がばね部材６３の付勢に抗して離間して該ドライブハンマー５を開放するものとなっている。

請求項２の発明は、上記請求項１の杭孔用貫入試験機Ｍにおいて、吊上げ機構６の両挟持片６２，６２が内面側に内から外へ上り勾配の傾斜部６２ａを備えると共に、前記クランプ解除部材６４が外面側に外から内へ下り勾配の傾斜部６４ａを備え、該クランプ解除部材６４と両挟持片６２，６２の傾斜部６４ａ，６２ａ，６２ａ同士の押接に伴う傾斜誘導作用により、両挟持片６２，６２がばね部材６３の付勢に抗して離間するように構成されてなる。

請求項３の発明は、上記請求項１の杭孔用貫入試験機Ｍにおいて、クランプ解除部材６４が円筒状で外周面にテーパ状の傾斜部６４ａを備え、両挟持片６２，６２の傾斜部６２ａ，６２ａが該クランプ解除部材６４の傾斜部６４ａに対応するテーパ面をなす構成としている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの杭孔用貫入試験機Ｍにおいて、ドライブハンマー５の摘み部５１が径大頭部５１ａを有する突軸状をなす一方、吊上げ機構６の両挟持片６２，６２が相互に対向する凹円弧部６２ｂと該凹円弧部６２ｂの下縁から下方へ拡径するテーパ部６２ｃとを有し、落下位置にあるドライブハンマー５を該吊上げ機構６によってクランプする際、両挟持片６２，６２のテーパ部６２ｃ，６２ｃと摘み部５１の径大頭部５１ａとの押接に伴う傾斜誘導作用により、離間した両挟持片６２，６２間に該摘み部５１が突入し、その径大頭部５１ａの下側を凹円弧部６２ｂ，６２ｂ間で挟着するように構成されてなる。

請求項５の発明は、上記請求項１〜４のいずれかの杭孔用貫入試験機Ｍにおいて、吊上げ機構６のスライドガイド枠６１が両側壁部６１ｂ，６１ｂに径方向に沿うガイド溝６１ｄを備えると共に、前記各挟持片６２が両側部にガイド溝６１ｄにスライド嵌合する突縁部６２ｅを備え、前記ばね部材６３が両挟持片６２，６２の両側部間に各々係着した引張コイルスプリングからなる構成としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る杭孔用貫入試験機Ｍでは、既述の先行技術（特許文献４〜７）と同様に、地盤Ｇに穿設した杭孔Ｈに着底させ、内側ケーシング２内で吊上げ機構６によって吊り上げたドライブハンマー５を自由落下させてノッキングブロック４を打撃し、貫入ロッド３が孔底Ｈｂ１，Ｈｂ２から所定深さまで貫入するのに要するドライブハンマー５の打撃回数から孔底地盤の支持強度を測定する。しかして、該吊上げ機構６は、油圧シリンダー６０のピストンロッド６０ａの先端に設けたスライドガイド枠６１に、一対の挟持片６２，６２が径方向スライド自在に保持されており、ばね部材（引張コイルスプリング）６３によって相互の接近方向に付勢された両挟持片６２，６２間でドライブハンマー５の摘み部５１を挟んでクランプし、ピストンロッド６０ａの短縮作動で該ドライブハンマー５を持ち上げ、その上限位置でクランプ解除部材６４に押接した両挟持片６２，６２がばね部材６３の付勢に抗して離間して該ドライブハンマー５を開放するものであるから、作動が極めて確実で安定性に優れる上、動作部の損耗を生じにくく耐久性に優れており、長期にわたって上記支持強度測定の高い信頼性を確保できる。

請求項２の発明によれば、吊上げ機構６にて吊り上げたドライブハンマー５を下放する際、ピストンロッド６０ａの短縮作動の終盤でクランプ解除部材６４と両挟持片６２，６２の傾斜部６４ａ，６２ａ，６２ａ同士が押接し、その傾斜誘導作用によって両挟持片６２，６２が離間してドライブハンマー５のクランプを解除するから、該ドライブハンマー５の下放が確実で迅速になされると共に、その解除操作を格別な駆動機構を要さずにピストンロッド６０ａの短縮作動のみで自動的に行えるという利点がある。

