急速載荷試験

急速載荷試験は，杭頭部に動的な載荷を行って，杭の支持力特性を把握する試験です。載荷時間は0.05〜0.2秒であり，衝撃載荷試験の約10倍です。この載荷スピードでは，載荷中に杭は全長に亘って圧縮状態となるため，杭体を伝わる縦波による波動現象を無視することができます。このため実験結果から比較的簡単な方法で，杭の荷重−変位関係を推定することが可能です。

ＦＭ（Falling Mass）急速載荷試験の概要

杭の鉛直押込み支持力を評価する載荷試験法は、地盤工学会基準で表−１に示す４つの方法が規定されています。 急速載荷試験とは、地盤工学会基準JGS1815-2002として2002年に制定され、建築・土木全般で行われており、動的な荷重を杭頭に載荷する試験の一種です。油圧ハンマーで杭を打撃するような衝撃荷重ではなく、ある程度ゆっくり荷重を与えることが必要です。これにより、杭の静的抵抗と動的抵抗を比較的簡単に分離でき、静的載荷とほぼ同等な結果を得ることが出来ます。全ての杭種、工法の杭に適応します。 弊社では軟クッション重錘落下方式急速載荷を採用しＦＭ急速載荷試験（Falling Mass Rapid Load Test）と称します。この方式は重錘を落下することにより杭頭部に押込み力を与える方法で、クッション材を介して杭頭部を打撃することにより長い載荷時間を実現しています。試験の特徴として、試験装置が静的載荷試験と比較して簡便であり載荷に要する反力体が不要なこと、試験時間が短いこと等があげられます。荷重の管理は、重錘の質量と落下高さにより行います。試験を計画する場合、まず載荷する最大荷重を決め、その荷重から重錘の質量を選定します。重錘落下方式の急速載荷試験は、落下高さを段階的に増加して載荷荷重を増やしていけば多サイクルの試験が可能です。１打撃に所要する時間は約５分以内のため、１０打撃の載荷を行っても１時間以内で試験は終了します。図−１に８サイクルで実施した急速載荷試験の荷重−変位量関係図を示します。

ＦＭ急速載荷装置

ＦＭ急速載荷試験は、載荷する荷重の大きさと杭長により使用する重錘の質量が変わります。弊社では３００ｋｇから５６ｔまでの重錘を用意しており、載荷荷重に対応した載荷装置を選ぶことができます。 表−２に示した重錘質量と載荷荷重の表を目安として、使用する載荷装置を選定します。

重錘重量 W (ton)	対象杭径 φ (mm)	最大落下高さ hmax (m)	最大荷重 Frapid (kN)	除荷点荷重 Rulp （ｋN)
0.3	100〜300	1.4	196	147
0.6	100〜300	3	841	631
1.2	300〜700	3	1117	838
2	300〜700	3	1862	1396
5	400〜900	2.5	3724	2793
15	400〜900	3	8804	6603
25	400〜900	3	17608	13206
30	400〜900	3	17608	13206
40	600〜1200	2.5	21429	16071
56	600〜1200	2.5	25840	19380

測定システム

急速載荷試験における測定項目は、杭頭部の荷重・変位量・加速度です。変位量測定はオランダＩＦＣＯ社製のＯＤＭシステムを使用しています。このシステムは光学式な変位測定器で、杭の変位量を動的に測定できます。ロードセルで荷重を、加速度計で杭体の慣性力を測定します。

解析方法

急速載荷試験とは、動的な急速荷重を載荷する試験です。地盤工学会基準では、その急速載荷試験結果から静的抵抗力をもとめるには除荷点法という解析手法を用いると示されています。急速載荷とは、載荷速度に依存する動的抵抗成分（速度が大きいほど動的抵抗成分は増加する）と静的抵抗成分が合わさったものと考えられています。除荷点法とは、杭の最大沈下時Smaxのときの荷重を静的抵抗力とするものであり、その荷重を除荷点抵抗力Rulpと称しています。すなわち、杭の変位量が最大となった時とは杭の変位が下向きから上向きに変化した時であり、その時には杭は静止した状態です。したがって動的な抵抗力は加わっていない（速度υ＝０）と考え、静的荷重とみなす理論です。最大荷重（ピーク荷重）と除荷点抵抗力Rulp（静的抵抗力）との比率は、地盤工学会　急速載荷試験法研究会の資料によると最大で30％増し程度です。 杭長の長い杭の場合など、波動現象の影響を受けると考えられる急速載荷試験は、一次元波動解析法による波形マッチング等の詳細解析にてより精度の高い支持力判定を行うことが出来ます。

