JPH10160446A - 杭打用リバウンド計 - Google Patents

杭打用リバウンド計

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JPH10160446A
JPH10160446A JP33478096A JP33478096A JPH10160446A JP H10160446 A JPH10160446 A JP H10160446A JP 33478096 A JP33478096 A JP 33478096A JP 33478096 A JP33478096 A JP 33478096A JP H10160446 A JPH10160446 A JP H10160446A
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JP
Japan
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pile
data
rebound
displacement
pile driving
Prior art date
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Application number
JP33478096A
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English (en)
Inventor
Koji Ishizuka
浩次 石塚
Tatsuo Ikeda
辰男 池田
Mineo Iwasaki
峯夫 岩崎
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UNYUSHO DAIGO KOWAN KENSETSUKYOKU
UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHO
Kaijo Corp
Original Assignee
UNYUSHO DAIGO KOWAN KENSETSUKYOKU
UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHO
Kaijo Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by UNYUSHO DAIGO KOWAN KENSETSUKYOKU, UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHO, Kaijo Corp filed Critical UNYUSHO DAIGO KOWAN KENSETSUKYOKU
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 船の動揺成分を確実に除去して杭のリバウン
ド計測を確実に精度よく行なうことのできる動揺補正手
段を備えた杭打用リバウンド計を提供すること。 【解決手段】 光学的に杭の垂直速度を計測するレーザ
ドップラー速度計と、該レーザドップラー速度計により
得られた速度データのアナログ量をディジタル量に変換
するA/D変換器2と、このA/D変換器2からの出力
よりリバウンド量、貫入量等を求める演算装置3とを備
え、杭のハンマー打撃前の任意時刻からリバウンド終了
後の任意時刻までの時間帯を除外した計測データに、最
小二乗法近似を適用し、前記時間帯の動揺成分を推測し
て、杭打ち込み変位から動揺の影響を除去する動揺補正
手段を具備すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は杭打用リバウンド計
に関し、特に杭打ち船を用いる海上杭打ち工事の分野で
利用される動揺補正手段を有する杭打用リバウンド計に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鋼管杭及びコンクリートパイルな
どをハンマーで杭打する場合、杭が一定量貫入して硬い
地盤層に到達すると、杭の貫入と上方へ反動するリバウ
ンド現象が生じる。このハンマー1打撃あたりのリバウ
ンド量及び貫入量は、杭の支持力の目安となる。従来
は、人が杭の表面に記録紙を適当な段階で貼り付け、鉛
筆等の筆記用具を押し当てて、ハンマー直下で直接記録
している。
【0003】また、上記のような人力計測に替わり、杭
表面に適当な段階で貼った小片のターゲットシートを船
上等に設置したCCDカメラで計測する装置、レーザー
を杭表面に直接照射し計測する装置や加速度計を杭に取
り付ける方法が試みられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
計測装置では船体動揺や積分による計測誤差の拡大によ
り、貫入量の計測に誤差が生じるという問題があった。