請求項３の発明によれば、クランプ解除部材６４が円筒状で外周面にテーパ状の傾斜部６４ａを備え、両挟持片６２，６２の傾斜部６２ａ，６２ａが該クランプ解除部材６４の傾斜部６４ａに対応するテーパ面をなすから、両挟持片６２，６２のスライド離接方向がどのような向きであっても、両傾斜部６２ａ，６４ａがテーパ面同士で摺接して吊り上げたドライブハンマー５を支障なくクランプ解除できると共に、吊上げ機構６の組立製作も容易になるという利点がある。

請求項４の発明によれば、落下位置にあるドライブハンマー５を該吊上げ機構６によってクランプする際、ピストンロッド６０ａの伸長作動の終盤で両挟持片６２，６２のテーパ部６２ｃ，６２ｃとドライブハンマー５の摘み部５１の径大頭部５１ａとが押接し、傾斜誘導作用によって離間した両挟持片６２，６２間に該摘み部５１が突入し、その径大頭部５１ａの下側を凹円弧部６２ｂ，６２ｂ間で挟着するから、該ドライブハンマー５のクランプが確実になされると共に、そのクランプ操作を格別な駆動機構を要さずにピストンロッド６０ａの伸長作動のみで自動的に行えるという利点がある。

請求項５の発明によれば、吊上げ機構６の両挟持片６２，６２は、各々両側の突縁部６２ｅ，６２ｅをスライドガイド枠６１の両側のガイド溝６１ｄ，６１ｄにスライド嵌合すると共に、相互の両側部間にばね部材６３として引張コイルスプリングが係着しているから、ドライブハンマー５のクランプ及びクランプ解除における両挟持片６２，６２の離接動作が安定して円滑になされるという利点がある。

ケリーバ式アースドリル機を示し、（ａ）は全体の側面図、（ｂ）はケリーバに本発明の一実施形態の杭孔用貫入試験機を連結した状態の要部の側面図である。 同貫入試験機の縦断面図である。 同貫入試験機の平面図である。 図２のＸ−Ｘ線の矢視断面図である。 同貫入試験機における吊上げ機構を示す分解斜視図である。 同吊上げ機構の挟持片を組み付けたスライドガイド枠を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 同吊上げ機構の挟持片を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線の矢視断面図である。 同吊上げ機構の動作を（ａ）〜（ｅ）の順に示す縦断側面図である。 同貫入試験機を用いたケリーバ式アースドリル工法による杭施工において、貫入試験による孔底の支持強度が所定値以上であった場合の工程を（ａ）〜（ｋ）の順に示す概略縦断面図である。 同貫入試験機による貫入試験時の動作を示し、（ａ）は孔底に貫入ロッドが着底した状態、（ｂ）は外側ケーシングの下降によって内側ケーシングが上限位置に配置した試験開始時の状態、（ｃ）は貫入ロッドが孔底地盤に貫入した状態、のそれぞれ縦断側面図である。 同アースドリル工法による杭施工において、貫入試験による孔底の支持強度が所定値未満であった場合の貫入試験以降の工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す概略縦断面図である。

以下に、本発明の一実施形態として、ケリーバ式アースドリル工法に適用する仕様とした杭孔用貫入試験機について、図面を参照して具体的に説明する。

この杭孔用貫入試験機Ｍは、図１（ａ）の如くアースドリル機ＡＤのケリーバＫの下端に連結していた、実線で示す軸堀りバケットＢ１や仮想線で示す拡底バケットＢ２に代えて、図１（ｂ）の如く該ケリーバＫの下端に連結して用いるようになっている。しかして、アースドリル機ＡＤは、ブームＢｏ及びフロントフレームＦを備えた走行式クレーンよりなり、斜め前方へ張出するフロントフレームＦの先端にケリードライブ装置ＫＤが保持され、ブームＢｏによって巻上げワイヤＷを介して吊持されたケリーバＫが該ケリードライブ装置ＫＤに上下動可能に挿通しており、ケリードライブ装置ＫＤの下位には、一対のホースリールＨｒを設置したロータリーテーブルＲＴが取り付けられ、このロータリーテーブルＲＴには油圧用及び電気配線用のロータリーカップリング（図示省略）が設置されている。

