JP6672810B2 - 超音波孔壁測定器 - Google Patents

Description

本発明は、地盤中に構築した掘削孔の形状を測定するための超音波孔壁測定器に関する。

従来より、地中連続壁を構築する際には地盤中に掘削溝を構築した段階で、掘削溝の形状が所定の精度を満足しているか否かの精度管理を行っている。具体的には、超音波センサを掘削溝に挿入し、超音波にて超音波センサと溝壁との水平距離を計測する作業を深度方向に繰り返すことにより、溝壁の形状を把握する。

例えば、特許文献１では、超音波発振器および受信器を内蔵したセンサ、当該センサを吊持するキャプタイヤケーブル、およびセンサの測定方位を調整するための回転機構を備える側壁測定装置を掘削孔の近傍に配置し、キャプタイヤケーブルの伸長動作によってセンサを掘削孔内に下降させ、側壁の形状把握を行っている。

特開２０００−２５３１号公報

しかし、大深度に対応した地中連続壁を構築する場合には、掘削溝内に充填した安定液に対流が起こりやすく、この状態の安定液中にセンサを吊持して挿入するとセンサに振り子状の揺れが生じて、超音波にて超音波センサと溝壁との水平距離を計測することができない。このため、掘削溝内にセンサを挿入後、センサの揺れが収まるまで計測作業を中断せざるをえず、作業時間に無駄が生じていた。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、大深度に対応した場所打ちコンクリート造の地中構造物を構築するべく地盤中に設けた掘削孔の形状を、超音波センサを用いて効率よく精度管理するための、超音波孔壁測定器を提供することである。

かかる目的を達成するため、本発明の超音波孔壁測定器は、孔壁までの水平距離を計測する超音波センサと、該超音波センサに、吊り具を介して連結されるワイヤと、該ワイヤを挿通する挿通孔、および前記孔壁に向けて出没自在な押圧装置を有するスタビライザーと、前記ワイヤにおける前記吊り具の直上位置に固着され、前記スタビライザーが載置される支持具と、を備え、前記スタビライザーは、前記押圧装置を収納した状態で前記支持具に載置されていることを特徴とする。

上述する本発明の超音波孔壁測定器によれば、ワイヤが挿通されたスタビライザーを備えることから、掘削孔における所望の深度位置にスタビライザーを配置することで、ワイヤの中間部にスタビライザーによるワイヤ固定点を設けることができる。これにより、超音波センサを吊持するワイヤの繰り出し長さが長大となった場合にも、スタビライザーの配置位置を調整して超音波センサとワイヤ固定点との距離を短小とすることにより、掘削孔内で超音波センサに生じやすい振り子状の揺れを早期に収束させることが可能となる。

本発明によれば、スタビライザーを用いて超音波センサと当該超音波センサを吊持するワイヤのワイヤ固定点との距離を調整できるため、掘削孔が大深度であった場合にも、掘削孔の孔壁と超音波センサとの水平距離を計測するための作業時間を短縮化し、掘削孔の精度管理を効率よく実施することが可能となる。

本発明における超音波孔壁測定器を用いた掘削孔の精度管理方法を示す図である（その１）。 本発明における記録機に記録される溝壁の形状を示す図である。 本発明における超音波孔壁測定器１の概略を示す図である。 本発明における超音波孔壁測定器１の詳細を示す図である。 本発明における超音波孔壁測定器を用いた掘削孔の精度管理方法を示す図である（その２）。

本発明は、地盤中に設けた掘削孔の形状が孔口から孔底に至るまで所定の精度を満足するよう精度管理を行うための超音波孔壁測定器であり、掘削孔は、丸杭や矩形杭、地中連続壁等、いずれの場所打ちコンクリート造の地中構造物を構築するために設けられたものでもよい。本実施の形態では、掘削孔が、地中連続壁を構築するべく設けられた掘削溝である場合を事例とし、以下に図１〜図５を参照して詳述する。

超音波孔壁測定器１は、図１（ａ）で示すように、掘削溝１０内に配置される超音波センサ２と、吊り具３を介して超音波センサ２を吊持するワイヤ４と、少なくともワイヤ４を巻き取るドラム５１が収納されたウィンチ５と、ワイヤ４が挿通されたスタビライザー６を備えている。

超音波センサ２は、距離計測の分野で広く一般に用いられているセンサであり、超音波を溝壁１０１に向けて発信するための送波器と、その反射波を受信する受波器を内蔵しており、送波器から溝壁１０１に向けて直交するように発信した超音波の反射波を受波器にて受信することで、超音波センサ２から溝壁１０１までの水平距離を計測する。また、超音波センサ２にて計測された水平距離は、図示しない記録機に記録される構造を有している。これにより、ウィンチ５を用いてワイヤ４を繰り出し溝芯に配置した超音波センサ２を深度方向に移動させつつ、図１（ｂ）で示すように、超音波センサ２にて溝壁１０１までの水平距離を計測する作業を繰り返すことで、記録機には図２で示すような、溝壁１０１の形状が記録されることとなる。

