特開 2024-156001 杭の載荷試験治具および杭の載荷試験方法

(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】P2024156001

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】杭の載荷試験治具および杭の載荷試験方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 33/00 20060101AFI20241024BHJP

   E02D 1/02 20060101ALI20241024BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

E02D33/00

E02D1/02

E02D5/28

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024145821

(22)【出願日】2024-08-27

(62)【分割の表示】P 2021014293の分割

【原出願日】2021-02-01

(71)【出願人】

【識別番号】000006839

【氏名又は名称】日鉄建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】厳 明光

(72)【発明者】

【氏名】和田 昌敏

(72)【発明者】

【氏名】丸山 栄

(72)【発明者】

【氏名】古谷 浩平

(57)【要約】

【課題】杭の載荷試験の施工性を向上させる。
【解決手段】地盤に貫入した管状の反力杭の上端に載置されたジャッキの上方からジャッキに当接される応力伝達部材と、上端部が応力伝達部材に係止され、下端部が反力杭の内側で地盤に貫入した試験杭に係止され、試験杭の周方向に配列される複数の棒状部材とを備える杭の載荷試験治具が提供される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に貫入した管状の反力杭の上端に載置されたジャッキの上方から前記ジャッキに当接される応力伝達部材と、
上端部が前記応力伝達部材に係止され、下端部が前記反力杭の内側で前記地盤に貫入した試験杭に係止され、前記試験杭の周方向に配列される複数の棒状部材と
を備える杭の載荷試験治具。

【請求項2】

前記複数の棒状部材と前記試験杭との係止部分の外側に配置される管状部材と、
前記管状部材の下端および前記反力杭の上端にそれぞれ当接され、前記試験杭の上端が通る開口が形成される底板と、
前記管状部材の上端に当接され、前記複数の棒状部材が通る開口が形成され、前記ジャッキが載置される蓋板と
をさらに備える、請求項１に記載の杭の載荷試験治具。

【請求項3】

前記複数の棒状部材のそれぞれの上端部は、前記応力伝達部材に形成された開口に挿通され、前記上端部にナットが螺合される、請求項１または請求項２に記載の杭の載荷試験治具。

【請求項4】

前記複数の棒状部材のそれぞれの下端部は、前記反力杭または前記試験杭に固定されたフランジ板に形成された開口に挿通され、前記下端部にナットが螺合される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の杭の載荷試験治具。

【請求項5】

前記ジャッキと前記応力伝達部材との間、または前記ジャッキと前記試験杭もしくは前記反力杭との間にロードセルまたは間隔調整部材の少なくともいずれかが介挿される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の杭の載荷試験治具。

【請求項6】

前記ジャッキと前記応力伝達部材との間、または前記ジャッキと前記試験杭もしくは前記反力杭との間に介挿される複数の中間補強板と、
前記複数の棒状部材とともに前記反力杭または前記試験杭の周方向に籠状に配列され、前記複数の中間補強板にそれぞれ形成された開口に摺動可能に挿通される複数のガイド棒と
をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の杭の載荷試験治具。

【請求項7】

地盤に貫入した管状の反力杭の上端にジャッキを載置する工程と、
前記反力杭の内側で前記地盤に貫入した試験杭の周方向に複数の棒状部材を配列し、前記複数の棒状部材のそれぞれの下端部を前記試験杭に係止する工程と、
前記ジャッキの上方から前記ジャッキに応力伝達部材を当接させる工程と、
前記複数の棒状部材のそれぞれの上端部を前記応力伝達部材に係止する工程と、
前記ジャッキを伸長させて、前記反力杭に押し込み方向の反力を作用させながら前記試験杭に引き抜き方向の力を作用させる工程と
を含む、杭の載荷試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭の載荷試験治具および杭の載荷試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

