(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023127052
(43)【公開日】2023-09-13
(54)【発明の名称】杭支持力根入れ長測定システム及びその方法
(51)【国際特許分類】
E02D 7/18 20060101AFI20230906BHJP
【ＦＩ】
E02D7/18
【審査請求】有
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022030596
(22)【出願日】2022-03-01
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】595101665
【氏名又は名称】株式会社オーク
(74)【代理人】
【識別番号】100154014
【弁理士】
【氏名又は名称】正木 裕士
(74)【代理人】
【識別番号】100154520
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 祐子
(72)【発明者】
【氏名】樫本 裕輔
(72)【発明者】
【氏名】樫本 孝彦
【テーマコード（参考）】
2D050
【Ｆターム（参考）】
2D050CB31
2D050FF04
2D050FF05
2D050FF07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】短時間で精度よく、しかも安全に杭の支持力及び地盤の支持層への根入れ長を測定することができる杭支持力圧入長測定システムを提供する。
【解決手段】振幅速度演算装置７にて演算された振幅数及び杭の打設速度と、油圧差演算装置４にて演算された油圧差に基づいて、杭の支持力を演算する支持力演算部５ｄと、支持力演算部５ｄにて演算された杭の支持力が、予め設定されている杭の設計支持力を上回っているか否かを判定する支持力判定部５ｆと、距離計測装置６にて計測された距離に基づいて、杭の圧入長を演算する圧入長演算部５ｅと、支持力判定部５ｆにて判定された判定結果及び圧入長演算部５ｅにて演算された杭の圧入長に基づいて、地盤の支持層への根入れ長を演算する根入れ長演算部５ｇと、を有してなる。
【選択図】図２
【解決手段】振幅速度演算装置７にて演算された振幅数及び杭の打設速度と、油圧差演算装置４にて演算された油圧差に基づいて、杭の支持力を演算する支持力演算部５ｄと、支持力演算部５ｄにて演算された杭の支持力が、予め設定されている杭の設計支持力を上回っているか否かを判定する支持力判定部５ｆと、距離計測装置６にて計測された距離に基づいて、杭の圧入長を演算する圧入長演算部５ｅと、支持力判定部５ｆにて判定された判定結果及び圧入長演算部５ｅにて演算された杭の圧入長に基づいて、地盤の支持層への根入れ長を演算する根入れ長演算部５ｇと、を有してなる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイブロハンマの起振部側に設けられ、該バイブロハンマによる杭の打設中の加速度を計測する加速度計測手段と、
前記バイブロハンマの緩衝部側に設けられ、該バイブロハンマから地表までの距離を計測する距離計測手段と、
前記バイブロハンマの緩衝部側に設けられると共に、内蔵タイマーを設け、前記加速度計測手段にて計測された加速度を高速フーリエ変換することにより振幅数を演算すると共に、前記距離計測手段にて計測された距離と前記内蔵タイマーの時間を用いて前記杭の打設速度を演算する振幅速度演算手段と、
前記バイブロハンマの油圧モータへ供給される作動油の油圧、及び、前記バイブロハンマの油圧モータから排出される作動油の油圧を計測する油圧計測手段と、
前記油圧計測手段にて計測された油圧の油圧差を演算する油圧差演算手段と、
前記振幅速度演算手段にて演算された振幅数及び前記杭の打設速度と、前記油圧差演算手段にて演算された油圧差に基づいて、前記杭の支持力を演算する支持力演算手段と、
前記支持力演算手段にて演算された前記杭の支持力が、予め設定されている前記杭の設計支持力を上回っているか否かを判定する判定手段と、
前記距離計測手段にて計測された距離に基づいて、前記杭の圧入長を演算する圧入長演算手段と、
前記判定手段にて判定された判定結果及び前記圧入長演算手段にて演算された前記杭の圧入長に基づいて、地盤の支持層への根入れ長を演算する根入れ長演算手段と、を有してなる杭支持力根入れ長測定システム。
前記バイブロハンマの緩衝部側に設けられ、該バイブロハンマから地表までの距離を計測する距離計測手段と、
前記バイブロハンマの緩衝部側に設けられると共に、内蔵タイマーを設け、前記加速度計測手段にて計測された加速度を高速フーリエ変換することにより振幅数を演算すると共に、前記距離計測手段にて計測された距離と前記内蔵タイマーの時間を用いて前記杭の打設速度を演算する振幅速度演算手段と、
