JPH0868620A - 掘削孔の孔壁形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 孔壁形状を何人も容易に把握可能な２次元お
よび３次元の図形として認識可能にする。 【構成】 ウインチ３によって掘削孔２内に昇降自在に
吊り下げられる超音波距離検出器７と、この超音波距離
検出器７の回転角度を検出する回転角検出器８と、その
超音波距離検出器７のウインチによる昇降量を検出する
昇降量検出器９とを設けて、コンピュータ１２に、各検
出器の出力にもとづき、上記掘削孔２の孔壁全周の形状
を演算させ、この演算結果に従ってディスプレイ１３お
よびプリンタ１４にその孔壁形状をそれぞれ表示および
印刷させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、掘削機等で掘削した
掘削孔の孔壁形状を全周面に亘って計測する掘削孔の孔
壁形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高層ビルディングなどの建設には、打杭
造成や地中連続壁などの基礎工事が不可欠であり、この
基礎工事の良否がその建設物の耐久性，耐震強度などに
影響する。

【０００３】このため、上記打杭のための掘削を高精度
かつ効率的に実施する必要があり、その掘削管理を効率
的に行うために、従来から、掘削機内に傾斜計を内蔵さ
せ、これによって掘削機の姿勢をモニタしながら、オペ
レータの勘と経験で掘削を実施している。

【０００４】一方、上記オペレータの勘や経験による掘
削精度の不均一や悪さを改善するため、掘削深度が例え
ば２０〜３０メートルごとに、一旦、掘削機を地上に引
上げた後、超音波センサを掘削孔内に吊り下ろして、超
音波の送受信を行いながら掘削孔の孔壁の状態を２方向
または４方向から概略的に把握するという方法も提供さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
超音波の送受信による距離測定による孔壁の把握方法で
は、掘削孔の孔壁の形状を２方向または４方向からしか
捉えられないため、上記孔壁の全周面に亘る形状は、こ
れら２方向または４方向からの把握結果から推定すると
いう方法を採らざるを得ず、結果的に、上記孔壁の全体
形状を正確に把握できないという問題点があった。

【０００６】この発明は上記のような従来の問題点に着
目してなされたものであり、掘削孔の孔壁形状を全周か
つ全長に亘って連続的かつ正確に測定および演算し、こ
の演算結果に従って、上記孔壁形状を何人も容易に把握
可能な２次元および３次元の図形として認識可能にする
掘削孔の孔壁形状測定装置を得ることを目的とする。ま
た、この発明は孔壁を連続的に螺旋状にスキャニングす
ることで、孔壁形状の測定を効率的に実施可能にする掘
削孔の孔壁形状測定装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる掘削孔
の孔壁形状測定装置は、ウインチによって掘削孔内に昇
降自在に吊り下げられる超音波距離検出器と、この超音
波距離検出器のモータによる回転角度を検出する回転角
検出器と、上記超音波距離検出器の上記ウインチによる
昇降量を検出する昇降量検出器とを設けて、コンピュー
タに、上記各検出器の出力にもとづき、上記掘削孔の孔
壁全周の設計基準に対する形状を演算させ、この演算結
果に従ってディスプレイに孔壁形状を表示させ、プリン
タに印刷させるようにしたものである。

【０００８】また、この発明にかかる掘削孔の孔壁形状
測定装置は、ウインチによって掘削孔内に昇降自在に吊
り下げられる超音波距離検出器と、この超音波距離検出
器のモータによる回転角度を検出する回転角検出器と、
上記超音波距離検出器の上記ウインチによる昇降量を検
出する昇降量検出器とを設けて、コンピュータに、上記
各検出器の出力にもとづき、上記超音波距離検出器の下
降および回転により、上記掘削孔の孔壁を螺旋状にスキ
ャニングした位置における孔壁形状を演算させ、この演
算結果に従ってディスプレイに孔壁形状を表示させ、プ
リンタに印刷させるようにしたものである。

【０００９】

【作用】この発明における超音波距離検出器は、モータ
によって掘削孔内で鉛直軸の廻りに回転付勢され、その
掘削孔の孔壁に超音波を発射し、その孔壁からの反射波
を受信し、その発射から受信までの時間を距離に換算し
て、掘削孔の平断面形状を得られるようにする。

