(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交する水平２軸で規定される座標（ｘ１，ｙ１）が既知となっている地上のポイントから、水平面に対する鉛直角度α、前記水平２軸のうちの１軸に対する水平角度βで、地中に埋設された構造物の外周面に到達するまで鉛直方向に対して斜めにボーリングを行う工程と、
前記ポイントから、前記ボーリングが到達した前記外周面の到達点までの距離Ｌを求める工程と、
前記座標（ｘ１，ｙ１）、前記鉛直角度α、前記水平角度β、及び前記距離Ｌから、前記到達点の座標（ｘ２，ｙ２）を求める工程と、
を有する地中埋設構造物の位置検出方法。
【請求項２】
前記構造物は、円柱状の杭である請求項１に記載の地中埋設構造物の位置検出方法。
【請求項３】
前記杭に前記ボーリングを斜めに貫通させて、２つの前記到達点の座標（ｘ２，ｙ２）を求める請求項２に記載の地中埋設構造物の位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された杭等の構造物の位置を検出する地中埋設構造物の位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤の中に埋設された杭等の構造物の位置を検出するために、ボアホールソナー、掘り出し調査、コア抜きボーリング等のさまざまな方法が用いられている。例えば、特許文献１には、弾性波を利用したボアホールソナーによって地中構造物の断面寸法を測定する技術が開示されている。
【０００３】
一般に、ボアホールソナーは、精度が低く、掘り出し調査は、作業に多大な労力を要してコストが掛かるので、コア抜きボーリングによる方法が用いられることが多い。しかし、コア抜きボーリングによる方法は、地中構造物と地盤との境界線を狙って真上から鉛直にコア抜きボーリングをしなければならないので、図面通りに地中構造物が存在していない場合には、何度もコア抜きボーリングを繰り返さなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５３６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は係る事実を考慮し、ボーリング回数を減らすことができる地中埋設構造物の位置検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、直交する水平２軸で規定される座標（ｘ１，ｙ１）が既知となっている地上のポイントから、水平面に対する鉛直角度α、前記水平２軸のうちの１軸に対する水平角度βで、地中に埋設された構造物の外周面に到達するまで鉛直方向に対して斜めにボーリングを行う工程と、前記ポイントから、前記ボーリングが到達した前記外周面の到達点までの距離Ｌを求める工程と、前記座標（ｘ１，ｙ１）、前記鉛直角度α、前記水平角度β、及び前記距離Ｌから、前記到達点の座標（ｘ２，ｙ２）を求める工程と、を有する地中埋設構造物の位置検出方法である。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、地中（地盤の中）に埋設された構造物の外周面にボーリングを到達させて、到達点の座標（ｘ２，ｙ２）を求めることにより、構造物の位置を検出することができる。
【０００８】
また、ボーリングを到達させる（当てる）対象が、従来のような構造物と地盤との境界線ではなく、構造物と地盤との境界面（構造物の外周面）になり、ボーリングが当たる確率が高くなるので、ボーリング回数を減らすことができる。すなわち、少ないボーリング回数で、地中（地盤の中）に埋設された構造物の位置を検出することができる。
【０００９】
さらに、ボーリングは鉛直方向に対して斜めに抜かれるので、地中（地盤の中）に埋設された構造物の真上から横にずれた位置からボーリングを開始することができる。例えば、地中（地盤の中）に埋設された構造物が既設の杭の場合であれば、杭の真上に配置されている基礎梁を避けてボーリングを行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地中埋設構造物の位置検出方法において、前記構造物は、円柱状の杭である。