前記バイブロハンマの油圧モータへ供給される作動油の油圧、及び、前記バイブロハンマの油圧モータから排出される作動油の油圧を計測する油圧計測手段と、
前記油圧計測手段にて計測された油圧の油圧差を演算する油圧差演算手段と、
前記振幅速度演算手段にて演算された振幅数及び前記杭の打設速度と、前記油圧差演算手段にて演算された油圧差に基づいて、前記杭の支持力を演算する支持力演算手段と、
前記支持力演算手段にて演算された前記杭の支持力が、予め設定されている前記杭の設計支持力を上回っているか否かを判定する判定手段と、
前記距離計測手段にて計測された距離に基づいて、前記杭の圧入長を演算する圧入長演算手段と、
前記判定手段にて判定された判定結果及び前記圧入長演算手段にて演算された前記杭の圧入長に基づいて、地盤の支持層への根入れ長を演算する根入れ長演算手段と、を有してなる杭支持力根入れ長測定システム。
【請求項2】
バイブロハンマの起振部側に設けられた加速度計測手段により、該バイブロハンマによる杭の打設中の加速度を計測し、
前記バイブロハンマの緩衝部側に設けられた距離計測手段により、該バイブロハンマから地表までの距離を計測し、
前記バイブロハンマの緩衝部側に設けられると共に、内蔵タイマーが設けられている振幅速度演算手段により、前記計測された加速度を高速フーリエ変換することにより振幅数を演算すると共に、前記計測された距離と前記内蔵タイマーの時間を用いて前記杭の打設速度を演算し、
前記バイブロハンマの油圧モータへ供給される作動油の油圧、及び、前記バイブロハンマの油圧モータから排出される油圧を油圧計測手段にて計測し、その計測された油圧の油圧差を油圧差演算手段により演算し、
前記演算された振幅数及び前記杭の打設速度と、前記演算された油圧差に基づいて、前記杭の支持力を支持力演算手段にて演算し、
前記演算された前記杭の支持力が、予め設定されている前記杭の設計支持力を上回っているか否かを判定手段にて判定し、
前記距離計測手段にて計測された距離に基づいて、前記杭の圧入長を圧入長演算手段にて演算し、
前記判定手段にて判定された判定結果及び前記圧入長演算手段にて演算された前記杭の圧入長に基づいて、地盤の支持層への根入れ長を根入れ長演算手段にて演算してなる杭支持力圧入長測定方法。
前記バイブロハンマの緩衝部側に設けられた距離計測手段により、該バイブロハンマから地表までの距離を計測し、
前記バイブロハンマの緩衝部側に設けられると共に、内蔵タイマーが設けられている振幅速度演算手段により、前記計測された加速度を高速フーリエ変換することにより振幅数を演算すると共に、前記計測された距離と前記内蔵タイマーの時間を用いて前記杭の打設速度を演算し、
前記バイブロハンマの油圧モータへ供給される作動油の油圧、及び、前記バイブロハンマの油圧モータから排出される油圧を油圧計測手段にて計測し、その計測された油圧の油圧差を油圧差演算手段により演算し、
前記演算された振幅数及び前記杭の打設速度と、前記演算された油圧差に基づいて、前記杭の支持力を支持力演算手段にて演算し、
前記演算された前記杭の支持力が、予め設定されている前記杭の設計支持力を上回っているか否かを判定手段にて判定し、
前記距離計測手段にて計測された距離に基づいて、前記杭の圧入長を圧入長演算手段にて演算し、
前記判定手段にて判定された判定結果及び前記圧入長演算手段にて演算された前記杭の圧入長に基づいて、地盤の支持層への根入れ長を根入れ長演算手段にて演算してなる杭支持力圧入長測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、杭支持力根入れ長測定システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、バイブロハンマは、杭の上部に取り付けられて杭を打ち込むハンマ本体と、該ハンマ本体の動力源を生じるエンジンユニットとを備え、ハンマ本体は杭を振動させて打ち込む起振部を有している。そして、この起振部をカバーで覆った構造のハンマ本体を備えたバイブロハンマが知られている（特許文献１及び２参照）。
【0003】
ところで、杭のデータ改ざん問題以降、仮設杭にも支持力測定が義務付けられている。仮設杭の主要工法である上記のようなバイブロハンマによる打設杭の支持力を測定するには、使用機械の基本スペックの他に、バイブロハンマの振幅数と油圧、杭の打設速度を施工中に計測する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００８－１６９６１８号公報
【特許文献2】特開２０１１－３２８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、現状は、作業員の手動測定に頼っていることから、測定に時間を要するばかりか、作業員毎の測定誤差が発生することから精度が低いという問題があった。そしてさらには、測定にあたって、施工中のバイブロハンマに近づかなければならないことから、測定に危険を伴うという問題があった。
