JP3579830B2 - 光学式地盤変位計測用ガイド管路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は斜面やトンネルの掘削あるいは立坑の開削現場における地盤の変位を測定するための計測用管路に関し、詳しくは、光学式地盤変位測定装置を用いる計測用ガイド管路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘削工事に伴う周辺地山の変位挙動を計測する方法として、地盤内に埋設した中空のガイド管の傾斜を挿入式の傾斜計で測定する方法が広く採用されている。このとき用いられる傾斜計は振り子の原理を応用した２軸傾斜計と、連結距離を計測する計測ゾンデによっていた。この方法では、測定範囲が限定され鉛直測線の計測の制約があった。このため、法面掘削時の地盤変位計測においては、鉛直ボーリング孔を掘り直さなければならず、掘削工事の中止など問題があった。また、斜めの地盤変位を正確に計測できない問題、計測に時間がかかる問題があった。その解決のためにボーリング孔の掘削角度に関わらず地盤の変位を精度良く測定できると共に、短時間で計測を行なう方法として地中のガイド管が地山の変位挙動により傾斜、伸縮した部分を撮影して計測する光学式地盤変位計測装置とその計測システムを本発明者が出願した特開平１１−３０４４２９、特開平１１−３０４４３０で提案している。
【０００３】
従来の光学式地盤変位計測用ガイド管路１００ａは、図８に示すように、ガイドパイプ１０の下端部と上端部の所要範囲をゴム板２５で囲繞すると共に、そのゴム板２５をリベット２５ａによってガイドパイプ１０に止着して連結して構成していた。図７において、１５は光学式地盤変位計測装置５０（図９参照）の挿通をガイドするガイドローラ軌道溝、１３はガイドパイプの端部近傍に設けられた計測溝である。上下のガイドパイプ１０、１０は地盤変位による伸縮間隔を見越した間隙Ｓを離して連結されている。
【０００４】
図９に示す光学式地盤変位計測装置５０は、ガイドパイプの内部映像から地山の変位を求めるもので、伸縮は間隙Ｓと計測溝１３の映像により、傾斜は傾斜測定板５４ａの映像により測定するものである。
【０００５】
このような前記ゴム板２５による連結によれば、従来の剛性連結管によるリベット固定に対して、地山の伸縮に応じて可動する継ぎ手を得ることができたが、地山からせん断力を受けた場合、上下のガイドパイプが水平にずれて上下のガイドローラ軌道溝１５に段違いが生じて光学式地盤変位計測装置が挿入不能となる問題があった。また、地山の変位挙動によっては、ガイドパイプ１０が斜め方向にずれても同じ問題があった。
【０００６】
また、地山の変位が大きな場合、上下のガイドパイプの間隙Ｓが大きくなる、つまり計測溝１３、１３の間隔が大きくなると、光学式地盤変位計測装置のＣＣＤカメラの撮影範囲に計測溝の一方が写らなくなり１画像内での計測ができない問題があった。
【０００７】
さらに、地中数百ｍなどの大深度の計測においては、被圧水などの影響で、地下水、モルタル等の周囲の充填材が、ガイド管路内に浸透し、その石灰成分などにより測定用の画像が不鮮明になり測定精度が低下する問題があった。
【０００８】
またさらに、ガイド管路の傾斜時の伸縮測定において、傾斜による画像の歪みの補正を標準換算係数で行なうための精度誤差を最小とするための標準マーカーが備えられていない問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述の問題に鑑みて、対象地盤の３次元変位量の測定に適した光学式地盤変位計測用のガイド管路構造を備え、変位量の大きな地盤の計測、盤ぶくれ地盤の変位発生位置の計測に適した測定精度の高い光学式地盤変位計測用のガイド管路の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため請求項１記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路は、掘削などの地盤に対する工事に伴う周辺地山の変位挙動を計測するため地盤の地中深く掘削したボーリング孔に設置される光学式地盤変位計測用ガイド管路であって、
前記ガイド管路は、複数のガイドパイプと、そのガイドパイプを連結するソケット部と、ボーリング孔の地山に固定する充填固化材で構成され、
前記ガイドパイプは、内部に光学式地盤変位計測装置の挿通をガイドする複数のガイドローラ軌道溝と、ガイドパイプの一方端内部に設けられた突出標識プレートと、ガイドパイプの他端または両端内部に設けられた計測マークとを備え、
前記ソケット部は、前記ガイドパイプの外周に略等しい内径の硬質パイプのソケットと、連結される前後のガイドパイプを伸縮余裕間隙を保持して連結する第一の固定手段と、地盤の変位圧で破壊可能な第２の固定手段と、ソケット両端部を覆う防水部を備え、
ガイドパイプの前記突出標識プレートと、連結された他方のガイドパイプの標示マークの映像を光学式地盤変位計測装置の撮影範囲に配置することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、ガイド管路の地中埋設時の打撃荷重、振動による閉塞や測定装置ガイドローラ軌道の変形がなく、設置後は、地盤の変位挙動に追従する光学式地盤変位計測用のガイド管路を提供することができる。特に、突出標識プレートを備えることにより計測管路の軸方向の大きな変位を計測することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明であって、前記ガイドパイプは、外周表面に摩擦吸収被覆層を備え、地山の伸縮によるガイドパイプの長さ変化を少なくすることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、ガイドパイプの中間部は被膜層により地山との一体化を避けることができ、地山の変位によるガイドパイプの伸縮量を最小とし、計測用のマーカー伸縮による基準長の変化を防止すると共に、地山の変位を接続部の伸縮計測で正確に把握することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記ソケットは、外周表面を凹凸表面形状に形成し、地山の伸縮による変位挙動に追従することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、地山の変位挙動を連結部の伸縮に集中させて正確に計測することができる。