JPH04174107A - 舗装構造探査車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、舗装道路上を高速で走行しながら舗装道路の
地盤構造を探査する舗装構造探査車に関する。

［従来の技術］ 舗装道路の地盤構造を探査する方法として、電磁反射法
による地中レーダーを用いたものが知られている。

この原理は、第５図に示すように、アンテナ７０より放
射されたパルス状の電磁波は電気的性質（誘電率）の異
なる層の境界で部分的に反射する。舗装道路の地盤構造
を構成する層が幾重にも存在する場合には、その層の数
だけ反射波が発生し、時間的に夫々遅れを持ったパルス
の列として観測される。

これらの単パルス間の時間差が、パルスがその層内を通
過する時間に相当する。

電磁波は誘電率の違いによってその速度が異なる。一般
に物質中での電磁波速度は、真空中の３０万に＋ｎ／秒
に比べてずっと小さい。これら物質中での電磁波速度を
用いて時間を距離に変換すれば、実際の層状態がわかる
ことになる。

パルスを放射した状態で測定装置（地中レーダー等）を
走行させると平面的な帯状の変化を示し、さらに反射強
度を濃淡表示にして出力すると、第６図に示すような記
録が得られる。

そして、この記録データに基づいて、地盤不良箇所の存
在の有無をチエツクし、その後該当する箇所の舗装道路
を掘削等して実際に地盤構造を調べることが行なわれて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ このような舗装道路の探査は、人手に頼ることが現状で
、レーダーを搭載した車両を低速で走行させながら探査
を行なっているため、交通量の少ない夜間に行なうこと
が多（、危険を伴うという間顕があった。

また、第６図に示す記録データと道路の位置関係が正確
且つ簡単に把握することが出来ず、調査を必要とする箇
所の特定に手間がかＪかるどういう問題があった。

また、実際の地盤調査に用いる道具類は、本出願人が開
発した調査方法では小型化できるものの、前述したレー
ダーを搭載した車両とは別の車両に搭載しており、１第
の車両に全ての機器類、道具類を搭載することが望まれ
ていた。

本発明の目的は、このような問題を解決し、１台の車両
に必要なものを搭載でき、しかも車両の流れを妨げず、
昼夜に係りなく探査ができると共に、地中レーダーのデ
ータと、実際の調査を行なうための道路箇所とを正確且
つ簡単に知ることができるようにした舗装構造探査車を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を実現する舗装構造探査車の構成は、後部
のドアが上下方向に回動して開閉するリヤゲート式の車
両本体に、地中レーダーを走行面に対し昇降可能に取付
けると共に、該後部のドアにはボーリング用のスタンド
を取付は可能とし、地中レーダーの駆動制御を行なう地
中レーダー制御手段、該地中レーダーの観測データを記
録する観測データ記録手段からなり車両の走行距離を検
出する走行距離検出手段からの走行距離情報を該データ
記録手段に観測データと共に記録させるレーダーシステ
ムを装備すると共に、ボーリングした道路の内壁面を撮
影し、画像処理する画像処理システムを装備したことを
特徴とする。

［作　用］ 上記の如（構成した舗装構造探査車は、高速走行しなが
ら道路の地盤を地中レーダーにより探査し、得られた観
測データからボーリングして地盤構造を調査するための
箇所を特定するのに、観測データと共に記録された距離
情報を用いることができる。

また、探査後に異常点をボーリングする機器類、及び削
孔された調査孔の内壁面を撮影する装置等も装備し、リ
ヤゲートを開くことにより、そこにこれらの機器をセッ
トすることで、ボーリング、内壁面の撮影が行なえる。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図乃至第３図は本発明による舗装構造探査車の一実
施例を示し、第４図は第１図に示す車両に搭載されてい
る地中レーダー装置のシステムを示すブロック図である
。

第４図において、１は画像処理機能部を有する主制御ユ
ニットで、車両の発電機あるいは別に搭載した発電機２
で発電した電気を電源装置３で調整された一定電圧が供
給され、主操作盤１ａにより駆動操作される。