【0006】
さらには、仮設工事にあたっては、打設杭を地盤に圧入させるにあたって、根入れ長を２ｍ以上とするという規定があるものの、現状は、経験則で行っているという問題があった。なお、根入れ長とは、地盤の支持層への挿入長を指すものである。
【0007】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、短時間で精度よく、しかも安全に杭の支持力及び地盤の支持層への根入れ長を測定することができる杭支持力根入れ長測定システム及びその方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0009】
請求項１の発明によれば、バイブロハンマ（１）の起振部（１０）側に設けられ、該バイブロハンマ（１）による杭（Ｋ）の打設中の加速度を計測する加速度計測手段（加速度計測装置８）と、
前記バイブロハンマ（１）の緩衝部（１２）側に設けられ、該バイブロハンマ（１）から地表までの距離を計測する距離計測手段（距離計測装置６）と、
前記バイブロハンマ（１）の緩衝部（１２）側に設けられると共に、内蔵タイマー（７ｂ）を設け、前記加速度計測手段（加速度計測装置８）にて計測された加速度を高速フーリエ変換することにより振幅数を演算すると共に、前記距離計測手段（距離計測装置６）にて計測された距離と前記内蔵タイマー（７ｂ）の時間を用いて前記杭（Ｋ）の打設速度を演算する振幅速度演算手段（振幅速度演算装置７）と、
前記バイブロハンマ（１）の油圧モータへ供給される作動油の油圧、及び、前記バイブロハンマ（１）の油圧モータから排出される作動油の油圧を計測する油圧計測手段（油圧計測装置３）と、
前記油圧計測手段（油圧計測装置３）にて計測された油圧の油圧差を演算する油圧差演算手段（油圧差演算装置４）と、
前記振幅速度演算手段（振幅速度演算装置７）にて演算された振幅数及び前記杭（Ｋ）の打設速度と、前記油圧差演算手段（油圧差演算装置４）にて演算された油圧差に基づいて、前記杭（Ｋ）の支持力を演算する支持力演算手段（支持力演算部５ｄ）と、
前記支持力演算手段（支持力演算部５ｄ）にて演算された前記杭（Ｋ）の支持力が、予め設定されている前記杭（Ｋ）の設計支持力を上回っているか否かを判定する判定手段（支持力判定部５ｆ）と、
前記距離計測手段（距離計測装置６）にて計測された距離に基づいて、前記杭（Ｋ）の圧入長を演算する圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）と、
前記判定手段（支持力判定部５ｆ）にて判定された判定結果及び前記圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）にて演算された前記杭（Ｋ）の圧入長に基づいて、地盤（Ｇ）の支持層への根入れ長を演算する根入れ長演算手段（根入れ長演算部５ｇ）と、を有してなることを特徴としている。
前記バイブロハンマ（１）の緩衝部（１２）側に設けられ、該バイブロハンマ（１）から地表までの距離を計測する距離計測手段（距離計測装置６）と、
前記バイブロハンマ（１）の緩衝部（１２）側に設けられると共に、内蔵タイマー（７ｂ）を設け、前記加速度計測手段（加速度計測装置８）にて計測された加速度を高速フーリエ変換することにより振幅数を演算すると共に、前記距離計測手段（距離計測装置６）にて計測された距離と前記内蔵タイマー（７ｂ）の時間を用いて前記杭（Ｋ）の打設速度を演算する振幅速度演算手段（振幅速度演算装置７）と、
前記バイブロハンマ（１）の油圧モータへ供給される作動油の油圧、及び、前記バイブロハンマ（１）の油圧モータから排出される作動油の油圧を計測する油圧計測手段（油圧計測装置３）と、
前記油圧計測手段（油圧計測装置３）にて計測された油圧の油圧差を演算する油圧差演算手段（油圧差演算装置４）と、
前記振幅速度演算手段（振幅速度演算装置７）にて演算された振幅数及び前記杭（Ｋ）の打設速度と、前記油圧差演算手段（油圧差演算装置４）にて演算された油圧差に基づいて、前記杭（Ｋ）の支持力を演算する支持力演算手段（支持力演算部５ｄ）と、
前記支持力演算手段（支持力演算部５ｄ）にて演算された前記杭（Ｋ）の支持力が、予め設定されている前記杭（Ｋ）の設計支持力を上回っているか否かを判定する判定手段（支持力判定部５ｆ）と、
前記距離計測手段（距離計測装置６）にて計測された距離に基づいて、前記杭（Ｋ）の圧入長を演算する圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）と、
