JP4354077B2 - 杭の載荷試験方法及び載荷試験装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中に構築した試験杭について、その鉛直方向上方に一連の配置で設けた反力杭を利用して鉛直交番載荷試験を行う、杭の載荷試験方法及び載荷試験装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
近年、大地震時における基礎の保有耐力の評価に関する重要性が増加している。塔状比の大きな建築物では、地震時に基礎杭に大きな押込み力及び引抜き力が作用し、建物が浮き上がったり、更には転倒する可能性が考えられる。このような建物の基礎設計では、杭の押込み力や引抜き力に対する支持力を測定するために、以下に示す(1)〜(3)の杭の載荷試験が実施される。
【0003】
(1)杭の先端及び杭を切断した中間部に、押込み力のみ作用するジャッキを設置して載荷することにより、杭の押込み力に対する支持力を測定する方法(特許第2551800号公報、特公平6−48224号公報、特公平6−63879号公報に記載)。
【0004】
(2)図5に示すように、試験杭1の複数箇所を鉛直方向の伸縮が可能に分割し、上下に相隣り合う杭の伸縮(分割)箇所に押込み力のみ作用することができるジャッキa、b、cを設置し、分割杭1Aの周面摩擦力を反力にして、ジャッキaを載荷すると同時に、ジャッキbを除荷して分割杭1Bに押込み力を作用する場合と、ジャッキbを載荷すると同時に、ジャッキaを除荷して、分割杭1Bに引抜き力を作用する場合とを交互に行う鉛直交番載荷試験を行って支持力を測定する方法(特許第2694510号公報に記載)。
【0005】
(3)距離をあけて並立する2本の反力杭の杭頭を反力梁で連結し、前記2本の反力杭の中間部位に構築された試験杭の杭頭と前記反力梁とを押込み力のみ作用するジャッキで連結し、更に試験杭の先端部にもジャッキを設け、前記2箇所のジャッキによる載荷と除荷を、載荷試験の内容によって使い分け、載荷方向一定又は鉛直交番載荷試験を行って支持力を測定する方法(特開平7−19973号公報に記載)。
【0006】
【本発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術(1)は、押込み力のみ作用するジャッキが1箇所にだけ設置されているので、試験杭の押込み力に対する支持力しか測定できない。
【0007】
従来技術(2)は、鉛直交番載荷試験を行うことができるが、ジャッキが押込み力しか作用しないので、最低2箇所以上にジャッキを設置する必要があり、試験杭1を分割しなくてならず、実際に使用される状態の杭を用いて載荷試験を行うことができない。また、中間の分割杭1Bは、鉛直交番載荷試験を行うことはできるが、上側の分割杭1Aと下側の分割杭1Cは、載荷方向一定の試験しか行うことができない。また、ジャッキを分割杭の各伸縮箇所に設ける必要があり、作業が煩雑になり、コストが嵩む。加えて、鉛直交番載荷試験を行うには、ジャッキaとジャッキbを連動して制御する必要があり、試験の自由度が狭くなる。
【0008】
従来技術(3)は、実際に使われる状態の試験杭を用いて鉛直交番載荷試験を行うことはできるが、それを除くと従来技術(2)と同様の問題がある。また、反力杭や反力梁を構築する必要があり、載荷試験装置が大がかりになり、試験工程が長くなり、コストが嵩む。
【0009】
従って、本発明の目的は、実際に使用される状態の試験杭を用いて試験することができ、構成が簡単で、試験の自由度を広げることができ、更には試験工程の短縮及びコストの削減に寄与する杭の載荷試験方法及び載荷試験装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係る杭の載荷試験方法は、
地中に構築した試験杭1をその鉛直方向上方に設けた反力杭5の周面摩擦力を利用して載荷試験を行う杭の載荷試験方法において、
前記試験杭1及び前記反力杭5にそれぞれ鉄骨等の荷重伝達部材2、6を一体的に鉛直方向に設け、前記試験杭1側の荷重伝達部材2の上端部と前記反力杭5側の荷重伝達部材6の下端部との間に間隔をあけた空洞部8を設け、
前記空洞部8内に、押込み力及び引抜き力を交互に作用する押し引き兼用ジャッキ4を、そのシリンダ4a側とピストンロッド4e側をそれぞれ前記試験杭1及び前記反力杭5の荷重伝達部材2、6と結合して設置し、
