JP2845611B2 - 舗装構造探査車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、舗装道路上を高速で走行しながら舗装道路
の地盤構造を探査する舗装構造探査車に関する。

［従来の技術］ 舗装道路の地盤構造を探査する方法として、電磁反射
法による地中レーダーを用いたものが知られている。

この原理は、第５図に示すように、アンテナ70より放
射されたパルス状の電磁波は電気的性質（誘電率）の異
なる層の境界で部分的に反射する。舗装道路の地盤構造
を構成する層が幾重にも存在する場合には、その層の数
だけ反射波が発生し、時間的に夫々遅れを持ったパルス
の列として観測される。

これらの単パルス間の時間差が、パルスがその層内を
通過する時間に相当する。

電磁波は誘電率の違いによってその速度が異なる。一
般に物質中での電磁波速度は、真空中の30万km/秒に比
べてずっと小さい。これら物質中での電磁波速度を用い
て時間を距離に変換すれば、実際の層状態がわかること
になる。

パルスを放射した状態で測定装置（地中レーダー等）
を走行させると平面的な帯状の変化を示し、さらに反射
強度を濃淡表示にして出力すると、第６図に示すような
記録が得られる。

そして、この記録データに基づいて、地盤不良箇所の
存在の有無をチェックし、その後該当する箇所の舗装道
路を掘削等して実際に地盤構造を調べることが行なわれ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ このような舗装道路の探査は、人手に頼ることが現状
で、レーダーを搭載した車両を低速で走行させながら探
査を行なっているため、交通量の少ない夜間に行なうこ
とが多く、危険を伴うという問題があった。

また、第６図に示す記録データと道路の位置関係が正
確且つ簡単に把握することが出来ず、調査を必要とする
箇所の特定に手間がかかるという問題があった。

また、実際の地盤調査に用いる道具類は、本出願人が
開発した調査方法では小型化できるものの、前述したレ
ーダーを搭載した車両とは別の車両に搭載しており、１
台の車両に全ての機器類、道具類を搭載することが望ま
れていた。

本発明の目的は、このような問題を解決し、１台の車
両に必要なものを搭載でき、しかも車両の流れを妨げ
ず、昼夜に係りなく探査ができると共に、地中レーダー
のデータと、実際の調査を行なうための道路箇所とを正
確且つ簡単に知ることができるようにした舗装構造探査
車を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を実現する舗装構造探査車の構成は、後
部のドアが上下方向に回動して開閉するリヤゲート式の
車両本体に、地中レーダーを走行面に対し昇降可能に取
付けると共に、該後部のドアにはボーリング用のスタン
ドを取付け可能とし、地中レーダーの駆動制御を行なう
地中レーダー制御手段、該地中レーダーの観測データを
記録する観測データ記録手段からなり車両の走行距離を
検出する走行距離検出手段からの走行距離情報を該デー
タ記録手段に観測データと共に記録させるレーダーシス
テムを装備すると共に、ボーリングした道路の内壁面を
撮影し、画像処理する画像処理システムを装備したこと
を特徴とする。

［作 用］ 上記の如く構成した舗装構造探査車は、高速走行しな
がら道路の地盤を地中レーダーにより探査し、得られた
観測データからボーリングして地盤構造を調査するため
の箇所を特定するのに、観測データと共に記録された距
離情報を用いることができる。

また、探査後に異常点をボーリングする機器類、及び
削孔された調査孔の内壁面を撮影する装置等も装備し、
リヤゲートを開くことにより、そこにこれらの機器をセ
ットすることで、ボーリング、内壁面の撮影が行なえ
る。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図乃至第３図は本発明による舗装構造探査車の一
実施例を示し、第４図は第１図に示す車両に搭載されて
いる地中レーダー装置のシステムを示すブロック図であ
る。

第４図において、１は画像処理機能部を有する主制御
ユニットで、車両の発電機あるいは別に搭載した発電機
２で発電した電気を電源装置３で調整された一定電圧が
供給され、主操作盤1aにより駆動操作される。

