(57)【要約】【課題】改良体の出来形の測定精度の向上を図ることができる改良体測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】地盤中に硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の出来形を測定する改良体測定装置１であって、未硬化改良体の中に略鉛直に配置することが可能なケーシング２と、ケーシング２内に収納された屈曲可能な長尺棒状の計測体３と、計測体３を、ケーシング２の下部に位置する送出口２９からケーシング２の外に送り出すと共に、送り出された計測体３の先端を、未硬化改良体と未改良地盤との境界面まで移動させる送り出し機構４と、計測体３の形状を検出する形状検出手段５と、を備える。【選択図】図２
2013072748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の出来形を測定する改良体測定装置であって、
未硬化改良体の中に略鉛直に配置することが可能なケーシングと、
該ケーシング内に収納された屈曲可能な長尺棒状の計測体と、
該計測体を、前記ケーシングの下部に位置する送出口から該ケーシングの外に送り出すと共に、送り出された計測体の先端を、前記未硬化改良体と未改良地盤との境界面まで移動させる送り出し機構と、
前記計測体の形状を検出する形状検出手段と、
を備えることを特徴とする改良体測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された改良体測定装置において、
前記形状検出手段が、
前記ケーシング内に配設されたインターフェース部と、
該インターフェース部から延出すると共に前記計測体の表面に設置されて該計測体の長さ方向に沿って延在し、該計測体の変形に追従して変形可能なセンサー部と、
前記未硬化改良体の外に配置されていると共に、前記インターフェース部に接続されたモニター部と、
を備えており、
前記モニター部の画面に、前記センサー部の形状の三次元画像が表示されることを特徴とする改良体測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中に硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の出来形を測定する改良体測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、改良対象地盤中に硬化材を噴射させて混合攪拌することによって改良体を造成する高圧噴射攪拌工法がある。この改良体の出来形（例えば径寸法）の測定方法として、温度、荷重、ｐＨなどの変化を検知するための検知センサーを棒状部材の先端に取り付け、その検知センサーを棒状部材とともに改良体中の径方向、すなわち水平方向に延出させ、改良体と未改良地盤との境界面を検知し、その検知位置に延出した棒状部材の長さ寸法を測定することにより改良径を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、地盤内に貫入されるケーシングの内部に棒状部材を挿入させて、その下端部（先端部）をケーシングの内部から水平方向に延出させ、改良体と未改良地盤との境界面へと貫入もしくは接触させるようにして送り込む装置が地上の地盤改良機に搭載され、棒状部材の先端部には境界面における荷重変化、温度変化又はｐＨ変化のうち少なくともいずれか一つを検出する検知センサーが設けられており、この検知センサーによって境界面が確認された際の棒状部材の水平方向における改良体への貫入量に基づいて改良体の径を測定する測定装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５２６３４号公報
【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に示すような従来の改良体測定装置では、以下のような問題があった。