前記判定手段（支持力判定部５ｆ）にて判定された判定結果及び前記圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）にて演算された前記杭（Ｋ）の圧入長に基づいて、地盤（Ｇ）の支持層への根入れ長を演算する根入れ長演算手段（根入れ長演算部５ｇ）と、を有してなることを特徴としている。
【0010】
一方、請求項２の発明によれば、バイブロハンマ（１）の起振部（１０）側に設けられた加速度計測手段（加速度計測装置８）により、該バイブロハンマ（１）による杭（Ｋ）の打設中の加速度を計測し、
前記バイブロハンマ（１）の緩衝部（１２）側に設けられた距離計測手段（距離計測装置６）により、該バイブロハンマ（１）から地表までの距離を計測し、
前記バイブロハンマ（１）の緩衝部（１２）側に設けられると共に、内蔵タイマー（７ｂ）が設けられている振幅速度演算手段（振幅速度演算装置７）により、前記計測された加速度を高速フーリエ変換することにより振幅数を演算すると共に、前記計測された距離と前記内蔵タイマー（７ｂ）の時間を用いて前記杭（Ｋ）の打設速度を演算し、
前記バイブロハンマ（１）の油圧モータへ供給される作動油の油圧、及び、前記バイブロハンマ（１）の油圧モータから排出される油圧を油圧計測手段（油圧計測装置３）にて計測し、その計測された油圧の油圧差を油圧差演算手段（油圧差演算装置４）により演算し、
前記演算された振幅数及び前記杭の打設速度と、前記演算された油圧差に基づいて、前記杭（Ｋ）の支持力を支持力演算手段（支持力演算部５ｄ）にて演算し、
前記演算された前記杭（Ｋ）の支持力が、予め設定されている前記杭（Ｋ）の設計支持力を上回っているか否かを判定手段（支持力判定部５ｆ）にて判定し、
前記距離計測手段（距離計測装置６）にて計測された距離に基づいて、前記杭（Ｋ）の圧入長を圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）にて演算し、
前記判定手段（支持力判定部５ｆ）にて判定された判定結果及び前記圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）にて演算された前記杭（Ｋ）の圧入長に基づいて、地盤（Ｇ）の支持層への根入れ長を根入れ長演算手段（根入れ長演算部５ｇ）にて演算してなることを特徴としている。
前記バイブロハンマ（１）の緩衝部（１２）側に設けられた距離計測手段（距離計測装置６）により、該バイブロハンマ（１）から地表までの距離を計測し、
前記バイブロハンマ（１）の緩衝部（１２）側に設けられると共に、内蔵タイマー（７ｂ）が設けられている振幅速度演算手段（振幅速度演算装置７）により、前記計測された加速度を高速フーリエ変換することにより振幅数を演算すると共に、前記計測された距離と前記内蔵タイマー（７ｂ）の時間を用いて前記杭（Ｋ）の打設速度を演算し、
前記バイブロハンマ（１）の油圧モータへ供給される作動油の油圧、及び、前記バイブロハンマ（１）の油圧モータから排出される油圧を油圧計測手段（油圧計測装置３）にて計測し、その計測された油圧の油圧差を油圧差演算手段（油圧差演算装置４）により演算し、
前記演算された振幅数及び前記杭の打設速度と、前記演算された油圧差に基づいて、前記杭（Ｋ）の支持力を支持力演算手段（支持力演算部５ｄ）にて演算し、
前記演算された前記杭（Ｋ）の支持力が、予め設定されている前記杭（Ｋ）の設計支持力を上回っているか否かを判定手段（支持力判定部５ｆ）にて判定し、
前記距離計測手段（距離計測装置６）にて計測された距離に基づいて、前記杭（Ｋ）の圧入長を圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）にて演算し、
前記判定手段（支持力判定部５ｆ）にて判定された判定結果及び前記圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）にて演算された前記杭（Ｋ）の圧入長に基づいて、地盤（Ｇ）の支持層への根入れ長を根入れ長演算手段（根入れ長演算部５ｇ）にて演算してなることを特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
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。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0012】