【0005】従来のように人が杭に直接紙を押しつけ、
その上に鉛筆を押しつけて記録するリバウンド計測は、
海上での計測作業が危険であり、またディーゼルハンマ
ーの飛沫油がかかり汚い作業でもある。また、この計測
方法では、リバウンド量の連続監視ができないため、最
適な施工管理が容易にできないという問題がある。
【0006】また、船上に設置したCCDカメラで計測
する場合やレーザーなどの光による計測装置の場合は、
杭が静止していても、船が上下動すると杭が移動してい
るように計測されてしまう。また、船がピッチングする
と、杭に当たるレーザビームの位置が移動し、やはり、
杭が変動しているように計測される。
【0007】また加速度計を杭に取り付けて、加速度を
2回積分し、杭変位を求める場合も、杭変位のデータに
は、加速度の計測誤差が2回も積分され、同様な誤差が
計測される。例えば、この加速度の計測誤差が一定の値
とすると、この誤差による杭変位の誤差は2次曲線とな
って現れる。従って、この船の動揺等による計測誤差を
補正しなければならないが、このような計測方法では、
十分ではなく精度に問題があり実用化できない欠点があ
る。
【0008】そこで、本発明は上記した従来技術の欠点
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、船の動揺成分を確実に除去して杭のリバウンド計測
を確実に精度よく行なうことのできる動揺補正手段を備
えた杭打用リバウンド計を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る杭打用リバ
ウンド計は、杭のハンマー打撃前の任意時刻からリバウ
ンド終了後の任意時刻までの時間帯を除外した計測デー
タに、最小二乗法近似を適用し、前記時間帯の動揺成分
を推測して、杭打ち込み変位から動揺の影響を除去する
動揺補正手段により構成されたものである。
【0010】また、本発明に係る杭打用リバウンド計
は、光学的に杭の垂直速度を計測するレーザドップラー
速度計と、該レーザドップラー速度計により得られた速
度データのアナログ量をディジタル量に変換するA/D
変換手段と、このA/D変換手段からの出力よりリバウ
ンド量、貫入量等を求める演算手段とを備え、杭のハン
マー打撃前の任意時刻からリバウンド終了後の任意時刻
までの時間帯を除外した計測データに、最小二乗法近似
を適用し、前記時間帯の動揺成分を推測して、杭打ち込
み変位から動揺の影響を除去する動揺補正手段により構
成されたものである。
【0011】上記構成によれば、図4のデータから図2
のデータを分離抽出して(P−b)のリバウンド量及び
貫入量bを確実に抽出することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例としての動
揺補正手段を備えた杭打用リバウンド計にレーザドップ
ラー速度計を使用した場合について、添付図面を参照し
つつ説明する。
【0013】図1は、本発明に係る動揺補正手段を備え
た杭打用リバウンド計を示す。図1において、1は、レ
ーザを用いて光学的に杭の垂直速度を計測するレーザド
ップラー速度計である。2は、アナログの速度波形から
ディジタルデータに変換するA/D変換器である。この
A/D変換器2は、変換したデータを蓄積するために、
4キロバイトのメモリを有する他、演算装置3からの命
令により、データ取り込み開始、停止が制御できる。3
は、速度計測データから杭のリバウンド量、貫入量、杭
の真の変位を求めデータを表示手段に表示する演算装置
である。8は、杭打ち終了後に各打撃の杭の真のリバウ
ンド量、貫入量を打ち出すプリンタである。これらレー
ザドップラー速度計1、A/D変換手段としてのA/D
変換器2、演算手段としての演算装置3により杭打用リ
バウンド計が構成される。なお、この杭打用リバウンド
計に上記プリンタ8等の周辺装置を含めてもよいことは
勿論である。
【0014】上記杭打用リバウンド計を杭打船船体7上
に設置する。この杭打船船体7の先端部には、杭打ちハ
ンマー5を垂直方向に案内して摺動させる杭打ちリーダ
ー6が設けられた支柱9が取り付けられている。前記杭
打ちハンマー5は、図示せぬ駆動手段により前記杭打ち
ハンマーガイド6により案内されて垂直方向に摺動可能
である。この杭打ちハンマー5により地盤10に対して
杭4が打ち込まれる。
【0015】上記レーザドップラー速度計1は、A/D
変換器2からのデータ取り込み開始指令により杭打ち作
業が完了するまで常にアナログの速度を出力し続ける。
A/D変換器2は、このアナログ量をディジタル量に変
換する機能と、変換したデータを蓄積するために、4キ
ロバイトのメモリを有する他、演算装置3からの命令に
より、データ取り込み開始、停止が制御できる。
【0016】このA/D変換器2は、一度開始命令を受
けると停止命令がくるまで速度データを蓄積し続ける。
