JP2022137913A - 地盤改良体の攪拌混合状況確認方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤改良において、地盤中に造成した地盤改良体が正しくできているかどうかの地盤改良体の攪拌混合状況を正確にかつ簡単に確認することのできる地盤改良体の攪拌混合状況確認方法を提供する。【解決手段】地盤改良体の攪拌混合状況を確認する地盤改良体の攪拌混合状況確認方法であって、管ロッド１の挿入地点の地盤中の様子をカメラ１１で撮影する第一撮影工程と、管ロッド１の挿入地点から所定距離離れた地点の地盤中の様子をカメラ１１で撮影する第二撮影工程と、造成する地盤改良体の外側の地点の地盤中の様子をカメラ１１で撮影する第三撮影工程と、第一撮影工程、第二撮影工程、第三撮影工程で撮影したそれぞれの地盤中の様子の画像より、数値化した画像明度をそれぞれ算出する画像処理工程と、画像処理工程で算出した数値化した画像明度とそこより求める指標とを比較し、地盤改良体の攪拌混合状況を確認する確認工程とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、固化系地盤改良工法において、地盤中に地盤改良体を造成するときの地盤改良体の攪拌混合状況を確認する地盤改良体の攪拌混合状況確認方法に関する。

地盤改良を行う固化系地盤改良工法として、地盤中に改良材を高圧噴射して攪拌混合し、地盤中に地盤改良体を造成する高圧噴射撹拌工法、あるいは地盤中に改良材を吐出して機械攪拌にて攪拌混合し、地盤中に地盤改良体を造成する深層混合処理工法などが知られている。

図６Ａは、地盤改良体の造成を開始したときの図、図６Ｂは地盤改良体の造成を行っているときの図である。
例えば、高圧噴射撹拌工法による地盤改良は、図示のように、改良材を噴射する噴射孔を有する管ロッド２１、及び管ロッド２１の地盤中への挿入又は引き抜きを行う施工機械（図示せず）を用いる。地盤改良体の造成は、施工機械で管ロッド２１を地盤中に所定の深度まで挿入する。次に、図６Ａに示すように、管ロッド２１を回転しながら噴射孔２２から改良材を地盤中に高速高圧で噴射し、噴射した改良材の噴射エネルギーで地盤を切削するとともに、切削した地盤と改良材を攪拌混合する。この改良材による地盤の切削と、地盤と改良材の攪拌混合を、図６Ｂに示すように、管ロッド２１を上方に引き抜きながら行うことで、地盤中に縦向き円柱状の地盤改良体Ｔを造成する。

この高圧噴射攪拌工法による地盤改良では、地盤改良体Ｔの造成後に、改良材が正しく攪拌混合しているかどうか、すなわち造成した地盤改良体Ｔが設計通りの径になっているか否かを確認している。
地盤中に造成した地盤改良体Ｔの確認は、造成した地盤改良体Ｔにおいて改良材が硬化した後、ボーリングマシンを使用して地上から地盤改良体Ｔのサンプルを採取するチェックボーリングで行う。

ところが、このチェックボーリングによる地盤改良体Ｔの確認では、ボーリングマシンとともにその他多数の装置が必要になり、また、改良材が硬化した後に行うため、ボーリングマシンなどの装置も大掛かりなものになる。これにより、作業コストが高くなるとともに、その作業も非常に手間がかかり、多大な時間を要する。また、改良材が正しく攪拌混合されず、地盤改良体Ｔの径が設計通りになっていない場合、修正のための追加の作業が必要になり、作業コストが高くなり、工期も延びるという問題がある。

そこで、上記の問題を解決するために、地盤中に地盤改良体Ｔを造成した後、改良材が硬化する前に、管ロッドの挿入地点から所定距離離れた地点に地盤中を撮影するカメラを取り付けたカメラ付きロッドを挿入し、カメラで撮影した地盤中の様子を地上のモニターに表示し、作業者がモニターを見て改良材があるか否かを目視で確認することで、地盤改良体Ｔを確認する方法が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、モニターに表示された地盤中の様子を作業者が見て地盤改良体Ｔを確認する方法では、作業者がモニターを見て地盤改良体Ｔが正しくできているかどうかを判断するが、この判断が正しくできない場合がある。即ち、モニターに表示される地盤中の様子は、画像が不鮮明になることが多く、作業者が見ただけで、改良材があるか否か、つまり改良材が正しく攪拌混合しているかどうかなどを正確に見極めることが難しい。そのため、作業者がモニターに表示される地盤中の様子を見て、地盤改良体Ｔが正しくできているかどうかの地盤改良体Ｔを正確に確認することができないという問題がある。

特開２００９－１０２８９２号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、地盤改良において、地盤中に造成した地盤改良体が正しくできているかどうかの地盤改良体の攪拌混合状況を正確にかつ簡単に確認することのできる地盤改良体の攪拌混合状況確認方法を提供することである。