請求項１，２に係る発明によれば、振幅速度演算手段（振幅速度演算装置７）により、振幅数及び杭（Ｋ）の打設速度を演算し、さらに、油圧差演算手段（油圧差演算装置４）により、油圧差を演算し、その演算した振幅数及び杭（Ｋ）の打設速度、並びに、油圧差に基づいて、支持力演算手段（支持力演算部５ｄ）にて、杭（Ｋ）の支持力を演算するようにしているから、短時間で精度よく、しかも安全に杭（Ｋ）の支持力を測定することができる。さらに、支持力演算手段（支持力演算部５ｄ）にて演算された杭（Ｋ）の支持力が、予め設定されている杭（Ｋ）の設計支持力を上回っているか否かを判定手段（支持力判定部５ｆ）にて判定し、距離計測手段（距離計測装置６）にて計測された距離に基づいて、圧入長演算手段（圧入長演算部５ｅ）にて杭（Ｋ）の圧入長を演算し、判定手段（支持力判定部５ｆ）にて判定した判定結果及び演算された圧入長に基づいて、地盤（Ｇ）の支持層への根入れ長を根入れ長演算手段（根入れ長演算部５ｇ）にて演算するようにしている。これにより、短時間で精度よく、しかも安全に、杭（Ｋ）における地盤（Ｇ）の支持層への根入れ長を測定することができる。
【0013】
したがって、本発明によれば、短時間で精度よく、しかも安全に杭の支持力及び地盤の支持層への根入れ長を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態に係る杭支持力根入れ長測定システムの全体概念図を示す斜視図である。
【図2】同実施形態に係る杭支持力根入れ長測定システムの各種装置の接続関係を示すブロック図である。
【図3】同実施形態に係る杭支持力根入れ長測定システムを使用する際、杭演算装置の表示部に表示される画面例を示す図である。
【図4】計測時刻毎の計測データを表示している例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明に係る杭支持力根入れ長測定システムの一実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。
【0016】
杭支持力根入れ長測定システムは、図１に示すように、バイブロハンマ１を備えている。このバイブロハンマ１は、図１に示すように、複数の偏心重錘（振り子）と、これらを回転させるための油圧モータが内蔵されている起振部１０と、起振部１０の下部に設けられ、杭Ｋを把持するチャック機構１１と、起振部１０の上部に設けられ、起振部１０の上下動の振動を緩衝する緩衝部１２と、で構成されている。
【0017】
かくして、このように構成されるバイブロハンマ１は、起振部１０に内蔵されている油圧モータが回転して偏心重錘（振り子）を駆動することにより、起振部１０は上下に振動することとなる。そして、その振動力がチャック機構１１を介して杭Ｋに伝達されることにより、図１に示すように、杭Ｋが地盤Ｇに圧入されることとなる。なお、このようなバイブロハンマ１は、図１に示すように、緩衝部１２の上面１２ａに設けられている吊り掛け部１３に、クレーンＣのワイヤーロープＹが吊り掛けられることにより、クレーンＣに吊支されるようになっている。
【0018】
ところで、起振部１０に内蔵されている油圧モータは、図１に示す油圧ユニット２より供給される作動油にて回転することとなる。より詳しく説明すると、油圧ユニット２は、図１に示すように、バイブロハンマ１に油圧ユニット２内の作動油を送る油圧供給ホース２ａが接続され、バイブロハンマ１から排出される作動油を油圧ユニット２内に戻す排油供給ホース２ｂが接続されている。これにより、バイブロハンマ１に油圧供給ホース２ａを通って作動油が供給されると、この供給された作動油により、起振部１０に内蔵されている油圧モータは回転することとなる。そして、その油圧モータを回転させた作動油は、排油供給ホース２ｂを通って、油圧ユニット２内に戻されることとなる。
【0019】
ところで、このような油圧供給ホース２ａ及び排油供給ホース２ｂには、圧力計からなる油圧計測装置３（図２参照）が接続されている。すなわち、油圧供給ホース２ａに接続されている油圧計測装置３（図２参照）は、供給される作動油の油圧を計測し、排油供給ホース２ｂに接続されている油圧計測装置３（図２参照）は、バイブロハンマ１から排出される作動油の油圧を計測するようになっている。
【0020】
しかして、油圧計測装置３（図２参照）にて計測された油圧値は、図２に示すように、油圧差演算装置４に図示しない配線ケーブル等を介して、油圧計測装置３より出力されることとなる。この油圧差演算装置４は、図１に示す油圧ユニット２の外周面に磁石やボルトなどを用いて取り付けられており、図２に示すように、油圧差演算部４ａと、送信部４ｂとを備えている。この油圧差演算部４ａは、油圧計測装置３（図２参照）にて計測されたバイブロハンマ１に供給される作動油の油圧と、バイブロハンマ１から排出される作動油の油圧との差分（油圧差）を演算するものである。そして、この油圧差演算部４ａにて演算された油圧差、及び、油圧計測装置３（図２参照）にて計測された油圧値は、Ｂｕｌｅｔｏｏｔｈ等の無線通信である送信部４ｂによって、図２に示す杭演算装置５に送信されることとなる。
【0021】
