JPH0941374A

JPH0941374A - 杭打ち施工管理装置

Info

Publication number: JPH0941374A
Application number: JP19690195A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Suzuki; 恒雄鈴木
Original assignee: SUZUKI GIKEN KOGYO KK
Current assignee: SUZUKI GIKEN KOGYO KK
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ハンマーによって打ち込まれる杭が予定打込
量に達した時には、杭に非接触でしかも杭に何らかの加
工、工作をもする必要がなく、何度でも簡単に杭の許容
支持力の計測を行うことのできる、杭打ち施工管理装置
を提供する。【解決手段】打ち込まれる杭に対してレーザー光を照
射し、その反射光の変位を検出するセンサーヘッドと、
このセンサーヘッドからの出力信号によりスペックルパ
ターン解析を行い杭の上下方向の変位量を出力するスペ
ックルパターン解析手段と、支持力計算に必要な予め定
まっている数値を入力し、この数値と前記スペックルパ
ターン解析手段からの出力信号により自動的に許容支持
力を計算するコンピュータと、この計算結果を画面表示
するディスプレー手段と、このディスプレー手段上に表
示された内容をプリントアウトするプリンターと、前記
コンピュータに接続されたハンマー制御盤とで構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、土木或は建築工事現
場において、基礎杭を杭打機を用いて地盤へ打ち込む際
に用いて好適な杭打ち施工管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】土木或は建築工事において、打ち込まれ
る基礎杭は設計段階において打ち込む杭の種類、最終打
込量、許容支持力等が決定されている。したがって、工
事現場において最終打込量近傍で得られる許容支持力が
設計により要求されている支持力を上廻った段階で杭の
打込作業が完了し、この許容支持力は杭の番号や最終打
込量等と共に記録として残される。

【０００３】この基礎杭の許容支持力は、土木或は建築
工事の種類、構築物の大きさ、杭の種類等により例えば
次の計算式によって得られる。これらの計算式の中でラム重量、ラム落下高さ、杭重
量、杭の長さ等は予め定まって入る数値であるが、最終
打込近傍での杭の貫入量、リバウンド量等は、個々の工
事現場において実際に測定する必要がある変数値であ
る。

【０００４】この変数値の測定手段として、最も一般に
用いられている方法として、人手による方法がある。こ
れは杭が予定打込量近傍に達したら杭に記録用紙を貼付
し、その近くに測定台を置いて該測定台の上部を基準面
とし、その上に鉛筆を置き人手によりその先端が杭に貼
付された記録用紙に接する如く保持し、杭がハンマーに
より打撃された時、該杭の変位が記録用紙に上下方向の
線として描出されることを利用する方法であるが、上下
運動を繰返し行うハンマーの下部で人が作業するため非
常に危険である上に、鉛筆が人手により保持されている
ため常に同一平面上に保持する事は困難であり、精度も
良くない等の欠点を有する。

【０００５】そこで、打ち込まれる杭の側部に支持部材
を介して接触子を接触させて保持させ、この接触子の回
転、或は歪等をロータリーエンコーダー、或は歪ゲージ
等を用いて検出し、打込杭の変位量を測定する装置（特
開昭４９−４８１１号・特開昭６０−２１２５１８号）
が開発せられた。しかし、いずれも杭がハンマーで打撃
された際の衝撃により接触子の接触位置がずれ易く、精
度にバラつきが生じ正確な測定ができないという問題が
あった。そこで、打ち込まれる杭に基準線や基準点を設
けるか、或は基準線や基準点を書き入れた紙を杭に貼り
付ける等して、この基準線や基準点の上下方向の変位を
レンズ系よりなる光学系、及びこの光学系の焦点位置に
設置されたイメージセンサーと、このイメージセンサー
の信号出力を処理する信号処理装置よりなる測定装置
（特開昭５８−２１３９２０号）が開発せられた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この測定装置は、ハン
マーで打撃される杭の近くに人が居て測定する必要がな
いので危険性は大幅に軽減し、打ち込まれる杭に対して
非接触でその上下方向の変位量を測定できるので、精度
にバラつきがなく、正確に測定できるという利点はあっ
たが、人がいちいち杭に基準線等を書き入れたり、或は
とくに基礎杭が鋼管の場合には基準線を書き入れても錆
等によりイメージセンサーで検出しにくいので基準線等
を書き入れた紙を杭に貼り付ける等の手間を要するとい
う問題があった。杭を打ち込む地盤は現場によって一様
でないため、現場によっては予定打込量近傍に達しても
許容支持力が得られない場合も多々あることから、基準
線等を書き直したり、基準線等を書き入れた紙を貼り直
したりする必要があり、煩雑であるという問題も生じ
た。さらに、現場によっては杭に基準線を書き入れた
り、或は基準線を書き入れた紙を貼り付ける作業に危険
が伴う場合も多々あるという問題もあった。

