JPH10102493A - 杭打ち施工管理システム - Google Patents

杭打ち施工管理システム

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JPH10102493A
JPH10102493A JP27554396A JP27554396A JPH10102493A JP H10102493 A JPH10102493 A JP H10102493A JP 27554396 A JP27554396 A JP 27554396A JP 27554396 A JP27554396 A JP 27554396A JP H10102493 A JPH10102493 A JP H10102493A
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pile
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wave
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Naoyuki Kita
直之 喜多
Junji Sakimoto
純治 崎本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】波動理論解析を用いて杭の支持力推定や健全性
の評価を高精度にかつ客観的に行う。 【解決手段】本発明の杭打ち施工管理システムは、杭4
の打込みに伴う杭頭近傍での変形及び波動をそれぞれ計
測する計測機器としてのひずみ計11及び加速度計12
と、杭4の変位を計測する計測機器としての変位計17
と、これらの計測機器で計測された変形及び波動データ
を用いて杭4の波動理論解析を行う演算装置13とから
なり、該演算装置は、波動理論解析の結果及び前記計測
機器で計測された変位データを用いて杭4の貫入性及び
健全性並びに支持力を評価し、該評価に基づいて該杭に
係る打込み条件を決定若しくは修正し、該打込み条件に
したがって杭4を打ち込むハンマー3を制御するように
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、杭打設工事におい
て利用される杭打ち施工管理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】良質な支持層が深いところにある場合、
構造物を支持するための基礎として杭基礎が広く用いら
れており、例えば図3のように、クローラ型の杭打機1
にリーダ2を取り付け、かかるリーダ2にディーゼルハ
ンマー3を装着して杭4を打ち込むが、打ち込まれた杭
が十分な支持力を有しているかどうかについては、いわ
ゆる杭打ち試験を行って杭の貫入量やリバウンド量を測
定し、該測定値を例えば道路橋示方書の動的支持力公式
に適用して杭の支持力を推定するという手順で判断して
いた。
【0003】一方、構造物の大型化に伴って杭も長尺化
あるいは大口径化する傾向にあり、上述した動的支持力
公式の適用範囲を超える場合も増えてきた。そのため、
最近では、杭頭にひずみ計および加速度計を設置し、か
かる計測機器で杭の打込みに伴うひずみや加速度を計測
し、しかる後に該計測値を用いて波動理論解析を行って
支持力推定や杭の健全性を調べることが多くなってき
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波動理
論解析を行うにあたっては、一般的には、限定された杭
について試験的な打込み及び計測を行った後で波動理論
解析を行い、しかる後にその解析結果を参考として他の
杭の打込み条件を決定するにとどまっている。
【0005】そのため、試験杭自体については、波動理
論解析に基づいて打込み条件を定めているわけではな
く、他の杭の打込みについても、打込み位置ごとで地盤
の性状が異なるような場合には、波動理論解析の適用が
十分ではなく、したがって、杭の支持力推定や健全性評
価にはおのずと精度に限界があった。
【0006】また、波動理論解析による解析結果を評価
するにあたっては、現場技術者の判断に委ねられること
が多いため、解析の評価にばらつきが生じるおそれがあ
るという問題もあった。
【0007】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、波動理論解析を用いた杭の支持力推定や健全
性の評価を高精度にかつ客観的に行うことが可能な杭打
ち施工管理システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の杭打ち施工管理システムは請求項1に記載
したように、杭の打込みに伴う杭頭近傍での変形及び波
動並びに前記杭の変位を計測する計測機器と、該計測機
器で計測された変形及び波動データを用いて前記杭の波
動理論解析を行う演算装置とからなり、該演算装置は、
波動理論解析の結果及び前記計測機器で計測された変位
データを用いて前記杭の貫入性及び健全性並びに支持力
を評価し、該評価に基づいて該杭に係る打込み条件を決
定若しくは修正し、該打込み条件にしたがって前記杭を
打ち込むハンマーを制御するように構成したものであ
る。
【0009】本発明に係る杭打ち施工管理システムにお
いては、1回の打撃若しくは数回の打撃にわたる杭頭近
傍での変形及び波動並びに杭の変位を計測する。ここ
で、杭打ちに伴って杭体に生ずる変形や波動を計測する
