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技術 地中埋設構造物の位置検出方法

出願人 株式会社竹中工務店
発明者 谷川友浩池田英美黒河勝之菅原敏晃内田明彦
出願日 2012年6月12日 (9年4ヶ月経過) 出願番号 2012-132620
公開日 2013年12月26日 (7年10ヶ月経過) 公開番号 2013-257196
状態 特許登録済
技術分野 地盤の調査及び圧密・排水による地盤強化 測量一般
主要キーワード 各外周壁 地下ピット 構造断面 施工図面 ボアホール 歪み計 躯体柱 パイルキャップ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年12月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

ボーリング回数を減らすことができる地中埋設構造物位置検出方法を提供する。

解決手段

座標(x1,y1)が既知となっている地上のポイント30から、鉛直角度α、水平角度βで、地中埋設された構造物10の外周面32に到達するまで斜めにボーリングDを行って、ポイント30から到達点34までの距離Lを求め、座標(x1,y1)、鉛直角度α、水平角度β、及び距離Lから、到達点34の座標(x2,y2)を求める。

概要

背景

地盤の中に埋設された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。

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。

概要

ボーリング回数を減らすことができる地中埋設構造物位置検出方法を提供する。座標(x1,y1)が既知となっている地上のポイント30から、鉛直角度α、水平角度βで、地中に埋設された構造物10の外周面32に到達するまで斜めにボーリングDを行って、ポイント30から到達点34までの距離Lを求め、座標(x1,y1)、鉛直角度α、水平角度β、及び距離Lから、到達点34の座標(x2,y2)を求める。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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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、地中埋設された構造物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位置検出方法

請求項2

前記構造物は、円柱状のである請求項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。

技術分野

0001

本発明は、地中埋設された等の構造物の位置を検出する地中埋設構造物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

0004

特開2001−153638号公報

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

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1のA−A矢視図である。
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3のB−B矢視図である。
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5のC−C矢視図である。
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。
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。
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。
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。
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。

実施例

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

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

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、この連立方程式解くことにより、u、m、nが求められる。

0030

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

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。

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

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