本発明は、地盤中に改良材を高圧噴射して攪拌混合する又は地盤中に改良材を吐出して機械攪拌にて攪拌混合する固化系地盤改良工法で、地盤中に地盤改良体を造成するときの地盤改良体の攪拌混合状況を確認する地盤改良体の攪拌混合状況確認方法であって、地盤中に噴射又は吐出した改良材が硬化する前に、攪拌混合装置の挿入地点の地盤中の様子をカメラで撮影する第一撮影工程と、地盤中に噴射又は吐出した改良材が硬化する前に、攪拌混合装置の挿入地点から所定距離離れた地点の地盤中の様子をカメラで撮影する第二撮影工程と、造成する地盤改良体の外側の地点の地盤中の様子をカメラで撮影する第三撮影工程と、第一撮影工程で撮影した地盤中の様子の画像と、第二撮影工程で撮影した地盤中の様子の画像と、第三撮影工程で撮影した地盤中の様子の画像より、所定の画像処理プログラムを用いて数値化した画像明度をそれぞれ算出する画像処理工程と、画像処理工程で算出した攪拌混合装置の挿入地点から所定距離離れた地点の数値化した画像明度を、画像処理工程で算出した攪拌混合装置の挿入地点の数値化した画像明度及び造成する地盤改良体の外側の地点の数値化した画像明度より求める指標と比較し、地盤改良体の攪拌混合状況を確認する確認工程と、を有する地盤改良体の攪拌混合状況確認方法である。

本発明によれば、攪拌混合装置の挿入地点の地盤中の様子と、攪拌混合装置の挿入地点から所定距離離れた地点の地盤中の様子と、造成する地盤改良体の外側の地点の地盤中の様子をそれぞれ撮影し、この撮影した地盤中の様子の画像より、数値化した画像明度をそれぞれ算出し、算出した攪拌混合装置の挿入地点から所定距離離れた地点の数値化した画像明度を、算出した攪拌混合装置の挿入地点の数値化した画像明度及び造成する地盤改良体の外側の地点の数値化した画像明度より求める指標と比較することで、改良材が正しく攪拌混合しているかどうか、すなわち造成した地盤改良体が正しくできているかどうかの地盤改良体の攪拌混合状況を確認することができる。
また、造成した地盤改良体が正しくできているかどうかの地盤改良体の攪拌混合状況の確認は、数値化した画像明度とそこより求める指標とを比較するだけであるから、正確にかつ簡単に行うことができ、その結果、手間が掛かることなく安価に設計通りの地盤改良体を造成することができ、工費を削減できる。

地盤改良装置の側面図である。 地盤中に地盤改良体を造成したときの図である。 図３Ａは、撮影用ロッドの下部の正面から見た図、図３Ｂは、撮影用ロッドの下部の縦断面図である。 地盤改良体の攪拌混合状況確認方法のフロー図である。 実験結果を示す図表である。 図６Ａは、地盤改良体の造成を開始したときの図、図６Ｂは、地盤改良体の造成を行っているときの図である。

本発明の地盤改良体の攪拌混合状況確認方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る地盤改良体の攪拌混合状況確認方法は、地盤中に地盤改良体を造成するときの地盤改良体の攪拌混合状況を確認、つまり造成した地盤改良体が設計通りの大きさ（例えば径）になっているか否かを確認する地盤改良体の攪拌混合状況確認方法である。

ここでは、地盤中に改良材を高圧噴射して、噴射エネルギーで地盤を切削するとともに、切削した地盤と改良材を攪拌混合し、地盤中に地盤改良体を造成する高圧噴射攪拌工法による地盤改良に用いた場合である。ただし、この高圧噴射攪拌工法による地盤改良に限定されるものではなく、地盤中に改良材を吐出して機械攪拌にて攪拌混合し、地盤中に地盤改良体を造成する深層混合処理工法などの他の工法による地盤改良に用いてもよい。

〔地盤改良装置の構成〕
地盤中に地盤改良体を造成する高圧噴射攪拌工法における地盤改良装置について説明する。
図１は、地盤改良装置の側面図であり、図２は、地盤中に地盤改良体を造成したときの図である。
地盤改良装置は、図１に示すように、地盤中に挿入する攪拌混合装置を備える。この攪拌混合装置は、例えば、上下に向かう管ロッド１である。また、管ロッド１を所定の深度まで挿入又は引き抜く施工機械２を備える。施工機械２は、前部にマスト３を立設し、マスト３に沿って攪拌混合装置である管ロッド１を取り付けるとともに、管ロッド１を地盤中に挿入又は引き抜くための昇降装置４と、管ロッド１を回転させるための回転装置５を備える。管ロッド１は、中空の鋼管で、その内部に改良材が流れる。なお、改良材は、セメントミルクなどの硬化材である。ただし、これに限定されない。管ロッド１は、その下端に改良材を噴射する噴射孔６を有し、噴射孔６から改良材を地盤中に高速高圧で噴射する。
なお、図示していないが、施工機械２の周辺には、施工機械２に取り付けた管ロッド１に改良材や圧縮空気などを供給するための設備を備えている。