前記押し引き兼用ジャッキ4による押込み力と引抜き力を前記反力杭5に反力をとって前記試験杭1へ伝達して鉛直交番載荷試験を行うことを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した発明に係る杭の載荷試験装置において、
試験杭1の杭頭部及び下端部にそれぞれ変位ロッド12a、12bの下端を止着し、前記変位ロッド12a、12bの上端部に変位計11を設けて、鉛直交番載荷試験による試験杭1の上下方向変位を前記変位計11により測定することを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載した発明に係る杭の載荷試験装置は、
地中に構築した試験杭1をその鉛直方向上方に設けた反力杭5の周面摩擦力を利用して載荷試験を行う杭の載荷試験装置において、
前記試験杭1及び前記反力杭5にそれぞれ鉄骨等の荷重伝達部材2、6が一体的に鉛直方向に設けられ、前記試験杭1側の荷重伝達部材2の上端部及び前記反力杭5側の荷重伝達部材6の下端部との間に間隔をあけた空洞部8が設けられ、
前記空洞部8内に、押込み力及び引抜き力を交互に作用する押し引き兼用ジャッキ4が、そのシリンダ4a側とピストンロッド4e側をそれぞれ前記試験杭1及び前記反力杭5の荷重伝達部材2、6と結合して設置されており、
前記押し引き兼用ジャッキ4による押込み力と引抜き力を前記反力杭5に反力をとって前記試験杭1へ伝達して鉛直交番載荷試験を行うことを特徴とする。
【0013】
請求項4に記載した発明は、請求項3に記載した発明に係る杭の載荷試験装置において、
試験杭1の杭頭部及び下端部にそれぞれ二重管構造による変位ロッド12a、12bの下端が止着され、鉛直方向上方へ地上まで立ち上げた前記変位ロッド12a、12bの上端部に変位計11が設けられ、鉛直交番載荷試験による試験杭1の上下方向変位が前記変位計11により測定されることを特徴とする。
【0014】
請求項5に記載した発明は、請求項3又は4に記載した発明に係る杭の載荷試験装置において、
押し引き兼用ジャッキ4は、油圧式複動シリンダ等の伸縮運動が可能なジャッキであり、そのピストン4bが略中立状態を維持して設置されていることを特徴とする。
【0015】
請求項6に記載した発明は、請求項3〜5のいずれか一に記載した発明に係る杭の載荷試験装置において、
反力杭5は、載荷試験に必要な周面摩擦力を確保できるように杭径が太く形成され、又は杭外周に多数の抵抗溝が設けられていることを特徴とする。
【0016】
請求項7に記載した発明は、請求項3〜6のいずれか一に記載した発明に係る杭の載荷試験装置において、
空洞部には、安定液等の孔壁崩壊を防止するための液体が注入されていることを特徴とする。
【0017】
【本発明の実施形態及び実施例】
図1は、請求項3〜5に記載した発明に係る杭の載荷試験装置の実施形態を概念的に示している。この載荷試験装置は、地中に構築した試験杭1を、その鉛直方向上方に一連の配置で設けた反力杭5の周面摩擦力を利用して鉛直交番載荷試験を行うものであり、試験杭1の押込み力及び引抜き力に対する支持力を測定する場合に好適に実施される。
【0018】
前記載荷試験装置は、図2に構造詳細を示したように、試験杭1及び反力杭5にそれぞれ、鉛直方向に一連に同心の配置で荷重伝達部材としての鉄骨2及び6がコンクリート中に埋設固定して一体的に設けられている。前記試験杭1の鉄骨2の上端部、及び前記反力杭5の鉄骨6の下端部にそれぞれ間隔をあけて、上下2枚ずつの連結板3、3及び7、7が略水平方向に設けられている。反力杭5側の一つである下位の連結板7は、反力杭5の下端部のコンクリート仕切り板を兼ねている。そのため前記連結板7より上方の杭孔壁面との間隙には、コンクリートが空洞部8へ流れ込まないように上部コンクリートを仕切るパッカー14が設けられている。かくして下方反力杭5の下端と試験杭1の上端との間には、下記の押し引き兼用ジャッキ4を設置するのに必要な大きさ(高さ寸法)の間隔をあけた空洞部8が形成されている。
【0019】
前記上下の連結板3と7の間に、押込み力及び引抜き力を交互に作用する押し引き兼用ジャッキ4が設置されている。図示例の場合、押し引き兼用ジャッキ4のシリンダ4a及びそのロッド4fが反力杭5の連結板7に結合されている。他方、ピストンロッド4eは試験杭1の連結板3とナット13により結合されている。
【0020】
前記押し引き兼用ジャッキ4には、複動シリンダ式の油圧ジャッキが用いられ、そのピストン4bが中立状態を維持して設置されている(請求項5に記載の発明)。そして、前記押し引き兼用ジャッキ4のシリンダ4aの下端と、試験杭1側の上方部のナット13との間に、試験杭1の押し引きに必要な距離(ストローク)をあけた空洞部8が設けられている。