には一般的にはそれぞれひずみと加速度を計測すればよ
いが、例えば加速度に代えて速度を計測してもよい。
【0010】次に、変形及び波動データを用いて波動理
論解析を行い、該解析結果及び変位データを用いて杭の
支持力を評価するとともに、その時点での根入れ深さあ
るいは一打撃若しくは数回にわたる打撃ごとの貫入量は
どの程度かといった貫入性、並びに打撃に伴って杭に生
じた応力が該杭の破損につながるおそれがないかどうか
といった健全性を評価する。
【0011】次に、これらの評価に基づいて該杭に係る
打込み条件を決定若しくは修正する。例えば、根入れ深
さや支持力が所定の大きさに達していない場合におい
て、杭の健全性に余裕があるときには、打撃エネルギー
を現状維持若しくは増加させて打撃効率を向上させるよ
うにし、逆に健全性に余裕がないときには、打撃エネル
ギーを減少させる。
【0012】次に、これらの打込み条件にしたがって杭
を打ち込むハンマーを制御する。例えば、ラム落下高を
変化させる、打撃回数を増減する、ディーゼルハンマー
の燃料噴射量を加減するといった制御を行う。
【0013】そして、かかる打込み制御、計測、演算評
価、打込み条件決定といった一連の手順を一打撃ごとあ
るいは数回にわたる打撃ごとにリアルタイムに繰り返し
行う。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る杭打ち施工管
理システムの実施の形態について、添付図面を参照して
説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。
【0015】図1は、本実施形態に係る杭打ち施工管理
システムを示した全体ブロック図である。同図でわかる
ように、本実施形態の杭打ち施工管理システムは、杭4
の頭部に取り付けられ該杭の変形であるひずみと波動で
ある加速度をそれぞれ計測する計測機器としてのひずみ
計11及び加速度計12と、杭4に取り付けられたター
ゲット18を追尾するカメラ19と、該カメラで撮像さ
れた画像を処理して杭4の変位を算出する計測機器とし
ての変位計17と、これらの計測機器で計測された計測
データを用いて演算処理を行う演算装置13と、該演算
装置の演算結果を出力する出力装置14とから概ね構成
され、ひずみ計11及び加速度計12は、増幅器15、
A/Dコンバータ16を介して演算装置13に接続して
ある。
【0016】演算装置13は、例えばパソコンで構成さ
れ、ひずみ及び加速度データを用いて杭4の波動理論解
析を行うようになっているとともに、該波動理論解析の
結果及び変位データを用いて杭4の貫入性及び健全性並
びに支持力を評価し、該評価に基づいて該杭に係る打込
み条件を決定若しくは修正し、該打込み条件にしたがっ
て杭4を打ち込むハンマー3を制御するようになってい
る。
【0017】出力装置14は、演算結果を計測結果とと
もに記録するデータレコーダや、演算結果を印刷するプ
ロッターやプリンタ、あるいは画面に表示するディスプ
レイ等で構成すればよい。
【0018】図2は、本実施形態に係る杭打ち施工管理
システムの作用を説明したフローチャートである。同図
でわかるように、本実施形態に係る杭打ち施工管理シス
テムにおいては、まず、ハンマー3を所定の初期条件で
駆動制御して杭4の打込みを行う(ステップ101)。
打込みの初期条件としては、例えば、杭打ちに先だって
行われる地盤調査に基づいて適宜定めればよい。
【0019】打込み中においては、杭頭における杭4の
ひずみと加速度をそれぞれひずみ計11、加速度計12
で計測するとともに、変位計17で杭4の変位を計測す
る(ステップ102)。
【0020】次に、ひずみについては、増幅器15で増
幅しA/Dコンバータ16でデジタルに変換した後、演
算装置13で処理して打撃力Fに変換するとともに、加
速度については、増幅器15で増幅するとともに内蔵積
分回路で速度に変換し、これをA/Dコンバータ16で
デジタル値である速度Vに変換する(ステップ10
3)。
【0021】次に、打撃力F、速度Vを用いた杭4の波
動理論解析を演算装置13で行い、杭4の貫入抵抗力や
打撃応力を算出する(ステップ104)。
【0022】ここで、波動理論解析としては、杭体を伝
播する波を進行波と反射波に分離して行う、例えばCA
SE法と呼ばれる手法を採用するとともに、測定波形と
波動理論による解析波形との波形マッチングを行うこと
によって、土質パラメータを適宜修正するのがよい。な
お、かかる解析は、一打撃ごとに行ってもよいし、数回
ごとに行ってもよい。
【0023】次に、算出された杭の貫入抵抗力及び打撃
応力並びに計測された変位データから、杭4の支持力を
評価するとともに、その時点での根入れ深さあるいは一
打撃若しくは数回にわたる打撃ごとの貫入量はどの程度
かといった貫入性、並びに打撃に伴って杭に生じた応力
が該杭の破損につながるおそれがないかどうかといった
健全性を評価する(ステップ105)。評価にあたって
は、必要に応じて算出値あるいは計測値を補正したり、
あるいは安全率や地盤の強度回復等を考慮する。なお、
かかる補正係数や安全率等については、演算装置13内
の記憶媒体(図示せず)に適宜記録しておくのがよい。
【0024】次に、これらの評価に基づいて同一杭に係
る次の打撃の際の打込み条件を決定若しくは修正する
(ステップ106)。ここで、打込み条件については、
各評価に対応させる形でやはり演算装置13の内蔵記憶
媒体等に書き込んでおくのがよい。すなわち、ラム落下
