JP6929676B2 - Tip resistance estimation system, fluid injection combined press-fitting construction system, and tip resistance estimation method - Google Patents
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Description
本発明は、杭の圧入中に計測される圧入力により先端抵抗を推定する先端抵抗力度推定システム、流体噴射併用圧入施工システム、及び先端抵抗力度推定方法に関する。 The present invention relates to a tip resistance estimation system for estimating tip resistance by a press input measured during press fitting of a pile, a press-fitting construction system with fluid injection, and a tip resistance estimation method.
従来、圧入力により鋼矢板、鋼管杭などの杭を静的に地中に貫入させる圧入工法は、低振動低騒音、仮設不要等の利点から、主に都市部で利用されている。このような圧入工法には、ウォータージェット併用圧入工法も含まれる。ウォータージェット併用圧入工法では、杭周辺の地盤に向けて流体として水を噴射させることで先端抵抗や周面抵抗を低減させることができ、これにより大きな先端抵抗や周面抵抗を有する地盤でも効果的に圧入することが可能となる(例えば、特許文献1、2参照)。これら圧入工法による施工では、事前の地盤調査の結果に基づいて施工方法等が計画されているのが一般的である。この地盤調査に基づく計画の場合、実施工時に調査結果と異なる地盤条件に遭遇して計画通りに施工が進まない場合が多々ある。
一方で、杭の圧入中において、圧入力を計測することができる。圧入力の情報には先端抵抗、周面抵抗、継手間抵抗が含まれており、これらの情報を何らかの方法により分離することができれば、施工の効率化や地盤情報の推定等につながると考えられる。とくに、前記情報のうち先端抵抗を分離することが効果的と考えられている。
Conventionally, the press-fitting method in which piles such as steel sheet piles and steel pipe piles are statically penetrated into the ground by pressure input has been mainly used in urban areas because of its advantages such as low vibration and low noise and no need for temporary construction. Such a press-fitting method also includes a water jet combined press-fitting method. In the water jet combined press-fitting method, the tip resistance and peripheral surface resistance can be reduced by injecting water as a fluid toward the ground around the pile, which is effective even on the ground with large tip resistance and peripheral surface resistance. (See, for example,
On the other hand, the pressure input can be measured during the press fitting of the pile. The pressure input information includes tip resistance, peripheral surface resistance, and inter-joint resistance, and if these information can be separated by some method, it will lead to more efficient construction and estimation of ground information. .. In particular, it is considered effective to separate the tip resistance from the above information.
圧入力から先端抵抗を取り出す方法として、コーン貫入試験(CPT)のように、杭の先端部に荷重計等の計測器を取り付ける方法が、例えば非特許文献1に記載されている。
また、特許文献3には、圧入施工中の「打抜」という動作を利用することにより、計測器を杭に取り付けることなく先端抵抗を推定する地質推定方法および地質推定システムについて記載されている。
また、特許文献4には、回転圧入中の圧入力とトルクの情報から先端抵抗を推定する回転杭の先端抵抗推定方法及び推定システムについて開示されている。
As a method of extracting the tip resistance from the pressure input, a method of attaching a measuring instrument such as a load meter to the tip of the pile as in the cone penetration test (CPT) is described in Non-Patent
Further,
Further, Patent Document 4 discloses a method and an estimation system for estimating the tip resistance of a rotating pile, which estimates the tip resistance from information on pressure input and torque during rotational press-fitting.
しかしながら、従来のような圧入中の杭の先端抵抗の推定方法では、以下のような問題があった。
すなわち、非特許文献1のように杭の先端部にロードセル等の計測器を備えることは、計測器そのものの費用や、計測器を備えるための杭先端構造を杭に付加する費用などの付加的なコストが発生する。
また、このような杭を施工現場で用いることは、計測器を備えた杭を圧入した後で引抜く必要があり、さらに計測装置を現場に持参して計測器と計測装置を接続するといった手間と時間のかかる作業が生じることから、その点で改善の余地があった。
However, the conventional method for estimating the tip resistance of a pile during press fitting has the following problems.
That is, providing a measuring instrument such as a load cell at the tip of the pile as in Non-Patent
In addition, to use such a pile at a construction site, it is necessary to press-fit a pile equipped with a measuring instrument and then pull it out, and it is troublesome to bring the measuring device to the site and connect the measuring device to the measuring device. There was room for improvement in that respect because of the time-consuming work involved.
また、圧入施工中の「打抜」という動作を利用する特許文献3に示す推定方法においては、コストのかかる計測器を導入する必要はないが、推定値が深度方向に離散的になることから、薄層の検知や、圧入完了時の支持力の確認には適していないという問題があった。
Further, in the estimation method shown in
さらに、特許文献4に示すような、回転圧入中の圧入力とトルクを用いる方法は、深度方向に連続的な情報を取り出すことができるが、入力条件として圧入力だけでなくトルクを必要としているため、回転させない圧入の場合に適用することができないという課題があった。 Further, the method using the pressure input and the torque during the rotational press-fitting as shown in Patent Document 4 can extract continuous information in the depth direction, but requires not only the pressure input but also the torque as an input condition. Therefore, there is a problem that it cannot be applied in the case of press-fitting without rotating.
特に、特許文献1に示すような、ウォータージェット併用の圧入工法では、ノズルから噴射される流体の作用も生じることから圧入力のみでは正確に先端抵抗を推定することができないという課題があった。
In particular, in the press-fitting method using a water jet as shown in
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、杭周辺の地盤に流体を噴射させながら杭を圧入させる流体噴射併用圧入工法において、付加的な工費や作業時間を発生させることなく、圧入中の先端抵抗を深度方向に連続的にかつ精度よく推定することができる先端抵抗力度推定システム、流体噴射併用圧入施工システム、及び先端抵抗力度推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and in the fluid injection combined press-fitting method in which the pile is press-fitted while injecting the fluid into the ground around the pile, no additional construction cost and working time are generated. It is an object of the present invention to provide a tip resistance estimation system, a fluid injection combined press-fitting construction system, and a tip resistance estimation method capable of continuously and accurately estimating the tip resistance during press-fitting in the depth direction.
上記目的を達成するため、本発明に係る先端抵抗力度推定システムは、杭周辺の地盤に向けて流体を噴射させながら前記杭を圧入する流体噴射併用圧入工法によって圧入される前記杭先端における地盤の先端抵抗力度を求める先端抵抗力度推定システムであって、前記杭周辺に供給される流体に係る計測値を用いて、前記計測値に基づいて算出される値である流体パラメータ値を演算する流体パラメータ値演算部と、
前記流体パラメータ値演算部で演算された前記流体パラメータ値と、各深さで得られた杭の圧入力とに基づいて、各深さにおける先端抵抗力度および各深さにおける流体噴射併用により圧入している前記杭の周面と前記地盤との間に作用する周面抵抗の単位面積あたりの値である周面抵抗力度を演算する抵抗力度演算部とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the tip resistance estimation system according to the present invention uses a fluid injection combined press-fitting method in which the pile is press-fitted while injecting fluid toward the ground around the pile. A fluid parameter that calculates the fluid parameter value, which is a value calculated based on the measured value, using the measured value related to the fluid supplied around the pile in the tip resistance estimation system for obtaining the tip resistance. Value calculation unit and
Based on the fluid parameter value calculated by the fluid parameter value calculation unit and the pressure input of the pile obtained at each depth, press-fitting is performed by the tip resistance at each depth and the fluid injection at each depth. It is characterized by including a resistance degree calculation unit for calculating the peripheral surface resistance, which is a value per unit area of the peripheral surface resistance acting between the peripheral surface of the pile and the ground.
