JP2008134070A - 基礎構造物下に存在する杭の調査方法及びそのための測定装置 - Google Patents
基礎構造物下に存在する杭の調査方法及びそのための測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008134070A JP2008134070A JP2006318465A JP2006318465A JP2008134070A JP 2008134070 A JP2008134070 A JP 2008134070A JP 2006318465 A JP2006318465 A JP 2006318465A JP 2006318465 A JP2006318465 A JP 2006318465A JP 2008134070 A JP2008134070 A JP 2008134070A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pile
- period
- foundation structure
- acceleration sensor
- hammer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 51
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 56
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 28
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims description 17
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 241001070941 Castanea Species 0.000 description 3
- 235000014036 Castanea Nutrition 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Foundations (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
【課題】杭の位置及び径を精度良く計測できるとともに、測点数を大幅に低減でき、測定労務負担や解析負担を大幅に軽減できる基礎構造物下に存在する杭の調査方法を提供する。
【解決手段】コンクリート基礎構造物1の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物1の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭2の縁端位置を複数特定し、これら複数の杭の縁端位置に基づいて杭の位置及び杭径を求める。
【選択図】図6
【解決手段】コンクリート基礎構造物1の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物1の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭2の縁端位置を複数特定し、これら複数の杭の縁端位置に基づいて杭の位置及び杭径を求める。
【選択図】図6
Description
本発明は、フーチング等のコンクリート基礎構造物の表面をハンマー等により打撃して発生させた弾性衝撃波の解析により基礎構造物下に存在する杭の位置及び杭径を計測するための調査方法及びそのための測定装置に関する。
例えば、送電用鉄塔の基礎を補強する場合や、既設構造物の下側地盤にシールド又は推進工事でトンネルやアンダーパスを構築する場合などは、基礎構造物の下面から地盤中に延びている杭の位置や杭径、杭長を調査する必要性が生じる。これらの設計図書が整備されていれば、これらの情報は簡単に取得することが可能であるけれども、古い構造物については設計図書が既に廃棄されている場合も多く、この場合は、基礎構造物下に存在する杭の配置や杭径を非破壊検査によって調査することが必要となる。
既設構造物下の杭配置や杭径を推定する場合、従来はフーチング上面をハンマーで打撃して弾性衝撃波を発生させ、フーチング底面若しくは杭からの反射波を打撃点の近傍に設置した加速度センサーにより測定し、測定データを周波数解析して杭の有無、杭径を判断する手法が採られていた。この手法は、パイルインティグリティ試験(以下、PIT試験)と呼ばれ、本来は杭頭部を直接打撃して杭の損傷を調査する手法であったが、近年波形解析技術の向上とともに、杭位置、杭径及び杭長を調査する手法として採用されるようになってきた。前記PIT試験の測定原理は、(1)杭頭部で発せられた衝撃は、杭体内のインピーダンス急変部で反射して杭頭に戻ってくること、(2)反射が生じる杭体内のインピーダンス急変部には杭先端部、ひび割れ部等の損傷、杭断面の急変部があること、(3)反射波が戻るのに要する時間と弾性波速度からインピーダンスの急変部の位置を特定することができることに基づいている。