なお、伸縮の発生が大きいと予測される地盤の計測には、ガイドパイプの長さを１ｍとするように短くして連結部を多くして精度の高い変位測定を行なうことができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記突出標識プレートは、その先端部表面に計測用の有色標示点と、その後方に予め定めた一定寸法間隔で碁盤状に表示した実寸ガイドマーク（標準マーカー）が表示または刻印されており、少なくともガイドパイプ内部の上下左右に対向した４面または、内周を等分した角度毎に複数枚ガイドパイプ先端から突出するように固定されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、上下のガイドパイプが地山の伸長によって大きく離間しても標識プレートが突出しているので離間距離を画像として撮影することができる。さらに、傾斜が大きくなった場合傾いた画像に既知の寸法の標準マーカーが撮影されているため精度の高い伸縮量補正を行なうことができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記計測マークは、少なくともガイドパイプ内部の上下左右に対向した４面または、内周を等分した角度毎にガイドパイプ先端から内部に向けて一定間隔を有する有色標示点を表示または刻印されていること特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、一方端から突出された標識プレートの有色標示点と、複数の計測マークとの重なり画像の撮影で大きな変位の測定を可能とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１から５の何れかに記載の発明であって、前記ガイドパイプは、内部にガイドパイプと同じ長さに形成された伸縮測定用ロッドを備え、該伸縮測定用ロッドの一方端をガイドパイプに固定し、他方端までを摺動自在に支持することにより、伸縮測定用ロッドの先端部を地山の変位挙動によるガイドパイプの伸縮作用から隔離した計測標点とすることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、地山変位によるガイドパイプの伸縮の影響を受けない計測点として、伸縮測定ロッドの固定端と移動端間の間隔の測定により精度の高い変位測定をすることができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１から６の何れかに記載の発明であって、前記光学式地盤変位計測用ガイド管路は、ガイド管路が挿入された前記ボーリング孔周囲にモルタルなどの充填固化材を充填して地山に固定する時、地上からガイド管路先端部まで挿通さた給水パイプを設けてガイド管路内部に清水を充填または循環させ、ガイド管接続部の防水部が何らかの原因で破損し、防水機能が低下した場合でも内水圧により地山からの浸透を防止することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、ガイド管接続部の防水部が何らかの原因で破損し、防水機能が低下した場合でも、ガイド管路内部に充填固化材の石灰成分などが浸透し、ガイド管底部の沈殿や、ガイド管内の標示点が汚れて鮮明な画像を得られなくなることを防止することができる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１記載の発明であって、前記第一の固定手段は、アルミニウムを含む耐腐食性の金属リベットを用い、前記第２の固定手段は、ガイド管路をボーリング孔に挿入する際の偏荷重・打撃荷重に耐える強度を有するプラスチックリベットを用いることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、ガイド管路の埋設時のボーリング孔への貫挿作業を容易に行なうことができ、地山の変位挙動の正確に追従できるガイド管路を設置することができる。また、地山の変位挙動にしたがってプラスチックリベットが剪断されることによりガイド管路の連結部が伸縮することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の光学式地盤変位計測用ガイド管路１００の構成を示す断面図である。計測対象の地盤１に掘削されたボーリング孔２に地表面からソケット部２０で連結されたガイドパイプ１０が貫入され、ボーリング孔２の壁面の地山との間に充填固化材３が充填されて固定されている。
【００２８】
最深部のガイドパイプ１０の先端は底蓋４で密閉されている。上下のガイドパイプ１０，１０の連結部は、伸縮余裕間隙Ｓをあけてソケット部２０に固定されている。また、ガイドパイプ内部には突出標識プレート１１が備えられている。
【００２９】
図２（ａ）は、前記ガイドパイプ１０の断面図である。ガイドパイプの内面には光学式地盤変位計測装置５０（図９参照）の挿通をガイドするガイドローラ軌道溝１５がガイドパイプの内周に９０度の間隔で設けられている。光学式地盤変位計測装置は、その筐体（プローブケース５１，５２）の前後にローラを備えこのガイドローラ軌道溝１５に導かれて一定方向を保って計測用の画像を撮影することができる。
【００３０】
ガイドパイプ１０の端部１０ａには、突出標識プレート１１が先端を端部より突出してリベットで固定されている。この実施の形態では、ガイドパイプ１０内周に９０度の間隔で設けられている。その内側には、ソケット２１と連結するためのリベット用の第１固定孔１６が９０度間隔で４個所穿孔されている。
