(57)【要約】      （修正有）【課題】音源で発生する音をセンサで検出して解析することにより、周囲の地盤より固い固形物に当たっているか否かを特定し、価格コストと測定時間を掛けずに出来形管理を行う出来形管理方法及び装置を提供する。【解決手段】掘削ロッド３の噴射部４から噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達して当たり発生する個体音を３つのセンサが音情報として検出して、各センサで検出した音情報をデータ収録手段・解析装置９が周波数成分によって特定してデータ収録し、個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度から地盤改良剤５ｂが地盤改良剤５ａに到達したことを特定し、フィルタリングして音源の特徴的な周波数成分を取り出して個体音を特定し、センサのそれぞれの特定された個体音の位相差から地盤改良剤５ｂの位置を特定して、地盤改良剤５ｂが地盤改良剤５ａに到達したことを判定することを特徴とする出来形管理方法とした。【選択図】図１
2020172833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーリングにより垂直方向に所定の長さに掘り下げた位置に設けられた掘削ロッドの噴射部から略水平方向に噴出された液体が周囲の地盤より固い固形物に当たって発生する個体音を少なくとも２つのセンサが音波を含む音情報として検出して、
前記センサで検出した前記音情報をデータ収録手段が周波数成分によって特定してデータ収録し、
解析手段が、前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差と周波数成分により、前記液体が周囲の地盤より固い前記固形物と接している位置を三次元的に特定することを特徴とする出来形管理方法。
【請求項２】
前記液体が地盤改良を行う地盤改良剤であって前記固形物が施工済の前記地盤改良剤である、又は、前記液体が地中構造物の補強を行う補強剤であって前記固形物が前記地中構造物であることを特徴とする請求項１に記載の出来形管理方法。
【請求項３】
前記センサは、地表面に少なくとも３つ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の出来形管理方法。
【請求項４】
前記センサは、前記掘削ロッドの所定の位置に少なくとも２つ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の出来形管理方法。
【請求項５】
ボーリングにより垂直方向に所定の長さに掘り下げた位置に設けられた掘削ロッドの噴射部から略水平方向に噴出される液体が周囲の地盤より固い固形物に当たって発生する個体音を、音波を含む音情報として検出する少なくとも２つのセンサと、
前記センサで検出した前記音情報を周波数成分によって特定してデータ収録するデータ収録手段と、
前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差と周波数成分により、前記液体が周囲の地盤より固い前記固形物と接した位置を三次元的に特定する解析手段が備えられていることを特徴とする出来形管理装置。
【請求項６】
前記液体が地盤改良を行う地盤改良剤であって前記固形物が施工済の前記地盤改良剤である、又は、前記液体が地中構造物の補強を行う補強剤であって前記固形物が前記地中構造物であることを特徴とする請求項５に記載の出来形管理装置。
【請求項７】
前記センサは、地表面に少なくとも３つ配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の出来形管理装置。
【請求項８】
前記センサは、前記掘削ロッドの所定の位置に少なくとも２つ配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の出来形管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地盤中にある音源から発生する地中音をセンサで検出することにより、地中での地盤改良及び老朽化した構造体の補強の出来形を判定する出来形管理方法及び管理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤中の地盤改良位置や掘削ロッドの位置等を特定するための地中音源位置の測定装置及び測定方法が提案されている。
【０００３】
このような技術としては、改良範囲の位置とは別に、予め地盤中に掘削された孔にセンサを設置して改良範囲を確認する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、別孔に設置されたセンサが、地盤中に噴射されている地盤改良剤の音を検出し、地盤改良剤の位置を特定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６２６２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている地中音源位置の測定方法では、センサを設置するために、別孔を設けるため、その分測定の価格コストが嵩むという問題が生じていた。
【０００６】
また、このような測定においては、掘削ロッドの噴射部から噴射された地盤中の作業工程に使用する液体が、先に噴射された地盤改良剤にラップしているか否か、又は、補強する地中構造物に到達しているか否かを特定し、作業工程が目的の位置で精度良く行われているか確認する必要がある。
【０００７】
例えば、液体として地盤改良剤を使用した噴射式地盤改良工程において、未改良地盤を掘り進めていく中で、止水目的で実施した地盤改良後の地盤から地下水が出水しないように、先に噴射された地盤改良剤の位置と後に噴射されている地盤改良剤の位置とがラップしている必要があり、後に噴射されている地盤改良剤が先に噴射された地盤改良剤の位置に到達したことを特定する必要がある。しかし、特許文献１に記載されている地中音源位置の測定方法では、後に噴出されている地盤改良剤が先に噴射された地盤改良剤に到達したことを特定することができず、地盤改良が良好に行われているか分からないという問題が生じていた。
【０００８】
また、液体として補強剤を使用した地盤中の老朽化した地中壁やトンネル等の地中構造物を補強する噴射系地中構造物補強工法において、地盤中に補強剤を噴射させて地中構造物をコーティングする作業があるが、この作業では補強剤が地中構造物に到達したことを特定する必要がある。しかし、特許文献１に記載されている地中音源位置の測定方法では補強剤が地中構造物に到達したことを特定することができず、地中構造物の補強が良好に行われているか分からないという問題が生じていた。
【０００９】
そこで、この発明が、掘削ロッドの噴射部から噴射された地盤中の作業工程に使用する液体が先に噴出されてできた施工済みの地盤改良剤又は補強する地中構造物等の周囲の地盤より固い固形物に当たっているか否かを特定し、作業工程が目的の位置で精度良く行われているか確認できる出来形管理方法及び装置を安価に提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を鑑みて、請求項１に記載の発明は、ボーリングにより垂直方向に所定の長さに掘り下げた位置に設けられた掘削ロッドの噴射部から略水平方向に噴出された液体が周囲の地盤より固い固形物に当たって発生する個体音を少なくとも２つのセンサが音波を含む音情報として検出して、前記センサで検出した前記音情報をデータ収録手段が周波数成分によって特定してデータ収録し、解析手段が、前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差と周波数成分により、前記液体が周囲の地盤より固い前記固形物と接している位置を三次元的に特定する出来形管理方法としたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記液体が地盤改良を行う地盤改良剤であって前記固形物が施工済の前記地盤改良剤である、又は、前記液体が地中構造物の補強を行う補強剤であって前記固形物が前記地中構