【0021】
上記構成により、前記押し引き兼用ジャッキ4の押込み力及び引抜き力は、上下の連結板3及び7を介して鉄骨2及び6へ伝達され、更に鉄骨2及び6から前記試験杭1及び反力杭5へ伝達される。
【0022】
前記押し引き兼用ジャッキ4には、地上に設置された油圧ポンプ9と油圧制御回路を含む油圧ユニットの往路又は復路となるホース10a、復路又は往路となるホース10bが、ピストン4bの上側及び下側の油室4c、4dに接続され、前記ポンプ9と油圧制御回路を含む油圧ユニットの操作により押し引き兼用ジャッキ4を駆動し、反力杭5の周面摩擦力を反力にして、押込み力及び引込み力を前記試験杭1へ伝達して鉛直交番載荷試験が行われる。
【0023】
なお、前記試験杭1の杭頭及び下端部には、それぞれ二重管構造による変位ロッド12a、12bの下端が止着され、鉛直方向上方へ地上まで立ち上げた前記変位ロッド12a、12bの頭部に変位計11、11が設けられ、鉛直交番載荷試験による試験杭1の上下方向変位を前記変位計11、11により測定できる構成とされている(請求項4に記載の発明)。
【0024】
上記のように構成された請求項3〜5に記載した杭の載荷試験装置を用いて、請求項1及び2に記載した発明に係る杭の載荷試験方法を行う。
【0025】
前記載荷試験方法は、前記押し引き兼用ジャッキ4による押込み力及び引込み力を前記試験杭1へ伝達して鉛直交番載荷試験を行う。
【0026】
具体的には、試験杭1に押込み力を伝達する場合は、上記ポンプ9と油圧制御回路を含む油圧ユニットを操作して、上側の油室4cに作動油を注入すると、上記載荷試験装置は、反力杭5へ引抜き力を伝達すると同時に、試験杭1へ押込み力を伝達する。前記反力杭5は、試験杭1の支持力よりも大きな支持力を発揮する形状とされているため、同反力杭5へ伝達した引抜き力は、反力杭5の周面摩擦力が反力となり相殺され、試験杭1に押込み力を伝達する。それに伴って、ピストン4bが下降すると共に試験杭1を地中に押込み、その変位量だけ下側の油室4dの作動油を、下側の油室4dに接続した復路ホース10bへ押し出して排出する。
【0027】
逆に、試験杭1に引抜き力を伝達する場合は、前記ポンプ9と油圧制御回路を含む油圧ユニットを操作して、下側の油室4dに作動油を注入すると、上記載荷試験装置は、反力杭5へ押込み力を伝達すると同時に、試験杭1へ引抜き力を伝達する。前記反力杭5へ伝達した押込み力は、反力杭5の周面摩擦力が反力となり相殺され、試験杭1に引抜き力が作用する。それに伴って、ピストン4bが上昇すると共に試験杭1を地中から引抜き、その変位量だけ上側の油室4cの作動油を、上側の油室4cに接続した復路ホース10aへ押し出して排出する。
【0028】
上記した押込み力及び引抜き力を試験杭1に伝達する手段を交互に繰り返して、鉛直交番載荷試験を行う。
【0029】
前記鉛直交番載荷試験による試験杭1の変位量を、同試験杭1の杭頭及び下端部に止着された変位ロッド12a及び12bが、上昇及び下降して、その変位量を変位計11、11により測定する(請求項2に記載の発明)。
【0030】
以上により、前記ポンプ9と油圧制御回路を含む油圧ユニットを操作することによって押し引き兼用ジャッキ4が押込み力及び引抜き力を交互に試験杭1に作用することができるので、同押し引き兼用ジャッキ4を1箇所に設けるだけで、鉛直交番載荷試験を行うことができる。
【0031】
また、前記載荷試験装置は、反力杭5の反力を利用して、試験杭1に押込み力及び引抜き力を伝達するため、載荷試験装置が大がかりな構造にはならない。
【0032】
なお、上記実施形態では、前記反力杭5の形状を、図1及び図2に示すように、筒状の反力杭を用いているが、大きな載荷荷重を試験杭1に伝達する場合は、図3及び図4に示すように、反力杭5の杭径を大きくしたり、杭外周に多数の抵抗溝を設けても良い(請求項6に記載した発明)。
【0033】
また、上記実施形態では、上記空洞部8に何も入れられていないが、これに限らず、安定液等の孔壁崩壊を防止するための液体が注入されていても良い(請求項7に記載した発明)。
【0034】
更には、上記実施形態では、反力杭5の下端部を形成する下側の連結板7は、コンクリート仕切り板を兼用する共通部材とされているが、これに限らず、別部材とされていても良い。
【0035】