【００３１】
ガイドパイプ１０の他方端１０ｂには、計測マーク１２がガイドパイプ内部の上下左右に対向した４面に、ガイドパイプ先端から内部に向けて一定間隔毎に刻印して標示されている。この実施の形態では９０度間隔としたが、内周を等分した角度毎に設けても良い。その内側にはソケット２１と連結するためのリベット用の第２固定孔１７が１８０度間隔で２個所穿孔されている。
【００３２】
図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。１５はガイドローラ軌道溝、１１は突出標識プレートである。この実施の形態では突出標識プレート１１を板状に形成したが、丸棒形状に形成しても良い。
【００３３】
図３は、ソケット部２０とガイドパイプの連結構造を示す断面図である。ソケット部２０は、ガイドパイプ１０の外周に略等しい内径の硬質パイプで、その外周表面をやすりなどで凹凸を施して摩擦係数を高めたものを用いている。ガイドパイプ１０，１０の端部をソケット２１に挿入し、前記第１固定孔１６に金属リベット２２で固定し、他方の前記第２固定孔１７にプラスチックリベット２３で固定し、ガイドパイプ端部１０ａ，１０ｂ間に伸縮余裕間隙Ｓを形成する。ソケット２１の両端は、防水部２４で密閉する。防水部２４は、変形可能なブチルゴムを塗布した後ブチルテープを巻きまわし、さらに表面にエポキシ樹脂で密封した防水構造とする。
【００３４】
このソケット部２０を備えることによれは、ガイド管路の地中埋設時の打撃荷重、振動による閉塞や測定装置ガイドローラ軌道の変形がなく、設置後は、地盤の変位挙動に追従する光学式地盤変位計測用のガイド管路を提供することができる。特に、突出標識プレートを備えることにより計測管路の軸方向の大きな変位を計測することができる。
【００３５】
また、図２、図３に示すガイドパイプ１０の外周表面には摩擦吸収被膜層１４を設け、ガイドパイプ１０とボーリング孔２の内壁地盤との一体化を避け、地山の変位によるガイドパイプ１０の伸縮を防止している。この摩擦吸収被膜層１４の構造は、ガイドパイプ１０表面に樹脂シートを巻きまわし、その上面を熱収縮チューブで覆う２層構造とする（図示せず）ことにより摩擦吸収効果を高くすることができる。なお、樹脂シートとしては、テトラフルオロエチレン等からなるフッ素樹脂シートを用いることが好ましい。
【００３６】
次に、突出標識プレート１１の構造を図４により説明する。突出標識プレート１１の先端には、対向するガイドパイプ１０の計測マーク１２との離間距離を計測するための有色標示点１１ａと、その後方に実寸ガイドマーク１１ｂと、ガイドパイプ１０に取付けるためのパイプ取付孔１１ｃ，１１ｃとを備える。前記実寸ガイドマーク１１ｂは、予め定めた一定寸法間隔で碁盤状に表示した点で、この実施の形態では、縦３個、横３個の正方形に並べた標示点としている。
【００３７】
図５は伸縮測定用ロッド３０を備えたガイドパイプ１０の断面図である。伸縮測定用ロッド３０は、ガイドパイプ１０と同じ長さの温度変化の少ない金属または樹脂材料で一端を固定治具３１でガイドパイプ１０に固定し、他の端部まで撓みを防止するスライドガイド３２の貫通孔に摺動可能に支持されている。ガイドパイプ１０に固定された端部を固定標点３０ａ、ガイドパイプ１０の伸縮に伴ってガイドパイプ１０の端部に対して出入りする可動標点３０ｂである。
【００３８】
この伸縮測定用ロッド３０を備えたガイドパイプ１０を用いれば、地山の変位挙動によってガイドパイプ１０が伸縮しても、そのガイドパイプ１０の両端の変化しない伸縮測定用ロッド３０の固定標点３０ａと、連結されたガイドパイプ１０の可動標点３０ｂとの間隔の変化を画像情報として撮影することにより計測することができる。
【００３９】
図６は、給水パイプを設けたガイド管路の模式図である。光学式地盤変位計測用ガイド管路１００の地上に給水ポンプ９ａを備え、給水パイプ９をガイドパイプ１０内に挿入し、その先端の清水吐出口９ｂを管底に届くように配置する。この給水パイプにより清水を管内に充填して循環させることによりガイド管路内の圧力を高めガイド管接続部の防水部が何らかの原因で破損し、防水機能が低下した場合でも、地山からの充填固化材３や地下水の浸透を防止する。
【００４０】
特に、ボーリング孔２との隙間にモルタルなどの充填固化材３を打設する際の石灰成分の浸透は、管路内への付着や、管底部への沈殿などで、光学式地盤変位計測装置の画像撮影を不鮮明あるいは不可能にする。このため、ガイド管路埋設工事に際して効果を呈する。
【００４１】
次に本発明のガイド管路を用いた地盤変位計測について説明する。図９に示す光学式地盤変位計測装置５０は、上側プローブケース５１と下側プローブケース５２がユニバーサルジョイント５６で連結されてガイド管路の上下の傾斜に追従する構造を備えている。上下のプローブケース５１，５２は、それぞれ前後にガイドローラ５８を備えガイド管路のガイドローラ軌道溝１５に沿って挿通される。
【００４２】
上側プローブケース５１内にはＣＣＤカメラ５３とその映像情報を送信する制御部５７を備え、下側プローブケース５２に軸支されている円錐形ミラー５４が組込まれている。円錐形ミラー５４の周囲のプローブケースは透明な窓５９として、ガイド管路の映像をＣＣＤカメラ５３のレンズ部５３ａに反射する。また、円錐形ミラー５４は、頂点に傾斜測定板５４ａを備え、傾動軸５５の傾きを計測する標点映像を得る。
【００４３】
