JP2007114079A

JP2007114079A - 地盤の沈下計測方法及び装置

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Publication number: JP2007114079A
Application number: JP2005306662A
Authority: JP
Inventors: Katsunobu Takeuchi; 勝信竹内
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【課題】経済的で施工性に優れ、簡単に多数の深度の計測が可能な地盤の沈下計測方法及び装置の提供。
【解決手段】ボーリング等によって削孔した孔１内に、内部に所定の間隔で標識２を有する伸縮自在な沈下計測パイプ３を地盤と一体化して埋設し、深度計測機能を有する孔内観測用カメラ４で沈下計測パイプ内の標識を観測して各標識の深度を計測し、各標識の深度の経時変化から各標識の深度における地盤の沈下量を求めることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤の沈下量を測定するための計測方法と計測装置に関するものである。

従来、地盤の沈下量は、沈下量を測定したい部分に、沈下板やアンカー、沈下計、沈下素子、歪ゲージなど、主要な計測装置の全部または一部を埋設して、この部分における沈下量を機械的、電気的または光学的な計測装置を用いて測定している（特許文献１〜６参照。）。一方、地盤の状況を観察する方法として、ボーリング孔内にボアホールカメラを挿入して、カメラを通して孔壁の画像を観察する方法が一般化しており、簡易な方法として巻尺付きテレビカメラなども開発されている（例えば、特許文献７参照。）。また、特許文献８には、ボーリング孔内に、複数本の連結管を端面間に所定の間隙を保持して連結してなるガイドパイプを設置し、ガイドパイプ内を上下に移動するカメラで連結管相互の角度と距離を撮影して解析することにより地盤変位を測定する技術が開示されている。
特開２００４−３０９１８１号公報特開平１１−１６６８２８号公報特開平１１−７２３０５号公報特開平８−２１９８２３号公報特開平６−２１２６３１号公報特開平５−１２６５０６号公報特開２００２−６４７２９号公報特開平１１−３０４４３０号公報

従来の地表面型沈下計および深層型沈下計は、地中に沈下板またはスクリューアンカーを埋設して、これらの沈下量を接続したロッドを介して計測する方法である。単純で確実な方法であるが、沈下板またはアンカーを設置した深度の沈下量しか計測できないという欠点がある。このため、同じ地点で複数深度の沈下量を計測したい場合は、平面的に設置箇所を増やす必要があり、設置場所の確保が難しいことや経費が掛かることが問題となっていた。

層別沈下計は、これらの問題を解決するため、一箇所当たり深度方向に複数個の沈下板やアンカー、沈下計、沈下素子、歪ゲージなど、主要な計測装置の全部または一部を埋設して、複数層の沈下量を同時に計測することが可能である。しかし、いずれの方法も、主要な計測装置の設置スペースや相互干渉による測定精度の問題などから、一箇所当たりで測定可能な深度は、最大でも10箇所程度または50cm間隔程度に限定されている。また、何よりも、高価な計測装置が地中に埋設して使い捨てとなるため、経済的な理由から使用が制限されてきた。特許文献８記載のものは、ボーリング孔軸とは直角方向の変位測定を目的としたものであり、孔軸方向の変位（一般には沈下量）を計測するには適していない。

地盤の沈下量測定は、土木・建築工事における施工管理、安全対策の他、環境問題としても必要不可欠であり、経済的で施工性に優れ、簡単に多数の深度の計測が可能な地盤の沈下計測装置及び方法が待ち望まれている。本発明は、これらの課題を解決するためのものである。

上記の課題を達成するために本発明の地盤の沈下計測方法は、ボーリング等によって削孔した孔内に、内部に所定の間隔で標識を有する伸縮自在な沈下計測パイプを地盤と一体化して埋設し、深度計測機能を有する孔内観測用カメラで沈下計測パイプ内の標識を観測して各標識の深度を計測し、各標識の深度の経時変化から各標識の深度における地盤の沈下量を求めることを特徴とする。孔内観測用カメラとしては、公知のボアホールカメラや巻尺付テレビカメラ等を利用することができる。孔内観測用カメラの観測地点における深度を計測する方法としては、孔内観測用カメラを吊下げるケーブルの繰り出し長さをエンコーダーで計測したり、孔内観測用カメラに巻尺の一端を取付けて吊下げたりすることで計測できる。

