JP4449048B2

JP4449048B2 - 地中構造物の測定装置

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Publication number: JP4449048B2
Application number: JP34071899A
Authority: JP
Inventors: 好伸木谷
Original assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Current assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001153638A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弾性波を発受振して基礎杭等の断面寸法の測定等ができる弾性波を利用した地中構造物の測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既製杭や場所打ち杭等のコンクリートやセメントミルク等を使用した地中構造物は、地上の構造物を支える重要な構造であるにもかかわらず、地上からその内容を確認することができない為、地中構造物の健全性を評価する方法が求められている。
【０００３】
また、近年における基礎杭構造の高支持力化に伴い、杭穴拡底部での根固め液の役割や、杭周固定液の役割が増しているなかで、これらを正確に評価することが求められていた。
【０００４】
従来、地盤を掘削して地中コンクリート構造物の頭部を露出させて、その頭部を打撃して得られる反射波形から測定する方法が知られていた。この方法では、簡便であるが、地中コンクリート構造物の深度が大きい場合などでは正確な測定ができない問題があった。
【０００５】
また、杭穴内で固化した根固め液や杭周固定液の健全性を評価する際には、未だ固まる前に、杭穴内からサンプルを採取し、地上で固化させて供試体を作り、圧縮強度試験などを行っていた。しかし、杭穴内で固化した根固め液等を、固化後に基準通りの杭穴径や大きさに構築されているか否かの調査はなされていなかった。通常は、上記の固化前のサンプル検査と杭穴の掘削データを元に判断されていた。
【０００６】
一般的な地中コンクリート構造物の健全性評価方法として、「場所打ちコンクリート杭など地中コンクリート構造物の健全性評価方法及びその装置」（特開平１１−１３３００４）が提案されている。
【０００７】
また、他の方法として、地盤改良の分野では、Ｓ波を用いて地盤改良体の断面形状を測定する方法も提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術の内、前者の場合には、超音波を利用したものであり、発振センサー装置と受振センサー装置とを用意し、地中構造物に夫々のセンサー装置の挿入孔を設け、発振センサーから発振した超音波を発振センサー下部の反射体に反射させ、その反射波を受振センサーに伝搬させて測定するものである。
【０００９】
この方法では、発振センサー用、受振センサー用の２つの挿入孔が必須であり、作業が煩雑になり、また杭径が比較的大きな場所打ち杭では利用できるが、比較的小径の既製杭では利用することが困難であった。また、この方法では、両挿入孔間の欠陥箇所の有無は測定できるが、施工された杭穴径の測定はできなかった。
【００１０】
また、後者の技術では、この弾性波を利用した測定方法では、弾性波が固化した地盤改良体（コンクリート系）内を伝搬する弾性波の速度を推定しなければならないが、この方法では、多点での受振記録から到達した反射波の位相差によって伝搬速度を推定している。この方法では、各受振点で受振された振動の位相差が小さい場合には、弾性波速度の推定が困難となる問題点があった。
【００１１】