図７は、本発明のガイド管路の連結部を、光学式地盤変位計測装置５０で撮影した画像を示す。画像６０の中心には傾斜測定板５４ａが写っている。上下のガイド管路が傾くと傾斜測定板５４ａは画像中心から傾斜角度分移動する。ガイドパイプ１０に取付けられた突出標識プレート１１の有色標示点１１ａと、連結されたガイドパイプ１０の計測マーク１２の間隔を解析計測することにより伸縮余裕間隔Ｓの伸縮量を計測する。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の光学式地盤変位計測用ガイド管路によれば、ガイド管路の地中埋設時の打撃荷重、振動による閉塞や測定装置ガイドローラ軌道の変形がなく、設置後は、地盤の変位挙動に追従する光学式地盤変位計測用のガイド管路を提供することができる。特に、突出標識プレートを備えることにより計測管路の軸方向の大きな変位を計測することができる。また、高い精度で変位を計測することができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、ガイドパイプの中間部は被膜層により地山との一体化を避けることができ、地山の変位によるガイドパイプの伸縮量を最小とし、計測用のマーカー伸縮による基準長の変化を防止すると共に、地山の変位を接続部の伸縮計測で正確に把握することができる。
【００４６】
請求項３の発明によれば、地山の変位挙動を連結部の伸縮に集中させて正確に計測することができる。なお、伸縮の発生が大きいと予測される地盤の計測には、ガイドパイプの長さを１ｍとするように短くして連結部を多くして精度の高い変位測定を行なうことができる。
【００４７】
請求項４の発明によれば、上下のガイドパイプが地山の伸長によって大きく離間しても標識プレートが突出しているので離間距離を画像として撮影することができる。さらに、傾斜が大きくなった場合傾いた画像に既知の寸法の標準マーカーが撮影されているため精度の高い伸縮量補正を行なうことができる。
【００４８】
請求項５の発明によれば、一方端から突出された標識プレートの有色標示点と、複数の計測マークとの重なり画像の撮影で大きな変位の測定を可能とする。
【００４９】
請求項６の発明によれば、地山変位によるガイドパイプの伸縮の影響を受けない計測点として、伸縮測定ロッドの固定端と移動端間の間隔の測定により精度の高い変位測定をすることができる。
【００５０】
請求項７の発明によれば、ガイド管路内部に充填固化材の石灰成分などが浸透し、ガイド管底部の沈殿や、ガイド管内の標示点が汚れて鮮明な画像を得られなくなることを防止することができる。
【００５１】
請求項８の発明によれば、ガイド管路の埋設時のボーリング孔への貫挿作業を容易に行なうことができ、地山の変位挙動の正確に追従できるガイド管路を設置することができる。また、地山の変位挙動にしたがってプラスチックリベットが剪断されることによりガイド管路の連結部が伸縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学式地盤変位計測用ガイド管路の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）はガイドパイプの断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ソケット部とガイドパイプの連結構造を示す断面図である。
【図４】突出標識プレートの平面図である。
【図５】伸縮測定ロッドを備えたガイドパイプの断面図である。
【図６】給水パイプを設けたガイド管路の模式図である。
【図７】ガイドパイプ連結部の画像を示す模式図である。
【図８】従来の光学式地盤変位計測用ガイド管路の断面図である。
【図９】光学式地盤変位計測装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 地盤
２ ボーリング孔
３ 充填固化材
４ 底蓋
９ 給水パイプ
９ａ 給水ポンプ
９ｂ 清水吐出口
１０ ガイドパイプ
１０ａ 端部
１０ｂ 他方端
１１ 突出標識プレート
１１ａ 有色標示点
１１ｂ 実寸ガイドマーク
１２ 計測マーク
１４ 摩擦吸収被膜層
１５ ガイドローラ軌道溝
１６ 第１固定孔
１７ 第２固定孔
２０ ソケット部
２１ ソケット
２２ 金属リベット
２３ プラスチックリベット
２４ 防水部
３０ 伸縮測定用ロッド
３０ａ 固定標点
３０ｂ 可動標点
５０ 光学式地盤変位計測装置
５１ 上側プローブケース
５２ 下側プローブケース
５３ ＣＣＤカメラ
５３ａ レンズ部
５４ 円錐形ミラー
５４ａ 傾斜測定板
５５ 傾動軸
５６ ユニバーサルジョイント
５８ ガイドローラ
５９ 透明な窓
１００ 光学式地盤変位計測用ガイド管路
【発明の属する技術分野】
本発明は斜面やトンネルの掘削あるいは立坑の開削現場における地盤の変位を測定するための計測用管路に関し、詳しくは、光学式地盤変位測定装置を用いる計測用ガイド管路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘削工事に伴う周辺地山の変位挙動を計測する方法として、地盤内に埋設した中空のガイド管の傾斜を挿入式の傾斜計で測定する方法が広く採用されている。このとき用いられる傾斜計は振り子の原理を応用した２軸傾斜計と、連結距離を計測する計測ゾンデによっていた。この方法では、測定範囲が限定され鉛直測線の計測の制約があった。このため、法面掘削時の地盤変位計測においては、鉛直ボーリング孔を掘り直さなければならず、掘削工事の中止など問題があった。また、斜めの地盤変位を正確に計測できない問題、計測に時間がかかる問題があった。その解決のためにボーリング孔の掘削角度に関わらず地盤の変位を精度良く測定できると共に、短時間で計測を行なう方法として地中のガイド管が地山の変位挙動により傾斜、伸縮した部分を撮影して計測する光学式地盤変位計測装置とその計測システムを本発明者が出願した特開平１１−３０４４２９、特開平１１−３０４４３０で提案している。
【０００３】
従来の光学式地盤変位計測用ガイド管路１００ａは、図８に示すように、ガイドパイプ１０の下端部と上端部の所要範囲をゴム板２５で囲繞すると共に、そのゴム板２５をリベット２５ａによってガイドパイプ１０に止着して連結して構成していた。図７において、１５は光学式地盤変位計測装置５０（図９参照）の挿通をガイドするガイドローラ軌道溝、１３はガイドパイプの端部近傍に設けられた計測溝である。上下のガイドパイプ１０、１０は地盤変位による伸縮間隔を見越した間隙Ｓを離して連結されている。
【０００４】
