杭の水平載荷試験方法
【課題】１回の静的水平載荷試験により多数の杭の水平抵抗を求める杭の水平載荷試験方法を提供する。
【解決手段】施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、少なくとも１本は試験杭と異種であるｎ（ｎは１以上の整数）本を反力杭として選択する。そして、試験杭および反力杭の各々に荷重評価装置を設け、試験杭および反力杭の各々に変位計を設ける。そして、試験杭および反力杭に荷重を載荷し、荷重評価装置により試験杭および前記反力杭の各々の荷重を計測し、変位計により試験杭および反力杭各々の変位量を計測する。そして、試験杭および反力杭各々の荷重−変位量曲線を作成し、荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する杭の水平載荷試験方法。
【解決手段】施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、少なくとも１本は試験杭と異種であるｎ（ｎは１以上の整数）本を反力杭として選択する。そして、試験杭および反力杭の各々に荷重評価装置を設け、試験杭および反力杭の各々に変位計を設ける。そして、試験杭および反力杭に荷重を載荷し、荷重評価装置により試験杭および前記反力杭の各々の荷重を計測し、変位計により試験杭および反力杭各々の変位量を計測する。そして、試験杭および反力杭各々の荷重−変位量曲線を作成し、荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する杭の水平載荷試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の水平抵抗を計測する水平載荷試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭の水平載荷試験は、施工現場において、杭の水平抵抗に関する各種のデータを得ることを目的として行われる。そして、水平載荷試験には静的水平載荷試験（例えば、特許文献１）と動的水平載荷試験がある。一般に静的水平載荷試験の方が精度の高いデータを取得できるとされている。
【０００３】
もっとも、静的水平載荷試験は、１本の試験杭で行われる動的水平載荷試験と異なり、１本以上の反力杭を必要とする。このため、比較的、試験費が高く、かつ、試験準備にも時間がかかる。したがって、複数回の静的水平載荷試験を行って、杭の水平抵抗を取得することは、経費や工期の関係から、実質的には困難である。
【０００４】
そして、特に、建築物の施工現場では異種の杭を本杭として用いる場合があり、このような場合であっても、杭の水平抵抗に関する情報を効果的かつ多量に取得する試験方法が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１５６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、１回の静的水平載荷試験により、異種の杭を含む多数の杭の水平抵抗を求める杭の水平載荷試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の杭の水平載荷試験方法は、施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、少なくとも１本は前記試験杭と異種であるｎ（ｎは１以上の整数）本を反力杭として選択し、前記試験杭および前記反力杭の各々に荷重評価装置を設け、前記試験杭および前記反力杭の各々に変位計を設け、前記試験杭および前記反力杭に荷重を載荷し、前記荷重評価装置により前記試験杭および前記反力杭の各々の荷重を計測し、前記変位計により前記試験杭および前記反力杭各々の変位量を計測し、前記試験杭および前記反力杭各々の荷重−変位量曲線を作成し、前記荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価することを特徴とする。
【０００８】
上記態様の杭の水平載荷試験方法において、ｎ（ｎは２以上の整数）本の前記反力杭のうち、少なくとも１本は前記試験杭と同種となるよう選択し、同種の杭の前記荷重−変位量曲線の各々を比較することにより、杭の水平抵抗のばらつきを評価することが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１回の静的水平載荷試験により、異種の杭を含む多数の杭の水平抵抗を求める杭の水平載荷試験方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の平面図である。
【図２】第１の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の立面図である。
【図３】建築物の本杭の配列の一例を示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。
【図５】第２の実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の平面図である。
【図７】第３の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の平面図である。
【図８】第３の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の立面図である。
【図９】第３の実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。
【図１０】第４の実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の平面図である。
【図１２】実施例の荷重−変位量曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書中、試験杭とは試験において最も着目される杭であり、原則として試験に用いられる杭のなかで最大の荷重が載荷される杭を意味する。また、反力杭とは試験杭に載荷される荷重の反力がかかる杭を意味する。また、本杭とは、施工現場において構造物の基礎として施工した杭を意味する。載荷試験には、試験杭に本杭を用いるものと捨て杭を用いるものの２種類がある。本杭は構造物の基礎として施工した杭であるため、試験時に損傷を与えることは避けなければならない。捨て杭は試験の為に施工した杭であり、損傷を与えることができるため終局強度の確認を必要とする場合に用いる。
【００１２】
また、本明細書中、杭の水平抵抗とは、杭自身の抵抗と地盤抵抗の双方を成分として含む抵抗を意味する。
【００１３】
また、本明細書中、異種の杭とは、例えば、杭の材質、杭径、杭長、杭厚等の杭諸元が異なっており、工学的に同じ杭とみなせない杭を意味する。一方、同種の杭とは、工学的に同じとみなせる杭を意味する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法は、施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、少なくとも１本は試験杭と異種であるｎ（ｎは１以上の整数）本を反力杭として選択する。そして、試験杭および反力杭の各々に荷重評価装置を設け、試験杭および反力杭の各々に変位計を設ける。そして、試験杭および反力杭に荷重を載荷し、荷重評価装置により試験杭および反力杭の各々の荷重を計測し、変位計により試験杭および反力杭各々の変位量を計測する。そして、試験杭および反力杭各々の荷重−変位量曲線を作成し、荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する。
【００１５】
図１は、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法で用いられる水平載荷試験装置を模式的に示す平面図である。図２は、図１の水平載荷試験装置の立面図である。本実施の形態では、交番試験により杭の水平抵抗を計測する場合を例に説明する。
【００１６】
水平載荷試験装置１０は、１本の試験杭１２と、２本の反力杭１４ａ、１４ｂを備えている。そして、反力杭１４ａ、１４ｂの配置が試験杭１２に対して直列となっている。試験杭１２および反力杭１４ａ、１４ｂはすべて本杭である。
【００１７】