図２〜図４に示すように、貫入試験機Ｍは、縦筒状の外側ケーシング１内に縦筒状の内側ケーシング２が昇降自在に同心状に装填されており、外側ケーシング１の上端板１ａの中央に平面視正方形の突軸部１１が突設されると共に、内側ケーシング２の下端中央から垂下する貫入ロッド３が外側ケーシング１の下端を貫通して下方外部へ突出している。この貫入ロッド３の先端側には地質試料を採取するための二つ割り可能なサンプラー３ａが設けてあり、また突軸部１１にはケリーバＫの下端にピン止め連結するためのピン孔１１ａが水平に貫設されている。なお、外側ケーシング１の外周の上部位置と、中間よりやや下部寄りの位置とに、ガラス板１２ａを嵌装した点検窓１２が設けてある。

そして、図２及び図４に示すように、外側ケーシング１の内周の中間よりやや上位から下部側に、複数（図では４つ）の環状ガイド板１３が一定間隔置きに固設される一方、内側ケーシング２の外周に、略全長にわたる長さの複数本（図では４本）のガイド凸条２１が周方向に等配して形成されており、各ガイド凸条２１が環状ガイド板１３の内周に設けた各凹陥部１３ａに摺動自在に嵌合している。また、図２に示すように、外側ケーシング１の内周の上部側には、環状板からなるストッパー１４が固設されており、内側ケーシング２の上端板２ａが周辺部で該ストッパー１４に当接することで、外側ケーシング１内での内側ケーシング２が上限位置になる。

更に、外側ケーシング１内の上端近傍には、外側ケーシング１に対する内側ケーシング２の下降量を計測するエンコーダー７が取り付けられ、該エンコーダー７から延出する計測コード７ａが内側ケーシング２の上端に止着されている。また、図２及び図３に示すように、外側ケーシング１の上端板１ａには、後述する吊上げ機構６の油圧シリンダー６０に対応する２個の油圧ホース用アダプタ１８と、エンコーダー８に対応する１個の電線用アダプタ１９とが設けてある。なお、図２では、油圧シリンダー６０に作動油を給排する２本の油圧チューブｔの内の１本を図示している。

一方、外側ケーシング１の下部側には、内側ケーシング２の昇降空間１０から隔絶した蓄圧室１５が設けられ、該蓄圧室１５内は圧縮空気の封入によって高圧になっている。この蓄圧室１５は、その内圧により、掘孔中に貫入ロッド３の貫通部分から泥水や土砂が外側ケーシング１内に侵入するのを防止するものであり、独立の下端部材１ｂとして外側ケーシング１の下端に着脱可能にボルト止めされている。そして、該蓄圧室１５の天井部１５ａ及び底板部１５ｂの開口部１５ｃ，１５ｄに、貫入ロッド３が内周Ｏリング付きの軸受部材１６Ａ，１６Ｂを介して気密に挿通されている。また、上部側の軸受部材１６Ａ上には貫入ロッド３を挿通するカラー１７が配置しており、図２の仮想線で示すように、内側ケーシング２の下端が該カラー１７に当接することで、外側ケーシング１内での内側ケーシング２が下限位置になる。

内側ケーシング２は、図２に示すように、下端部にノッキングブロック４が固着されると共に、該ノッキングブロック４を自由落下によって打撃する短円柱状のドライブハンマー５と、落下後のドライブハンマー５を吊り上げて所定高さで下放する吊上げ機構６とを内蔵している。しかして、貫入ロッド３は、上端に設けた円板部３ｂにおいてノッキングブロック４の下面側に固着されている。また、ドライブハンマー５は、上面中央に丸軸状の摘み部５１が突設されており、該摘み部５１の上端部が球頂状の径大頭部５１ａになっている。

吊上げ機構６は、図５でも示すように、内側ケーシング２の上端板２ａに基端側を固着した油圧シリンダー６０と、該油圧シリンダー６０より下方突出するピストンロッド６０ａの先端に固着したスライドガイド枠６１と、該スライドガイド枠６１に径方向スライド自在に保持された一対の挟持片６２，６２と、両挟持片６２，６２を相互の接近方向に付勢する引張コイルスプリング６３と、油圧シリンダー６０の下端外周部に固設された短円筒状のクランプ解除部材６４とで構成されている。そして、クランプ解除部材６４の外周下部は下方へ縮径するテーパー状をなし、外から内へ下り勾配の環状の傾斜部６４ａを構成している。