データ蓄積量が4キロバイトになった時点から新しいデ
ータを取り込むときは、蓄積データ中の最も古いデータ
を消し、そこに新しいデータを記憶する。こうすること
により、最も新しいデータを取り込んだ時点より、4キ
ロバイト分の過去のデータを常に保管していることにな
る。
【0017】演算装置3は、A/D変換器2にデータ取
り込み開始命令を出し、常に新しい速度データの監視を
続け、その値が杭が打撃されたと判断できる設定値を越
えた時から3キロバイト分の時間が経過した時、取り込
み停止命令をA/D変換器2に出す。この時点でA/D
変換器2のメモリーには、杭打撃時点から前1キロバイ
ト、後3キロバイトのデータが保管されている。
【0018】演算装置3は、このメモリーから必要な量
のデータを演算装置3内の解析用のメモリーに取り込
み、杭のリバウンド終了時刻をある設定速度値以下のデ
ータが連続して設定個数検出された時刻とし、それを積
分し変位データに変換し、上述の補正演算を実行し、杭
のリバウンド量、貫入量、杭の真の変位の表示と記憶を
行う。それが終了すると、再度、A/D変換器2に取り
込み命令を出す。この工程を繰り返すことにより杭の打
ち始めから終わりまで連続的に計測を行い、杭打ち終了
後に各打撃の杭の真のリバウンド量、貫入量をプリンタ
8に打ち出す。
【0019】また、上記演算装置3では、速度データを
積分し変位データに変換するようにしているが、最小二
乗法を速度データに適用するとき、この速度データに直
接最小二乗法近似を適用し、その結果を積分し、前記時
間帯の動揺成分を推測して、杭打ち込み変位から動揺の
影響を除去するようにしてもよい。
【0020】前記杭のリバウンド終了時刻の設定速度値
は、演算装置3内のメモリに予め設定されている。ま
た、設定個数も予め演算装置3内のメモリに予め設定さ
れている。
【0021】次に、本発明に係る杭打用リバウンド計を
用いてリバウンド量を求める方法について以下に説明す
る。
【0022】図2は、杭打ちハンマーの打撃による杭の
真の変位を示す図である。すなわち、図2は船の動揺等
がなく静止した状態で杭打ちハンマーの打撃を杭に与え
た場合の杭の真の変位を示している。したがって、この
図2のような成分が求められれば変位量の最大値P、リ
バウンド終了後の変位量bが求められるのでリバウンド
量(P−b)が正確に求められる。
【0023】しかしながら、船の動揺等による誤差変位
が計測される。図3はその一例を示すものである。した
がって、船の動揺等にしたがって図3に示す船の動揺成
分は異なる。
【0024】そこで、実際に杭打用リバウンド計を用い
て船上等でリバウンド量を計測すると図4に示すように
図3に示す船の動揺による誤差変位を含む杭のハンマー
打撃時の変位計測データが計測される。すなわち、図4
は、図2の杭の真の変位と、図3の船の動揺により生じ
た誤差変位とが加算されたものになっている。よって、
図4のデータから図2のデータを分離抽出する必要があ
る。
【0025】次に、本発明に係る杭打用リバウンド計を
用いて動揺補正を行なう場合について説明すると、図5
に示すように杭のハンマー打撃時以前の任意の時刻ts
からリバウンド終了後の任意時刻te 間のデータを除外
する。この図5は、te 以後のデータがts 以前のデー
タの延長線になく、連続的につながらないことを示して
いる。すなわち、杭の貫入量に相当する変位量の段差が
生じている。この関数を数学的に表す必要があるが、一
般的な関数を用いた最小二乗法を適用することができな
い。そこで、この段差を表す関数として次のステップ関
数fd (t)を用いる。
【0026】
【数1】
【0027】ただし、tk は、時刻ts と時刻te 間の
任意の時刻である。このステップ関数fd (t)は、杭
打時間帯の任意の時刻以前でゼロ、以後で定数となる関
数が用いられている。
【0028】また、船の動揺による誤差変位fs (t)
は、一般的な最小二乗法で使われる時間tのベキ乗の多
項式で近似することができるはずであるから、次式で表
せる。
【0029】
【数2】
【0030】したがって、[数1]と[数2]を合成し
た次式の関数f(t)は、図5で表せる関数を表現する
ことができる。
【0031】
【数3】
【0032】ただし、tは、時刻ts 以前と、時刻te
以後の時刻である。
【0033】図5の波形をこのような式で近似すると、
最小二乗法の演算により、係数b、a0、1 、a2 、a
3 、a4 ・・・・・・を求めることができる。その結
果、船の動揺による誤差変位の近似関数fs (t)が求
められる。すなわち、図3の関数の近似式が求められた
ことになる。また、同時に、係数bは、杭の貫入量の近
似値として求められる。次に、図4が示す計測器により
得られる関数から、船の動揺による誤差変位の近似関数
s (t)を差し引くと図2の杭の真の変位に近似な関