また、後者の地盤改良の場合、ソイルセメントが低品質であり、Ｓ波の伝搬速度３００ｍ／ｓ以上であり、改良の対象となる軟弱地盤でのＳ波の伝搬速度（１５０ｍ／ｓ程度）と比べて高いため、Ｓ波でも地盤との境界から有効な反射波が得られる。しかし、基礎杭構造に使用される高品質のソイルセメントでは、Ｓ波を使用した場合、伝搬速度との差からＰ波が最初に到達するため、Ｓ波の反射波の初動の到達は、Ｐ波の後続波と合成される。従って、Ｓ波の反射波の正確な到達時間を検出するのが困難になる。
【００１２】
また、逆に、軟弱地盤の地盤改良にＰ波を使用した場合には、軟弱地盤のＰ波の伝搬速度（地盤が飽和していれば１５００ｍ／ｓ）と比べて、低品質のソイルセメント内でのＰ波の伝搬速度（１２００〜１６００ｍ／ｓ程度）と比べて差がない為、有効な反射波が得られない。
【００１３】
尚、前記における地盤改良等の低品質なソイルセメントとは、各地層において、圧縮強度が異なるため、深度方向に均質な強度が発揮できないようなソイルセメントをいう。例えば、
粘土：１０ｋｇ／ｃｍ² 以下
シルト：２０〜４０ｋｇ／ｃｍ²
砂：４０ｋｇ／ｃｍ² 前後
ローム：１０〜２０ｋｇ／ｃｍ²
等のように異なる。また、異なる地層が重なる箇所については、更に均質なソイルセメントになりにくい。
【００１４】
また、前記における基礎杭構造に使用する高品質なソイルセメントとは、根固め部と杭周部での圧縮強度は異なるが、夫々の深度方向全域での圧縮強度は一定の値であり、均質なソイルセメントが形成されているソイルセメントをいう。例えば、根固め部にソイルセメントの圧縮強度が約３００ｋｇ／ｃｍ² となるように配合されたセメントミルクを注入したならば、根固め部全域において、圧縮強度ほぼ３００ｋｇ／ｃｍ² のソイルセメントが形成される。また、杭周部にソイルセメントの圧縮強度が約３０ｋｇ／ｃｍ² となるように配合されたセメントミルクを注入したならば、杭周部全域において圧縮強度がほぼ３０ｋｇ／ｃｍ² のソイルセメントが形成される。
【００１５】
よって、前記における低品質なソイルセメントと高品質なソイルセメントとの違いは、均質なソイルセメントが形成されているか否かという相違である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、測定穴壁に垂直に、測定位置で予め得られた伝搬速度既知の弾性波を発受振して測定対象物までの距離を測定するので、前記問題点を解決した。
【００２０】
即ち、この発明は、地中構造物に１つの測定穴を穿設し、地上から該測定穴内に挿入して、前記測定穴壁から前記地中構造物の最外端までの距離を測定して、前記地中構造物の断面を測定する装置であって、以下のように構成したことを特徴とする地中構造物の断面測定装置である。
(1) 測定穴の軸方向に配置される基軸の長さ方向一側に、該基軸を測定穴の中央に保持する為の固定ガイドを設け、前記基軸の長さ方向他側に、放射状に出没できる弾性波の送受振子を備えたセンサーユニットを設けてなり、
(2) 前記センサーユニットは、前記基軸まわりに回動可能とし、
(3) 前記センサーユニットは、Ｐ波受振子、Ｐ波発振子、Ｓ波発振子、所定間隙、Ｐ直達波受振子、Ｓ波受振子を、基軸方向に順又は逆順に並べて配置し、かつ前記各発受信子の先端位置が前記基軸に沿った方向に配置され、
(4) 前記センサーユニットの各発受振子は測定時に、前記測定穴壁に当接密着可能に構成した。
(5) 前記Ｐ波受振子は、前記Ｐ波発振子から水平方向に伝搬した成分が前記地中構造物の最外端からの反射波の成分を受信する構成とする。
前記Ｐ直達波受振子は、前記Ｐ波発振子から前記測定穴の表面を伝搬した成分を直達波として受信する構成とする。
前記Ｓ波受振子は、前記Ｓ波発振子から発信した弾性波を受信する構成とした。
【００２１】
また、センサーユニットは、ユニット全体を上下に移動させる操作を変換して、ユニット全体を基軸に平行に移動させて、放射状に出没させる断面測定装置である。また、固定ガイドは、放射状に出没して測定穴壁に押圧して当接できる当接板を設け、該当接板を操作するエアーシリンダーを設けたことを特徴とする断面測定装置である。