図５に示すように、吊上げ機構６のスライドガイド枠６１は、円形の上板部６１ａと、該上板部６１ａの径方向両側から垂下する左右側板部６１ｂ，６１ｂと、両側板部６１ｂ，６１ｂの前後両端の底部間に架設された帯状の補強板６１ｃ，６１ｃとで構成され、上板部６１ａにおいてピストンロッド６０ａの下端に設けた円形の取付板６０ｂにボルト止めされている。そして、各側板部６１ｂは、下半部から前後両側に上下２本の突片６１１，６１２が延設されて全体的に略「士」の字形をなし、前後各々の両突片６１１，６１２間でガイド溝６１ｄを形成している。

該吊上げ機構６の両挟持片６２，６２は、図７でも示すように、相互の対向側を内側として、内側上部が内から外へ上り勾配の傾斜部６２ａとなり、内側下部に凹円弧部６２ｂとその下縁から下方へ拡径するテーパ部６２ｃを有すると共に、左右両側部に上下一対の左右方向に沿う突縁部６２ｄ，６２ｅが形成されており、相互の対向側の中間部が下側の突縁部６２ｅの上面から連続する水平段部６２ｆとなっている。そして、図５に示すように、左右各側の上下の突縁部６２ｄ，６２ｅ間に、上下２個の掛止孔６５ａを設けた縦帯板状のばね留め板６５がボルト止めされている。また、各挟持片６２は、背面側全体が円周面をなし、傾斜部６２ａがクランプ解除部材６４における傾斜部６４ａの凸型のテーパ面に対応する凹型のテーパ面になっている。

図６（ａ）（ｂ）で示すように、両挟持片６２，６２は、スライドガイド枠６１の内側に前後両側から、各々左右の下側の突縁部６２ｅをガイド溝６１ｄに嵌合すると共に、上下の突縁部６２ｄ，６２ｅ間に該スライドガイド枠６１の上側の突片６１１を通す形で挿嵌されている。そして、両挟持片６２，６２の相互間には、左右各２本のコイルスプリング６３が両端を各ばね留め板６５の掛止孔６５ａに掛けて装着されており、これらコイルスプリング６３の引張力により、非クランプ時の両挟持片６２，６２は下側の突縁部６２ｅがガイド溝６１ｄの奥端に配置する接近状態で保持されている。この接近状態において、両挟持片６２，６２の傾斜部６２ａ，６２ａにおける上下縁の円弧同士、ならびに凹円弧部６２ｂ，６２ｂの円弧同士は、それぞれ同一円周上にあるように設定されており、傾斜部６２ａ，６２ａの上縁円弧の円径がスライドガイド枠６１の外周円径よりも若干径大で、凹円弧部６２ｂ，６２ｂの円径がハンマーケーシング５における摘み部５１の軸径に略等しくなっている。

この吊上げ機構６では、内側ケーシング２内で落下位置にあるドライブハンマー５に対し、図８（ａ）で示すように、油圧シリンダー６０のピストンロッド６０ａを伸長させることにより、接近状態にある両挟持片６２，６２のテーパ部６２ｃ，６２ｃにドライブハンマー５の摘み部５１の径大頭部５１ａが押接し、その傾斜誘導作用によって両挟持片６２，６２が引張コイルスプリング６３の付勢に抗して開くことで、図８（ｂ）で示すように、摘み部５１が両挟持片６２，６２間に突入し、その径大頭部５１ａが水平段部６２ｆ，６２ｆを超えたとき、両挟持片６２，６２が引張コイルスプリング６３の付勢によって接近し、凹円弧部６２ｂ，６２ｂ間で摘み部５１の軸部つまり径大頭部５１ａの下側を挟着し、もってドライブハンマー５がクランプされる。そして、図８（ｃ）で示すように、このクランプ状態でピストンロッド６０ａを収縮作動させることで、ドライブハンマー５を吊り上げるが、ピストンロッド６０ａが上限位置まで来た際に、図８（ｄ）に示すように、両挟持片６２，６２の傾斜部６２ａ，６２ａがクランプ解除筒６４の傾斜部６４ａに押接し、傾斜誘導作用によって両挟持片６２，６２が引張コイルスプリング６３の付勢に抗して強制的に開くため、図８（ｅ）に示すように、クランプ解除されたドライブハンマー５が自由落下し、内側ケーシング２の底端のノッキングブロック４（図２参照）を打撃することになる。