図９に示す光学式地盤変位計測装置５０は、ガイドパイプの内部映像から地山の変位を求めるもので、伸縮は間隙Ｓと計測溝１３の映像により、傾斜は傾斜測定板５４ａの映像により測定するものである。
【０００５】
このような前記ゴム板２５による連結によれば、従来の剛性連結管によるリベット固定に対して、地山の伸縮に応じて可動する継ぎ手を得ることができたが、地山からせん断力を受けた場合、上下のガイドパイプが水平にずれて上下のガイドローラ軌道溝１５に段違いが生じて光学式地盤変位計測装置が挿入不能となる問題があった。また、地山の変位挙動によっては、ガイドパイプ１０が斜め方向にずれても同じ問題があった。
【０００６】
また、地山の変位が大きな場合、上下のガイドパイプの間隙Ｓが大きくなる、つまり計測溝１３、１３の間隔が大きくなると、光学式地盤変位計測装置のＣＣＤカメラの撮影範囲に計測溝の一方が写らなくなり１画像内での計測ができない問題があった。
【０００７】
さらに、地中数百ｍなどの大深度の計測においては、被圧水などの影響で、地下水、モルタル等の周囲の充填材が、ガイド管路内に浸透し、その石灰成分などにより測定用の画像が不鮮明になり測定精度が低下する問題があった。
【０００８】
またさらに、ガイド管路の傾斜時の伸縮測定において、傾斜による画像の歪みの補正を標準換算係数で行なうための精度誤差を最小とするための標準マーカーが備えられていない問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述の問題に鑑みて、対象地盤の３次元変位量の測定に適した光学式地盤変位計測用のガイド管路構造を備え、変位量の大きな地盤の計測、盤ぶくれ地盤の変位発生位置の計測に適した測定精度の高い光学式地盤変位計測用のガイド管路の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため請求項１記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路は、掘削などの地盤に対する工事に伴う周辺地山の変位挙動を計測するため地盤の地中深く掘削したボーリング孔に設置される光学式地盤変位計測用ガイド管路であって、
前記ガイド管路は、複数のガイドパイプと、そのガイドパイプを連結するソケット部と、ボーリング孔の地山に固定する充填固化材で構成され、
前記ガイドパイプは、内部に光学式地盤変位計測装置の挿通をガイドする複数のガイドローラ軌道溝と、ガイドパイプの一方端内部に設けられた突出標識プレートと、ガイドパイプの他端または両端内部に設けられた計測マークとを備え、
前記ソケット部は、前記ガイドパイプの外周に略等しい内径の硬質パイプのソケットと、連結される前後のガイドパイプを伸縮余裕間隙を保持して連結する第一の固定手段と、地盤の変位圧で破壊可能な第２の固定手段と、ソケット両端部を覆う防水部を備え、
ガイドパイプの前記突出標識プレートと、連結された他方のガイドパイプの標示マークの映像を光学式地盤変位計測装置の撮影範囲に配置することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、ガイド管路の地中埋設時の打撃荷重、振動による閉塞や測定装置ガイドローラ軌道の変形がなく、設置後は、地盤の変位挙動に追従する光学式地盤変位計測用のガイド管路を提供することができる。特に、突出標識プレートを備えることにより計測管路の軸方向の大きな変位を計測することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明であって、前記ガイドパイプは、外周表面に摩擦吸収被覆層を備え、地山の伸縮によるガイドパイプの長さ変化を少なくすることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、ガイドパイプの中間部は被膜層により地山との一体化を避けることができ、地山の変位によるガイドパイプの伸縮量を最小とし、計測用のマーカー伸縮による基準長の変化を防止すると共に、地山の変位を接続部の伸縮計測で正確に把握することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記ソケットは、外周表面を凹凸表面形状に形成し、地山の伸縮による変位挙動に追従することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、地山の変位挙動を連結部の伸縮に集中させて正確に計測することができる。なお、伸縮の発生が大きいと予測される地盤の計測には、ガイドパイプの長さを１ｍとするように短くして連結部を多くして精度の高い変位測定を行なうことができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記突出標識プレートは、その先端部表面に計測用の有色標示点と、その後方に予め定めた一定寸法間隔で碁盤状に表示した実寸ガイドマーク（標準マーカー）が表示または刻印されており、少なくともガイドパイプ内部の上下左右に対向した４面または、内周を等分した角度毎に複数枚ガイドパイプ先端から突出するように固定されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、上下のガイドパイプが地山の伸長によって大きく離間しても標識プレートが突出しているので離間距離を画像として撮影することができる。