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
【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。
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２００２−１８１９５１号公報
【非特許文献２】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
〔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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
(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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
〔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。
【００２５】
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。
【００２６】
〔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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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。
【００３６】
〔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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る杭調査方法の測定原理を説明するための図である。
【図２】測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る杭調査方法の手順を示すフロー図である。
【図４】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）の特定要領を示すスペクトル図である。
【図５】本発明に係る杭調査方法の測線設定要領及び計測要領と計測結果を示すフーチング平面図である。
【図６】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）である。
【図７】コンピュータ７における解析手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３８】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２００２−１８１９５１号公報
【非特許文献２】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
〔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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
(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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
〔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。
【００２５】
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。
【００２６】
〔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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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。
【００３６】
〔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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る杭調査方法の測定原理を説明するための図である。
【図２】測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る杭調査方法の手順を示すフロー図である。
【図４】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）の特定要領を示すスペクトル図である。
【図５】本発明に係る杭調査方法の測線設定要領及び計測要領と計測結果を示すフーチング平面図である。
【図６】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）である。
【図７】コンピュータ７における解析手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３８】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１３４０７０（Ｐ２００８−１３４０７０Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１８４６５（Ｐ２００６−３１８４６５）
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（５０６３３２６０５）基礎地盤コンサルタンツ株式会社 (12)
【出願人】（０００２２１５４６）東電設計株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（５０６３３２６０５）基礎地盤コンサルタンツ株式会社 (12)
【出願人】（０００２２１５４６）東電設計株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
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