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、３点のボーリング到達点の座標を求めることで、円の方程式により、杭の位置（杭心の平面座標、及び杭径）を検出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の地中埋設構造物の位置検出方法において、前記杭に前記ボーリングを斜めに貫通させて、２つの前記到達点の座標（ｘ２，ｙ２）を求める。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、１回のボーリングで、多く（２つ）の到達点の座標を求めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は上記構成としたので、地中埋設構造物の位置を検出する際のボーリング回数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る地中埋設構造物の位置検出方法を示す正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】従来の地中埋設構造物の位置検出方法を示す正面断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】従来の地中埋設構造物の位置検出方法を示す正面断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ矢視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る地中埋設構造物の位置検出方法の効果を示す平面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る地中埋設構造物の位置検出方法を示す正面断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る地中埋設構造物の位置検出方法を示す正面断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る地中埋設構造物の位置検出方法を示す正面断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る地中埋設構造物の位置検出方法を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。ここでは、本発明の実施形態に係る地中埋設構造物の位置検出方法を用いて、図１の正面断面図に示す既設の杭１０の位置を検出する一例について説明する。
【００１７】
図１に示すように、地盤１２の中に埋設されている構造物としての杭１０の上部には、パイルキャップ１４が設けられており、このパイルキャップ１４から基礎梁１６が略水平に張り出している。基礎梁１６の下部には、基礎スラブ１８が支持され、基礎梁１６の上部には、建物の地下を構成する最下階の床スラブ２０が支持されている。そして、床スラブ２０の上に躯体柱２２が立設されている。
【００１８】
基礎スラブ１８と床スラブ２０との間に形成された空間は、地下ピット２４となっており、この地下ピット２４に配置したボーリングマシン２６によって、ボーリングとしてのコア抜きボーリング（以下、「ボーリングＤ」とする）を行う。杭１０、パイルキャップ１４、基礎梁１６、基礎スラブ１８、床スラブ２０、及び躯体柱２２は、鉄筋コンクリートによって形成されている。
【００１９】
杭１０は、鉛直方向に対して杭径（構造断面形状）が異ならない、円柱状の直杭（外周面が鉛直面になっている杭）であり、後に説明する斜めのボーリングＤが当たるように十分な長さを有している。
【００２０】
地中埋設構造物の位置検出方法では、まず、基礎スラブ１８上に設置された固定台２８に、コア抜きボーリングを行うボーリングマシン２６を取り付ける。固定台２８の設置、及びボーリングマシン２６の取り付けは、杭１０を施工するときに作成された施工図面等から杭１０の位置をある程度予測し、この予測した位置に杭１０が配置されていた場合にこの杭１０にボーリングＤが当たるように狙いを付けて行う。
【００２１】
次に、基礎スラブ１８の上面における地上のポイントとなる、ボーリングＤの開始点３０の座標を求める。開始点３０は、図１のＡ−Ａ矢視図である図２に示すように、直交するｘ軸とｙ軸との水平２軸で規定される座標（ｘ１，ｙ１）で示す。この座標は、例えば、トランシット等の測量機器を用いた一般的な測量によって求める。図２では、開始点３０を原点としているので、座標（ｘ１，ｙ１）は、座標（０，０）となっている。