【００１０】また、このとき、回転角検出器は超音波距
離検出器の回転角を検出しており、従って、これと上記
距離データとから、孔壁の各位置までの上記距離、つま
り孔壁全周の凸凹状況を把握可能にする。

【００１１】さらに、昇降量検出器は超音波距離検出器
の掘削孔における昇降位置を検出しており、この昇降位
置および上記距離から掘削孔の縦断面形状を得られるよ
うにするとともに、これらの昇降位置，距離および回転
角から、孔壁形状の３次元ワイヤフレーム図および３次
元コンター図を得られるようにしている。

【００１２】また、この発明における超音波距離検出器
は、これをウインチにより下降させながら、モータによ
って回転させて、この超音波距離検出器により掘削孔の
孔壁を螺旋状に連続的にスキャニングすることで、孔壁
形状のデータ測定能率を大幅に向上させ、孔長の大きい
孔壁測定を時間的，経済的に有利に実施可能にする。

【００１３】

【実施例】以下に、この発明の一実施例を図について説
明する。図１は孔壁形状測定装置の全体を示す構成図で
ある。まず、同図において、地盤１上には掘削機により
所定径および所定長の掘削孔２が形成されており、この
掘削孔２上方の地盤１上には、支持台（図示しない）な
どを介してウインチ３が設置されている。

【００１４】また、このウインチ３には吊り下げワイヤ
４を介して収納ケース５が吊り下げられており、そのウ
インチ３の作動により吊り下げワイヤ４の巻取りおよび
巻戻しを行うことによって、上記収納ケース５を掘削孔
２内に昇降可能にしている。上記収納ケース５は例えば
合成樹脂などからなる水密性の容器からなり、この収納
ケース５内には、モータ６によって垂直軸を中心に水平
回転（１回転）する超音波距離検出器７と、この超音波
距離検出器７またはこれを駆動するモータ６の回転角を
検出する回転角検出器８が取り付けられている。なお、
７ａ，８ａは超音波距離検出器７および回転角検出器８
の出力をウインチ３を介して後述のコントローラへ供給
するための各一のセンサケーブルである。

【００１５】一方、上記ウインチ３には、吊り下げワイ
ヤ４によって吊り下げられる収納ケース５の昇降量、す
なわち超音波距離検出器７の昇降量を検出する昇降量検
出器９が設けられている。なお、孔壁の崩壊を防止する
ために、掘削孔２内に泥水などの安定液１０が収容され
ている。

【００１６】また、上記ウインチ３にはアンプやＡ／Ｄ
変換器などの信号処理回路やウインチ，モータを制御す
る回路等を含むコントローラ１１が接続され、このコン
トローラ１１には、上記昇降量、回転角および距離の各
データにもとづき、孔壁各部の座標を演算するコンピュ
ータ１２およびこの演算結果としての孔壁形状を図形表
示するディスプレイ１３，該孔壁形状を印刷するプリン
タ１４が接続されている。

【００１７】図２は上記回転角検出器８の一実施例を示
し、これが上記モータ６や超音波距離検出器７とともに
回転する導電円板１５と、この導電円板１５上面の同一
半径の複数箇所に等間隔にて配置した絶縁体、つまり非
導電部１６とを有する。

【００１８】そして、導電円板１５の導電部には、第１
の接触子１７が常に接触し、上記非導電部１６がある半
径の上記導電円板１５上には、第２の接触子１８が常に
接触している。

【００１９】また、これらの第１の接触子１７および第
２の接触子１８間には直流電源１９および回転角検出用
の電流計２０が直列接続されている。

【００２０】次に動作について説明する。まず、掘削機
により地盤１の掘削を終了した後、形成された掘削孔２
内に、これの上方に設置したウインチ３から吊り下げた
吊り下げワイヤ端の収納ケース５を静かに吊り降ろす。

【００２１】なお、この吊り降ろし高さ、つまり収納ケ
ース５内の超音波距離検出器７の昇降量は、コンピュー
タ１２からの指示によるコントローラ１１のウインチ制
御により自動設定され、例えば当初において、掘削孔２
内の上部に位置設定され、その後、所定の速度で、下方
に降ろされる。

【００２２】そして、その掘削孔２における実際の昇降
位置は、上記ウインチ３側の昇降量検出器９によって検
出されるとともに、上記超音波距離検出器７がモータ６
により、ゆっくりと回転付勢される。