上記構成の杭孔用貫入試験機Ｍを用いたケリーバ式アースドリル工法による場所打ち杭の施工では、図９に示すように、（ａ）アースドリル機のケリーバＫに連結した前堀り用の軸掘バケットＢｐによって地盤上位の軟弱層Ｇｓを掘削・排土し、（ｂ）その掘削孔ＨｐにスタントパイプＰｓを圧入し、（ｃ）孔内にベントナイト液等の安定液Ｌｓを注入しつつ、交換した本堀り用の径小の軸掘バケットＢ１にて掘削・排土し、（ｄ）想定される地下深部の硬質支持層Ｇｈに達する深さ（設定深度）の杭孔Ｈ１を形成する。そして、（ｅ）軸掘バケットＢ１を抜出後の杭孔Ｈ内に、該軸掘バケットＢ１に代えてケリーバＫに連結した貫入試験機Ｍを挿入し、（ｆ）該貫入試験機Ｍを孔底Ｈｂ１に着底させ、孔底地盤の支持強度を測定し、該支持強度が所定値以上であれば、（ｇ）該貫入試験機Ｍの抜出後の杭孔Ｈ１内に鉄筋籠Ｆｃを建て込み、（ｈ）鉄筋籠Ｆｃの内側にトレミー管Ｔｐを挿入し、（ｉ）エアーＡｉｒの導入によってスライムＳを排出し、（ｊ）生コンＣを打設しつつ、その打ち上げに伴ってトレミー管Ｔｐを引き抜いてゆき、（ｋ）最後にスタントパイプＰｓを引抜く、という手順で場所打ち杭Ｐの建て込みを完了する。

なお、図示を省略するが、拡底杭施工として、杭孔Ｈ１の形成後、その底部を拡底バケットＢ２〔図１（ａ）の仮想線参照〕で拡大した上で場所打ち杭Ｐを建て込む場合、前記工程（ｆ）の貫入試験機Ｍ１による孔底地盤の支持強度の測定後に拡底バケットＢ２で杭底部を拡大するか、もしくは前記工程（ｄ）の杭孔Ｈの形成に引き続いて拡底バケットＢ２による杭底部の拡大を行ったのち、貫入試験機Ｍによる測定を行えばよい。

貫入試験機Ｍによる孔底地盤の支持強度の測定は、まず図１０（ａ）に示すように、アースドリル機ＡＤ〔図１（ａ）参照〕に保持されたケリーバＫの下端開口部（図示省略）に、突軸部１１を嵌入してピン止めすることにより、当該貫入試験機Ｍを該ケリーバＫの下端に連結する。この連結状態の貫入試験機Ｍでは、外側ケーシング１側でケリーバＫに支持されているため、内側ケーシング２は自重によって外側ケーシング１内での下限位置に配置し、これに伴って外側ケーシング１の下端からの貫入ロッド３の突出長さが最大になっている。

かくしてケリーバＫの下端に連結した貫入試験機Ｍは、該ケリーバＫを非回転で下動させることにより、先に形成している杭孔Ｈ１内に挿入し、孔壁に接触しないように下降させて孔底Ｈｂ１に着底させる。しかして、この着底においては、図１０（ａ）の如く貫入ロッド３の先端が孔底Ｈｂに当接することで内側ケーシング２の下降は停止しても、外側ケーシング１は内側ケーシング２に対して相対的に昇降自在であるから、貫入ロッド３の退入を伴って外側ケーシング１がケリーバＫと一体に下降し、図１０（ｂ）に示すように、内側ケーシング２が外側ケーシング１内での上限位置に達した時点で、当該外側ケーシング１とケリーバＫの下降が停止し、これに伴って外側ケーシング１の下端からの貫入ロッド３の突出長さが最小になる。そして、この外側ケーシング１の下降停止位置でケリーバＫを昇降不能に固定し、該貫入試験機Ｍを駆動して測定試験を行う。