前記PIT試験の利用・応用に係るものとしては、例えば下記特許文献1、非特許文献2などを挙げることができる。下記特許文献1では、 基礎スラブ本体のどの部分の真下に基礎杭があるかを調査する非破壊調査方法であって、前記基礎スラブ本体の調査範囲を複数に区分し、それぞれ区分毎に加速度計を設置して、その近傍をハンマで打撃し、前記加速度計で検出した弾性波を周波数分析し、特定の周波数でピークが現れるか否かにより、打撃点直下の基礎杭の有無を判断することに基づき、基礎杭の位置を調査する基礎杭の非破壊調査方法、及び柱の直下にある基礎杭の径を柱と基礎杭との間に介された基礎スラブ本体上から調査する非破壊調査方法であって、柱の底面の中心点位置より適当な間隔で直線上に測定点を取り、各測定点毎に加速度計を設置して、その近傍をハンマで打撃し、前記加速度計で検出した弾性波を周波数分析し、特定の周波数でピークが現れるか否かにより、打撃点直下の基礎杭の有無を判断した後、柱位置より最も遠い位置で基礎杭有りと判断された測定点と柱底面の中心点との距離を測定することにより、基礎杭の径を測定する基礎杭の非破壊調査方法が開示されている。
下記非特許文献2では、ボックスカルバート下の杭の有無、杭位置、杭長を調査するために、発信側に衝撃波を、受信側に高周波数範囲に感度を持つ圧電センサーを用い、対象とする先端部または亀裂で最も卓越に反射する特定の周波数範囲をフィルター機能で選択し、センサ位置からの反射波位置を特定する方法であり、センサ近傍で鋼製ハンマーにより打撃を与え、探査波形に反射波が見られない時は杭は無いものと判断し、杭先端部から明瞭な反射波が得られている時は杭有りと判断し、反射波の伝播時間と伝播速度から杭長を求めるものである。
特開2002−181951号公報
堀内俊宏,他3名、"都市ガス幹線建設・推進部分の既設杭調査への非破壊探査技術の適用事例"、平成15年9月、土木学会、第58回年次学術講演会概要集VI-358、p715-716
しかしながら、上記特許文献1及び非特許文献2記載の発明の場合は、基本的には杭の有無のみを判断する手法であるため、以下のような問題点があった。
(1)フーチングや底版の厚さの変化によっても、ピークの周波数が変わるため、杭の有無を正確に判断できる精度が保てない。
(2)フーチングや底版の底面は栗石を敷設した後、捨てコンクリートを打設した構造となっているため、底面は必ずしも平滑とはなっていないため、反射波に乱れが生じることがあるため、杭の有無を正確に判断できる精度が保てない。
(3)杭の種類によっては、杭とフーチングや底版とのインピーダンス比が大きくなるため、杭の有無を正確に判断できず、適用できない場合が生じる。
(4)フーチングや底版の上面にメッシュ状に多くの測点を必要とするため、測定及び解析に多大な労力を必要とする。
(5)得られた反射波形を試行錯誤で解析し杭位置を検出するので、杭の有無の判定に時間を要し、調査現場への迅速なフィードバックができないとともに、杭位置が定まらない、或いは杭位置が得られるまで測定を繰り返す必要があるなどの問題が発生することがあった。
(6)測定に用いるハンマーは、材質、形状などが様々であり、測定対象物の材質や形状によって使い分ける必要があるため、経験による依存度が大きく、ハンマー種別を誤ると、良好な波形を得ることができないため、個人の熟練度によって測定精度に差が出やすい。
(7)杭径については、上記杭の有無測定よりも更に探査精度が要求されるため、測定精度誤差や測定労務負担は増大することになる。
(1)フーチングや底版の厚さの変化によっても、ピークの周波数が変わるため、杭の有無を正確に判断できる精度が保てない。
(2)フーチングや底版の底面は栗石を敷設した後、捨てコンクリートを打設した構造となっているため、底面は必ずしも平滑とはなっていないため、反射波に乱れが生じることがあるため、杭の有無を正確に判断できる精度が保てない。
(3)杭の種類によっては、杭とフーチングや底版とのインピーダンス比が大きくなるため、杭の有無を正確に判断できず、適用できない場合が生じる。
(4)フーチングや底版の上面にメッシュ状に多くの測点を必要とするため、測定及び解析に多大な労力を必要とする。
(5)得られた反射波形を試行錯誤で解析し杭位置を検出するので、杭の有無の判定に時間を要し、調査現場への迅速なフィードバックができないとともに、杭位置が定まらない、或いは杭位置が得られるまで測定を繰り返す必要があるなどの問題が発生することがあった。
(6)測定に用いるハンマーは、材質、形状などが様々であり、測定対象物の材質や形状によって使い分ける必要があるため、経験による依存度が大きく、ハンマー種別を誤ると、良好な波形を得ることができないため、個人の熟練度によって測定精度に差が出やすい。
(7)杭径については、上記杭の有無測定よりも更に探査精度が要求されるため、測定精度誤差や測定労務負担は増大することになる。
そこで本発明の主たる課題は、フーチングや底版の厚さ変化や杭種、フーチングや底版底面の不陸、栗石の存在等の悪条件に拘わらず、かつ個人の熟練度に拘わらず、杭の位置及び径を精度良く計測できるとともに、測点数を大幅に低減でき、測定労務負担や解析負担を大幅に軽減でき、更には現場で杭位置や杭径などを簡単に特定できる基礎構造物下に存在する杭の調査方法及びそのための測定装置を提供することにある。
前記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、コンクリート基礎構造物下に存在する杭の位置及び杭径を計測するための調査方法であって、
前記コンクリート基礎構造物の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭の縁端位置を複数特定し、これら複数の杭の縁端位置に基づいて杭の位置及び杭径を求めることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法が提供される。