水平載荷試験装置１０は、交番試験を行うために仮設枠体１６が設けられている。また、加力（載荷）のための２つのジャッキ１８ａ、１８ｂを備えている。さらに、不動梁（基準梁）２０ａ、２０ｂ、２０ｃが設けられ、試験杭１２と、２本の反力杭１４ａ、１４ｂの各々に変位計２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられる。また、試験杭１２と、２本の反力杭１４ａ、１４ｂの各々に荷重評価装置としてロードセル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが設けられている。
【００１８】
試験杭１２は、例えば、コンクリート杭または鋼管杭である。そして、試験杭１２と２本の反力杭１４ａ、１４ｂはすべて異種の杭である。ここでは、３本の杭がすべて異なる杭径を有している。
【００１９】
試験杭１２と反力杭１４ａ、１４ｂには、加力装置であるジャッキ１８ａ、１８ｂから仮設枠体１６を介して水平載荷試験をすることができる。この仮設枠体１６は、試験杭１２と反力杭１４ａ、１４ｂのひずみおよびたわみに比べ無視できる剛性があるように設計されており、例えばＨ型鋼１６ａ、ＰＣ鋼棒１６ｂ等で構成される。
【００２０】
杭に作用する主な水平荷重は、土圧や水圧のような定時の一方向水平荷重と地震のような短期の交番水平荷重である。特に、近年は地震による基礎の被害報告も多く、杭基礎についても耐震設計のために交番の水平載荷試験を行うことが望ましい。
【００２１】
本実施の形態の水平載荷試験装置１０は、２つのジャッキ１８ａ、１８ｂを用いることにより、交番水平載荷試験ができるよう構成されている。そして、荷重評価装置であるロードセル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄにより試験杭１２、反力杭１４ａ、１４ｂそれぞれにかかる荷重の計測が行われる。なお、荷重の計測はロードセルに限らず、圧力変換器等の公知の計測装置を用いることが可能である。
【００２２】
試験杭１２の加力（載荷）点は、杭に局部的な破壊や変形が生じないよう適当な補強を施し、載荷点の高さは、杭が実際に荷重を受ける状態に最も近い位置にすることが望ましい。
【００２３】
変位計２２ａは、不動梁２０ａに取り付けられ、試験杭１２の加力点高さの水平変位量を計測する。また、変位計２２ｂと２２ｃは、それぞれ、不動梁２０ｂと２０ｃに取り付けられ、反力杭１４ａと１４ｂの加力点高さの水平変位量を計測する。変位計２２ａ、２２ｂ、２２ｃとしては、例えば直読式ダイアルゲージ、電気式変位計等、公知の変位計を用いることが可能である。
【００２４】
不動梁２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、基準点の間隔に応じた十分な剛性を有するものであり、外気温の影響を受けにくいように支持される。
【００２５】
水平載荷試験には、単純に荷重を段階的に増加させて計画最大荷重まで載荷して終了するもの（一サイクル方式）と、各段階または数段階ごとに減荷して０に荷重を戻す手順を繰り返しながら計画載荷荷重を増大させて計画最大載荷荷重に達するもの（多サイクル方式）とがある。
【００２６】
以下、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法の具体的手順について説明する。ここでは多サイクル方式を例に説明する。
【００２７】
図３は、建築物の本杭の配列の一例を示す平面図である。本杭はその配置位置によって鉛直支持力の分担が異なっている。
【００２８】
例えば、建築物の重量が平面的に均等で、図３のように杭が等間隔に配置されているとする。Ｐ１の配置にある本杭は、ハッチ領域で概念的に示す重量を分担するとする。そうすると、Ｐ２の位置ではＰ１の２倍、Ｐ３では３倍、Ｐ４では４倍の重量を分担することになる。したがって、通常は、本杭の配置により杭の諸元、例えば杭径が異なることになる。ここでは図３に示すように、Ｐ１の杭径＜Ｐ２の杭径＜Ｐ３の杭径＜Ｐ４の杭径という関係が成立する。
【００２９】
まず、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法では、例えば、図３のように施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、試験杭と異種である２本を反力杭として選択する。図４は本実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。黒丸が選択される本杭である。
【００３０】
そして、選択した試験杭と反力杭について、図１、図２に示すような水平載荷試験装置を準備する。図４のように選択することで、３本の杭がすべて異なる杭径を有し、試験杭１２の杭径＞反力杭１４ａの杭径＞反力杭１４ｂの杭径という関係になる。
【００３１】
次に、図１、２において、ジャッキ１８ａが無い状態で、ジャッキ１８ｂを用いて荷重を計画載荷荷重まで段階的に増加させ水平載荷する。これにより試験杭１２は紙面左方向に変位し、反力杭１４ａと１４ｂは紙面右方向に変位する。この時、試験杭１２に加えられる荷重はロードセル２４ｂで求められる。反力杭１４ａ、１４ｂの加えられる荷重はロードセル２４ｂ、２４ｃ、２４ｄから求められる。
【００３２】
その後、段階的に減荷して０に荷重を戻し、ジャッキ１８ｂをとりはずしてジャッキ１８ａを装着する。そして、ジャッキ１８ａを用いて荷重を計画載荷荷重まで段階的に増加させて水平載荷する。これにより、試験杭１２は紙面右方向に変位し、反力杭１４ａと１４ｂは紙面左方向に変位する。この時、試験杭１２に加えられる荷重はロードセル２４ａから求められる。また、反力杭１４ａ、１４ｂの加えられる荷重はロードセル２４ｂ、２４ｃ、２４ｄから求められる。その後、段階的に減荷して０に荷重を戻す。
【００３３】
上記手順を１サイクルとし、このサイクルを繰り返しながらサイクル毎に計画載荷荷重を増大させ、計画最大載荷荷重（あるいは計画最大変位）に達するまで水平載荷を行う。この間、試験杭１２の各段階の荷重に対する変位量を変位計２２ａで計測する。また、反力杭１４ａと１４ｂの各段階の荷重に対する変位量を、それぞれ変位計２２ｂと２２ｃで計測する。
【００３４】
その後、試験杭１２について得られた荷重の計測値と変位量の計測値から荷重−変位量曲線を作成する。荷重−変位量曲線を作成する際、各段階で先の段階で加えられた荷重を超える荷重（新規荷重または処女荷重）に対する計測値のみを用いることが望ましい。後に、反力杭１４ａ、１４ｂの荷重−変位量曲線との比較が容易になるからである。
【００３５】
次に、試験杭１２と同様に、反力杭１４ａと１４ｂについて得られた荷重の計測値と変位量の計測値から荷重−変位量曲線を作成する。荷重−変位量曲線を作成する際、各段階で先の段階で加えられた荷重を超える荷重（新規荷重または処女荷重）に対する計測値のみを用いることが望ましい点についても試験杭１２の場合と同様である。
【００３６】
以上のように作成された試験杭の荷重−変位量曲線、および、反力杭の荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する。
【００３７】
このように、各々の杭に荷重評価装置を設ける本実施の形態によれば、杭種の異なる現場であっても、１回の静的水平載荷試験により、杭の水平抵抗を複数の箇所について容易に求めることが可能となる。したがって、１回の静的水平載荷試験により、杭の水平抵抗に関する情報を効果的かつ多量に取得することが可能となる。
【００３８】
なお、ここでは２本の反力杭を選択する場合を例に説明したが、反力杭は１本または３本以上であってもかまわない。
【００３９】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法は、ｎ（ｎは２以上の整数）本の反力杭のうち、少なくとも１本は試験杭と同種となるよう選択し、同種の杭の荷重−変位量曲線の各々を比較することにより、杭の水平抵抗のばらつきをも評価する点で、第１の実施の形態と異なっている。この点以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００４０】
図５は本実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。黒丸が選択される本杭である。