請求項２記載の発明による地盤の沈下計測装置は、伸縮自在な沈下計測パイプと、深度計測機能を有する孔内観測用カメラとを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で標識を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内にケーブルで吊下げて標識を観測し、各標識の深度を測定することを特徴とする。

請求項３記載の発明による地盤の沈下計測装置は、伸縮自在な沈下計測パイプと、深度計測機能を有する孔内観測用カメラとを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で計測ラインと識別番号を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内にケーブルで吊下げて計測ラインと識別番号を観測し、各計測ラインを識別番号により識別して各計測ラインの深度を測定することを特徴とする。

請求項４記載の発明による地盤の沈下計測装置は、伸縮自在な沈下計測パイプと、孔内観測用カメラと、孔内観測用カメラを吊下げる目盛付ケーブルと、表示モニターとを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で計測ラインと識別番号を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内に目盛付ケーブルで吊下げて計測ラインと識別番号を観測するものであり、表示モニターは、孔内観測用カメラが撮影した孔内画像を表示するものであり、表示モニターに表示される孔内画像から各計測ラインを識別番号により識別して観察すると共に、目盛付ケーブルの目盛を地表面上において読み取ることにより各計測ラインの深度を測定することを特徴とする。

請求項５記載の発明による地盤の沈下計測装置は、伸縮自在な沈下計測パイプと、孔内観測用カメラと、孔内観測用カメラを吊下げる目盛付ケーブルと、深度計測用カメラと、表示モニターとを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で計測ラインと識別番号を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内に目盛付ケーブルで吊下げて計測ラインと識別番号を観測するものであり、深度計測用カメラは、地表面上において目盛付ケーブルの目盛を観測するものであり、表示モニターは、孔内観測用カメラが撮影した孔内画像と深度計測用カメラが撮影した目盛画像を同時に表示するものであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、沈下計測パイプが蛇腹パイプで形成してあることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、中央に前方観測用開口部を有する円錐台状の側面観測用反射板が孔内観測用カメラの前方に配置してあり、孔内観測用カメラを側面観察用反射板に対して前後にスライドさせるカメラスライド装置を備え、孔内観測用カメラのレンズを前方観測用開口部より後退させることで孔の前方と側面を同時に観測でき、レンズを前方観測用開口部から前方に出すことで孔の前方のみを観測することも可能としたことを特徴とする。

請求項１記載の発明による地盤の沈下計測方法は、ボーリング等によって削孔した孔内に、内部に所定の間隔で標識を有する伸縮自在な沈下計測パイプを地盤と一体化して埋設し、深度計測機能を有する孔内観測用カメラで沈下計測パイプ内の標識を観測して各標識の深度を計測するので、孔内に計測機器等を設置する必要がなく、経済的であると同時に施工が容易であり、しかも簡単に多数の深度の沈下量を測定することができる。

請求項２記載の発明による地盤の沈下計測装置は、伸縮自在な沈下計測パイプと、深度計測機能を有する孔内観測用カメラとを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で標識を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内にケーブルで吊下げて標識を観測し、各標識の深度を測定するので、孔内に計測機器等を設置する必要がなく、経済的であると同時に施工が容易であり、しかも簡単に多数の深度の沈下量を測定することができる。

さらに、請求項３記載の発明による地盤の沈下計測装置は、沈下計測パイプの内部に所定の間隔で計測ラインと識別番号を有しており、孔内観測用カメラにより各計測ラインを識別番号により識別して各計測ラインの深度を測定することで、多数の深度における沈下量測定の正確性、利便性が向上する。

さらに請求項４記載の発明による地盤の沈下計測装置は、孔内観測用カメラを吊下げるケーブルが目盛付ケーブルであり、孔内観測用カメラが撮影した孔内画像を表示する表示モニターを備えているので、表示モニターに表示される孔内画像から各計測ラインを識別番号により識別して観察すると共に、目盛付ケーブルの目盛を地表面上において読み取ることで、誰でも簡単にリアルタイムで多数の深度の沈下量を測定できる。

さらに請求項５記載の発明による地盤の沈下計測装置は、地表面上において目盛付ケーブルの目盛を観測する深度計測用カメラを備え、表示モニターに孔内観測用カメラが撮影した孔内画像と深度計測用カメラが撮影した目盛画像が同時に表示されるので、表示モニターで瞬時に各計測ラインの深度が分かり、多数の深度の沈下量の測定作業の利便性がより一層向上する。