前記コンクリート基礎構造物の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭の縁端位置を複数特定し、これら複数の杭の縁端位置に基づいて杭の位置及び杭径を求めることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法が提供される。
上記請求項1記載の発明は、コンクリート基礎構造物の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析する杭の調査方法において、前記加速度センサの位置が杭の縁端直上に位置していると、弾性衝撃波は基礎構造物内に埋め込まれた杭頭部の側面に沿って伝播されるため、基礎構造物の下面で反射した反射波の拡散が杭を有しない部分より少なくなり、大きなスペクトル値が得られるとの知見に基づき成されたものであって、この知見によれば、加速度センサによって得られた波形データを周波数解析し、コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭の縁端位置を正確に特定することが可能となる。そして、複数の杭縁端位置が求まれば、これらに基づいて杭の位置及び杭径を求めることが可能となる。
請求項2に係る本発明として、コンクリート基礎構造物下に存在する杭の位置及び杭径を計測するための調査方法であって、
コンクリート基礎構造物の内、下面に杭が存在しない領域において、コンクリート基礎構造物の上面に加速度センサを設置し、その近傍を質量を変化させた複数種のハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、共通に得られるピーク周期をもって注目周期とする第1手順と、
前記コンクリート基礎構造物上に測線を設定する第2手順と、
前記測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置2点を特定する第3手順と、
前記杭の縁端位置として特定された2点間を通り、かつ前記測線に交差する方向に第2の測線を設定し、該第2測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置1点又は2点を特定する第4手順と、
前記杭の縁端位置として特定された3点乃至4点から幾何学的に杭位置及び杭径を算出する第5手順とからなることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法が提供される。
コンクリート基礎構造物の内、下面に杭が存在しない領域において、コンクリート基礎構造物の上面に加速度センサを設置し、その近傍を質量を変化させた複数種のハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、共通に得られるピーク周期をもって注目周期とする第1手順と、
前記コンクリート基礎構造物上に測線を設定する第2手順と、
前記測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置2点を特定する第3手順と、
前記杭の縁端位置として特定された2点間を通り、かつ前記測線に交差する方向に第2の測線を設定し、該第2測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置1点又は2点を特定する第4手順と、
前記杭の縁端位置として特定された3点乃至4点から幾何学的に杭位置及び杭径を算出する第5手順とからなることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法が提供される。
上記請求項2記載の発明は、基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期に相当する注目周期を特定する第1手順と、基礎構造物上に測線を設定する第2手順と、前記測線に沿った位置で杭の縁端位置2点を特定する第3手順と、前記測線に交差するように設定した第2の測線に沿った位置で杭の縁端位置1又は2点を特定する第3手順と、3乃至4点求められた杭の縁端位置に基づき、幾何学的に杭位置及び杭径を算出する第5手順からなるものである。
上記第1手順においては、杭の縁端検出に使用する注目周期(応答スペクトルが卓越する周期)を特定することで、明確にスペクトル値が表現されるため解析における試行錯誤を軽減することが可能となり、前記3及び第4手順において、注目周期における反射波の応答強度(スペクトル値)に着目することにより、フーチングや底版の厚さ変化や杭種、フーチングや底版底面の不陸、栗石の存在等の悪条件に拘わらず、かつ個人の熟練度に拘わらず、杭の縁端位置を精度良く計測できるようになる。また、交差する2つの測線上で杭の縁端位置を見付けるようにしたため、測点数を大幅に低減でき、測定労務負担や解析負担を大幅に軽減できる。杭の縁端位置は現地で特定可能であるため、手戻りなどが防止できる。
請求項3に係る本発明として、前記第1手順において、使用するハンマー又は鋼球の選定を行う請求項1記載の基礎構造物下に存在する杭の調査方法が提供される。
上記請求項3記載の発明は、前記第1手順において、スペクトル値のピークがある程度明確に表現されるハンマー又は鋼球を選定するようにするものであり、不適切なハンマー又は鋼球の使用による精度低下、手戻りを未然に防止することができる。
