(57)【要約】【課題】  地盤密度の測定時間が短く、施工作業とほぼ並行して測定し得ることによって、施工の無駄を省くことができる、地盤密度の測定システムを提供することを目的とする。【解決手段】  締め固めた地盤を掘削する掘削装置２０と、掘削孔の体積を、非接触法により測定する測定装置３０と、掘削土の重量を計測する計測装置と、測定した前記掘削孔の体積と前記掘削土の重量とから地盤密度を算出する密度算出装置と、を具備した、地盤密度の測定システムである。【選択図】図１
2005227233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締め固めた地盤を掘削する掘削装置と、
掘削孔の体積を、非接触法により測定する測定装置と、
掘削土の重量を計測する計測装置と、
測定した前記掘削孔の体積と前記掘削土の重量とから地盤密度を算出する密度算出装置と、を具備した、
地盤密度の測定システム。
【請求項２】
全装置を移動車輌に搭載して、移動可能としたことを特徴とする、
請求項１に記載の地盤密度の測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤密度の測定システムに関するものであり、特に転圧などの施工作業と並行して密度測定を行うことができ、再施工の判断を即座に行えるものである。
【背景技術】
【０００２】
盛土工事においては、完成時に要求される地盤の強度や荷重による変形・残留沈下等に関する機能特性を満足させるため、締め固めた地盤の密度を測定し、その締固め度を管理しながら工事を行っている。その際、地盤密度を測定する方法として、従来から砂置換法や水置換法などが多く用いられている。これらの方法は、地盤に小径の孔を掘り、その掘り起こした土の重量と、重量と体積との関係が既知である砂若しくは水をその孔に充填して求めた孔の体積とより、締め固めた地盤の密度を測定する方法である。
【０００３】
また掘削孔の体積を求めるその他の方法として、レーザー測距器を用いた方法も出願されている（たとえば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−１０８５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の地盤密度の測定システムにあっては、次のような問題点がある。
＜１＞置換法によって測定を行うと、地盤の掘削、掘削面の仕上げ、置換材の投入、掘削土の重量測定など複数の作業が必要であるため、密度を求めるのに長い時間がかかってしまい効率が悪い。特に、盛土の締め固め度を広範囲に亘って測定する場合には、膨大な時間が必要となってしまい施工上、不経済である。
＜２＞砂置換法で使用する砂は、再利用が難しいため、測定コストが高くついてしまう。また、水置換法では、漏水を防ぐためにシートの敷設が必要となり、手間がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決するために、本発明の地盤密度の測定システムは、締め固めた地盤を掘削する掘削装置と、掘削孔の体積を、非接触法により測定する測定装置と、掘削土の重量を計測する計測装置と、を具備しており、前記掘削孔の体積と前記掘削土の重量とから地盤密度を算出する密度算出装置と、を具備したものである。
【０００６】
また、本発明の地盤密度の測定システムは、全装置を移動車輌に搭載して、移動可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の地盤密度の測定システムは、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞本発明の地盤密度の測定システムは、掘削、孔の体積測定、掘削土の重量計測、密度の算出を一連の作業として行えるので、短時間で測定することができる。これによって施工後はもちろんのこと、転圧などの施工作業とほぼ並行に密度測定が行えるから、再施工の判断をその場で行うことで、無駄な施工作業を省くことができる。また作業は全て機械によって行えるので、測定に関わる作業員も少なくて済む。またかかる測定システムなら、広範囲に亘って複数箇所で測定を行っても、経済的負担は小さく、安価で地盤の品質を管理できる。
＜２＞本発明は、砂置換法のように体積と重量の関係が既知である高価な砂を必要としないため、ランニングコストが少なくてすみ経済的である。