地盤改良体Ｔの造成は、従来と同様、施工機械２で管ロッド１を地盤中に所定の深度まで挿入し、挿入後、管ロッド１を回転しながら噴射孔６から改良材を地盤中に高速高圧で噴射し、改良材の噴射エネルギーで地盤を切削するとともに、噴射した改良材と地盤を攪拌混合する。この改良材による地盤の切削と、地盤と改良材の攪拌混合を、管ロッド１を上方に引き抜きながら行うことで、図２に示すように、地盤中に縦向き円柱状の地盤改良体Ｔを造成する。なお、地盤中に造成する地盤改良体Ｔの形状は、縦向き円柱状のものに限定されるものではなく、管ロッド１の回転を一部分のみ（管ロッド１を揺動する）にして造成する扇形の壁状のものでもよい。

〔装置の構成〕
次に、地盤改良体の攪拌混合状況確認方法において用いる装置について説明する。
地盤改良体の攪拌混合状況確認方法の装置は、撮影用ロッド７と処理装置８を備える。
図３Ａは、撮影用ロッドの下部の正面から見た図、図３Ｂは、撮影用ロッドの下部の縦断面図である。
撮影用ロッド７は、施工機械（図示せず）で地盤中に挿入又は引き抜き可能な上下に向かうロッドであって、図３Ａ、図３Ｂに示すように、その先端（下端）に地盤中の様子を撮影するためのカメラ１１を搭載する。なお、施工機械は、地盤改良体Ｔを造成する地盤改良装置の施工機械２を使用する。ただし、この施工機械２とは別の専用の機械を使用してもよい。

また、撮影用ロッド７先端のカメラ１１を搭載する箇所は、撮影用ロッド７の側面に撮影用の開口部１２をあけ、この開口部１２にガラス１３を装着する。この開口部１２の内側にはカメラ１１を配置し、カメラ１１を撮影用ロッド７の軸方向に直交する方向に向けることで、カメラ１１で地盤中の様子を撮影する。なお、撮影用ロッド７に設ける開口部１２及びカメラ１１は、ここでは１つであるが、これを複数個にしてもよい。

処理装置８は、各種のプログラムを格納し、この格納したプログラムを用いて各種の作業を行うコンピュータである。処理装置８は、図１に示すように、管ロッド１及び撮影用ロッド７を地盤中に挿入又は引き抜く作業を行う施工機械２に搭載する。ただし、これに限定されるものではなく、作業現場の事務所内あるいは別の場所である施工会社の社内等に設置してもよい。この処理装置８では、所定の複数の地点に挿入した撮影用ロッド７のカメラ１１で撮影した地盤中の様子の画像を受け取り、これを記憶する。続いて、記憶したそれぞれの地点の地盤中の様子の画像より、所定の画像処理プログラムを用いて数値化した画像明度を算出する作業を行うとともに、それぞれの地点の数値化した画像明度を比較する作業を行う。なお、ここでの数値化した画像明度とは、撮影した画像の明度を、一つの値（数値）で示したものであり、詳細については後述する。

〔地盤改良体の攪拌混合状況確認方法〕
図４は、地盤改良体の攪拌混合状況確認方法のフロー図である。
地盤改良体の攪拌混合状況確認方法は、図示のように、管ロッド（攪拌混合装置）１の挿入地点の地盤中の様子をカメラ１１で撮影する第一撮影工程（Ｓ１）と、管ロッド（攪拌混合装置）１の挿入地点から所定距離離れた地点の地盤中の様子をカメラ１１で撮影する第二撮影工程（Ｓ２）と、造成する地盤改良体Ｔの外側の地点の地盤中の様子をカメラ１１で撮影する第三撮影工程（Ｓ３）と、第一撮影工程（Ｓ１）で撮影した地盤中の様子の画像と、第二撮影工程（Ｓ２）で撮影した地盤中の様子の画像と、第三撮影工程（Ｓ３）で撮影した地盤中の様子の画像より、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をそれぞれ算出する画像処理工程（Ｓ４）と、画像処理工程（Ｓ４）で算出した管ロッド１の挿入地点から所定距離離れた地点の数値化した画像明度Ｍ２を、画像処理工程（Ｓ４）で算出した管ロッドの挿入地点の数値化した画像明度Ｍ１及び造成する地盤改良体の外側の地点の数値化した画像明度Ｍ３より求める指標と比較し、地盤改良体Ｔの攪拌混合状況を確認する確認工程（Ｓ５）とを有する。

〔第一撮影工程〕
第一撮影工程（Ｓ１）は、地盤改良体Ｔの造成時、地盤中に噴射した改良材が硬化する前に、撮影用ロッド７を、図２で示す管ロッド１の挿入地点Ｐ１に挿入して、カメラ１１で地盤中の様子を撮影する。この管ロッド１の挿入地点Ｐ１とは、管ロッド１を挿入した地点と同じ位置だけでなく、その周辺も含む。なお、ここでは高圧噴射攪拌工法による地盤改良の例で説明しているが、地盤中に改良材を吐出して機械攪拌にて攪拌混合し、地盤中に地盤改良体を造成する深層混合処理工法による地盤改良の場合は、地盤改良体Ｔの造成時、地盤中に吐出した改良材が硬化する前に、カメラ１１で地盤中の様子を撮影するようになる。