【００２２】
前記におけるセメント固化物層は、主にソイルセメント層であるが、セメントミルクなど通常の杭穴内の充填物として使用される各種セメント固化物からなる層を含む。
【００２３】
【発明の実施の形態】
拡底部３８を有する杭穴３６内に、ソイルセメントを充填して、中空部を有する既製杭３９を埋設して、基礎杭構造３５を構築してある（図２（ａ）、図３）。基礎杭構造３５に用いる高品質なソイルセメントの場合、Ｐ波の伝搬速度が速い（４０００ｍ／ｓ前後）ので、周辺地盤でのＰ波の伝搬速度（１７００〜２０００ｍ／ｓ程度）との速度差があるため、杭穴壁との境界から有効な反射波が得られる。
【００２４】
基礎杭構造３５の中心軸に沿って（既製杭３９の中空部に埋設されたソイルセメント層内）、測定穴４２を穿設し、孔壁４３に垂直にＰ波発振子２４を密着し、放射状にＰ波を発振する。発振されたＰ波は固化したソイルセメント４０内を略水平方向及び孔壁４３沿った方向（矢示４６方向）に伝搬する。孔壁４３に沿って伝搬したＰ波を、孔壁４３に当接したＰ直達波受振子２６で受振する（図６（ａ））。直達波の到達時間から測定位置でのＰ波の伝搬速度Ｖ_p を測定できる。
【００２５】
また、水平方向に伝搬して、固化したソイルセメント層の最外端（地盤とソイルセメント４１との境界）４５からの反射波をＰ波受振子２３で受振して、受振までの時間と、受振波形を計測する。Ｐ波到達時間と、Ｐ波の伝搬速度Ｖ_p とから孔壁４３からソイルセメント層の最外端４５までの距離Ｌを求め、杭穴３６の拡底部３８の径Ｄ（固化したソイルセメント層の最外端４５の位置）を測定できる（図７）。
【００２６】
上記作業を、例えば、所定角度毎、１周測定することにより、固化したソイルセメント層の断面を測定できる。また、受振波形を処理することにより、ソイルセメント層の断面の欠損や異物の混入、所定の強度に満たないソイルセメントの部分などが確認できる（図９）。
【００２７】
【実施例１】
図１〜３に基づきこの発明の装置の実施例を説明する。
【００２８】
上基軸２と下基軸３とを同軸で上下に軸周りに回転可能に連結して基軸１を構成する。
【００２９】
前記上基軸２の上端部に、固定ガイド５を取付け、該固定ガイド５の下方に第一ケース１０を取付ける。前記固定ガイド５は、測定穴壁に当接できる当接板６、６を、基軸１に並列してかつ直径対象な位置に配置し、該当接板６の上部と上基軸２とを連結杆７、７でピン連結してある。また、前記当接板６の下部は、上基軸２に嵌装したエアーシリンダー９の上部（先端部）に連結杆７ａ、７ａでピン連結してある。前記エアーシリンダー９の下部（基端部）は、前記第一ケース１０内に取り付けられて、エアーホース８を介して地上から送られるエアーにより、エアーシリンダー９は上基軸２に沿って摺動できる（図１０）。
【００３０】
前記エアーシリンダー９が上基軸２に対して下方位置にある時には、前記連結杆７、７ａは斜め又は上基軸２に沿って位置し、当接板６、６は上基軸２に最も近付く（図１０（ａ））。前記エアーシリンダー９が上基軸２に対して最も上方位置にある際には、連結杆７、７ａは当接板６及び上基軸２と略直角になり、当接板６は放射状に突出する（図１０（ｂ））。
【００３１】
また、第一ケース１０内のモーター（図示していない）により、下基軸３を上基軸２に対して回動できるようになっている。
【００３２】
前記下基軸（第一ケース１０の下方）３に断面略コ字状の取付枠１２を固定し、該取付枠１２内にセンサーユニット２０が取り付けられている。
【００３３】
前記センサーユニット２０は、基軸１に沿った（縦方向の）取付基板２１に、上からＰ波受振子２３、Ｐ波発振子２４、Ｓ波発振子２５、下方に所定距離２９を空けて、Ｐ直達波受振子２６、Ｓ波受振子２７が、縦に並列して取り付けられている。各発受振子２３〜２７の先端（測定穴壁接触位置）２３ａ〜２７ａが縦方向同一に形成されている。前記取付板２１の側面に、各発受振子２３〜２７の位置（高さ）に、放射状でかつ各発受振子２３〜２７と直角に、操作突起２２、２２が夫々固定されている。