主制御ユニット１はレーダーの送受信を兼ねる発振器
４を制御して電磁波をアンテナ５に送り、第６図に示す
ようなパルス状の電磁波を地中に向けて発信し、その反
射波をこのアンテナ５で受け、該発振器４を介して主制
御ユニット１に観測データを送る。このデータは通常主
制御ユニット１の画像処理部を通さずにアナログ信号と
してデータレコーダー６で記録されると共に、自動図化
装置Ａに入力される。なお、この自動図化装置Ａは車両
に搭載せず、測定後にデータレコーダー６で記録したデ
ータを入力して解析するようにしてもよい。自動図化装
置Ａは、パソコン、デジタイザー、プロッター等から構
成され、走行した範囲における地盤構造の断面図を模式
的に図化するようにしたもので、入力される情報として
は、上記した地中レーダーからの情報に加え、後記する
ボーリングによって得た情報が入力される。

また、地中レーダーの観測データはチャートレコーダ
ー7a、例えばプリンターによりプリントアウトされ、リ
アルタイムに観測状況が把握できるようになっており、
地中レーダーの状態はオシロスコープ7bで表示される波
形により、リアルタイムに把握されるようにしている。

一方、車両に乗車している運転者、あるいは測定員等
の搭乗者は通話装置7cを有し、走行中の道路の周囲状況
を音声によりデータレコーダー６入力するようにしてい
る。すなわち、地中レーダーによる観測データと、音声
による道路の周囲状況とを重ねることにより、観測デー
タから地盤構造を調査したい箇所の道路の周囲状況を把
握することができるようにしている。

しかし、音声での場所の特定はピンポイントでの特定
ができるものではなく、あくまでも目安程度の情報にし
か過ぎない。

そこで、本実施例では車両の位置を距離情報と、道路
周囲の画像情報とを検出する位置検出装置Ｂを設けてい
る。この位置検出装置Ｂは、車両の距離計８と、車両の
側方の状況を撮影する第１のビデオカメラ、車両の前方
を撮影する第２のカメラと、第１、第２のビデオカメラ
で撮影した画像情報とを記録するビデオレコーダーとか
らなるビデオシステム９とから構成され、距離計８の距
離情報は該ビデオシステムのビデオレコーダーに入力さ
れると共に、主制御ユニット１を介してデーターレコー
ダー６に入力され、夫々のデータに数値として距離情報
が重ね合わせて記録される。その際、車両は時速40〜60
km/hで走行しながら地中レーダーによる探査を行なって
も十分な観測データが得られた。

すなわち、探査開始の位置を起点として、車両の走行
距離が画像情報と、観測データに記録されるので、探査
後に地盤構造を調査するためのボーリング箇所の特定が
正確に行なえることになる。その際、前述の音声により
得られた大まかな位置に近くなると、ビデオカメラで撮
影した周囲の風景により見当を付け、最後に車両の距離
計で正確な位置の判断が行なえることになる。したがっ
て、探査後のボーリング調査のための調査箇所を探す
際、常に車両の距離計を注意している必要がなく、また
車両前方を撮影したビデオ情報から探査時と同じ軌跡を
たどって走行することができ、道路の軸方向においても
正確な位置でのボーリング調査が可能となる。

ボーリング調査について、第７図乃至第10図を用いて
説明する。第７図において、10はボーリングスタンド
で、後記する車両のリヤゲートに取付けられるようにな
っている。なお第７図においてはボーリングの説明を行
なうために、このボーリングスタンド10を道路上に置い
た状態を示している。ボーリングスタンド10は、基台11
に支柱12が立設されていて、この支柱12に装着された昇
降台13にドリル例えばコアドリル14が取付けられてい
る。

このコアドリル14には、例えば深さ1.2m程度の調査孔
を舗装道路に削孔するためのドリル15が着脱可能に固定
され、昇降台13の昇降ハンドル16を手動操作することに
より、高速回転するドリル15を垂直下方に押し下げ、舗
装道路を削孔する。ドリル15により削孔される調査孔17
は、直径3cm〜10cm程度の口径が非破壊的な調査という
点等から望ましく、本実施例では3cmの調査孔17を削孔
している。なお、調査孔17の孔径は1cm〜2cm程度でも可
能である。

ドリル15は、筒体15aの先端部に例えばダイヤモンド
ビット等のカッター15bを取り付けたもので、舗装道路
の地盤コアを筒体15a内に採取することができるように
している。なお、この調査方式は削孔した孔の内周壁面
を直接観察するので、この採取したコアは地盤調査の補
助的な資料としては有用性があるが、地盤構造の直接的
な調査には用いない。

一般的な舗装道路の地盤は、道路表面から50〜60cmが
アスファルトからなる舗装床であることから、削孔の開
始からこの舗装床までの間は、カッター15bの摩耗を防
ぐために水を圧入している。

舗装床の削孔が終了すると、カッター15bは砂層の削
孔を開始するが、この砂層を削孔することにより得られ
た孔の内周壁面を忠実に残すために、上記した舗装床の
削孔において行っていた水の圧入を停止する。舗装床か
ら砂層にドリル15が移行したことの検知は、例えば昇降
台13の昇降ハンドル16を操作している手の感覚、すなわ
ち舗装床では昇降ハンドル16の押し下げ力を強くしてい
たのが突然弱くなることによって知ることができるもの
で、自動により昇降台13を押し下げる場合には、圧力セ
ンサー等により押し下げ力の変化を検知することもでき
る。

なお、舗装床の削孔時に圧入している水は、削孔する
調査孔17の直径が小口径であることから分かるように少
量で済み、砂層に削孔が移行した際、圧入した水の給水
停止に若干の遅れがあっても支障はない。

地盤調査に供する調査孔17は、ドリル15の全長である
1.2mの深さであり、通常この深さは砂層２をカバーして
おり、場合によっては2m程にすることもある。

調査孔17の削孔が終了すると、調査孔17の内周壁面を
洗浄するため、少量の水を例えば水ポンプのノズルから
噴出しつつ、吸引ポンプによりその水を吸引して調査孔
内に水が溜らないようにする。

そして、舗装床の内周壁面をより鮮明に観察可能とす
るため、削孔したアスファルトの内周壁面を回転ブラシ
によりクリーニングすることが望ましい。この回転ブラ
シは、ドリル15に代えてコアドリル14に装着することが
でき、削孔作業中に舗装床の正確な深さを測定しておく
ことにより、該回転ブラシが砂層２にかかることなく舗
装床のクリーニング作業ができる。

上記した削孔作業が終了すると、削孔しクリーニング
した深さ1.2mの調査孔17の内周壁面を観察する壁面観察
作業を行なう。

この作業の概略を第８図に示す。

壁面観察作業は、CCDカメラ等からなる撮像装置20を
調査孔17内に挿入し、略一定速度で下げながら連続的に
内周壁面を全面（360゜）に渡り撮影する。

撮像装置20で撮影した内周壁面画像は、接続ケーブル
21を介して画像処理装置22に入力される。その際、後記
する撮像装置位置検出器23からの位置データが撮影画像
情報に対応して画像処理ユニット22に入力される。

画像処理ユニット22は、第９図に示すように、装置全
体の制御を行なうコントロール部24と、撮像装置20から
の画像情報を記録するデジタルレコーダーからなる画像
記録部25と、データバックアップ用のビデオレコーダー
部26と、撮影画像等をモニターするモニターテレビ27と
から構成されている。

なお、画像記録部25で記録した画像データ等の記録情
報は、ビデオプリンター28に直接あるいはフローピーデ
ィスク等の記録媒体を介して入力され、カラー画像とし
てプリントアウトされる。なお、モニターテレビ27上の
画像をスチルカメラでその都度撮影するようにしてもよ
い。

ここでプリントアウトされた画像は、調査孔17の内周
壁面を展開した状態の画像となる。

本実施例では、撮影開始位置にずれがないようにする
ために、撮像装置20を調査孔17の中心線の回りに対して
非回転状態で下降するようにしており、これを第８図に
基づいて説明する。

撮像装置20は、円錐形のミラー30を有しており、その
上部にミラーの中心に撮影光軸の中心を合わせたCCDか
らなる撮像手段31を配置し、電池を電源とする照明用の
光源32により照明された調査孔17の内周壁面をミラー30
を介して撮像手段31により撮影する。

その結果、撮像手段31により調査孔17の内周全壁面を
連続的に撮像することができる。

撮像装置20は、調査孔17の口径よりも若干小径の支持
棒33の先端に固定されており、支持棒33の中心軸と撮像
手段31の撮影光軸中心と一致している。なお、調査孔の
孔径が1cm程度の場合等では、胃カメラ等として用いら
れるファイバースコープを用いても良い。

一方、調査孔17への支持棒33の挿入は、両者の中心軸
線を一致させることが必要である。

これは、軸心にずれがあると撮像装置20が調査孔17の
内壁面によって損傷し、これを防がなければならないと
いうことによる。

そこで、本実施例では、ボーリングスタンド10を利用
している。すなわち、調査孔17の中心軸はボーリングス
タンド10に設けたコアドリル14の回転軸心と一致してい
るので、調査孔17の削孔作業が終了しても、基台11をそ
の位置に残しておき（車両のリヤゲートに取付けた状
態）、基台11の所定の位置に支持棒33を垂直方向におい
て支持案内する第10図に示す支持フレーム34を固定して
いる。

支持フレーム34には、先端部に案内ローラ35が取付け
られ、バネ付勢される回動可能な可動アーム36と、先端
部にカウンターローラ37が取付けられた計測アーム38と
が対向して取付けられ、これらローラ35、37間に支持棒
33が挿入されるようになっている。

カウンターローラ37は、挿入される支持棒33と摩擦接
触して滑りなく回転するようになっており、その回転を
ロータリーエンコーダ等の位置検出器23で検出し、撮像
装置20の位置（垂直方向位置）情報として画像処理ユニ
ット22に入力する。

一方、案内ローラ35の周面には凸部40が周方向に形成
され、支持棒33の外周面に長さ方向に沿って凹設された
嵌合溝41が嵌合する。

すなわち、支持棒33はその嵌合溝41と凸部40とを嵌合
するようにして挿入することにより軸回りの回転が規制
され、調査孔17の内周壁面の撮影のために挿入される撮
像装置20が軸回りに回転することなく垂直方向に移動す
ることとなる。

支持棒33は、昇降台13にコアドリル14に代えて装着さ
れる不図示の昇降用アタッチメントに取付けられ、作業
者が例えば昇降ハンドル16を操作しながら調査孔17に挿
入し、同時に位置検出器23により測定した挿入距離が画
像処理ユニット22の距離カウンター表示部にて記録され
る。

撮影開始信号が出力されると、撮像装置20は撮影を開
始し、画像記録部25と、データバックアップ用のビデオ
レコーダー部26に撮像画像が記録されると共に作業者に
正確にデータが採取されていることを確認するために、
モニターテレビ27にてリアルタイムで表示される。

すなわち、支持棒を調査孔に挿入することで調査孔17
の全長に渡りその内周壁面の連続的な撮影を行なうこと
ができる。

調査孔17の全長に渡る撮影が終了すると、支持棒33を
調査孔17から引抜き、調査孔の穴埋め作業を押なう。

この穴埋め作業は、先ず速強モルタルセメントを表層
部近傍まで注入し、表層部をアスファルト合材により埋
める。調査孔17は、小口径であり、また深さもせいぜい
2m程度なので、穴埋めに用するモルタルセメント等の量
も少なくて済み、非常に効率的に補修作業が行なえると
共に、舗装を傷つけることがない。

すなわち、調査孔17は小口径であるということは非破
壊的な調査と同等であるといえる。

得られた画像データは、１回の撮影毎にビデオプリン
ター28から例えばカラー画像としてプリントアウトさ
れ、その際撮影した画像と共に深さを表示するようにな
っている。

プリントアウトされた画像シートを上下に合わせて並
べることにより、調査孔17の全長の内周壁面の展開像が
得られることになる。

上述した調査孔の削孔、調査孔のクリーニング、撮像
装置による内周壁面の撮影、調査終了後の調査孔の補修
等の一連の作業は、舗装道路の調査対象となる道路に対
し、例えば20m間隔で行ない、例えば数百メートルの長
さの道路の断面構造を深さ１〜2m幅で知ることができ この地盤構造の調査に要する機器類は上記した探査の
ための機器類と共に、後記する車両に搭載されるように
なっている。

次ぎに、上記した各種装置を搭載した車両を第１図乃
至第３図に基づいて説明する。

80はいわゆるワンボックスカーと称せられる車両で、
車両の側部第１のビデオカメラ81が設けられると共に、
車両の前部に第２のビデオカメラ82が設けられ、第１の
ビデオカメラ81で車両側方からの道路周囲の風景を撮影
し、第２のカメラ82で車両前方の風景を撮影するように
なっており、これらのカメラ81、82は第４図に示す位置
検出装置Ｂのビデオシステムを構成するものである。

83は地中レーダーのアンテナ及び発振器等をユニット
化したアンテナで、車両後部に昇降可能に支持されてお
り、例えば油圧式の昇降装置84により昇降駆動され、探
査時に車両の床に形成されている開口85を通して所定の
位置まで降下される。アンテナ83の両側には、上述した
削孔作業等に用いるための水を収容する水タンク86が搭
載されている。

また車両内には発電機２、チャートレコーダー7a、主
制御ユニット１等の地中レーダー装置の機器類が車両の
右側に配置され、車両の左側には第９図に示す削孔断面
を撮影するための画像処理ユニット22が配置されてい
る。

一方、この車両80は、後部のドアが上下に開閉するリ
ヤパワーゲート方式で、下方に開くリヤゲート87に車両
の幅方向にスライドするリニヤスライダー88が取付けら
れ、このリニヤスライダー88にボーリングスタンド10が
取付けられるようになっている。

したがって、車両80を道路上に停車させた状態で、第
３図に示すように、リヤゲート87を開き、リニヤスライ
ダー88にボーリングスタンド10を取付け、幅方向にリニ
ヤスライダー88を移動させることにより、調査孔17を削
孔する箇所にボーリングスタンド10を位置合わせするこ
とができる。このボーリングスタンド10は車両80に装備
され、またボーリング、ボーリング後の内壁面撮影等に
使用する機器類も車両80に装備されている。

なお、車両80の屋根には道路作業標識90や、黄色回転
灯91が装備されている。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、高速走行
しながら道路の地盤状態を観測することができるので、
従来のように車両の流れを邪魔することがなく、昼夜の
別なく地中レーダーによる探査作業が可能となり、しか
も観測結果から得られたデータ上の特異点を正確に知る
ことができる。

また、ビデオカメラで撮影した車窓の風景等と走行距
離とのシンクロにより、特異点付近の特定を目視により
行なえ、より一層特異点のサーチが楽となる。

一方、車両には、特異点をボーリングするためのスタ
ンドがリアゲートに取付け可能としているので、探査後
の削孔作業が容易で、しかも他の車両の助けを不要と
し、少ない作業者で早くしかも正確な作業が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による舗装構造探査車の一実施例を示す
横断面図、第２図（ａ）、（ｂ）はその側面図及び後面
図、第３図（ａ）、（ｂ）はリアゲートを開いた状態を
示す側面図及び後面図、第４図は地中レーダー装置のブ
ロック図、第５図は地中レーダーの原理を説明する図、
第６図は第５図の原理により得られたデータの解析を説
明する図、第７図及び第８図はボーリング及び内壁面の
撮影を説明する図、第９図は画像処理ユニットのブロッ
ク図、第10図（ａ）、（ｂ）は支持フレームの平面図及
び正面図である。 1:主制御ユニット、2:発電機 3:電源装置、4:発振器 5:アンテナ、6:データレコーダー 8:距離計、9:ビデオシステム 10:ボーリングスタンド 80:車両。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後部のドアが上下方向に回動して開閉する
   リヤゲート式の車両本体に、地中レーダーを走行面に対
   し昇降可能に取付けると共に、該後部のドアにはボーリ
   ング用のスタンドを取付け可能とし、地中レーダーの駆
   動制御を行なう地中レーダー制御手段、該地中レーダー
   の観測データを記録する観測データ記録手段からなり車
   両の走行距離を検出する走行距離検出手段からの走行距
   離情報を該データ記録手段に観測データと共に記録させ
   るレーダーシステムを装備すると共に、ボーリングした
   道路の内壁面を撮影し、画像処理する画像処理システム
   を装備したことを特徴とする舗装構造探査車。
2. 【請求項２】請求項１において、車両本体には走行する
   車両から異なる２方向のエリアを撮影するためのビデオ
   カメラが装備され、さらにこれらビデオカメラで撮影し
   た画像情報を走行距離情報と共に記録する画像記録手段
   を装備したことを特徴とする舗装構造探査車。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、車両本体にはボ
   ーリングのための機器類、及び削孔内壁面撮影用の機器
   類を装備したことを特徴とする舗装構造探査車。