また、本発明に係る流体噴射併用圧入施工システムは、上述した先端抵抗力度推定システムを用いた圧入装置によって、杭周辺の地盤に向けて流体を噴射させながら前記杭を圧入する流体噴射併用圧入施工システムであって、前記圧入装置には、杭先端の深度を逐次計測可能な深度計測手段と、杭の圧入力を逐次計測可能な圧入力計測手段と、杭の管内土長を逐次計測可能な管内土長計測手段と、前記杭周辺に供給される流体に係る計測値を計測可能な流体計測手段が設けられ、前記各手段より計測された前記深度、圧入力、管内土長及び前記杭周辺に供給される流体に係る計測値に基づいて前記先端抵抗力度が求められることを特徴としている。 Further, the fluid injection combined press-fitting construction system according to the present invention is a fluid injection combined press-fitting construction in which the pile is press-fitted while injecting fluid toward the ground around the pile by a press-fitting device using the above-mentioned tip resistance estimation system. In the system, the press-fitting device includes a depth measuring means capable of sequentially measuring the depth of the pile tip, a pressure input measuring means capable of sequentially measuring the pressure input of the pile, and a soil length in the pipe of the pile. An in-pipe soil length measuring means and a fluid measuring means capable of measuring measured values related to the fluid supplied around the pile are provided, and the depth, pressure input, in-pipe soil length and the area around the pile measured by each means are provided. The tip resistance is determined based on the measured value of the fluid supplied to the vehicle.
また、本発明に係る先端抵抗力度推定方法は、杭周辺の地盤に向けて流体を噴射させながら前記杭を圧入する流体噴射併用圧入工法によって圧入される前記杭先端における地盤の先端抵抗力度を求める先端抵抗力度推定方法であって、前記杭周辺に供給される流体に係る計測値を用いて、前記計測値に基づいて算出される値である流体パラメータ値を演算する流体パラメータ値演算工程と、前記流体パラメータ値演算工程で演算された前記流体パラメータ値と、各深さで得られた杭の圧入力とに基づいて、各深さにおける先端抵抗力度および各深さにおける流体噴射併用により圧入している前記杭の周面と前記地盤との間に作用する周面抵抗の単位面積あたりの値である周面抵抗力度を演算する抵抗力度演算工程とを備えていることを特徴としている。 Further, in the tip resistance estimation method according to the present invention, the tip resistance of the ground at the tip of the pile to be press-fitted by the fluid injection combined press-fitting method in which the pile is press-fitted while injecting fluid toward the ground around the pile is obtained. A fluid parameter value calculation step for calculating a fluid parameter value, which is a value calculated based on the measured value, using a measured value related to the fluid supplied around the pile, which is a method for estimating the tip resistance. Based on the fluid parameter value calculated in the fluid parameter value calculation step and the pressure input of the pile obtained at each depth, press-fitting is performed by the tip resistance at each depth and the fluid injection at each depth. It is characterized by including a resistance degree calculation step for calculating the peripheral surface resistance degree, which is a value per unit area of the peripheral surface resistance acting between the peripheral surface of the pile and the ground.
本発明では、演算された流体パラメータ値と、各深さで得られた杭の圧入力とに基づいて、各深さにおける先端抵抗力度と周面抵抗力度を演算することができる。
そして、この場合には、従来技術で用いるロードセルなどの計測器が不要であるので、通常の圧入施工で採用される杭の形状や施工手順を変えることなく、計測器を使用することで生じる工費や工期の増大を伴わずに、先端抵抗を深度方向に連続的に容易に知ることができる。これにより、例えば先端抵抗力度と土質分類やN値など地盤情報とを予め関連付けてデータベース化しておくことで、通常の圧入施工で得られる圧入力の情報から上述した推定方法の演算処理によって求められた先端抵抗力度に基づいて、データベースからN値や土質分類を容易に推定することができるようになる。
また、本発明では、流体噴射併用による圧入開始時から圧入完了までの深さ方向に連続した先端抵抗力度を求めることができ、またその処理データを蓄積しておくことができる。そして、このような先端抵抗力度のデータに基づいて、圧入完了後の杭の支持力を推定することができる。
In the present invention, the tip resistance and the peripheral surface resistance at each depth can be calculated based on the calculated fluid parameter value and the pressure input of the pile obtained at each depth.
In this case, since a measuring instrument such as a load cell used in the conventional technology is not required, the construction cost generated by using the measuring instrument without changing the shape of the pile and the construction procedure adopted in the normal press-fitting construction. The tip resistance can be easily and continuously known in the depth direction without increasing the construction period. As a result, for example, by associating the tip resistance degree with the ground information such as soil classification and N value in advance and creating a database, it can be obtained from the press input information obtained by normal press-fitting construction by the arithmetic processing of the above-mentioned estimation method. Based on the tip resistance, the N value and soil classification can be easily estimated from the database.
Further, in the present invention, it is possible to obtain a continuous tip resistance degree in the depth direction from the start of press-fitting to the completion of press-fitting by the combined use of fluid injection, and it is possible to accumulate the processing data. Then, based on the data of the tip resistance, the bearing capacity of the pile after the press-fitting is completed can be estimated.
また、本発明に係る先端抵抗力度推定システムは、前記抵抗力度演算部は、前記流体パラメータ値演算部で演算された前記流体パラメータ値と、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度とから、流体噴射併用により圧入している杭の周面抵抗を求める周面抵抗演算部と、得られた杭の圧入力から、前記周面抵抗演算部で求めた前記周面抵抗を控除して先端抵抗を算出し、該先端抵抗と前記流体パラメータ値演算部で演算された前記流体パラメータ値とに基づいて先端抵抗力度を求める先端抵抗力度演算部とを備えているようにしても良い。 Further, in the tip resistance estimation system according to the present invention, the resistance calculation unit is based on the fluid parameter value calculated by the fluid parameter value calculation unit and the tip resistance calculated in advance at each depth. The peripheral surface resistance calculation unit that calculates the peripheral surface resistance of the pile that is press-fitted by combined fluid injection, and the tip resistance by subtracting the peripheral surface resistance obtained by the peripheral surface resistance calculation unit from the pressure input of the obtained pile. May be provided with a tip resistance calculation unit that calculates the tip resistance and obtains the tip resistance based on the tip resistance and the fluid parameter value calculated by the fluid parameter value calculation unit.
また、本発明に係る先端抵抗力度推定方法は、前記抵抗力度演算工程では、前記流体パラメータ値演算工程で演算された前記流体パラメータ値と、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度とから、流体噴射併用により圧入している杭の周面抵抗を求める周面抵抗演算工程と、得られた杭の圧入力から、前記周面抵抗演算工程で求めた前記周面抵抗を控除して先端抵抗を算出し、該先端抵抗と前記流体パラメータ値演算工程で演算された前記流体パラメータ値とに基づいて先端抵抗力度を求める先端抵抗力度演算工程と、を備えているようにしても良い。 Further, in the tip resistance estimation method according to the present invention, in the resistance calculation step, the fluid parameter value calculated in the fluid parameter value calculation step and the tip resistance calculated in advance at each depth are used. The tip resistance is obtained by subtracting the peripheral resistance obtained in the peripheral resistance calculation step from the peripheral resistance calculation step for obtaining the peripheral resistance of the pile press-fitted by fluid injection and the pressure input of the obtained pile. May be provided with a tip resistance calculation step of calculating the tip resistance and obtaining the tip resistance based on the tip resistance and the fluid parameter value calculated in the fluid parameter value calculation step.
本発明では、演算された流体パラメータ値と、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度とから、流体噴射併用により圧入している杭の周面抵抗を求めることができ、得られた杭の圧入力から、求めた周面抵抗を控除して先端抵抗を算出し、該先端抵抗と演算された流体パラメータ値とに基づいて先端抵抗力度を求めることができる。 In the present invention, the peripheral surface resistance of the pile press-fitted by the combined use of fluid injection can be obtained from the calculated fluid parameter value and the tip resistance strength obtained in advance at each depth, and the obtained pile can be obtained. The tip resistance can be calculated by subtracting the obtained peripheral surface resistance from the pressure input, and the tip resistance can be obtained based on the tip resistance and the calculated fluid parameter value.
また、本発明に係る先端抵抗力度推定システムは、前記周面抵抗演算部は、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度から、当該先端抵抗力度が求められた各深さにおける周面抵抗力度を演算する周面抵抗力度演算部と、前記周面抵抗力度演算部で求められた前記周面抵抗力度を積算した値に対して、前記流体パラメータ値演算部で演算された前記流体パラメータ値による周面抵抗低減相当分の考慮値分低減させて周面抵抗を求める積算部とを備えているようにしても良い。 Further, in the tip resistance estimation system according to the present invention, the peripheral surface resistance calculation unit uses the tip resistance calculated in advance at each depth to obtain the peripheral resistance at each depth. Based on the fluid parameter value calculated by the fluid parameter value calculation unit with respect to the value obtained by integrating the peripheral resistance calculation unit and the peripheral resistance calculation unit obtained by the peripheral resistance calculation unit. It may be provided with an integrating unit for obtaining the peripheral surface resistance by reducing the value corresponding to the peripheral surface resistance reduction by the consideration value.