請求項６記載の発明のように、沈下計測パイプを伸縮性に優れた蛇腹パイプで形成することで、沈下計測パイプの破損を防止して長期に亘って安定して多数の深度の沈下量を測定でき、しかも沈下計測パイプが安価に製作できる。

請求項７記載の発明による地盤の沈下計測装置は、必要に応じてカメラをカメラスライド装置により移動し、孔内観測用カメラのレンズを前方観測用開口部から前方に出すことで、側面観測用反射板に制限されることなく孔の前方をより詳しく観察できるので、さらに便利なものとなる。

本発明を実施するための最良の形態の１つについて、図を参照しながら以下に説明する。

図1は、本発明による地盤の沈下計測装置を用いて各深度の沈下量を計測している状況を示した全体構成図である。この地盤の沈下計測装置は、ボーリング等によって削孔した孔１内に地盤と一体化して埋設した沈下計測パイプ３と、沈下計測パイプ３の内部を観察するためのモニター式深度計８とを備えている。モニター式深度計８は、内部に孔内観測用カメラ４を有し目盛付ケーブル５によって吊下げられた孔内計測部９と、地表計測部１０、及び表示記録部１１とで構成される。

図２は、沈下計測パイプ３の拡大断面図である。沈下計測パイプ３は、蛇腹パイプ１２で形成している。蛇腹パイプ１２は、フレシキブルで不透水性の材料を蛇腹状にした円筒形のパイプで、埋設した地盤の沈下に追従して容易に伸縮する構造である。計測ライン２ａは、沈下量を測定するための基本線で、どの方向からでも識別できるように、パイプ内部の蛇腹凸部分に円弧として表示する。識別番号２ｂは、計測ライン２ａを識別するための番号で、パイプの長さに対応して1m70cmの位置であれば1-70などの番号を、計測ライン２ａの近くに表示する。蛇腹パイプ１２は、運搬、設置等を考慮して1,2,3,4ｍの長さを標準とし、計測深度に合わせて複数本の蛇腹パイプ１２を繋ぎ合わせて使用する。蛇腹パイプ１２同士の接続は、接続ネジ部１３ａ，１３ｂを組み合わせて回転することにより実施し、漏水等が生じないように上部から防水テープ等で固定する。

図３は、沈下計測パイプ３の先端アンカー部１４の拡大断面図である。先端アンカー部１４は、沈下計測パイプ３の先端に接続ネジ部を組み合わせて接続して、不動層などに沈下計測パイプ３を固定するための部品である。先端アンカー部１４は、ボーリング等によって削孔した孔１の底１５に、沈下計測パイプ３と一緒にセットした後、孔１の上部から挿入したボーリングロッド等をロッド受け口１６に入れ、ロッドを介して先端アンカー部１４に力を加えて不動層などに打ち込むことにより固定する。先端アンカー部１４の固定後、地盤と沈下計測パイプ３が一体となって沈下するように、削孔した孔１と蛇腹パイプ１２との隙間には、地盤の固さに応じたセメントミルク１７を注入する。

図４は、モニター式深度計８の孔内計測部９の拡大断面図である。孔内計測部９は、格納容器１８の内部に孔内観測用カメラ４等を設置した構造で、目盛付ケーブル５で吊り下げて孔内を観測する装置である。電力の供給やデータの通信は、目盛付ケーブル５を通じて地表計測部１０や表示記録部１１との間で実施される。目盛付ケーブル５は、通信用のケーブルの周囲の面に、巻尺のように長手方向に目盛を付したものである。格納容器１８は、水中での観測を考慮して防水構造となっており、下部には、真ん中に前方観測用開口部１９が開いた側面観測用反射板２０と、透明な樹脂等で作成した前方観測用窓２１および側面観測用窓２２がある。

孔内観測用カメラ４は、格納容器１８の上部に設置してあり、これらの反射板２０と窓２１，２２を通じて、沈下計測パイプ３の前方および側面を同時に観測することができる。また、必要に応じて光学式のズームレンズにより、前方画像を拡大して詳しく観測することも可能である。さらに、孔内観測用カメラ４は可動式となっており、カメラスライド装置２３によって、通常の位置から前方観測用開口部１９からレンズ２４が出る位置まで下げることができる。そのように孔内観測用カメラ４を下げることにより、側面観測用反射板２０に制限されることなく、前方をより詳しく観察することが可能となる。なお、照明装置は、このような使用方法を考慮してレンズ２４の周辺に、LEDライトなどを配置する。