【００３４】
前記取付枠１２は、背面板１３の両縁に側面板１４、１４が連接された断面略コ字状で、正面側に開口して、各発受振子２３〜２７が突出している。側面板１４、１４の操作長孔１５、１５に、前記取付基板２１の操作突起２２が挿入され、以上のようにして、取付枠１２にセンサーユニット２０が取り付けられ、センサーユニット２０の各発受振子２３〜２７は取付枠１２の正面側の開口に位置している。前記操作長孔１５は、操作枠の背面板１３側から正面側にかけて下降するように傾斜して形成され、背面端１６が最も高く、正面端１７が最も低形成されている。従って、センサーユニット（取付基板）２０が取付枠１２に対して相対的に上位置にあれば、センサーユニット２０は下基軸３側に引き込んだ位置にあり、逆に下位置にあれば、センサーユニット２０は下基軸３から放射状に突出した位置となる。
【００３５】
前記下基軸３の取付枠１２の下方に、第二ケース３０が固定され、前記取付基板２１の下端部は該第二ケース３０内に収容され、第二ケース３０内のモーター（図示していない）により、下基軸３（または第二ケース３０、取付枠１２）に対して前記取付基板２１を上昇又は下降できるように取り付けられている。
【００３６】
以上のようにして、測定装置３２を構成する。図中３３は、各発受振子２３〜２７、モーター等の電源や信号ケーブルを束ねてこれを保護したケーブルで、測定深さに応じた長さに形成されている。
【００３７】
前記実施例において、固定ガイド５の当接板６、６は、エアーにより開閉させたが、窒素ガスその他の気体を使用することもできる。また、エアーシリンダー９で作動させたので、測定穴壁に多少の乱れが生じても、確実に当接板６を測定穴壁に押圧できるが、エアーシリンダに代えて、油圧シリンダー、モーター等により開閉することもできる。
【００３８】
また、固定ガイド５の構造は、当接板６と連結杆５、５により構成したが、基軸１を測定穴４２の中央に容易に固定でき、また固定を容易に解除できる構造であれば、他の構成とすることもできる（図示していない）。
【００３９】
また、前記実施例において、センサーユニット２０の取付基板２１の昇降は、第二ケース３０内のモーターにより作動させたが、エアーシリンダーや油圧シリンダー等により作動させることもできる。
【００４０】
また、前記実施例において、測定装置３２全体、特にセンサーユニット２０部分については、取扱い時における損傷防止及び防水加工を施した構成とすることが望ましい。
【００４１】
また、前記実施例において、センサーユニット２０は上からＰ波受振子２３、Ｐ波発振子２４、Ｓ波発振子２５、Ｐ直達波受振子２６、Ｓ波受振子２７を順位に設けが、上下を逆順に配置することもできる。また、この順で配置したたので、各発受振子が干渉することなく良好な測定ができるが、適宜の間隔を確保できれば、他の順序に位置することもできる（図示していない）。
【００４３】
【実施例２】
次に、前記測定装置３２の使用、即ちこの発明の方法の実施例を説明する。
【００４４】
（１）ます、測定対象の杭基礎構造３５について説明する。
【００４５】
軸部３７及び拡底部３８を有する杭穴３６を掘削して、拡底部３８及び軸部３７にセメントミルクを注入して、掘削土と撹拌混合してソイルセメント状となし、ソイルセメントで満たされた杭穴３６内にコンクリート系の既製杭３９を挿入して沈設する。既製杭３９の外側と杭穴３６内にソイルセメント４１、既製杭３９の中空部にもソイルセメント４０が充填されている。
【００４６】
既製杭３９とソイルセメント４０、４１とが一体となり、ソイルセメント４０、４１が固化後に杭穴３６内に基礎杭構造３５が構築される。本発明により、この基礎杭構造３５の軸部３７及び拡底部３８の大きさ（径）、品質を地上から測定する。
【００４７】
尚、ここで、杭穴充填物をソイルセメントとしたが、セメントミルク、コンクリート等の単独又は組合せでも可能である。