数が求められる。この関数の最大値をPとすると、(P
−b)がリバウンド量を表すことになる。このようにす
ることによって、正確な動揺補正が可能になる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
杭のハンマー打撃前の任意時刻からリバウンド終了後の
任意時刻までの時間帯を除外した計測データに、最小二
乗法近似を適用し、前記時間帯の動揺成分を推測して、
杭打ち込み変位から動揺の影響を除去する動揺補正手段
を備えた構成よりなるので、従来のように人が杭に直接
紙を押しつけてその上に鉛筆を押しつけ記録するという
ようなことがないので安全で、衛生的でありしかも船の
動揺成分を除去したデータが確実に得られるのでリバウ
ンド量の連続監視が可能となり最適な施工管理を容易に
行うことができる効果がある。
【0035】また、本発明によれば、動揺のある箇所に
設置された場合でも、杭の速度又は変位の計測を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る杭打用リバウンド計にレ
ーザドップラ速度計を適用した実施例を示す図である。
【図2】図2は、杭の真の変位のデータを示す図であ
る。
【図3】図3は、船の動揺により計測される誤差変位を
示す図である。
【図4】図4は、杭打ち時の変位計測データを示す図で
ある。
【図5】図5は、杭打ち時の変位計測データから、杭打
撃時から杭のリバウンドが終了する間のデータを除外し
たものを示す図である。
【符号の説明】
1 レーザドップラ速度計 2 A/Dコンバータ 3 演算装置 4 杭 5 杭打ちハンマー 6 杭打ちリーダー 7 杭打ち船船体 8 プリンタ 9 支柱 10 地盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 辰男 岐阜県多治見市大畑大洞31−143 (72)発明者 岩崎 峯夫 東京都羽村市栄町3−1−5 株式会社カ イジョー内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 杭のハンマー打撃前の任意時刻からリバ
    ウンド終了後の任意時刻までの時間帯を除外した計測デ
    ータに、最小二乗法近似を適用し、前記時間帯の動揺成
    分を推測して、杭打ち込み変位から動揺の影響を除去す
    る動揺補正手段を具備することを特徴とする杭打用リバ
    ウンド計。
  2. 【請求項2】 光学的に杭の垂直速度を計測するレーザ
    ドップラー速度計と、該レーザドップラー速度計により
    得られた速度データのアナログ量をディジタル量に変換
    するA/D変換手段と、このA/D変換手段からの出力
    よりリバウンド量、貫入量等を求める演算手段とを備
    え、 杭のハンマー打撃前の任意時刻からリバウンド終了後の
    任意時刻までの時間帯を除外した計測データに、最小二
    乗法近似を適用し、前記時間帯の動揺成分を推測して、
    杭打ち込み変位から動揺の影響を除去する動揺補正手段
    を具備することを特徴とする杭打用リバウンド計。
  3. 【請求項3】 前記動揺補正手段は、最小二乗法を変位
    データに適用するとき、近似関数として、杭打時間帯の
    任意の時刻以前でゼロ、以後で定数となるステップ関数
    を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の杭
    打用リバウンド計。
  4. 【請求項4】 前記動揺補正手段は、最小二乗法を速度
    データに適用するとき、速度データを積分し変位データ
    に変換する機能をもつことを特徴とする請求項1又は請
    求項2記載の杭打用リバウンド計。
  5. 【請求項5】 前記動揺補正手段は、最小二乗法を速度
    データに適用するとき、速度データに直接最小二乗法近
    似を適用し、その結果を積分し、前記時間帯の動揺成分
    を推測して、杭打ち込み変位から動揺の影響を除去する
    ようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載
    の動揺補正機能付杭打用リバウンド計。
JP33478096A 1996-11-29 1996-11-29 杭打用リバウンド計 Pending JPH10160446A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030024109A (ko) * 2001-09-17 2003-03-26 안삼영 파일 항타시 최종관입량 측정방법
CN111208026A (zh) * 2020-02-27 2020-05-29 陈小平 一种用于基桩检测的回弹仪
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