重錘落下方式急速載荷試験業務実績表（2008.1現在）

No.	施主	件　名	杭種･ｻｲｽﾞ	実 施 場 所	時　期	最大荷重 （ｋN)	重錘 W(ｔ）	落下高さ H(m)	備考
1	ＰＨＣメーカー	試験工事	PHCφ600	茨城県総和町	平成12年11月				静的試験も実施
2	ＰＨＣメーカー	試験工事	PHCφ600	茨城県境町	平成12年12月
3	民間建築	工場増設工事	PHCφ500 *1本	埼玉県羽生市	平成13年 2月
4	民間建築	館林工場増設工事	鋼管杭φ200 *6本	群馬県館林市	平成13年 4月
5	長野県御代田町	複合文化施設建設工事	PHCφ500*L9m*2本	長野県軽井沢	平成13年 5月
6	杭ﾒｰｶｰ	杭の工法開発実験	PHCφ400*L18m	茨城県	平成13年 6月	3,000	3	5
7	大阪府清掃局	排ｶﾞｽ処理施設整備工事	PHCφ600*3本	大阪府泉南郡田尻町	平成13年10月
8	日本航空（株）	羽田第２ﾃｸﾆｶﾙｾﾝﾀｰ	SKKφ800*74m	東京都大田区羽田	平成13年12月	15,728	7	4.5,
9	日本鋼管（株）	試験工事	SKKφ508*L64m	神奈川県川崎市	平成14年 2月	15,000	20	5
10	武蔵工業大学	体育館食堂棟増築工事	PCφ350*L15m	東京都	平成14年 5月	1,000	2	2.9
11	民間建築	ｶﾞｰﾃﾞﾝﾊｲﾂ雅新築工事	PHCφ500*L14m	静岡県	平成14年 6月	3,000	5	3
12	伊豆長岡町	学校給食調理場工事	SPPφ190*L15m	伊豆長岡町	平成14年 9月	1,350	2	3.9
13	民間建築	杭の工法開発実験	SPPφ500L18m	神奈川県大和市	平成14年 11月	1,000	3	3.7
14	静岡県賀茂村	保養施設新築工事	PHC杭φ400	静岡県静岡市	平成14年 12月	1.3	2	3.6
15	民間建築	ｽﾎﾟｰﾂｸﾗﾌﾞ新築工事	羽付鋼管杭φ355	大阪府大阪市	平成14年 12月	1,400	2	3.6
16	静岡県沼津市	保養施設新築工事	PHC杭φ400	静岡県沼津市	平成14年 12月	1,300	2	3.6
17	民間建築	化学工場新築工事	SC杭φ500	大阪府堺市	平成15年 1月	3,400	5	6
18	民間建築	ｼｮｯﾋﾟﾝｸﾞｾﾝﾀｰ新築工事	H鋼杭H-350×350	東京都八王子市	平成15年 1月	1,500	3	3
19	民間建築	ｼｮｯﾋﾟﾝｸﾞｾﾝﾀｰ新築工事	羽付鋼管杭φ355	奈良県大和郡山市	平成15年 2月	1,100	2	3
20	民間建築	私立高校校舎新築工事	原地盤	山口県防府市	平成15年 4月	3,500	5	5	急速平板載荷試験
21	民間建築	社屋新築工事	羽付鋼管杭φ355	岐阜県大津市	平成15年 5月	1,200	2	3
22	高知県	校舎増築工事	PHC杭φ450	高知県宿毛市	平成15年 9月	2,300	4	3
23	農水省九州農政局	水門基礎工事	PHC杭φ500	熊本県玉名市	平成15年 11月	1,200	5	2
24	愛知県	博覧会施設物基礎工事	H鋼杭H-350×350	愛知県瀬戸市	平成15年 12月	1,900	2	3
25	民間建築	個人住宅新築工事	PHC節杭φ300-450	静岡県田方郡	平成15年 12月	700	2.5	1
26	民間建築	店舗新築工事	PHC杭φ350	千葉県銚子市	平成16年 2月	1200	2	3
27	三重県	水門改修工事	鋼管杭φ600･700	三重県桑名郡長島町	平成16年 2月	6,000	15	3	当社15t装置
28	愛知県小牧市	道路橋改修工事	PHC杭φ400	愛知県小牧市	平成16年 3月	1,200	20	2.4
29	民間建築	店舗新築工事	PHC杭φ800	静岡県三島市	平成16年 3月	600	5	0.8
30	民間建築	倉庫新築工事	PHC杭φ1000	神奈川県横浜市	平成16年 3月	12,800	50	2.5	当社50t装置
31	民間建築	工場新築工事	PHC杭φ400	静岡県焼津市	平成16年 4月	4,100	2	4