【００４８】
（２）前記基礎杭構造３５の中心軸に沿って、コアボーリングすることにより、測定地点（拡底部）まで測定穴４２を穿設する。現状の発受振子の大きさによれば、測定穴４２は、直径８〜１０ｃｍ程度必要である。
【００４９】
（３）地上４４から測定穴４２内に、測定装置３２を挿入し、測定位置（ここでは拡底部）に到達したならば、測定装置３２内に、エアホース８を通じてエアを送り、エアーシリンダー９を作動させ、固定ガイド５の当接板６、６を測定穴４２の孔壁４３に押圧させて、測定装置３２を、測定穴４２内に固定する（図１０（ｂ））。ここで、当接板６、６は、基軸１に対して直径対称に配置されているので、測定装置３２の基軸１（上基軸２、下基軸３）は測定穴４３の略中央位置に配置される。
【００５０】
測定装置３２のエアーホース８は、地上のボンベに接続され、ケーブル３３は、発振装置（アンプ）に接続され、発振装置及びデータはパソコンで制御・蓄積・処理される（図８）。
【００５１】
（４）続いて、第二ケース３０内のモーターを作動させ、取付基板２１を下降させる。取付基板２１の下降により、操作突起２２は、取付枠１２の長孔１５に沿って背面端１６から前面端１７に移動し、取付基板２１は基軸１から放射状に突出し、各発受振子２３〜２７は測定穴４２の孔壁４３に当接して密着する。
【００５２】
（５）伝搬速度の測定
まず、Ｐ波発振子２４から、Ｐ波を測定穴４２の孔壁４３に垂直に発振し、発振されたＰ波は固化したソイルセメント４０内を水平方向（一定の指向角で略円錐状に軸方向に伝搬する成分）に伝搬すると共に、測定穴４２の孔壁４３に沿った方向に伝搬する成分（孔壁４３面から深さ２０ｃｍ程度以内）が伝搬する。孔壁４３に沿って伝搬したＰ波のうち、孔壁４３の表面付近を矢示４６方向に伝搬した成分が、直達波として下方に位置するＰ直達波受振子２６で受振される（図６（ａ））。
【００５３】
このＰ波発振子２４から発振されたパルス２４Ａが、Ｐ直達波受振子２６に受振される（２６Ａ）までの時間ｔ₁ と（図６（ｂ））、予め設定されているＰ波発振子２４とＰ直達波受振子２６との上下方向の距離Ｈ₁ とによって（図６（ａ））、下記の式により、Ｐ波のソイルセメント４０、４１内の伝搬速度Ｖ_p を測定できる。
【００５４】
Ｖ_p ＝Ｈ₁ ／ｔ₁
続いて、第一ケース１０内のモーターを作動させ、下基軸３を所定角度（例えば３０°）回転させて、同様に、伝搬速度Ｖ_p を測定する。以下同様に、３０°毎の伝搬速度を測定するので、より正確に伝搬速度Ｖ_p を測定できる。また、このＰ波の伝搬速度Ｖ_p の測定は、更に所定高さ毎に、複数箇所で測定して計算することもできる。
【００５５】
また、このＰ波の伝搬速度Ｖ_p の測定は、複数箇所（回転方向、高さ方向）で測定することが望ましいが、少なくとも１ヶ所で測定できれば可能である。
【００５６】
（６）杭基礎構造３５の径・健全化の測定
(a) 前記のように、Ｐ波発振子２４から、発振されたＰ波が水平方向に伝搬して、固化したソイルセメント層の最外端（杭穴３６の穴壁とソイルセメント４１との境界）４５より跳ね返る反射波をＰ波受振子２３で受振して、受振までの時間ｔ₃ と、受振波形を計測する。
【００５７】
このＰ波到達時間ｔ₃ と、Ｐ波の伝搬速度Ｖ_p とにより、下記の式、
Ｌ＝Ｖ_p ・ｔ₃ ／２
により、測定穴壁４３から固化したソイルセメント層の最外端４５までの距離Ｌを求めることができる。尚、ここで、距離Ｌについて、必要ならば、Ｐ波発振子２４とＰ波受振子との距離（高さ）Ｈ₃ を補正する。
【００５８】
測定した距離Ｌと測定穴４２の口径ｄから、固化したソイルセメント層の半径距離ｒを求めることができる（図７）。この半径距離ｒから拡底部３８の径Ｄ（固化したソイルセメント層の最外端４５の位置）を測定できる。
【００５９】