【００２３】この超音波距離検出器７はこの回転中に掘
削孔２の孔壁に向けて超音波を発射し、これを安定液１
０を介して孔壁に反射させることで、その超音波の発射
時から反射波の受信時までの時間を計測し、これを距離
に換算して出力する。

【００２４】つまり、超音波距離検出器７は１回転によ
って、上記昇降位置における孔壁状況を孔壁全周に亘っ
て計測する。

【００２５】なお、上記超音波距離検出器７を上記モー
タ６により回転させながら、上記ウインチによって下降
させることで、超音波が孔壁を連続的に螺旋状にスキャ
ニングすることとなり、距離測定を能率的に実施でき
る。

【００２６】また、このような連続的なスキャニングに
より得られる削孔断面形状は削孔の水平断面形状とは異
なるものとなるが、削孔形状の判定に十分に役立つもの
となる。

【００２７】一方、上記ケース本体５内には回転角検出
器８が設けられており、これが図２に示すように、超音
波距離検出器７とともにその回転角検出器８内の導電円
板１５が回転することで、第２の接触子１８が非導電部
１６に接触するごとに電流計２０の表示をゼロにするこ
とができ、これにより超音波距離検出器７の回転角、つ
まり大まかな回転位置を検出することができる。

【００２８】この実施例では、上記電流計２０の出力波
形は、図３（ａ）に示す通り、オンタイムの長いパルス
状波形となる。また、このときの超音波距離検出器７か
ら出力される距離データ（孔壁データ）は図３（ｂ）に
示すようになる。

【００２９】そこで、上記電流計２０で得られる図３
（ａ）に示すような一定間隔で繰り返されるパルス区間
における上記距離データを、その回転角内に、図３に示
すように均等（一定の時間幅ｔ）に割り付ける。つま
り、この割り付け位置は孔壁の内周方向の複数位置とな
る。

【００３０】なお、このような距離データの回転角ごと
の割り付け、および上記距離データの図３（ｃ）に示す
ようなスムージングはコントローラ１１においてなされ
る。従って、最終的に、ワイヤフレーム図作成のため、
割り付けられた回転角ごとの距離データが、図３（ｄ）
の○印に示すようにサンプリングされる。

【００３１】この場合において、上記回転角は超音波距
離検出器７の１回転以内とし、かつその回転角のなかで
の回転速度の変化を無視できる回転角とする。

【００３２】コンピュータ１２はコントローラ１１を介
してウインチ３を作動して、吊り下げワイヤ４を下降さ
せ、上記と同様にして、昇降量検出器９，超音波距離検
出器７および回転角検出器８による測定を連続的に実施
する。

【００３３】すなわち、上記超音波距離検出器７の下降
によって、孔壁を各昇降位置ごとに距離検出すること
で、掘削孔の縦方向の包絡線が画定可能になる。

【００３４】従って、この発明では、上記各検出器７，
８，９で得られた信号をコントローラで増幅やスムージ
ングなどの処理を行った後、コンピュータ１２に入力す
ることで、コンピュータ１２は上記回転角度および距離
の各データから、図４に示すように、所定の昇降位置に
おける、掘削孔２の設計横断面Ｐに対する実測横断面Ｒ
を演算し、これをイメージとしてディスプレイ１２に表
示させることができる。

【００３５】また、上記実測横断面Ｒはコンピュータ１
２に接続されたプリンタ１４により印刷することがで
き、これにより施工管理報告が容易になるという利点が
得られる。

【００３６】また、コンピュータ１２は上記検出した距
離および昇降量から、図５に示すように、設定回転角に
おける、掘削孔２の設計縦断面Ｑに対する実測縦断面Ｓ
を演算し、これをイメージとしてディスプレイ１３に表
示させることができる。

【００３７】さらに、コンピュータ１２は上記距離，昇
降量および回転角の３要素から、掘削孔２の全長，全周
に亘る孔壁形状を演算し、ディスプレイ１３に対し、図
６に示すような３次元ワイヤフレームおよび図７に示す
ような３次元コンター図として表示させることが可能に
なる。

【００３８】また、上記のようにして求めた３次元ワイ
ヤフレーム図にもとづき、掘削孔に対するコンクリート
の食い込み率（コンクリートの実打設量／設計コンクリ
ート量）の推定が容易に行えるという利点も得られる。