杭の載荷試験において、特殊な形状を有していない一般的な反力杭を使用しながら、反力杭を先端支持層まで貫入させることを必要とせず、狭小なエリアでも試験を実施するための技術が、特許文献１に記載されている。具体的には、特許文献１では、試験杭よりも杭径が大きく、かつ試験杭よりも杭長が短く、試験杭が挿入される筒状で支持層まで到達していない反力杭が用いられる。この反力杭に反力をとって試験杭を押し込むまたは引き抜くジャッキを反力杭の杭頭に配設した杭の載荷試験装置が提供される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１６６１３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の特許文献１に記載された実施形態では、押し込み試験ではジャッキが反力杭の内側に配置されるため、反力杭の径が大きくなり、反力杭の搬入や設置のために大がかりな設備が必要になる。また、ジャッキが反力杭の内側に配置されていると、設置時の配線や設置後のトラブル対応も容易ではない。一方、引き抜き試験では反力杭の上に複数のジャッキを並べるため、それぞれのジャッキの間で載荷量を微調整する必要がある。また、ジャッキが試験装置の外周に配置されるため、載荷時にジャッキが脱落するのを防止するために据え付けの精度を高くする必要がある。

【0005】

そこで、本発明は、杭の載荷試験の施工性を向上させることが可能な、杭の載荷試験治具および杭の載荷試験方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］地盤に貫入した管状の反力杭の上端に載置されたジャッキの上方からジャッキに当接される応力伝達部材と、上端部が応力伝達部材に係止され、下端部が反力杭の内側で地盤に貫入した試験杭に係止され、試験杭の周方向に配列される複数の棒状部材とを備える杭の載荷試験治具。
［２］複数の棒状部材と試験杭との係止部分の外側に配置される管状部材と、管状部材の下端および反力杭の上端にそれぞれ当接され、試験杭の上端が通る開口が形成される底板と、管状部材の上端に当接され、複数の棒状部材が通る開口が形成され、ジャッキが載置される蓋板とをさらに備える、［１］に記載の杭の載荷試験治具。
［３］複数の棒状部材のそれぞれの上端部は、応力伝達部材に形成された開口に挿通され、上端部にナットが螺合される、［１］または［２］に記載の杭の載荷試験治具。
［４］複数の棒状部材のそれぞれの下端部は、反力杭または試験杭に固定されたフランジ板に形成された開口に挿通され、下端部にナットが螺合される、［１］から［３］のいずれか１項に記載の杭の載荷試験治具。
［５］ジャッキと応力伝達部材との間、またはジャッキと試験杭もしくは反力杭との間にロードセルまたは間隔調整部材の少なくともいずれかが介挿される、［１］から［４］のいずれか１項に記載の杭の載荷試験治具。
［６］ジャッキと応力伝達部材との間、またはジャッキと試験杭もしくは反力杭との間に介挿される複数の中間補強板と、複数の棒状部材とともに反力杭または試験杭の周方向に籠状に配列され、複数の中間補強板にそれぞれ形成された開口に摺動可能に挿通される複数のガイド棒とをさらに備える、［１］から［５］のいずれか１項に記載の杭の載荷試験治具。
［７］地盤に貫入した管状の反力杭の上端にジャッキを載置する工程と、反力杭の内側で地盤に貫入した試験杭の周方向に複数の棒状部材を配列し、複数の棒状部材のそれぞれの下端部を試験杭に係止する工程と、ジャッキの上方からジャッキに応力伝達部材を当接させる工程と、複数の棒状部材のそれぞれの上端部を応力伝達部材に係止する工程と、ジャッキを伸長させて、反力杭に押し込み方向の反力を作用させながら試験杭に引き抜き方向の力を作用させる工程とを含む、杭の載荷試験方法。

【発明の効果】

【0007】

上記の構成によれば、複数の棒状部材と応力伝達部材および反力杭または試験杭との間をそれぞれ係止することによって、引張力を伝達可能としつつも溶接が必要なくなる。また、ジャッキなどの部材が籠状に配置された複数の棒状部材の中に配置されるため、何らかの原因でジャッキなどの部材が所定の位置から逸脱しても外部に飛散することが防止される。従って、杭の載荷試験の施工性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る杭の載荷試験治具の側面図である。