また、本発明に係る先端抵抗力度推定方法は、前記周面抵抗演算工程は、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度から、当該先端抵抗力度が求められた各深さにおける周面抵抗力度を演算する周面抵抗力度演算工程と、前記周面抵抗力度演算工程で求められた前記周面抵抗力度を積算した値に対して、前記流体パラメータ値演算工程で演算された前記流体パラメータ値による周面抵抗低減相当分の考慮値分低減させて周面抵抗を求める積算工程とを備えているようにしても良い。 Further, in the method for estimating the tip resistance according to the present invention, in the peripheral surface resistance calculation step, the peripheral surface resistance at each depth for which the tip resistance is obtained is obtained from the tip resistance obtained in advance at each depth. Based on the fluid parameter value calculated in the fluid parameter value calculation step with respect to the value obtained by integrating the peripheral resistance calculation step and the peripheral resistance calculation step obtained in the peripheral resistance calculation step. It may be provided with an integration step of obtaining the peripheral surface resistance by reducing the value corresponding to the peripheral surface resistance reduction by the consideration value.
本発明では、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度と、杭周辺の地盤に噴射される流体に関する流体パラメータ値とから、当該先端抵抗力度が求められた各深さにおける周面抵抗力度を演算し、その周面抵抗力度を積算部で積算して流体パラメータ値による周面抵抗低減相当分の考慮値分低減させて周面抵抗を求め、さらに先端抵抗力度演算部で圧入施工中に得られた杭の圧入力の情報に基づいて、求めた周面抵抗を控除して算出した先端抵抗と流体パラメータ値に基づいて先端抵抗力度を取得することができる。つまり、圧入施工中に測定される深度、圧入力、管内土長、流体パラメータ値等の測定を連続して実行することで、それら測定データを周面抵抗力度演算部、積算部、及び先端抵抗力度演算部に取り込み上記手順により演算処理を行うことで、流体噴射による流体の先端抵抗及び周面抵抗への影響を考慮して圧入中の先端抵抗を深度方向に連続的に推定することができる。 In the present invention, the peripheral surface resistance at each depth for which the tip resistance is obtained is determined from the tip resistance obtained in advance at each depth and the fluid parameter value for the fluid injected into the ground around the pile. The peripheral surface resistance is calculated, and the peripheral surface resistance is integrated by the integrating unit and reduced by the consideration value equivalent to the peripheral surface resistance reduction by the fluid parameter value to obtain the peripheral surface resistance. Based on the pressure input information of the obtained pile, the tip resistance can be obtained based on the tip resistance calculated by subtracting the obtained peripheral resistance and the fluid parameter value. In other words, by continuously measuring the depth, pressure input, soil length in the pipe, fluid parameter value, etc. measured during press-fitting construction, these measurement data can be obtained from the peripheral surface resistance calculation unit, integration unit, and tip resistance. The tip resistance during press-fitting can be continuously estimated in the depth direction in consideration of the influence of the fluid injection on the tip resistance and the peripheral surface resistance of the fluid by taking it into the force calculation unit and performing the calculation processing according to the above procedure. ..
また、本発明に係る先端抵抗力度推定システムは、前記周面抵抗力度演算部は、杭先端からの距離に応じた変化に基づいて、前記各深さにおいて予め求められた前記先端抵抗力度を補正して前記周面抵抗力度を演算するようにしてもよい。 Further, in the tip resistance estimation system according to the present invention, the peripheral surface resistance calculation unit corrects the tip resistance calculated in advance at each depth based on the change according to the distance from the pile tip. Then, the peripheral surface resistance may be calculated.
この場合には、周面抵抗力度演算部において、例えば一般的な支持力式に準じて、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度に対して杭先端からの距離に応じた変化を加味した補正を行って周面抵抗力度を演算することができる。 In this case, in the peripheral surface resistance calculation unit, for example, according to a general bearing capacity formula, a change according to the distance from the pile tip is added to the tip resistance obtained in advance at each depth. The peripheral surface resistance can be calculated by making corrections.
また、本発明に係る先端抵抗力度推定システムは、前記周面抵抗力度演算部は、予め求められた杭先端の閉塞状態を示す指標に基づいて、前記各深さにおいて予め求められた前記先端抵抗力度を補正して前記周面抵抗力度を演算するようにしてもよい。 Further, in the tip resistance estimation system according to the present invention, the peripheral surface resistance calculation unit obtains the tip resistance in advance at each depth based on the index indicating the blocked state of the pile tip obtained in advance. The force may be corrected to calculate the peripheral resistance.
本発明では、周面抵抗力度演算部において、例えば一般的な支持力式に準じて、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度に対して杭先端の閉塞状態を示す情報を加味した補正を行って周面抵抗力度を演算することができる。 In the present invention, the peripheral surface resistance calculation unit corrects the tip resistance obtained in advance at each depth by adding information indicating the blocked state of the pile tip, for example, according to a general bearing capacity formula. It is possible to calculate the peripheral resistance.
本発明の先端抵抗力度推定システム、流体噴射併用圧入施工システム、及び先端抵抗力度推定方法によれば、杭周辺の地盤に流体を噴射させながら杭を圧入させる流体噴射併用圧入工法において、付加的な工費や作業時間を発生させることなく、圧入中の先端抵抗を深度方向に連続的にかつ精度よく推定することができる。そのため、推定した先端抵抗は、地質情報や支持力の推定に利用することができる。 According to the tip resistance estimation system, the fluid injection combined press-fitting construction system, and the tip resistance estimation method of the present invention, the fluid injection combined press-fitting method in which the pile is press-fitted while injecting fluid into the ground around the pile is additional. It is possible to estimate the tip resistance during press-fitting continuously and accurately in the depth direction without incurring construction costs and working hours. Therefore, the estimated tip resistance can be used for geological information and estimation of bearing capacity.
