(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
打撃式杭打機により地盤に杭を打ち込む際に、打ち込もうとする杭の表面に測定用目印を設けると共に、それに近接する地面上に基準用目印を設け、これら二つの目印を略水平方向からカメラで撮影して同一視準域内に両目印を捕捉し、該カメラの撮影画像に基づいて前記二つの目印の上下方向変位を検出して、前記二つの目印の上下方向変位の差をとることにより、打込みによる前記杭のリバウンド量と貫入量とを割り出すことを特徴とする杭頭変位計測方法。
【請求項２】
請求項１記載の杭頭変位計測方法において、
前記測定用目印として、杭の表面と識別可能なテープを貼り付けることを特徴とする杭頭変位計測方法。
【請求項３】
打撃式杭打機により地盤に打ち込まれる杭の支持力を算定する杭の支持力算定装置であって、
前記杭の表面に設けられた測定用目印と、
該杭の近接する地面上に設けられた基準用目印と、
これら二つの目印を同一視準域内で捕捉して撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて前記二つの目印の上下方向変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段の検出結果に基づいて、前記二つの目印の上下方向変位の差をとることにより、打込みによる前記杭のリバウンド量と貫入量とを割り出して該杭の支持力を算定する算出手段とからなることを特徴とする杭の支持力算定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルパイルハンマや油圧パイルハンマ等の打撃式杭打機を用いて杭打ちを行う際に適用して好適な杭頭変位計測方法および杭の支持力算定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような打撃式杭打機で地盤に杭を打ち込む場合、杭の支持力の算定を行うために、打込み時のリバウンド量や貫入量を計測する必要がある。
従来、その計測は、主に人手による記録紙記入の方法に頼っていた。それ以外には、打込み中に杭をカメラで撮影する方法や、打込み中に杭に加速度計をつけて測定する方法等が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の人手による記録紙記入の方法は、打込み中の杭のすぐ横で作業するため危険であった。また、カメラによる撮影は、杭打ち時の地盤振動によりカメラが一緒に揺れるため、精度が悪いという問題があった。また、揺れを防ぐために計測距離（杭からカメラまでの距離）を長くとると、極端な望遠レンズが必要となるため、コスト高になる可能性があった。また、杭に加速度計を付ける方法は、計測器を杭に取り付けるため、計測器の耐衝撃性や取付方法に工夫が必要であり、コスト高になるという問題があった。
また、従来の人手による記録紙記入の方法は、得られた波形を定規で測ることによりリバウンド量、貫入量を得ていたので、支持力の算定に時間がかかってしまっていた。さらに、測定者の熟練度によって測定値が異なるため、支持力の精度が低いという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、カメラで撮影する方式において、望遠レンズ等の特別な付属品を用いずに、簡易的に安全かつ精度良く測定することのできる杭頭変位計測方法および杭の支持力算定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の杭頭変位計測方法および杭の支持力算定装置では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１記載の杭頭変位計測方法は、打撃式杭打機により地盤に杭を打ち込む際に、打ち込もうとする杭の表面に測定用目印を設けると共に、それに近接する地面上に基準用目印を設け、これら二つの目印を略水平方向からカメラで撮影して同一視準域内に両目印を捕捉し、該カメラの撮影画像に基づいて前記二つの目印の上下方向変位を検出して、前記二つの目印の上下方向変位の差をとることにより、打込みによる前記杭のリバウンド量と貫入量とを割り出すことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の杭頭変位計測法方は、請求項１記載の杭頭変位計測方法において、
前記測定用目印として、杭の表面と識別可能なテープを貼り付けることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の杭の支持力算定装置は、打撃式杭打機により地盤に打ち込まれる杭の支持力を算定する杭の支持力算定装置であって、
前記杭の表面に設けられた測定用目印と、
該杭の近接する地面上に設けられた基準用目印と、