すなわち、従来の改良体測定装置では、温度、荷重、ｐＨの変化を検知することで改良体と未改良地盤との境界面を検出する方法であるが、泥水で満たされた攪拌地盤内に検知センサーを貫入させることから、検知センサーが泥水の性状の影響を受けて検知精度が低下するおそれがある。よって、改良体の出来形の測定精度が低いという欠点があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、改良体の出来形の測定精度の向上を図ることができる改良体測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る改良体測定装置は、地盤中に硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の出来形を測定する改良体測定装置であって、未硬化改良体の中に略鉛直に配置することが可能なケーシングと、該ケーシング内に収納された屈曲可能な長尺棒状の計測体と、該計測体を、前記ケーシングの下部に位置する送出口から該ケーシングの外に送り出すと共に、送り出された計測体の先端を、前記未硬化改良体と未改良地盤との境界面まで移動させる送り出し機構と、前記計測体の形状を検出する形状検出手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴の改良体測定装置によって改良体の出来形を測定する際には、まず、改良直後の未硬化改良体の中にケーシングを配置する。このケーシングは、未硬化改良体の中に直接挿入してもよく、或いは、例えば改良体の中に挿入された改良掘削機の掘削ロッドの中に仕込ませておいてもよい。また、ケーシングは、改良体の中心軸線上に配置してもよく、或いは、改良体の中心軸線から偏心した位置に配置してもよい。次に、送り出し機構を駆動させ、この送り出し機構によって長尺棒状の計測体を送出口からケーシングの外に送り出し、計測体の先端を未硬化改良体と未改良地盤との境界面まで移動させる。このとき、計測体は、水平面に沿ってケーシング又は改良体の半径方向に延在してもよく、或いは、前記半径方向に対して水平面若しくは鉛直面に沿って傾いた方向に延在してもよい。計測体の先端が前記境界面（未改良地盤の壁面）に当接した後も、送り出し機構による計測体の送り出しが続けられることで、計測体の延出部分（送出口と境界面との間の部分）に座屈又は撓み（曲げ）などの変形が生じる。このとき、形状検出手段によって計測体の形状をモニタリングすることで、前記した計測体の変形を検出することができる。そして、この計測体の変形の検出に基づいて改良体の出来形を測定することが可能である。すなわち、ケーシング（送出口）の位置から境界面までの距離を測定することができる。
【０００９】
また、本発明に係る改良体測定装置は、前記形状検出手段が、前記ケーシング内に配設されたインターフェース部と、該インターフェース部から延出すると共に前記計測体の表面に設置されて該計測体の長さ方向に沿って延在し、該計測体の変形に追従して変形可能なセンサー部と、前記未硬化改良体の外に配置されていると共に前記インターフェース部に接続されたモニター部と、を備えており、前記モニター部の画面に、前記センサー部の形状の三次元画像が表示されることが好ましい。
【００１０】
これにより、センサー部の形状は計測体の形状と略一致するので、センサー部の形状の三次元画像は計測体の三次元形状に相当し、モニター部の画面に表示された三次元画像によって計測体の形状が三次元的に把握される。これにより、計測体の変形を三次元的に検出することができるので、計測体の先端が前記境界面に到達したことが確実に検知され、改良体の出来形の測定精度が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る改良体測定装置によれば、計測体の変形の検出に基づいて改良体の出来形を測定するので、泥水の性状等の影響を受けにくく、改良体の出来形の測定精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態による改良体測定装置の概略を示す側面図である。
【図２】改良体測定装置を模式的に示す破断側面図である。
【図３】フィーラー（計測体）を示す図であって、（ａ）は図２に示すＡ−Ａ´間の断面図であり、（ｂ）は部分平面図である。
【図４】モニター部の画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態による改良体測定装置について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１の符号１は、本実施の形態による高圧噴射攪拌工法に用いられる改良体測定装置を示している。すなわち、改良体測定装置１は、改良対象地盤Ｇ中に高圧で硬化材を噴射させて攪拌混合する改良掘削機１０によって造成した改良体Ｋの出来形を測定するためのものであり、具体的には、改良体Ｋの径寸法（以下、単に改良径ということもある）を測定するためのものである。本実施形態では、改良体測定装置１は、改良掘削機１０に具備されている。