造物である出来形管理方法としたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記センサは、地表面に少なくとも３つ配置されている出来形管理方法とすることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記センサは、前記掘削ロッドの所定の位置に少なくとも２つ配置されている出来形管理方法としたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項５に記載の発明は、ボーリングにより垂直方向に所定の長さに掘り下げた位置に設けられた掘削ロッドの噴射部から略水平方向に噴出される液体が周囲の地盤より固い固形物に当たって発生する個体音を、音波を含む音情報として検出する少なくとも２つのセンサと、前記センサで検出した前記音情報を周波数成分によって特定してデータ収録するデータ収録手段と、前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差と周波数成分により、前記液体が周囲の地盤より固い前記固形物と接した位置を三次元的に特定する解析手段が備えられている出来形管理装置としたことを特徴とする。
【００１５】
またさらに、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の構成に加え、前記液体が地盤改良を行う地盤改良剤であって前記固形物が施工済の前記地盤改良剤である、又は、前記液体が地中構造物の補強を行う補強剤であって前記固形物が前記地中構造物である出来形管理装置としたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の構成に加え、前記センサは、地表面に少なくとも３つ配置されている出来形管理装置としたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項８に記載の発明は、請求項５又は６に記載の構成に加え、前記センサは、前記掘削ロッドの所定の位置に少なくとも２つ配置されている出来形管理装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１又は５に記載の発明によれば、少なくとも２つのセンサを配置し、当該センサで検出した音情報を解析手段で音源の特定の周波数と周波数成分の振幅の強度を演算し、得られた個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度と、データ収録手段に予め収録されていた液体が周囲の地盤より固い固形物に到達したときに発生する音源の個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度と比較し、液体が周囲の地盤より固い固形物に到達しているか特定することができる。
【００１９】
また、データ収録手段で、各センサが検出した音情報の個体音の特定の周波数成分をフィルタリングしてそれぞれ抽出し、それぞれの個体音の特定の周波数成分の位相差により液体の位置を特定するため、液体が噴射された先の音がどこからしているかとそれが周囲の地盤より固い固形物に当たっている音かどうかから、液体が周囲の地盤より固い固形物に到達しているか特定することができる。
【００２０】
また、液体が周囲の地盤より固い固形物に到達したかを確実に確認することができるため、精度良く液体が周囲の地盤より固い固形物に当たっているか特定できる。
【００２１】
また、請求項２又は６に記載の発明によれば、液体として地盤改良剤を使用して地盤改良工程を行う場合において、先に噴出されてできた施工済みの地盤改良剤に再度噴出する地盤改良剤が到達したか確認して、作業を行うことができるため、地盤改良工程を精度良く行うことができる。
【００２２】
また、液体として地中構造物の補強を行う補強剤を使用して地中構造物の補強工程を行う場合においても、地中構造物に補強剤が到達したか確認して、作業を行うことができるため、地中構造物の補強工程を精度良く行うことができる。
【００２３】
さらに、請求項３又は７に記載の発明によれば、少なくとも３つのセンサを地表面に配置するだけで、別孔を設ける必要がないため、出来形管理の価格コストも抑えることができる。
【００２４】
また、請求項４又は８に記載の発明によれば、予め、少なくとも２つのセンサを掘削ロッドに配置するだけで、別孔を設ける必要がないため、出来形管理の価格コストも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る噴射系地盤改良工法における出来形管理装置の概要図である。
【図２】同実施の形態１に係る出来形管理装置のセンサ、アンプ、データ収録・解析装置のブロック図である。
【図３】同実施の形態１に係る出来形管理装置のデータ収録・解析装置が、地盤改良剤の位置を特定する原理を説明する概略図である。
【図４】同実施の形態１に係る出来形管理装置の掘削ロッドの噴射部からの地盤改良剤の噴射状態を示す概略平面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る噴射系地盤改良工法における出来形管理装置の概要図である。
【図６】同実施の形態２に係る出来形管理装置の掘削ロッドの内側を示す断面図である。
【図７】同実施の形態２に係る出来形管理装置のデータ収録・解析装置が、地盤改良剤の位置を特定する原理を説明する概略図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る地盤中の構造物の補強における出来形管理装置の概略図である。
【図９】同実施の形態３に係る出来形管理装置のセンサが検出した補強剤が構造物に到達していない時の音源の重合波形を示す図である。
【図１０】同実施の形態３に係る出来形管理装置のセンサが検出した補強剤が構造物に到達した時の音源の重合波形を示す図である。
【図１１】同実施の形態３に係る出来形管理装置のセンサが検出した図８の音源の重合波形をフーリエ変換し、周波数領域の波形で示した図である。
【図１２】同実施の形態３に係る出来形管理装置のセンサが検出した図９の音源の重合波形をフーリエ変換し、周波数領域の波形に示した図である。
【図１３】同実施の形態３に係る出来形管理装置の掘削ロッドの噴射部からの地盤改良剤の噴射状態を示す概略平面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係る地盤中の構造物の補強における出来形管理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
図１乃至図４には、この発明の実施の形態１を示す。
【００２７】
この実施の形態１に係る出来形管理装置１００は、図１及び図４に示すように、施工機械１の掘削ロッド３の先端の噴射部４から液体としての地盤改良剤５を高圧で噴射しながら水平方向に回動させて地盤改良体を築造する、噴射系地盤改良工法において、先に噴射された地盤改良剤５ａの位置と後に噴射される地盤改良剤５ｂの位置がラップしていることを判定するために、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達するまでに発生する個体音を地表面に設置された３つのセンサ７により検出して、解析することにより、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達したことを特定するものである。
【００２８】
また、この実施の形態１においては、図４に示すように、地盤２中に先に地盤改良剤５ａが噴射されており、そこに後からさらに地盤改良剤５ｂが噴射される工程であり、センサ７で捉える音情報には、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達したときに発生する音源が含まれている。
【００２９】
さらに、この実施の形態１では、図４の矢印Ａに示すように、地盤２中に、施工機械により回転しながら地盤改良剤５を噴射して地盤改良体を築造している状態で音情報を検出するようになっており、地盤改良剤５が地盤２中に回動しながら噴射している状態で地盤改良剤５の到達位置の測定を行っている。