請求項4に係る本発明として、ハンマー又は鋼球からなる打撃具と、加速度センサと、加速度センサからの波形信号を増幅する増幅器と、アナログ波形信号をデジタル波形信号に変換するA/Dコンバータと、デジタル波形信号に対して周波数解析を実行し、スペクトル値を得るとともに、前記応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期、或いは前記注目周期におけるスペクトル値を、横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値として表示する機能を有するコンピュータとからなることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の基礎構造物下に存在する杭の調査方法のための測定装置が提供される。
以上詳説のとおり本発明によれば、フーチングや底版の厚さ変化や杭種、フーチングや底版底面の不陸、栗石の存在等の悪条件に拘わらず、かつ個人の熟練度に拘わらず、杭の位置及び径を精度良く計測できるようになるとともに、測点数を大幅に低減でき、測定労務負担や解析負担を大幅に軽減できるようになる。更には現場で杭位置や杭径などを簡単に特定できるようになる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
〔測定原理〕
本発明に係る基礎構造物下に存在する杭の調査方法の測定原理について、図1に基づき詳述する。
本発明に係る基礎構造物下に存在する杭の調査方法の測定原理について、図1に基づき詳述する。
本発明は、下面側に杭2,2を備えたコンクリート基礎構造物1の上面において、順次位置を変えながら加速度センサ3を設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物1の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態(横軸:測点位置、縦軸:スペクトル値)を検証すると、杭2の縁端位置に対応する測点にピーク点が検出されることに着目したものである。
図1は、下面に杭2,2を有する鉄塔のコンクリート基礎構造物1(以下、フーチングともいう。)の構造断面図を示したもので、(イ)は杭2が存在しない位置での弾性衝撃波の反射状況、(ロ)は杭2が存在する位置での弾性衝撃波の反射状況、(ハ)は本発明に係る杭2の縁端位置での弾性衝撃波の反射状況を示したものである。
(イ)の杭2が存在しない場合は、弾性衝撃波は反射時に拡散、減衰を伴いながらフーチング1の厚さDに対応する周期で反射を繰り返すことになる。(ロ)の杭2が存在する場合は、弾性波は基礎コンクリート1と杭2のインピーダンス比に応じて、反射と透過率が決まる。すなわち、インピーダンス比が大きいと反射率が大きく、透過率が小さくなり、インピーダンス比が小さいと、反射率が小さくなり、透過率が大きくなる。フーチング1の上面で発生した弾性衝撃波の一部は杭頭で反射し、拡散と減衰を伴いながら反射を繰り返し、杭2に伝達した弾性衝撃波は杭2の周面や先端の境界面で拡散と減衰を伴いながら反射を繰り返すことになる。
これら(イ)及び(ロ)に対して、(ハ)の杭2の縁端位置の場合は、杭2の頭部がフーチング1内に一定長さだけ埋め込まれているため、弾性衝撃波は杭頭部の側面に沿って伝達し、フーチング1の底面で反射した後の拡散が、前記杭2の埋込部分によって抑えられるため、他の部分よりも反射波の拡散による減衰は小さく、加速度センサ3が受信する信号強度が(イ)や(ロ)のケースよりも大きくなる。
従って、スペクトル値が明確になるようにフーチング1の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期に注目し、その周期におけるスペクトル値の分布状況からピーク点を検出することにより杭2の縁端位置を特定することが可能となるというものである。
〔測定装置〕
本発明に係る基礎構造物下に存在する杭の調査方法において使用する測定装置は、図2に示されるように、ハンマー又は鋼球からなる打撃具4と、加速度センサ3と、加速度センサ3からの波形信号を増幅する増幅器5と、アナログ波形信号をデジタル波形信号に変換するA/Dコンバータ6と、デジタル波形信号に対して周波数解析を実行し、スペクトル値を得るとともに、コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期(注目周期)におけるスペクトル値を、横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値として表示する機能を有するコンピュータ7とからなるものである。
本発明に係る基礎構造物下に存在する杭の調査方法において使用する測定装置は、図2に示されるように、ハンマー又は鋼球からなる打撃具4と、加速度センサ3と、加速度センサ3からの波形信号を増幅する増幅器5と、アナログ波形信号をデジタル波形信号に変換するA/Dコンバータ6と、デジタル波形信号に対して周波数解析を実行し、スペクトル値を得るとともに、コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期(注目周期)におけるスペクトル値を、横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値として表示する機能を有するコンピュータ7とからなるものである。