以下、本発明の実施の形態による先端抵抗力度推定システム、ウォータージェット併用圧入施工システム、及び先端抵抗力度推定方法について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the tip resistance estimation system, the water jet combined press-fitting construction system, and the tip resistance estimation method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施の形態による先端抵抗力度推定システム1は、杭4の周辺の地盤として、杭4の先端の地盤に流体として水を噴射させつつ杭4を把持したチャックを昇降させることを繰り返して杭4を地盤に圧入する周知のウォータージェット併用圧入装置2を利用したものであり、圧入装置2に対してコンピュータ3を無線又は有線により通信可能に接続し、圧入装置2からの情報を取得したコンピュータ3により先端抵抗力度を算出するシステムである。そして、先端抵抗力度推定システム1によって算定される先端抵抗力度に基づいて杭4の圧入施工箇所の地盤情報を推定するものである。
つまり、本実施の形態では、先端抵抗力度推定システム1を用いて圧入装置2によって杭4を圧入する圧入施工システムを構成している。
As shown in FIG. 1, the tip
That is, in the present embodiment, a press-fitting construction system is configured in which the pile 4 is press-fitted by the press-fitting
杭4は、本実施形態では断面C型の鋼矢板として説明するが、これに限るものではない。例えば、杭4には鋼管矢板や鋼管杭、コンクリート杭なども含まれる。また、鋼管杭の場合には圧入装置2によって圧入力を付与しつつ軸回りの回転力を与える構成としても良い。
The pile 4 will be described as a steel sheet pile having a C-shaped cross section in the present embodiment, but the pile 4 is not limited thereto. For example, the pile 4 includes a steel pipe sheet pile, a steel pipe pile, a concrete pile, and the like. Further, in the case of a steel pipe pile, the press-fitting
圧入装置2は、杭4を把持するチャックを含み杭4の圧入を行う圧入機本体5と、ウォータージェット供給装置6とを備える。ウォータージェット供給装置6は、杭4の先端に取り付けられたノズル7と、ノズル7から杭4の基端を経由して地上へと延びるホース8と、ホース8が接続されて水源より水を吸引しホース8に供給するポンプユニット9とを備える。ノズル7は、杭4の先端に予め固定されたロック機構7aによって着脱可能に杭4に取り付けられており、杭4とともに地盤に対して進退させることが可能である。ホース8は、ノズル7に接続されるとともに杭4に沿って地上へ延びて圧入機本体5に設けられたリール5aに巻かれたノズル側ホース8aと、リール5aを介してノズル側ホース8aと接続されるとともにポンプユニット9と接続された地上側ホース8bとを備える。また、ポンプユニット9は、流体パラメータ値Rに関する計測値を計測する流体計測手段として、地上側ホース8bに供給する水の流量を計測する流量計9aと、地上側ホース8bに供給する水の圧力を計測する圧力計9bとを備える。一例として本実施形態では、流量計9aによって計測される供給流量Aと、圧力計9bによって計測される供給圧力Pとに基づいて流体パラメータ値Rが演算される。なお、ポンプユニット9から延びるホース8が途中で分岐して複数のノズル7に供給している場合などでは、分岐後で各ノズル7と一対一となる位置に流量計や圧力計を設置することが望ましい。また、流量や圧力の計測手段としては、直接計器によって計測するものに限られず、流量や圧力に関係するパラメータを計測して当該パラメータから演算しても良い。具体的には、例えば、ポンプユニット9における容積効率が明らかとなっている場合には、ポンプの回転数やピストンの往復数を計測して、当該回転数に容積効率を積算して、演算値として流量値を得るものとしても良い。
The press-fitting
図2に示すように、杭4に圧入力Fを付与しながら地盤に圧入する。この際、ウォータージェット供給装置6によりノズル7から杭4の先端に向けて流体として水Wを噴射させることで、杭4の先端の地盤は水Wにより、水Wが無い状態における地盤そのものの先端抵抗力度よりも、みかけ上先端抵抗力度が低下する。また、ノズル7から噴射された水Wは、杭4の先端周辺の地盤に浸透する他、杭4の側方の地盤に浸透しつつ杭4に沿って地盤上へと上昇する。この上昇する水W´により杭4と地盤との周面摩擦は低減され、これにより周面抵抗も、水Wが無い状態における地盤そのものの周面抵抗力度よりも、みかけ上低減する。このようにウォータージェット供給装置6により水Wを杭4の先端に向けて噴射させることで、水Wを噴射させない場合よりも小さな圧入力Fで地盤に杭4を圧入することが可能となる。杭4の圧入時に圧入装置2からコンピュータ3に入力される情報としては、杭4の先端の深度z、圧入力F、管内土長h、並びに、流体パラメータ値Rを構成する供給流量A及び供給圧力Pであり、それぞれ深度計測手段21、圧入力計測手段22、管内土長計測手段23、流量計9a及び圧力計9bによって計測される。なお、上記では流体として水Wを噴射するものとして説明したが、これに限らず、例えば現場環境などに応じて、空気などの気体を噴射させても良いし、水以外の液体を噴射させても良いし、気体と液体の混合物を噴射させても良い。
As shown in FIG. 2, the pile 4 is press-fitted into the ground while applying the press-fitting F. At this time, the water jet supply device 6 injects water W as a fluid from the
図3に示すように、杭4の先端の深度zを計測する深度計測手段21としては、圧入装置2による圧入ストロークを検出するストロークセンサーを圧入装置2に設けることにより構成されている。
圧入力Fを計測する圧入力計測手段22としては、圧入装置2の油圧駆動部の油圧を検出する油圧センサーを利用し、杭4を地盤に圧入する圧入力値として計測する構成とされる。
管内土長hを計測する管内土長計測手段23としては、例えば一般的に使用されるワイヤ式のストロークセンサーや、杭4内に錘を下げ管内土に到達したときのワイヤ繰り出し量をエンコーダーで計測する装置等を圧入装置2に設けることにより構成されている。
そして、圧入装置2において深度z、圧入力F、管内土長h、供給流量A及び供給圧力Pを計測し、これらの計測値z、F、h、A、Pが圧入装置2からコンピュータ3に入力されるように構成されている。
As shown in FIG. 3, the depth measuring means 21 for measuring the depth z at the tip of the pile 4 is configured by providing the press-fitting
The pressure input measuring means 22 for measuring the pressure input F uses a hydraulic sensor that detects the oil pressure of the hydraulic drive unit of the press-fitting
As the in-pipe soil length measuring means 23 for measuring the in-pipe soil length h, for example, a commonly used wire-type stroke sensor or an encoder is used to determine the amount of wire drawn out when the weight is lowered in the pile 4 and reaches the in-pipe soil. The press-fitting
Then, the depth z, the press-fitting device F, the soil length h in the pipe, the supply flow rate A, and the supply pressure P are measured by the press-fitting
コンピュータ3は、後述する各種の演算処理等を実行するCPUと、このCPUにより実行される各種制御プログラム及びデータ等が格納される記憶部等を備えて構成されている。
コンピュータ3に入力される上述した計測値(深度z、圧入力F、管内土長h、供給流量A、供給圧力P)は、杭4の圧入進行過程において連続的に計測される時系列データであり、相互に対応がとれたものとなっている。そして、コンピュータ3において、付属する記憶装置に深度z、圧入力F、管内土長h、供給流量A及び供給圧力Pの時系列データが記憶される。
The
The above-mentioned measured values (depth z, pressure input F, in-pipe soil length h, supply flow rate A, supply pressure P) input to the
図3に示すように、先端抵抗力度推定システム1は、当該深度よりも浅い各深さ(後述する各中間深度)において予め求められた先端抵抗力度から、当該深度よりも浅い各深さにおける周面抵抗力度を演算する周面抵抗力度演算部11と、周面抵抗力度演算部11で求められた周面抵抗力度を積算して周面抵抗を求める積算部12と、当該深度において得られた圧入力Fから、積算部12で求めた周面抵抗を控除して当該深度における先端抵抗を算出し、これを当該深度における杭先端の閉塞状態を考慮した先端断面積で除すことによって当該深度における先端抵抗力度を求める先端抵抗力度演算部13と、供給流量A及び供給圧力Pに基づいて流体パラメータ値Rを求める流体パラメータ値演算部14とを備えている。一例を示す本実施形態では、周面抵抗力度演算部11と積算部12とにより、流体パラメータ値演算部14で演算された流体パラメータ値Rと、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度とから、ウォータージェット併用により圧入している杭の周面抵抗を求める周面抵抗演算部を構成している。また、一例を示す本実施形態では、周面抵抗力度演算部11及び積算部12で構成されている周面抵抗演算部と、先端抵抗力度演算部13とにより、流体パラメータ値演算部14で演算された流体パラメータ値Rと、各深さで得られた杭の圧入力Fとに基づいて、各深さにおける先端抵抗力度と周面抵抗力度を演算する抵抗力度演算部が構成されている。
ここで、周面抵抗力度演算部11は、後述するような一般的な支持力式に準じて、杭先端からの距離に応じた変化に基づいて周面抵抗力度を演算するものである。
As shown in FIG. 3, the tip
Here, the peripheral surface
そして、コンピュータ3のCPUは、上述した周面抵抗力度演算部11、積算部12、及び先端抵抗力度演算部13、流体パラメータ値演算部14を備え、深度z、圧入力F、管内土長h、供給流量A及び供給圧力Pの時系列データに基づき、先端抵抗力度を演算する演算手段として機能する。
Then, CPU of the
流体パラメータ値演算部14は、予め設定された供給流量A及び供給圧力Pから構成される関係式に、流量計9a及び圧力計9bから取得した供給流量A及び供給圧力Pを入力して流体パラメータ値Rを演算する。流体パラメータ値Rは、ポンプユニット9から供給されノズル7から噴射される流体である水Wのエネルギーを表わす値である。ここで、圧力として供給圧力Pを用いる場合には、ノズル7近傍における圧力は供給圧力Pに対して圧損分低下していることから、圧力計9bからノズル7までの圧損を考慮して演算することが望ましい。なお、流体パラメータ値Rとしては、供給流量A及び供給圧力Pのいずれか一方を用いて演算しても良い。また、流体パラメータ値演算部14は、流量や圧力などの取得した値をそのまま演算結果となる流体パラメータ値Rとして出力しても良い。また、供給流量A及び供給圧力P以外の計測値、例えばノズル7からの噴射流量・噴射速度・噴射圧力、ポンプユニット9からノズル7までの配管途中における流量・圧力、ポンプユニット9における回転数やピストンの往復数、杭4の先端から周面に沿って上方へと流れ地盤上に排出される排出水量などを用いて良い。また、流体パラメータ値Rは、後述する先端抵抗及び周面抵抗に関する演算に用いられるが、先端抵抗に関して用いられる流体パラメータ値と、周面抵抗に関して用いられる流体パラメータ値とを異なるものとしても良い。例えば、先端抵抗に対しては噴射エネルギーが大きく寄与する場合には供給圧力Pや噴射速度、噴射圧力などに基づいて求め、周面抵抗に対しては噴射エネルギーよりも周面を流れる水Wの量が大きく寄与する場合には供給流量Aや、排出水量などを用いても良い。
The fluid parameter
次に、先端抵抗力度推定システム1を用いて先端抵抗を推定する先端抵抗力度推定方法、すなわちコンピュータ3のCPUにおける演算手順について具体的に説明する。
先ず、周面抵抗力度演算部11において、当該深度より微小深度だけ浅い深度(当該直前深度)にある杭先端が当該深度に到達した際に、直前深度までの各深度(各中間深度)において算出された先端抵抗力度から、当該深度と前記各中間深度との深度差に基づいて後述する支持力式等を用いて各中間深度における周面抵抗力度を算出する(周面抵抗力度演算工程)。なお、「各中間深度」は、前述の「各深さ」に相当している。
このとき、杭先端深度がゼロ(地表面)の際の先端抵抗と周面抵抗は既知量(通常はともにゼロ)とする。
Next, the tip resistance estimation method for estimating the tip resistance using the tip
First, in the peripheral surface
At this time, the tip resistance and the peripheral surface resistance when the pile tip depth is zero (ground surface) are set to known quantities (usually both are zero).