ところで、本実施の形態では図３で示すように、超音波センサ２を吊持するワイヤ４であって、超音波センサ２の上端に設置された吊り具３の直上位置に支持具７が固着されており、この支持具７の上面にワイヤ４が挿通された状態のスタビライザー６が載置されている。

スタビライザー６は、図４（ａ）で示すように、掘削溝１０の溝幅より小さい平面視四角形状を有する本体６１と、本体６１の溝壁１０１に対向する一対の側面各々に備えられ、溝壁１０１に向かう方向に出没自在な押圧装置６２と、ワイヤ４が挿通する挿通孔６３を備えている。押圧装置６２は、本体６１に収納された図示しない油圧ジャッキにより出没するものであり、図１および図４（ｂ）で示すように、地上に設置された動力源８にケーブル８１を介して接続され、動力源８より動力を得て作動する。また、挿通孔６３は、図３および図４（ｂ）で示すように、口径がワイヤ４の径より大きいものの、支持具７の平面視断面より小さく形成されている。

上述する構成のスタビライザー６は、図３で示すように、押圧装置６２を本体６１内に収納した状態では、支持具７の上面に載置状態で支持される。一方で、図５（ａ）で示すように、押圧装置６２を突出させその先端面を溝壁１０１に押圧させると、図５（ｂ）で示すように、スタビライザー６は、溝壁１０１に固定された状態となる。こうすると、超音波センサ２を吊持するワイヤ４のワイヤ固定点Ｃの位置は、図１（ｂ）で示すような地上に設置されたウィンチ５の内部から、図５（ａ）で示すようなスタビライザー６の下面に移動することとなる。

つまり、ワイヤ４を挿通させたスタビライザー６を溝壁１０１の所定深度に固定させることで、超音波センサ２とワイヤ４におけるワイヤ固定点Ｃとの距離を自在に調整できる。これにより、超音波センサ２を吊持するワイヤ４の繰り出し長さが長大となった場合にも、超音波センサ２とワイヤ固定点Ｃとの距離を短小に設定できることから、ワイヤ４にて吊持することにより生じる超音波センサ２の振り子状の揺れを、早期に収束させることが可能となる。

なお、本実施の形態では、２体のスタビライザー６を積層しているが、その数量は１体でも３体以上でもよい。また、スタビライザー６の押圧装置６２は、溝壁１０１に向かう方向に出没自在な構成を有していれば、必ずしも油圧ジャッキによるものでなくてもよい。

さらに、本実施の形態では、図４（ｂ）で示すように、２本のワイヤ４を用いて吊り具３を介して超音波センサ２を吊持しているため、本体６１には２つの挿通孔６３を設けている。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、超音波センサ２を鉛直状に吊持し、かつ掘削溝１０内を移動する際に水平方向に回転することのないよう構成されていれば、ワイヤ４の本数や吊り具３の形状はいずれを採用してもよい。

上述する構成の超音波孔壁測定器１を用いた掘削溝１０の精度管理方法を以下に詳述する。なお、本実施の形態では、掘削溝１０が深度１００ｍを超えるような大深度に構築された場合を事例としている。

〈前処理工程〉
まず、超音波孔壁測定器１を掘削溝１０の近傍に配置し、超音波センサ２が掘削溝１０の溝芯に配置されるよう、平面視位置の位置出しを行う。また、掘削溝１０の溝底までの深さに応じて、あらかじめスタビライザー６を設置する位置の範囲を規定深度範囲として設定しておくとともに、規定深度範囲の数量に対応した個数のスタビライザー６を準備しておく。

なお、規定深度範囲Ｘは、掘削溝１０内で吊持状態に挿入されている超音波センサ２とワイヤ固定点Ｃとの距離を、超音波センサ２が安定液の対流の影響を受けても揺動する現象を生じない程度の長さに設定することを考慮し、適宜決定するとよい。本実施の形態では、掘削溝１０の深度が１５０ｍ程度である場合を想定し、規定深度範囲Ｘ１及びＸ２をそれぞれ、５０ｍ前後の深度領域および１００ｍ前後の深度領域に設定するとともに、スタビライザー６を２個備えている。

〈第１の工程〉
超音波孔壁測定器１のウィンチ５からワイヤ４を繰り出して超音波センサ２を掘削溝１０に挿入し、溝壁１０１までの水平距離の測定を開始する位置に配置する。この後、ワイヤ４を一定速度で繰り出して超音波センサ２を溝底に向けて吊り降ろしつつ、図１（ａ）で示すように、超音波センサ２にて溝壁１０１までの水平距離を計測する作業を繰り返す。