前記コンピュータ7は、外部機器との接続を行うインターフェース8と、CPU9と、主メモリ10と、大容量メモリ11と、タッチ式表示パネル(モニター)12と、キーボード13とを備え、携帯可能なノートタイプのものを用いるようにする。
〔測定手順〕
以下、具体的に図3に示す測定手順に従って、かつ具体的作業要領を踏まえながら、本発明に係る杭の調査方法について詳述する。
以下、具体的に図3に示す測定手順に従って、かつ具体的作業要領を踏まえながら、本発明に係る杭の調査方法について詳述する。
(1)ハンマー又は鋼球の選定及び注目周期の特定
杭位置や杭径の計測を行う前の準備として、先ずハンマー又は鋼球の打撃具4の選定及びコンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期の特定を行う。前記ハンマー又は鋼球の打撃具4については、質量又は材質の異なる複数種のものを予め用意しておき、基礎構造物の上面であってかつ杭2を下面に有しない領域にて、加速度センサ3を設置し、その近傍を前記複数種の打撃具4で打撃し、反射波を前記加速度センサ3で計測する。得られた波形データに対して、デジタルフィルタによるノイズ除去、時間経過に対応した増幅、打撃力のバラツキの補正など、波形データの調整を行ったならば、この波形データに対して、FFT(高速フーリエ変換)解析を実行して、図4に示されるように、打撃具4のそれぞれについてスペクトル図を得る。
杭位置や杭径の計測を行う前の準備として、先ずハンマー又は鋼球の打撃具4の選定及びコンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期の特定を行う。前記ハンマー又は鋼球の打撃具4については、質量又は材質の異なる複数種のものを予め用意しておき、基礎構造物の上面であってかつ杭2を下面に有しない領域にて、加速度センサ3を設置し、その近傍を前記複数種の打撃具4で打撃し、反射波を前記加速度センサ3で計測する。得られた波形データに対して、デジタルフィルタによるノイズ除去、時間経過に対応した増幅、打撃力のバラツキの補正など、波形データの調整を行ったならば、この波形データに対して、FFT(高速フーリエ変換)解析を実行して、図4に示されるように、打撃具4のそれぞれについてスペクトル図を得る。
図4の例では3種類の鋼球についてスペクトル図が描かれているが、鋼球の質量によってスペクトル値の最大ピーク値が生じる周期は変動していることが分かるが、フーチング1の応答スペクトルが卓越する周期(736μs)で共通のピークが現れており、この周期を注目周期として特定する。また、測定に使用する鋼球については、注目周期が判別し易い(ピークが明瞭で、他のピークが近くにない。)ものを選択する。図示例では、中間の打撃具4(鋼球〈中〉)を選択するのが望ましい。
(2)測線の設定
次に、図5に示されるように、フーチング1の上面において、測線14を設定する。なお、測線14の設定に当たっては、地盤種別、地形状態やフーチング形状等の考慮した上で、事前に杭位置の予想を立てるようにする。図示例では、フーチング1の角から45度方向に沿って測線14を設定した。
次に、図5に示されるように、フーチング1の上面において、測線14を設定する。なお、測線14の設定に当たっては、地盤種別、地形状態やフーチング形状等の考慮した上で、事前に杭位置の予想を立てるようにする。図示例では、フーチング1の角から45度方向に沿って測線14を設定した。
(3)第1段階の杭の縁端特定計測
次に、前記測線14に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭2の縁端位置2点を特定する。
次に、前記測線14に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭2の縁端位置2点を特定する。
前記加速度センサ3によって測定された波形データは、コンピュータ7の大容量メモリ11に保存されており、これらの波形データを主メモリ10に呼び出し、図7に示されるように、デジタルフィルターによるノイズ除去、時間経過に対応した増幅、打撃力のバラツキの補正などの波形データの調整を行ったならば、調整された波形データに対して、FFT(高速フーリエ変換)解析を実行して、図6に示されるように、注目周期におけるスペクトル値の分布状態グラフ(横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値)を作成する。同図6を見れば分かるように、杭2の縁端位置eでは、スペクトル値がピークを示しており、このピーク点をもって杭2の縁端位置であると特定できる。なお、測点間隔に関して、杭2の縁端位置では測定ピッチを細かく設定することにより、杭径を精度良く測定することが可能である。
なお、領域Lの端部側がスペクトル値が大きくなっている原因は、フーチング1の端面によって側面方向の拡散が抑えられるためであると推測される。また、杭2が存在しない領域Lと、杭2が存在している領域pとではスペクトル値に有意な差は見られなかった。
(4)第2段階の杭の縁端特定計測
杭2の縁端位置2点(e、e)が特定されたならば、次に前記縁端位置2点e,e間を通り、かつ前記測線に交差する方向に第2の測線15を設定し、該第2測線15に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態グラフ(横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値)からピーク点の位置を検出し、杭2の縁端位置(1点又は)2点(e’、e’)を特定する。