【００４１】
図６は、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法で用いられる水平載荷試験装置を模式的に示す平面図である。水平載荷試験装置２０は、１本の試験杭１２と、２本の反力杭１４ａ、１４ｂを備えている。そして、反力杭１４ａ、１４ｂの配置が試験杭１２に対して直列となっている。試験杭１２および反力杭１４ａ、１４ｂはすべて本杭である。図５のように選択することで、水平載荷試験装置２０では、試験杭１２と、反力杭１４ａが同種の杭となり、試験杭１２の杭径＝反力杭１４ａの杭径＞反力杭１４ｂの杭径という関係になる。
【００４２】
本実施の形態では、第１の実施の形態同様、作成された試験杭の荷重−変位量曲線、および、反力杭の荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する。さらに、同種の杭である試験杭１２と、反力杭１４ａの荷重−変位量曲線を比較することにより杭の水平抵抗のばらつきを評価する。
【００４３】
ここで、試験杭１２、反力杭１４ａは、同種の杭である。このため、地盤抵抗もほぼ等しければ、２つの荷重−変位量曲線、すなわち、試験杭１２の荷重−変位量曲線と、反力杭１４ａの荷重−変位量曲線とがほぼ同じ傾向を示すはずである。
【００４４】
したがって、試験杭１２の荷重−変位量曲線と、反力杭１４ａの荷重−変位量曲線とで大きな不一致が見られる場合には、杭の水平抵抗がばらついていると判断できる。言い換えれば、杭自身の抵抗と地盤抵抗のいずれかまたは双方がばらついていると判断できる。
【００４５】
実際には、反力杭に生じる荷重は、試験杭に生じる荷重よりは小さくなる。本実施の形態とは異なるが、仮に、試験杭と反力杭がすべて同種であるとすると、反力杭がｎ本の場合、反力杭に生じる荷重は試験杭に生じる荷重の１／ｎである。したがって、反力杭で計測される荷重−変位量曲線の範囲は、おおよそ試験杭の荷重−変位量曲線の１／ｎの範囲である。しかしながら、反力杭の荷重−変位量曲線は、試験杭の荷重−変位量曲線を参考にすれば傾向は推定できる。よって、試験杭と反力杭の水平抵抗のばらつきは把握可能である。
【００４６】
このように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、同種の杭の荷重−変位量曲線により、杭の水平抵抗のばらつきも評価することが可能となる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法は、第１の実施の形態では複数の反力杭の配置が試験杭に対して直列であるのに対し、並列である点で異なっている。
【００４８】
図７は、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法で用いられる水平載荷試験装置を模式的に示す平面図である。図８は、図７の水平載荷試験装置の立面図である。本実施の形態では、交番試験により杭の水平抵抗を計測する場合を例に説明する。
【００４９】
水平載荷試験装置３０は、１本の試験杭３２と、３本の反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃを備えている。そして、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの配置が試験杭３２に対して並列となっている。試験杭３２および反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃはすべて本杭である。
【００５０】
そして、交番試験を行うために仮設枠体３６が設けられている。また、加力（載荷）のための２つのジャッキ３８ａ、３８ｂを備えている。さらに、不動梁（基準梁）４０ａ、４０ｂ、変位計４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを備えている。さらに、試験杭３２および反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの各々に荷重評価装置としてロードセル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ、４４ｇ、４４ｈが設けられている。
【００５１】
試験杭３２は、例えば、コンクリート杭または鋼管杭である。また、試験杭３２と３本の反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃはすべて異種の杭である。ここでは、４本の杭がすべて異なる杭径を有している。
【００５２】
試験杭３２と反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃには、加力装置であるジャッキ３８ａから仮設枠体３６を介して水平載荷試験をすることができる。この仮設枠体３６は、試験杭３２と反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃのひずみおよびたわみに比べ無視できる剛性があるように設計されており、例えばＨ型鋼３６ａ、ＰＣ鋼棒３６ｂ等で構成される。また、試験杭３２と反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃには、加力装置であるジャッキ３８ｂからＨ型鋼３７を介して水平載荷試験をすることができる。なお、ＰＣ鋼棒３６ｂとＨ型鋼３７は構造上非接触となっている。
【００５３】
杭に作用する主な水平荷重は、土圧や水圧のような定時の一方向水平荷重と地震のような短期の交番水平荷重である。特に、近年は地震による基礎の被害報告も多く、杭基礎についても耐震設計のために交番の水平載荷試験を行うことが望ましい。
【００５４】
本実施の形態の水平載荷試験装置３０は、２つのジャッキ３８ａ、３８ｂを用いることにより、交番水平載荷試験ができるよう構成されている。そして、ロードセル４４ａ、４４ｂにより試験杭３２にかかる荷重の計測が行われる。また、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの各々に設けられたロードセル４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ、４４ｇ、４４ｈにより、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃにかかる荷重を個々に独立に計測することが可能である。なお、荷重の計測はロードセルに限らず、圧力変換器等、公知の計測装置を用いることが可能である。
【００５５】
試験杭３２の加力（載荷）点は、杭に局部的な破壊や変形が生じないよう適当な補強を施し、載荷点の高さは、杭が実際に荷重を受ける状態に最も近い位置にすることが望ましい。
【００５６】
変位計４２ａは、不動梁４０ａに取り付けられ、試験杭３２の加力点高さの水平変位量を計測する。また、変位計４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、それぞれ、不動梁４０ｂに取り付けられ、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの加力点高さの水平変位量を計測する。変位計４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄとしては、例えば直読式ダイアルゲージ、電気式変位計等、公知の変位計を用いることが可能である。
【００５７】
不動梁４０ａ、４０ｂは、基準点の間隔に応じた十分な剛性を有するものであり、外気温の影響を受けにくいように支持される。
【００５８】
まず、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法では、例えば、図３のように施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、試験杭と異種である３本を反力杭として選択する。図９は本実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。黒丸が選択される本杭である。
【００５９】
