(57)【要約】【課題】  電磁波を用いて地上から地中を探査したときに、探査対象物の埋没状態を詳しく検知することができる地中探査装置を提供することを課題とする。【解決手段】  地上から地中Ｇ２を探査するための地中探査装置１であって、電磁波を地面Ｇ１に対して斜めに送信するとともに、地中Ｇ２で反射した電磁波を受信するアンテナ部１１を備えている。【選択図】      図３
2006300574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上から地中を探査するための地中探査装置であって、
電磁波を地面に対して斜めに送信するとともに、前記地中で反射した前記電磁波を受信するアンテナ部を備えていることを特徴とする地中探査装置。
【請求項２】
前記アンテナ部は、前記地面に対して斜めに配置された送受信面によって前記電磁波を送受信するように構成されており、
前記送受信面と前記地面との間には、誘電体が介設されていることを特徴とする請求項１に記載の地中探査装置。
【請求項３】
前記誘電体には、走行手段が取り付けられており、前記地中探査装置は、前記走行手段によって、前記地面上を移動可能であることを特徴とする請求項２に記載の地中探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上から地中を探査するための地中探査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の解体撤去作業において、建築物の基礎杭を引き抜くときに、基礎杭の上端部が地上に露出していない基礎杭があり、このような基礎杭が引き抜かれずに放置されてしまう場合がある。そして、地中に埋没されている基礎杭が放置されていると、跡地に建築物を建築する場合に支障が生じるため、地中に埋没されている基礎杭を検知して撤去する必要がある。
【０００３】
そこで、地上から地中を探査する地中探査装置としては、図４（ａ）に示すように、地盤Ｇの地面Ｇ１に対して平行な送受信面１１ａから、電磁波を地面Ｇ１に対して垂直に送信するとともに、地中Ｇ２で反射した電磁波（以下、「反射波」という場合がある。）を送受信面１１ａによって受信するアンテナ部１１を有する探査レーダ１０′を備えている地中探査装置１′がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記従来の地中探査装置１′の送受信面１１ａから地面Ｇ１に対して送信された電磁波は、地面Ｇ１から地中Ｇ２に進入し、地中Ｇ２で誘電率や導電率が異なる領域に達した場合には、その境界で電磁波が反射することになる。前記従来の地中探査装置１′では、地中Ｇ２からの反射波を送受信面１１ａで受信し、その反射波の領域や強度等に基づいて、図示しない画像処理装置が地中Ｇ２の構造を表示することにより、地上から地中Ｇ２を探査することができる。
【０００５】
そして、前記従来の地中探査装置１′では、送受信面１１ａから地面Ｇ１に対して電磁波を送信して地中Ｇ２に進入させ、地中Ｇ２の基礎杭Ｋで反射した反射波を送受信面１１ａで受信することにより、地中Ｇ２の基礎杭Ｋを地上から検知することができる。
【特許文献１】実公平４−０２５６７３号公報（第２頁右欄第７行目〜第３頁左欄第１行目、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の地中探査装置１′では、送受信面１１ａから地面Ｇ１に対して垂直に電磁波を送信しているため、電磁波は、基礎杭Ｋの上端面で反射することになる。すなわち、反射波の領域は、基礎杭Ｋの上端面の領域を示していることになる。図４（ｂ）は、前記従来の地中探査装置１′によって検知した基礎杭Ｋを表示した図であり、平面領域内における基礎杭Ｋの位置および上端部の深度を検知することはできるが、基礎杭Ｋの下端部の深度や基礎杭Ｋの傾きを検知することができない。そのため、基礎杭Ｋを撤去するときには、基礎杭Ｋの周囲を掘削することで埋没状態を詳しく把握することになり、あらかじめ予想した埋没状態と異なる場合には、作業手順を変更しなければならず、撤去作業が煩雑になってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、電磁波を用いて地上から地中を探査したときに、探査対象物の埋没状態を詳しく検知することができる地中探査装置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】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、地上から地中を探査するための地中探査装置であって、電磁波を地面に対して斜めに送信するとともに、地中で反射した電磁波を受信するアンテナ部を備えている。