【図2】図１のII－II線断面図である。

【図3A】本発明の第１の実施形態に係る杭の載荷試験治具の組み立て方法の例を示す図である。

【図3B】本発明の第１の実施形態に係る杭の載荷試験治具の組み立て方法の例を示す図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る杭の載荷試験治具の側面図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6A】本発明の第２の実施形態に係る杭の載荷試験治具の組み立て方法の例を示す図である。

【図6B】本発明の第２の実施形態に係る杭の載荷試験治具の組み立て方法の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

【0010】

（第１の実施形態：押し込み載荷試験用の治具）
図１は本発明の第１の実施形態に係る杭の載荷試験治具の側面図であり、図２は図１のII－II線断面図である。図示された例において、載荷試験治具１０は、地盤に貫入した管状の反力杭１の内側で地盤に貫入した試験杭２の上端に載置されたジャッキ３に上方から当接される応力伝達部材１１と、上端部が応力伝達部材１１に係止され、下端部が反力杭１に係止される鋼棒１２Ａ～１２Ｄ（総称して鋼棒１２ともいう）とを含む。鋼棒１２Ａ～１２Ｄは、反力杭１の周方向に配列される。図示された例において、応力伝達部材１１は、ロードセル４および間隔調整部材１３、ならびにそれぞれの間に介挿される中間補強板１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを介してジャッキ３に上方から当接される。また、ジャッキ３は、中間補強板１４Ｄを介して試験杭２の上端に載置される。

【0011】

本明細書において、棒状部材は、鋼棒１２Ａ～１２Ｄのように細長い部材であって、一方から他方に力を伝達することが可能な部材を意味する。棒状部材は鋼棒のような中実の部材には限られず、鋼管のような中空の部材であってもよい。棒状部材の断面形状は円形には限られず、例えば角棒や角管、平棒と呼ばれるような形状であってもよい。鋼棒１２Ａ～１２Ｄの表面は平滑であるように図示されているが、例えば異形鉄筋のように棒状部材の表面には凹凸が形成されてもよい。また、棒状部材の端部が他の部材に係止されることは、棒状部材が他の部材に引張力を伝達可能に連結されることを意味する。具体的には、鋼棒１２の上端部にはねじ部が形成され、応力伝達部材１１に形成された開口に鋼棒１２を挿通した後に上方からナット１２１をねじ部に螺合させることによって鋼棒１２が応力伝達部材１１に係止される。一方、鋼棒１２の下端部にもねじ部が形成され、反力杭１の上端に固定されたフランジ板１２２に形成された開口に鋼棒１２を挿通した後に下方からナット１２３をねじ部に螺合させることによって鋼棒１２が反力杭１に係止される。このように鋼棒１２がそれぞれの部材に係止されていることによって、ジャッキ３が伸長したときに応力伝達部材１１に作用する上向きの力は鋼棒１２に作用する引張力として反力杭１に伝達される。従って、本実施形態では、反力杭１に引き抜き方向の反力を作用させて試験杭２に押し込み方向の力を作用させる杭の押し込み載荷試験が実施される。

【0012】

加えて、図示された例では、フランジ板１２２に取り付けられて上方に延びるガイド棒１５Ａ～１５Ｄ（総称してガイド棒１５ともいう）が配置される。ガイド棒１５は、中間補強板１４Ａ～１４Ｄに形成された開口に摺動可能に挿通される。中間補強板１４Ａ～１４Ｄは、ガイド棒１５に沿って動くが上下方向の変位は拘束されない。ガイド棒１５を配置することによって、中間補強板１４Ａ～１４Ｄの水平方向の位置ずれを防止し、上述したような応力伝達部材１１およびジャッキ３を含む部材間で力を安定的に伝達することができる。