【００３０】
この実施の形態１の出来形管理装置１００は、図１及び２に示すように、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達していない時に発生した個体音及び到達した時に発生した個体音を含む、地表面１０に到達した音波を音情報として検出し、当該音情報の信号を発信するセンサ７と、センサ７の信号を増幅するアンプ８と、アンプ８が増幅した信号を受信してデータを収録し、解析して後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達したかを特定するデータ収録・解析装置９を備えている。なお、この実施の形態１では、このデータ収録・解析装置９がデータ収録手段と解析手段の双方を兼ね備えた装置となっている。
【００３１】
このセンサ７は、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達していない時に発生した個体音及び到達した時に発生した個体音を測定できる２０Ｈｚから２００００Ｈｚの広範囲の周波数成分の音を検出するものであり、この実施の形態１では、音場音圧型のマイクロフォンが設けられている。なお、このセンサ７は、音場音圧型のマイクロフォンだけでなく、音場音圧型のジオフォン、又は、加速度計でもよい。このセンサ７は、地面２中の個体音伝播経路６を経て三次元的に広がって伝播する個体音検出するため、地表面３に平面アレイ状に３つ設けられる。また、これらのセンサ７は、音源である後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達していない時又は到達した時に発生する個体音とその他の工事等で発生する雑音が重合した音を検出し、音情報（ここでは信号化している）としてアンプ８を経由してデータ収録・解析装置９に発信するように構成されている。
【００３２】
一方、アンプ８は、図１及び２に示すように、３つのセンサ７のそれぞれと接続され、それぞれのセンサ７により検出して発信された後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達していない時又は到達した時に発生した個体音を含む音波の信号を増幅して、データ収録・解析装置９に送信するように構成されている。
【００３３】
また、一方で、データ収録・解析装置９は、アンプ８によって増幅された個体音の音波の信号を受信してＡ／Ｄ変換し、周波数成分ごとに分離して、リアルタイムで複数の個体音が有する特定の周波数成分と位相及び振幅の強度を解析し、それぞれの地盤改良剤５の位置を特定するコンピュータを備えている。
【００３４】
データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、３つのセンサ７から受信した信号を、横軸を検出時間、縦軸を振幅又は位相とした時間領域で、音源の波形で検知するように構成されている。
【００３５】
また、このコンピュータは、音源の時間領域の波形をフーリエ変換して、横軸が周波数成分、縦軸が振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算するように構成されている。
【００３６】
さらに、このコンピュータには、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して発生する個体音の特定の周波数が複数、収録されている。コンピュータは、収録されている個体音の特定の周波数とセンサ７で検出された音源の周波数領域の波形で振幅がある周波数とを比較して、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達したか特定する。
【００３７】
また、このコンピュータには、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して発生する個体音の特定の周波数成分の振幅の強度が複数、収録されている。コンピュータは、収録されている個体音の特定の周波数の周波数成分の振幅の強度で波形に振幅がある振幅の強度と比較して、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して発生したか特定する。
【００３８】
さらにまた、コンピュータは、音波の周波数領域の波形のうち、他の周波数成分の波形をフィルタリングすることにより、音波の周波数領域の波形から音波の個体音の特定の周波数成分のみの波形をそれぞれ分離して抽出するように構成されている。
【００３９】
また、コンピュータは、この分離して抽出した音波の個体音の特定の周波数成分の周波数領域の波形をフーリエ逆変換して、個体音のみの時間領域の波形に演算するように構成されている。
【００４０】
さらに、このコンピュータは、３つのセンサ７のそれぞれが検出した音波の波形のそれぞれから個体音の特定の周波数成分をフィルタリングして分離して抽出し、それぞれ３つずつの個体音のみの時間領域の波形を演算するように構成されている。
【００４１】
また、コンピュータは、この各センサ７からの信号を解析して得られた３つずつの個体音の特定の周波数成分の波形の横軸方向の時間成分の位相の差を解析して、個体音が各センサ７に到達するまでの時間を演算し、後に噴射される地盤改良剤５ｂの位置を特定し、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達したことを判定するように構成されている。このデータ収録・解析装置９が、コンピュータにより、後に噴射される地盤改良剤５ｂの到達位置を特定し、後に噴射されている地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達したことを判定する原理及び解析手順については、測定方法で詳細に説明する。
【００４２】
次に、この実施の形態１に係る地中音源位置の測定装置１００による測定方法について説明する。
【００４３】
まず、作業者は、センサ７ａ，７ｂ，７ｃを地表面１０に配置する。このとき、センサ７ａ，７ｂ，７ｃを地面に密着させる又は地面に埋没させるようにしておくのが好ましい。なお、突起を有しているようなセンサの場合は、当該突起を地面に突き刺しても良い。出来形管理装置１００のセンサ７、アンプ８、データ収録・解析装置９を起動する。
【００４４】
次に、作業者は、図１及び図４に示すように、施工機械１の掘削ロッド３の噴射部４から地盤改良剤５ａを水平方向に回動させながら噴射させ、地盤改良体を築造する。先に噴射された地盤改良剤５ａは、地盤改良を行う領域である地盤２に当たって衝突し、個体音を発生する。この個体音を検出したセンサ７が個体音の音信号を、アンプ８を経由してデータ収録・解析装置９に送信し、データ収録・解析装置９が受信した個体音の音波から、先に地盤改良剤５ａの位置を特定して、収録する。
【００４５】
さらに地盤改良剤５ｂを噴射させると、後に地盤改良剤５ｂが噴射部４と先に噴射された地盤改良剤５ａの位置の間の地盤２に当たって、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達していない時に発生する個体音が生じる。
【００４６】
この個体音は、地盤２中の個体音伝播経路６を伝播して地表面１０に到達する。この地表面１０まで伝播した個体音を含む音波の音情報をセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが検出し、それぞれのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが個体音を含む音情報の信号を発信する。発信された信号は、図２に示すように、センサ７と連結されているアンプ８で増幅され、アンプ８に連結されているデータ収録・解析装置９に受信される。
【００４７】
データ収録・解析装置９は、センサ７から受信した音源の情報の信号を、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域の音波と他のノイズ等の音波の波形が重複した波形で検知する。
【００４８】
データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この音源の時間領域の波形の信号をフーリエ変換して、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算する。
【００４９】
このとき、データ収録・解析装置９は、この音源の周波数領域の波形のうち、振幅がある周波数と周波数成分の振幅の強度を特定し、この振幅がある周波数及び周波数成分の振幅の強度とデータ収録・解析装置９に収録されている後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して当たり発生する個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較する。そして、この個体音の周波数が個体音の特定の周波数より小さいことと、音波の周波数成分の振幅の強度が個体音の特定の周波数成分の振幅の強度より小さいことから、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５の位置に到達していないことを特定する。
【００５０】
作業員は、現在、噴出されている地盤改良剤５ｂが先に噴出された地盤改良剤５ａに到達していないことを確認して、地盤改良剤５の噴射を続ける。
【００５１】
さらに、地盤改良剤５が噴射されると、図１に示すように、噴射されている地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して当たり、個体音が発生する。
【００５２】
この個体音をセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが検出し、それぞれのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが個体音を含む音源の音情報の音信号を、アンプ８を経由して、データ収録・解析装置９に受信させる。
【００５３】
データ収録・解析装置９は、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達していない時に発生した音波と同様に、個体音の周波数領域の波形のうち、振幅がある周波数と周波数成分の振幅の強度を特定し、この振幅がある周波数及び周波数成分の振幅の強度とデータ収録・解析装置９に収録されている後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して当たり発生する個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較する。そして、この個体音の周波数と個体音の特定の周波数がほぼ同値であることと、個体音の特定の周波数成分の振幅の強度と個体音の特定の周波数成分の振幅の強度がほぼ同値であるから、後に噴射された地盤改良剤５ｂが施工済みの地盤改良剤５ａに到達したことを特定する。
【００５４】
さらに、データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この周波数領域の音源の波形で振幅がある周波数に対して、予め収録されている後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達した時に発生する個体音の特定の特徴的な特定の周波数を取り出すようにフィルタリングして、ほぼ一致する音源の特定の周波数成分のみの波形を分離して抽出する。
【００５５】
また、データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この分離して抽出した音源の特定の周波数成分の周波数領域の波形をフーリエ逆変換して、時間領域の音源の波形を抽出する。これらの音源の波形は、３つのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃで検出されたものであるため、３つずつ抽出される。また、この３つ抽出された音源の波形は、音源である後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置と各センサ７の距離が異なるため、伝播時間の差により、横軸の時間成分の位相に差が生じている。この位相差を見ることで、地盤改良剤５ｂの位置を三次元的に特定することができる。
【００５６】
ここで、データ収録・解析装置９のコンピュータが、この３つの音源の波形の横軸方向の時間成分の位相の差を解析して、後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置を特定し、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達し隣接していることを判定する原理を、図１，図３を用いて説明する。図１，図３では、センサ７ａとセンサ７ｂにより、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達して衝突し発生する個体音の２つの波形の位相の差を解析して、後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置を特定する構成原理について簡単に説明する。
【００５７】
コンピュータは、センサ７ａ，７ｂから得られたそれぞれの音源の波形の横軸方向の時間成分を解析して、測定開始時間から波形が表示し始めるまでの時間から、各センサ７ａ、７ｂに検出されるまでの音源の個体音の伝播時間を演算する。この伝播時間と、波形の周波数から、センサ７ａから後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置までの距離ｌとセンサ７ｂから後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置までの距離（ｌ＋ｄ）が演算される。センサ７ａ、７ｂから得られた音源の波形とでは横軸方向の時間成分で位相の差があり、この位相の差から伝播時間の差が解析でき、この伝播時間の差からセンサ７ａ，７ｂから後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置までの距離の差ｄが演算される。
【００５８】
また、このコンピュータには、センサ７のそれぞれの位置座標のデータが収録されている。コンピュータは、センサ７ａ，７ｂの位置座標のデータからセンサ７ａとセンサ７ｂの相対距離ｗを演算する。
【００５９】
このコンピュータは、演算して得られたセンサ７ａから後に噴出された地盤改良剤の位置５ｂまでの距離ｌ、センサ７ｂから後に噴出された地盤改良剤５ｂの位置までの距離（ｌ＋ｄ）、センサ７ａとセンサ７ｂの相対距離ｗと、後に噴出された地盤改良剤の位置５ｂと地表面の垂直線分の距離ｚ、この垂直線分とセンサ７ａまでの距離ｘとを用いて、周知のピタゴラスの定理により後に噴出された地盤改良剤５ｂの位置を演算する。
【００６０】
このｌ、ｗ、ｚ、ｘの成分を用いて、周知のピタゴラスの定理より、
ｘ２＋ｚ２＝ｌ２
（ｗ−ｘ）２＋ｚ２＝（ｌ＋ｄ）２
という式が成り立つ。この式を展開して整理すると、以下の［数１］の式になる。
［数１］
2020172833.tif 000003
図７には示していないが、二つのセンサ７ａ，７ｂの線を結ぶ線の垂直平面と後に噴出された地盤改良剤５ｂの位置には、奥行き方向にずれがあるため、奥行き方向をｙ軸として、センサ７ａ，７ｂの線を結ぶ垂直平面から後に噴出された地盤改良剤５ｂの位置までのｙ軸方向の距離をｙとすると、以下の［数２］の式になる。
［数２］
2020172833.tif 000004
ｄは地盤中の音の伝播速度に依存するので、ｄ、ｘ、ｙ、ｚという要素によって曲面が形成される。
【００６１】
同様に、コンピュータは、センサ７ａ，７ｂ，７ｃのうち二つのセンサ７間の相対距離とその二つのセンサ７から音源の波形の位相の差から演算して、ｄ、ｘ、ｙ、ｚの要素による曲面を多数形成し、これら複数の曲面が交差する点を解析する。コンピュータは、この複数の曲面が交差する点を後に噴出された地盤改良剤５ｂの位置として特定する。
【００６２】