測定試験では、既述のように、内側ケーシング２内の吊上げ機構６の駆動により、図８（ａ）〜（ｅ）の如く、ドライブハンマー５をクランプして吊り上げ、その上限位置でクランプ解除して該ドライブハンマー５を下放し、自由落下する該ドライブハンマー５にて下端のノッキングブロック４を打撃する。その打撃力により、図１０（ｃ）に示すように、内側ケーシング２の下動を伴って貫入ロッド３が杭底Ｈｂ１の地盤Ｇに貫入するから、以降同様に打撃操作を繰り返すことにより、貫入ロッド３が孔底Ｈｂ１から所定深さまで貫入するのに要する打撃回数を計測し、その打撃回数に基づいて杭底Ｈｂ１の地盤の支持強度が所定値以上であるか否かを判定する。

ドライブハンマー５の打撃回数（Ｎ値）は吊上げ機構６の油圧シリンダー６０の作動を司る地上側の油圧駆動制御装置（図示省略）によってカウントされ、孔底地盤への貫入ロッド３の貫入量は内側ケーシング２の下降量としてエンコーダー７で計測される。そして、エンコーダー７による計測信号は、電気配線を通して地上の自動計測装置（図示省略）に送られ、１打撃当たりの沈下量つまり貫入ロッド３の地盤Ｇに対する貫入量及び累計貫入量が打撃回数（Ｎ値）と共に記録・表示される。なお、ＪＩＳ Ａ １２１９で規定される標準貫入試験では、質量６３．５±０．５ｋｇのドライブハンマー５を７６±１ｃｍ自由落下させてノッキングブロック４を打撃し、外径５１±１ｍｍ，内径３５±１ｍｍの貫入ロッド３が地盤に３０ｃｍ貫入するのに要する打撃回数をＮ値として表すから、この貫入試験機Ｍでも上記標準貫入試験に準拠して支持強度をＮ値として掌握すればよい。

かくして測定した孔底地盤の支持強度が所定値以上であれば、杭の建て込みが可能と判定し、既述した図９（ｇ）〜（ｋ）の工程手順で場所打ち杭Ｐ１の杭施工を行うが、例えば図１１（ａ）で示すように、地下深部の支持層Ｇｈが当初の想定よりも深い位置にあり、杭孔Ｈ１が該支持層Ｇｈに達していないこと等で、前記貫入試験機Ｍにて測定した杭底地盤の支持強度が所定値に満たなかった場合には、以下の手順を採用する。すなわち、貫入試験機Ｍを抜出した杭孔Ｈ１に対し、図１１（ｂ）の如く安定液Ｌｓを追加注入しつつ、再びケリーバＫに連結した軸掘バケットＢ１にて掘削・排土することにより、より深い杭孔Ｈ２を形成し、同（ｃ）の如く再掘削後の杭孔Ｈ２に再びケリーバＫに連結した貫入試験機Ｍを挿入して孔底Ｈｂ２に着底させ、前記同様にして杭底地盤の支持強度を測定する。そして、該杭孔Ｈ２が当初の想定より深い位置にあった支持層Ｇｈに達していること等で、該支持強度が所定値以上であれば、同（ｄ）の如く当初想定の杭孔Ｈ１用として準備していた鉄筋籠Ｆを鉄筋籠本体Ｆ１として、この鉄筋籠本体Ｆ１に籠延長部Ｆ２を継ぎ足し構築して長くした鉄筋籠ＦＣを用い、同（ｅ）の如く再掘削後の杭孔Ｈ２に該鉄筋籠ＦＣを建て込み、以降は図９（ｇ）〜（ｋ）と同様の手順で場所打ち杭Ｐの建て込みを完了する。

上記実施形態で例示したように、杭孔用貫入試験機Ｍによる孔底地盤の支持強度の測定においては、ハンマーケーシング２内で大重量のドライブハンマー５を繰り返し吊り上げて落下させるという苛酷な使用状況になるが、この杭孔用貫入試験機Ｍの吊上げ機構６では、油圧シリンダー６０のピストンロッド６０ａの先端に設けたスライドガイド枠６１に径方向スライド自在に保持された一対の挟持片６２，６２がばね力で相互の接近方向に付勢され、両挟持片６２，６２間でドライブハンマー５の摘み部５１を挟んでクランプし、ピストンロッド６０ａの短縮作動で該ドライブハンマー５を持ち上げ、その上限位置でクランプ解除部材６４によって両挟持片６２，６２がばね力の付勢に抗して離間して該ドライブハンマー５を下放する構成であるから、作動が極めて確実で安定性に優れる上、動作部の損耗を生じにくく耐久性に優れており、長期にわたって上記支持強度測定の高い信頼性を確保できる。