主制御ユニットｌはレーダーの送受信を兼ねる発振器４
を制御して電磁波をアンテナ５に送り、第６図に示すよ
うなパルス状の電磁波を地中に向けて発信し、その反射
波をこのアンテナ５で受け、該発振器４を介して主制御
ユニットｌに観測データを送る。このデータは通常主制
御ユニット１の画像処理部を通さずにアナログ信号とし
てデータレコーダー６で記録されると共に、自動図化装
置Ａに入力される。なお、この自動図化装置Ａは車両に
搭載せず、測定後にデータレコーダー６で記録したデー
タを入力して解析するようにしてもよい。自動図化装置
Ａは、パソコン、デジタイザー、プロッター等から構成
され、走行した範囲における地盤構造の断面図を模式的
に図化するようにしたもので、入力される情報としては
、上記した地中レーダーからの情報に加え、後記するボ
ーリングによって得た情報が入力される。

また、地中レーダーの観測データはチャートレコーダー
７ａ、例えばプリンターによりプリントアウトされ、リ
アルタイムに観測状況が把握できるようになっており、
地中レーダーの状態はオシロスコープ７ｂで表示される
波形により、リアルタイムに把握されるようにしている
。

一方、車両に乗車している運転者、あるいは測定具等の
搭乗者は通話装置７Ｃを有し、走行中の道路の周囲状況
を音声によりデータレコーダー６人力するようにしてい
る。すなわち、地中レーダーによる観測データと、音声
による道路の周囲状況とを重ねることにより、観測デー
タから地盤構造を調査したい箇所の道路の周囲状況を把
握することができるようにしている。

しかし、音声での場所の特定はビンポイントでの特定が
できるものではな（、あくまでも目安程度の情報にしか
過ぎない。

そこで、本実施例では車両の位置を距離情報と、道路周
囲の画像情報とを検出する位置検出装置Ｂを設けている
。この位置検出装置Ｂは、車両の距離計８と、車両の側
方の状況を撮影する第１のビデオカメラ、車両の前方を
撮影する第２のカメラと、第１、第２のビデオカメラで
撮影した画像情報とを記録するビデオレコーダーとから
なるビデオシステム９とから構成され、距離計８の距離
情報は該ビデオシステムのビデオレコーダーに人力され
ると共に、主制御ユニット１を介してデーターレコーダ
ー６に入力され、夫々のデータに数値として距離情報が
重ね合わせて記録される。その際、車両は時速４０〜６
０　ｋ、　ｍ　／　ｈで走行しながら地中レーダーによ
る探査を行なっても十分な観測データが得られた。

すなわち、探査開始の位置を起点として、車両の走行距
離が画像情報と、観測データに記録されるので、探査後
に地盤構造を調査するためのボーリング箇所の特定が正
確に行なえることになる。その際、前述の音声により得
られた大まかな位置に近くなると、ビデオカメラで撮影
した周囲の風景により見当を付け、最後に車両の距離計
で正確な位置の判断が行なえることになる。したがって
、探査後のボーリング調査のための調査箇所を探す際、
常に車両の距離計を注意している必要がなく、また車両
前方を撮影したビデオ情報から探査時と同じ軌跡をたど
って走行することができ、道路の幅方向においても正確
な位置でのボーリング調査が可能となる。

ボーリング調査について、第７図乃至第１０図を用いて
説明する。　第７図において、１０はボーリングスタン
ド−で、後記する車両のりャゲートに取付けられるよう
になっている。

なお第７図においてはボー１ノングの説明を行なうため
に、このボーリングスタンド１０を道路上に置いた状態
を示している。ボーリングスタンド１０は、基台１１に
支−柱１２が立設されていて、この支柱１２に装着され
た昇降台１３にドリル例えばコアドリル１４が取付けら
れている。

このコアドリル１４には、例えば深さ１゜２ｍ程度の調
査孔を舗装道路に削孔するためのドリル１−５が着脱可
能に固定され、昇降台１３の昇降ハンドル１６を手動操
作することにより、高速回転するドリル１５を垂直下方
に押し下げ、舗装道路を削孔する。ドリル１５により削
孔される調査孔１７は、直径３ｃｍ〜１０ｃｍ程度の口
径が非破壊的な調査という点等から望ましく、本実施例
では３ｃｍの調査孔Ｉ７を削孔している。なお、調査孔
１７の孔径は１ｃｍ〜２ｃｍ程度でも可能である。

ドリル１５は、筒体１５ａの先端部に例えばダイヤモン
ドビット等のカッター１５ｂを取り付けたもので、舗装
道路の地盤コアを筒体１５ａ内に採取することができる
ようにしている。なお、この調査方式は削孔した孔の内
周壁面を直接観察するので、この採取したコアは地盤調
査の補助的な資料としては有用性があるが、地盤構造の
直接的な調査には用いない。