杭2の縁端位置2点(e、e)が特定されたならば、次に前記縁端位置2点e,e間を通り、かつ前記測線に交差する方向に第2の測線15を設定し、該第2測線15に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態グラフ(横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値)からピーク点の位置を検出し、杭2の縁端位置(1点又は)2点(e’、e’)を特定する。
(5)3点乃至4点の杭縁端位置から杭位置及び杭径の算出
杭2の縁端位置として特定された(3乃至)4点(e、e、e’、e’)から幾何学的に杭2の位置及び径を算出する。
杭2の縁端位置として特定された(3乃至)4点(e、e、e’、e’)から幾何学的に杭2の位置及び径を算出する。
(6)その他
フーチング1の下面側に存在する複数の杭2、2…の内、1つの杭2の杭位置及び杭径が決定されれば、残りの杭位置については、フーチング側縁から同位置にあるものと推測できるため、杭の中心を通りかつフーチング1の側辺に沿った位置に測線16を設定し、この測線16に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態グラフ(横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値)からピーク点の位置を検出し、杭2の縁端位置2点(e、e)を特定する。前記測線16は杭の中心を通っていることが分かっているため、交差する測線の設定は不要となり、測線16のみで足りることになる。
フーチング1の下面側に存在する複数の杭2、2…の内、1つの杭2の杭位置及び杭径が決定されれば、残りの杭位置については、フーチング側縁から同位置にあるものと推測できるため、杭の中心を通りかつフーチング1の側辺に沿った位置に測線16を設定し、この測線16に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサ3を設置し、その近傍を(1)で選定された打撃具4で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態グラフ(横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値)からピーク点の位置を検出し、杭2の縁端位置2点(e、e)を特定する。前記測線16は杭の中心を通っていることが分かっているため、交差する測線の設定は不要となり、測線16のみで足りることになる。
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、鉄塔基礎のフーチング下に杭2,2が存在する基礎構造物を対象としたが、本発明はボックスカルバートなどの地下構造物に対しても同様に適用が可能である。
(2)本測定方法は、杭2の縁端位置では弾性衝撃波の拡散が少ないことに着目するものであるから、杭2の種別は問わない。場所打ちコンクリート杭、既製コンクリート杭や鋼製杭のいずれにも適用が可能である。
(3)上記形態例の(1)ハンマー又は鋼球の選定及び注目周期(応答スペクトルが卓越する周期)の特定手順では、注目周期からフーチング1の厚みが逆算可能である。
(4)因みに、測点数の試算を行うと、本計測では、最初の杭2の位置を検出するために、ハンマーの選定に3回、杭縁端検出に2測線、24測点で、計27回の測定を行なうことになり、2〜4本目の杭配置には各杭1測線平均13測点の計39回であり合計66回の計測で済む。これに対して、従来の方法のように、最初の縁端杭1本の杭あたり1.0m角の範囲で10cmピッチの格子状の測点を設定すると仮定した場合は測点数は121回となり、残りの3本は1本目の1/3の測点数で杭位置を探査できると仮定し121回測定で、合計242回の測定となる。この結果、本発明の計測回数は27%程度(66/242)の測定数となり、迅速性、経済性に優れた手法であると考えられる。
(1)上記形態例では、鉄塔基礎のフーチング下に杭2,2が存在する基礎構造物を対象としたが、本発明はボックスカルバートなどの地下構造物に対しても同様に適用が可能である。
(2)本測定方法は、杭2の縁端位置では弾性衝撃波の拡散が少ないことに着目するものであるから、杭2の種別は問わない。場所打ちコンクリート杭、既製コンクリート杭や鋼製杭のいずれにも適用が可能である。
(3)上記形態例の(1)ハンマー又は鋼球の選定及び注目周期(応答スペクトルが卓越する周期)の特定手順では、注目周期からフーチング1の厚みが逆算可能である。
(4)因みに、測点数の試算を行うと、本計測では、最初の杭2の位置を検出するために、ハンマーの選定に3回、杭縁端検出に2測線、24測点で、計27回の測定を行なうことになり、2〜4本目の杭配置には各杭1測線平均13測点の計39回であり合計66回の計測で済む。これに対して、従来の方法のように、最初の縁端杭1本の杭あたり1.0m角の範囲で10cmピッチの格子状の測点を設定すると仮定した場合は測点数は121回となり、残りの3本は1本目の1/3の測点数で杭位置を探査できると仮定し121回測定で、合計242回の測定となる。この結果、本発明の計測回数は27%程度(66/242)の測定数となり、迅速性、経済性に優れた手法であると考えられる。