(b) 上記作業を、例えば、１５°づつ１周（３６０°）測定することにより、固化したソイルセメント層の断面を測定できる。また、拡底部３８内の所定高さ毎（例えば、５０ｃｍ毎）に測定すれば、拡底部３８の全体が基準通りの大きさでソイルセメント４１層が構築されているか否かを検証できる。尚、センサーユニット２０の回動は、前記伝搬速度の計測と同様に、第一ケース１０内のモーターにより下基軸３を回動させることにより行う。また、測定高さの切替は、エアーホース８からのエアーの切替により、固定ガイド５の当接板６の固定を解除し、測定装置３２を地上４４から引き上げ又は降ろして行う。
【００６０】
(c) 上記で測定されたデータは、スタック処理、フィルター処理などによって、ノイズ成分（例えば、拡底部最外端４５ではなく、既製杭３９の外面で反射してきたＰ波の反射波等）を低減して、コンピュータ処理することにより、固化したソイルセメント層の横断面図を作成する（図９（ａ））。ここで、反射波の初動位置を結ぶことにより、拡底部３８の径Ｄ（固化したソイルセメント層の最外端４５の位置）を測定でき、この横断面図により、断面形状を容易に目視で確認できる（図９（ｂ））。ここでは、径Ｄは約８５ｃｍのほぼ円形を保った健全な形状であることが確認できる。
【００６１】
(d) また、(a) で測定したＰ波の受振波形で、セメントミルク層内に空洞等が生じた場合には、波形の乱れが生じるので、係る非健全部分を確認できる。
【００６２】
(e) また、前記(a) 〜(c) の測定・処理を、Ｐ波の発受振と同時に又は所定時間をおいて、Ｓ波発振子２５から発振した弾性波をＳ波受振子２７で受振して、同様のデータ処理をすることもできる。この場合には、Ｐ波の受振波形とＳ波の受振波形で、同様に非健全部分を確認でき、Ｐ波単独の測定より測定精度を高めることができる。この場合、Ｓ波の伝搬速度又はＳ波とＰ波との伝搬速度比は予め地上で測定しておく。
【００６３】
（７）測定が完了したならば、固定ガイド５のエアーを抜き、エアーシリンダー９を下げて（図１０（ａ））、測定穴４２から測定装置３２を引き上げ、測定穴４２内にセメントミルクを注入して、埋める。ここで、測定穴４２は、杭基礎構造３５の中央部を穿設したので、杭基礎構造３５の強度低下に与える影響は極めて低い。
【００６４】
（８）他の実施例
また、前記実施例において、コンクリート製の既製杭を埋設した基礎杭構造について説明したが、鋼管杭やいわゆる場所打ち杭その他の杭基礎構造についても同様に適用できる。また、基礎杭構造における場合に有効に測定できるが、地盤改良工法における地盤改良柱などの地中構造物にも適宜調節して同様に適用できる。
【００６５】
また、前記実施例において、弾性波の伝搬速度は、施工場所の杭穴の測定位置において、実際のソイルセメント固化物内で測定するので、正確な基礎杭の径が計算できるが、地上において、同一ソイルセメント等から試験体を形成し、固化後に試験体を使用して伝搬速度を測定することもできる。
【００６６】
また、前記実施例において、Ｐ波発振子２４から軸方向（水平方向）と孔壁４３に沿った方向（直達波）とを同時に発振したが、別々に発振して、Ｐ波受振子２３、Ｐ直達波受振子２６で夫々受振することもできる。
【００６７】
【実施例３】
前記実施例１、２に基づき、実際の測定を行い、掘り起こした調査対象（基礎杭構造）の実測値と比較する。
【００６８】
杭穴３６は、軸部３７の径５８ｃｍ、拡底部３８の径８０ｃｍ（高さ２５０ｃｍ）で設定し、掘削する。杭穴３６の拡底部３８内に根固め液、軸部３７内に杭周固定液を充填し、拡底部３８内の所定深度に先端部が位置するように、既製杭３９を沈設して、基礎杭構造物３５を構築する（図３）。
【００６９】
既製杭３９は、上杭３９ａと下杭３９ｂとからなる。下杭３９ｂは、軸部外径４０ｃｍ、突起部外径５５ｃｍ、中空部径２７ｃｍの突起付杭で形成されている。上杭３９ａは、軸部外経４０ｃｍ、中空部径２７ｃｍの円筒杭で形成されている（図２（ａ））。
【００７０】