一方、図１に示す緩衝部１２には、図２に示す距離計測装置６が設けられている。より詳しく説明すると、距離計測装置６は、赤外線ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式を用いた距離計測装置であって、図１に示す緩衝部１２の右側面１２ｂに取り付けられている凸状の取付金具６ａ内に取り付けられている。しかして、取付金具６ａ内に取り付けられた距離計測装置６は、図１に示すように、赤外線Ｓを、地盤Ｇの地表に照射する。これにより、距離計測装置６は、照射した赤外線Ｓが地盤Ｇの地表に反射して再び距離計測装置６に戻ってくるまでの時間から、バイブロハンマ１から地盤Ｇの地表までの距離を計測することとなる。なお、距離計測装置６にて計測された距離の値は、図２に示すように、振幅速度演算装置７に図示しない配線ケーブル等を介して、距離計測装置６より出力されることとなる。
【0022】
ところで、緩衝部１２に距離計測装置６が設けられているのは、起振部１０の振動の影響を受けずに、バイブロハンマ１から地盤Ｇの地表までの距離を計測するようにするためである。
【0023】
他方、図１に示す起振部１０には、図２に示す加速度計測装置８が設けられている。より詳しく説明すると、加速度計測装置８は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて作製された小型化、軽量化されたデバイスであって、起振部１０の外周面に磁石やボルトなどを用いて取り付けられている。しかして、このような加速度計測装置８は、例えば、１０ｍｓｅｃ毎に、起振部１０の加速度を計測するようになっている。これにより、加速度計測装置８は、バイブロハンマ１による杭Ｋの打設中の加速度を計測することができることとなる。なお、加速度計測装置８にて計測された加速度の値は、図２に示すように、振幅速度演算装置７に図示しない配線ケーブル等を介して、加速度計測装置８より出力されることとなる。
【0024】
ところで、本実施形態において加速度計測装置８を、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて作製し小型化、軽量化しているのは、起振部１０の上下動の激しい振動で、加速度計測装置８が破損しないようにするためである。すなわち、小型化、軽量化することにより、加速度計測装置８に対する起振部１０の上下動の激しい振動の伝達が最小化することとなり、もって、加速度計測装置８を破損しないようにすることができる。なお、加速度計測装置８は、水が浸入して、加速度計測装置８が破損しないように、樹脂包埋を行っている。
【0025】
ところで、距離計測装置６より出力された距離の値、及び、加速度計測装置８より出力された加速度の値を受け付ける振幅速度演算装置７は、図１に示す緩衝部１２に磁石やボルトなどを用いて取り付けられており、図２に示すように、振幅数演算部７ａと、内蔵タイマー７ｂと、打設速度演算部７ｃと、送信部７ｄと、で構成されている。この振幅数演算部７ａは、加速度計測装置８より出力された加速度の値を、高速フーリエ変換することにより、ピークの周波数を抽出し、もって、振幅数を演算するようになっている。そして、内蔵タイマー７ｂは、振幅速度演算装置７に内蔵されているもので、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）からなる時を刻む時計ＩＣチップである。さらに、打設速度演算部７ｃは、距離計測装置６より出力された距離の値を、内蔵タイマー７ｂにて刻まれている時刻で除算することにより、杭Ｋの打設速度を演算するものである。そしてさらに、送信部７ｄは、Ｂｕｌｅｔｏｏｔｈ等の無線通信であって、振幅数演算部７ａにて演算された振幅数、及び、打設速度演算部７ｃにて演算された杭Ｋの打設速度、並びに、距離計測装置６より出力された距離の値を、図２に示す杭演算装置５に送信するものである。
【0026】
かくして、図２に示す油圧差演算装置４より送信された油圧差、及び、油圧値、さらに、図２に示す振幅速度演算装置７より送信された振幅数、及び、杭Ｋの打設速度、並びに、距離の値を受信する杭演算装置５は、図１に示すように、汎用的なノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等からなるものである。しかして、このような杭演算装置５は、図１に示すように、作業員に危険が及ばないよう、バイブロハンマ１より離れた地盤Ｇの地表側に設けられている。より詳しく説明すると、杭演算装置５は、図２に示すように、受信部５ａと、入力部５ｂと、プログラムや各種パラメータ及び各種情報を記憶する記憶部５ｃと、支持力演算部５ｄと、圧入長演算部５ｅと、支持力判定部５ｆと、根入れ長演算部５ｇと、図３に示すような画面が表示される表示部５ｈと、で構成されている。この受信部５ａは、Ｂｕｌｅｔｏｏｔｈ等の無線通信であって、油圧差演算装置４より送信された油圧差、及び、油圧値、さらに、図２に示す振幅速度演算装置７より送信された振幅数、及び、杭Ｋの打設速度、並びに、距離の値を受信することができるものである。