高、ハンマーの種類、打撃回数、ディーゼルハンマーの
燃料噴射量といった打込み条件を支持力、根入れ深さ、
貫入量、打撃応力といった評価項目の関数として杭の種
類ごとに予め記憶媒体に書き込んでおき、例えば、根入
れ深さや支持力が所定の大きさに達していない場合にお
いて、杭の健全性に余裕があるときには、打撃エネルギ
ーを現状維持若しくは増加させて打撃効率を向上させる
ようにし、逆に健全性に余裕がないときには、打撃エネ
ルギーを減少させるというように打込み条件を修正す
る。
【0025】次に、これらの打込み条件にしたがって杭
を打ち込むハンマー3を駆動制御し杭打ちを行う(ステ
ップ101)。
【0026】このように、打込み制御、計測、演算評
価、打込み条件決定(修正)といった一連の手順を一打
撃ごとあるいは数回にわたる打撃ごとにリアルタイムに
繰り返し行う。そして、杭の支持力が所定の打ち止め条
件を満たせば、杭打ちを終了する。
【0027】以上説明したように、本実施形態に係る杭
打ち施工管理システムによれば、一打撃若しくは数回の
打撃ごとにひずみ及び加速度を計測して波動理論解析を
行い、その解析結果を同一の杭に係る次回の打込み条件
に反映させるようにしたので、実際の地盤性状に合わせ
て打ち止め管理や健全性管理を高い精度で行うことがで
きる。
【0028】したがって、例えば健全性に問題がなけれ
ば打撃エネルギーを大きくして杭打ちの効率を向上させ
たり、健全性を損なうおそれがあれば、打撃エネルギー
を小さくして杭打ちを慎重に行うといった緻密な杭打ち
管理が可能となる。そのため、実際の地盤性状が地盤調
査から予想される地盤性状と大きく異なるような場合で
あっても、杭を損傷させることなく、しかも効率的に杭
打ちを行うことができる。
【0029】また、本実施形態によれば、評価の際に必
要な補正係数、安全率、地盤の強度回復率等に関する情
報を貫入抵抗力や打撃応力との関係で演算装置の内部記
憶媒体等に予め記憶しておき、波動理論解析によって貫
入抵抗力等が算出されたときに該算出値に対応する形で
これらの情報を読み出すようにしたので、現場技術者の
経験や主観に左右されることなく客観的な評価を行うこ
とが可能となる。同様に、打込み条件決定の際に必要な
情報を評価内容との関係で演算装置の内部記憶媒体等に
予め記憶しておき、かかる情報を打込み条件を決定する
際に読み出すようにしたので、打ち止め管理や健全性管
理を現場技術者の経験や主観に左右されることなく客観
的に行うことが可能となる。
【0030】本実施形態では、杭の変形を計測する計測
機器をひずみ計11としたが、かかる機器に限定される
ものではなく、要するに杭の打込みに伴って杭に生じた
変形を計測できるものであればいかなる機器でもよい。
同様に、杭4に生じた波動を計測できるものであればい
かなる機器でもよく、例えば加速度計12に代えて速度
計を使用してもよい。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の杭打ち施工
管理システムは請求項1に記載したように、杭の打込み
に伴う杭頭近傍での変形及び波動並びに前記杭の変位を
計測する計測機器と、該計測機器で計測された変形及び
波動データを用いて前記杭の波動理論解析を行う演算装
置とからなり、該演算装置は、波動理論解析の結果及び
前記計測機器で計測された変位データを用いて前記杭の
貫入性及び健全性並びに支持力を評価し、該評価に基づ
いて該杭に係る打込み条件を決定若しくは修正し、該打
込み条件にしたがって前記杭を打ち込むハンマーを制御
するように構成したので、波動理論解析を用いて杭の施
工管理や打ち止め管理を高精度にかつ客観的に行うこと
が可能となる。
【0032】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る杭打ち施工管理システムの全
体ブロック図。
【図2】本実施形態に係る杭打ち施工管理システムの作
用を説明したフローチャート。
【図3】杭打ち工事を行っている様子を示した図。
【符号の説明】
3 ハンマー 4 杭 11 ひずみ計(計測機器) 12 加速度計(計測機器) 13 演算装置 17 変位計(計測機器)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 杭の打込みに伴う杭頭近傍での変形及び
    波動並びに前記杭の変位を計測する計測機器と、該計測
    機器で計測された変形及び波動データを用いて前記杭の
    波動理論解析を行う演算装置とからなり、該演算装置
    は、波動理論解析の結果及び前記計測機器で計測された
    変位データを用いて前記杭の貫入性及び健全性並びに支
    持力を評価し、該評価に基づいて該杭に係る打込み条件
    を決定若しくは修正し、該打込み条件にしたがって前記
    杭を打ち込むハンマーを制御するようになっていること
    を特徴とする杭打ち施工管理システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002084032A1 (en) * 2001-04-17 2002-10-24 University Of Florida Wireless apparatus and method for analysis of driven piles
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