次に、特定した後に噴出された地盤改良剤５ｂの位置と、先に同様の原理で特定し、収録した先に噴射された地盤改良剤５ａの位置とを比較し、お互いが隣接した位置であることを確認し、後に噴出された地盤改良剤５ｂが先に噴出された地盤改良剤５ａの位置に到達したことを判定する。
【００６３】
作業者は、データ収録・解析装置９が判定した後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達したことを確認して、作業工程を進める。
【００６４】
以上のように、この出来形管理装置１００及び管理方法は、３つのセンサ７を配置し、当該センサ７で検出した音情報を解析手段で音源の特定の周波数と周波数成分の振幅の強度を演算し、得られた個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度と、データ収録・解析装置９に予め収録されている後に噴出される地盤改良剤５ｂが先に噴出された地盤改良剤５ａの位置に到達したときに発生する音源の個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度と比較し、後に噴出された地盤改良剤５ｂが先に噴出された地盤改良５ａの位置に到達しているか特定することができる。
【００６５】
また、データ収録・解析装置９で、各センサ７が検出した音情報の音源の特定の周波数成分をフィルタリングしてそれぞれ抽出し、それぞれの個体音の特定の周波数成分の位相差により地盤改良剤５ｂの位置を特定し、地盤改良剤５ｂと地盤改良剤５ａが隣接した位置であることを確認するため、後に噴出された地盤改良剤５ｂが先に噴出された地盤改良剤５ａに到達したことを特定することができる。
【００６６】
そのため、後に噴出された地盤改良剤５ｂが先に噴出された地盤改良剤５ａに到達したかを確実に確認することができるため、精度良く地盤改良剤５ａと地盤改良剤５ｂがラップしているか特定でき、地盤改良を精度良く行うことができる。
【００６７】
また、この出来形管理装置１００及び管理方法は、３つのセンサ７を地表面１０に配置しているため、別孔を設けたり人工的な音源を別に設けたりする必要がないため、出来形管理の価格コストも抑えることができる。
【００６８】
さらに、この出来形管理装置１００及び管理方法では、データ収録・解析装置９が、センサ７で検出した音情報をフィルタリングして、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達して衝突し発生した個体音の有する特徴的な特定の周波数成分を分離して個別に検出するため、高精度に後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置を特定することができる。
【００６９】
また、この出来形管理装置１００及び管理方法では、データ収録・解析装置９が、複数のセンサ７で検出した音情報をＡ／Ｄ変換して、コンピュータで音源の周波数解析と位相の解析を行い、リアルタイムで地盤２中に後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置を特定するため、作業者は、噴射式地盤過料工程の最中に後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置を確認することができ、工程の進行具合（地盤改良範囲）の確認や工程の設定（改良径や仕様）の見直し等の対処をすることが可能となる。
【００７０】
さらにまた、この出来形管理装置１００及び管理方法では、データ収録・解析装置９が、音源の特定の周波数成分と予め収録されている複数の種類の成分の地盤改良剤と、成分が異なる複数の種類の地盤改良剤と地盤２との接触面で発生する個体音１１の周波数のデータとを比較解析し、地盤改良剤が接触する地盤の硬さや物質成分を特定するため、作業者は、施工済み地盤改良体と接触しているかどうかの判定ができ、これにより、出来形管理（改良径や仕様の修正）を行うことができる。
【００７１】
また、この出来形管理装置１００及び管理方法では、データ収録・解析装置９が、噴射式地盤改良工程の最中に、噴射されて地盤２中を常に移動する後に噴射されている地盤改良剤５ｂの個体音をリアルタイムで解析して、移動する後に噴射されている地盤改良剤５ｂの位置を逐次特定するため、作業者は、移動する後に噴射されている地盤改良剤５ｂの位置を逐次確認して、移動する音源の個体音にも対処することができる。
［発明の実施の形態２］
次に、この発明の実施の形態２について説明する。
【００７２】
なお、この実施の形態２に説明においては、前記した実施の形態１と異なる部分のみ説明し、前記した実施の形態１と重複する部分は省略する。
【００７３】
図５乃至図７には、この発明の実施の形態２を示す。
【００７４】
この実施の形態２に係る出来形管理装置１００は、図５に示すように、施工機械１の掘削ロッド３の先端の噴射部４から液体としての地盤改良剤を高圧で噴射して地盤改良を行う噴射系地盤改良工法において、掘削ロッド３の所定の間隔に３つのセンサ７を配置して、後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達したことを特定するものである。
【００７５】
この実施の形態２のセンサ７は、図６に示すように、掘削ロッド３の壁材に所定間隔で設けられた３つの貫通孔１１のそれぞれの外側に設けられた鋼板１２の背面にそれぞれ１つずつ計３つ設けられ、センサ７及び鋼板１２と掘削ロッド３の壁材の間には、緩衝材１３が設けられて、センサ７、鋼板１２及び緩衝材１３が掘削ロッド３の壁材の壁面と同一面となるように設けられている。なお、緩衝材１３は、防水材も兼ねている。
【００７６】
また、センサ７は、地盤改良剤５を噴射する噴射部４の向きと同一方向の面に取り付けられ、各センサ７は全て同一方向の壁面に、垂直方向に沿って設けられる。
【００７７】
一方、この実施の形態２のアンプ８は、図５に示すように、３つのセンサ７のそれぞれと掘削ロッド３の内菅に設けられた有線１４で接続され、それぞれのセンサ７により検出して発信された個体音を含む音源の信号を増幅して、データ収録・解析装置９に送信するように構成されている。
【００７８】
この実施の形態２に係る出来形管理装置１００のその他の構成は実施の形態１と同様である。
【００７９】
次に、この実施の形態２に係る出来形管理装置１００による管理方法について説明する。
【００８０】
まず、作業者は、センサ７ａ，７ｂ，７ｃを掘削ロッド３の所定の位置の貫通孔１１の外側に設けられた鋼板１２の背面に設け、センサ７ａ，７ｂ，７ｃ、鋼板１２と掘削ロッド３の壁材の間に緩衝材１３を設けて、センサ７ａ，７ｂ,７ｃ、鋼板１２及び緩衝材１３が掘削ロッド３の壁材の壁面と同一面となるように設ける。このとき、センサ７ａ，７ｂ,７ｃは全て掘削ロッド３の同一方向の壁面に、垂直方向に沿って設ける。
【００８１】
また、図７に示すように、噴射部４からセンサ７ａまでの垂直方向の長さＨ１、噴射部４からセンサ７ｂまでの垂直方向の長さＨ２、噴射部４からセンサ７ｃまでの垂直方向の長さＨ３を計測する。また、噴射部４から掘削ロッド３を掘削している地表面１０までの距離を計測する。
【００８２】
次に、作業者は、掘削ロッド３に地表面１０から地盤２へ垂直方向に掘削させる。このとき、作業者は噴射部４が地盤改良剤を噴射する方向を確認しておく。そして、作業者は、出来形管理装置１００のセンサ７、アンプ８、データ収録・解析装置９を起動し、図１に示すように、施工機械１の掘削ロッド３の噴射部４から、地盤改良剤５ａを噴射させる。先に噴射された地盤改良剤５ａは、地盤改良を行う領域である地盤２に当たって衝突し、個体音を発生する。この個体音を検出したセンサ７が個体音の音信号を、アンプ８を経由してデータ収録・解析装置９に送信し、データ収録・解析装置９が受信した個体音の音波から、先に地盤改良剤５ａの位置を特定して、収録する。
【００８３】
さらに地盤改良剤５ｂを噴射させると、後に地盤改良剤５ｂが噴射部４と先に噴射された地盤改良剤５ａの位置の間の地盤２に当たって、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達していない時に発生する個体音が生じる。