そして、選択した試験杭と反力杭について、図７、図８に示すような水平載荷試験装置を準備する。図９のように選択することで、４本の杭がすべて異なる杭径を有し、試験杭３２の杭径＞反力杭３４ｃの杭径＞反力杭３４ｂ＞反力杭３４ａの杭径という関係になる。
【００６０】
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法の具体的手順については、基本的に第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、杭種の異なる現場であっても、１回の静的水平載荷試験により杭の水平抵抗を複数の箇所について容易に求めることが可能となる。したがって、１回の静的水平載荷試験により、杭の水平抵抗に関する情報を効果的かつ多量に取得することが可能となる。
【００６２】
なお、ここでは３本の反力杭を選択する場合を例に説明したが、反力杭は２本または４本以上であってもかまわない。
【００６３】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法は、試験杭とｎ（ｎは２以上の整数）本の反力杭のうち、少なくとも２本は同種となるよう選択し、同種の杭の荷重−変位量曲線の各々を比較することにより、杭の水平抵抗のばらつきをも評価する点で、第３の実施の形態と異なっている。この点以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第３の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００６４】
図１０は本実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。黒丸が選択される本杭である。
【００６５】
図１１は、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法で用いられる水平載荷試験装置を模式的に示す平面図である。水平載荷試験装置４０は、１本の試験杭３２と、３本の反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃを備えている。そして、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの配置が試験杭３２に対して並列となっている。試験杭３２および反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃはすべて本杭である。水平載荷試験装置４０では、図１０のように選択することで、試験杭３２と、反力杭３４ａ、３４ｂの３本が同種の杭となり、試験杭３２の杭径＝反力杭３４ａの杭径＝反力杭３４ｂの杭径＞反力杭３４ｃの杭径という関係になる。
【００６６】
本実施の形態では、第３の実施の形態同様、作成された試験杭の荷重−変位量曲線、および、反力杭の荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する。さらに、同種の杭である試験杭３２と、反力杭３４ａ、３４ｂの荷重−変位量曲線を比較することにより杭の水平抵抗のばらつきを評価する。
【００６７】
ここで、試験杭３２、反力杭３４ａ、３４ｂは、同種の杭であるため、３つの荷重−変位量曲線、すなわち、試験杭３２の荷重−変位量曲線と、反力杭３４ａ、３４ｂの荷重−変位量曲線とがほぼ同じ傾向を示すはずである。
【００６８】
したがって、試験杭３２の荷重−変位量曲線、反力杭３４ａ、３４ｂのいずれかの荷重−変位量曲線で大きな不一致が見られる場合には、杭の水平抵抗がばらついていると判断できる。言い換えれば、杭自身の抵抗と地盤抵抗のいずれかまたは双方がばらついていると判断できる。
【００６９】
もし、試験杭３２、反力杭３４ａ、３４ｂの荷重−変位量曲線がほぼ同じ傾向を示せば、本杭の杭体および地盤剛性にばらつきがなく，試験杭が施工した同種の杭の代表と評価できることを意味していると判断できる。
【００７０】
このように、本実施の形態によれば、第３の実施の形態の効果に加え、同種の杭の荷重−変位量曲線により、杭の水平抵抗のばらつきも評価することが可能となる。
【００７１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、杭の水平載荷試験方法について、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる杭の水平載荷試験方法に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００７２】
例えば、実施の形態においては、多サイクル方式の水平交番載荷試験を例に説明したが、一サイクル方式の水平載荷試験、または、一方向の水平載荷試験にも本発明の杭の水平載荷試験方法を適用することができる。
【００７３】
また、実施の形態では異種の杭として杭径が異なる場合を例に説明したが、杭径以外の杭諸元が異なっている杭であってもかまわない。
【００７４】
また、本杭の選択について、直列と並列が組み合わさった選択を行ってもかまわない。例えば、図９において、Ｐ３を本杭とする構成であってもかまわない。
【００７５】
また、載荷試験の載荷方式には、段階載荷方式と連続載荷方式がある。段階載荷方式は荷重または変位を段階的に増減させ、荷重または変位を一定時間保持する方法で載荷する。連続載荷方式は荷重または変位を連続的に差異化する方法である。実施の形態では段階載荷方式で説明したが、連続載荷方式を適用しても構わない。
【００７６】
また、第２、第４の実施の形態では、反力杭の少なくとも１本が試験杭と同種の場合について説明した。試験杭が正常か否かを判断したい場合はこの形態が望ましい。しかし、試験杭と同種の杭が反力杭の中にない形態であっても、少なくとも２本の同種の反力杭があれば、この２本の間でばらつきを評価することは可能である。
【００７７】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての杭の水平載荷試験方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【実施例】
【００７８】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００７９】
表１の仕様の試験杭と反力杭を用い、第４の実施の形態で説明した図１１の水平載荷試験装置４０を用いて、第４の実施の形態と同様の杭の水平載荷試験方法をおこなう。表１のように、反力杭のうちの１本である反力杭３４ｃのみが杭径の異なる異種の杭である。
【００８０】
【表１】
【００８１】
図１２は、実施例の荷重−変位量曲線である。ここでは交番試験の片側のみを図示している。なお、試験杭の荷重−変位量曲線と、反力杭の荷重−変位量曲線の比較を容易にするために、反力杭の変位量と荷重の値の符号を反転させている。
【００８２】
試験杭３２と、これと同種の反力杭３４ａ、３４ｂの荷重−変位量曲線は、ほぼ同じ傾向を示し、杭の水平抵抗にばらつきのないことがわかる。また、異種の杭である反力杭３４ｃについても、荷重−変位量曲線が求められる。
【００８３】
このように、杭種の異なる現場であっても、１回の静的水平載荷試験により、試験杭の水平抵抗のばらつきの確認と、異種杭の荷重−変位量曲線を求めることができる。また、杭の水平抵抗を複数の箇所について容易に求められる。
【符号の説明】
【００８４】
１０ 水平載荷試験装置
１２ 試験杭
１４ａ、ｂ 反力杭
１６ 仮設枠体
１８ａ、ｂ ジャッキ
２０ａ〜ｃ 不動梁
２２ａ〜ｃ 変位計
２４ａ、ｂ、ｃ、ｄ ロードセル
３０ 水平載荷試験装置
３２ 試験杭
３４ａ〜ｃ 反力杭
３６ 仮設枠体
３８ａ、ｂ ジャッキ
４０ａ、ｂ 不動梁
４２ａ〜ｄ 変位計
４４ａ〜ｈ ロードセル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の水平抵抗を計測する水平載荷試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭の水平載荷試験は、施工現場において、杭の水平抵抗に関する各種のデータを得ることを目的として行われる。そして、水平載荷試験には静的水平載荷試験（例えば、特許文献１）と動的水平載荷試験がある。一般に静的水平載荷試験の方が精度の高いデータを取得できるとされている。