これら二つの目印を同一視準域内で捕捉して撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて前記二つの目印の上下方向変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段の検出結果に基づいて、前記二つの目印の上下方向変位の差をとることにより、打込みによる前記杭のリバウンド量と貫入量とを割り出して該杭の支持力を算定する算出手段とからなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示す正面図であり、符号１は油圧パイルハンマ（打撃式杭打機）、２は杭、３はＣＣＤカメラ（カメラ）である。
この図は、杭２が油圧パイルハンマ１により打ち込まれている状態を示すものである。
【０００９】
杭２は、地中に打ち込まれており、該杭２の表面には、測定用目印２ａが設けられている。また、杭２の近傍の地面上には、基準用目印５が設けられている。これら測定用目印２ａとしては、杭２表面に対して識別可能な反射テープや揮光性テープ等が用いられている。基準用目印５は、地面上から立設するスタンド５ａによって支持されており、ＣＣＤカメラ３で前記測定用目印２ａと同時に撮影することが可能な高さとされている。
【００１０】
ＣＣＤカメラ３は、前記測定用目印２ａと前記基準用目印５を略水平方向から撮影するように設置されている。すなわち、図２に示すように、これら目印２ａ、５を同一視準域６内に捕らえることのできる距離（例えば２０ｍ〜５０ｍ）に設置されている。このＣＣＤカメラ３としては、例えば、３６０Ｈｚで撮影するものが用いられ、時間分解能としては約３ｍｓｅｃとなっている。また、空間分解能としては、１画面に対して約１／１０００程度のものが用いられ、５００ｍｍの視野に設定した場合、０．５ｍｍとなっている。また、ＣＣＤカメラ３は、図１に示すように、リアルタイム位置計測装置（変位検出手段）７に接続されている。
【００１１】
リアルタイム位置計測装置７は、ＣＣＤカメラ３の撮影画像から測定用目印２ａと基準用目印５の上下方向変位を検出するようになっている。このリアルタイム位置計測装置７の検出出力は、パーソナルコンピュータ（算出手段）１０に送信される。
【００１２】
パーソナルコンピュータ１０は、リアルタイム位置計測装置７の検出出力に基づいて、打込みによる杭２のリバウンド量と貫入量とを割り出して杭２の支持力を算定するのに用いられる。
【００１３】
次に、上記構成に基づいて、杭２の変位計測方法と杭２の支持力の算定方法について説明する。
まず、支持力算定のために必要な所定のデータ（杭のヤング係数、杭長、杭径、重量等）をパーソナルコンピュータ１０に入力する。
ＣＣＤカメラ３は、同一視準域６が５００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度になるように調節されて設置される。この状態で、ＣＣＤカメラ３の視準域６内に既知の基準長（例えば３００ｍｍ）のターゲットを設置し、リアルタイム位置計測装置７に該基準長を認識させることにより、視準域６内での撮影対象物の寸法を把握させるキャリブレーション（較正）を行う。
【００１４】
上記準備が済んだ後、油圧パイルハンマ１により杭打ちを実施する。
杭打ちの際、測定用目印２ａと基準用目印５とを同一視準域６内に捕捉し、静止時と打込み時の各目印２ａ、５の上下方向変位を映像として記録する。そして、この映像に基づいてリアルタイム位置計測装置７により各目印２ａ、５の変位を検出する。
ＣＣＤカメラ３により測定される基準用目印５の静止時と打撃時の上下方向変位Ｘは、図２に示すように、地盤振動により変位する基準用目印５と、同じ地盤振動により変位するＣＣＤカメラ３との相対変位である。これに対し、測定用目印２ａの静止時と打撃時の上下方向変位は、地盤振動により変位する測定用目印２ａと、同じ地盤振動により変位するＣＣＤカメラ３との相対変位であるが、実際に杭２が地面に打ち込まれる量である地面と杭２との相対変位Ｙと、地盤振動による杭２の上下方向変位Ｘ’とが合成されたものである。
この場合、基準用目印５は、杭２の近傍の地面上に設けられているので、地盤振動による基準用目印５の上下方向変位Ｘと、同じ地盤振動による杭２の上下方向変位Ｘ’とは等しいものとなる。さらに、ＣＣＤカメラ３は、測定用目印２ａと基準用目印５を同一視準域６内で撮影しているので、測定用目印２ａと基準用目印５の変位は、ＣＣＤカメラ３の地盤振動による変位によって影響されない。したがって、測定用目印２ａの変位と基準用目印２ａの変位との差をとることにより、杭２の地盤振動による上下方向変位Ｘ’と地盤振動によるＣＣＤカメラ３の変位が無視された杭２の相対変位Ｙが得られることになる。この様子を示したものが図３である。
