JPH0788746B2 - 地盤穿孔による支持層の検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、場所打杭や既製の埋込み杭の設置施工の分
野において、同杭の支持層地盤への根入れ深さを適正に
設置施工するために実施される地盤穿孔による支持層の
検出方法に関する。

従来の技術 場所打杭の既製埋込み杭の設置施工においては、それが
設置される地盤における支持層の深さ位置を正確に把握
して適正な根入れを実現しなければならない。仮にも支
持層への根入れが不十分であると、支持力の不足、ある
いは杭変形量の増大により上部構造の沈下を防げない。
逆に、根入れが深すぎても手数が嵩み、使用材料量が増
加して不経済な施工となるからである。

そこで従来、支持層の検出方法としては、 地盤穿孔時に排出されてくる排土の種類（組成）を目
視により判別する方法。

穿孔機が土から受ける抵抗力の大小により判別する方
法。

などが実施されている。上記の方法はボーリング調査
などにより予め確かめられている土層の構成と対比検討
して支持層を検出しようとするものであり、施工方法に
よってはかなり正確な検出ができる。また、上記の方
法は穿孔機が受けた抵抗の大きさを電気的変化に変換す
るなどして判別するものである。

本発明が解決しようとする問題点 従来の上記の検出方法の場合は、穿孔機の種類や穿孔
条件によっては、排土が土の種類を目視により判別でき
るだけの形になっていない場合もあり、すなわち汎用性
に乏しい方法といわねばならない。

また、上記の検出方法は、穿孔機が受けた抵抗が真に
地層の変化によるものだけではなく、機械的要因である
穿孔回転数又は貫入推力又は土砂の詰りなどの外乱も受
け易いので、正確さに信頼をおき難いという問題点があ
った。

問題点を解決するための手段 上記従来技術の問題点を解決するための手段として、こ
の発明に係る地盤穿孔による支持層の検出方法は、図面
の第１図〜第５図に実施例を示したとおり、 地盤穿孔機（１）にアコーステック・エミッションセン
サー（２）を設置し、該アコーステック・エミッション
センサー（２）により地盤穿孔時の先端カッタービット
（３）による地盤の切削音を検出し、この検出信号は弁
別処理回路（６）へ入力して発生レベルに変換し、土質
性状による変化に基いて支持層の深さ位置を検出するこ
ととした。

作用 第１図に示したように地盤穿孔機１にアコーステック・
エミッションセンサー（以下AEセンサーと略す）２を設
置して地盤穿孔を行なうと、先端カッター３が地盤を切
削するときに発生する切削音がAEセンサー２により電気
信号として検出される（第３図Ａ）。即ち、アコーステ
ック・エミッションとは地盤，岩盤が外力等を受けて変
形する時に発生する弾性波である。なお、AEセンサー２
で検出した切削音には電気的雑音、機械的雑音等が含ま
れているので、これらはフィルター回路８によって除去
し（第３図Ｂ）、さらに平均値検波器９によって平滑化
し発生レベルに変換する（第３図Ｃ）。即ち、AE発生レ
ベルは地盤の地層構成によって変化し、特にＮ値50以上
の礫が混在する支持層では軟弱な土層に比して著るしく
周波数が高くなり高周波成分が多くなるので、この特性
を利用して支持層を検出する。即ち、Ｎ値が高くなれば
なる程前記AE発生レベルも大きくなるのである。

したがって、AE発生レベルと穿孔深さとを関連づけて表
示部10に出力表示をする（第５図）ことにより、所定の
支持層に何ｍ穿孔されたかを正確に検出することができ
るのである。

実 施 例 まず、第１図は、アースオーガー１におけるオーガーマ
シン４にAEセンサー２を磁石等で貼付けて設置し、オー
ガー５の先端カッタービット３が地盤を切削するとき発
生する切削音は同オーガー５を通じてオーガーマシン４
に伝達されたものをAEセンサー２で検出する構成を示し
ている。切削音は、金属中を減衰することなく伝播する
ので、その距離が長くても正確に検出できる。

AEセンサー２で検出した切削音の弁別処理装置６は、ア
ースオーガー１の本体部（操縦席など）に設置されてい
る。

弁別処理装置６の構成は、第２図に示したとおり、AEセ
ンサー２で検出しプリアンプ７により増幅された切削音
の電気信号（第３図Ａ）が入力されるメインアンプフィ
ルタ８と，同出力を平滑化する平均値検波器９及び出力
表示部10とより成る。

メインアンプフィルタ８においては、予め土質特性,N値
等に対して発生する切削音の周波数帯域をキャブレーシ
ョンすることにより、支持層と認められる土質の周波数
帯と発生率とを求めておき、それ以外の切削音及び電気
的雑音や機械的雑音を除去する。即ち、これらの雑音
は、周波数帯，信号の持続時間，レベル（パワー）等が
対象とする切削音とは異なっているため容易に除去処理
できるのであり、このメインアンプフィルタ８で弁別処
理した信号は第３図Ｂのようになる。

前記の弁別信号（第３図Ｂ）は、次に平均値検波器９に
入力され、平滑化されてAE発生レベルに変換される（第
３図Ｃ）。このAE発生レベルは、第４図に土層とＮ値及
びAE発生レベルの関連性を模式的に示したように、Ｎ値
が高くなればなる程大きくなる。

したがって、表示部10においては、第５図に示したよう
にAE発生レベル（単位Ｖ）を縦軸とし、穿孔深度（ｍ）
を横軸として表示する。しかもキャリブレーションで求
めたＮ値50の発生レベルを点線ａで示すと、これとの交
点ｂより以深が支持層であると明確に判定することがで
き、その深さｃは正確に求めることができるのである。

なお、穿孔深度は、オーガー５の進入量を計測して弁別
処理装置６へ入力する。したがって、アースオーガー１
のオペレータは、単に弁別処理装置６の表示部10を見な
がら穿孔を実施すればよいのである。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この発
明に係る地盤穿孔による支持層の検出方法によれば、穿
孔機１を使用して対象地盤を穿孔するだけの施工によ
り、支持層の深さ位置を極めて正確に検出でき、かつそ
れが記録表示される。即ち、従来のように掘削時の排土
をいちいち観測する必要はないし、また、穿孔時に発生
する各種の雑音よりも高周波帯域で判定を行なうので、
外乱の混入に影響されることなく正確な検出が行なえ
る。

従って、杭の設置施工時に支持層への適正な根入れ深さ
を確保でき、もって支持力が十分に大きく変形や沈下の
ない、しかも経済的な杭の設置施工に寄与することであ
る。

また、この検出方法によれば、検出結果が自動的に記録
保存され、後日の確認に供し得るし、しかも検出機器は
ある特定の周波数帯域の発生率に限定して実施できるの
で、小型で安価な装置で容易に実施できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る検出方法が実施される機械，装
置を示した概念図，第２図はセンサー及び弁別処理装置
の構成を示したブロック線図，第２図A,B,Cは検出信号
及び処理信号を示したグラフ，第４図は地層構造とＮ値
及びAE発生レベルの関連性を示したグラフ，第５図は表
示部に表示されたグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤穿孔機（１）にアコーステック・エミ
   ッションセンサー（２）を設置し、該アコーステック・
   エミッションセンサー（２）により地盤穿孔時の先端カ
   ッタービット（３）による地盤の切削音を検出し、この
   検出信号は弁別処理回路（６）へ入力して発生レベルに
   変換し、土質性状による変化に基いて支持層の深さ位置
   を検出することを特徴とする地盤穿孔による支持層の検
   出方法。