図５は、モニター式深度計８の地表計測部１０の拡大断面図である。地表計測部１０は、駆動用モーター２５によってケーブルドラム２６を回転させて、目盛付ケーブル５を巻き出し・巻き上げすることにより、沈下計測パイプ３内に吊り下げた孔内計測部９を上下することが出来る。目盛付ケーブル５の巻き出し・巻き上げは、接続ケーブル２７を通じて表示記録部１１から制御することが出来る。また、深度計測用カメラ７によって目盛付ケーブル５の目盛を撮影することにより、孔内計測部９の深度を計測することが出来る。目盛付ケーブル５を通じて送られてくる孔内観測用カメラ４の画像と深度計測用カメラ７の画像は、接続ケーブル２７を通じて表示記録部１１へ送られて処理される。

図６は、モニター式深度計８の表示記録部１１の拡大図である。表示記録部１１は、接続ケーブル２７を通じて、孔内計測部９および地表計測部１０の制御を行うと同時に、孔内観測用カメラ４と深度計測用カメラ７の画像を受信して、データの処理・表示・記録を行う装置である。データ処理装置２８は、両カメラ４，７から送られてくるデータを処理して、観察および計測がし易いように、表示モニター６に表示する装置である。表示モニター６には、例えば、孔内観測用カメラ４が撮影した沈下計測パイプ３内の前方画像３０と側面画像３１を分離して表示したり、ドーナツ状の側面画像を展開して、展開した側面画像３１を深度計測用カメラ７が撮影した目盛付ケーブル５の目盛画像３２と並べて表示する。図６中の符号３３は、表示モニター６上に固定して表示した読み取り基準線であり、側面画像３１中の計測ライン２ａと目盛画像３２中の目盛を読み取り基準線３３に一致させることで、計測ライン２ａの深度の計測が容易且つ正確に行える。また、データ記録装置２９は、これらの生データまたは加工データを記録・保存する装置であり、後でデータの再生・確認を行う場合に有用である。

以下、この地盤の沈下計測装置により地盤の沈下量を測定する手順を説明する。
まず、ボーリング等によって沈下量を計測する地盤に孔１を開け、その孔１の中に沈下計測パイプ３を挿入する。沈下計測パイプ３は、先端アンカー部１４を不動層などに打ち込んで固定し、沈下計測パイプ３と削孔した孔１の隙間にセメントミルク１７などを注入して、軟弱地盤と一体化させる。その後、沈下計測パイプ３の内部にモニター式深度計８の孔内計測部９を挿入し、孔内計測部９に備えている孔内観測用カメラ４によって沈下計測パイプ３内部を撮影する。

地表計測部１０では、これと並行して、深度計測用カメラ７によって目盛付ケーブル５が撮影され、その目盛画像が孔内画像と共に表示記録部１１の表示モニター６に表示される。表示モニター６に表示された孔内の側面画像３１から、測定する計測ライン２ａの識別番号２ｂを確認すると同時に、目盛付ケーブル５の目盛画像３２から計測ライン２ａの深度を読み取って記録する。この作業を、沈下計測パイプ３の全ての計測ライン２ａについて上から下まで順次行い、各計測ライン２ａの深度を測定する。水準測量等により計測時の孔口の標高を求め、孔口標高から深度を減じて各計測ライン２ａの標高を計算する。沈下量は、各計測ライン２ａの時間の経過に伴う標高の変化から、計算により求めることが出来る。

本発明は、以上に述べた実施形態に限定されない。沈下計測パイプの内部に設ける標識は、孔内観測用カメラで観測できるように設けてあればよく、計測ラインと識別番号の何れか一方のみを有するものであってもよい。また、孔内観測用カメラを吊下げるケーブルとして目盛が付いていないものを用い、ケーブルドラムの回転量等から孔内観測用カメラの深度を計測するものであってもよい。

本発明による地盤の沈下計測装置を用いて各深度の沈下量を計測している状況を示した全体構成図である。沈下計測パイプの拡大断面図である。沈下計測パイプの先端アンカー部の拡大断面図である。モニター式深度計の孔内計測部の拡大断面図である。モニター式深度計の地表計測部の拡大断面図である。モニター式深度計の表示記録部の拡大図である。