【００１５】
図３において、測定点波形Ａは測定用目印５の上下方向変位（Ｘ’＋Ｙ）を、基準点波形Ｂは基準用目印５の上下方向変位Ｘを示す。基準点波形Ｂには、杭打ち時の地盤振動に対応した波形が記録されていることが解る。また、測定点波形Ａには、地盤振動による基準点波形Ｂと同位相の波形が合成されているのが解る。
パーソナルコンピュータ１０により、これらの波形Ａ、Ｂの差をとることにより得られた出力結果が合成波形Ｃである。この合成波形Ｃにより、杭打ち時の地盤振動とＣＣＤカメラ３の振動とが無視されることになり、杭２の相対変位Ｙが得られることになる。
そして、パーソナルコンピュータ１０により、この合成波形Ｃに基づいて貫入量Ｐ、リバウンド量Ｒを算出する。貫入量Ｐは、一の時間間隔Ｔ１における平均値Ａｖ１と、次の杭打ち後の二の時間間隔Ｔ２における平均値Ａｖ２との差により算出される。リバウンド量Ｒは、例えば一の時間間隔Ｔ１と二の時間間隔Ｔ２との間に存在する極大値Ｒｎと平均値Ａｖ２との差により算出される。
このように得られた貫入量Ｐとリバウンド量Ｒを支持力算定式（例えば「道路橋示方書」により与えられる式）に代入することにより杭２の支持力を算定する。
【００１６】
このように、杭２の近傍の地面上に基準用目印５を設け、該基準用目印５と測定用目印２ａを同一視準域６内で撮影する構成としたので、地盤振動による杭２の変位およびＣＣＤカメラ３の変位を無視することが可能となる。
また、地盤振動によるＣＣＤカメラ３の変位を無視することができるので、杭２の近傍にＣＣＤカメラ３を設置することが可能となる。したがって、望遠レンズ等の特殊な付属品を必要としないので、簡便でかつ安価に杭２の支持力算定装置を提供することが可能となる。
また、ＣＣＤカメラ３、リアルタイム位置計測装置７、パーソナルコンピュータ１０を用いて支持力を算定することとしたので、素早くしかも精度良く支持力を算出することが可能となる。
また、パーソナルコンピュータ１０を用いて計測を行うので、計測結果を容易に取り出し、容易に加工することが可能となる。したがって、様々な支持力算定式を用いて杭２の支持力を算定することが可能となる。
【００１７】
なお、本実施の形態において、ＣＣＤカメラ３を用いたが、特に限定されるものではなく、撮像管を用いたカメラを使用してもよい。
また、油圧パイルハンマ１を用いた構成で説明したが、打撃式杭打機であればよく、例えばディーゼルパイルハンマ、気動パイルハンマであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の杭頭変位計測方法および杭の支持力算定装置によれば、以下の効果を得ることができる。
請求項１記載の発明によれば、杭の表面に測定用目印を設けると共に、近接する地面上に基準用目印を設け、これら両目印を同一視準域内でカメラで撮影し、該カメラの撮影画像に基づいて、これら両目印の上下方向変位を検出する方法としたので、これら両目印の上下方向変位の差をとることにより杭打ち時の地盤振動による杭およびカメラの振動を無視することが可能となる。したがって、杭頭の変位を精度良く計測することが可能となる。
また、カメラの振動を無視することができるため、カメラを杭の近傍に設置することができるので、望遠レンズ等の特殊な付属品が不必要となり、安価な測定方法を提供することが可能となる。
また、従来の人手による測定を回避することができるので、安全に杭頭の変位計測を行うことが可能となる。
また、請求項２記載の発明のように、杭の表面と識別可能なテープを貼り付けるようにすれば、より精度良く杭頭の変位計測が可能となる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、カメラの撮影画像に基づいて測定用目印と基準用目印の上下方向変位を検出する変位検出手段と、該変位検出手段の検出結果から、これら両目印の上下方向変位の差をとることにより杭のリバウンド量と貫入量とを割り出して該杭の支持力を算定する算出手段を用いる構成としたので、杭の支持力を容易に精度良く算定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示し、打撃式杭打機による杭を打ち込んでいる状態を示す正面図である。
【図２】  図１のカメラの視準域を示す図である。
【図３】  変位検出手段により検出された測定用目印、基準用目印の波形、および算出手段により得られた測定用目印と基準用との差の波形を示す図である。
【符号の説明】
１  打撃式杭打機
２  杭
２ａ  測定用目印
３  カメラ
５  基準用目印
７  変位検出手段
１０  算出手段
Ｐ  貫入量
Ｒ  リバウンド量
【図１】
0003653685.tif 000002
【図２】
0003653685.tif 000003
【図３】
0003653685.tif 000004