このとき、スタビライザー６はワイヤ４に固着された支持具７に載置された状態にあるから、ワイヤ４のワイヤ固定位置Ｃは地上に位置するウィンチ５の内部となり、掘削溝１０内の安定液に対流が生じている場合には、スタビライザー６と超音波センサ２が見かけ上一体となって振り子状に揺動しようとする。しかし、スタビライザー６の重量がこれに抵抗するように作用するため、超音波センサ２の揺動を抑制することができる。

〈第２の工程〉
超音波センサ２と溝壁１０１との水平距離を計測する計測作業中に、図１（ｂ）で示すように、超音波センサ２が前処理工程であらかじめ設定した規定深度範囲Ｘ１を通過したところで、ウィンチ５の作動を停止して一旦吊り降ろし作業を中断する。次に、規定深度範囲Ｘ１において、超音波センサ２と溝壁１０１との水平距離から溝壁１０１の形状を確認し、水平距離の変化が最も少ない、略垂直で安定した形状変化が最も小さい部分を特定する。

そして、図５（ａ）で示すように、ウィンチ５を作動させてワイヤ４を所定量巻き取って、形状変化が最も小さい部分に最上段のスタビライザー６を配置し、スタビライザー６の押圧装置６２を伸長させて溝壁１０１に当接させ、スタビライザー６を溝壁１０１に固定させる。なお、スタビライザー６の配置位置は、必ずしも規定深度範囲Ｘ１における形状変化が最も小さい部分に限定されるものではなく、いずれの方法にて位置を特定するものであってもよい。

これにより、超音波センサ２を吊持するワイヤ４のワイヤ固定点Ｃを、地上に位置するウィンチ５の内部からスタビライザー６が設置された深度位置に移動できるため、超音波センサ２を吊持するワイヤ４の繰り出し長さが長大になっても、超音波センサ２に振り子状の揺動が生じにくくなるだけでなく、安定液の対流により揺れが生じた場合においても短時間で揺れを収束させることが可能となる。

最上段のスタビライザー６を溝壁１０１に支持させた後、図５（ｂ）で示すように、ワイヤ４を一定速度で繰り出して超音波センサ２を溝底に向けて吊り降ろしつつ、超音波センサ２にて溝壁１０１までの水平距離を計測する作業を繰り返す第１の工程を再開する。このようにして、第１の工程と第２の工程を繰り返し、測超音波センサ２が溝底近傍に到達したところで測定作業を終了する。

こうして計測された水平距離は、先にも述べたように、図示しない記録機に記録されるため、これらの記録により管理者は、溝壁１０１の垂直性や凹凸等の形状を確認し、掘削溝１０の形状が所定の精度を満足しているかの精度管理を行うことが可能となる。

上記のとおり、超音波孔壁測定器１を用いた掘削溝１０の精度管理方法は、超音波センサ２が下降して掘削溝１０の規定深度範囲Ｘ１、Ｘ２を通過するごとに、規定深度範囲の溝壁１０１にスタビライザー６を固定することから、ワイヤ４のワイヤ固定点Ｃを段階的に、掘削溝１０の深度方向に移動させることができる。

これにより、掘削溝１０が大深度であるために、超音波センサ２を吊り下げるワイヤ４の繰り出し長さが長大化した場合にも、超音波センサ２とワイヤ固定点Ｃとの距離を、超音波センサ２に振り子状の揺れが生じない程度の長さに調整できる。また、揺れが生じでもワイヤ固定点Ｃが地上にある場合と比較して、揺れが収束するまでの待ち時間を短縮でき、水平距離の計測作業に係る時間を大幅に短縮化することが可能となる。したがって、掘削溝１０が大深度であった場合にも、超音波センサ２を用いて掘削溝１０の形状が所定の精度を満足しているか否かの精度管理を溝口から溝底に至るまで効率よく実施することが可能となる。

なお、本発明の超音波孔壁測定器１および掘削孔の精度管理方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 超音波孔壁測定器
２ 超音波センサ
３ 吊り具
４ ワイヤ
５ ウィンチ
５１ ドラム
６ スタビライザー
６１ 本体
６２ 押圧装置
６３ 挿通孔
７ 支持具
８ 動力源
１０ 掘削溝（掘削孔）
１０１ 溝壁

Claims (1)

1. 孔壁までの水平距離を計測する超音波センサと、
   該超音波センサに、吊り具を介して連結されるワイヤと、
   該ワイヤを挿通する挿通孔、および前記孔壁に向けて出没自在な押圧装置を有するスタビライザーと、
   前記ワイヤにおける前記吊り具の直上位置に固着され、前記スタビライザーが載置される支持具と、を備え、
   前記スタビライザーは、前記押圧装置を収納した状態で前記支持具に載置されていることを特徴とする超音波孔壁測定器。