【００８４】
この個体音は、地盤２中の個体音伝播経路６を伝播して地表面１０に到達する。この地表面１０まで伝播した個体音を含む音波の音情報をセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが検出し、それぞれのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが個体音を含む音情報の信号を発信する。発信された信号は、図２に示すように、センサ７と連結されているアンプ８で増幅され、アンプ８に連結されているデータ収録・解析装置９に受信される。
【００８５】
データ収録・解析装置９は、センサ７から受信した音源の情報の信号を、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域の音波と他のノイズ等の音波の波形が重複した波形で検知する。
【００８６】
データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この音源の時間領域の波形の信号をフーリエ変換して、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算する。
【００８７】
このとき、データ収録・解析装置９は、実施の形態１と同様に、この音源の周波数領域の波形のうち、振幅がある周波数と周波数成分の振幅の強度を特定し、この振幅がある周波数及び周波数成分の振幅の強度とデータ収録・解析装置９に収録されている後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して当たり発生する個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較し、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５の位置に到達していないことを特定する。
【００８８】
作業員は、現在、噴出されている地盤改良剤５ｂが先に噴出された地盤改良剤５ａに到達していないことを確認して、地盤改良剤５の噴射を続ける。
【００８９】
さらに、地盤改良剤５が噴射されると、図１に示すように、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して当たり、個体音が発生する。
【００９０】
この個体音をセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが検出し、それぞれのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが個体音を含む音源の音情報の音信号を、アンプ８を経由して、データ収録・解析装置９に受信させる。
【００９１】
データ収録・解析装置９は、実施の形態１と同様に、個体音の周波数領域の波形のうち、振幅がある周波数と周波数成分の振幅の強度を特定し、この振幅がある周波数及び周波数成分の振幅の強度とデータ収録・解析装置９に収録されている後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達して当たり発生する個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較し、後に噴射された地盤改良剤５ｂが施工済みの地盤改良剤５ａに到達したことを特定する。
【００９２】
さらに、データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この周波数領域の音源の波形で振幅がある周波数に対して、予め収録されている後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達した時に発生する個体音の特定の特徴的な特定の周波数を取り出すようにフィルタリングして、ほぼ一致する音源の特定の周波数成分のみの波形を分離して抽出する。
【００９３】
また、データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この分離して抽出した音源の特定の周波数成分の周波数領域の波形をフーリエ逆変換して、時間領域の音源の波形を抽出する。これらの音源の波形は、３つのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃで検出されたものであるため、３つずつ抽出される。また、この３つ抽出された音源の波形は、音源である後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置と各センサ７の距離が異なるため、伝播時間の差により、横軸の時間成分の位相に差が生じている。この位相差を見ることで、地盤改良剤５ｂの位置を三次元的に特定することができる。
【００９４】
ここで、データ収録・解析装置９のコンピュータが、この３つの音源の波形の横軸方向の時間成分の位相の差を解析して、後に噴射された地盤改良剤５ｂの位置を特定し、後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達し隣接していることを判定する原理を、図７を用いて説明する。
【００９５】
まず、図７に示すように、特定する音源の位置５から噴射部４までの略水平距離をＬとする。また、音源の位置５からセンサ７ａまでの距離をＬ１、音源の位置５からセンサ７ｂまでの距離をＬ２、音源の位置５からセンサ７ｃまでの距離をＬ３とする。さらに、センサ７ａが個体音１５を検出するまでの時間をｔ１、センサ７ｂが個体音１５を検出するまでの時間をｔ２、センサ７ｃが個体音１５を検出するまでの時間をｔ３として、センサ７ｂとセンサ７ａが個体音１５を検出するまでの時間の差（ｔ２−ｔ１）をＳ１、センサ７ｃとセンサ７ａが個体音１５を検出するまでの時間（ｔ３−ｔ１）をＳ２とする。
【００９６】
このとき、個体音１５の速度は音速ｃであるため、Ｓ１×ｃの長さは（Ｌ２−Ｌ１）に相当し、Ｓ２×ｃの長さは（Ｌ３−Ｌ１）に相当する。
【００９７】
従って、Ｓ１とＳ２の比は、以下の［数３］の式になる。
［数３］
2020172833.tif 000005
また、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、ピタゴラスの定理により、それぞれ以下の［数４］〜［数６］の式になる。
［数４］
2020172833.tif 000006
［数５］
2020172833.tif 000007
［数６］
2020172833.tif 000008
従って、［数３］の式に［数４］、［数５］、［数６］の式を代入することにより、以下の［数７］の式になる。
［数７］
2020172833.tif 000009
データ収録・解析装置９は、［数７］の式により、音源の位置５から噴射部４までの水平距離Ｌを算出し、算出した音源の位置５から噴射部４までの水平距離Ｌと予め計測した噴射部４から掘削ロッド３の地表面までの距離から地盤改良剤５ｂの位置を三次元的に特定する。
【００９８】
次に、特定した後に噴出された地盤改良剤５ｂの位置と、先に同様の原理で特定し、収録した先に噴射された地盤改良剤５ａの位置とを比較し、お互いが隣接した位置であることを確認し、後に噴出された地盤改良剤５ｂが先に噴出された地盤改良剤５ａの位置に到達したことを判定する。
【００９９】
作業者は、データ収録・解析装置９が判定した後に噴射された地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａの位置に到達したことを確認して、作業工程を進める。
【０１００】
以上のように、この実施の形態２の出来形管理装置１００及び管理方法によれば、少なくとも２つ（ここでは３つ）のセンサ７を掘削ロッド３の所定の位置に配置しているため、別孔を設けたり人工的な音源を別に設けたりする必要がないため、出来形管理の価格コストも抑えることができる。
［発明の実施の形態３］
次に、この発明の実施の形態３について説明する。
【０１０１】
なお、この実施の形態３の説明においては、前記した実施の形態１と異なる部分のみ説明し、前記した実施の形態１と重複する部分は省略する。
【０１０２】