【００１５】
改良掘削機１０は、地上に架台１１を介して設けられ、先端ビット１２を装着した掘削ロッド１３を地盤Ｇ内に鉛直方向に貫入させ、所定の深さまで貫入させたときに、掘削ロッド１３の下部側面に備えた噴射ノズル１４により硬化材Ｎを高圧噴射させる周知の構成を有している。つまり、噴射ノズル１４より硬化材を高圧噴射させつつ、掘削ロッド１３を回転させることで、掘削ロッド１３の周囲に所定の改良径からなる改良体Ｋが形成されることになる。掘削ロッド１３は、筒状をなし、その内部には、噴射ノズル１４に接続する硬化材Ｎを送るための注入管１５が収納されている。
【００１６】
図１、図２に示すように、改良体測定装置１は、ケーシング２と、このケーシング２内に収納された屈曲可能なフィーラー３（計測体）と、フィーラー３を送り出す送り出し機構４と、フィーラー３の形状を検出する形状検出手段５と、を備えている。
【００１７】
ケーシング２は、複数の筒体２０〜２２を継手して形成された管体であり、掘削ロッド１３の中に挿通されて収納されている。このケーシング２は、掘削ロッド１３が未硬化の改良体Ｋの中に下向きに挿入されることで未硬化の改良体Ｋの中に略鉛直に配置される。ケーシング２の最上端の筒体２０は、その直ぐ下の筒体２１とスイベル２３を介して継手されている。最上端の筒体２０の上端部の内側にはシーリング蓋２４が嵌合されており、このシーリング蓋２４によって最上段の筒体２０の上端が密封されている。また、最上段の筒体２０には、ケーシング２内のうちの後述するピストン４０の上側に高圧水Ｗを供給するための供給口２５が形成されている。この供給口２５は、他の筒体２１、２２に形成されていてもよい。複数の中間の筒体２１同士は、リング状のジョイント２６を介して継手されている。最下端の筒体２２の下端部には、下方に向かって漸次縮径したテーパー部２７を介してベンド部２８が連設されている。このベンド部２８は、円弧状に９０度に屈曲した管部であり、テーパー部２７の下端から下向きに延出した後、掘削ロッド１３の周壁に向かって屈曲しており、先端（送出口２９）が掘削ロッド１３の外部に向けて開口されている。
【００１８】
送り出し機構４は、フィーラー３を、ケーシング２の下部に位置する送出口２９からケーシング２の外に送り出すと共に、送り出されたフィーラー３の先端を、未硬化の改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆまで移動させるための機構である。この送り出し機構４は、ケーシング２内に嵌装されていると共にケーシング２の軸方向に沿って摺動可能なピストン４０と、前記供給口２５からケーシング２内に高圧水Ｗを供給してピストン４０を押し下げる図示せぬ押下手段と、を備えている。
【００１９】
ピストン４０は、ケーシング２の内面に対して液密に接した状態で上下移動可能に挿通された外管４１と、この外管４１対して液密に挿通係止したり外管４１内部に上下軸方向に連通する隙間を形成したりすることが可能な内管４２とからなる。このピストン４０は、ケーシング２の中間部分の適宜な位置に配置（本実施の形態では下方位置）されている。そして、外管４１と内管４２とが液密に係止された状態で、ケーシング２内のピストン４０の上方領域に後述する供給口２５から高圧水Ｗが供給される構成となっている。
【００２０】
フィーラー３は、例えばばね鋼などの材料から長尺棒状の帯体であり、図３（ａ）に示すようにコンベックスメジャーのように断面視湾曲した形状をなしており、湾曲している凹曲面３０側に屈曲し易く、その反対側（凸曲面３１側）で軸方向には曲げ難い形状となっている。そして、図２に示すように、フィーラー３の基端部３２がピストン４０に固定されている。なお、ピストン４０が押し下げられてなく上方位置にあるときは、フィーラー３は全長に亘ってケーシング２内に収納されており、フィーラー３の先端部３３（図１に示す。）がベンド部２８内においてベンド部２８の内周面に沿って９０度に湾曲されている。
【００２１】