この第一撮影工程（Ｓ１）でのカメラ１１の撮影は、カラーの静止画であって、撮影用ロッド７を地盤中に挿入しながら、あるいは撮影用ロッド７を地盤中から引き抜きながら行う。この撮影は、例えば、深度が１．５ｍのとき、次に深度が１．７５ｍのとき、次に深度が２．０ｍのとき、次に深度が２．２５ｍのときというように、深度方向において０．２５ｍ間隔で行う。ただし、この０．２５ｍ間隔に限定されるものではない。また、カメラ１１の撮影も静止画に限らず、動画であってもよい。

〔第二撮影工程〕
第二撮影工程（Ｓ２）は、地盤改良体Ｔの造成時、地盤中に噴射した改良材が硬化する前に、撮影用ロッド７を、図２で示す管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２に挿入して、カメラ１１で地盤中の様子を撮影する。この管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２とは、地盤中に造成する地盤改良体Ｔの設計上の端部の位置、つまり噴射した改良材が到達して地盤と攪拌混合する管ロッド１から一番離れた地点である。なお、ここでは高圧噴射攪拌工法による地盤改良の例で説明しているが、第一撮影工程（Ｓ１）と同様、深層混合処理工法による地盤改良の場合は、地盤改良体Ｔの造成時、地盤中に吐出した改良材が硬化する前に、カメラ１１で地盤中の様子を撮影するようになる。

この第二撮影工程（Ｓ２）でのカメラ１１の撮影は、第一撮影工程（Ｓ１）と同様、カラーの静止画であって、撮影用ロッド７を地盤中に挿入しながら、あるいは撮影用ロッド７を地盤中から引き抜きながら行う。この撮影も、第一撮影工程（Ｓ１）と同様に、例えば、深度が１．５ｍのとき、次に深度が１．７５ｍのとき、次に深度が２．０ｍのとき、次に深度が２．２５ｍのときというように、深度方向において０．２５ｍ間隔で行う。ただし、この０．２５ｍ間隔に限定されるものではない。また、カメラ１１の撮影も静止画に限らず、動画であってもよい。

〔第三撮影工程〕
第三撮影工程（Ｓ３）は、撮影用ロッド７を、図２で示す造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３に挿入して、カメラ１１で地盤中の様子を撮影する。この造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３とは、地盤中に造成する地盤改良体Ｔの設計上の端部より外側の位置、つまり噴射した改良材が到達しない地盤改良体Ｔを造成しない地点である。よって、地盤中に地盤改良体Ｔを造成する前に行ってもよい。

この第三撮影工程（Ｓ３）でのカメラ１１の撮影は、第一撮影工程（Ｓ１）及び第二撮影工程（Ｓ２）と同様、カラーの静止画であって、撮影用ロッド７を地盤中に挿入しながら、あるいは撮影用ロッド７を地盤中から引き抜きながら行う。この撮影も、第一撮影工程（Ｓ１）及び第二撮影工程（Ｓ２）と同様に、例えば、深度が１．５ｍのとき、次に深度が１．７５ｍのとき、次に深度が２．０ｍのとき、次に深度が２．２５ｍのときというように、深度方向において０．２５ｍ間隔で行う。ただし、この０．２５ｍ間隔に限定されるものではない。また、カメラ１１の撮影も静止画に限らず、動画であってもよい。

〔画像処理工程〕
画像処理工程（Ｓ４）は、第一撮影工程（Ｓ１）と第二撮影工程（Ｓ２）と第三撮影工程（Ｓ３）で撮影したそれぞれの地点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の地盤中の様子の画像より、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をそれぞれ算出する工程である。
この画像処理工程（Ｓ４）は、撮影した画像の端の部分を取り除く画像のトリミング工程（Ｓ４－１）と、撮影した画像をグレースケールの画像に変換する画像のグレースケール化工程（Ｓ４－２）と、変換されたグレースケールの画像より数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を算出する明度数値化工程（Ｓ４－３）とを有する。これらの工程は、処理装置８において所定の画像処理プログラムを用いて行われる作業である。

画像のトリミング工程（Ｓ４－１）は、第一撮影工程（Ｓ１）と第二撮影工程（Ｓ２）と第三撮影工程（Ｓ３）で撮影した地盤中の様子の画像において、画像の端の部分を所定範囲取り除いて画像の明度を正確なものにする作業である。例えば、撮影した画像が縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの場合、中心側の縦２００ピクセル×横３００ピクセルのみにするように、その端の部分を取り除く。つまり、地盤中の様子をカメラ１１で撮影する際に、撮影用のライトの反射光が画像の端の部分に写り込んで、その部分が白くなる白光が起こる。そこで、画像の端の部分を所定範囲（白くなる部分）取り除くことで、白光による影響をなくし、画像の明度を正確なものにする。

画像のグレースケール化工程（Ｓ４－２）は、前記の画像のトリミング工程（Ｓ－１）の後に行うもので、撮影した地盤中の様子のカラーの画像を、グレースケールの画像に変換する作業である。ここでは、８ビットグレースケールの画像に変換する。８ビットグレースケールの画像は、各ピクセルの明度が０から２５５の値で表され、値が大きいほど明度が高く白色に近づく。なお、グレースケールの画像は、この８ビットグレースケールの画像に限定されるものではないが、８ビットグレースケールの画像が一番簡単に取り扱うことができる。