1…コンクリート基礎構造物(フーチング)、2…杭、3…加速度センサ、4…打撃具、5…増幅器、6…A/Dコンバータ、7…コンピュータ、e・e’…杭縁端位置、14〜16…測線
Claims (4)
- コンクリート基礎構造物下に存在する杭の位置及び杭径を計測するための調査方法であって、
前記コンクリート基礎構造物の上面において、順次位置を変えながら加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記コンクリート基礎構造物の応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出することにより前記杭の縁端位置を複数特定し、これら複数の杭の縁端位置に基づいて杭の位置及び杭径を求めることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法。 - コンクリート基礎構造物下に存在する杭の位置及び杭径を計測するための調査方法であって、
コンクリート基礎構造物の内、下面に杭が存在しない領域において、コンクリート基礎構造物の上面に加速度センサを設置し、その近傍を質量を変化させた複数種のハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、共通に得られるピーク周期をもって注目周期とする第1手順と、
前記コンクリート基礎構造物上に測線を設定する第2手順と、
前記測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置2点を特定する第3手順と、
前記杭の縁端位置として特定された2点間を通り、かつ前記測線に交差する方向に第2の測線を設定し、該第2測線に沿って適宜の間隔で測点を設定し、これら各測点に順次加速度センサを設置し、その近傍をハンマー又は鋼球で打撃して得られた波形を周波数解析し、前記注目周期におけるスペクトル値の分布状態からピーク点を検出し、杭の縁端位置1点又は2点を特定する第4手順と、
前記杭の縁端位置として特定された3点乃至4点から幾何学的に杭位置及び杭径を算出する第5手順とからなることを特徴とする基礎構造物下に存在する杭の調査方法。 - 前記第1手順において、使用するハンマー又は鋼球の選定を行う請求項1記載の基礎構造物下に存在する杭の調査方法。
- ハンマー又は鋼球からなる打撃具と、加速度センサと、加速度センサからの波形信号を増幅する増幅器と、アナログ波形信号をデジタル波形信号に変換するA/Dコンバータと、デジタル波形信号に対して周波数解析を実行し、スペクトル値を得るとともに、前記応答スペクトルが卓越する周期又はその近傍周期、或いは前記注目周期におけるスペクトル値を、横軸を測定位置、縦軸をスペクトル値として表示する機能を有するコンピュータとからなることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の基礎構造物下に存在する杭の調査方法のための測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006318465A JP2008134070A (ja) | 2006-11-27 | 2006-11-27 | 基礎構造物下に存在する杭の調査方法及びそのための測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006318465A JP2008134070A (ja) | 2006-11-27 | 2006-11-27 | 基礎構造物下に存在する杭の調査方法及びそのための測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008134070A true JP2008134070A (ja) | 2008-06-12 |
Family
ID=39559027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006318465A Pending JP2008134070A (ja) | 2006-11-27 | 2006-11-27 | 基礎構造物下に存在する杭の調査方法及びそのための測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008134070A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110080317A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-02 | 福建工程学院 | 承压水地层基坑底部土层桩基加固桩距与桩长预测方法 |
KR20210044614A (ko) * | 2019-10-15 | 2021-04-23 | 한국전력공사 | 심도 탐지 장치 및 그것의 심도 탐지 방법 |
CN118128106A (zh) * | 2024-05-08 | 2024-06-04 | 中建五局(四川)建设发展有限公司 | 一种建筑桩基检测装置 |
CN118311148A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-07-09 | 广东交科检测有限公司 | 基于桩外跨孔的既有基桩检测方法、系统、设备及介质 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002181951A (ja) * | 2000-12-13 | 2002-06-26 | Shimizu Corp | 基礎杭の非破壊調査方法 |