【００２２】
次に、ボーリングＤの方向を求める。ボーリングＤの方向は、図１、２に示すように、水平面に対する鉛直角度αと、水平２軸のうちの１軸（本実施形態では、ｘ軸）に対する水平角度βとで示す。これらの角度の計測は、例えば、固定台２８やボーリングマシン２６に設けられた水準器等の機器やゲージ等を用いて、ボーリングマシン２６が取り付けられた方向から求める。なお、これらの角度は、ボーリングＤを行った後に、ボーリングＤによる掘削孔を実測して求めてもよい。
【００２３】
次に、杭１０の外周面３２に到達する（当たる）まで鉛直方向に対して斜めに、開始点３０からボーリングＤを行う。すなわち、この工程では、直交する水平２軸（ｘ軸とｙ軸）で規定される座標（ｘ１，ｙ１）が既知となっている地上のポイントとしての開始点３０から、水平面に対する鉛直角度α、水平２軸のうちの１軸であるｘ軸に対する水平角度βで、地盤１２の中に埋設された構造物としての杭１０の外周面３２に到達する（当たる）まで、鉛直方向に対して斜めにボーリングＤを行う。ボーリングＤは、斜め方向へ真っ直ぐに行う。なお、杭１０の外周面３２とは、構造物としての杭１０と、地盤１２との境界面を意味する。
【００２４】
次に、ボーリングＤが、杭１０の外周面３２に到達した（当たった）ところでボーリングＤを止めて、コアを抜き出す。そして、開始点３０から、ボーリングＤが到達した（当たった）杭１０の外周面３２の到達点３４までの直線の距離Ｌ（掘削長）を求める。ボーリングＤの距離Ｌ（掘削長）は、例えば、ボーリングＤに用いたケーシングの長さや、ボーリングＤにより抜き取られたコアの長さから求めてもよいし、ボーリングＤによる掘削孔の長さを実測して求めてもよいし、これらを併用して求めてもよい。例えば、土や脆弱なコンクリートをボーリングした場合には、コアの長さからよりもケーシングの長さから距離Ｌ（掘削長）を求めるのが好ましい。
【００２５】
次に、これまで求めた、座標（ｘ１，ｙ１）、鉛直角度α、水平角度β、及び距離Ｌから、到達点の座標（ｘ２，ｙ２）を求める。
【００２６】
次に、求められた到達点の座標（ｘ２，ｙ２）から、杭１０の杭芯の座標と、杭１０の杭径（直径）を求めて、杭１０の位置を検出する。具体的には、例えば、以下の方法によって行う。まず、先に説明したボーリングＤを３回行って３つの到達点の座標（ｘ２，ｙ２）を得る。ここでは、得られた３つの到達点の座標を、座標（ｘ２１、ｙ２１）、（ｘ２２、ｙ２２）、（ｘ２３、ｙ２３）とする。
【００２７】
座標（ｘ２１、ｙ２１）、（ｘ２２、ｙ２２）、（ｘ２３、ｙ２３）は、座標（ｘ１，ｙ１）を原点の座標（０、０）とすることにより、求められた鉛直角度α、水平角度β、及び距離Ｌから、式（１）、（２）によって求めることができる。座標（ｘ１，ｙ１）を原点にしない場合には、式（１）、（２）によって得られた値にｘ１、ｙ１の値を加えることによって、座標（ｘ２１、ｙ２１）、（ｘ２２、ｙ２２）、（ｘ２３、ｙ２３）を求めることができる。
【００２８】
【数１】
0006005407.tif 000002
【数２】
0006005407.tif 000003
係数をｕ、ｍ、ｎとすると、ｘｙ座標平面上の円の一般方程式は、式（３）によって表される。
【００２９】
【数３】
0006005407.tif 000004
ここで、式（３）のｘ、ｙに、ｘ２１、ｙ２１を代入することにより式（４）が得られ、ｘ２２、ｙ２２を代入することにより式（５）が得られ、ｘ２３、ｙ２３を代入することにより式（６）が得られるので、この連立方程式を解くことにより、ｕ、ｍ、ｎが求められる。
【００３０】
【数４】
0006005407.tif 000005
【数５】
0006005407.tif 000006
【数６】
0006005407.tif 000007
そして、求めたｕ、ｍ、ｎを式（３）に代入して、ａ、ｂ、ｃを定数とする式（７）の形に変形すれば、杭１０の杭芯の座標は、座標（ａ、ｂ）となり、杭１０の杭径（直径）は、２×ｃとなる。
【００３１】
【数７】
0006005407.tif 000008
このようにして、求められた到達点の座標（ｘ２，ｙ２）から、杭１０の杭芯の座標（ａ、ｂ）と、杭径（直径）２×ｃとが求められ、杭１０の位置を検出することができる。なお、本実施形態では、水平角度βをｘ軸に対する角度とした例を示したが、水平角度βは、ｙ軸に対する角度であってもよい。
【００３２】