＜３＞掘削孔の体積は非接触法により測定するため、地盤の土質を選ばずに密度測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
＜１＞全体の構成
本発明に係る地盤密度の測定システムは、図１に示すように、全装置を移動車輌１０に備えて移動可能に構成したもので、掘削装置２０と、掘削孔の体積を測定する測定装置３０と、掘削土の重量を計測する図外の計測装置と、地盤密度を算出する図外の密度算出装置と、から構成している。
本例では移動車輌１０に、地盤の転圧手段１１を備える転圧専用車輌を使用する。
以下、本発明を構成する各部について説明する。
【００１０】
＜２＞掘削装置
掘削装置２０は、地盤を掘削して掘削孔を形成する装置である。掘削装置２０は、地盤に形成する掘削孔にスキャニングの死角をつくらないような構成とする。たとえば、掘削装置２０は、クラムシェルのように、測定箇所を刃付きバケット２１、２１で両側から圧入して掘削するタイプ（図１）や、刃付きバケット２１を測定箇所の片側から半円上に圧入して掘削するタイプ（図示せず）などが採用できる。バケット２１の形状は、掘削孔にスキャニングの死角をつくらなければ、特に限定されるものではなく、バケット２１刃の断面形状を、矩形、円弧形、Ｖ字形などに形成しても良い。掘削装置２０は、掘削時の地盤反力に耐え得るように、移動車輌１０などに支持する。
【００１１】
また、掘削装置２０のその他の形態として、図２に示すように、測定箇所４を覆うカバー２２と、カバー２２の内部を自在に移動して測定箇所４を掘削する回転ビット等の掘削部２３と、からなるものを採用することもできる。この形態では、比較的強固な地盤でも掘削して測定できるという利点がある。掘削した土砂は、たとえばカバー２２上に設けた開口部２４から吸い込み、採取する。
また掘削装置２０には、採取した掘削土を後述する計測装置に搬送する機能を備えても良い。これによって、掘削から掘削土の測定までを機械的に行うことができる。
【００１２】
＜３＞測定装置
測定装置３０は、掘削孔の体積を測定する装置である。測定方法は、地盤に接触しない非接触法により掘削面の形状を三次元で捉えて、掘削前の地盤の形状との比較から掘削孔の体積を算出する方法で、三次元データから体積を算出するアルゴリズムは公知の方法を使用することができる。
【００１３】
掘削面を把握する方法には、たとえばレーザー光による測距技術を応用した方法（図１、図３）や、ステレオカメラ３２、３２など画像処理技術を応用した方法（図４）などが採用できる。
測距技術を応用したより詳細な方法としては、たとえば測定箇所の上方に光源３１を位置させ、下向きのレーザー光を回転させながら照射して三次元座標を求める方法（図１）や、或いは下向きのレーザー光源３３を測定箇所４の上方に平行移動させることにより三次元座標を求める方法（図３）などが採用できる。レーザー光を用いて測定する場合には、掘削孔の内壁は白くするのが好ましい。これによって、光源３１、３２から地盤面（掘削面）までの距離を正確に測定できるようになり、測定精度を向上させることができる。塗色は、スプレーなどで行うと良い。
【００１４】
また、この測定装置３０は、掘削孔の形状をスキャニングするのみならず、掘削孔を掘削する前の地盤形状を読み取るのにも使用できる。そしてこのデータを初期データとし、掘削孔の形状データと組み併せれば、掘削孔の体積を求めることができる。
なお、測定装置３０は掘削孔の体積を測定するものであれば、上記形態に限定されるものではない。
【００１５】
＜４＞計測装置
計測装置は、採取した土砂の重量を計測する装置である。この計測装置には、公知のものが使用できる。
また、計測装置には、重量のほかに土砂の水分を測定する機能を併用させても良い。含有水分を測定すれば、各測定ポイント毎に条件を補正しながら、土砂密度を求めることができるので、測定条件が異なる場合でも条件に左右されることなく、リアルタイムで正確な測定が可能となる。
【００１６】
＜５＞密度算出装置
密度算出装置は、掘削孔の体積と掘削土の重量とから、地盤密度を算出するもので、この密度算出装置には公知の装置が使用できる。
【実施例】
【００１７】
以下、図１の実施例と図５の作業フローを参照にしながら、地盤密度の測定システムの実施例について説明する。
【００１８】
＜１＞地表面の整形
盛土の上に移動車輌１０を走行させ、転圧手段１１により締め固めを行う。ある程度の硬さまで転圧を行った後、移動車輌１０を任意の測定地点で停止させる。