-
2006
- 2006-11-27 JP JP2006318465A patent/JP2008134070A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002181951A (ja) * | 2000-12-13 | 2002-06-26 | Shimizu Corp | 基礎杭の非破壊調査方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110080317A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-02 | 福建工程学院 | 承压水地层基坑底部土层桩基加固桩距与桩长预测方法 |
CN110080317B (zh) * | 2019-05-24 | 2024-03-15 | 福建工程学院 | 承压水地层基坑底部土层桩基加固桩距与桩长预测方法 |
KR20210044614A (ko) * | 2019-10-15 | 2021-04-23 | 한국전력공사 | 심도 탐지 장치 및 그것의 심도 탐지 방법 |
KR102400073B1 (ko) * | 2019-10-15 | 2022-05-19 | 한국전력공사 | 심도 탐지 장치 및 그것의 심도 탐지 방법 |
CN118311148A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-07-09 | 广东交科检测有限公司 | 基于桩外跨孔的既有基桩检测方法、系统、设备及介质 |
CN118128106A (zh) * | 2024-05-08 | 2024-06-04 | 中建五局(四川)建设发展有限公司 | 一种建筑桩基检测装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017090101A (ja) | 地中に設置された既製コンクリート杭の非破壊検査方法および非破壊検査システム | |
JP4667228B2 (ja) | 杭検査方法及びセンサー圧着装置 | |
CN206090647U (zh) | 一种桩基检测设备 | |
JP5271941B2 (ja) | 非破壊検出システムおよび非破壊検出方法 | |
JP5208625B2 (ja) | 構造物の品質種別の判別方法 | |
JP2008134070A (ja) | 基礎構造物下に存在する杭の調査方法及びそのための測定装置 | |
JP2944515B2 (ja) | 自然構造物の形状診断方法 | |
US20030131674A1 (en) | Pole testing system | |
JP5815921B2 (ja) | 土中構造物の欠陥評価装置、土中構造物の欠陥評価方法、および土中構造物の欠陥評価プログラム | |
JP6191231B2 (ja) | 杭の健全性の評価方法 | |
JP4919396B2 (ja) | コンクリート構造物内の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法 | |
Ni et al. | Inclination correction of the parallel seismic test for pile length detection | |
JP3198840U (ja) | 支柱路面境界部調査システム | |
JP3099042B2 (ja) | 地盤改良体の強度判定方法 | |
JP6773878B1 (ja) | コンクリート構造物内部状況点検方法及びその方法に使用するシステム | |
JP6882729B2 (ja) | 内部品質評価方法、及び内部品質解析システム | |
KR20040052961A (ko) | 현장 시공 말뚝의 비파괴 검사 방법 및 이를 실행하기위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체 | |
JP7257748B2 (ja) | 杭評価方法 | |
JP2005180137A (ja) | 動的載荷試験方法 | |
Zhussupbekov et al. | Evaluation of the quality of pile foundations by different methods | |
JP6921701B2 (ja) | 地盤調査方法 | |
JP3274341B2 (ja) | 構造物支持杭の損傷調査方法 | |
JP2002181951A (ja) | 基礎杭の非破壊調査方法 | |
JP3834660B2 (ja) | 構造物のひび割れ検知装置 | |
CN112611805A (zh) | 一种基于衰减系数的评价围岩松动圈范围的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111028 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20120229 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |