JP3007302B2 - 地盤改良範囲の判定方法 - Google Patents

地盤改良範囲の判定方法

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地上側から与えた
音波、衝撃波などの弾性波の伝播速度を計測することに
より、地盤改良工事によって地盤中に造成された改良体
の範囲を判定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】地盤改良工事によって地中に造成された
改良体の形状、すなわち改良範囲を把握する方法として
は、従来より各種の方法が提案されている。地盤改良の
目的は、主に止水および地盤強化にあり、この目的に応
じて、止水効果の確認方法としては、現場透水係数試験
やサンプリングによる室内透水試験などがあり、注入状
態や強度の確認方法としては、標準貫入試験や連続コア
ボーリングによる強度判定方法、ラジオアイソトープな
どによる非破壊探査測定方法などがある。
【0003】しかし、これら各種判定方法の内、前記透
水試験や前記標準貫入試験や連続コアボーリングによる
判定方法は、その試験の手間と費用の点から数多くの測
定が困難であり代表的に何点かのサンプリングに止まる
ため、地盤改良範囲全体の評価とすることはできず、現
実に測定した改良体部分の信頼性は高いが、全体判定に
対する信頼性に欠けるなどの問題がある。
【0004】他方、近年、改良体の範囲や強度を外部か
ら知る方法として、特開昭61−20879号において
音波反射法による地盤改良効果判定方法が提案されてい
る。
【0005】この方法は、図10に示されるように、改
良体50の外側位置に形成されたボーリング孔51内
に、音波送信子52と受信子53とを同時に挿入し、こ
のボーリング孔51内の音波送信子52から音波パルス
を改良体に向けて送信し、反射して来た反射波を受信子
53で測定し、音波パルスの送信時と反射波の受信時と
の時間差に対応してボーリング孔から改良体外周までの
距離を計測するもので、同時に改良体の強度が高ければ
反射波が強くなることを利用して、改良体の強度を相対
的に測定するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法の場合には、改良体の平面的全体形状を知りたい場合
には、対象改良体周囲に多数のボーリング孔を形成しな
ければならないため、このボーリング孔形成のための手
間が非常に多大である。また、同公報では、周囲のボー
リング予定孔を利用して計測する手法も提案している
が、仮に所定の改良体を測定対象とする場合、この周囲
に形成されるボーリング孔毎に、音波送信子および受信
子の挿入、計測の手順を踏まなければならず、計測に非
常に手間が掛かるなどの問題を有する。
【0007】さらに、計測精度上の問題点として、改良
体周囲に玉石などの反射体が存在している場合、この玉
石に反射して帰ってきた反射波を計測することとなり、
改良範囲の確定を誤る可能性がある。
【0008】そこで本発明の課題は、第1に対象とする
改良体の全体形状測定を短時間で要領よく行うことがで
きるようにすること、第2に別途大型の設備を不要とし
て運搬可能な装置でもって各改良体毎の測定を可能とす
ること、第3に地盤中に玉石などが存在する場合であっ
ても高い精度の測定が可能であること、等の利点を備え
た地盤改良効果の判定方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、地盤中に造成された、または造成中の地盤
改良体内の所定深さ位置に受振器を設置し、地表面上に
おいて;前記受振器設置位置の周囲に発振器を設置し、
前記発振器から弾性波を発振するとともに、この弾性波
を前記受振器が受振するまでの到達時間を測定すること
により地盤改良体範囲を求めることを特徴とするもので
ある。
【0010】また、好ましくは地盤中に造成された、ま
たは造成中の地盤改良体内の所定深さ位置に受振器を設
置し、地表面上において;前記受振器設置位置を中心と
する任意の方位方向線上に、所定の間隔をおきながら複
数の発振器を縦列設置し、前記発振器からそれぞれ弾性
波を発振するとともに、この弾性波を前記受振器が受振
するまでの到達時間を測定することにより地盤改良体範
囲を求めることを特徴とするものである。
【0011】本発明においては、地盤中に造成された地
盤改良体内の所定深さ位置に受振器を設置したならば、
後は地盤上の作業のみで計測ができるようにしてある。
好適な具体的態様例では、前記受振器設置位置を中心と
する任意の方位方向線上に、所定の間隔をおきながら複
数の発振器を縦列設置し、これらの発振器から弾性波を
発振するとともに、この弾性波を前記受振器が受振する
までの到達時間を測定し、この計測結果に基づいて地盤
改良体の範囲を特定する。
【0012】この場合、好ましくは前記受振器の設置深
さを段階的に変化させ測定を行うことにより地盤深さ方
向の改良体プロフィルを得るようにし、かつ前記発振器
の縦列配置方向を、平面的に360度方向内で順次段階
的に変化させ測定を行うことにより、任意深さにおける
円周方向の改良体プロフィルを得るようにする。このよ
うに、深さ方向と円周方向とに夫々計測を繰り返すこと
によって、地盤改良体の範囲を三次元的に把握すること
ができる。
【0013】また、前記発振器としては音波パルス発生
器が軽量で可搬性に優れ、電気的制御で足り、操作性も
容易となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳述する。図1は本発明に係る地盤改
良範囲判定方法の概略図であり、図2はその平面図であ
る。二重管ダブルパッカー工法、深層混合処理工法、高
圧噴射グラウトなど任意の地盤改良工法または連壁工法
によって地盤中に地盤改良体Rが造成された後、または
地盤改良体Rの造成中において、この地盤改良体Rの実
形状を特定するために、本方法では、主に地盤改良体R
内の所定深さ位置に設置される受振器1と、地表面上に
設置される複数の、本例では4つの発振器7〜10と、
電気信号を増幅するための増幅器11と、制御・記録計
12とが使用される。
【0015】図1例のように、地盤改良体Rの略中心位
置(注入ロッド挿入位置)に受振器1を挿入設置できる
ボアホール2が有る場合には、これを利用して適宜の深
さ位置に受振器1を設置する。前記ボアホール2は、工
法上の特徴より、たとえば後述の二重管ダブルパッカー
工法のように中空のマンシェットチューブが埋設されて
いる場合には、マンシェットチューブの中空路を利用し
て前記受振器1を吊り降ろし、所定の深さ位置に固定す
る。受振器1の設置深さは、たとえば前記受振器1を吊
り下ろす吊持ケーブル3に目盛りを付け、現在深さを読
み取るようにしてもよいし、また直上に置かれたシーブ
5やケーブルウインチ6にパルスエンコーダーを取付
け、回転量から現深さ位置を算出するようにしてもよ
い。前記受振器1から延長される通信ケーブル4は、増
幅器11を介して制御・記録計12と接続されている。
【0016】この場合、音波や衝撃波などの弾性波が伝
播できるように、ボアホール2内は水または泥水などの
伝播媒体で満たされる。なお、たとえばボアホール2内
壁に対して受振器1が圧着され、直接的に音波等が伝播
できる構造である場合には、特に伝播媒体を充満する必
要はない。
【0017】一方、地表面上においては、図2にも示さ
れるように、平面的に前記受振器1設置位置を中心とし
て、地盤改良体Rの測定対象断面方向に引いた方位方向
線M1 上に、所定の間隔をおきながら複数の発振器7〜
10が縦列的に設置される。
【0018】この発振器7〜10は、数十KHz 程度の超
音波領域の音波パルスを発振させる装置であり、発振タ
イミング等の制御は前記制御・記録計12によって行わ
れる。
【0019】なお、前記発振器7〜10に代えて衝撃波
を発生させる発振器とすることも本発明の範囲内であ
る。
【0020】また、前記発振器7、…の設置個数は1つ
でも当然可能であるが複数とするのが好ましい。1つで
は測定値にノイズを含む場合でもそれを検知することが
困難である、2つでは測定値に差が出た場合にどちらが
真値か特定することが困難である。したがって、少なく
とも3個以上とし、好適な設置個数は3〜5個とされ
る。また、配置間隔は基本的には任意であるが、煩雑さ
や解析上のケアレスミス等を避けるためには予め、すべ
ての地盤改良体Rを通じて固定的に配置間隔lを設定し
ておき、この設置間隔lに従ってすべての発振器7〜1
0を配置するようにするのがよい。
【0021】上記のように、各機器を設置した上で、前
記複数の発振器7〜10から同時的または時間差をおい
て、超音波パルスを発振するとともに、この超音波パル
スを前記受振器1が受振するまでの到達時間を測定す
る。なお、解析に必要な定数として自然地盤の弾性波速
度V0 と、地盤改良体の弾性波速度VS は予め測定して
おく。
【0022】解析は、図4に示されるように、ある発振
器7(8〜10)と受振器1との鉛直方向距離がF、水
平方向距離がSであり、超音波パルスが発振器7から受
振器1に到達するまでの時間がTであったとすると、距
離、時間、速度の関係から下式(1)の関係が成り立
つ。
【0023】 T=(L−r’)/V0 +r’/VS ……(1) ここで、 伝達距離L=(S2 +F2)1/2 上式より、r’が求められたならば、これを水平方向距
離に下式(2)により変換して地盤改良体半径rを得
る。
【0024】θ=tan -1・F/S r=r’・cos θ ∴r=r’・cos(tan -1・F/S) ……(2) 上記所定深さ位置において所定の方位方向の計測が完了
したならば、受振器1をさらに所定深さ分だけ降ろし、
再び同様に計測を行う。この計測手順をボアホール2の
底部まで繰り返すことによって、地盤改良体Rの1つの
縦断面における改良体プロフィルが決定される。なお、
各深さ毎に地盤改良体半径rとして各発振器7〜10に
対応して4つの数値が得られるが、原則的にはこれらの
単純平均値が地盤改良半径rとされる。仮に、他より突
出する数値が存在する場合には、何らかの測定障害ファ
クターによる要因と見て、これを無視して平均値を採る
ようにする。
【0025】さらに、前記1縦断面の測定が完了したな
らば、図2に示すように、当初の方位方向線M1 より時
計回り方向に、360度を等分割した角度α分だけ、各
発振器7〜10を周方向に移動させ、この縦断面内(直
線M2 上) で深さ方向に前記計測を繰り返す。この計測
を全周に亘って順次行うことにより、縦断面プロフィル
と共に地盤改良体Rの円周プロフィルが決定される。円
周プロフィルの形状特定は、たとえば図3に示されるよ
うに、円周方向に8分割された各方向での計測値a〜g
が算出されたならば、これらの計算値a〜gを滑らかな
曲線で結ぶことにより形状が決定される。
【0026】ところで、実際の計測をより手際良く進め
るためには、図5に示されるように、ボアホール2位置
の地表面上に、上面側に角度目盛りの付いたテーブル1
を設置し、この目盛りテーブル1の中心位置から鉛
直軸回りに回動自在の定規棒1を設け、所定角度α毎
に前記定規棒1を移動させて、この定規棒1に沿っ
て発振器7〜10を設置するようにするのがよい。ま
た、受振器1に関しても、連結ケーブル13、13…に
より相互に連結した複数の受振器11、12…を設置するこ
とにより、一度に複数の深さ位置での計測が可能となり
効率的に計測を進めることができる。
【0027】上記実施例は、受振器設置位置を中心とす
る任意の方位線上に複数の発振器7〜10を設置したも
のであるが、方位線上に設置する発振器の個数は1つで
あっても、多少のノイズの問題はあるが、地盤改良体の
大まかな範囲を求めることは可能である。測定の手順に
ついては上記実施例の場合とほぼ同じように行うことが
できる。
【0028】他方、本発明法は広く、地盤改良工法によ
る地盤改良体や地中連続壁工法によるセメント壁体など
の地盤物性とは異なる物性を有する改良体を対象とし
て、その範囲特定に適用することができるが、二重管ダ
ブルパッカー工法などの工法の場合には、工法上の特徴
よりマンシェットチューブによって地盤深さ方向の中空
路(ボアホール2)が形成されるため、これを利用する
ことで、測定が効率的に行えるとともに、調査費用が格
段に廉価となる。
【0029】前記二重管ダブルパッカー工法は、具体的
には図6に示されるように、たとえば約33cm間隔毎に
複数の吐出口20a、20a…が形成されるとともに、
そこをゴムスリーブ21で覆ったマンシェットチューブ
(注入用パイプ)20と、先端に注出口23、23が形
成されるとともに、それより基端側に上パッカー24、
先端側に下パッカー25を備えた注入用内管22とを用
い、先ず周囲にスリーブグラウト26を充填した状態で
前記マンシェットチューブ20を地盤中に埋設設置し、
このマンシェットチューブ20内に前記注入用内管22
を挿入し、順次注入箇所をステップ移動しながら地盤改
良を行うものである。前記注入用内管22から注入され
た注入材は、前記マンシェットチューブ20の吐出口2
0a、20a…を介して、この吐出口20a、20a…
の周囲に巻かれたゴムスリーブ21を押し拡げながら地
盤中に注入される。
【0030】前記マンシェットチューブ20は、そのま
ま残置されるため、図7に示されるように、このマンシ
ェットチューブ20の中空路をボアホール2として受振
器1を吊り降ろし、計測を行うことができる。また、深
層混合処理工法などに使用される注入ロッド自体の中空
路を利用できる場合には、注入材の吐出とともに注入ロ
ッドを予定の深さ位置まで到達させた後に、注入ロッド
内に受振器1を挿入して所定の深さ位置に固定すること
もできる。
【0031】また、前記ボアホール2として利用できる
中空路が存在しない、たとえば深層混合処理工法、地中
連続壁工法、高圧噴射グラウト工法などの場合には、図
8に示されるように、注入した固化材が硬化しない間
に、先端側に受振器1を内蔵したコーンロッド27を圧
入することによって所定深さに受振器1を設置すること
ができる。
【0032】さらに、図9に示されるように、深層混合
処理工法や噴射攪拌工法で使用する注入ロッド28の先
端部に受振器29を予め内蔵しておき、この注入ロッド
28による地盤改良体の造成終了後にまたはその造成中
に、先端部に受振器29を内蔵した当該ロッド28を下
降させることによって、前記受振器29を改良体Rの所
定深度に設置することもできる。このように注入ロッド
28に受振器29を内蔵した場合には、受振器29を改
良体内に配置するのに別個の装置が不要となり経済性に
優れ、また改良体造成中に改良体の範囲が確認できるた
め、固化材の吐出圧力や吐出量、ロッド引上げ速度や回
転速度などを随時変更することによって設計寸法通りの
改良体Rを造成することが可能になる。なお、この場合
には、発振器31と受振器29とを結ぶ直線が地盤改良
体Rの肩部30を通らないように発振器31を配置しあ
るいは受振器29を位置決めするようにする。
【0033】
【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、対
象とする改良体の全体形状測定を短時間で要領よく行う
ことができるようになる。また、運搬可能な装置でもっ
て各改良体毎に測定を行うことができるとともに、地盤
中に玉石などが存在する場合であっても高い精度の測定
が可能であるなどの利点を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る地盤改良範囲判定方法の概略縦断
面図である。
【図2】その平面図である。
【図3】円周方向の改良体プロフィルの形状例を示す図
である。
【図4】解析原理を説明するための要部拡大図である。
【図5】装置の変更例を示す縦断面図である。
【図6】二重管ダブルパッカー工法説明のための縦断面
図である。
【図7】マンシェットチューブを利用した受振器1の設
置要領図である。
【図8】コーンロッドを利用した受振器1の設置要領図
である。
【図9】注入ロッドに受振器を内蔵した場合の地盤改良
効果判定要領図である。
【図10】従来法の説明図である。
【符号の説明】
1…受振器、2…ボアホール、3…吊持ケーブル、4…
通信ケーブル、5…シーブ、7〜10…発振器、11…
増幅器、12…制御・記録計、R…地盤改良体

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地盤中に造成された、または造成中の地盤
    改良体内の所定深さ位置に受振器を設置し、 地表面上において;前記受振器設置位置の周囲に発振器
    を設置し、前記発振器から弾性波を発振するとともに、
    この弾性波を前記受振器が受振するまでの到達時間を測
    定することにより地盤改良体範囲を求めることを特徴と
    する地盤改良範囲の判定方法。
  2. 【請求項2】地盤中に造成された、または造成中の地盤
    改良体内の所定深さ位置に受振器を設置し、 地表面上において;前記受振器設置位置を中心とする任
    意の方位方向線上に、所定の間隔をおきながら複数の発
    振器を縦列設置し、 前記発振器からそれぞれ弾性波を発振するとともに、こ
    の弾性波を前記受振器が受振するまでの到達時間を測定
    することにより地盤改良体範囲を求めることを特徴とす
    る地盤改良範囲の判定方法。
  3. 【請求項3】前記受振器の設置深さを段階的に変化させ
    測定を行うことにより地盤深さ方向の改良体プロフィル
    を得るようにした請求項1、2記載の地盤改良範囲の判
    定方法。
  4. 【請求項4】前記発振器の縦列配置方向を、平面的に3
    60度方向内で順次段階的に変化させ測定を行うことに
    より、任意深さにおける円周方向の改良体プロフィルを
    得るようにした請求項2、3記載の地盤改良範囲の判定
    方法。
  5. 【請求項5】前記発振器が音波パルス発生器である請求
    項1〜4記載の地盤改良範囲の判定方法。
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