地中に打設された既設杭の全長を推定、既設杭の再利用を目的にした杭長診断法「コンピタ」

清水建設は、地中に打設された基礎杭の頭部を打撃するだけで、杭の全長を正確に推定できる杭長診断法「コンピタ」を開発した。既存杭の再利用を目的に、杭頭を打撃した衝撃波の反射時間と地盤特性を入力した3次元解析モデルから、高精度に全長を推定する。

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　清水建設は、地中に打設された基礎杭の頭部を打撃するだけで、杭の全長を正確に推定できる杭長診断法「コンピタ」を開発。このほど、日本建築センターより、杭長診断法として初の技術評定を取得したことを明らかにした。

既設杭の再利用で経済性と生産性が向上、汚泥の発生量も抑制

　コンピタは、衝撃弾性波試験を利用する従来の杭長診断法を改良したもの。これまでに無かった周辺地盤が杭を伝わる衝撃弾性波に及ぼす影響も考慮して、杭長を推定できることが特徴となっている。

　ここ最近では、市街地の建替工事で、新設建物の基礎杭として、既存杭を再利用するニーズが高まっているという。既存杭を解体撤去せずに有効活用することができれば、経済性と生産性が向上するだけでなく、新設杭の施工に伴う建設汚泥などの発生量を抑制することにもつながり、環境負荷の低減ももたらされる。

　既存杭の再利用には、まず、地中に埋設された杭の全長を推定し、杭の先端が支持層に到達しているかを確認する必要がある。杭長の推定には、衝撃弾性波試験を利用。杭頭からの打撃波が杭の先端で反射して、再び杭頭に戻ってくる時間を測り、この先端反射波の伝達時間と、診断者が設定した杭体の弾性波伝ぱ速度を掛け合わせて杭長を算定している。これまでは、算定用の弾性波伝ぱ速度に経験値を用いるケースが多く、実際には推定結果と実長に乖離（かいり）が生じてしまうことがあった。

　一方で、杭長の推定精度を高めるには、周辺地盤が杭体の弾性波伝ぱ速度に与える影響も考慮しなくてはならない。一般に、杭体を伝ぱする弾性波の速度は、地盤の影響を受ける地中では低下する傾向があり、比較試験では、気中での計測値より最大1割程度遅くなることが確認された。

　そこで清水建設は、杭長診断の精度向上を目的に、杭体の弾性波伝ぱ速度を露出させた杭頭部で実測し、周辺地盤の物性を反映した数値解析で、地中での弾性波伝ぱ速度を求め、杭長推定に利用できる技術を開発した。

　コンピタは、周辺地盤の物性を表層から支持層に至る各地層の土質に応じて設定し、杭径の5倍以上の平面領域を対象に、解析用の3次元有限要素モデルを構築する。この解析モデルを用いて、実測した弾性波伝ぱ速度が地中でどのように変化するかを分析し、杭長の推定に反映させる。

　コンピタの診断対象は杭長50m（メートル）以下の基礎杭。±1m以内の精度で杭長を推定することが実現する。場所打ちコンクリート杭に限らず、場所打ち鋼管コンクリート杭にも適用することが可能で、今後は杭長に加えて、杭体の損傷状況を高精度に評価できる手法の開発にも取り組むとしている。