図８〜図１３には、この発明の実施の形態３を示す。
【０１０３】
この実施の形態３に係る出来形管理装置１００は、図８及び図１３に示すように、施工機械１の掘削ロッド３の先端の噴射部４から地盤２中の老朽化した地中構造物１５を補強するための液体としての補強剤１６を高圧で噴射して地中構造物１５の補強を行う噴射系構造物補強工法において、補強剤１６が地中構造物１５に到達したことを特定し、補強剤１６が地中構造物１５をコーティングしたことを判定するものである。
【０１０４】
この実施の形態３において、出来形管理装置１００は、地中構造物１５の外延部に高速度で噴射された補強剤１６が、地中構造物１６に到達して衝突し発生する個体音を、地表面１０に配置した３つのセンサ７により検出して、解析することにより、補強剤１６が地中構造物１５に到達したことを特定するものである。
【０１０５】
この実施の形態３のデータ収録・解析装置９には、補強剤１６が地中構造物１５に到達して衝突し発生する個体音の周波数及び周波数成分の振幅の強度のデータが複数収録されており、センサ７が検出した音源の音情報の周波数及び周波数成分の振幅の強度が収録されている個体音の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較して、補強剤１６が地中構造物に到達したことを特定するように構成されている。
【０１０６】
この実施の形態３に係る出来形管理装置１００のその他の構成は、実施の形態１と同様である。
【０１０７】
次に、この実施の形態３に係る出来形管理装置１００による管理方法を説明する。
【０１０８】
まず、作業者は、センサ７ａ，７ｂ，７ｃを地表面１０に配置する。このとき、センサ７ａ，７ｂ，７ｃを地面に密着させる又は地面に埋没させるようにしておくのが好ましい。なお、突起を有しているようなセンサの場合は、当該突起を地面に突き刺しても良い。出来形管理装置１００のセンサ７、アンプ８、データ収録・解析装置９を起動する。
【０１０９】
次に、作業者は、掘削ロッド３に地表面１０から地盤２へ垂直方向に掘削させる。そして、作業者は、図８及び図１３に示すように、施工機械１の掘削ロッド３の噴射部４から、補強剤１６を噴射させる。
【０１１０】
補強剤１６を噴射させると、補強剤１６が地中構造物１５の方に移動していき、地中構造物１５に接してはいないものの、掘削ロッド３と地中構造物１５の間の位置まで移動する。このとき、補強剤１６が地盤２に当たって、補強剤１６が地中構造物１５に到達していない時に発生する個体音が生じる。
【０１１１】
この個体音は、地盤２中の個体音伝播経路６を伝播して地表面１０に到達する。この地表面１０まで伝播した個体音を含む音波の音情報をセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが検出し、それぞれのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが個体音を含む音情報の信号を発信する。発信された信号は、図２に示すように、センサ７と連結されているアンプ８で増幅され、アンプ８に連結されているデータ収録・解析装置９に受信される。
【０１１２】
データ収録・解析装置９は、センサ７から受信した音源の情報の信号を、図８に示すような、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域の音波と他のノイズ等の音波の波形が重複した波形で検知する。
【０１１３】
データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この音源の時間領域の波形の信号をフーリエ変換して、図１１に示すような、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算する。
【０１１４】
このとき、データ収録・解析装置９は、実施の形態１と同様に、この音源の周波数領域の波形のうち、振幅がある周波数と周波数成分の振幅の強度を特定し、この振幅がある周波数及び周波数成分の振幅の強度とデータ収録・解析装置９に収録されている補強剤１６が地中構造物１５に到達して衝突し発生する個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較し、補強剤１６が地中構造物１５に到達していないことを特定する。
【０１１５】
作業員は、現在、補強剤１６が地中構造物１５に到達していないことを確認して、補強剤１６の噴射を続ける。
【０１１６】
さらに、補強剤１６が噴射されると、図８に示すように、補強剤１６が地中構造物１５に到達して当たり、個体音が発生する。
【０１１７】
この個体音をセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが検出し、それぞれのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃが個体音を含む音源の音情報の音信号を、アンプ８を経由して、データ収録・解析装置９に受信させる。
【０１１８】
データ収録・解析装置９は、センサ７から受信した音源の情報の信号を、図１０に示すような、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域の音波と他のノイズ等の音波の波形が重複した波形で検知する。
【０１１９】
データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この音源の時間領域の波形の信号をフーリエ変換して、図１２に示すような、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算する。
【０１２０】
また、データ収録・解析装置９は、実施の形態１と同様に、個体音の周波数領域の波形のうち、振幅がある周波数と周波数成分の振幅の強度を特定し、この振幅がある周波数及び周波数成分の振幅の強度とデータ収録・解析装置９に収録されている補強剤１６が地中構造物１５に到達して当たり発生する個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較し、補強剤１６が地中構造物１５に到達したことを特定する。
【０１２１】
さらに、データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この周波数領域の音源の波形で振幅がある周波数に対して、予め収録されている補強剤１６が地中構造物１５に到達した時に発生する個体音の特定の特徴的な特定の周波数を取り出すようにフィルタリングして、ほぼ一致する音源の特定の周波数成分のみの波形を分離して抽出する。
【０１２２】
また、データ収録・解析装置９は、コンピュータにより、この分離して抽出した音源の特定の周波数成分の周波数領域の波形をフーリエ逆変換して、時間領域の音源の波形を抽出する。これらの音源の波形は、３つのセンサ７ａ，７ｂ，７ｃで検出されたものであるため、３つずつ抽出される。また、この３つ抽出された音源の波形は、音源である補強剤１６の位置と各センサ７の距離が異なるため、伝播時間の差により、横軸の時間成分の位相に差が生じている。この位相差を見ることで、地盤改良剤５ｂの位置を三次元的に特定することができる。データ収録・解析装置９のコンピュータが、この３つの音源の波形の横軸方向の時間成分の位相の差を解析して、補強剤１６の位置を特定し、補強剤１６が地中構造物１５に到達し隣接していることを判定する原理は、実施の形態１と同様である。
【０１２３】
作業者は、データ収録・解析装置９が判定した個体音の周波数成分の波形の周波数及び振幅の強度による判定及び補強剤の位置１６と構造体１５の位置による判定から、補強剤が構造体１６に到達したことを確認し、作業工程を進める。
【０１２４】
以上のように、この実施の形態３の出来形管理装置１００及び管理方法は、３つのセンサ７を配置し、当該センサ７で検出した音情報を解析手段で音源の特定の周波数と周波数成分の振幅の強度を演算し、得られた個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度と、データ収録・解析装置９に予め収録されている補強剤１６が地中構造物１５に到達したときに発生する音源の個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度と比較し、補強剤１６が地中構造物１５に到達しているか特定することができる。