数値化工程（Ｓ４－３）は、前記の画像のグレースケール化工程（Ｓ４－２）の後に行うもので、画像のグレースケール化工程（Ｓ４－２）で変換されたグレースケールの画像より数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を算出する作業である。ここでの数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を算出は、明度差分和の手法を用いて行う。

すなわち、グレースケールの画像において、行方向又は列方向の各ピクセルの明度（０から２５５の値で表されもの）より明度差分和を求める。
行方向と列方向とは、画面において横に向かうのが行方向であり、画面において縦に向かうのが列方向である。つまり、縦２００ピクセル×横３００ピクセルの画像の場合、行の数は２００であり、一つの行には、横に向かって３００のピクセルが並ぶ（ピクセル数３００）。また、列の数は３００であり、一つの列には縦に向かって２００のピクセルが並ぶ（ピクセル数２００）。
明度差分和とは、行方向又は列方向において隣り合うピクセルの明度の差の絶対値を求め、すべての明度の差の絶対値を合計したものである。

ここでは、行方向の各ピクセルの明度で明度差分和を求める場合を説明する。
一つの行のピクセル数は３００であるから、隣り合うピクセルの明度の差の絶対値の数は２９９である。よって、この２９９の隣り合うピクセルの明度の差の絶対値を合計することで、一つの行の明度差分和を求める。

例えば、ある行の左から１番目の明度が１２５、２番目の明度が１２１、３番目の明度が１２５、４番目の明度が１１９の場合、１番目と２番目の明度の差の絶対値は４であり、２番目と３番目の明度の差の絶対値は４であり、３番目と４番目の明度の差の絶対値は６であり、この隣り合うピクセルの明度の差の絶対値を行の一番右（２９９番目と３００番目の明度の差の絶対値）まで求め、隣り合うピクセルの明度の差の絶対値すべてを合計し、一つの行の明度差分和を求める。これをすべての行（２００行）で行う。

次に、すべての行で求めた明度差分和を合計する。すなわち、画像における上から１番目の行の明度差分和をＭｊ１、２番目の行の明度差分和をＭｊ２、３番目の行の明度差分和をＭｊ３とし、一番下の２００番目の行の明度差分和をＭｊ２００とすると、式は、Ｍｊ１＋Ｍｊ２＋Ｍｊ３＋・・・＋Ｍｊ２００となり、これがすべての行で求めた明度差分和の合計である。この合計して算出したものが、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３である。つまり、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３とは、撮影した画像の明度を、一つの値（数値）で示したものである。

以上のように、画像処理工程（Ｓ４）では、第一撮影工程（Ｓ１）で撮影した管ロッド１の挿入地点Ｐ１の地盤中の様子の画像と、第二撮影工程（Ｓ２）で撮影した管ロッド１の挿入地点から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の地盤中の様子の画像と、第三撮影工程（Ｓ３）で撮影した造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の地盤中の様子の画像より、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をそれぞれ算出する。

この数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の算出は、第一撮影工程（Ｓ１）、第二撮影工程（Ｓ２）、第三撮影工程（Ｓ３）での地盤中の様子の撮影が、深度１．５ｍ、深度１．７５ｍ、深度２．０ｍ、深度２．２５ｍというように、深度方向において０．２５ｍ間隔で行われる場合、この撮影した画像すべてにおいて数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の算出を行う。

なお、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の算出において明度差分和を求める場合、前述の説明では行方向の各ピクセルの明度で明度差分和を求めるようにしているが、これを列方向の各ピクセルの明度で明度差分和を求めるようにしてもよい。
ただし、列方向の各ピクセルの明度で明度差分和を求める場合、行方向の各ピクセルの明度で明度差分和を求める場合と比べて、各列で求めた明度差分和において大きなバラツキが出ることがある。すなわち、明度差分和を求めるための画像は、撮影用ロッド７を挿入しながらあるいは引き抜きながら、つまりカメラ１１を縦（上下）に移動しながら撮影するため、撮影した画像では縦方向においてブレが発生し、このブレにより、各列（縦に向かう）で求める明度差分和において大きなバラツキがでる。一方、撮影した画像では横方向においてブレが発生しないので、各行（横に向かう）で求めた明度差分和において大きなバラツキがでることはない。よって、明度差分和を求める場合、行方向の各ピクセルの明度で明度差分和を求めるのが好ましい。

〔確認工程〕
確認工程（Ｓ５）は、画像処理工程（Ｓ４）で算出した管ロッド１の挿入地点から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２に基づいて地盤改良体Ｔの攪拌混合状況を確認、つまり地盤中に造成した地盤改良体Ｔが正しくできているかどうか（設計通りの径になっているかどうか）を確認する工程である。この工程も、処理装置８において所定のプログラムを用いて行われる作業である。