【0013】

図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る杭の載荷試験治具の組み立て方法の例を示す図である。図３Ａに示すように、まず、地盤に貫入した反力杭１に予め溶接またはボルト接合などによって固定されたフランジ板１２２に形成された開口に、鋼棒１２Ａ～１２Ｄを挿通する。この時点で鋼棒１２は下向きの移動について固定されていない状態であるため、例えば鋼棒１２に粘着テープなどを巻き付けることによって落下を防止してもよい。さらに開口に鋼棒１２Ａ～１２Ｄを挿通しながら中間補強板１４Ｄを配置し、中間補強板１４Ｄの上にジャッキ３を載置する。

【0014】

次に、図３Ｂに示すように、鋼棒１２Ａ～１２Ｄを開口に挿通させながらジャッキ３の上に中間補強板１４Ｃを載置し、その上にロードセル４を載置する。同様に中間補強板１４Ｂ、間隔調整部材１３、中間補強板１４Ａおよび応力伝達部材１１をこの順で載置し、応力伝達部材１１の開口に挿通された鋼棒１２Ａ～１２Ｄの上端側のねじ部にナット１２１を螺合させて、図１に示されたような載荷試験治具１０が完成する。なお、ガイド棒１５Ａ～１５Ｄについては、図示された例のようにいくつかの中間補強板が配置された時点で配置されてもよいし、予めフランジ板１２２に取り付けられていてもよいし、上述した工程よりも後に配置されてもよい。

【0015】

本実施形態では、鋼棒１２を介して応力を伝達することによってジャッキ３を反力杭１の上方に配置できるため、反力杭１の径を必要最小限にすることができる。また、鋼棒１２の間からジャッキ３が露出しているため、設置時の配線や設置後のトラブル対応が容易になる。また、鋼棒１２と応力伝達部材１１および反力杭１との間をそれぞれ係止することによって、引張力を伝達可能としつつも溶接が必要なくなる。また、ジャッキ３などの部材が籠状に配置された鋼棒１２（およびガイド棒１５）の中に配置されるため、何らかの原因でジャッキ３などの部材が所定の位置から逸脱しても外部に飛散することが防止される。従って、本実施形態では杭の載荷試験の施工性を向上させることができる。

【0016】

（第２の実施形態：引張載荷試験用の治具）
図４は本発明の第２の実施形態に係る杭の載荷試験治具の側面図であり、図５は図４のＶ－Ｖ線断面図である。図示された例において、載荷試験治具２０は、地盤に貫入した反力杭１の上端に載置されたジャッキ３に上方から当接される応力伝達部材１１と、上端部が応力伝達部材１１に係止され、下端部が地盤に貫入した試験杭２に係止される鋼棒１２Ａ～１２Ｄとを含む。鋼棒１２Ａ～１２Ｄは、試験杭２の周方向に配列される。図示された例において、応力伝達部材１１は、ロードセル４および間隔調整部材２３、ならびにそれぞれの間に介挿される中間補強板１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを介してジャッキ３の上方から当接される。

【0017】

また、図示された例において、ジャッキ３は、底板２６、鋼管２７および蓋板２８を介して反力杭１の上端に載置される。底板２６は、反力杭１の上端に固定されたフランジ板１２２に載置され、鋼管２７は底板２６の上に載置され、蓋板２８は鋼管２７の上に載置される。底板２６の中央部には試験杭２の上端が通る開口が形成される。鋼管２７は上端および下端がいずれも開放されており、内側に試験杭２と鋼棒１２Ａ～１２Ｄとの係止部分を配置することが可能な径を有する。また、蓋板２８には鋼棒１２Ａ～１２Ｄが通る開口が形成される。これによって、本実施形態では、試験杭２および鋼棒１２Ａ～１２Ｄに干渉することなく、ジャッキ３を反力杭１の上端に載置することができる。