加えて、上記実施形態では、鉄骨2及び6は試験杭1及び反力杭5のコンクリート内に埋設固定されているが、コンクリート仕切板に溶接等の手段で固定されていても良い。また、ロッド4e、4fは、上下の連結板3、7にナット13で固定されているが、これに限らず、溶接等の手段で固定されていても良い。
【0036】
【本発明が奏する効果】
請求項1〜7に記載した発明に係る杭の載荷試験方法及び載荷試験装置は、押込み力及び引抜き力を交互に作用することができる押し引き兼用ジャッキを用いることによって、1箇所に設けるだけで、鉛直交番載荷を極めて簡単に、実際に使われる状態の試験杭を用いる試験を行うことができると共に、試験の自由度を広くすることができる。更に、反力杭の周面摩擦力による反力を利用して、試験杭に押込み力及び引抜き力を伝達するため、載荷試験装置が大がかりな構造にはならず、簡単な構成の載荷試験装置を用いることによって、試験工程の短縮及びコストの削減に寄与することできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示した立面図である。
【図2】本発明の実施形態において用いられる押し引き兼用ジャッキの詳細を示した立面図である。
【図3】本発明の他の実施形態を示した立面図である。
【図4】本発明の他の実施形態を示した立面図である。
【図5】従来の技術を示した立面図である。
【符号の説明】
1 試験杭
2、6 鉄骨
3、7 連結板
4 押し引き兼用ジャッキ
5 反力杭
8 空洞部
9 ポンプ
10a 往路又は復路となるホース
10b 復路又は往路となるホース
11 変位計
12a、12b 変位ロッド
13 ナット
14 上部コンクリート止めパッカー
Claims (7)
- 地中に構築した試験杭を、その鉛直方向上方に設けた反力杭の周面摩擦力を利用して載荷試験を行う杭の載荷試験方法において、
前記試験杭及び前記反力杭にそれぞれ鉄骨等の荷重伝達部材を一体的に鉛直方向に設け、前記試験杭側の荷重伝達部材の上端部と前記反力杭側の荷重伝達部材の下端部との間に間隔をあけた空洞部を設け、
前記空洞部内に、押込み力及び引抜き力を交互に作用する押し引き兼用ジャッキを、そのシリンダ側とピストンロッド側をそれぞれ前記試験杭及び前記反力杭の荷重伝達部材と結合して設置し、
前記押し引き兼用ジャッキによる押込み力と引抜き力を前記反力杭に反力をとって前記試験杭へ伝達して鉛直交番載荷試験を行うことを特徴とする、杭の載荷試験方法。 - 試験杭の杭頭部及び下端部にそれぞれ変位ロッドの下端を止着し、前記変位ロッドの上端部に変位計を設けて、鉛直交番載荷試験による試験杭の上下方向変位を前記変位計により測定することを特徴とする、請求項1に記載した杭の載荷試験方法。
- 地中に構築した試験杭を、その鉛直方向上方に設けた反力杭の周面摩擦力を利用して載荷試験を行う杭の載荷試験装置において、
前記試験杭及び前記反力杭にそれぞれ鉄骨等の荷重伝達部材が一体的に鉛直方向に設けられ、前記試験杭側の荷重伝達部材の上端部及び前記反力杭側の荷重伝達部材の下端部との間に間隔をあけた空洞部が設けられ、
前記空洞部内に、押込み力及び引抜き力を交互に作用する押し引き兼用ジャッキが、そのシリンダ側とピストンロッド側をそれぞれ前記試験杭及び前記反力杭の荷重伝達部材と結合して設置されており、
前記押し引き兼用ジャッキによる押込み力と引抜き力を前記反力杭に反力をとって前記試験杭へ伝達して鉛直交番載荷試験を行うことを特徴とする、杭の載荷試験装置。 - 試験杭の杭頭部及び下端部にそれぞれ二重管構造による変位ロッドの下端が止着され、鉛直方向上方へ地上まで立ち上げた前記変位ロッドの上端部に変位計が設けられ、鉛直交番載荷試験による試験杭の上下方向変位が前記変位計により測定されることを特徴とする、請求項3に記載した杭の載荷試験装置。
- 押し引き兼用ジャッキは、油圧式複動シリンダ等の伸縮運動が可能なジャッキであり、そのピストンが略中立状態を維持して設置されていることを特徴とする、請求項3又は4に記載した杭の載荷試験装置。
- 反力杭は、載荷試験に必要な周面摩擦力を確保できるように杭径が太く形成され、又は杭外周に多数の抵抗溝が設けられていることを特徴とする、請求項3〜5のいずれか一に記載した杭の載荷試験装置。
- 空洞部には、安定液等の孔壁崩壊を防止するための液体が注入されていることを特徴とする、請求項3〜6のいずれか一に記載した杭の載荷試験装置。
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