JP6854230B2

JP6854230B2 - 支線アンカー打設システム、支線アンカー打設方法、地質データ計測装置、支線アンカー打設用工具、及びコンピュータプログラム

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Publication number: JP6854230B2
Application number: JP2017203103A
Authority: JP
Inventors: 水沼　守; 守水沼; 東　康弘; 康弘東; 真悟峯田; 翔太大木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: JP2019077992A

Description

本発明は、電柱の傾斜あるいは倒壊事故を防止する支線アンカーの設置地盤に設置する際に用いる支線アンカー打設システム、支線アンカー打設方法、地質データ計測装置、支線アンカー打設用工具、及びコンピュータプログラムに関する。

電柱の不平衡荷重を分担するために支線が設けられている。その支線を地盤に固定し、支線張力を受け止めるために、支線アンカー、支線ブロック等が利用されている。支線アンカーは、例えば特許文献１に開示された方法で地盤に設置される。

その設置地盤については、設置時の作業者の判断によって、堅い、普通、柔らかい、の3段階の定性的な土質データが記録されているに過ぎない。地盤の地質データについては、管轄する自治体等にボーリング調査を実施した際の柱状図などの記録があるが、支線アンカー等の設置位置と一致していない。そもそも調査密度が大きく異なるので、参考にならないことが多い。

1960年代から開始され使用されている支線アンカーの経年に伴う腐食劣化に関して、支線アンカーの状態調査、更改等が検討・実施されているが、支線アンカーの機能に関する地耐力は、その設置場所の地盤の質（強度）と密接な関係がある。設置場所の地盤に関して、定量的な情報の蓄積が重要であると考えられる。

実用新案登録第３１１９１７２号公報

しかし、現在は、上記のように3段階の定性的な地質データをデータベースで管理しているだけであり、設置地盤に関する地質データは不十分な状況である。例えば、簡易動的コーン貫入試験方法（JGS1433）などの方法に従って、設置地盤の地質データを測定取得することは可能であるが、コストの観点から実施することが出来ないという課題がある。

本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、簡便かつ安価な方法で定量的な地質データを取得することができる支線アンカー打設システム、支線アンカー打設方法、地質データ計測装置、支線アンカー打設用工具、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明の支線アンカー打設システムは、衝撃荷重測定用ロードセルと画像データを入力するためのターゲットとを備え、支線アンカーを地盤に打設する支線アンカー打設用工具と、前記支線アンカー打設用工具を含む前記画像データを取得するカメラと、前記衝撃荷重測定用ロードセルの出力データを取得すると共に、前記カメラで取得した前記画像データ内のターゲットの位置から支線アンカーの打設深度を求め、該打設深度と該出力データを記録する地質データ計測装置とを備えることを要旨とする。

また、本発明の支線アンカー打設方法は、衝撃荷重測定用ロードセルと画像データを入力するためのターゲットとを備えた支線アンカー打設用工具、カメラ、及び地質データ計測装置とを備える支線アンカーシステムが行う支線アンカー打設方法であって、前記支線アンカー打設用工具は、支線アンカーを地盤に打設し、前記カメラは、前記支線アンカー打設用工具を含む前記画像データを取得し、前記地質データ計測装置は、前記衝撃荷重測定用ロードセルの出力データを取得すると共に、前記カメラで取得した前記画像データ内のターゲットの位置から支線アンカーの打設深度を求め、該打設深度と該出力データを記録することを要旨とする。

また、本発明の地質データ計測装置は、支線アンカーを地盤に打設する支線アンカー打設用工具であって、画像データを入力するためのターゲットを備える前記支線アンカー打設用工具を撮影した画像データ内の前記ターゲットの位置から、前記支線アンカーの地盤内への打設深度を計測する打設深度計測部と、前記打設深度に対応させて、前記支線アンカーが打設される際の衝撃荷重測定用ロードセルの出力データを取得する衝撃荷重取得部と、前記打設深度と前記出力データを記録する地質データ記録部とを備えることを要旨とする。

また、本発明の支線アンカー打設用工具は、支線アンカーを地盤に打設する支線アンカー打設用工具であって、前記支線アンカーに加える衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定用ロードセルと、前記支線アンカーの打設深度を表す画像データを入力するためのターゲットとを備えることを要旨とする。