さらに、傾斜が大きくなった場合傾いた画像に既知の寸法の標準マーカーが撮影されているため精度の高い伸縮量補正を行なうことができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記計測マークは、少なくともガイドパイプ内部の上下左右に対向した４面または、内周を等分した角度毎にガイドパイプ先端から内部に向けて一定間隔を有する有色標示点を表示または刻印されていること特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、一方端から突出された標識プレートの有色標示点と、複数の計測マークとの重なり画像の撮影で大きな変位の測定を可能とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１から５の何れかに記載の発明であって、前記ガイドパイプは、内部にガイドパイプと同じ長さに形成された伸縮測定用ロッドを備え、該伸縮測定用ロッドの一方端をガイドパイプに固定し、他方端までを摺動自在に支持することにより、伸縮測定用ロッドの先端部を地山の変位挙動によるガイドパイプの伸縮作用から隔離した計測標点とすることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、地山変位によるガイドパイプの伸縮の影響を受けない計測点として、伸縮測定ロッドの固定端と移動端間の間隔の測定により精度の高い変位測定をすることができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１から６の何れかに記載の発明であって、前記光学式地盤変位計測用ガイド管路は、ガイド管路が挿入された前記ボーリング孔周囲にモルタルなどの充填固化材を充填して地山に固定する時、地上からガイド管路先端部まで挿通さた給水パイプを設けてガイド管路内部に清水を充填または循環させ、ガイド管接続部の防水部が何らかの原因で破損し、防水機能が低下した場合でも内水圧により地山からの浸透を防止することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、ガイド管接続部の防水部が何らかの原因で破損し、防水機能が低下した場合でも、ガイド管路内部に充填固化材の石灰成分などが浸透し、ガイド管底部の沈殿や、ガイド管内の標示点が汚れて鮮明な画像を得られなくなることを防止することができる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１記載の発明であって、前記第一の固定手段は、アルミニウムを含む耐腐食性の金属リベットを用い、前記第２の固定手段は、ガイド管路をボーリング孔に挿入する際の偏荷重・打撃荷重に耐える強度を有するプラスチックリベットを用いることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、ガイド管路の埋設時のボーリング孔への貫挿作業を容易に行なうことができ、地山の変位挙動の正確に追従できるガイド管路を設置することができる。また、地山の変位挙動にしたがってプラスチックリベットが剪断されることによりガイド管路の連結部が伸縮することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の光学式地盤変位計測用ガイド管路１００の構成を示す断面図である。計測対象の地盤１に掘削されたボーリング孔２に地表面からソケット部２０で連結されたガイドパイプ１０が貫入され、ボーリング孔２の壁面の地山との間に充填固化材３が充填されて固定されている。
【００２８】
最深部のガイドパイプ１０の先端は底蓋４で密閉されている。上下のガイドパイプ１０，１０の連結部は、伸縮余裕間隙Ｓをあけてソケット部２０に固定されている。また、ガイドパイプ内部には突出標識プレート１１が備えられている。
【００２９】
図２（ａ）は、前記ガイドパイプ１０の断面図である。ガイドパイプの内面には光学式地盤変位計測装置５０（図９参照）の挿通をガイドするガイドローラ軌道溝１５がガイドパイプの内周に９０度の間隔で設けられている。光学式地盤変位計測装置は、その筐体（プローブケース５１，５２）の前後にローラを備えこのガイドローラ軌道溝１５に導かれて一定方向を保って計測用の画像を撮影することができる。
【００３０】
ガイドパイプ１０の端部１０ａには、突出標識プレート１１が先端を端部より突出してリベットで固定されている。この実施の形態では、ガイドパイプ１０内周に９０度の間隔で設けられている。その内側には、ソケット２１と連結するためのリベット用の第１固定孔１６が９０度間隔で４個所穿孔されている。
【００３１】
ガイドパイプ１０の他方端１０ｂには、計測マーク１２がガイドパイプ内部の上下左右に対向した４面に、ガイドパイプ先端から内部に向けて一定間隔毎に刻印して標示されている。この実施の形態では９０度間隔としたが、内周を等分した角度毎に設けても良い。その内側にはソケット２１と連結するためのリベット用の第２固定孔１７が１８０度間隔で２個所穿孔されている。
【００３２】
図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。１５はガイドローラ軌道溝、１１は突出標識プレートである。この実施の形態では突出標識プレート１１を板状に形成したが、丸棒形状に形成しても良い。
【００３３】
図３は、ソケット部２０とガイドパイプの連結構造を示す断面図である。ソケット部２０は、ガイドパイプ１０の外周に略等しい内径の硬質パイプで、その外周表面をやすりなどで凹凸を施して摩擦係数を高めたものを用いている。ガイドパイプ１０，１０の端部をソケット２１に挿入し、前記第１固定孔１６に金属リベット２２で固定し、他方の前記第２固定孔１７にプラスチックリベット２３で固定し、ガイドパイプ端部１０ａ，１０ｂ間に伸縮余裕間隙Ｓを形成する。ソケット２１の両端は、防水部２４で密閉する。防水部２４は、変形可能なブチルゴムを塗布した後ブチルテープを巻きまわし、さらに表面にエポキシ樹脂で密封した防水構造とする。
【００３４】
このソケット部２０を備えることによれは、ガイド管路の地中埋設時の打撃荷重、振動による閉塞や測定装置ガイドローラ軌道の変形がなく、設置後は、地盤の変位挙動に追従する光学式地盤変位計測用のガイド管路を提供することができる。特に、突出標識プレートを備えることにより計測管路の軸方向の大きな変位を計測することができる。
【００３５】