一般的な舗装道路の地盤は、道路表面から５０〜６０ｃ
ｍがアスファルトからなる舗装床であることから、削孔
の開始からこの舗装床までの間は、カッター１５ｂの摩
耗を防ぐために水を圧入している。

舗装床の削孔が終了すると、カッター １５ｂは砂層の削孔を開始するが、この砂層を削孔する
ことにより得られた孔の内周壁面を忠実に残すために、
上記した舗装床の削孔において行っていた水の圧入を停
止する。舗装床から砂層にドリル１５が移行したことの
検知は、例えば昇降台１３の昇降ハンドル１６を操作し
ている手の感覚、すなわち舗装床では昇降ハンドル１６
の押し下げ力を強（していたのが突然弱くなることによ
って知ることができるもので、自動により昇降台１３を
押し下げる場合には、圧力センサー等により押し下げ力
の変化を検知することもできる。

なお、舗装床の削孔時に圧入している水は、削孔する調
査孔１７の直径が小口径であることから分かるように少
量で済み、砂層に削孔が移行した際、圧入していた水の
給水停止に若干の遅れがあっても支障はない。

地盤調査に供する調査孔１７は、ドリル１５の全長であ
る１、２ｍの深さであり、通常この深さは砂層２をカバ
ーしており、場合によっては２ｍ程にすることもある。

調査孔１７の削孔が終了すると、調査孔１７の内周壁面
を洗浄するため、少量の水を例えば水ポンプのノズルか
ら噴出しつつ、吸引ポンプによりその水を吸引して調査
孔内に水が溜らないようにする。

そして、舗装床の内周壁面をより鮮明に観察可能とする
ため、削孔したアスファルトの内周壁面を回転ブラシに
よりクリーニングすることが望ましい。この回転ブラシ
は、ドリル１５に代えてコアドリル１４に装着すること
ができ、削孔作業中に舗装床の正確な深さを測定してお
くことにより、該回転ブラシが砂層２にかかることなく
舗装床のクリーニング作業ができる。

上記した削孔作業が終了すると、削孔しクリーニングし
た深さ１．２ｍの調査孔１７の内周壁面を観察する壁面
観察作業を行なう。

この作業の概略を第８図に示す。

壁面観察作業は、ＣＣＤカメラ等からなる撮像装置２０
を調査孔］７内に挿入し、略一定速度で下げながら連続
的に内周壁面を全面（３６０°）に渡り撮影する。

撮像装置２０で撮影した内周壁面画像は、接続ケーブル
２１を介して画像処理装置２２に入力される。その際、
後記する撮像装置位置検出器２３からの位置データが撮
影画像情報に対応して画像処理ユニット２２に入力され
る。

画像処理ユニット２２は、第９図に示すように、装置全
体の制御を行なうコントロール部２４と、撮像装置２０
からの画像情報を記録するデジタルレコーダー牟゛らな
る画像記録部２５と、データバックアップ用のビデオレ
コーダ一部２６と、撮影画像等をモニターするモニター
テレビ２７とから構成されている。

なお、画像記録部２５で記録した画像データ等の記録情
報は、ビデオプリンター２８に直接あるいはフロービー
ディスク等の記録媒体を介して入力され、カラー画像と
してプリントアウトされる。なお、モニターテレビ２７
上の画像をスチルカメラでその都度撮影するようにして
もよい。

ここでプリントアウトされた画像は、調査孔１７の内周
壁面を展開した状態の画像となる。

本実施例では、撮影開始位置にずれがないようにするた
めに、撮像装置２０を調査孔１７の中心線の回りに対し
て非回転状態で下降するようにしており、これを第８図
に基づいて説明する。

撮像装置２０は、円錐形のミラー３０を有しており、そ
の上部にミラーの中心に撮影光軸の中心を合わせたＣＣ
Ｄからなる撮像手段３１を配置し、電池を電源とする照
明用の光源３２により照明された調査孔１７の内周壁面
をミラー３０を介して撮像手段３１により操影する。

その結果、撮像手段３１により調査孔１７の内周全壁面
を連続的に撮像することができる。

撮像装置２０は、調査孔１７の口径よりも若干小径の支
持棒３３の先端に固定されており、支持棒３３の中心軸
と撮像手段３１の撮影光軸中心と一致している。なお、
調査孔の孔径が１ｃｍ程度の場合等では、胃カメラ等と
して用いられるファイバースコープを用いても良い。