また、本発明のコンピュータプログラムは、上記の地質データ計測装置の各機能構成部を、コンピュータに機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明によれば、カメラで取得した画像データ内のターゲットの位置から支線アンカーの打設深度を求め、求めた打設深度と衝撃荷重測定用ロードセルの出力データを対応付けて記録した地質データを、簡便かつ安価な方法で取得することができる。

本発明の実施の形態に係る支線アンカー打設システムの構成例を模式的に示す図である。図１に示す支線アンカー打設システムで地盤に設置した支線アンカーを模式的に示す図である。図１に示す支線アンカー打設システムを構成する本発明の第１実施形態に係る地質データ計測装置の機能構成例を示すブロック図である。図３に示す地質データ計測装置の処理手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る地質データ計測装置の機能構成例を示すブロック図である。図５に示す地質データ計測装置の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。複数の図面中同一のものに
は同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る支線アンカー打設システムの構成例を模式的に示す。図１に示す支線アンカー打設システム１は、支線アンカー４０を地盤１００に設置するものである。支線アンカー４０は、電柱２００が受ける架線張力と対抗する支線張力を生じさせるため、電柱２００を地盤１００に繋ぎ止める「錨」の役目を果たす。

支線アンカー打設システム１は、支線アンカー打設用工具１０、カメラ２０、及び地質データ計測装置３０を備える。なお、図１においては、支線アンカー４０と電柱２００を結ぶ支線、及び支線アンカー打設用工具１０を操作する作業者の表記は省略している。

支線アンカー打設用工具１０は、衝撃荷重測定用ロードセル１１と画像データを入力するためのターゲット１２とを備え、支線アンカー４０を地盤１００に打設する。支線アンカー打設用工具１０は、例えば電動ハンマーブレーカーで構成される。なお、打設とは、例えば電動ハンマーブレーカーによる衝撃荷重を支線アンカー４０に与え、支線アンカー４０を地盤１００内に設置することである。

衝撃荷重測定用ロードセル１１は、例えば歪みゲージを用い、数kgf/cm²〜200kgf/cm²程度の衝撃荷重の測定が可能である（参考文献１：中野修、他３名、「衝撃荷重測定用ロードセルの試作」、土木学会論文集No.453/VI-17,pp.155〜161(1992年9月)）。衝撃荷重測定用ロードセル１１は、電動ハンマーブレーカーの発生する衝撃力の伝達方向に直列に配置される。

ターゲット１２は、電動ハンマーブレーカー（支線アンカー打設用工具１０）の側面の何れかの位置に配置され、電動ハンマーブレーカーの鉛直方向の位置の変化を識別し易くする。支線アンカー打設用工具１０の鉛直方向の位置は、打設する支線アンカー４０の打設深度で変化する。つまり、支線アンカー４０の設置位置が深くなれば、支線アンカー打設用工具１０は地表（地盤１００の表面）に近づくことになる。

支線アンカー打設用工具１０の鉛直方向の位置は、ターゲット１２を撮影した画像データから求めることができる。ターゲット１２を含む画像データを、例えば参考文献２（http://WWW.nobby-tech.co.jp/3d/venus3d.html）、又は参考文献３（http://WWW.yti.co.jp/vbm/index.shtml）に開示された技術を用いて解析することで、ターゲット１２の位置を求める（計測する）ことができる。

カメラ２０は、衝撃荷重測定用ロードセル１１を含む画像データを取得する。カメラ２０は、一般的なディジタルカメラである。カメラ２０は、図示しない三脚に載せられ支線アンカー打設用工具１０を含む支線アンカー４０の設置現場の画像データを取得する。

地質データ計測装置３０は、衝撃荷重測定用ロードセル１１の出力データを取得すると共に、カメラ２０で取得した画像データ内のターゲット１２の位置から支線アンカー４０の打設深度を求め、該打設深度と衝撃荷重測定用ロードセル１１の出力データを対応付けて記録する。記録された撃荷重測定用ロードセル１１の出力データと打設深度の組みは、地盤１００の質（強度）を表す地質データとなる。

以上述べた支線アンカー打設システム１によれば、簡便かつ安価な方法で定量的な地質データを取得することができる。

続いて、本実施形態に係る支線アンカー打設システム１の動作を更に詳しく説明する。

（支線アンカーの設置方法）
ここで、支線アンカー４０の設置方法について説明する。

図１に示すように、支線アンカー４０は、案内板４１、抵抗板体４２、及び安定板受け４３等の複数の部材で構成される。各部材は、板状の構造用鋼材によって製作される。なお、図１においては、安定板、及び支線ロッドの表記は省略している。