【０００３】
もっとも、静的水平載荷試験は、１本の試験杭で行われる動的水平載荷試験と異なり、１本以上の反力杭を必要とする。このため、比較的、試験費が高く、かつ、試験準備にも時間がかかる。したがって、複数回の静的水平載荷試験を行って、杭の水平抵抗を取得することは、経費や工期の関係から、実質的には困難である。
【０００４】
そして、特に、建築物の施工現場では異種の杭を本杭として用いる場合があり、このような場合であっても、杭の水平抵抗に関する情報を効果的かつ多量に取得する試験方法が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１５６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、１回の静的水平載荷試験により、異種の杭を含む多数の杭の水平抵抗を求める杭の水平載荷試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の杭の水平載荷試験方法は、施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、少なくとも１本は前記試験杭と異種であるｎ（ｎは１以上の整数）本を反力杭として選択し、前記試験杭および前記反力杭の各々に荷重評価装置を設け、前記試験杭および前記反力杭の各々に変位計を設け、前記試験杭および前記反力杭に荷重を載荷し、前記荷重評価装置により前記試験杭および前記反力杭の各々の荷重を計測し、前記変位計により前記試験杭および前記反力杭各々の変位量を計測し、前記試験杭および前記反力杭各々の荷重−変位量曲線を作成し、前記荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価することを特徴とする。
【０００８】
上記態様の杭の水平載荷試験方法において、ｎ（ｎは２以上の整数）本の前記反力杭のうち、少なくとも１本は前記試験杭と同種となるよう選択し、同種の杭の前記荷重−変位量曲線の各々を比較することにより、杭の水平抵抗のばらつきを評価することが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１回の静的水平載荷試験により、異種の杭を含む多数の杭の水平抵抗を求める杭の水平載荷試験方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の平面図である。
【図２】第１の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の立面図である。
【図３】建築物の本杭の配列の一例を示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。
【図５】第２の実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の平面図である。
【図７】第３の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の平面図である。
【図８】第３の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の立面図である。
【図９】第３の実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。
【図１０】第４の実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態の杭の水平載荷試験方法に用いる水平載荷試験装置の平面図である。
【図１２】実施例の荷重−変位量曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書中、試験杭とは試験において最も着目される杭であり、原則として試験に用いられる杭のなかで最大の荷重が載荷される杭を意味する。また、反力杭とは試験杭に載荷される荷重の反力がかかる杭を意味する。また、本杭とは、施工現場において構造物の基礎として施工した杭を意味する。載荷試験には、試験杭に本杭を用いるものと捨て杭を用いるものの２種類がある。本杭は構造物の基礎として施工した杭であるため、試験時に損傷を与えることは避けなければならない。捨て杭は試験の為に施工した杭であり、損傷を与えることができるため終局強度の確認を必要とする場合に用いる。
【００１２】
また、本明細書中、杭の水平抵抗とは、杭自身の抵抗と地盤抵抗の双方を成分として含む抵抗を意味する。
【００１３】
また、本明細書中、異種の杭とは、例えば、杭の材質、杭径、杭長、杭厚等の杭諸元が異なっており、工学的に同じ杭とみなせない杭を意味する。一方、同種の杭とは、工学的に同じとみなせる杭を意味する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法は、施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、少なくとも１本は試験杭と異種であるｎ（ｎは１以上の整数）本を反力杭として選択する。そして、試験杭および反力杭の各々に荷重評価装置を設け、試験杭および反力杭の各々に変位計を設ける。そして、試験杭および反力杭に荷重を載荷し、荷重評価装置により試験杭および反力杭の各々の荷重を計測し、変位計により試験杭および反力杭各々の変位量を計測する。そして、試験杭および反力杭各々の荷重−変位量曲線を作成し、荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する。
【００１５】
図１は、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法で用いられる水平載荷試験装置を模式的に示す平面図である。図２は、図１の水平載荷試験装置の立面図である。本実施の形態では、交番試験により杭の水平抵抗を計測する場合を例に説明する。
【００１６】
水平載荷試験装置１０は、１本の試験杭１２と、２本の反力杭１４ａ、１４ｂを備えている。そして、反力杭１４ａ、１４ｂの配置が試験杭１２に対して直列となっている。試験杭１２および反力杭１４ａ、１４ｂはすべて本杭である。
【００１７】
水平載荷試験装置１０は、交番試験を行うために仮設枠体１６が設けられている。また、加力（載荷）のための２つのジャッキ１８ａ、１８ｂを備えている。さらに、不動梁（基準梁）２０ａ、２０ｂ、２０ｃが設けられ、試験杭１２と、２本の反力杭１４ａ、１４ｂの各々に変位計２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられる。また、試験杭１２と、２本の反力杭１４ａ、１４ｂの各々に荷重評価装置としてロードセル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが設けられている。
【００１８】
試験杭１２は、例えば、コンクリート杭または鋼管杭である。そして、試験杭１２と２本の反力杭１４ａ、１４ｂはすべて異種の杭である。ここでは、３本の杭がすべて異なる杭径を有している。
【００１９】
試験杭１２と反力杭１４ａ、１４ｂには、加力装置であるジャッキ１８ａ、１８ｂから仮設枠体１６を介して水平載荷試験をすることができる。この仮設枠体１６は、試験杭１２と反力杭１４ａ、１４ｂのひずみおよびたわみに比べ無視できる剛性があるように設計されており、例えばＨ型鋼１６ａ、ＰＣ鋼棒１６ｂ等で構成される。
【００２０】
杭に作用する主な水平荷重は、土圧や水圧のような定時の一方向水平荷重と地震のような短期の交番水平荷重である。特に、近年は地震による基礎の被害報告も多く、杭基礎についても耐震設計のために交番の水平載荷試験を行うことが望ましい。
【００２１】
本実施の形態の水平載荷試験装置１０は、２つのジャッキ１８ａ、１８ｂを用いることにより、交番水平載荷試験ができるよう構成されている。そして、荷重評価装置であるロードセル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄにより試験杭１２、反力杭１４ａ、１４ｂそれぞれにかかる荷重の計測が行われる。なお、荷重の計測はロードセルに限らず、圧力変換器等の公知の計測装置を用いることが可能である。
【００２２】