また、図２、図３に示すガイドパイプ１０の外周表面には摩擦吸収被膜層１４を設け、ガイドパイプ１０とボーリング孔２の内壁地盤との一体化を避け、地山の変位によるガイドパイプ１０の伸縮を防止している。この摩擦吸収被膜層１４の構造は、ガイドパイプ１０表面に樹脂シートを巻きまわし、その上面を熱収縮チューブで覆う２層構造とする（図示せず）ことにより摩擦吸収効果を高くすることができる。なお、樹脂シートとしては、テトラフルオロエチレン等からなるフッ素樹脂シートを用いることが好ましい。
【００３６】
次に、突出標識プレート１１の構造を図４により説明する。突出標識プレート１１の先端には、対向するガイドパイプ１０の計測マーク１２との離間距離を計測するための有色標示点１１ａと、その後方に実寸ガイドマーク１１ｂと、ガイドパイプ１０に取付けるためのパイプ取付孔１１ｃ，１１ｃとを備える。前記実寸ガイドマーク１１ｂは、予め定めた一定寸法間隔で碁盤状に表示した点で、この実施の形態では、縦３個、横３個の正方形に並べた標示点としている。
【００３７】
図５は伸縮測定用ロッド３０を備えたガイドパイプ１０の断面図である。伸縮測定用ロッド３０は、ガイドパイプ１０と同じ長さの温度変化の少ない金属または樹脂材料で一端を固定治具３１でガイドパイプ１０に固定し、他の端部まで撓みを防止するスライドガイド３２の貫通孔に摺動可能に支持されている。ガイドパイプ１０に固定された端部を固定標点３０ａ、ガイドパイプ１０の伸縮に伴ってガイドパイプ１０の端部に対して出入りする可動標点３０ｂである。
【００３８】
この伸縮測定用ロッド３０を備えたガイドパイプ１０を用いれば、地山の変位挙動によってガイドパイプ１０が伸縮しても、そのガイドパイプ１０の両端の変化しない伸縮測定用ロッド３０の固定標点３０ａと、連結されたガイドパイプ１０の可動標点３０ｂとの間隔の変化を画像情報として撮影することにより計測することができる。
【００３９】
図６は、給水パイプを設けたガイド管路の模式図である。光学式地盤変位計測用ガイド管路１００の地上に給水ポンプ９ａを備え、給水パイプ９をガイドパイプ１０内に挿入し、その先端の清水吐出口９ｂを管底に届くように配置する。この給水パイプにより清水を管内に充填して循環させることによりガイド管路内の圧力を高めガイド管接続部の防水部が何らかの原因で破損し、防水機能が低下した場合でも、地山からの充填固化材３や地下水の浸透を防止する。
【００４０】
特に、ボーリング孔２との隙間にモルタルなどの充填固化材３を打設する際の石灰成分の浸透は、管路内への付着や、管底部への沈殿などで、光学式地盤変位計測装置の画像撮影を不鮮明あるいは不可能にする。このため、ガイド管路埋設工事に際して効果を呈する。
【００４１】
次に本発明のガイド管路を用いた地盤変位計測について説明する。図９に示す光学式地盤変位計測装置５０は、上側プローブケース５１と下側プローブケース５２がユニバーサルジョイント５６で連結されてガイド管路の上下の傾斜に追従する構造を備えている。上下のプローブケース５１，５２は、それぞれ前後にガイドローラ５８を備えガイド管路のガイドローラ軌道溝１５に沿って挿通される。
【００４２】
上側プローブケース５１内にはＣＣＤカメラ５３とその映像情報を送信する制御部５７を備え、下側プローブケース５２に軸支されている円錐形ミラー５４が組込まれている。円錐形ミラー５４の周囲のプローブケースは透明な窓５９として、ガイド管路の映像をＣＣＤカメラ５３のレンズ部５３ａに反射する。また、円錐形ミラー５４は、頂点に傾斜測定板５４ａを備え、傾動軸５５の傾きを計測する標点映像を得る。
【００４３】
図７は、本発明のガイド管路の連結部を、光学式地盤変位計測装置５０で撮影した画像を示す。画像６０の中心には傾斜測定板５４ａが写っている。上下のガイド管路が傾くと傾斜測定板５４ａは画像中心から傾斜角度分移動する。ガイドパイプ１０に取付けられた突出標識プレート１１の有色標示点１１ａと、連結されたガイドパイプ１０の計測マーク１２の間隔を解析計測することにより伸縮余裕間隔Ｓの伸縮量を計測する。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の光学式地盤変位計測用ガイド管路によれば、ガイド管路の地中埋設時の打撃荷重、振動による閉塞や測定装置ガイドローラ軌道の変形がなく、設置後は、地盤の変位挙動に追従する光学式地盤変位計測用のガイド管路を提供することができる。特に、突出標識プレートを備えることにより計測管路の軸方向の大きな変位を計測することができる。また、高い精度で変位を計測することができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、ガイドパイプの中間部は被膜層により地山との一体化を避けることができ、地山の変位によるガイドパイプの伸縮量を最小とし、計測用のマーカー伸縮による基準長の変化を防止すると共に、地山の変位を接続部の伸縮計測で正確に把握することができる。
【００４６】
請求項３の発明によれば、地山の変位挙動を連結部の伸縮に集中させて正確に計測することができる。なお、伸縮の発生が大きいと予測される地盤の計測には、ガイドパイプの長さを１ｍとするように短くして連結部を多くして精度の高い変位測定を行なうことができる。
【００４７】
請求項４の発明によれば、上下のガイドパイプが地山の伸長によって大きく離間しても標識プレートが突出しているので離間距離を画像として撮影することができる。さらに、傾斜が大きくなった場合傾いた画像に既知の寸法の標準マーカーが撮影されているため精度の高い伸縮量補正を行なうことができる。
【００４８】
請求項５の発明によれば、一方端から突出された標識プレートの有色標示点と、複数の計測マークとの重なり画像の撮影で大きな変位の測定を可能とする。
【００４９】
請求項６の発明によれば、地山変位によるガイドパイプの伸縮の影響を受けない計測点として、伸縮測定ロッドの固定端と移動端間の間隔の測定により精度の高い変位測定をすることができる。
【００５０】
請求項７の発明によれば、ガイド管路内部に充填固化材の石灰成分などが浸透し、ガイド管底部の沈殿や、ガイド管内の標示点が汚れて鮮明な画像を得られなくなることを防止することができる。