次いで、積算部12が当該直前深度までの各中間深度において上述した周面抵抗力度演算工程により算出された各中間深度における周面抵抗力度を積算することにより、当該直前深度における周面抵抗力度積算値を算出する。さらに、積算部12は、周面抵抗力度積算値から、当該深度で演算された流体パラメータ値に基づいて得られる周面抵抗低減相当分の考慮値を減じることで周面抵抗を算出する(積算工程)。ここで、微小深度区間における周面抵抗が近似的にゼロであることから、当該直前深度における周面抵抗は当該深度における周面抵抗と等しいとして当該深度における周面抵抗を算出する。また、周面抵抗低減相当分の考慮値については低減率として乗算しても良い。ここで、周面抵抗低減相当分の考慮値は、本圧入施工時に、各深度、または、一定間隔で設ける代表深度において、ノズル7から水Wを噴射させたときの圧入力と、ノズル7からの水Wの噴射を停止させて杭4に沿って地盤上へと排出される水量が減じて定常状態となった状態での圧入力を測定してこれら圧入力の差分に基づいて求めることができる。あるいは、本圧入施工時に、各深度、または、一定間隔で設ける代表深度において、杭4の圧入時の供給流量、供給圧力等水Wに関する計測値を計測し、杭4の圧入を停止したときにも同様の計測値を計測し、これら計測値の差分に基づいても求めることができる。また、予め試験施工としてウォータージェット併用による圧入力データを集積するとともに、ウォータージェットを併用しない圧入力データを集積し、これらの圧入力データの差分に基づいて予め求めることができる。さらに、事前に実施した地質データに基づいて演算しても良い。
Next, the integrating
次いで、先端抵抗力度演算部13において、圧入施工中に計測された杭4の圧入力Fの情報に基づいて、積算工程で算出された当該深度における周面抵抗を差し引くことにより当該深度における先端抵抗を算出する。さらに、算出された当該深度における先端抵抗を、閉塞状態を加味した当該深度における先端断面積で除すことにより、当該深度におけるみかけ上の先端抵抗力度を算出する。そして、当該みかけ上の先端抵抗力度に対して、先端抵抗低減相当分の考慮値を加えることで地盤の実際の先端抵抗力度を算出し取得する(先端抵抗力度演算工程)。つまり、微小深度区間における周面抵抗は無視できることから、積算部12で推定された周面抵抗を当該深度における周面抵抗とみなし、これを当該深度における圧入力から差し引き、さらに実際の地盤の先端抵抗力度よりも水Wにより低減している分を考慮することにより、当該深度における先端抵抗力度を推定する。なお、先端抵抗低減相当分の考慮値については低減率として除算しても良い。ここで、先端抵抗低減相当分の考慮値は、本圧入施工時に、各深度、または、一定間隔で設ける代表深度において、ノズル7から水Wを噴射させたときの圧入力と、ノズル7からの水Wの噴射を停止させて杭4に沿って地盤上へと排出される水量が減じて定常状態となった状態での圧入力を測定してこれら圧入力の差分に基づいて求めることができる。あるいは、本圧入施工時に、各深度、または、一定間隔で設ける代表深度において、杭4の圧入時の供給流量、供給圧力等水Wに関する計測値を計測し、杭4の圧入を停止したときにも同様の計測値を計測し、これら計測値の差分に基づいても求めることができる。また、予め試験施工としてウォータージェット併用による圧入力データを集積するとともに、ウォータージェットを併用しない圧入力データを集積し、これらの圧入力データの差分に基づいて予め求めることができる。さらに、事前に実施した地質データに基づいて演算しても良い。
Next, in the tip resistance
そして、上述した演算処理過程では、圧入装置2において、杭4の圧入進行に伴い深度zを逐次計測し、深度zの増加に伴い圧入力Fを逐次計測する。
杭4の圧入の進行中にコンピュータ3に蓄積される深度z、圧入力F、管内土長h、供給流量A及び供給圧力Pの時系列データが更新される度に、杭4の新たに到達した先端位置における先端抵抗力度を算出し、圧入中に深度zの変化に応じた先端抵抗値のデータ列の大部分を算出してもよい。そして、圧入中は、少なくとも深度z、圧入力F、管内土長h、供給流量A及び供給圧力Pの時系列データの記録を行って、杭4の圧入中又は圧入の施工が終了した後の任意の時に、コンピュータ3により先端抵抗力度の演算を実行する。
Then, in the above-mentioned arithmetic processing process, the press-fitting
Every time the time series data of the depth z, the press input F, the soil length h in the pipe, the supply flow rate A and the supply pressure P accumulated in the
コンピュータ3は、付属する記憶装置に先端抵抗力度の演算結果が記憶される。この先端抵抗力度の演算結果は、グラフ化される深度zの変化に応じた先端抵抗値のデータ列の態様をなし、杭4の最終深度における先端抵抗値が含まれる。
また、コンピュータ3は、表示装置31(図1参照)に演算結果を表示する。
The
Further, the
次に、先端抵抗力度qb(z)を算出する関数(支持力式)の一例について説明する。
(1)式は、圧入力Fから先端抵抗(先端抵抗力度qb(z))を推定する方法を定式化したものである。
つまり、(1)式を上述したコンピュータ3のCPUにより実行される演算手順により数値的に解くことにより、深度zにおける先端抵抗を推定する。
以下、先端抵抗力度qb(z)を推定するための(1)式について、具体的に説明する。
Next, an example of a function (supporting force equation) for calculating the tip resistance degree q b (z) will be described.
Equation (1) is a formulation of a method for estimating the tip resistance (tip resistance degree qb (z)) from the pressure input F.
That is, the tip resistance at the depth z is estimated by numerically solving the equation (1) by the arithmetic procedure executed by the CPU of the
Hereinafter, the equation (1) for estimating the tip resistance degree qb (z) will be specifically described.
圧入中の圧入力F(z)は、図2に示すように、先端成分(下付きbで表す)と周面成分(下付きSで表す)から成ると考えられる。杭先端が深度zにある場合の各抵抗をQb(z)、Qs(z)と表記され、圧入力F(z)は、(2)式〜(7)式によって表される。 As shown in FIG. 2, the press-fitting input F (z) during press-fitting is considered to be composed of a tip component (represented by a subscript b) and a peripheral surface component (represented by a subscript S). Each resistance when the pile tip is at the depth z is expressed as Qb (z) and Qs (z), and the pressure input F (z) is expressed by equations (2) to (7).