根固液、杭周固定液が固化後（既製杭３９の沈設から約１ヶ月）、拡底部における断面形状の測定を実施する。既製杭３９の中空部（固化した杭周固定液、根固め液が充填されている）の中央部に直径約１０ｃｍの測定穴４２（コアボーリング孔）を杭穴３６の拡底部３８最下端付近まで開け、前記実施例２のように、本発明の測定装置３２を挿入する。
【００７１】
測定装置３２による測定は、拡底部３８の最下端から上方に向け、１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍ、６０ｃｍ、１６０ｃｍ、２２０ｃｍの各位置の計６ヶ所において、１ヶ所につき１５°ずつ３６０°行った。測定方法は、実施例２と同様である。
【００７２】
Ｐ波発振子２４からＰ波（発振電圧３００Ｖ、発振インターバル１０Ｓｅｃのワンショット起震、発振周波数１０ｋＨｚ）を発振し、Ｐ直達波受振子２６、Ｐ波受振子２３に夫々受振させる。この作業を各測定位置（各方向）において実施する。各測定位置（各方向）の直達波の記録から、拡底部３８内の固化した根固液内をＰ波が伝播する速度Ｖ_p ＝約４３００ｍ／ｓの値が得られた。
【００７３】
このとき、Ｐ波だけでなく、Ｓ波発振子２５からＳ波（発振電圧４０Ｖ、発振インターバル２Ｈｚ、発振周波数１０ｋＨｚ）も発振して、Ｓ波受振子２７で受振し、拡底部３８内の品質を反射波形から調査、記録する。尚、Ｓ波の伝搬速度は、予め地上において、配合その他の同一条件による杭周固定液や根固め液を固化させたテストピースにおいて測定しておく（または、材料毎のＰ波とＳ波との速度比を予め測定しておく）。
【００７４】
上記測定したＰ波が伝播する速度Ｖ_p によって、既製杭３９の中心部から拡底部３８最外端までの半径距離ｒを求めて、拡底部３９の径Ｄを算出したところ、各判定位置で際立って寸法変動の大きい箇所はみられず、平均約８５ｃｍの換算値が得られた（図９）。
【００７５】
また、Ｐ波、Ｓ波の両波から、拡底部３８内において品質に悪影響を及ぽす異物の混入、欠陥箇所等がなく、健全な拡底部３８が形成されていると判断された。
【００７６】
次に測定装置３２を引き上げて、ケーシングを使用して測定した基礎杭構造物３５を引き抜いて、実際の径Ｄ’を調べた結果、拡底部３８全体で際立って寸法変動の大きい箇所はみられず、拡底部３８の径Ｄ’は平均約８３ｃｍの実測値が得られた。測定値Ｄ（＝約８５ｃｍ）より若干小さい値となったのは、掘り出し時に、ケーシングと拡底部３８の間にあった礫が、ケーシングの回転により拡底部３８外周を研磨、切削したためであり、実際は実施例１、２による測定装置３２により測定された径Ｄの値と何ら変わりがないことが判明した。また、品質についても、異物の混入、欠陥箇所等はなく、健全な基礎杭構造物であることが判明した。
【００７７】
尚、固化強度が高く（例えば２００ｋｇ／ｃｍ² 以上）、高品質なソイルセメント層の断面形状を測定する上で、Ｐ波の伝搬速度を３５００〜４５００ｍ／ｓの範囲で決定できれば、本実施例のように誤差の極めて少ない精度の断面径及び品質状態を測定することができる。
【００７８】
また、固化強度が低く（例えば、５〜３０ｋｇ／ｃｍ² 程度）、高品質なソイルセメント層の断面形状を測定する場合には、更に低い伝搬速度でも有効に測定することもできる。
【００７９】
【発明の効果】
測定穴壁から発振した弾性波を測定対象で反射させて、反射波の受振までの時間を計測するので、極めて簡易に、対象物までの距離を測定できる効果がある。また、同一高さで、所定角度毎に複数方向で測定すれば、対象物の断面形状を容易に表示させることができる。
【００８０】
また、発振子より垂直方向に発振された弾性波の成分を直達波受振子に受振することにより、杭基礎構造の固化充填物層の内部で直接に伝搬する弾性波の伝搬速度を、実施の口径測定位置で容易に算出できる効果がある。従って、測定される口径などのデータをより現実に近い値とすることができる。
【００８１】
また、弾性波としては、Ｐ波によって基礎杭構造の断面、大きさ、品質状態を測定し、さらに品質面に関してＳ波を併用することにより、確実な測定結果が得られる効果がある。