【００５１】
請求項８の発明によれば、ガイド管路の埋設時のボーリング孔への貫挿作業を容易に行なうことができ、地山の変位挙動の正確に追従できるガイド管路を設置することができる。また、地山の変位挙動にしたがってプラスチックリベットが剪断されることによりガイド管路の連結部が伸縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学式地盤変位計測用ガイド管路の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）はガイドパイプの断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ソケット部とガイドパイプの連結構造を示す断面図である。
【図４】突出標識プレートの平面図である。
【図５】伸縮測定ロッドを備えたガイドパイプの断面図である。
【図６】給水パイプを設けたガイド管路の模式図である。
【図７】ガイドパイプ連結部の画像を示す模式図である。
【図８】従来の光学式地盤変位計測用ガイド管路の断面図である。
【図９】光学式地盤変位計測装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 地盤
２ ボーリング孔
３ 充填固化材
４ 底蓋
９ 給水パイプ
９ａ 給水ポンプ
９ｂ 清水吐出口
１０ ガイドパイプ
１０ａ 端部
１０ｂ 他方端
１１ 突出標識プレート
１１ａ 有色標示点
１１ｂ 実寸ガイドマーク
１２ 計測マーク
１４ 摩擦吸収被膜層
１５ ガイドローラ軌道溝
１６ 第１固定孔
１７ 第２固定孔
２０ ソケット部
２１ ソケット
２２ 金属リベット
２３ プラスチックリベット
２４ 防水部
３０ 伸縮測定用ロッド
３０ａ 固定標点
３０ｂ 可動標点
５０ 光学式地盤変位計測装置
５１ 上側プローブケース
５２ 下側プローブケース
５３ ＣＣＤカメラ
５３ａ レンズ部
５４ 円錐形ミラー
５４ａ 傾斜測定板
５５ 傾動軸
５６ ユニバーサルジョイント
５８ ガイドローラ
５９ 透明な窓
１００ 光学式地盤変位計測用ガイド管路
Claims (8)
- 掘削などの地盤に対する工事に伴う周辺地山の変位挙動を計測するため地盤の地中深く掘削したボーリング孔に設置される光学式地盤変位計測用ガイド管路であって、
前記ガイド管路は、複数のガイドパイプと、そのガイドパイプを連結するソケット部と、ボーリング孔の地山に固定する充填固化材で構成され、
前記ガイドパイプは、内部に光学式地盤変位計測装置の挿通をガイドする複数のガイドローラ軌道溝と、ガイドパイプの一方端内部に設けられた突出標識プレートと、ガイドパイプの他端または両端内部に設けられた計測マークとを備え、
前記ソケット部は、前記ガイドパイプの外周に略等しい内径の硬質パイプのソケットと、連結される前後のガイドパイプを伸縮余裕間隙を保持して連結する第一の固定手段と、地盤の変位圧で破壊可能な第２の固定手段と、ソケット両端部を覆う防水部を備え、
ガイドパイプの前記突出標識プレートと、連結された他方のガイドパイプの標示マークの映像を光学式地盤変位計測装置の撮影範囲に配置することを特徴とする光学式地盤変位計測用ガイド管路。 - 前記ガイドパイプは、外周表面に摩擦吸収被覆層を備え、地山の伸縮によるガイドパイプの長さ変化を少なくすることを特徴とする請求項１記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路。
- 前記ソケットは、外周表面を凹凸表面形状に形成し、地山の伸縮による変位挙動に追従することを特徴とする請求項１または２記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路。
- 前記突出標識プレートは、その先端部表面に計測用の有色標示点と、その後方に予め定めた一定寸法間隔で碁盤状に表示した実寸ガイドマーク（標準マーカー）が表示または刻印されており、少なくともガイドパイプ内部の上下左右に対向した４面または、内周を等分した角度毎に複数枚ガイドパイプ先端から突出するように固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路。
- 前記計測マークは、少なくともガイドパイプ内部の上下左右に対向した４面または、内周を等分した角度毎にガイドパイプ先端から内部に向けて一定間隔を有する有色標示点を表示または刻印されていること特徴とする請求項１及び２記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路。
- 前記ガイドパイプは、内部にガイドパイプと同じ長さに形成された伸縮測定用ロッドを備え、該伸縮測定用ロッドの一方端をガイドパイプに固定し、他方端までを摺動自在に支持することにより、伸縮測定用ロッドの先端部を地山の変位挙動によるガイドパイプの伸縮作用から隔離した計測標点とすることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路。
- 前記光学式地盤変位計測用ガイド管路は、ガイド管路が挿入された前記ボーリング孔周囲にモルタルなどの充填固化材を充填して地山に固定する時、地上からガイド管路先端部まで挿通さた給水パイプを設けてガイド管路内部に清水を充填または循環させ、ガイド管接続部の防水部が何らかの原因で破損し、防水機能が低下した場合でも内水圧により地山からの浸透を防止することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路。
- 前記第一の固定手段は、アルミニウムを含む耐腐食性の金属リベットを用い、前記第２の固定手段は、ガイド管路をボーリング孔に挿入する際の偏荷重・打撃荷重に耐える強度を有するプラスチックリベットを用いることを特徴とする請求項１記載の光学式地盤変位計測用ガイド管路。
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