案内板４１は弓形状の板である。抵抗板体４２は、案内板４１の地盤１００側の端部に、該端部を中心にして可動可能に一体化されたくちばし形状の板である。抵抗板体４２の案内板４１側の端部には、後で一体化される安定板が挿入される安定板受け４３が、地盤１００に対しておおよそ水平面を構成するように形成されている。

作業者（図示せず）は、地盤１００に深さ20cm程度の穴１０１を掘る。次に作業者は、穴１０１の端に、抵抗板体４２のくちばし形状の先端を刺す。この場合、案内板４１の地盤１００と反対側の端部は電柱２００の向きであり、安定板受け４３は地盤１００に対しておおよそ水平になるようにする。

そして作業者は、支線アンカー打設用工具１０の先端を、安定板受け４３に当てがい安定板受け４３に衝撃荷重を加えることで、安定板受け４３の上端が穴１０１の底に達するまで支線アンカー４０を地盤１００に打ち込む。

次に、安定板受け４３に図示しない打ち込み筒を当てがい、打ち込み筒の中に挿入した打ち込み棒（図示せず）に、支線アンカー打設用工具１０で衝撃荷重を加え、案内板４１の上端が地表から約10cm低い位置になるまで支線アンカー４０を打ち込む。

次に、案内板４１の上部に安定板体（図示せず）を嵌め、安定板体の後端に、打ち込み棒を介して支線アンカー打設用工具１０による衝撃荷重を加えて、安定板体が安定板受け４３に当たって固定されるまで打ち込む。安定板体の打ち込み方向に直交する方向の断面は、凹形状である。安定板体は、その凹形状部分に案内板４１を嵌め、案内板４１に沿って打ち込まれる。

次に、案内板４１の端部を、電柱２００の方向に倒れるように軽く叩き、その向きを支線の角度に合わせる。

次に、案内板４１の端部に支線ロッドを取り付け、支線アンカー４０と電柱２００を、支線と支線ロッドを介して結びつける。

図２は、上記のようにして設置された支線アンカー４０を模式的に示す図である。図２に示すように、地盤１００に設置された抵抗板体４２と安定板体４４とで、支線４６に、架線張力と反対方向の支線張力を生じさせる。支線張力は、電柱２００と支線アンカー４０とを結ぶ支線４６と支線ロッド４５の上に生じる力である。

支線アンカー４０の打設深度、つまり、地盤１００内の支線アンカー４０の深さは、支線アンカー４０を打設する支線アンカー打設用工具１０のターゲット１２の位置の変化量を累積した深さ（長さ）である。この打設深度と、支線アンカー４０を打設するのに要する衝撃荷重との関係は、地盤１００の質（強度）を表す地質データとすることができる。

次に、地質データ計測装置３０について説明する。

（地質データ計測装置）
〔第１実施形態〕
図３は、本発明の第１実施形態に係る地質データ計測装置３０の機能構成例を示すブロック図である。地質データ計測装置３０は、打設深度計測部３０１、衝撃荷重取得部３０２、及び地質データ記録部３０３を備える。地質データ計測装置３０は、例えば、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。

図４は、地質データ計測装置３０の処理手順を示すフローチャートである。図３と図４を参照して地質データ計測装置３０の動作を説明する。

地質データ計測装置３０は、支線アンカー打設用工具１０が発生する衝撃荷重によって、衝撃荷重測定用ロードセル１１に出力データが生じると動作を開始する（ステップＳ１のＹＥＳ）。その動作は、例えば、衝撃荷重測定用ロードセル１１の出力データの振幅が閾値を越えた場合に開始する。

打設深度計測部３０１は、カメラ２０から、支線アンカー打設用工具１０を含む画像データを取得する（ステップＳ２）。カメラ２０は、連続的に画像を撮影してもよいし、衝撃荷重測定用ロードセル１１の出力データの振幅が、閾値を越えた瞬間の画像を撮影するようにしてもよい。打設深度計測部３０１は、支線アンカー打設用工具１０が発生する衝撃力に対応する上記の画像データを取得する。