ここで、(2)式〜(7)式において、F(z)、Qb(z)、Qs(z)、qb(z)、h(z)はそれぞれ深度zにおける圧入力、先端抵抗、周面抵抗、先端抵抗力度、管内土長であり、aは杭先端まわりの土の応力の低減を表す係数、bは閉塞の効果を表す係数、cは摩擦疲労(周面抵抗の低減)を表す係数、lは杭先端からの距離、Lpは杭の周長、Doは杭の外径、Dinは杭の内径である。なお、(4)式において、max(l/Do,2)cは、杭の相対的な距離が変わることにより抵抗が変化する程度を表している。
また、Ab,effは閉塞状態を考慮した杭の先端断面積であって(5)式で表されるもの、Ar,effは閉塞状態を考慮した杭の面積率であって(6)式で表されるものである。つまり、Ar,eff、Ab,effは、杭内の土中長さと貫入長さとにより決定される。IFRは閉塞状態を表す指標で、IFR=0は完全閉塞状態、IFR=1は完全非閉塞状態を表している。
Here, in Eqs. (2) to (7), F (z), Qb (z), Qs (z), qb (z), and h (z) are the pressure input, tip resistance, and circumference at the depth z, respectively. Surface resistance, tip resistance, and soil length in the pipe, a is a coefficient representing the reduction of soil stress around the pile tip, b is a coefficient representing the effect of blockage, and c is a coefficient representing frictional fatigue (reduction of peripheral resistance). The coefficient, l is the distance from the tip of the pile, Lp is the circumference of the pile, Do is the outer diameter of the pile, and Din is the inner diameter of the pile. In Eq. (4), max (l / Do, 2) c represents the degree to which the resistance changes as the relative distance between the piles changes.
Further, Ab and eff are the tip cross-sectional areas of the pile considering the blocked state and are represented by the equation (5), and Ar and eff are the area ratios of the pile considering the blocked state and are expressed by the equation (6). It is represented. That is, Ar, eff, Ab, and eff are determined by the soil length and the penetration length in the pile. IFR is an index indicating a completely blocked state, IFR = 0 represents a completely blocked state, and IFR = 1 represents a completely non-blocked state.
また、先端抵抗力度qb(z)とは、先端抵抗Qb(z)の単位面積当たりの値である。先端面上の微小面積dAに生じる垂直抗力は、qb・dAと表され、杭を回転させたときに杭の先端面上の微小面積dAに生じる摩擦力は、qb・dAに摩擦係数を乗じたものである。この摩擦係数をtanδとしたとき、すなわち、上記摩擦力を、qb・dA・tanδとしたときのδが壁面摩擦角である。 The tip resistance qb (z) is a value per unit area of the tip resistance Qb (z). The normal force generated in the minute area dA on the tip surface is expressed as qb · dA, and the frictional force generated in the minute area dA on the tip surface of the pile when the pile is rotated is obtained by multiplying qb · dA by the friction coefficient. It is a stake. When this friction coefficient is tan δ, that is, when the above friction force is qb · dA · tan δ, δ is the wall surface friction angle.
そして、先端抵抗力度qb(z)は、上述した(2)式と(3)式の関係式から(8)式が導かれる。
さらに、微小深度増分δzに対し、周面抵抗Qsの増分はゼロであるとみなせることから(9)式が得られる。
Then, the tip resistance degree qb (z) is derived from the relational expression (8) from the above-mentioned relational expression (2) and (3).
Further, since the increment of the peripheral surface resistance Qs can be regarded as zero with respect to the minute depth increment δz, the equation (9) can be obtained.
そして、上記の(4)式と(9)式の関係式から上述した(1)式が導かれ、この(1)式を先端抵抗力度の関数として適用する。つまり、境界条件qb(0)=0を考慮して(1)式を数値的に解くことにより、先端抵抗力度qb(z)を得ることができる。
このとき、壁面摩擦角δは現場ごとに適切な定数を設定して、定数として実施しても十分な結果を得ることができる。
Then, the above-mentioned equation (1) is derived from the relational expression between the above equations (4) and (9), and this equation (1) is applied as a function of the tip resistance. That is, the tip resistance degree qb (z) can be obtained by numerically solving the equation (1) in consideration of the boundary condition qb (0) = 0.
At this time, a sufficient result can be obtained even if an appropriate constant is set for the wall surface friction angle δ for each site and the wall friction angle δ is implemented as a constant.
ここで、(1)式において、本実施形態では、周面抵抗の項で積算値に対して流体パラメータ値による周面抵抗低減相当分の控除値を減じている。また、圧入力F(z)から周面抵抗を控除したものを閉塞先端面積Ab,effで除した値に先端抵抗低減相当分の考慮値を加えている。なお、これに限らず、周面抵抗低減相当分の控除値を減じたみかけ上の周面抵抗力度演算しこれらを積算しても良いし、摩擦疲労(周面抵抗の低減)を表わす係数cに周面抵抗低減相当分を反映させるようにしても良い。また、先端抵抗低減相当分の考慮値について、圧入力F(z)に対して考慮値を加え、あるいは、低減率を除しても良い。 Here, in the equation (1), in the present embodiment, the deduction value corresponding to the reduction of the peripheral surface resistance by the fluid parameter value is subtracted from the integrated value in the term of the peripheral surface resistance. Further, the value obtained by subtracting the peripheral surface resistance from the pressure input F (z) is divided by the closed tip areas Ab and eff, and the consideration value corresponding to the tip resistance reduction is added. Not limited to this, the apparent peripheral surface resistance may be calculated by subtracting the deduction value equivalent to the peripheral surface resistance reduction and integrated, or a coefficient c representing frictional fatigue (reduction of peripheral surface resistance). It may be possible to reflect the amount equivalent to the reduction of peripheral surface resistance. Further, with respect to the consideration value corresponding to the reduction of the tip resistance, the consideration value may be added to the pressure input F (z), or the reduction rate may be divided.
上述のように本実施の形態による先端抵抗力度推定システム、ウォータージェット併用圧入施工システム、及び先端抵抗力度推定方法では、図3に示すように、圧入施工中に測定される深度z、圧入力F、管内土長h、供給流量A、供給圧力P等の測定を連続して実行することで、それら測定データを周面抵抗力度演算部11、積算部12、及び先端抵抗力度演算部13に取り込み上記手順により演算処理を行うことで、ウォータージェットによる影響を考慮して圧入中の先端抵抗を深度方向に連続的に推定することができる。
そして、この場合には、従来技術で用いるロードセルなどの計測器が不要であるので、通常の圧入施工で採用される杭の形状や施工手順を変えることなく、計測器を使用することで生じる工費や工期の増大を伴わずに、先端抵抗力度を深度方向に連続的に容易に知ることができる。
As described above, in the tip resistance estimation system, the water jet combined press-fitting construction system, and the tip resistance estimation method according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the depth z and the press-fitting F measured during the press-fitting construction are performed. By continuously measuring the soil length h in the pipe, the supply flow rate A, the supply pressure P, etc., these measurement data are taken into the peripheral surface
In this case, since a measuring instrument such as a load cell used in the conventional technology is not required, the construction cost generated by using the measuring instrument without changing the shape of the pile and the construction procedure adopted in the normal press-fitting construction. The tip resistance can be easily and continuously known in the depth direction without increasing the construction period.
これにより、例えば先端抵抗力度と土質分類やN値など地盤情報とを予め関連付けてデータベース化しておくことで、通常の圧入施工で得られる圧入力Fの情報から上述した推定方法の演算処理によって求められた先端抵抗力度に基づいて、前記データベースからN値や土質分類を容易に推定することができるようになる。 As a result, for example, by associating the tip resistance degree with the ground information such as soil classification and N value in advance and creating a database, it is obtained from the information of the press input F obtained by normal press-fitting construction by the arithmetic processing of the above-mentioned estimation method. Based on the obtained tip resistance, the N value and soil classification can be easily estimated from the database.