試験杭１２の加力（載荷）点は、杭に局部的な破壊や変形が生じないよう適当な補強を施し、載荷点の高さは、杭が実際に荷重を受ける状態に最も近い位置にすることが望ましい。
【００２３】
変位計２２ａは、不動梁２０ａに取り付けられ、試験杭１２の加力点高さの水平変位量を計測する。また、変位計２２ｂと２２ｃは、それぞれ、不動梁２０ｂと２０ｃに取り付けられ、反力杭１４ａと１４ｂの加力点高さの水平変位量を計測する。変位計２２ａ、２２ｂ、２２ｃとしては、例えば直読式ダイアルゲージ、電気式変位計等、公知の変位計を用いることが可能である。
【００２４】
不動梁２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、基準点の間隔に応じた十分な剛性を有するものであり、外気温の影響を受けにくいように支持される。
【００２５】
水平載荷試験には、単純に荷重を段階的に増加させて計画最大荷重まで載荷して終了するもの（一サイクル方式）と、各段階または数段階ごとに減荷して０に荷重を戻す手順を繰り返しながら計画載荷荷重を増大させて計画最大載荷荷重に達するもの（多サイクル方式）とがある。
【００２６】
以下、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法の具体的手順について説明する。ここでは多サイクル方式を例に説明する。
【００２７】
図３は、建築物の本杭の配列の一例を示す平面図である。本杭はその配置位置によって鉛直支持力の分担が異なっている。
【００２８】
例えば、建築物の重量が平面的に均等で、図３のように杭が等間隔に配置されているとする。Ｐ１の配置にある本杭は、ハッチ領域で概念的に示す重量を分担するとする。そうすると、Ｐ２の位置ではＰ１の２倍、Ｐ３では３倍、Ｐ４では４倍の重量を分担することになる。したがって、通常は、本杭の配置により杭の諸元、例えば杭径が異なることになる。ここでは図３に示すように、Ｐ１の杭径＜Ｐ２の杭径＜Ｐ３の杭径＜Ｐ４の杭径という関係が成立する。
【００２９】
まず、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法では、例えば、図３のように施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、試験杭と異種である２本を反力杭として選択する。図４は本実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。黒丸が選択される本杭である。
【００３０】
そして、選択した試験杭と反力杭について、図１、図２に示すような水平載荷試験装置を準備する。図４のように選択することで、３本の杭がすべて異なる杭径を有し、試験杭１２の杭径＞反力杭１４ａの杭径＞反力杭１４ｂの杭径という関係になる。
【００３１】
次に、図１、２において、ジャッキ１８ａが無い状態で、ジャッキ１８ｂを用いて荷重を計画載荷荷重まで段階的に増加させ水平載荷する。これにより試験杭１２は紙面左方向に変位し、反力杭１４ａと１４ｂは紙面右方向に変位する。この時、試験杭１２に加えられる荷重はロードセル２４ｂで求められる。反力杭１４ａ、１４ｂの加えられる荷重はロードセル２４ｂ、２４ｃ、２４ｄから求められる。
【００３２】
その後、段階的に減荷して０に荷重を戻し、ジャッキ１８ｂをとりはずしてジャッキ１８ａを装着する。そして、ジャッキ１８ａを用いて荷重を計画載荷荷重まで段階的に増加させて水平載荷する。これにより、試験杭１２は紙面右方向に変位し、反力杭１４ａと１４ｂは紙面左方向に変位する。この時、試験杭１２に加えられる荷重はロードセル２４ａから求められる。また、反力杭１４ａ、１４ｂの加えられる荷重はロードセル２４ｂ、２４ｃ、２４ｄから求められる。その後、段階的に減荷して０に荷重を戻す。
【００３３】
上記手順を１サイクルとし、このサイクルを繰り返しながらサイクル毎に計画載荷荷重を増大させ、計画最大載荷荷重（あるいは計画最大変位）に達するまで水平載荷を行う。この間、試験杭１２の各段階の荷重に対する変位量を変位計２２ａで計測する。また、反力杭１４ａと１４ｂの各段階の荷重に対する変位量を、それぞれ変位計２２ｂと２２ｃで計測する。
【００３４】
その後、試験杭１２について得られた荷重の計測値と変位量の計測値から荷重−変位量曲線を作成する。荷重−変位量曲線を作成する際、各段階で先の段階で加えられた荷重を超える荷重（新規荷重または処女荷重）に対する計測値のみを用いることが望ましい。後に、反力杭１４ａ、１４ｂの荷重−変位量曲線との比較が容易になるからである。
【００３５】
次に、試験杭１２と同様に、反力杭１４ａと１４ｂについて得られた荷重の計測値と変位量の計測値から荷重−変位量曲線を作成する。荷重−変位量曲線を作成する際、各段階で先の段階で加えられた荷重を超える荷重（新規荷重または処女荷重）に対する計測値のみを用いることが望ましい点についても試験杭１２の場合と同様である。
【００３６】
以上のように作成された試験杭の荷重−変位量曲線、および、反力杭の荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する。
【００３７】
このように、各々の杭に荷重評価装置を設ける本実施の形態によれば、杭種の異なる現場であっても、１回の静的水平載荷試験により、杭の水平抵抗を複数の箇所について容易に求めることが可能となる。したがって、１回の静的水平載荷試験により、杭の水平抵抗に関する情報を効果的かつ多量に取得することが可能となる。
【００３８】
なお、ここでは２本の反力杭を選択する場合を例に説明したが、反力杭は１本または３本以上であってもかまわない。
【００３９】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法は、ｎ（ｎは２以上の整数）本の反力杭のうち、少なくとも１本は試験杭と同種となるよう選択し、同種の杭の荷重−変位量曲線の各々を比較することにより、杭の水平抵抗のばらつきをも評価する点で、第１の実施の形態と異なっている。この点以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００４０】
図５は本実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。黒丸が選択される本杭である。
【００４１】
図６は、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法で用いられる水平載荷試験装置を模式的に示す平面図である。水平載荷試験装置２０は、１本の試験杭１２と、２本の反力杭１４ａ、１４ｂを備えている。そして、反力杭１４ａ、１４ｂの配置が試験杭１２に対して直列となっている。試験杭１２および反力杭１４ａ、１４ｂはすべて本杭である。図５のように選択することで、水平載荷試験装置２０では、試験杭１２と、反力杭１４ａが同種の杭となり、試験杭１２の杭径＝反力杭１４ａの杭径＞反力杭１４ｂの杭径という関係になる。
【００４２】
本実施の形態では、第１の実施の形態同様、作成された試験杭の荷重−変位量曲線、および、反力杭の荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する。さらに、同種の杭である試験杭１２と、反力杭１４ａの荷重−変位量曲線を比較することにより杭の水平抵抗のばらつきを評価する。
【００４３】
ここで、試験杭１２、反力杭１４ａは、同種の杭である。このため、地盤抵抗もほぼ等しければ、２つの荷重−変位量曲線、すなわち、試験杭１２の荷重−変位量曲線と、反力杭１４ａの荷重−変位量曲線とがほぼ同じ傾向を示すはずである。
【００４４】
したがって、試験杭１２の荷重−変位量曲線と、反力杭１４ａの荷重−変位量曲線とで大きな不一致が見られる場合には、杭の水平抵抗がばらついていると判断できる。言い換えれば、杭自身の抵抗と地盤抵抗のいずれかまたは双方がばらついていると判断できる。
【００４５】
実際には、反力杭に生じる荷重は、試験杭に生じる荷重よりは小さくなる。本実施の形態とは異なるが、仮に、試験杭と反力杭がすべて同種であるとすると、反力杭がｎ本の場合、反力杭に生じる荷重は試験杭に生じる荷重の１／ｎである。したがって、反力杭で計測される荷重−変位量曲線の範囲は、おおよそ試験杭の荷重−変位量曲線の１／ｎの範囲である。しかしながら、反力杭の荷重−変位量曲線は、試験杭の荷重−変位量曲線を参考にすれば傾向は推定できる。よって、試験杭と反力杭の水平抵抗のばらつきは把握可能である。