【００１９】
移動車輌１０には、本例のようなロードローラーのほか、転圧機能を兼ね備えたタンピングローラーやタイヤローラーなどを用いることもできる。この転圧専用車輌に、車体の内部から盛土面に向けて掘削装置２０と測定装置３０を伸縮できるように配置し、採取した掘削土を計測装置へ搬送して、車内で土砂の密度測定を行えるようにセットする（図１）。
【００２０】
＜２＞掘削土の採取
移動車輌１０から盛土面に向けて掘削装置２０を伸長し、先端に懸垂するバケット２１、２１で地盤を掘削する。この掘削装置２０は、掘削時に地盤面を押圧して、盛土の締め固め具合に影響を与えない構成とする。
掘削土はバケット２１、２１で掴んだまま、車輌１０内に取り込む。
こうして、盛土面には掘削装置２０により形成された掘削孔ができる。
【００２１】
＜３＞掘削孔のスキャニング
次に、掘削孔の形状を求める。本例では、レーザー光源３１が回転する測距技術を用いて行う。
移動車輌１０から掘削孔に向けて光源３１を伸長し、掘削孔の開口部近傍で停止させる。光源３１を回転させながら、掘削孔に向けてレーザー光を照射し、光源３１の照射角度と回転速度、および掘削面までの距離から掘削面の形状を三次元で割り出す。そして、この三次元データと、掘削前にあらかじめ測定した地盤面のデータとを比較して、掘削孔の体積を求める。
測定が終了したら、光源３１は移動車輌１０内にしまい込む。
【００２２】
＜４＞掘削土の重量測定
先の工程で採取した掘削土の重量を、計測装置を用いて測定する。密度の算出には、掘削土の重量が必須要素となるので、掘削孔の中には掘削土が残らないようにする。そのため、万が一掘削孔の中に、掘削土の一部を取りこぼした場合には、バキューム若しくはその他の機械的な機構等を用いて、残土を強制的に回収するのが好ましい。
【００２３】
なお、この重量の計測工程は、掘削孔の体積測定の後に行っても、或いは体積測定の前に行うこともできるが、より測定時間を節約するためには、体積測定と並行して行うのが好ましい（図５）。
【００２４】
＜５＞密度測定
次に、地盤密度を算出する。
掘削土の含有水分を測定する場合には、移動車輌１０に予め搭載した水分計を用いて行う。また、必要に応じて乾燥炉による方法、フライパン法などを用いて測定しても良い。この水分測定は重量の測定と同時に行っても良い。
測定ポイント毎の含有水分を比較し、全体で含水比を調整する。
【００２５】
以上の作業が終了した後、測定した掘削孔の体積値、掘削土の重量値および含水比から、地盤密度の算出を行う。
測定が終了した後、移動車輌１０を別の測定ポイントに移動して、同様の方法にて地盤密度の測定を行う。
なお、密度の算出は、計測した各データを車外に出力して、算出する形態としても良い。
【００２６】
以上のように、本発明は孔の掘削作業、体積測定、掘削土の重量測定等を一連のシステムとして機械的に行うことができるので、測定時間を大幅に短縮することができる。このため、転圧などの施工作業をほぼ並行に測定を行いながら、再転圧の判断を即座に行うことができる。これによって、無駄な施工を省くことができる。
以上は、一台の移動車輌１０で密度測定を行う実施例について説明したが、数台の移動車輌１０にて測定を実施できることはもちろんである。
【００２７】
なお、以上は各装置を転圧専用車輌１０に搭載して、転圧から密度測定までを一連のシステムとして行える形態としたが、バックホウなど転圧手段１１を備えないショベル系掘削機、ブルドーザーなどの運搬系車輌に全装置を搭載しても良く、また移動車輌１０を用いずに各装置を一纏めにした携帯形式とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の地盤密度の測定システムの実施例の説明図。
【図２】掘削装置のその他の形態。
【図３】他の形態の測定装置を示した図。
【図４】他の形態の測定装置を示した図。
【図５】地盤密度の測定システムの工程図。
【符号の説明】
【００２９】
１０・・移動車輌
１１・・転圧手段
２０・・掘削装置
３０・・測定装置
【図１】
2005227233.tif 000003
【図２】
2005227233.tif 000004
【図３】
2005227233.tif 000005
【図４】
2005227233.tif 000006
【図５】
2005227233.tif 000007