また、本実施の形態では、圧入開始時から圧入完了までの深さ方向に連続した先端抵抗力度を求めることができ、またその処理データを蓄積しておくことができる。そして、このような先端抵抗力度のデータに基づいて、圧入完了後の杭4の支持力を推定することができる。 Further, in the present embodiment, the degree of tip resistance continuous in the depth direction from the start of press-fitting to the completion of press-fitting can be obtained, and the processing data can be accumulated. Then, based on the data of the tip resistance, the bearing capacity of the pile 4 after the press-fitting is completed can be estimated.
このように、本実施の形態の先端抵抗力度推定システム、ウォータージェット併用圧入施工システム、及び先端抵抗力度推定方法では、付加的な工費や作業時間を発生させることなく、ウォータージェット併用による圧入中の先端抵抗を深度方向に連続的にかつ精度よく推定することができる。そのため、推定した先端抵抗は、地質情報や支持力の推定に利用することができる。 As described above, in the tip resistance estimation system, the water jet combined press-fitting construction system, and the tip resistance estimation method of the present embodiment, the press-fitting is performed by the combined use of the water jet without incurring additional construction cost and working time. The tip resistance can be estimated continuously and accurately in the depth direction. Therefore, the estimated tip resistance can be used for geological information and estimation of bearing capacity.
以上、本発明による先端抵抗力度推定システム、圧入施工システム、及び先端抵抗力度推定方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Although the embodiments of the tip resistance estimation system, the press-fitting construction system, and the tip resistance estimation method according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and deviates from the gist thereof. It can be changed as appropriate as long as it does not.
例えば、本実施の形態では、圧入施工のみを施工対象としているが、回転圧入を施工対象とすることも可能である。回転圧入の場合には、圧入装置の回転によるトルクも入力情報として演算対象となるので、より精度の高い先端抵抗力度を推定することができる。 For example, in the present embodiment, only press-fitting work is targeted for construction, but rotary press-fitting can also be targeted for construction. In the case of rotary press-fitting, the torque due to the rotation of the press-fitting device is also calculated as input information, so that the tip resistance can be estimated with higher accuracy.
また、上述した実施の形態では、周面抵抗力度演算工程において、周面抵抗力度演算部11で周面抵抗力度の算出に用いる先端抵抗力度として、当該深度より微小深度だけ浅い深度(当該直前深度)にある杭先端が当該深度に到達した際に、直前深度までの各深度(各中間深度)において算出された先端抵抗力度を採用している。そして、本実施の形態の周面抵抗力度演算部11では、各深さにおいて予め求められた先端抵抗力度に対して予め求められた杭先端の閉塞状態を示す情報を加味した補正を行って周面抵抗力度を演算するとともに、周面抵抗力度演算部において、先端抵抗力度に対して杭先端からの距離に応じた変化を加味した補正を行って周面抵抗力度を演算するシステムとなっているが、これらの補正に限定されることはない。
すなわち、周面抵抗力度演算部において、閉塞状態を示す情報に基づく補正と、杭先端からの距離に応じた変化に基づく補正との両方の補正を行わない推定システムであってもよいし、いずれか一方の補正を行うシステムでもかまわない。あるいは、他の補正方法を用いて先端抵抗力度を補正して周面抵抗力度を演算するシステムとすることも可能である。
つまり、上述した実施の形態で示した先端抵抗力度qb(z)を算出する関数(支持力式)は一例であって、他の支持力式を用いる推定方法とすることも可能である。
Further, in the above-described embodiment, in the peripheral surface resistance calculation step, the tip resistance used by the peripheral
That is, the estimation system may not perform both the correction based on the information indicating the blockage state and the correction based on the change according to the distance from the pile tip in the peripheral surface resistance calculation unit. A system that makes one of the corrections may be used. Alternatively, it is also possible to use another correction method to correct the tip resistance and calculate the peripheral resistance.
That is, the function (supporting force formula) for calculating the tip resistance degree q b (z) shown in the above-described embodiment is an example, and an estimation method using another bearing capacity formula is also possible.
また、上記実施形態では、杭4を圧入する地盤の深さごとの土質が流体パラメータ値に基づく周面抵抗低減相当分の考慮値に影響しないものとして説明したがこれに限るものではない。例えば、砂層と粘土層とでは同じ流体パラメータ値であったとしても異なる考慮値となるものとしても良い。また、下層が透水性の高い砂層である場合には杭4の先端から上方へと流れる水Wが浸透しやすいため、当該砂層よりも上層では上方へと流れる水Wの流量が小さくなり、これにより同じ流体パラメータ値であったとしても考慮値の影響度が低くなるように設定しても良い。また、先端抵抗力度においても同様であり、地盤が砂層か粘土層かなどにより流体パラメータ値に基づく先端抵抗低減相当分の考慮値が異なるようにしても良い。 Further, in the above embodiment, it has been described that the soil quality for each depth of the ground into which the pile 4 is press-fitted does not affect the consideration value corresponding to the reduction of peripheral surface resistance based on the fluid parameter value, but the present invention is not limited to this. For example, even if the sand layer and the clay layer have the same fluid parameter value, they may have different consideration values. Further, when the lower layer is a highly permeable sand layer, the water W flowing upward from the tip of the pile 4 easily permeates, so that the flow rate of the water W flowing upward is smaller in the upper layer than the sand layer. Therefore, even if the fluid parameter values are the same, the influence of the consideration value may be set to be low. The same applies to the tip resistance, and the consideration value corresponding to the tip resistance reduction based on the fluid parameter value may differ depending on whether the ground is a sand layer or a clay layer.
また、圧入装置としては、既設の杭から反力を取って杭を地中に圧入する圧入装置を用いたものに限定されるものではない。例えば、ウェイトや既設構造物から圧入装置の反力を取るようにしてもよい。また、上記実施形態では、ウォータージェットによる水Wは、杭4の先端の地盤に向けて噴射されるものとしたが、これに限るものではなく、杭4において、杭周辺の地盤のいずれかの箇所に噴射して先端抵抗及び周面抵抗の少なくとも何れか小さくするようにすれば良い。例えば、鋼管杭などでは杭周面から径方向外方または内方に向けて噴射させるものとしても良い。 Further, the press-fitting device is not limited to the one using a press-fitting device that takes a reaction force from an existing pile and press-fits the pile into the ground. For example, the reaction force of the press-fitting device may be taken from the weight or the existing structure. Further, in the above embodiment, the water W by the water jet is sprayed toward the ground at the tip of the pile 4, but the present invention is not limited to this, and in the pile 4, any of the ground around the pile 4 is used. At least one of the tip resistance and the peripheral surface resistance may be reduced by injecting the water into the portion. For example, in the case of a steel pipe pile or the like, the pile may be injected from the peripheral surface of the pile in the outward or inward direction in the radial direction.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to replace the components in the above-described embodiment with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 先端抵抗力度推定システム
2 圧入装置
3 コンピュータ
4 杭
9a 流量計
9b 圧力計
11 周面抵抗力度演算部
12 積算部
13 先端抵抗力度演算部
14 流体パラメータ値演算部
21 深度計測手段
22 圧入力計測手段
23 管内土長計測手段
W 水(流体)
1 Tip
Claims (11)
前記杭周辺に供給される流体に係る計測値を用いて、前記計測値に基づいて算出される値である流体パラメータ値を演算する流体パラメータ値演算部と、
前記流体パラメータ値演算部で演算された前記流体パラメータ値と、各深さで得られた杭の圧入力とに基づいて、各深さにおける先端抵抗力度および各深さにおける流体噴射併用により圧入している前記杭の周面と前記地盤との間に作用する周面抵抗の単位面積あたりの値である周面抵抗力度を演算する抵抗力度演算部と、
を備えている先端抵抗力度推定システム。 It is a tip resistance estimation system that obtains the tip resistance of the ground at the tip of the pile that is press-fitted by the fluid injection combined press-fitting method that press-fits the pile while injecting fluid toward the ground around the pile.
A fluid parameter value calculation unit that calculates a fluid parameter value, which is a value calculated based on the measured value, using the measured value related to the fluid supplied around the pile.
Based on the fluid parameter value calculated by the fluid parameter value calculation unit and the pressure input of the pile obtained at each depth, press-fitting is performed by the tip resistance at each depth and the fluid injection at each depth. A resistance calculation unit that calculates the peripheral resistance, which is a value per unit area of the peripheral resistance acting between the peripheral surface of the pile and the ground.