そして、取得した画像データから、支線アンカー４０を打設するに伴って変化するターゲット１２の位置を求める。位置は、ターゲット１２を含む画像データを、例えば三次元計測ソフトウェアで処理することで求める。打設深度計測部３０１は、ターゲット１２の位置の変化を累積することで、支線アンカー４０の打設深度を計測する（ステップＳ３）。

衝撃荷重取得部３０２は、打設深度計測部３０１で計測した打設深度に対応させて、支線アンカー４０が打設される際の衝撃荷重を取得する（ステップＳ４）。打設深度は、通常、支線アンカー打設用工具１０が発生する衝撃力が加わる度に変化する。よって、衝撃荷重取得部３０２は、衝撃荷重測定用ロードセル１１の出力データの振幅が閾値を越える度に、その出力データを取得する。

地質データ記録部３０３は、打設深度計測部３０１で計測した打設深度と、衝撃荷重取得部３０２で取得した衝撃荷重とを対応付けて記録する（ステップＳ５）。打設深度と衝撃荷重の記録は、電源を供給しなくてもデータを保持する不揮発性メモリに記録する。不揮発性メモリは、例えばハードディスク、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段である。

記録した衝撃荷重と打設深度の組みは、地盤１００の固さを表す指標であり、地盤１００の地質データとなる。ステップＳ１〜Ｓ５の処理ステップは、支線アンカー４０の設置が終了するまで繰り返される（ステップＳ６のＮＯ）。

なお、異なる地盤間で計測した衝撃荷重と打設深度の関係を、直接比較することで地質を評価しても良い。又は、衝撃荷重と打設深度の関係から地質データを計算して求めても良い。

次に、地質データを計算して求める本発明の第２実施形態に係る地質データ計測装置３２について説明する。

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の第２実施形態に係る地質データ計測装置３２の機能構成例を示すブロック図である。図６は、地質データ計測装置３２の処理手順を示すフローチャートである。

地質データ計測装置３２は、地質データ計算部３２３を備える点で、地質データ計測装置３０（図３）と異なる。地質データ計測装置３２が備える打設深度計測部３０１と衝撃荷重取得部３０２は、その参照符号から明らかなように地質データ計測装置３０と同じである。

地質データ記録部３０３は、打設深度計測部３１で計測した打設深度と、衝撃荷重取得部３０２で取得した衝撃荷重に基づいて地質データを計算する（ステップＳ２５）。地質データは、例えば、簡易コーン貫入試験で得られるＮｄ値に相当する地盤強度評価値（Ｎｂ値）を算出する。簡易コーン貫入試験で得られるＮｄ値は、標準貫入試験でのＮ値と相関があるとされ、地盤１００の固さを表す指標となる値である。

ただし、Δｈ＝ｈ１−ｈ２＝10cmである。Ｎｂ（ｈ）は、衝撃荷重測定用ロードセル１１の出力データを打設深度で積分したエネルギー値を、対応する打設深度の深度差で除した値である。なお、衝撃荷重、打設深度、及び計算した地盤強度評価値の組みは、不揮発性メモリに記録しても良い。

以上述べたように本実施形態に係る支線アンカー打設システム１は、支線アンカー打設用工具１０、該支線アンカー打設用工具１０を含む画像データを取得するカメラ２０、及び地質データ計測装置３０の簡便かつ安価な構成で、定量的な地質データを取得することができる。

支線アンカー４０は、構造用鋼材によって制作されるため、腐食劣化によって設置後数十年程度以内に更改（交換等）が必要となる時期が訪れると考えられる。その際に本実施形態に係る支線アンカー打設システム１は、支線アンカー４０の地耐力の低下が腐食との関連で、どの程度劣化が進んでいるかを判断するために必要となる極めて有用な情報を提供できる。

なお、第２実施形態における地質データ計測装置３２は、支線アンカー４０の設置現場で地質データの計算を行う例で説明を行ったが、この例に限定されない。設置現場では、衝撃荷重と打設深度の関係のみを記録し、地質データの計算は後で行うようにしても良い。

また、打設深度の計測も設置現場で行う必要はない。設置現場では、衝撃荷重に伴うターゲット１２の位置の変化のみを画像データに記録し、三次元計測ソフトウェアを用いた打設深度の計測は後で行うようにしても良い。

また、上記の実施形態では、地質データを地質データ計測装置３０，３２に記録する例で説明を行ったが、この例に限定されない。地質データは、地質データ計測装置３０，３２とネットワークを介して接続されるクラウド環境に作られたクラウドサーバに記録するようにしても良い。