これにより、図３に示す画像Ｐ５に示す計測データに値が表示されることとなる。すなわち、計測を開始する際に、計測した距離の値が、「開始時距離」として表示され、現在の計測した距離の値が、「測定距離」として、リアルタイムに表示されることとなる。また、振幅数が「振動周波数」として、リアルタイムに表示され、油圧値のうち油圧供給ホース２ａの油圧値が、「出口圧力」として、リアルタイムに表示され、油圧値のうち排油供給ホース２ｂの油圧値が、「入口圧力」として、リアルタイムに表示される。なお、杭Ｋの打設速度は、図３に示す画像Ｐ６に示す「打設速度」として、図４に示すように、計測時刻に応じた値が順次、表示部５ｈに表示されていくこととなる。また、振幅数は、図３に示す画像Ｐ６に示す「振動周波数」として、図４に示すように、計測時刻に応じた値が順次、表示部５ｈに表示されていくこととなる。さらに、油圧値のうち油圧供給ホース２ａの油圧値は、図３に示す画像Ｐ６に示す「出口圧力」として、図４に示すように、計測時刻に応じた値が順次、表示部５ｈに表示されていくこととなる。そしてさらに、油圧値のうち排油供給ホース２ｂの油圧値は、図３に示す画像Ｐ６に示す「入力圧力」として、図４に示すように、計測時刻に応じた値が順次、表示部５ｈに表示されていくこととなる。なお、計測時刻は、杭演算装置５に内蔵されている図示しないＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）を参照するようにすれば良い。
【0027】
一方、入力部５ｂは、図１に示すように、キーボード、マウスなどからなり、所定の値を杭演算装置５に入力することができるものである。これにより、作業員は、入力部５ｂを用いて、図３に示す画像Ｐ１に示す「施工工事名」と「杭番号」を設定し、画像Ｐ２に示す「測定周期」、「オフセット」、「使用するハンマ」を設定し、画像Ｐ３に示す「設計支持力」を設定することとなる。なお、「使用するハンマ」が設定されると、記憶部５ｃに記憶されているバイブロハンマ１のパラメータが画像Ｐ４に表示されることとなる。
【0028】
一方、支持力演算部５ｄは、杭Ｋの支持力を演算するものである。より詳しく説明すると、杭Ｋの支持力は以下の式によって演算される。
【0029】
【数1】
【0030】
【数2】
【0031】
しかるに、数式１に示すΔＰは、油圧差演算装置４より送信された油圧差であり、数式１に示すｆは、振幅速度演算装置７より送信された振幅数である。そして、数式１に示すｑｏ及びηｔは、起振部１０に内蔵されている油圧モータの機械特性であるため、作業員によって予め、入力部５ｂを用いて入力され、記憶部５ｃに記憶されているものである。
【0032】
それゆえ、支持力演算部５ｄは、受信部５ａにて受信した油圧差演算装置４より送信された油圧差、受信部５ａにて受信した振幅速度演算装置７より送信された振幅数、記憶部５ｃに記憶されているｑｏ及びηｔを用いて、数式１に示すＰｗを演算することができる。
【0033】
そしてさらに、数式２に示すＶは、振幅速度演算装置７より送信された杭Ｋの打設速度、数式２に示すα及びＭは、バイブロハンマ１の機械特性であるため、作業員によって予め、入力部５ｂを用いて入力され、記憶部５ｃに記憶されているものである。
【0034】
それゆえ、支持力演算部５ｄは、数式１に示すＰｗを演算した後、受信部５ａにて受信した振幅速度演算装置７より送信された杭Ｋの打設速度、記憶部５ｃに記憶されているα及びＭを用いて、数式２に示すＲｕを演算することができ、もって、支持力演算部５ｄにて、杭Ｋの動的極限支持力を演算することができる。これにより、図３に示す画像Ｐ６に示す「動的極限支持力」に値が表示され、図４に示すように、計測時刻に応じた値が順次、表示部５ｈに表示されていくこととなる。なお、図３に示す画像Ｐ６に示す「許容支持力」は、動的極限支持力の値を１／３した値が表示されている。
【0035】
圧入長演算部５ｅは、計測を開始する際に、計測した距離の値から現在の計測した距離の値を減算し、図３に示す設定された「オフセット」の値（画像Ｐ２参照）を加算することで、圧入長を演算するものである。これにより、図３に示す画像Ｐ６に示す「圧入長」に値が表示され、図４に示すように、計測時刻に応じた値が順次、表示部５ｈに表示されていくこととなる。
【0036】
一方、支持力判定部５ｆは、支持力演算部５ｄにて演算された杭Ｋの動的極限支持力が、図３に示す設定された「設計支持力」の値（画像Ｐ３参照）を上回っているか、下回っているかを判定する。その結果が、図３に示す画像Ｐ６に示す「判定結果」に表示される。具体的には、図４に示すように、支持力演算部５ｄにて演算された杭Ｋの動的極限支持力が、「設計支持力」の値（画像Ｐ３参照）を上回っていれば、「〇」が表示され、支持力演算部５ｄにて演算された杭Ｋの動的極限支持力が、「設計支持力」の値（画像Ｐ３参照）を下回っていれば、「×」が表示される。そして、この表示が、図４に示すように、計測時刻に応じて順次、表示部５ｈに表示されていくこととなる。これにより、「〇」が表示されていれば、杭Ｋが地盤Ｇの支持層にしっかりと根入れされていることが分かり、「×」が表示されていれば、杭Ｋが地盤Ｇの支持層にしっかりと根入れされていないことが分かる。