図２に示すように、形状検出手段５は、フィーラー３の形状を検出するための検出装置であり、特に、フィーラー３の形状を三次元的に検出することが可能な３Ｄセンサであり、例えば光ファイバ技術を応用したＭＥＡＳＵＲＡＮＤ社の「Ｓｈａｐｅ  Ｔａｐｅ」を使用してもよい。形状検出手段５の概略構成としては、ケーシング２内に配設されたインターフェース部５０と、そのインターフェース部５０の下端から延出するセンサー部５１と、インターフェース部５０にケーブル５３を介して接続されたモニター部５２と、を備えている。
【００２２】
インターフェース部５０は、センサー部５１とケーブル５３とを接続させるための接続部材である。このインターフェース部５０は、ピストン２２の上端面の上に設置されたケース６に内装されている。ケース６は、ピストン２２に螺合などで固定された台座６０と、台座６０の上に載せて固定された中空のカバー６１と、を備えており、インターフェース部５０は、台座６０上に載置されていると共にカバー６１内に収容されている。
【００２３】
また、カバー６１の上端部には、ケーシング２内に挿通された内側ロッド７の下端部が連結されている。この内側ロッド７は、複数の管体７０を継手して形成された棒体であり、ケーシング２内に同軸上に延設されている。また、内側ロッド７の上端部は、前記したシーリング蓋２４を貫通してケーシング２の上方に突出されている。
【００２４】
センサー部５１は、フィーラー３の表面に設置されてフィーラー３の長さ方向に沿って延在するテープ状のセンサー部であり、フィーラー３の変形に追従して変形可能である。センサー部５１の基端部は、台座６０を貫通してピストン４０の内管４２の内側に挿通されており、センサー部５１は、内管４２の下端から延出してテーパー部２７及びベンド部２８の内側に挿通されており、このベンド部２８内においてベンド部２８に沿って９０度に円弧状に曲げられている。センサー部５１は、図３（ａ）に示すように、フィーラー３の凹曲面３０上に載置されていると共に、図３（ｂ）に示すように、フィーラー３の幅方向の中央位置に配置されている。
【００２５】
モニター部５２は、センサー部５１からの情報（信号）を処理して画面５４にセンサー部５１の形状の三次元画像をリアルタイムで表示する表示部であり、情報処理を行う制御装置５５と、画像を表示する画面５４を有するディスプレイ装置５６と、を備えている。モニター部５２としては、例えばパーソナルコンピュータを使用することが可能であり、制御装置５５とディスプレイ装置５６とが一体となったノート型パーソナルコンピュータであってもよい。
【００２６】
図４に示すように、ディスプレイ装置５６の画面５４には、図２に示すセンサー部５１を三次元的に表した三次元画像５７が表示される。この三次元画像５７は、センサー部５１の形状と一致しており、センサー部５１の形状が変化するとそれに追従して変化する。また、制御装置５５は、画面５４に表示された三次元画像５７からセンサー部５１の形状寸法を算出することも可能である。
【００２７】
なお、図２に示すように、モニター部５２とインターフェース部５０とを接続するケーブル５３は、インターフェース部５０からカバー６１の上端部を貫通して延在し、さらに内側ロッド７内を通過し、内側ロッド７の上端から延出してモニター部５２に接続されている。
【００２８】
次に、上記した構成からなる改良体測定装置１によって改良体Ｋの出来形を測定する方法について説明する。
【００２９】
まず、改良直後の未硬化の改良体Ｋの中にケーシング２を配置する。本実施形態では、掘削ロッド１３の内側にケーシング２が仕込まれているので、噴射ノズル１４から硬化材Ｎを高圧噴射して地盤改良を行っている時点で、既にケーシング２が改良体Ｋの中に配置されている。
【００３０】
次に、送り出し機構４を駆動させ、この送り出し機構４によってフィーラー３を送出口２９からケーシング２の外に送り出す。つまり、供給口２５からケーシング２内に高圧水Ｗを供給することで、高圧水Ｗの圧力によってピストン４０が下方に押圧されてケーシング２に沿って下降し、ピストン４０に固定されたフィーラー３が送出口２９からケーシング２の径方向外側に向かって送り出される。そして、フィーラー３の先端部３３を未硬化改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆまで移動させる。
【００３１】
図１に示すように、フィーラー３の先端３３が境界面Ｆに当接した後も、送り出し機構４によるフィーラー３の送り出しが続けられることで、フィーラー３の延出部分（送出口２９と境界面Ｆとの間の部分）に座屈又は撓み（曲げ）などの変形が生じる。このとき、形状検出手段５によってフィーラー３の形状をモニタリングすることで、フィーラー３の変形を検出することができる。
【００３２】
すなわち、センサー部５１の形状はフィーラー３の形状と略一致するので、センサー部５１の形状の三次元画像５７（図４に示す。）はフィーラー３の三次元形状に相当し、モニター部５２の画面５４に表示された三次元画像５７によってフィーラー３の形状が三次元的に把握される。これにより、フィーラー３の変形を三次元的に検出することができる。
【００３３】
このようにフィーラー３の変形を三次元的に検出することで、これに基づいて改良体Ｋの出来形（径方向寸法）を測定することが可能である。すなわち、ケーシング２（送出口２９）の位置から境界面Ｆまでの距離を測定することができる。
【００３４】
上記した改良体測定装置１によれば、フィーラー３の変形の検出に基づいて改良体Ｋの出来形を測定するので、泥水の性状等の影響を受けにくく、改良体Ｋの出来形の測定精度の向上を図ることができる。
【００３５】
また、センサー部５１の形状の三次元画像を表示することができる形状検出手段５を使用して、フィーラー３の変形を三次元的に検出することができるので、フィーラー３の先端部３３が境界面Ｆに到達したことが確実に検知され、改良体Ｋの出来形の測定精度を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、改良掘削機１０による改良作業を行いつつ、上述した改良体測定装置１による測定を行うことができるので、改良体Ｋの形状を確認しつつ改良作業を行うことができ、所望形状の改良体Ｋを効率良く形成することができる。
【００３７】
以上、本発明に係る改良体測定装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した実施形態では、インターフェース部５０とモニター部５２とがケーブル５３を介して接続されているが、本発明は、インターフェース部５０とモニター部５２とが無線で接続されていてもよい。
【００３８】
また、上記した実施の形態では、フィーラー３の形状を三次元的に検出する形状検出手段５が備えられているが、本発明は、フィーラー３の形状を二次元的に検出する形状検出手段を用いることも可能であり、形状検出手段の構成を変更してもよい。
【００３９】
また、上記した実施の形態では、フィーラー３の形状が断面視湾曲状になっているが、本発明は、フィーラー３の形状は適宜変更可能であり、また、その構造並びにその幅寸法および厚さ寸法も任意に設定することができる。例えば、部分的に二枚のフィーラーを重ねたり、部分的に板状材などの補強部材を一体に貼り付けたりした積層構造であってもかまわない。
【００４０】
さらにまた、本発明は、ケーシング２の形状や管径寸法も変更可能であり、また、送り出し機構４の構成（ピストン４０）、ピストン４０の構成（外管４１、内管４２）や形状、大きさ、ケーシング２におけるピストン４０の位置などの構成は、本実施の形態に限定されることはなく、任意に設定することができる。
【００４１】
また、改良掘削機１０の構成などについても本実施の形態に限定されることはなく、適宜な構造のものを採用することができる。
さらに、本実施の形態では掘削ロッド１３内にケーシング２を仕込んだ構成としているが、これに限定されることはなく、ケーシング２が直接改良体Ｋの中に挿入される構成であってもよい。この場合、掘削ロッド１３で改良体Ｋを形成した後、掘削ロッド１３を引き抜いた掘削孔にケーシング２を挿入して改良径を測定することができる。
【００４２】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  改良体測定装置
２  ケーシング
３  フィーラー（計測体）
４  送り出し機構
５  形状検出手段
２９  送出口
５０  インターフェース部
５１  センサー部
５２  モニター部
５３  ケーブル
５４  画面
Ｇ１  未改良地盤
Ｋ  改良体
Ｎ  硬化材
Ｆ  境界面
【図１】
2013072748.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013072748.tif 000006