次に、本発明の実施形態に係る地中埋設構造物の位置検出方法の作用及び効果について説明する。
【００３３】
本実施形態の地中埋設構造物の位置検出方法では、図１、２に示すように、地盤１２の中に埋設された杭１０の外周面３２にボーリングＤを到達させて（当てて）、到達点３４の座標（ｘ２，ｙ２）を求めることにより、杭１０の位置を検出することができる。
【００３４】
これまで行われていたコア抜きボーリングによる杭の位置検出方法では、図３の正面断面図、及び図３のＢ−Ｂ矢視図である図４に示すように、平面視における杭１０と地盤１２との境界線３６を狙ってボーリングＤを行う。よって、図５の正面断面図、及び図５のＣ−Ｃ矢視図である図６に示すように、例えば、杭１０の施工位置ずれや杭径違い等によって、杭１０を施工するときに作成された施工図面等に示されている正規の位置（図５、６では、一点鎖線で示されている位置）からずれた位置（図５、６では、点線で示されている位置）に杭１０が存在する場合、ボーリングＤの回数を多くする必要がある。図４には、正規の位置に杭１０が存在していたので３本のボーリングＤで杭１０の位置が検出できた例が示され、図６には、正規の位置に杭１０が存在していなかったので９本のボーリングＤで杭１０の位置が検出できた例が示されている。図４、６に描かれている黒丸３８は、境界線３６に当たったボーリングＤの位置を示し、白抜きの丸４０は、境界線３６に当たらなかったボーリングＤの位置を示している。
【００３５】
さらに、図３、５に示すように、杭１０の上方に存在するパイルキャップ１４や基礎梁１６等の上からボーリングＤを行う必要があるので、杭１０の位置検出に係る費用が高くなってしまう。
【００３６】
これに対して、本実施形態の地中埋設構造物の位置検出方法では、ボーリングＤを到達させる（当てる）対象が、従来のような杭１０と地盤１２との境界線３６ではなく、図７の平面断面図に示すように、杭１０と地盤１２との境界面（杭１０の外周面３２）になり、ボーリングＤが当たる確率が高くなるので、ボーリングＤの回数を減らすことができる。すなわち、少ないボーリング回数で、地盤１２の中に埋設された杭１０の位置を検出することができる。これにより、コア抜き長の低減、及びコア本数の削減が可能となり、杭１０の位置検出に係る費用を低減することができる。
【００３７】
さらに、ボーリングＤは鉛直方向に対して斜めに抜かれるので、地盤１２の中に埋設された杭１０の真上から横にずれた位置からボーリングＤを開始することができる。例えば、地盤１２の中に埋設された構造物が既設の杭１０である図１の場合であれば、杭１０の上方に配置されているパイルキャップ１４や基礎梁１６を避けてボーリングＤを行うことができる。
【００３８】
また、本実施形態の地中埋設構造物の位置検出方法では、ボーリングＤの到達点３４の座標を３つ求めることで、円の方程式により、杭１０の杭心の平面座標、及び杭径（直径）を求めて、杭１０の位置を検出することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、ボーリングＤをコア抜きボーリングとした例を示したが、他のボーリングであってもよい。例えば、ボーリングＤをドリル掘削ボーリングとしてもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、斜め方向へ真っ直ぐボーリングＤを行う例を示したが、ボーリングＤが湾曲してしまう場合には、ケーシングに傾斜計や歪み計等の機器を設けたり、ボーリングＤによる掘削孔を実測したりして曲率を求め、この曲率に基づいて開始点３０から到達点３４までの直線の距離Ｌを求めるようにすればよい。
【００４１】
さらに、本実施形態では、杭１０の外周面３２に到達する（当たる）までボーリングＤを行う例を示したが、開始点３０から到達点３４までの直線の距離Ｌ（掘削長）を求めることができれば、杭１０の内部までボーリングＤを行ってもよいし、杭１０を貫通するまでボーリングＤを行ってもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、図１に示すように、杭１０の上方に存在するパイルキャップ１４や基礎梁１６を避けてボーリングＤを行う例を示したが、杭１０の上方に存在するパイルキャップ１４や基礎梁１６等の部材の上や横から、この部材を貫通するようにボーリングＤを行ってもよい。例えば、図８の正面断面図に示すように、パイルキャップ１４の横からボーリングＤを行ってもよいし、図９の正面断面図に示すように、基礎梁１６の上からボーリングＤを行ってもよい。