【0037】
かくして、上記のような処理を行い、図４に示すような表示を表示部５ｈに表示させた後、すなわち、杭Ｋの地盤Ｇへの圧入作業を終えた後、判定結果が「×」以降の判定結果が「〇」の部分（図示では、時刻９：３１：３０以降）の圧入長を参酌し、根入れ長演算部５ｇにて、判定結果が「×」以降の判定結果が「〇」の最後の圧入長（図示では、４．２２７）から、判定結果が「×」から「〇」へ変化した最初の圧入長（図示では、４．０４９）を減算するようにする。そして、その結果、根入れ長が規定値以上（例えば、２ｍ以上）であれば、杭Ｋが地盤Ｇの支持層にしっかりと根入れされていることから、圧入作業を終え、規定値以上でなければ、継続して圧入作業をするようにすれば良い。
【0038】
しかして、以上説明した本実施形態によれば、振幅速度演算装置７により、振幅数及び杭Ｋの打設速度を演算し、さらに、油圧差演算装置４により、油圧差を演算し、その演算した振幅数及び杭Ｋの打設速度、並びに、油圧差に基づいて、バイブロハンマ１より離れた地盤Ｇの地表側に設けられている杭演算装置５（支持力演算部５ｄ）にて、杭Ｋの支持力を演算するようにしているから、短時間で精度よく、しかも安全に杭Ｋの支持力を測定することができる。さらに、杭演算装置５（支持力演算部５ｄ）にて演算された杭Ｋの支持力が、予め設定されている杭Ｋの設計支持力を上回っているか否かを杭演算装置５（支持力判定部５ｆ）にて判定し、距離計測装置６にて計測された距離に基づいて、杭演算装置５（圧入長演算部５ｅ）にて杭Ｋの圧入長を演算し、杭演算装置５（支持力判定部５ｆ）にて判定した判定結果及び演算された圧入長に基づいて、地盤Ｇの支持層への根入れ長を杭演算装置５（根入れ長演算部５ｇ）にて演算するようにしている。これにより、短時間で精度よく、しかも安全に、杭（Ｋ）における地盤（Ｇ）の支持層への根入れ長を測定することができる。
【0039】
したがって、本実施形態によれば、短時間で精度よく、しかも安全に杭の支持力及び地盤の支持層への根入れ長を測定することができる。
【0040】
ところで、本実施形態において、振幅数及び杭Ｋの打設速度を杭演算装置５ではなく、振幅速度演算装置７にて演算させた上で、杭演算装置５に送信しているのは、以下の理由によるものである。すなわち、杭演算装置５に振幅数及び杭Ｋの打設速度まで演算させてしまうと、演算の負荷が大きくなり、汎用的なノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等で処理することができなくなるためである。仮に、汎用的なノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等で処理することができなくなると、作業員が、杭Ｋの支持力を現場でリアルタイムに視認することができなくなり、もって、演算した支持力に何らかの問題があったとしても、作業員が、即座に対応することができなくなる可能性がある。それゆえ、本実施形態においては、振幅数及び杭Ｋの打設速度を杭演算装置５ではなく、振幅速度演算装置７にて演算させた上で、杭演算装置５に送信している。
【0041】
なお、本実施形態において示した杭支持力根入れ長測定システムはあくまで一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0042】
１ バイブロハンマ
２ 油圧ユニット
３ 油圧計測装置（油圧計測手段）
４ 油圧差演算装置（油圧計測手段）
５ 杭演算装置
５ｄ 支持力演算部（支持力演算手段）
５ｅ 圧入長演算部（圧入長演算手段）
５ｆ 支持力判定部（判定手段）
５ｇ 根入れ長演算部（根入れ長演算手段）
６ 距離計測装置（距離計測手段）
７ 振幅速度演算装置（振幅速度演算手段）
７ｂ 内蔵タイマー
８ 加速度計測装置（加速度計測手段）
１０ 起振部
１２ 緩衝部
Ｋ 杭
２ 油圧ユニット
３ 油圧計測装置（油圧計測手段）
４ 油圧差演算装置（油圧計測手段）
５ 杭演算装置
５ｄ 支持力演算部（支持力演算手段）
５ｅ 圧入長演算部（圧入長演算手段）
５ｆ 支持力判定部（判定手段）
５ｇ 根入れ長演算部（根入れ長演算手段）
６ 距離計測装置（距離計測手段）
７ 振幅速度演算装置（振幅速度演算手段）
７ｂ 内蔵タイマー
８ 加速度計測装置（加速度計測手段）
１０ 起振部
１２ 緩衝部
Ｋ 杭
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】