また、実施形態のように、吊り上げたドライブハンマー５を下放する際、ピストンロッド６０ａの短縮作動の終盤でクランプ解除部材６４と両挟持片６２，６２の傾斜部６４ａ，６２ａ，６２ａ同士が押接し、その傾斜誘導作用によって両挟持片６２，６２が離間してドライブハンマー５をクランプ解除する構成では、該ドライブハンマー５の下放が確実で迅速になされる。一方、落下位置にあるドライブハンマー５をクランプする際、ピストンロッド６０ａの伸長作動の終盤で両挟持片６２，６２のテーパ部６２ｃ，６２ｃにドライブハンマー５の摘み部５１の径大頭部５１ａが押接し、傾斜誘導作用によって離間した両挟持片６２，６２間に突入した該摘み部５１の径大頭部５１ａの下側を凹円弧部６２ｂ，６２ｂ間で挟着する構成では、該ドライブハンマー５のクランプが確実になされる。そして、これら構成では、ドライブハンマー５のクランプ解除及びクランプの操作に格別な駆動機構を要さず、ピストンロッド６０ａの伸縮作動のみで自動的に行えるから、吊上げ機構６が構造的に簡素で安価に製作できるという利点もある。

更に、挟持片６２及びクランプ解除部材６４の傾斜部６２ａ，６４ａは、平坦な傾斜面を有していてもよいが、実施形態のようにクランプ解除部材６４が円筒状で外周面にテーパ状の傾斜部６４ａを備え、両挟持片６２，６２の傾斜部６２ａ，６２ａが該クランプ解除部材６４の傾斜部６４ａに対応するテーパ面をなす構成では、挟持片６２，６２のスライド離接方向がどのような向きであっても、両傾斜部６２ａ，６４ａがテーパ面同士で摺接して吊り上げたドライブハンマー５を支障なくクランプ解除できるから、その作動の確実性がより向上すると共に、吊上げ機構６の組立製作も容易になる。なお、クランプ解除部材６４については、実施形態では油圧シリンダー６０の下端部に取り付けているが、内側ケーシング２側に取り付けることもできる。

吊上げ機構６のスライドガイド枠６１と両挟持片６２，６２との嵌合構造、ならびに両挟持片６２，６２を接近方向に付勢するばね部材６３の形態については、実施形態で例示した以外に種々設定可能であるが、実施形態のように各挟持片６２の両側の突縁部６２ｅ，６２ｅをスライドガイド枠６１の両側のガイド溝６１ｄ，６１ｄにスライド嵌合する構造とし、相互の両側部間にばね部材６３として引張コイルスプリングを係着すれば、ドライブハンマー５のクランプ及びクランプ解除における両挟持片６２，６２の離接動作が安定して円滑になされると共に、スライドガイド枠６１に対する両挟持片６２，６２の組み付け操作も簡単になるという利点がある。なお、実施形態では各挟持片６２の左右両側に各上下一対の突縁部６２ｄ，６２ｅを備えるが、スライドガイド枠６１のガイド溝６１ｄにスライド嵌合する突縁部６２ｅのみとしてもよい。

その他、本発明の杭孔用貫入試験機Ｍにあっては、外側ケーシング１における内側ケーシング２に対するスライドガイド構造および昇降上下限を定めるストッパー構造、貫入ロッド３の貫通部の封止構造等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

なお、本発明の杭孔用貫入試験機Ｍは、実施形態ではケリーバ式アースドリル工法において削孔に用いた軸堀りバケットＢ１や拡底バケットＢ２に代えてケリーバＫに連結するものを例示したが、プレボーリング工法におけるアースオーガのスクリューロッドによる掘孔後に該スクリューロッドの掘削先部材に代えて連結するスクリューロッド連結式のもの（特許文献６参照）、クレーンのワイヤで吊下げて杭孔に出入させる吊下げ式のもの（特許文献５参照）、前記スクリューロッドの先端側中空ロッド内や前記軸堀りバケット又は拡底バケットの中空ロッド内に組み込んだ掘削部材の中空ロッド内蔵型のもの（特許文献７参照）のいずれにも適用可能であり、吊上げ機構６を除く各部についてはこれら型式に応じた構成を採用すればよい。