すなわち、画像処理工程（Ｓ４）で算出した管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２を、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１及び造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３より求める指標と比較する。この比較は、第一撮影工程（Ｓ１）、第二撮影工程（Ｓ２）、第三撮影工程（Ｓ３）で、深度１．５ｍ、深度１．７５ｍ、深度２．０ｍ、深度２．２５ｍというように、深度方向において０．２５ｍ間隔で地盤中の様子を撮影し、この撮影した画像すべてで数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の算出を行った場合、そのすべての深度において、それぞれ比較する。

管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２を、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１及び造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３より求める指標と比較するとき、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２が、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１と同じかそれに近い値であるかを否か、つまり指標を達成しているか否かにより、地盤中に造成した地盤改良体Ｔが正しくできているかどうかを判断する。
すなわち、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２が、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１と同じかそれに近い値（指標を達成している）であれば、管ロッド１より噴射した改良材が、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２まで到達し、改良材が正しく攪拌混合され、地盤中に地盤改良体Ｔが正しくできていると判断することができる。

この管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２が、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１及び造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３より求める指標を達成しているか否かの地盤改良体の攪拌混合状況を判断する方法としては、例えば、次に示す関係式より求める攪拌混合値Ｋに基づいて行うことができる。
管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１、造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３とすると、関係式は、
Ｋ＝（Ｍ１－Ｍ２）／（Ｍ３－Ｍ２）
である。

この関係式により求めた攪拌混合値Ｋと予め設定した閾値ＫＴとを対比し、攪拌混合値Ｋが閾値ＫＴ以下（Ｋ≦ＫＴ）であると、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２が、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１と同じかそれに近い値（指標を達成している）であり、改良材が正しく攪拌混合され、地盤中に地盤改良体Ｔを正しく造成できている（設計通りにできている）と判断できる。また、攪拌混合値Ｋが閾値ＫＴよりも大きい（Ｋ＞ＫＴ）と、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２が、造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３と同じかそれに近い値（指標を達成していない）であり、この場合、管ロッド１より噴射した改良材が、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２まで到達しておらず、改良材が正しく攪拌混合されず、地盤中に地盤改良体Ｔを正しく造成できていない（設計通りにできていない）と判断できる。

閾値ＫＴは、噴射した改良材が到達して地盤と攪拌混合し、地盤改良体Ｔを造成できるときの境目の値であり、閾値ＫＴ以下（Ｋ≦ＫＴ）であれば、改良材が正しく攪拌混合され、地盤中に地盤改良体Ｔを正しく造成していることを示している。この閾値ＫＴは、あらかじめ複数の場所で行った実験等より経験則に基づいて決定している。

これにより、確認工程（Ｓ５）において、算出した管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２を、算出した管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１及び造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３より求める指標と比較するとき、前記関係式で求めた攪拌混合値Ｋを見ることで、作業担当者は、地盤中に造成した地盤改良体Ｔが正しくできているかどうかを判断する、つまり地盤中に地盤改良体Ｔを造成したときの地盤改良体Ｔの攪拌混合状況を確認することができる。なお、地盤改良体Ｔを確認した結果、地盤改良体Ｔが設計通りの大きさになっていない場合は、まだ改良材が硬化する前であるから、再度、管ロッド１を地盤中に挿入し、改良材を噴射して地盤改良体Ｔを造成する。

〔実験例〕
次に、実際に地盤中に直径３ｍの地盤改良体Ｔを造成し、それぞれの地点（管ロッド１の挿入地点Ｐ１、管ロッド１の挿入地点から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２、造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３）の地盤中の画像より、明度差分和の手法を用いて数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をそれぞれ算出し（画像処理工程）、それぞれの地点での数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が、どのような値になっているのかの実験を行った。これについて説明する。
なお、直径３ｍの地盤改良体Ｔを造成することから、管ロッド１の挿入地点から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２は、管ロッド１の挿入地点から１．５ｍ（所定距離Ｌ）離れた地点である。
また、実験では、それぞれの地点において、深度が１．５ｍ、１．７５ｍ、２．０ｍ、２．２５ｍ、２．５ｍ、３ｍのときに地盤中の様子を撮影した。

図５は、実験結果を示す図表であり、それぞれの地点で撮影した画像より算出した数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を示す。
この図５では、縦軸が深度を表し、横軸が数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を表している。
図示のように、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２は、各深度（１．５ｍ、１．７５ｍ、２．０ｍ、２．２５ｍ、２．５ｍ、３ｍ）において、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１に近い値を示し、造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３と大きく異なる値を示した。この結果から、地盤中に直径３ｍの地盤改良体Ｔが造成されていることが確認できる。
このことから、それぞれの地点の地盤中の画像より、明度差分和の手法を用いて数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をそれぞれ算出し、この算出した管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２を、算出した管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１及び造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３より求める指標と比較することで、地盤改良体Ｔの攪拌混合状況を確認できることがわかった。

以上説明したように、本実施形態によれば、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の地盤中の様子と、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の地盤中の様子と、造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の地盤中の様子をそれぞれ撮影し、この撮影した地盤中の様子の画像より、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をそれぞれ算出し、算出した管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２を、算出した管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１及び造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３より求める指標と比較するとき、前記関係式で求めた攪拌混合値Ｋを見ることで、改良材が正しく攪拌混合しているかどうか、すなわち造成した地盤改良体Ｔが正しくできているかどうか（設計通りの大きさになっているか否か）の地盤改良体Ｔの攪拌混合状況を確認することができる。