【0018】

本実施形態では、応力伝達部材１１に形成された開口に鋼棒１２を挿通した後に、鋼棒１２の上端に形成されたねじ部にナット１２１を螺合させることによって、鋼棒１２が応力伝達部材１１に係止される。また、試験杭２の上端に固定されたフランジ板１２４に形成された開口に鋼棒１２を挿通した後に、鋼棒１２の下端に形成されたねじ部にナット１２３を螺合させることによって鋼棒１２が試験杭２に係止される。このように鋼棒１２がそれぞれの部材に係止されていることによって、ジャッキ３が伸長したときに応力伝達部材１１に作用する上向きの力は鋼棒１２に作用する引張力として試験杭２に伝達される。従って、本実施形態では、反力杭１に押し込み方向の反力を作用させて試験杭２に引き抜き方向の力を作用させる杭の引き抜き載荷試験が実施される。

【0019】

加えて、図示された例では、蓋板２８に取り付けられて上方に延びるガイド棒１５Ａ～１５Ｄが配置される。ガイド棒１５は、中間補強板１４Ａ～１４Ｃに形成された開口に挿通される。中間補強板１４Ａ～１４Ｃは、ガイド棒１５に沿って動くが上下方向の変位は拘束されない。ガイド棒１５を配置することによって、中間補強板１４Ａ～１４Ｃの水平方向の位置ずれを防止し、上述したような応力伝達部材１１およびジャッキ３を含む部材間で力を安定的に伝達することができる。

【0020】

図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る杭の載荷試験治具の組み立て方法の例を示す図である。図６Ａに示すように、まず、地盤に貫入した試験杭２に予め溶接またはボルト接合などによって固定されたフランジ板１２４に形成された開口に、鋼棒１２Ａ～１２Ｄを挿通する。この時点で鋼棒１２は下向きの移動について固定されていない状態であるため、例えば鋼棒１２に粘着テープなどを巻き付けることによって落下を防止してもよい。また、反力杭１に予め溶接またはボルト接合などによって固定されたフランジ板１２２に底板２６を載置する。

【0021】

次に、図６Ｂに示すように、底板２６の上に鋼管２７および蓋板２８を載置し、蓋板２８の上にジャッキ３および中間補強板１４Ｃを載置する。蓋板２８および中間補強板１４Ｃは、鋼棒１２Ａ～１２Ｄを開口に挿通させながら配置される。同様にロードセル４、中間補強板１４Ｂ、間隔調整部材２３、中間補強板１４Ａおよび応力伝達部材１１をこの順で載置し、応力伝達部材１１の開口に挿通された鋼棒１２Ａ～１２Ｄの上端側のねじ部にナット１２３を螺合させて、図４に示されたような載荷試験治具２０が完成する。なお、ガイド棒１５Ａ～１５Ｄについては、図示された例のようにいくつかの中間補強板が配置された時点で配置されてもよいし、予め蓋板２８に取り付けられていてもよいし、上述した工程よりも後に配置されてもよい。

【0022】

本実施形態では、鋼棒１２を介して応力を伝達することによってジャッキ３を反力杭１および試験杭２の軸心上に配置できるため、複数のジャッキを配置する必要がなく、載荷量の微調整などの工程が不要になる。また、反力杭１および試験杭２の軸心上に配置されたジャッキ３は載荷時にも脱落しにくいため、例えば試験装置の外周にジャッキが配置される場合に比べて据え付けの精度が要求されない。また、鋼棒１２と応力伝達部材１１および試験杭２との間をそれぞれ係止することによって、引張力を伝達可能としつつも溶接が必要なくなる。また、本実施形態でもジャッキ３などの部材が籠状に配置された鋼棒１２（およびガイド棒１５）の中に配置されるため、何らかの原因でジャッキ３が所定の位置から逸脱しても外部に飛散することが防止される。従って、本実施形態では杭の載荷試験の施工性を向上させることができる。

【0023】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。本発明の属する技術の分野の当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0024】

１…反力杭、２…試験杭、３…ジャッキ、４…ロードセル、１０，２０…載荷試験治具、１１…応力伝達部材、１２Ａ～１２Ｄ…鋼棒、１２１，１２３…ナット、１２２，１２４…フランジ板、１３，２３…間隔調整部材、１４Ａ～１４Ｄ…中間補強板、１５Ａ～１５Ｄ…ガイド棒、２６…底板、２７…鋼管、２８…蓋板。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】