ここで、探査対象物とは、基礎杭等の埋没物や、空洞や亀裂等の地下構造であり、周囲の土砂とは異なる誘電率や導電率を有するものである。
【０００９】
このように、本発明の地中探査装置では、電磁波を地面に対して斜めに送信するとともに、地中で反射した電磁波を受信するアンテナ部を備えており、アンテナ部から送信された電磁波は、地中を斜めに進んで、探査対象物の側面で反射することになる。これにより、反射波の領域は、探査対象物の側面形状を示していることになるため、探査対象物の上下端部の深度および探査対象物の傾きを検知することができる。また、反射波の強度や反射時間に基づいて、探査対象物までの距離を求めることにより、平面領域における探査対象物の位置を検知することができる。
なお、アンテナ部は、電磁波を送信する送信部と、電磁波を受信する受信部とが一体となっている構成や、送受信部が分割されている構成など限定されるものではない。
【００１０】
前記した地中探査装置において、アンテナ部は、地面に対して斜めに配置された送受信面によって電磁波を送受信するように構成されており、送受信面と地面との間には、誘電体が介設されていることが望ましい。
ここで、誘電体とは、電磁波が通過可能な部材であり、セラミックスや粘土など、その材料は限定されるものではないが、誘電体の誘電率および導電率は、地盤の土砂の誘電率および導電率と同じまたは近似する値であることが望ましい。
【００１１】
このように、地面に対して斜めに配置された送受信面によって電磁波を送受信するように構成し、送受信面と地面との間に誘電体を介設することにより、送受信面と地面との間における電磁波の反射を抑制することができるため、送受信面と地面とが大きく離れている場合であっても、探査対象物の埋没状態を検知することができる。
また、送受信面と地面との間に、傾斜部が形成された誘電体を介設することにより、送受信面を地面に対して斜めに配置する場合には、送受信面が地面に対して平行に配置される既存のアンテナ部を利用することができるため、製造コストを下げることができる。
【００１２】
前記した地中探査装置において、誘電体には、走行手段が取り付けられており、地中探査装置は、走行手段によって、地面上を移動可能であることが望ましい。
ここで、走行手段の構成としては、フレーム等の部材を介して誘電体に取り付けられた車輪や、誘電体に連結した自走可能な車両など、その構成は限定されるものではない。
【００１３】
このように、誘電体に取り付けられた走行手段によって、地中探査装置が地面上を移動可能であるため、広範囲を効率良く探査することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の地中探査装置によれば、アンテナ部から送信された電磁波は、地中を斜めに進んで、探査対象物の側面で反射することになる。すなわち、反射波の領域は、探査対象物の側面形状を示しているため、探査対象物の上下端部の深度および傾きを検知することができる。また、反射波の強度や反射時間に基づいて、探査対象物までの距離を求めることにより、平面領域における探査対象物の位置を検知することができる。このように、本発明の地中探査装置では、探査対象物の埋没状態を地上から詳しく検知することができる。
特に、地中に埋没されている基礎杭を撤去するために、地中を探査する場合には、基礎杭の上下端部の深度および傾きを検知することができ、基礎杭の埋没状態を詳しく検知することができるため、作業計画を的確に作成することができ、作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の地中探査装置を上方から見た斜視図である。図２は、本実施形態の地中探査装置を示した側面図である。図３は、本実施形態の地中探査装置を用いた地中探査方法を示した図で、（ａ）は、地中を探査している態様を示した側面図、（ｂ）は検知した基礎杭の埋没状態を表示した図である。
本実施形態では、地中に埋没されている基礎杭を撤去するために、地中を探査する場合に用いられる地中探査装置を例として説明する。
なお、以下の説明において、前後方向とは、図１および図２に示した前後方向に対応している。
【００１６】
［地中探査装置の構成］
地中探査装置１は、図１に示すように、電磁波を送受信するアンテナ部１１（図２参照）が収容されている探査レーダ１０と、探査レーダ１０が取り付けられている台車２０とから構成されている。
【００１７】
台車２０は、図１に示すように、中空体のフレーム２１と、このフレーム２１の内部に嵌め込まれている誘電体２２とから構成されている。
【００１８】
フレーム２１は、図２に示すように、平面視で矩形状の底板２３と、底板２３の左右側端部に垂設された側面視で略三角形状の側板２４，２４と、底板２３の前端部から後方に向かって斜め上方に傾斜している矩形状の前板２５と、前板２５の頂部（後端部）から後方に向かって斜め下方に傾斜している矩形状の後板２６とから構成された中空体であり、底板２３と後板２６は、電磁波の通過に影響を与えないプラスチック等の材料によって形成されている。
フレーム２１の後板２６は、地面Ｇ１に対して４５°の角度で傾斜しており、その外周形状は、後記する探査レーダ１０の底板１４の外周形状と一致している。
【００１９】
また、フレーム２１の下部の四隅には、走行手段である車輪２１ａ・・・が回転自在に取り付けられており、この車輪２１ａ・・・によって台車２０は地面Ｇ１上を移動可能となっている。
なお、台車２０の底板２３と地面Ｇ１との間には、僅かに隙間が形成されているが、電磁波の通過に影響を与えない間隔（例えば、５ｃｍ程度）となっている。
【００２０】
誘電体２２は、電磁波が通過可能な部材であり、フレーム２１の内部に嵌め込まれている。この誘電体２２の誘電率および導電率は、探査対象である地盤Ｇの土砂の誘電率および導電率と同じまたは近似する値となっており、電磁波の通過に影響を与えない構成となっている。なお、誘電体２２の材料は限定されるものではなく、例えば、セラミックスや粘土を用いることができる。
【００２１】
探査レーダ１０は、図２に示すように、電磁波を地盤Ｇの地面Ｇ１に対して送信するとともに、その電磁波が地中Ｇ２で反射した反射波を受信するアンテナ部１１と、アンテナ部１１が受信した反射波を外部の画像処理装置（図示せず）に送信する通信装置１２とが直方体のケース１３の内部に収容された構成となっている。
【００２２】
アンテナ部１１は、平坦な送受信面１１ａを備えており、この送受信面１１ａから電磁波を送信するとともに、送受信面１１ａで反射波を受信するように構成されている。送受信面１１ａでは、その平面に対して垂直となる方向に向かって電磁波を送信するように構成されている。
このアンテナ部１１は、ケース１３の底板１４の上面に取り付けられており、送受信面１１ａが底板１４の上面に重ね合わされている。なお、ケース１３の底板１４は、電磁波の通過に影響を与えないプラスチック等の材料によって形成されているため、アンテナ部１１による電磁波の送受信に影響を与えることがない。
【００２３】
さらに、ケース１３の底板１４は、台車２０の後板２６の上面２６ａに重ね合わされて取り付けられている。このように、探査レーダ１０は、台車２０に取り付けられることにより所定の高さに配置されている。
台車２０の後板２６は、後方に向かって斜め下方に４５°の角度で傾斜しているため、この後板２６に取り付けられたケース１３の底板１４も後方に向かって斜め下方に４５°の角度で傾斜することになる。これにより、アンテナ部１１の送受信面１１ａは、地面Ｇ１に対して４５°の角度で向き合うことになり、図３（ａ）に示すように、送受信面１１ａから送信される電磁波は、地面Ｇ１に対して斜めに４５°の角度で送信される。
【００２４】
ここで、アンテナ部１１の送受信面１１ａから地面Ｇ１に対して斜めに送信された電磁波は、地中Ｇ２を斜めに進んで、誘電率や導電率が異なる基礎杭Ｋの側面に達すると、その境界で反射する。この反射波のうち地面Ｇ１に対して斜めに４５°の角度で反射した成分が、アンテナ部１１の送受信面１１ａで受信され、通信装置１２から外部の画像処理装置（図示せず）に送信される。画像処理装置では、反射波の領域に基づいて、基礎杭Ｋの側面形状を表示するとともに、反射波の強度や反射時間に基づいて、平面領域における基礎杭Ｋの位置を表示する。
なお、画像処理装置は、電磁波の領域または強度や反射時間に基づいて、地下構造を表示する既存の装置を用いており、本実施形態のように、地中探査装置１の外部に設けられている構成や、地中探査装置１に取り付けられている構成など限定されるものではない。
【００２５】
また、ケース１３の上面１３ａの中央部の左右両端には、パイプ部材をコの字状に曲げて形成した取っ手部１５の各基端部が各々取り付けられている。この取っ手部１５は、ケース１３の上面１３ａから後方に向かって斜め上方に延長された後に、後方に向かって水平に延長されており、後端部は左右方向に延長された把持部１５ａとなっている。この把持部１５ａは、作業員が把持し易い高さに設定されており、取っ手部１５を作業員が押し引きすることにより、台車２０の車輪２１ａ・・・によって、地中探査装置１を地面Ｇ１上で移動させることができる（図３（ａ）参照）。
【００２６】
このように、本実施形態の地中探査装置１では、探査レーダ１０のケース１３と地面Ｇ１との間に、傾斜部が形成された台車２０を介設することにより、送受信面１１ａが地面Ｇ１に対して斜めに配置された探査レーダ１０を構成しており、送受信面１１ａが地面Ｇ１に対して平行に配置される既存の探査レーダ１０′（図４（ａ）参照）を利用することができるため、地中探査装置１の製造コストを下げることができる。
【００２７】
［地中探査方法］
次に、本実施形態の地中探査装置１を用いて、地中Ｇ２に埋没している基礎杭Ｋを探査する方法について説明する。
【００２８】
まず、図３（ａ）に示すように、作業員は、地中探査装置１の取っ手部１５を押し引きすることにより、探査対象となる領域に地中探査装置１を移動させ、アンテナ部１１の送受信面１１ａから、電磁波を地面Ｇ１に対して斜めに送信する。
【００２９】
このとき、送受信面１１ａと地面Ｇ１との間には、地盤Ｇの土砂の誘電率および導電率と同じまたは近似する値の誘電率および導電率である誘電体２２が嵌め込まれた台車２０が介設されており、さらに、アンテナ部１１が収容されている探査レーダ１０のケース１３、台車２０のフレーム２１、台車２０と地面Ｇ１との間隔は、電磁波の通過に対して影響を与えないように構成されているため、電磁波は、送受信面１１ａから地面Ｇ１の間において反射が抑制され、送受信面１１ａから地面Ｇ１の間で反射を大きく生じることなく、地面Ｇ１から地中Ｇ２に進入する。
【００３０】
地中Ｇ２に進入した電磁波は、地中Ｇ２を斜めに進んで、基礎杭Ｋの側面に達すると、その境界で反射し、その反射波のうち地面Ｇ１に対して斜めに４５°の角度で反射した成分が、アンテナ部１１の送受信面１１ａで受信される。
ここで、反射波は、基礎杭Ｋの側面で反射しているため、その領域は基礎杭Ｋの側面形状を示していることになる。
【００３１】
探査レーダ１０は、アンテナ部１１の送受信面１１ａで受信した反射波を、通信装置１２によって外部の画像処理装置（図示せず）に送信し、画像処理装置では、反射波の領域に基づいて、基礎杭Ｋの側面形状を表示するとともに、反射波の強度や反射時間に基づいて、探査レーダ１０から基礎杭Ｋまでの距離を表示することにより、図３（ｂ）に示すように、基礎杭Ｋの埋没状態を示す。
【００３２】
このように、地中探査装置１では、反射波の領域が基礎杭Ｋの側面形状を示しており、基礎杭Ｋの上下端部が示されるため、基礎杭Ｋの上下端部の深度、および基礎杭Ｋの傾きを検知することができる。
また、反射波の強度や反射時間に基づいて、基礎杭Ｋまでの距離を求めることにより、平面領域における基礎杭Ｋの位置を検知することができる。
なお、送受信面１１ａと地面Ｇ１との間には、地盤Ｇの土砂の誘電率および導電率と同じまたは近似する値の誘電率および導電率である誘電体２２が嵌め込まれた台車２０が介設されているため、送受信面１１ａと地面Ｇ１とが大きく離れている場合であっても、基礎杭Ｋの埋没状態を検知することができる。
したがって、本発明の地中探査装置１では、基礎杭Ｋの埋没状態を地上から詳しく検知することができ、基礎杭Ｋを撤去するときの作業計画を的確に作成することができるため、作業効率を向上させることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態の地中探査装置１では、図３（ａ）に示すように、台車２０の下部に取り付けられた車輪２１ａ・・・によって、地中探査装置１を地面Ｇ１上で移動させることにより、広範囲を探査可能となっているが、地中探査装置１の走行手段は、車輪２１ａ・・・に限定されるものではなく、台車２０の下部に履帯を取り付けた構成や、台車２０を自走可能な車両に連結した構成を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の地中探査装置を上方から見た斜視図である。
【図２】本実施形態の地中探査装置を示した側面図である。
【図３】本実施形態の地中探査装置を用いた地中探査方法を示した図で、（ａ）は、地中を探査している態様を示した側面図、（ｂ）は検知した基礎杭の埋没状態を表示した図である。
【図４】従来の地中探査装置を用いた地中探査方法を示した図で、（ａ）は、地中を探査している態様を示した側面図、（ｂ）は検知した基礎杭の埋没状態を表示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      地中探査装置
１０    探査レーダ
１１    アンテナ部
１１ａ  送受信面
１４    底板
２０    台車
２２    誘電体
２３    底板
Ｇ      地盤
Ｇ１    地面
Ｇ２    地中
Ｋ      基礎杭
【図１】
2006300574.tif 000003
【図２】
2006300574.tif 000004
【図３】
2006300574.tif 000005
【図４】
2006300574.tif 000006