この造成した地盤改良体Ｔが正しくできているかどうかの地盤改良体の攪拌混合状況の確認は、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３とそこより求める指標とを比較するとき、前記関係式で求めた攪拌混合値Ｋを見るだけであるから、正確にかつ簡単に行うことができる。

また、前述した実施形態では、第一撮影工程（Ｓ１）又は第三撮影工程（Ｓ３）での地盤中の様子の撮影は、その都度（一つの地盤改良体Ｔを造成するごとに）行うようにしていたが、この代わりに、過去に撮影した地盤の様子を用いるようにしてもよい。
すなわち、同じ作業現場において、複数の地盤改良体Ｔを造成するとき、どれか一つの地盤改良体Ｔを造成したときに撮影した地盤の様子（過去に撮影した地盤の様子）を用いて、これらを第一撮影工程（Ｓ１）又は第三撮影工程（Ｓ３）で撮影する地盤の様子にする。
なお、過去に撮影した地盤の様子は、同じ作業現場に限らず、地盤の状態が同じような場所で撮影したものを用いてもよい。また、過去に撮影した地盤の様子は、一つではなく、複数で撮影したものを集積し、これを分析したものを用いてもよい。

このように第一撮影工程（Ｓ１）又は第三撮影工程（Ｓ３）で撮影する地盤の様子の画像を、過去に撮影した地盤の様子の既知の画像とし、画像処理工程（Ｓ４）では、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の過去に撮影した地盤中の様子の既知の画像と、造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の過去に撮影した地盤中の様子の既知の画像より、数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ３をそれぞれ算出する。
これにより、第一撮影工程（Ｓ１）又は第三撮影工程（Ｓ３）での地盤の様子の撮影を簡略化することができ、作業工数を削減することができる。

また、地盤中に造成した地盤改良体Ｔの攪拌混合状況を確認するとき、着色剤を使用し、地盤と噴射した改良材を識別するようにしてもよい。
例えば、地盤改良の現場が粘性土地盤のような場合、噴射した改良材と地盤において、その明度の差が小さく、識別が難しいことがある。そこで、着色剤を使用して明度の差を大きくして、識別しやすくする。着色剤は、例えば、アルカリ検出指示薬のフェノールフタレインである。ただし、これに限定されない。
着色剤の使用は、地盤中に着色剤を吐出し、着色剤により地盤中に噴射した改良材が反応して色の変化が起こることで、改良材と地盤との明度の差が大きくなる。これにより、各地点で算出する数値化した画像明度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の差も大きくなり、その差がはっきりする。よって、地盤中に造成した地盤改良体Ｔが正しくできているかどうかの地盤改良体Ｔの攪拌混合状況を確実に確認することができる。

また、地盤中への着色剤の吐出は、撮影用ロッド７を地盤中に挿入したときに、撮影用ロッド７より着色剤を地盤中に吐出する。ただし、これに限らず、管ロッド１で地盤改良体Ｔを造成するとき、つまり管ロッド１から噴射する改良材にあらかじめ着色剤を混ぜて、改良材とともに着色剤を地盤中に吐出するようにしてもよい。

次に、確認工程（Ｓ５）での地盤改良体Ｔの攪拌混合状況の確認を、機械学習によって行う場合を説明する。
機械学習とは、人工知能（ＡＩ：Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）の技術の一つで、明示的にプログラムで指示せずにコンピュータに学習させて判断する技術である。

前述した実施形態では、確認工程（Ｓ５）において、管ロッド１の挿入地点Ｐ１から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２を、管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１及び造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３より求める指標と比較して、地盤改良体の攪拌混合状況を判断するとき、前記関係式で攪拌混合値Ｋを求め、この求めた攪拌混合値Ｋと予め設定した閾値ＫＴとを対比することで、改良材が正しく攪拌混合しているかどうか、すなわち造成した地盤改良体Ｔが正しくできているかどうかの判断を行うが、閾値ＫＴの決定などの作業はすべて作業担当者などの人が行っている。

ここでは、この判断、つまり地盤改良体Ｔの攪拌混合状況の確認を人が行うのではなく、コンピュータでの機械学習によって行うようにする。
すなわち、管ロッド１の挿入地点から所定距離Ｌ離れた地点Ｐ２の数値化した画像明度Ｍ２と、算出した管ロッド１の挿入地点Ｐ１の数値化した画像明度Ｍ１と、算出した造成する地盤改良体Ｔの外側の地点Ｐ３の数値化した画像明度Ｍ３の各データより、前記関係式で攪拌混合値Ｋを求める。この関係式で求めた攪拌混合値Ｋと予め設定した閾値ＫＴとを対比するが、このとき、数値化した画像明度Ｍ１と数値化した画像明度Ｍ２と数値化した画像明度Ｍ３の過去のデータより学習した学習データに基づいて、機械学習によって閾値ＫＴを算出する。算出したものが閾値ＫＴとして設定される。つまり、関係式で求めた攪拌混合値Ｋと予め設定した（機械学習によって算出した）閾値ＫＴとを対比して、改良材が正しく攪拌混合しているかどうか、すなわち造成した地盤改良体Ｔが正しくできているかどうか（出来形判断値Ｋが閾値ＫＴ以下であるか、また閾値ＫＴよりも大きいか）の判断を機械学習によって行う。