32	愛知県小牧市	橋梁改修工事	PHC杭φ400	愛知県小牧市	平成16年 4月	1,500	2.5	2.4
33	民間建築	社屋新築工事	鋼管杭φ600	東京都江東区	平成16年 4月	1,800	40	2.8
34	民間建築	工場新築工事	PHC杭φ450	群馬県高崎市	平成16年 6月	1,400	20	2.8
35	民間建築	ｼｮｯﾋﾟﾝｸﾞｾﾝﾀｰ新築工事	PHC杭φ800、700	神奈川県綾瀬市	平成16年 7月	12,000	30	2	当社40t装置
36	公共機関	建物新築工事	PHC杭φ800	神奈川県横浜市	平成16年 7月	11,000	40	2.4
37	神戸市	歩道橋基礎工事	高耐力MPφ178	兵庫県神戸市中央区	平成16年 11月	1,800	2.5	1.4	当社25kN装置
38	民間建築	自動車工場新築工事	PHC杭φ450、350	福岡県北九州市	平成17年 1月	1,200	2.5	1.5	当社25kN装置
39	民間建築	工場新築工事	PHC杭φ600	静岡県焼津市	平成17年 1月	3,800	7	1.5
39	民間建築	集会所新築工事	PHC杭φ400	和歌山県和歌山市	平成17年 3月	2,100	2.5	2	当社2.5t装置
40	愛知県小牧市	橋梁改修工事	PHC杭φ400	愛知県小牧市	平成17年 3月	1,500	2.5	2.4	当社2.5t装置
41	民間建築	住居増築工事	小口径鋼管杭φ160	東京都港区	平成17年 3月	500	0.6	2.4	当社0.6t装置
42	民間建築	既設杭調査工事	鋼管杭φ600	神奈川県川崎市	平成17年 4月	2,500	2.5	3.2	当社2.5t装置
43	民間建築	既設杭調査工事	AC杭φ600	島根県安来市	平成17年 5月	2,000	2.5	1.4	当社5t装置
44	大津市	配水池移設工事	PHC杭φ700	滋賀県大津市	平成17年 5月	3,700	5	1.8
45	民間建築	共同集合住宅新築工事	場所打杭φ1200	神奈川県横浜市	平成17年 7月	27,000	50	3.2	当社50t装置
46	国交省	国道整備事業	PHC杭φ500	静岡県磐田市	平成17年 7月	1,500	3	1.2
47	国交省	国道整備事業	ST-MPφ165	愛媛県上浮穴郡	平成17年 7月	1,650	2.5	1.2	当社2.5t装置
48	沖縄県宮古支庁	岸壁整備事業	鋼管杭φ800	沖縄県宮古島	平成17年 8月	4,000	5	2.5	当社5t装置
49	中部電力	施設建設工事	PHC杭φ600	愛知県名古屋市	平成17年 9月	2,000	5	2.5	当社5t装置
50	高ｴﾈﾙｷﾞｰ研究機構	実験施設新築工事	PHC杭φ600	茨城県那珂郡東海村	平成17年 10月	11,000	35	2.25	当社50t装置
51	北海道胆振支庁	道道整備事業	PHC杭φ300	北海道勇払郡厚真町	平成17年 10月	600	2	2.5
52	民間建築	店舗新築工事	小口径鋼管杭φ165	東京都多摩市	平成17年 11月	800	1.2	2.4	当社1.2t装置
53	民間建築	ビル新築工事	松杭φ200〜300	大阪府大阪市東成区	平成17年 12月	300	0.6	2.5	当社0.6t装置
54	民間建築	共同住宅新築工事	PHC杭φ300	静岡県三島市	平成18年 1月	700	1.2	2.4	当社1.2t装置
55	民間建築	共同住宅新築工事	PHC杭φ600	神奈川県横浜市	平成18年 1月	12,000	40	2.5	当社50t装置
56	民間建築	共同住宅新築工事	SMW山留芯材H-400	東京都港区	平成18年 2月	2,100	2.5	3.2	当社2.5t装置
57	埼玉県	道路橋脚基礎工事	鋼管杭φ500	埼玉県さいたま市	平成18年 2月	4,150	9	2	杭打ち機使用
58	民間建築	造成地基礎工事	PHC杭φ500	大阪府河内長野市	平成18年 3月	3,500	4	3.5	杭打ち機使用
59	民間建築	幼稚園増築工事	鋼管杭φ165	神奈川県鎌倉市	平成18年 3月	1,350	1.2	2.8	当社1.2t装置
60	民間建築	共同住宅新築工事	場所打ち杭φ1200	東京都新宿区	平成18年 3月	13,900	35	2.3	当社35t装置