【０１２５】
また、データ収録・解析装置９で、各センサ７が検出した音情報の音源の特定の周波数成分をフィルタリングしてそれぞれ抽出し、それぞれの個体音の特定の周波数成分の位相差により補強剤１６の位置を特定し、補強剤１６と地中構造物１５が隣接した位置であることを確認するため、補強剤１６が地中構造物１５に到達したことを特定することができる。
【０１２６】
そのため、補強剤１６が地中構造物１５に到達したかを確実に確認できるため、精度良く補強剤１６が地中構造物１５にコーティングされていることを特定でき、地盤改良を精度良く行うことができる。
【０１２７】
また、この出来形管理装置１００及び管理方法は、３つのセンサ７を地表面１０に配置しているため、別孔を設けたり人工的な音源を別に設けたりする必要がないため、出来形管理の価格コストも抑えることができる。
［発明の実施の形態４］
次に、以下、この発明の実施の形態４について説明する。
【０１２８】
なお、この実施の形態４の説明においては、前記した実施の形態２と異なる部分のみ説明し、前記した実施の形態２と重複する部分は省略する。
【０１２９】
図１４には、この発明の実施の形態４を示す。
【０１３０】
この実施の形態４の出来形管理装置１００は、図１４に示すように、施工機械１の掘削ロッド３の先端の噴射部４から地盤２中の老朽化した地中構造物１５を補強するための液体として補強剤１６を高圧で噴射して地中構造物１６の補強を行う噴射系構造物補強工法において、補強剤１６が地中構造物１５に到達したことを特定し、補強剤１６が地中構造物１５をコーティングしたことを判定するものである。
【０１３１】
この実施の形態４において、出来形管理装置１００は、地中構造物１５の外延部に高速度で噴射された補強剤１６が、地中構造物１６に到達して衝突し発生する個体音を、掘削ロッド３の所定の位置に配置した３つのセンサ７により検出して、解析することにより、補強剤１６が地中構造物１５に到達したことを特定するものである。
【０１３２】
この実施の形態４のデータ収録・解析装置９には、実施の形態３と同様に、補強剤１６が構造体１５に到達して当たり発生する個体音の周波数及び周波数成分の振幅の強度のデータが複数収録されており、センサ７が検出した音波の音情報の周波数及び周波数成分の振幅の強度と収録されている個体音の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較して、補強剤１６が構造体１５に到達したか特定するように構成されている。
【０１３３】
この実施の形態４に係る出来形管理装置１００のその他の構成は、実施の形態２と同様である。
【０１３４】
また、この実施の形態４に係る出来形管理装置１００による管理方法は、実施の形態３と同様である。
【０１３５】
さらに、この実施の形態４に係る出来形管理装置１００による管理方法において、データ収録・解析装置９のコンピュータが、それぞれのセンサ７が検出した音源の波形の時間成分の位相の差を解析して、補強剤１６が構造体１５に到達して当たり、発生する音源である補強剤の位置１６を特定する原理は、実施の形態２と同様である。
【０１３６】
以上のように、この実施の形態４の出来形管理装置１００及び管理方法は、少なくとも２つ（ここでは３つ）のセンサ７を配置し、当該センサ７で検出した音情報を解析手段で音源の特定の周波数と周波数成分の振幅の強度を演算し、得られた個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度と、データ収録・解析装置９に予め収録されている補強剤１６が地中構造物１５に到達したときに発生する音源の個体音の特定の周波数及び周波数成分の振幅の強度と比較し、補強剤１６が地中構造物１５に到達しているか特定することができる。
【０１３７】
また、データ収録・解析装置９で、各センサ７が検出した音情報の音源の特定の周波数成分をフィルタリングしてそれぞれ抽出し、それぞれの個体音の特定の周波数成分の位相差により補強剤１６の位置を特定し、補強剤１６と地中構造物１５が隣接した位置であることを確認するため、補強剤１６が地中構造物１５に到達したことを特定することができる。
【０１３８】
そのため、補強剤１６が地中構造物１５に到達したかを確実に確認できるため、精度良く補強剤１６が地中構造物１５にコーティングされていることを特定でき、地盤改良を精度良く行うことができる。
【０１３９】
また、この出来形管理装置１００及び管理方法は、少なくとも２つ（ここでは３つ）のセンサ７を掘削ロッド３の所定の位置に配置しているため、別孔を設けたり人工的な音源を別に設けたりする必要がないため、出来形管理の価格コストも抑えることができる。
【０１４０】
なお、上記実施の形態１乃至４は本発明の例示であり、本発明が上記実施の形態１乃至４のみに限定されることを意味するものではないことは、言うまでもない。
【０１４１】
例えば、実施の形態１乃至４では３つのセンサ７を地表面１０又は掘削ロッド３に配置しているが、地表面１０の場合は３つ以上、掘削ロッド３の場合は２つ以上であれば、いくつセンサ７を配置しても良い。
【０１４２】
また、実施の形態２及び４では、センサ７を掘削ロッド３の噴射部４より上の位置に配置しているが、噴射部４より下に掘削ロッド３が伸びており、そこにセンサ７を配置してもよい。
【０１４３】
さらに、実施の形態１乃至４では、３つのセンサ７とデータ収録・解析装置９の間にアンプ８を１つ設けているが、センサ７が発信する個体音の信号がデータ収録・解析装置９で受信、解析できるほどの大きさであればよく、アンプ８がなくても良く、また、センサ７のそれぞれに１つずつアンプ８が接続されていても良い。
【０１４４】
また、実施の形態２及び４では、センサ７とアンプ８が掘削ロッド３の内菅を通る有線１４で接続されているが、掘削ロッド３に設けられ、地盤２中に存在するセンサ７が、検出した個体音を発信して、地上に設けているアンプ８及びデータ収録・解析装置９に受信できるように構成されていればよく、例えば、センサ７が検出した個体音の信号の波長を長波にして無線でアンプ８に発信する構成であってもよい。
【０１４５】
さらにまた、実施の形態１乃至４において、データ収録・解析装置９に、特定した地盤中音源の位置を表示するモニタが備えられていても良い。
【０１４６】
さらに、実施の形態１及び２では噴射式地盤改良工程における後に噴射される地盤改良剤５ｂが先に噴射された地盤改良剤５ａに到達したことの特定に、実施の形態３及び４では噴射式地中構造物補強工法における補強剤１６が地中構造物１５に到達したことの特定に出来形管理装置１００を用いているが、地盤２中で液体が周囲の地盤より固い固形物に当たって個体音が発生する作業工程を有するものであれば他にも利用することができる。
【０１４７】
さらにまた、前記した実施の形態１乃至４では、データ収録手段と解析手段の双方を兼ねたデータ収録・解析装置９を有していたが、これに限るものではなく、データ収録手段と解析手段とが異なる装置で構成されていても良い。
【符号の説明】
【０１４８】
１……施工機械
２……地盤
３……掘削ロッド
４……噴射部
５（５ａ，５ｂ，５ｃ）……地盤改良剤
６……個体音伝播経路
７（７ａ，７ｂ，７ｃ）……センサ
８……アンプ
９……データ収録・解析装置（データ収録手段、解析手段）
１０……地表面
１１……貫通孔
１２……鋼板
１３……緩衝材
１４……有線
１５……地中構造物
１６……補強剤
１００……地中音源位置の測定装置
Ｈ１……噴射部からセンサ７ａまでの垂直方向の長さ
Ｈ２……噴射部からセンサ７ｂまでの垂直方向の長さ
Ｈ３……噴射部からセンサ７ｃまでの垂直方向の長さ
Ｌ……噴射部から個体音発生位置（音源）までの略水平距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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