以上にように、確認工程（Ｓ５）での地盤改良体Ｔの攪拌混合状況の確認を機械学習によって行うことで、より精度の高い地盤改良体Ｔの攪拌混合状況の確認を行うことができ、また、作業担当者などの人の介在をなくすことで、人件費を削減して、地盤改良の工費を安価にすることができる。

１…管ロッド、２…施工機械、３…マスト、４…昇降装置、５…回転装置、６…噴射孔、７…撮影用ロッド、８…処理装置、１１…カメラ、１２…開口部、１３…ガラス、２１…管ロッド、２２…噴射孔。

Claims (8)

1. 地盤中に改良材を高圧噴射して攪拌混合する又は地盤中に改良材を吐出して機械攪拌にて攪拌混合する固化系地盤改良工法で、地盤中に地盤改良体を造成するときの地盤改良体の攪拌混合状況を確認する地盤改良体の攪拌混合状況確認方法であって、
   地盤中に噴射又は吐出した改良材が硬化する前に、攪拌混合装置の挿入地点の地盤中の様子をカメラで撮影する第一撮影工程と、
   地盤中に噴射又は吐出した改良材が硬化する前に、攪拌混合装置の挿入地点から所定距離離れた地点の地盤中の様子をカメラで撮影する第二撮影工程と、
   造成する地盤改良体の外側の地点の地盤中の様子をカメラで撮影する第三撮影工程と、
   第一撮影工程で撮影した地盤中の様子の画像と、第二撮影工程で撮影した地盤中の様子の画像と、第三撮影工程で撮影した地盤中の様子の画像より、所定の画像処理プログラムを用いて数値化した画像明度をそれぞれ算出する画像処理工程と、
   画像処理工程で算出した攪拌混合装置の挿入地点から所定距離離れた地点の数値化した画像明度を、画像処理工程で算出した攪拌混合装置の挿入地点の数値化した画像明度及び造成する地盤改良体の外側の地点の数値化した画像明度より求める指標と比較し、地盤改良体の攪拌混合状況を確認する確認工程と、
   を有することを特徴とする地盤改良体の攪拌混合状況確認方法。
2. 請求項１に記載された地盤改良体の攪拌混合状況確認方法において、
   画像処理工程では、撮影した画像をグレースケールの画像に変換する画像のグレースケール化工程と、変換したグレースケールの画像より数値化した画像明度を算出する明度数値化工程と、を有することを特徴とする地盤改良体の攪拌混合状況確認方法。
3. 請求項２に記載された地盤改良体の攪拌混合状況確認方法において、
   画像処理工程の明度数値化工程での数値化した画像明度の算出は、明度差分和の手法を用いて行うことを特徴とする地盤改良体の攪拌混合状況確認方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された地盤改良体の攪拌混合状況確認方法において、
   第一撮影工程で撮影する地盤中の様子は、過去に撮影した地盤の様子を用いるとともに、画像処理工程では、過去に撮影した地盤の様子の既知の画像より、数値化した画像明度を算出することを特徴とする地盤改良体の攪拌混合状況確認方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載された地盤改良体の攪拌混合状況確認方法において、
   第三撮影工程で撮影する地盤中の様子は、過去に撮影した地盤の様子を用いるとともに、画像処理工程では、過去に撮影した地盤の様子の既知の画像より、数値化した画像明度を算出することを特徴とする地盤改良体の攪拌混合状況確認方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載された地盤改良体の攪拌混合状況確認方法において、
   確認工程における地盤改良体の攪拌混合状況の判断は、以下の関係式より求める攪拌混合値Ｋに基づいて行い、
   Ｋ＝（Ｍ１－Ｍ２）／（Ｍ３－Ｍ２）
   攪拌混合装置の挿入地点の数値化した画像明度をＭ１、攪拌混合装置の挿入地点から所定距離離れた地点の数値化した画像明度をＭ２、造成する地盤改良体の外側の地点の数値化した画像明度をＭ３とする、
   ことを特徴とする地盤改良体の攪拌混合状況確認方法。
7. 請求項６に記載された地盤改良体の攪拌混合状況確認方法において、
   確認工程における地盤改良体の攪拌混合状況の判断は、攪拌混合値Ｋと予め設定した閾値とを対比して行うことを特徴とする地盤改良体の攪拌混合状況確認方法。
8. 請求項７に記載された地盤改良体の攪拌混合状況確認方法において、
   閾値は、画像処理工程で算出した攪拌混合装置の挿入地点から所定距離離れた地点の数値化した画像明度と、画像処理工程で算出した攪拌混合装置の挿入地点の数値化した画像明度と、画像処理工程で算出した造成する地盤改良体の外側の地点の数値化した画像明度とを含む学習データを用いた機械学習によって決定することを特徴とする地盤改良体の攪拌混合状況確認方法。
   

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