一方、調査孔１７への支持棒１７の挿入は、両者の中心
軸線を一致させることが必要である。

これは、軸心にずれがあると撮像装置２０が調査孔１７
の内壁面によって損傷し、これを防がなければならない
ということによる。

そこで、本実施例では、ボーリングスタンド１０を利用
している。すなわち、調査孔１７の中心軸はボーリング
スタンド１０に設けたコアドリル１４の回転軸心と一致
しているので、調査孔１７の削孔作業が終了しても、基
台１１をその位置に残しておき（車両のりャゲートに取
付けた状態）、基台１１の所定の位置に支持棒３３を垂
直方向において支持案内する第１Ｏ図に示す支持フレー
ム３４を固定している。

支持フレーム３４には、先端部に案内ローラ３５が取付
けられ、バネ付勢される回動可能な可動アーム３６と、
先端部にカウンターローラ３７が取付けられた計測アー
ム３８とが対向して取付けられ、これらローラ３５．３
７間に支持棒３３が挿入されるようになっている。

カウンターローラ３７は、挿入される支持棒３３と摩擦
接触して滑りなく回転するようになっており、その回転
をロータリーエンコーダ等の位置検出器２３で検出し、
撮像装置２０の位置（垂直方向位置）情報として画像処
理ユニット２２に入力する。

一方、案内ローラ３５の周面には凸部４０が周方向に形
成され、支持棒３３の外周面に長さ方向に沿って凹設さ
れた嵌合溝４１が嵌合する。

すなわち、支持棒３３はその嵌合溝４１と凸部４０とを
嵌合するようにして挿入することにより軸回りの回転が
規制され、調査孔１７の内周壁面の撮影のために挿入さ
れる撮像装置２０が軸回りに回転することなく垂直方向
に移動することとなる。

支持棒３３は、昇降台１３にコアドリル１４に代えて装
着される不図示の昇降用アタッチメントに取付けられ、
作業者が例えば昇降ハンドル１６を操作しながら調査孔
１７に挿入し、同時に位置検出器３９により測定した挿
入距離が画像処理ユニット２字の距離カウンター表示部
にて記録される。

撮影開始信号が出力されると、撮像装置２０は撮影を開
始し、画像、記録部２５と、データバックアップ用のビ
デオレコーダ一部２６に撮影画像が記録されると共に作
業者に正確にデータが採取されていることを確認するた
めに、モニターテレビ２７にてリアルタイムで表示され
る。

すなわち、支持棒を調査孔に挿入することで調査孔１７
の全長に渡りその内周壁面の連続的な撮影を行なうこと
ができる。

調査孔１７の全長に渡る撮影が終了すると、支持棒３３
を調査孔１７から引抜き、調査孔の穴埋め作業を行なう
。

この穴埋め作業は、先ず連弾モルタルセメントを表層部
近傍まで注入し、表層部をアスファルト合材により埋め
る。調査孔１７は、小口径であり、また深さもせいぜい
２ｍ程度なので、穴埋めに用するモルタルセメント等の
量も少な（て済み、非常に効率的に補修作業が行なえる
と共に、舗装を傷つけることがない。

すなわち、調査孔１７は小口径であるということは非破
壊的な調査と同等であるといえる。

得られた画像データは、１回の撮影毎にビデオプリンタ
ー２８から例えばカラー画像としてプリントアウトされ
、その際撮影した画像と共に深さを表示するようになっ
ている。

プリントアウトされた画像シートを上下に合わせて並べ
ることにより、調査孔１７の全長の内周壁面の展開像が
得られることになる。

上述した調査孔の削孔、調査孔のクリーニング、撮像装
置による内周壁面の撮影、調査終了後の調査孔の補修等
の一連の作業は、舗装道路の調査対象となる道路に対し
、例えば２０ｍ間隔で行ない、例えば数百メートルの長
さの道路の断面構造を深さ１〜２ｍ幅で知ることができ
この地盤構造の調査に要する機器類は上記した探査のた
めの機器類と共に、後記する車両に搭載されるようにな
っている。

次ぎに、上記した各種装置を搭載した車両を第１図乃至
第３図に基づいて説明する。

８０はいわゆるワンボックスカーと称せられる車両で、
車両の側部第１のビデオカメラ８１が設けられると共に
、車両の前部に第２のビデオカメラ８２が設けられ、第
１のビデオカメラ８１で車両側方からの道路周囲の風景
を撮影し、第２のカメラ８２で車両前方の風景を撮影す
るようになっており、これらのカメラ８工、８２は第４
図に示す位置検出装置１Ｂのビデオシステムを構成する
ものである。