【００４６】
このように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、同種の杭の荷重−変位量曲線により、杭の水平抵抗のばらつきも評価することが可能となる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法は、第１の実施の形態では複数の反力杭の配置が試験杭に対して直列であるのに対し、並列である点で異なっている。
【００４８】
図７は、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法で用いられる水平載荷試験装置を模式的に示す平面図である。図８は、図７の水平載荷試験装置の立面図である。本実施の形態では、交番試験により杭の水平抵抗を計測する場合を例に説明する。
【００４９】
水平載荷試験装置３０は、１本の試験杭３２と、３本の反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃを備えている。そして、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの配置が試験杭３２に対して並列となっている。試験杭３２および反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃはすべて本杭である。
【００５０】
そして、交番試験を行うために仮設枠体３６が設けられている。また、加力（載荷）のための２つのジャッキ３８ａ、３８ｂを備えている。さらに、不動梁（基準梁）４０ａ、４０ｂ、変位計４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを備えている。さらに、試験杭３２および反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの各々に荷重評価装置としてロードセル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ、４４ｇ、４４ｈが設けられている。
【００５１】
試験杭３２は、例えば、コンクリート杭または鋼管杭である。また、試験杭３２と３本の反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃはすべて異種の杭である。ここでは、４本の杭がすべて異なる杭径を有している。
【００５２】
試験杭３２と反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃには、加力装置であるジャッキ３８ａから仮設枠体３６を介して水平載荷試験をすることができる。この仮設枠体３６は、試験杭３２と反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃのひずみおよびたわみに比べ無視できる剛性があるように設計されており、例えばＨ型鋼３６ａ、ＰＣ鋼棒３６ｂ等で構成される。また、試験杭３２と反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃには、加力装置であるジャッキ３８ｂからＨ型鋼３７を介して水平載荷試験をすることができる。なお、ＰＣ鋼棒３６ｂとＨ型鋼３７は構造上非接触となっている。
【００５３】
杭に作用する主な水平荷重は、土圧や水圧のような定時の一方向水平荷重と地震のような短期の交番水平荷重である。特に、近年は地震による基礎の被害報告も多く、杭基礎についても耐震設計のために交番の水平載荷試験を行うことが望ましい。
【００５４】
本実施の形態の水平載荷試験装置３０は、２つのジャッキ３８ａ、３８ｂを用いることにより、交番水平載荷試験ができるよう構成されている。そして、ロードセル４４ａ、４４ｂにより試験杭３２にかかる荷重の計測が行われる。また、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの各々に設けられたロードセル４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ、４４ｇ、４４ｈにより、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃにかかる荷重を個々に独立に計測することが可能である。なお、荷重の計測はロードセルに限らず、圧力変換器等、公知の計測装置を用いることが可能である。
【００５５】
試験杭３２の加力（載荷）点は、杭に局部的な破壊や変形が生じないよう適当な補強を施し、載荷点の高さは、杭が実際に荷重を受ける状態に最も近い位置にすることが望ましい。
【００５６】
変位計４２ａは、不動梁４０ａに取り付けられ、試験杭３２の加力点高さの水平変位量を計測する。また、変位計４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、それぞれ、不動梁４０ｂに取り付けられ、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの加力点高さの水平変位量を計測する。変位計４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄとしては、例えば直読式ダイアルゲージ、電気式変位計等、公知の変位計を用いることが可能である。
【００５７】
不動梁４０ａ、４０ｂは、基準点の間隔に応じた十分な剛性を有するものであり、外気温の影響を受けにくいように支持される。
【００５８】
まず、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法では、例えば、図３のように施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、試験杭と異種である３本を反力杭として選択する。図９は本実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。黒丸が選択される本杭である。
【００５９】
そして、選択した試験杭と反力杭について、図７、図８に示すような水平載荷試験装置を準備する。図９のように選択することで、４本の杭がすべて異なる杭径を有し、試験杭３２の杭径＞反力杭３４ｃの杭径＞反力杭３４ｂ＞反力杭３４ａの杭径という関係になる。
【００６０】
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法の具体的手順については、基本的に第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、杭種の異なる現場であっても、１回の静的水平載荷試験により杭の水平抵抗を複数の箇所について容易に求めることが可能となる。したがって、１回の静的水平載荷試験により、杭の水平抵抗に関する情報を効果的かつ多量に取得することが可能となる。
【００６２】
なお、ここでは３本の反力杭を選択する場合を例に説明したが、反力杭は２本または４本以上であってもかまわない。
【００６３】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の杭の水平載荷試験方法は、試験杭とｎ（ｎは２以上の整数）本の反力杭のうち、少なくとも２本は同種となるよう選択し、同種の杭の荷重−変位量曲線の各々を比較することにより、杭の水平抵抗のばらつきをも評価する点で、第３の実施の形態と異なっている。この点以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第３の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００６４】
図１０は本実施の形態における試験杭と反力杭の選択を示す図である。黒丸が選択される本杭である。
【００６５】