【０００７】この発明の目的は、ハンマーによって打ち
込まれる杭が予定打込量に達した時には、杭に非接触で
しかも杭に何らかの加工、工作をもする必要がなく、何
度でも簡単に杭の許容支持力の計測を行うことのでき
る、杭打ち施工管理装置を提供せんとするにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ためにこの発明は、打ち込まれる杭に対してレーザー光
を照射し、その反射光の変位を検出するセンサーヘッド
と、このセンサーヘッドからの出力信号によりスペック
ルパターン解析を行い杭の上下方向の変位量を出力する
スペックルパターン解析手段と、支持力計算に必要な予
め定まっている数値を入力し、この数値と前記スペック
ルパターン解析手段からの出力信号により自動的に許容
支持力を計算するコンピュータと、この計算結果を画面
表示するディスプレー手段と、このディスプレー手段上
に表示された内容をプリントアウトするプリンターと、
前記コンピュータに接続されたハンマー制御盤とを含む
ことを特徴とする。

【０００９】この発明はさらに、センサーヘッドを杭打
機のリーダの下端部に支持部材を介して取りつけること
ができ、装置にはさらにＤＣ／ＡＣインバーターを付加
することができる。さらにディスプレー手段はこれは液
晶表示手段とすることができる。

【００１０】

【作用】ここにおいてスペックルパターンとは、目の粗
い表面や不均質な媒質をレーザー光のような干渉性の良
い光で照射して、その反射散乱光を観測した時、光の強
度分布がランダムになって、目の粗い表面や媒質が粒状
の外観を呈することを言う。この発明はこの性質を利用
するものであるので、基礎杭がコンクリート製或は鋼管
製であっても、その表面には微細な歪みや凹凸があるこ
とからレーザー光を照射するとスペックルパターンが生
ずるので、これを解析することによってその表面に何ら
の印をつけることなく、その変位量を容易かつ正確に検
出することができるものである。

【００１１】即ち、センサーヘッドより杭の表面に照射
されたレーザー光の反射光は、該センサーヘッドに受光
されて、スペックルパターンを生じさせ、これを信号出
力にしてスペックルパターン解析手段へ送信する。スペ
ックルパターン解析手段はこのスペックルパターンの変
位を測定し、これを杭の変位量としてコンピュータへ向
けて送信する。

【００１２】コンピュータは予め選択された計算式と、
入力された数値信号に基づいて、自動的に許容支持力を
計算して、他の数値と共にディスプレー手段上へ画面表
示するので、これを設計段階の基準値と比較し、基準値
以上である場合に、プリンターより出力させて保管する
ものである。基準値以下の場合には、ハンマー制御盤へ
指令が出され、再度測定がなされ、満足する許容支持力
が得られるまで、繰り返すことができる。

【００１３】

【実施例】図１はこの発明を実施した杭打機を示し、１
は杭打機であり、この杭打機１のリーダ２には、例えば
油圧ハンマー３が上下動自在に取り付けられている。４
は地盤５に対し油圧ハンマー３を介して打ち込まれた基
礎杭である。リーダ２の下端部には支持部材６を介して
センサーヘッド７が取り付けられており、基礎杭４に対
し狭い間隔で対置している。