また、支線アンカー打設用工具１０は、電動ハンマーブレーカーで構成する例で説明を行ったが、この例に限定されない。支線アンカー打設用工具１０は、単純なハンマーで構成しても良い。つまり、衝撃荷重測定用ロードセル１１とターゲット１２を備える例えば打ち込み棒に、ハンマーで衝撃荷重を与えるようにしても良い。

このように本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

なお、上記装置における処理部をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各装置における処理部がコンピュータ上で実現される。このプログラムは記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

また、各処理部は、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより構成することにしても良いし、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしても良い。

１：支線アンカー打設システム
１０：支線アンカー打設用工具
１１：衝撃荷重測定用ロードセル
１２：ターゲット
２０：カメラ
３０、３２：地質データ計測装置
３０１：打設深度計測部
３０２：衝撃荷重取得部
３０３：地質データ記録部
３２３：地質データ計算部
４０：支線アンカー
４１：案内板
４２：抵抗板体
４３：安定板受け
４４：安定板体
４５：支線ロッド
４６：支線
１００：地盤
２００：電柱

Claims

衝撃荷重測定用ロードセルと画像データを入力するためのターゲットとを備え、支線アンカーを地盤に打設する支線アンカー打設用工具と、
前記支線アンカー打設用工具を含む前記画像データを取得するカメラと、
前記衝撃荷重測定用ロードセルの出力データを取得すると共に、前記カメラで取得した前記画像データ内のターゲットの位置から支線アンカーの打設深度を求め、該打設深度と該出力データを記録する地質データ計測装置と
を備えることを特徴とする支線アンカー打設システム。
請求項１に記載した支線アンカー打設システムにおいて、
前記地質データ計測装置は、
前記衝撃荷重測定用ロードセルの前記出力データを前記打設深度で積分したエネルギー値を、対応する前記打設深度の深度差で除した地盤強度評価値を計算する
ことを特徴とする支線アンカー打設システム。
衝撃荷重測定用ロードセルと画像データを入力するためのターゲットとを備えた支線アンカー打設用工具、カメラ、及び地質データ計測装置とを備える支線アンカーシステムが行う支線アンカー打設方法であって、
前記支線アンカー打設用工具は、支線アンカーを地盤に打設し、
前記カメラは、前記支線アンカー打設用工具を含む前記画像データを取得し、
前記地質データ計測装置は、前記衝撃荷重測定用ロードセルの出力データを取得すると共に、前記カメラで取得した前記画像データ内のターゲットの位置から支線アンカーの打設深度を求め、該打設深度と該出力データを記録する
ことを特徴とする支線アンカー打設方法。
支線アンカーを地盤に打設する支線アンカー打設用工具であって、画像データを入力するためのターゲットを備える前記支線アンカー打設用工具を撮影した画像データ内の前記ターゲットの位置から、前記支線アンカーの地盤内への打設深度を計測する打設深度計測部と、
前記打設深度に対応させて、前記支線アンカーが打設される際の衝撃荷重測定用ロードセルの出力データを取得する衝撃荷重取得部と、
前記打設深度と前記出力データを記録する地質データ記録部と
を備えることを特徴とする地質データ計測装置。
支線アンカーを地盤に打設する支線アンカー打設用工具であって、画像データを入力するためのターゲットを備える前記支線アンカー打設用工具を撮影した画像データ内の前記ターゲットの位置から、前記支線アンカーの地盤内への打設深度を計測する打設深度計測部と、
前記打設深度に対応させて、前記支線アンカーが打設される際の衝撃荷重測定用ロードセルの出力データを取得する衝撃荷重取得部と、
前記衝撃荷重測定用ロードセルの前記出力データを前記打設深度で積分したエネルギー値を、対応する前記打設深度の深度差で除した地盤強度評価値を計算する地質データ計算部と
を備えることを特徴とする地質データ計測装置。
支線アンカーを地盤に打設する支線アンカー打設用工具であって、
前記支線アンカーに加える衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定用ロードセルと、
前記支線アンカーの打設深度を表す画像データを入力するためのターゲットと
を備えることを特徴とする支線アンカー打設用工具。
請求項４又は５に記載した地質データ計測装置の各機能構成部を、コンピュータに機能させるためのコンピュータプログラム。