【００８２】
また、受振子及び発振子を縦に並べて１つの測定装置を構成したので、測定装置を小型化し、１つの小径の測定穴で、測定ができる効果がある。また、杭基礎構造の測定では、杭基礎構造の中央部に１つの測定穴を穿設するだけで、測定できるので、測定穴が杭基礎構造の強度に与える影響をほとんどなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の測定装置の正面図で、（ａ）は非測定時、（ｂ）は測定時を夫々表す。
【図２】（ａ）はこの発明の測定対象の基礎杭構造の正面図、（ｂ）は測定装置を測定穴内に挿入する状態の拡大断面図である。
【図３】同じく測定装置を測定穴に挿入して測定している状態の拡大断面図である。
【図４】測定中のセンサーユニットの拡大正面図である。
【図５】センサーユニットの送受振子の出没を説明する拡大正面図で、（ａ）は非測定上体、（ｂ）は測定中を夫々表す。
【図６】直達速度の測定を説明する図で（ａ）はセンサーユニットの拡大正面図、（ｂ）はパルスの概念図である。
【図７】反射波の測定を説明する図で、センサーユニットの拡大正面図である。
【図８】この発明の測定装置の構成を表す概念図である。
【図９】（ａ）は、この測定方法・装置で計測した横断方向のパルスデータで、データー処理後を表し、（ｂ）は、（ａ）に反射波の初動位置を記入したものを表す。
【図１０】この発明の測定装置の固定ガイドで、（ａ）は解除状態、（ｂ）は固定状態を夫々表す。
【符号の説明】
１基軸
２上基軸
３下基軸
５固定ガイド
６当接板
７、７ａ連結杆
８エアーホース
９エアーシリンダー
１０第一ケース
１２取付枠
１５長孔
１６背面端
１７正面端
２０センサーユニット
２１取付基板
２２操作突起
２３Ｐ波受振子
２４Ｐ波発振子
２５Ｓ波発振子
２６Ｐ直達波受振子
２７Ｓ波受振子
２８Ｓ直達波受振子
３０第二ケース
３２測定装置
３５基礎杭構造
３６杭穴
３７杭穴の軸部
３８杭穴の拡底部
３９既製杭
３９ａ上杭（既製杭）
３９ｂ下杭（既製杭）
４０ソイルセメント（既製杭の中空部）
４１ソイルセメント（既製杭の外側）
４２測定穴
４３測定穴の穴壁
４４地上
４５固化したソイルセメント層の最外端

Claims

地中構造物に１つの測定穴を穿設し、地上から該測定穴内に挿入して、前記測定穴壁から前記地中構造物の最外端までの距離を測定して、前記地中構造物の断面を測定する装置であって、以下のように構成したことを特徴とする地中構造物の断面測定装置。
(1) 測定穴の軸方向に配置される基軸の長さ方向一側に、該基軸を測定穴の中央に保持する為の固定ガイドを設け、前記基軸の長さ方向他側に、放射状に出没できる弾性波の送受振子を備えたセンサーユニットを設けてなり、
(2) 前記センサーユニットは、前記基軸まわりに回動可能とし、
(3) 前記センサーユニットは、Ｐ波受振子、Ｐ波発振子、Ｓ波発振子、所定間隙、Ｐ直達波受振子、Ｓ波受振子を、基軸方向に順又は逆順に並べて配置し、かつ前記各発受信子の先端位置が前記基軸に沿った方向に配置され、
(4) 前記センサーユニットの各発受振子は測定時に、前記測定穴壁に当接密着可能に構成した。
(5) 前記Ｐ波受振子は、前記Ｐ波発振子から水平方向に伝搬した成分が前記地中構造物の最外端からの反射波の成分を受信する構成とする。
前記Ｐ直達波受振子は、前記Ｐ波発振子から前記測定穴の表面を伝搬した成分を直達波として受信する構成とする。
前記Ｓ波受振子は、前記Ｓ波発振子から発信した弾性波を受信する構成とした。
センサーユニットは、ユニット全体を上下に移動させる操作を変換して、ユニット全体を基軸に平行に移動させて、放射状に出没させる請求項１記載の断面測定装置。
固定ガイドは、放射状に出没して測定穴壁に押圧して当接できる当接板を設け、該当接板を操作するエアーシリンダーを設けたことを特徴とする請求項１記載の断面測定装置。