Advanced resistance estimation system equipped with.
得られた杭の圧入力から、前記周面抵抗演算部で求めた前記周面抵抗を控除して先端抵抗を算出し、該先端抵抗と前記流体パラメータ値演算部で演算された前記流体パラメータ値とに基づいて先端抵抗力度を求める先端抵抗力度演算部と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の先端抵抗力度推定システム。 The resistance calculation unit is based on the fluid parameter value calculated by the fluid parameter value calculation unit and the tip resistance calculated in advance at each depth, and the peripheral resistance of the pile press-fitted by the combined fluid injection. Peripheral resistance calculation unit to find
The tip resistance is calculated by subtracting the peripheral resistance obtained by the peripheral resistance calculation unit from the pressure input of the obtained pile, and the tip resistance and the fluid parameter value calculated by the fluid parameter value calculation unit are calculated. The tip resistance calculation unit that calculates the tip resistance based on
The tip resistance estimation system according to claim 1, further comprising.
前記周面抵抗力度演算部で求められた前記周面抵抗力度を積算した値に対して、前記流体パラメータ値演算部で演算された前記流体パラメータ値による周面抵抗低減相当分の考慮値分低減させて周面抵抗を求める積算部と
を備えていることを特徴とする請求項2に記載の先端抵抗力度推定システム。 The peripheral surface resistance calculation unit includes a peripheral surface resistance calculation unit that calculates the peripheral surface resistance at each depth for which the tip resistance is calculated from the tip resistance calculated in advance at each depth.
The value obtained by integrating the peripheral surface resistance calculated by the peripheral resistance calculation unit is reduced by the consideration value corresponding to the peripheral resistance reduction by the fluid parameter value calculated by the fluid parameter value calculation unit. The advanced resistance estimation system according to claim 2, further comprising an integrating unit for obtaining peripheral resistance.
前記先端抵抗力度演算部は、流体噴射併用時および流体噴射併用停止時における圧入力の計測値、前記杭の圧入時および前記杭の圧入停止時における前記杭周辺に供給される流体に係る計測値、事前に行われた試験施工において集積された流体噴射併用時および流体噴射併用停止時における圧入力の計測値、もしくは事前に行われた地質調査の結果を用いて、先端抵抗力度低減相当分の考慮値をさらに求めることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の先端抵抗力度推定システム。The tip resistance calculation unit is a measured value of the pressure input when the fluid injection is used together and when the fluid injection is stopped, and a measured value related to the fluid supplied to the periphery of the pile when the pile is press-fitted and when the pile is press-fitted and stopped. , Using the measured values of the pressure input when the fluid injection is used together and when the fluid injection is stopped, or the result of the geological survey conducted in advance, the amount equivalent to the reduction of the tip resistance is used. The tip resistance estimation system according to any one of claims 3 to 5, further comprising obtaining a consideration value.
前記圧入装置には、杭先端の深度を逐次計測可能な深度計測手段と、杭の圧入力を逐次計測可能な圧入力計測手段と、杭の管内土長を逐次計測可能な管内土長計測手段と、前記杭周辺に供給される流体に係る計測値を計測可能な流体計測手段が設けられ、
前記各手段より計測された前記深度、圧入力、管内土長及び前記杭周辺に供給される流体に係る計測値に基づいて前記先端抵抗力度が求められることを特徴とする流体噴射併用圧入施工システム。 It is a fluid injection combined press-fitting construction system that press-fits the pile while injecting fluid toward the ground around the pile by the press-fitting device using the tip resistance estimation system according to any one of claims 1 to 6. hand,
The press-fitting device includes a depth measuring means capable of sequentially measuring the depth of the pile tip, a pressure input measuring means capable of sequentially measuring the pressure input of the pile, and a pipe soil length measuring means capable of sequentially measuring the in-pipe soil length of the pile. And a fluid measuring means capable of measuring the measured value related to the fluid supplied around the pile is provided.
A fluid injection combined press-fitting construction system characterized in that the tip resistance is obtained based on the measured values of the depth, the pressure input, the soil length in the pipe, and the fluid supplied around the pile measured by each of the means. ..
前記杭周辺に供給される流体に係る計測値を用いて、前記計測値に基づいて算出される値である流体パラメータ値を演算する流体パラメータ値演算工程と、
前記流体パラメータ値演算工程で演算された前記流体パラメータ値と、各深さで得られた杭の圧入力とに基づいて、各深さにおける先端抵抗力度および各深さにおける流体噴射併用により圧入している前記杭の周面と前記地盤との間に作用する周面抵抗の単位面積あたりの値である周面抵抗力度を演算する抵抗力度演算工程とを備えていることを特徴とする先端抵抗力度推定方法。 It is a tip resistance estimation method for determining the tip resistance of the ground at the tip of the pile to be press-fitted by the fluid injection combined press-fitting method in which the pile is press-fitted while injecting fluid toward the ground around the pile.
A fluid parameter value calculation step for calculating a fluid parameter value, which is a value calculated based on the measured value, using the measured value related to the fluid supplied around the pile.
Based on the fluid parameter value calculated in the fluid parameter value calculation step and the pressure input of the pile obtained at each depth, press-fitting is performed by the tip resistance at each depth and the fluid injection at each depth. The tip resistance is characterized by comprising a resistance degree calculation step for calculating the peripheral surface resistance degree, which is a value per unit area of the peripheral surface resistance acting between the peripheral surface of the pile and the ground. Strength estimation method.
得られた杭の圧入力から、前記周面抵抗演算工程で求めた前記周面抵抗を控除して先端抵抗を算出し、該先端抵抗と前記流体パラメータ値演算工程で演算された前記流体パラメータ値とに基づいて先端抵抗力度を求める先端抵抗力度演算工程と、
を備えていることを特徴とする請求項8に記載の先端抵抗力度推定方法。 In the resistance degree calculation step, the peripheral surface resistance of the pile press-fitted by the combined fluid injection from the fluid parameter value calculated in the fluid parameter value calculation step and the tip resistance strength obtained in advance at each depth. Peripheral resistance calculation process to find
The tip resistance is calculated by subtracting the peripheral resistance obtained in the peripheral resistance calculation step from the pressure input of the obtained pile, and the tip resistance and the fluid parameter value calculated in the fluid parameter value calculation step are calculated. The tip resistance calculation process to obtain the tip resistance based on
The tip resistance degree estimation method according to claim 8 , wherein the tip resistance degree is estimated.
を備えていることを特徴とする請求項9に記載の先端抵抗力度推定方法。 The peripheral surface resistance calculation step includes a peripheral surface resistance calculation step of calculating the peripheral surface resistance at each depth for which the tip resistance is obtained from the tip resistance calculated in advance at each depth, and the peripheral resistance calculation step. The value obtained by integrating the peripheral surface resistance calculated in the surface resistance calculation process is reduced by the consideration value corresponding to the peripheral resistance reduction by the fluid parameter value calculated in the fluid parameter value calculation process. The tip resistance estimation method according to claim 9 , further comprising an integration step for obtaining peripheral resistance.
前記先端抵抗力度演算工程は、流体噴射併用時および流体噴射併用停止時における圧入力の計測値、前記杭の圧入時および前記杭の圧入停止時における前記杭周辺に供給される流体に係る計測値、事前に行われた試験施工において集積された流体噴射併用時および流体噴射併用停止時における圧入力の計測値、もしくは事前に行われた地質調査の結果を用いて、先端抵抗低減相当分の考慮値を求める先端抵抗低減相当分演算工程を備える、請求項10に記載の先端抵抗力度推定方法。In the tip resistance calculation step, the measured value of the pressure input when the fluid injection is used together and when the fluid injection is stopped, and the measured value related to the fluid supplied to the periphery of the pile when the pile is press-fitted and when the pile is press-fitted and stopped. Consideration of tip resistance reduction by using the measured values of pressure input when the fluid injection is used together and when the fluid injection is stopped, or the result of the geological survey conducted in advance. The tip resistance estimation method according to claim 10, further comprising a calculation step corresponding to reduction of tip resistance for obtaining a value.
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