61	民間建築	配送センター新築工事	鋼管杭φ165	神奈川県秦野市	平成18年 4月	900	0.9	2.7	当社0.9t装置
62	民間建築	ビル新築工事	PHC節杭φ400-550	埼玉県春日部市	平成18年 4月	2000	2	2.7	当社2t装置
63	ＪＲ九州	駅改修工事	鋼管杭φ600	福岡県福岡市	平成18年 5月	2500	2.5	2.5	当社25kN装置
64	民間建築	化学工場新築工事	PHC杭φ600	広島県大竹市	平成18年 6月	4500	15	1.8	当社15t装置
65	私立高校	校舎新築工事	径鋼管杭φ267	群馬県高崎市	平成18年 7月	2200	2.5	2.4	当社25kN装置
66	民間建築	社屋新築工事	鋼管杭φ165	東京都中央区	平成18年 8月	1200	1	2	当社1t装置
67	ＪＲ九州	駅改修工事	径鋼管杭φ267	福岡県福岡市	平成18年 8月	1000	1	2.5	当社1t装置
68	民間建築	社屋新築工事	PHC杭φ4055	兵庫県神戸市	平成18年 9月	2000	5	1.2	杭打ち機使用
69	兵庫県尼崎市	浄水場改築工事	PHC杭φ600	兵庫県尼崎市	平成18年 9月	3000	5	2.4	杭打ち機使用
70	民間建築	祭殿場改築工事	PHC杭φ3045	兵庫県神戸市	平成18年 9月	1800	2	2.8	杭打ち機使用
71	民間建築	工場新築工事	既設鋼管杭φ600	東京都江東区	平成18年 9月	4500	25	2	当社25t装置
72	民間建築	社屋新築工事	鋼管杭φ267	神奈川県横浜市	平成18年 10月	1500	2.5	2.4	当社25kN装置
73	京阪電鉄	高架橋基礎工事	鋼管杭φ600	大阪府大阪市	平成18年 10月	3000	5	2	杭打ち機使用
74	私立高校	校舎新築工事	既設場所打杭φ600	東京都大田区	平成18年 10月	1000	1.2	1.4	当社12kN装置
75	横浜税関	税関施設新築工事	PHC杭φ700	神奈川県横浜市	平成18年 11月	9000	56	1.5	当社56t装置
76	民間建築	工場新築工事	PHC杭φ600	宮城県石巻市	平成18年 11月	7700	25	2.25	当社25t装置
77	鉄道・運輸機構	橋脚築造工事	鋼管矢板φ1200	富山県富山市	平成18年 12月	15000	56	2	当社56t装置
78	広島県府中市	校舎新築工事	PHC杭φ4055	広島県府中市	平成18年 12月	2900	5	2	当社5t装置
79	民間建築	共同住宅新築工事	小口径鋼管杭φ165	東京都文京区	平成19年 1月	1200	1	2	当社1t装置
80	民間建築	共同住宅新築工事	小口径鋼管杭φ165	神奈川県横浜市	平成19年 2月	200	0.6	1.2	当社 0.6t装置
81	民間建築	共同住宅新築工事	既設三角杭φ360	東京都足立区	平成19年 3月	200	0.6	1.2	当社 0.6t装置
82	民間工場	工場増築工事	小口径鋼管杭φ165	神奈川県横浜市	平成19年 5月	1200	1	2	当社1t装置
83	福島県三春町	町立病院	SC杭φ500、φ600	福島県田村郡三春町	平成19年7〜8月	6000	20	2.4	当社20t装置
84	ＪＲ東日本	五反田駅改修工事	PHC杭φ400	東京都品川区	平成19年 7月	2000	2	2	当社1t装置
85	民間建築	ｼｮｯﾋﾟﾝｸﾞｾﾝﾀｰ新築工事	PHC杭φ500、φ600	北海道北広島市	平成19年 8月	1400	4	1.8	杭打ち機使用
86	民間建築	共同住宅新築工事	小口径鋼管杭φ165	神奈川県横浜市	平成19年 9月	1500	2	2.4	当社 2t装置
87	民間工場	既設杭調査工事	PHC杭φ600	島根県安来市	平成19年 10月	2,00	2.5	1.4	当社2.5t装置
88	民間工場	既設杭調査工事	PHC杭φ350	滋賀県草津市	平成19年 10月	1200	2	1.8	杭打ち機使用
89	民間建築	共同住宅新築工事	小口径鋼管杭φ165	神奈川県横浜市	平成19年 12月	1600	2	2.4	当社 2t装置