【００３９】さらに、モータ６を回転させずに、超音波
距離検出器７を昇降させることにより、昇降量検出器９
および超音波距離検出器７にて検出した昇降量および距
離から、従来の孔壁測定装置と全く同様の掘削孔の縦方
向の包絡線が画定可能となる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ウイ
ンチによって掘削孔内に昇降自在に吊り下げられる超音
波距離検出器と、この超音波距離検出器のモータによる
回転角度を検出する回転角検出器と、上記超音波距離検
出器の上記ウインチによる昇降量を検出する昇降量検出
器とを設けて、コンピュータに、上記各検出器の出力に
もとづき、上記掘削孔の孔壁全周の設計基準に対する形
状を演算させ、この演算結果に従ってディスプレイに孔
壁形状を表示させ、また、プリンタに印刷させるように
構成したので、掘削孔の孔壁形状を全周かつ全長に亘っ
て連続的かつ正確，容易に把握できるという効果が得ら
れる。

【００４１】また、この発明によれば、ウインチによっ
て掘削孔内に昇降自在に吊り下げられる超音波距離検出
器と、この超音波距離検出器のモータによる回転角度を
検出する回転角検出器と、上記超音波距離検出器の上記
ウインチによる昇降量を検出する昇降量検出器とを設け
て、コンピュータに、上記各検出器の出力にもとづき、
上記超音波距離検出器の下降および回転により、上記掘
削孔の孔壁を螺旋状にスキャニングした位置における孔
壁形状を演算させ、この演算結果に従ってディスプレイ
に孔壁形状を表示させ、また、プリンタに印刷させるよ
うに構成したので、孔壁形状を能率的かつ経済的に把握
できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による掘削孔の孔壁形状測
定装置を示す構成図である。

【図２】図１における回転角検出器を示す概念図であ
る。

【図３】図１におけるブロック各部の出力波形を示すタ
イムチャートである。

【図４】この発明により計測される掘削孔横断面形状を
示す説明図である。

【図５】この発明により計測される掘削孔縦断面形状を
示す説明図である。

【図６】この発明により計測される掘削孔の孔壁形状を
示す３次元ワイヤフレーム図である。

【図７】この発明により計測される掘削孔の孔壁形状を
示す３次元コンター図である。

【符号の説明】

２ 掘削孔 ３ ウインチ ６ モータ ７ 超音波距離検出器 ８ 回転角検出器 ９ 昇降量検出器 １２ コンピュータ １３ ディスプレイ １４ プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウインチによって掘削孔内に昇降自在に
   吊り下げられる超音波距離検出器と、該超音波距離検出
   器を上記掘削孔内において鉛直軸の廻りに回転させるモ
   ータと、上記超音波距離検出器の上記モータによる回転
   角度を検出する回転角検出器と、上記超音波距離検出器
   の上記ウインチによる昇降量を検出する昇降量検出器
   と、上記超音波距離検出器，回転角検出器および昇降量
   検出器の各検出出力にもとづき、上記掘削孔の孔壁全周
   の設計基準に対する孔壁形状を演算により求めるコンピ
   ュータと、該コンピュータにより演算して得た孔壁形状
   を表示するディスプレイと、上記孔壁形状を印刷するプ
   リンタとを備えた掘削孔の孔壁形状測定装置。
2. 【請求項２】 ウインチによって掘削孔内に昇降自在に
   吊り下げられる超音波距離検出器と、該超音波距離検出
   器を上記掘削孔内において鉛直軸の廻りに回転させるモ
   ータと、上記超音波距離検出器の上記モータによる回転
   角度を検出する回転角検出器と、上記超音波距離検出器
   の上記ウインチによる昇降量を検出する昇降量検出器
   と、上記超音波距離検出器，回転角検出器および昇降量
   検出器の各検出出力にもとづき、上記超音波距離検出器
   の下降および回転により、上記掘削孔の孔壁を螺旋状に
   スキャニングした位置における孔壁形状を演算により求
   めるコンピュータと、該コンピュータにより演算して得
   た孔壁形状を表示するディスプレイと、上記孔壁形状を
   印刷するプリンタとを備えた掘削孔の孔壁形状測定装
   置。