符号の説明

１孔
２標識
２ａ計測ライン（標識）
２ｂ識別番号（標識）
３沈下計測パイプ
４孔内観測用カメラ
５目盛付ケーブル（ケーブル）
６表示モニター
７深度計測用カメラ
８モニター式深度計
９孔内計測部
１０地表計測部
１１表示記録部
１２蛇腹パイプ
１３ａ，１３ｂ接続ネジ部
１４先端アンカー部
１５削孔した孔の底
１６ロッド受け口
１７セメントミルク
１８格納容器
１９前方観測用開口部
２０側面観察用反射板
２１前方観測用窓
２２側面観測用窓
２３カメラスライド装置
２４レンズ
２５駆動用モータ
２６ケーブルドラム
２７接続ケーブル
２８データ処理装置
２９データ記録装置
３０前方画像（孔内画像）
３１側面画像（孔内画像）
３２目盛画像
３３読み取り基準線

Claims

ボーリング等によって削孔した孔（１）内に、内部に所定の間隔で標識（２）を有する伸縮自在な沈下計測パイプ（３）を地盤と一体化して埋設し、深度計測機能を有する孔内観測用カメラ（４）で沈下計測パイプ内の標識を順次観測して各標識の深度を計測し、各標識の深度の経時変化から各標識の深度における地盤の沈下量を求めることを特徴とする地盤の沈下計測方法。
伸縮自在な沈下計測パイプ（３）と、深度計測機能を有する孔内観測用カメラ（４）とを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔（１）内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で標識（２）を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内にケーブル（５）で吊下げて標識を観測し、各標識の深度を測定することを特徴とする地盤の沈下計測装置。
伸縮自在な沈下計測パイプ（３）と、深度計測機能を有する孔内観測用カメラ（４）とを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔（１）内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で計測ライン（２ａ）と識別番号（２ｂ）を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内にケーブル（５）で吊下げて計測ラインと識別番号を観測し、各計測ラインを識別番号により識別して各計測ラインの深度を測定することを特徴とする地盤の沈下計測装置。
伸縮自在な沈下計測パイプ（３）と、孔内観測用カメラ（４）と、孔内観測用カメラを吊下げる目盛付ケーブル（５）と、表示モニター（６）とを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔（１）内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で計測ライン（２ａ）と識別番号（２ｂ）を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内に目盛付ケーブルで吊下げて計測ラインと識別番号を観測するものであり、表示モニターは、孔内観測用カメラが撮影した孔内画像（３０，３１）を表示するものであり、表示モニターに表示される孔内画像から各計測ラインを識別番号により識別して観察すると共に、目盛付ケーブルの目盛を地表面上において読み取ることにより各計測ラインの深度を測定することを特徴とする地盤の沈下計測装置。
伸縮自在な沈下計測パイプ（３）と、孔内観測用カメラ（４）と、孔内観測用カメラを吊下げる目盛付ケーブル（５）と、深度計測用カメラ（７）と、表示モニター（６）とを備え、沈下計測パイプは、ボーリング等で削孔した孔（１）内に地盤と一体化して埋設するものであり、且つ内部に所定の間隔で計測ライン（２ａ）と識別番号（２ｂ）を有しており、孔内観測用カメラは、沈下計測パイプ内に目盛付ケーブルで吊下げて計測ラインと識別番号を観測するものであり、深度計測用カメラは、地表面上において目盛付ケーブルの目盛を観測するものであり、表示モニターは、孔内観測用カメラが撮影した孔内画像（３０，３１）と深度計測用カメラが撮影した目盛画像（３２）を同時に表示するものであることを特徴とする地盤の沈下計測装置。
沈下計測パイプ（３）が蛇腹パイプ(１２)で形成してあることを特徴とする請求項２，３，４又は５記載の地盤の沈下計測装置。
中央に前方観測用開口部（１９）を有する円錐台状の側面観測用反射板（２０）が孔内観測用カメラ（４）の前方に配置してあり、孔内観測用カメラを側面観察用反射板に対して前後にスライドさせるカメラスライド装置（２３）を備え、孔内観測用カメラのレンズ（２４）を前方観測用開口部より後退させることで孔の前方と側面を同時に観測でき、レンズを前方観測用開口部から前方に出すことで孔の前方のみを観測することも可能としたことを特徴とする請求項２，３，４，５又は６記載の地盤の沈下計測装置。