図１１は、本実施の形態の杭の水平載荷試験方法で用いられる水平載荷試験装置を模式的に示す平面図である。水平載荷試験装置４０は、１本の試験杭３２と、３本の反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃを備えている。そして、反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃの配置が試験杭３２に対して並列となっている。試験杭３２および反力杭３４ａ、３４ｂ、３４ｃはすべて本杭である。水平載荷試験装置４０では、図１０のように選択することで、試験杭３２と、反力杭３４ａ、３４ｂの３本が同種の杭となり、試験杭３２の杭径＝反力杭３４ａの杭径＝反力杭３４ｂの杭径＞反力杭３４ｃの杭径という関係になる。
【００６６】
本実施の形態では、第３の実施の形態同様、作成された試験杭の荷重−変位量曲線、および、反力杭の荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価する。さらに、同種の杭である試験杭３２と、反力杭３４ａ、３４ｂの荷重−変位量曲線を比較することにより杭の水平抵抗のばらつきを評価する。
【００６７】
ここで、試験杭３２、反力杭３４ａ、３４ｂは、同種の杭であるため、３つの荷重−変位量曲線、すなわち、試験杭３２の荷重−変位量曲線と、反力杭３４ａ、３４ｂの荷重−変位量曲線とがほぼ同じ傾向を示すはずである。
【００６８】
したがって、試験杭３２の荷重−変位量曲線、反力杭３４ａ、３４ｂのいずれかの荷重−変位量曲線で大きな不一致が見られる場合には、杭の水平抵抗がばらついていると判断できる。言い換えれば、杭自身の抵抗と地盤抵抗のいずれかまたは双方がばらついていると判断できる。
【００６９】
もし、試験杭３２、反力杭３４ａ、３４ｂの荷重−変位量曲線がほぼ同じ傾向を示せば、本杭の杭体および地盤剛性にばらつきがなく，試験杭が施工した同種の杭の代表と評価できることを意味していると判断できる。
【００７０】
このように、本実施の形態によれば、第３の実施の形態の効果に加え、同種の杭の荷重−変位量曲線により、杭の水平抵抗のばらつきも評価することが可能となる。
【００７１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、杭の水平載荷試験方法について、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる杭の水平載荷試験方法に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００７２】
例えば、実施の形態においては、多サイクル方式の水平交番載荷試験を例に説明したが、一サイクル方式の水平載荷試験、または、一方向の水平載荷試験にも本発明の杭の水平載荷試験方法を適用することができる。
【００７３】
また、実施の形態では異種の杭として杭径が異なる場合を例に説明したが、杭径以外の杭諸元が異なっている杭であってもかまわない。
【００７４】
また、本杭の選択について、直列と並列が組み合わさった選択を行ってもかまわない。例えば、図９において、Ｐ３を本杭とする構成であってもかまわない。
【００７５】
また、載荷試験の載荷方式には、段階載荷方式と連続載荷方式がある。段階載荷方式は荷重または変位を段階的に増減させ、荷重または変位を一定時間保持する方法で載荷する。連続載荷方式は荷重または変位を連続的に差異化する方法である。実施の形態では段階載荷方式で説明したが、連続載荷方式を適用しても構わない。
【００７６】
また、第２、第４の実施の形態では、反力杭の少なくとも１本が試験杭と同種の場合について説明した。試験杭が正常か否かを判断したい場合はこの形態が望ましい。しかし、試験杭と同種の杭が反力杭の中にない形態であっても、少なくとも２本の同種の反力杭があれば、この２本の間でばらつきを評価することは可能である。
【００７７】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての杭の水平載荷試験方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【実施例】
【００７８】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００７９】
表１の仕様の試験杭と反力杭を用い、第４の実施の形態で説明した図１１の水平載荷試験装置４０を用いて、第４の実施の形態と同様の杭の水平載荷試験方法をおこなう。表１のように、反力杭のうちの１本である反力杭３４ｃのみが杭径の異なる異種の杭である。
【００８０】
【表１】
【００８１】
図１２は、実施例の荷重−変位量曲線である。ここでは交番試験の片側のみを図示している。なお、試験杭の荷重−変位量曲線と、反力杭の荷重−変位量曲線の比較を容易にするために、反力杭の変位量と荷重の値の符号を反転させている。
【００８２】
試験杭３２と、これと同種の反力杭３４ａ、３４ｂの荷重−変位量曲線は、ほぼ同じ傾向を示し、杭の水平抵抗にばらつきのないことがわかる。また、異種の杭である反力杭３４ｃについても、荷重−変位量曲線が求められる。
【００８３】
このように、杭種の異なる現場であっても、１回の静的水平載荷試験により、試験杭の水平抵抗のばらつきの確認と、異種杭の荷重−変位量曲線を求めることができる。また、杭の水平抵抗を複数の箇所について容易に求められる。
【符号の説明】
【００８４】
１０ 水平載荷試験装置
１２ 試験杭
１４ａ、ｂ 反力杭
１６ 仮設枠体
１８ａ、ｂ ジャッキ
２０ａ〜ｃ 不動梁
２２ａ〜ｃ 変位計
２４ａ、ｂ、ｃ、ｄ ロードセル
３０ 水平載荷試験装置
３２ 試験杭
３４ａ〜ｃ 反力杭
３６ 仮設枠体
３８ａ、ｂ ジャッキ
４０ａ、ｂ 不動梁
４２ａ〜ｄ 変位計
４４ａ〜ｈ ロードセル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、少なくとも１本は前記試験杭と異種であるｎ（ｎは１以上の整数）本を反力杭として選択し、
前記試験杭および前記反力杭の各々に荷重評価装置を設け、
前記試験杭および前記反力杭の各々に変位計を設け、
前記試験杭および前記反力杭に荷重を載荷し、
前記荷重評価装置により前記試験杭および前記反力杭の各々の荷重を計測し、
前記変位計により前記試験杭および前記反力杭各々の変位量を計測し、
前記試験杭および前記反力杭各々の荷重−変位量曲線を作成し、
前記荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価することを特徴とする杭の水平載荷試験方法。
【請求項２】
ｎ（ｎは２以上の整数）本の前記反力杭のうち、少なくとも１本は前記試験杭と同種となるよう選択し、
同種の杭の前記荷重−変位量曲線の各々を比較することにより、杭の水平抵抗のばらつきを評価することを特徴とする請求項１記載の杭の水平載荷試験方法。
【請求項１】
施工された複数の本杭のうち、１本を試験杭、少なくとも１本は前記試験杭と異種であるｎ（ｎは１以上の整数）本を反力杭として選択し、
前記試験杭および前記反力杭の各々に荷重評価装置を設け、
前記試験杭および前記反力杭の各々に変位計を設け、
前記試験杭および前記反力杭に荷重を載荷し、
前記荷重評価装置により前記試験杭および前記反力杭の各々の荷重を計測し、
前記変位計により前記試験杭および前記反力杭各々の変位量を計測し、
前記試験杭および前記反力杭各々の荷重−変位量曲線を作成し、
前記荷重−変位量曲線により杭の水平抵抗を評価することを特徴とする杭の水平載荷試験方法。
【請求項２】
ｎ（ｎは２以上の整数）本の前記反力杭のうち、少なくとも１本は前記試験杭と同種となるよう選択し、
同種の杭の前記荷重−変位量曲線の各々を比較することにより、杭の水平抵抗のばらつきを評価することを特徴とする請求項１記載の杭の水平載荷試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１３３２６１（Ｐ２０１１−１３３２６１Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０９３８（Ｐ２００９−２９０９３８）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（５０５４０８６８６）ジャパンパイル株式会社 (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（５０５４０８６８６）ジャパンパイル株式会社 (67)
【Ｆターム（参考）】
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