８３は地中レーダーのアンテナ及び発振器等をユニット
化したアンテナで、車両後部に昇降可能に支持されてお
り、例えば油圧式の昇降装置８４により昇降駆動され、
探査時に車両の床に形成されている開口８５を通して所
定の位置まで降下される。アンテナ８３の両側には、上
述した削孔作業等に用いるための水を収容する水タンク
８６が搭載されている。

また車両内には発電機２、チャートレコーダー７ａ、主
制御ユニット１等の地中レーダー装置の機器類が車両の
右側に配置され、車両の左側には第９図に示す削孔断面
を撮影するための画像処理ユニット２２が配置されてい
る。

一方、この車両８０は、後部のドアが上下に開閉するり
ャパワーゲート方式で、下方に開くリヤゲート８７に車
両の幅方向にスライドするリニヤスライダー８８が取付
けられ、このリニヤスライダー８８にボーリングスタン
ドＩＯが取付けられるようになっている。

したがって、車両８０を道路上に停車させた状態で、第
３図に示すように、リヤゲート８７を開き、リニヤスラ
イダー８８にボーリングスタンド１０を取付け、幅方向
にリニヤスライダー８８を移動させることにより、調査
孔１７を削孔する箇所にボーリングスタンドｌＯを位置
合わせすることができる。このボーリングスタンド１０
は車両８０に装備され、またボーリング、ボーリング後
の内壁面撮影等に使用する機器類も車両８０に装備され
ている。

なお、車両８０の屋根には道路作業標識９０や、黄色回
転灯９１が一装備されている。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、高速走行し
ながら道路の地盤状態を観測することができるので、従
来のように車両の流れを邪魔すことがな（、昼夜の別な
（地中レーダーによる探査作業が可能となり、しかも観
測結果から得られたデータ上の特異点を正確に知ること
ができる。

また、ビデオカメラで撮影し７た車窓の風景等と走行距
離とのシンクロにより、特異点付近の特定を目視により
行なえ、より一層特異点のサーチが楽となる。

一方、車両には、特異点をボーリングするためのスタン
ドがリアゲートに取付は可能としているので、探査後の
削孔作業が容易で、しかも他の車両の助けを不要とし、
少ない作業者で早（しかも正確な作業が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による舗装構造探査車の一実施例を示す
横断面図、第２図（ａ）　、　（ｂ）はその側面図及び
後面図、第３図（ａ）　、　（ｂ）はリアゲートを開い
た状態を示す側面図及び後面図、第４図は地中レーダー
装置のブロック図、第５図は地中レーダーの原理を説明
する図、第６図は第５図の原理により得られたデータの
解析を説明する図、第７図及び第８図はボーリング及び
内壁面の撮影を説明する図、第９図は画像処理ユニット
のブロック図、第１０図（ａ）、（ｂｌは支持フレーム
の平面図及び正面図である。 １：主制御ユニット　　２：発電機 ３：電源装置　　　　　４：発振器 ５：アンテナ　　　　　６：データレコーダー８：距離
計　　　　　　９：ビデオシステム１０：ボーリングス
タンド ８０：車両。 第１図 第２図 Ｊ　　８ｂ 第３図 （Ｑ） １： ；： （ｂ） 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、後部のドアが上下方向に回動して開閉するリヤゲー
   ト式の車両本体に、地中レーダーを走行面に対し昇降可
   能に取付けると共に、該後部のドアにはボーリング用の
   スタンドを取付け可能とし、地中レーダーの駆動制御を
   行なう地中レーダー制御手段、該地中レーダーの観測デ
   ータを記録する観測データ記録手段からなり車両の走行
   距離を検出する走行距離検出手段からの走行距離情報を
   該データ記録手段に観測データと共に記録させるレーダ
   ーシステムを装備すると共に、ボーリングした道路の内
   壁面を撮影し、画像処理する画像処理システムを装備し
   たことを特徴とする舗装構造探査車。 ２、請求項１において、車両本体には走行する車両から
   異なる２方向のエリアを撮影するためのビデオカメラが
   装備され、さらにこれらビデオカメラで撮影した画像情
   報を走行距離情報と共に記録する画像記録手段を装備し
   たことを特徴とする舗装構造探査車。 ３、請求項１又は２において、車両本体にはボーリング
   のための機器類、及び削孔内壁面撮影用の機器類を装備
   したことを特徴とする舗装構造探査車。