１ 外側ケーシング
２ 内側ケーシング
３ 貫入ロッド
４ ノッキングブロック
５ ドライブハンマー
５１ 摘み部
５１ａ 径大頭部
６ 吊上げ機構
６０ 油圧シリンダー
６０ａ ピストンロッド
６１ スライドガイド枠
６１ｂ 側壁部
６１ｄ ガイド溝
６２ 挟持片
６２ａ 傾斜部
６２ｂ 凹円弧部
６２ｃ テーパー部
６２ｅ 突縁部
６３ 引張コイルスプリング（ばね部材）
６４ クランプ解除部材
６４ａ 傾斜部
Ｇ 地盤
Ｈ 杭孔
Ｈ１ 設定深度の杭孔
Ｈ２ 再掘削後の杭孔
Ｈｂ１ 最初の杭底
Ｈｂ２ 再掘削後の杭底
Ｍ 杭孔用貫入試験機
Ｐ 場所打ち杭（杭）

Claims (5)

1. 地盤に穿設した杭孔に杭を建て込む前に、孔底に着底させて孔底地盤の支持強度を測定する杭孔用貫入試験機であって、
   縦筒状の外側ケーシング内に縦筒状の内側ケーシングが昇降自在に保持され、該内側ケーシングの下端から垂下する貫入ロッドが外側ケーシングの下端部を貫通して下方外部へ突出し、内側ケーシングの下端部に該貫入ロッドを一体化したノッキングブロックが固着されると共に、該内側ケーシングの内部に、自由落下によって前記ノッキングブロックを打撃するドライブハンマーと、落下後のドライブハンマーを吊り上げて所定高さで下放する吊上げ機構とが設けられ、該貫入ロッドが孔底から所定深さまで貫入するのに要するドライブハンマーの打撃回数から前記支持強度を測定するように構成され、
   前記吊上げ機構は、内側ケーシング内の上部に配置した油圧シリンダーと、該油圧シリンダーより下方突出するピストンロッドの先端に設けたスライドガイド枠と、該スライドガイド枠に径方向スライド自在に保持された一対の挟持片と、両挟持片を相互の接近方向に付勢するばね部材と、前記内側ケーシング内の上部側に設けたクランプ解除部材とからなり、前記ドライブハンマーに突設した摘み部を両挟持片間で挟んでクランプし、ピストンロッドの短縮作動で該ドライブハンマーを持ち上げ、その上限位置で前記クランプ解除部材に押接した両挟持片が前記ばね部材の付勢に抗して離間して該ドライブハンマーを開放するものである、杭孔用貫入試験機。
2. 前記吊上げ機構の両挟持片が内面側に内から外へ上り勾配の傾斜部を備えると共に、前記クランプ解除部材が外面側に外から内へ下り勾配の傾斜部を備え、該クランプ解除部材と両挟持片の傾斜部同士の押接に伴う傾斜誘導作用により、両挟持片が前記ばね部材の付勢に抗して離間するように構成されてなる請求項１に記載の杭孔用貫入試験機。
3. 前記クランプ解除部材が円筒状で外周面にテーパ状の前記傾斜部を備え、両挟持片の前記傾斜部が該クランプ解除部材の傾斜部に対応するテーパ面をなす請求項２に記載の杭孔用貫入試験機。
4. 前記ドライブハンマーの摘み部が径大頭部を有する突軸状をなす一方、前記吊上げ機構の両挟持片が相互に対向する凹円弧部と該凹円弧部の下縁から下方へ拡径するテーパ部とを有し、落下位置にあるドライブハンマーを該吊上げ機構によってクランプする際、両挟持片のテーパ部と前記摘み部の径大頭部との押接に伴う傾斜誘導作用により、離間した両挟持片間を該摘み部が突入し、その径大頭部の下側を前記凹円弧部間で挟着するように構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の杭孔用貫入試験機。
5. 前記吊上げ機構のスライドガイド枠が両側壁部に径方向に沿うガイド溝を備えると共に、前記各挟持片が両側部に前記ガイド溝にスライド嵌合する突縁部を備え、前記ばね部材が両挟持片の両側部間に各々係着した引張コイルスプリングからなる請求項１〜４のいずれかに記載の杭孔用貫入試験機。

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