【００１４】図２はこの発明を概略的に説明する説明図
であり、図１と支持記号の同じものは同じ部材を示す。
センサーヘッド７はスペックルパターン解析手段８に接
続されており、スペックルパターン解析手段８はさらに
図示してないコンピュータと表示手段９及びプリンター
手段１０を備えたコントロール盤１１に接続されてい
る。このコントロール盤１１へはＤＣ／ＡＣインバータ
１２が接続され、コントロール盤１１からはさらにハン
マー制御盤１３へ向けてケーブルが接続されている。

【００１５】図３はこの発明のブロック図を示し、セン
サーヘッド７内にはさらに基礎杭の表面にレーザー光を
照射するレーザー発光素子７ａと、基礎杭の表面から反
射するレーザー光を受光する受光素子７ｂが設置されて
いる。尚、レーザー発光素子７ａには半導体レーザー、
ガスレーザー等を用いることができ、受光素子７ｂには
ＣＣＤその他の光電変更素子を利用することができる。
スペックルパターン解析手段８はスペクックルパターン
解析回路８ａと波形変換回路８ｂを備えており、受光素
子７ｂからの信号により基礎杭４の表面のスペックルパ
ターンを検出し、このスペックルパターンの変位量を演
算して基礎杭の変位量としてコントロール盤１１へ向け
て増幅並びに波形変換して発信するものである。コント
ロール盤１１内には上述した表示手段９、プリンター１
０の他に小型の例えばパネルコンピュータ１４が搭載さ
れており、上述した多種の計算式に従った計算を行い、
その結果を表示手段９へ表示し、さらに希望に応じてプ
リンター１０よりプリントアウトさせるものである。
尚、表示手段には液晶の他、ＬＥＤ、蛍光表示管を用い
たものを採用できる。ＤＣ／ＡＣインバーター１２は１
８Ｖ〜３６Ｖといった低電圧の直流を１００Ｖの交流に
変換昇圧させるものであり、ハンマー制御盤１３からは
ハンマーの打撃回数がインプットされ、コントロール盤
からは打撃開始指令がハンマー制御盤に向けて出され
る。

【００１６】次に、本願発明に係る装置を用いて基礎杭
の許容支持力の測定をする場合について説明する。ま
ず、コントロール盤のスイッチを入れて表示手段上へ表
示された上述した計算式のどれかを選択する。すると、
表示手段上に各計算式の計算に必要なデータが表示され
るので順次入力する。この入力データフォーマットは例
えば次の通りである。１．年月日時分２．杭打機番号３．ハンマ
ー型式４．杭番号５．支持力計算式選択６．ラム重量７．杭の長さ
８．杭の実断面積９．杭周面の平均Ｎ値１０．杭の重量１１．杭の周
長１２．弾性係数の選択このデータの入力が完了すると、計測準備完了の表示が
なされるので打撃カウント釦を押すと、打撃指令がハン
マー制御盤へ送られハンマーによる打撃が開始される。
予定打込量に達し基礎杭４に支持力が得られたらセンサ
ーヘッド７を支持部材６上に取り付け、スペックルパタ
ーン解析手段８をセンサーヘッド取付調整モードに移行
させ、反射光量を確認し、規定反射光量が得られるよう
調節する。コントロール盤１１の計測スタート釦を押す
と、打撃指令がハンマー制御盤１３へ送信され、計測の
ための打撃が開始される。この計測のための打撃は１０
打撃までであり、基礎杭４は既に予定打込量に達し、基
礎杭に支持力が得られているので、一般的に１打撃によ
る打込量はわずかである。