【００４３】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、杭１０の側方外部から外周面３２にボーリングＤを到達させた（当てた）例を示したが、図８、９に示すように、杭１０の内部から杭１０の外周面３２にボーリングＤを到達させる（当てる）ようにしてもよい。この場合の「ボーリングＤが到達した（当たった）」とは、杭１０と地盤１２との境界面（杭１０の外周面３２）の位置にボーリングＤが達したことを意味する。
【００４４】
また、本実施形態では、１回のボーリングＤで１つの到達点３４の座標（ｘ２，ｙ２）を得る例を示したが、図１０の正面断面図に示すように、杭１０にボーリングＤを斜めに貫通させて、１回のボーリングＤで２つの到達点３４の座標（ｘ２，ｙ２）を求めるようにしてもよい。このようにすれば、１回のボーリングＤで、多く（２つ）の到達点３４の座標を求めることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、地盤１２の中に埋設されている構造物を杭１０とした例を示したが、鉛直方向に対して構造断面（水平断面）の形状が異ならず、且つ外周面が鉛直面になっている構造物であれば、地盤１２の中に埋設されている他の構造物に対しても本実施形態の地中埋設構造物の位置検出方法を適用することができる。例えば、地盤１２の中に埋設されている構造物が鋼管杭や壁杭であってもよい。
【００４６】
また、鉛直方向に対して構造断面（水平断面）の形状が異なる拡底杭等の構造物に本実施形態を適用してもよい。この場合には、構造物の３次元形状を特定できるように複数の深さに対してボーリングＤを構造物の外周面に到達させる（当てる）。
【００４７】
さらに、この構造物の構造断面（水平断面）は、円形以外であってもよく、例えば、矩形や楕円形であってもよい。この場合には、構造物の構造断面（水平断面）に応じて、構造物に到達させる（当てる）ボーリングＤの数を適宜決める。例えば、図１１の平面図に示すように、構造断面の形状が矩形の壁杭４２であれば、壁杭４２の各外周壁面４４、４６、４８、５０に対して、それぞれ２つの到達点３４が得られるように各外周壁面４４、４６、４８、５０にボーリングＤを到達させれば（当てれば）、壁杭４２の位置を検出することができる。
【００４８】
すなわち、構造物の構造断面（水平断面）の外形を特定できるだけの数のボーリングＤを構造物の外周面に到達させ（当て）、図形の方程式等を用いてこの構造断面（水平断面）の形状を導きだせばよい。このように、本実施形態は、構造断面（水平断面）が楕円形の構造物に対しても適用可能であるので、斜杭に対しても適用することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、円の方程式により構造物（杭１０）の位置を求める例を示したが、得られたボーリングＤの到達点の座標から、他の方法により構造物の位置を求めてもよい。例えば、到達点の座標が３つ以上の場合には、最小自乗法によって構造物の位置を求めてもよい。
【００５０】
さらに、本実施形態では、地中埋設構造物の位置検出方法を用いて構造物としての杭１０の位置を検出する例を示したが、地盤１２の中に構造物が埋設されているか否かの調査に本実施形態の地中埋設構造物の位置検出方法を用いてもよい。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  杭（構造物）
３０  開始点（ポイント）
３２  外周面
３４  到達点
Ｄ  ボーリング
Ｌ  距離
α  鉛直角度
β  水平角度
【図１】
0006005407.tif 000009
【図２】
0006005407.tif 000010
【図３】
0006005407.tif 000011
【図４】
0006005407.tif 000012
【図５】
0006005407.tif 000013
【図６】
0006005407.tif 000014
【図７】
0006005407.tif 000015
【図８】
0006005407.tif 000016
【図９】
0006005407.tif 000017
【図１０】
0006005407.tif 000018
【図１１】
0006005407.tif 000019