【００１７】図４と図５はハンマー制御盤１３から油圧
ハンマー３に対するラム移動信号と打撃変位波形のタイ
ムチャートを示し、図４に示したように、電磁弁が閉じ
られるとラムが上昇し、電磁弁が開かれることによって
ラムが下降し、第１打撃が基礎杭に対して加えられる。
すると、該基礎杭の一時的弾性収縮量、杭周面と該周面
に接する地盤との摩擦、及び基礎杭の先端土壌の弾性収
縮等によって、基礎杭は同図の打撃変位波形のような波
形を示してリバウンドし、Ａ位置より若干下がったＢ位
置にて停止する。この基礎杭の打撃変位はスペックルパ
ターン解析手段で解析され、基礎杭のリバウンド量及び
打込量に演算されてコントロール盤へ送信されることに
なる。このようにして、図５に示したように第１０打撃
まで計測して行き、第１０打撃目のラムの下降信号の後
の２秒後、或は第１１打撃目の下降信号のどちらか早い
方をもって、第１０打撃目のリバウンド量、打込量を確
定する。即ち、図中Ｃ点位置が第９打撃目の基礎杭のリ
バウンド量と打込量を確定する位置であり、このＣ点位
置より２秒経過したＤ点位置か、或は第１１打撃目の下
降信号のいずれか早い方をもって、第１０打撃目のリバ
ウンド量と打込量を確定する。コントロール盤はこのよ
うに第１０打撃目のラム下降より２秒後か、或は第１１
打撃目のラム下降信号のどちらか早い方で計測を終了
し、１０打撃分の平均リバウンド量、平均打込量を計算
し、これを選択した支持力計算式に従って演算し、例え
ば次のプリントアウトフォーマットで表示手段上へ表示
する。

【００１８】１．年月日時分２．杭打機番号３．ハンマー型式４．杭番号５．支持力計算式選択６．打撃回数７．打撃エネルギー８．打込量９．リバウンド量１０．累積打込量１１．許容支持力計測結果が目標とする設計段階での許容支持力を超えて
いる場合には、プリンターを作動させると、上述したプ
リントアウトフォーマットに従って各データがプリント
アウトされ、保存されることになる。

【００１９】目標とする計測結果が得られなかった場合
には、再度打撃カウント釦を押すと、再び計測を行うこ
とができるものである。

【００２０】

【発明の効果】この発明は以上のように構成したので、
打撃される基礎杭の近くへ人が近づいて計測する必要が
ないので安全であり、かつ、基礎杭にはその種類を問わ
ず何らの基礎線や基準点のような印をつけたり、これら
の印をつけた紙を貼布する必要がないので、計測作業が
煩雑ではなく、さらに打撃される基礎杭には非接触であ
ることから、打撃に伴う振動による影響がなくなり正確
な計測を行うことができるという効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した杭打機の説明図である。

【図２】この発明を説明するための概略的な説明図であ
る。

【図３】この発明を説明するためのブロック図である。

【図４・図５】ラム振動信号と打撃変位波形との関係を
示すタイミングチャート図である。

【符号の説明】

１杭打機３油圧ハンマー４基礎杭６支持部材７センサーヘッド７ａレーザー発光素子７ｂ受光素子８スペックルパターン解析手段９表示手段１０プリンター１１コントロール盤１２ＤＣ／ＡＣインバーター１３ハンマー制御盤１４パネルコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】打ち込まれる杭に対してレーザー光を照
射し、その反射光の変位を検出するセンサーヘッドと、
このセンサーヘッドからの出力信号によりスペックルパ
ターン解析を行い杭の上下方向の変位量を出力するスペ
ックルパターン解析手段と、支持力計算に必要な予め定
まっている数値を入力し、この数値と前記スペックルパ
ターン解析手段からの出力信号により自動的に許容支持
力を計算するコンピュータと、この計算結果を画面表示
するディスプレー手段と、このディスプレー手段上に表
示された内容をプリントアウトするプリンターと、前記
コンピュータに接続されたハンマー制御盤とを含むこと
を特徴とする杭打ち施工管理装置。
【請求項２】センサーヘッドは杭打機のリーダの下端
部に支持部材を介して着脱可能に取り付けられることを
特徴とする、請求項１記載の杭打ち施工管理装置。
【請求項３】装置にはさらにＤＣ／ＡＣインバーター
を附設することを特徴とする、請求項１記載の杭打ち施
工管理装置。
【請求項４】ディスプレー手段はこれを液晶表示手段
とすることを特徴とする、請求項１記載の杭打ち施工管
理装置。