JP2021060212A - Hole wall measurement system - Google Patents

Abstract

To provide a hole wall measurement system capable of improving accuracy in measuring a shape of a hole wall.SOLUTION: A hole wall measurement system for measuring a shape of a hole wall 12 of a posthole 10 formed by excavating the ground GR comprises a hole wall measurement device 20, arm three-axis acceleration sensors 110, a body three-axis acceleration sensor 130, a first water pressure sensor 121, a second water pressure sensor 122, and a PC 300. The PC 300 includes: an arm inclination angle calculation section 311 for calculating inclination angles of measurement arms 22 from detection values of the arm three-axis acceleration sensors 110; a body movement distance calculation section 312 for calculating a horizontal movement distance of a body part 21 from a detection value of the body three-axis acceleration sensor 130; and a hole wall shape calculation section 316 for calculating a diameter of the hole wall 12 and a center axis Ce of the hole wall 12 corresponding to a depth of the posthole 10 as a shape of the hole wall 12 based on inclination angles of the measurement arms 22, a previously input length of the measurement arms 22, a horizontal movement distance of the body part 21, and water pressure.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、杭を構築するための杭孔などの孔壁の形状を測定するための孔壁測定システムに関する。 The present disclosure relates to a hole wall measuring system for measuring the shape of a hole wall such as a pile hole for constructing a pile.

従来、構造物の基礎などに用いられる杭を打つための杭孔の孔壁の形状を測定する孔壁測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a hole wall measuring device for measuring the shape of a hole wall of a pile hole for driving a pile used as a foundation of a structure is known (see, for example, Patent Document 1).

この孔壁測定装置は、本体部に上下方向に回動可能に取り付けられた複数の測定アームと、測定アームと本体部との間に設けられ、測定アームの先端部を孔壁に押し付ける連繋手段と、測定アームの傾斜角度を検出する傾斜計と、を備える。 This hole wall measuring device is provided between a plurality of measuring arms rotatably attached to the main body in the vertical direction and between the measuring arm and the main body, and is a connecting means for pressing the tip of the measuring arm against the hole wall. And an inclinometer for detecting the inclination angle of the measuring arm.

そして、孔壁測定装置を、各測定アームの先端部を孔壁に接触させるとともに本体部をゆっくり杭孔の底部から吊り上げながら、測定アームの傾斜角度に基づいて杭孔の直径を、杭孔の全長（全深度）に亘って連続的に求め、杭孔の孔壁の形状を測定する。このように、測定アームの先端部を孔壁に接触させながら機械的に測定するため、杭孔内に、形状保持用の安定液（泥水）が充填されていても、孔壁形状を測定することができる。 Then, while bringing the tip of each measuring arm into contact with the hole wall and slowly lifting the main body from the bottom of the pile hole, the hole wall measuring device adjusts the diameter of the pile hole based on the inclination angle of the measuring arm. It is continuously obtained over the entire length (total depth), and the shape of the hole wall of the pile hole is measured. In this way, since the measurement is performed mechanically while the tip of the measuring arm is in contact with the hole wall, the shape of the hole wall is measured even if the pile hole is filled with a stabilizer (muddy water) for maintaining the shape. be able to.

特許第５１９９６１０号公報Japanese Patent No. 5199610

しかしながら、上記の特許文献１の技術では、杭孔の直径を正確に測定できるものの、直径以外の要素である、孔の中心軸のずれや傾きまで正確に検出することが難しく、さらなる測定精度の向上が望まれていた。 However, although the above-mentioned technique of Patent Document 1 can accurately measure the diameter of a pile hole, it is difficult to accurately detect the deviation or inclination of the central axis of the hole, which is an element other than the diameter, and further measurement accuracy is achieved. Improvement was desired.

そこで、本開示は、孔壁の形状の測定精度向上を図ることが可能な孔壁測定システムを提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a hole wall measurement system capable of improving the measurement accuracy of the shape of the hole wall.

本開示の地盤を掘削して形成された孔の孔壁の形状を測定する孔壁測定システムは、孔壁測定装置と、アーム加速度センサと、本体部加速度センサと、深度センサと、演算ユニットと、を備える。 The hole wall measuring system for measuring the shape of the hole wall of the hole formed by excavating the ground of the present disclosure includes a hole wall measuring device, an arm acceleration sensor, a main body acceleration sensor, a depth sensor, and an arithmetic unit. , Equipped with.

そして、孔壁測定装置は、前記孔へ昇降が可能な本体部、および、前記本体部に上下方向に回転可能に取り付けられ、先端が前記孔壁に接触可能に延ばされた複数の測定アームを備える。アーム加速度センサは、前記測定アームに設けられ、少なくとも、前記測定アームの回転方向に沿う方向に作用する加速度を検出可能である。本体部加速度センサは、前記本体部に設けられ、少なくとも前記本体部に対して水平方向に作用する加速度を検出可能である。深度センサは、前記孔における前記本体部の深度に関するデータを検出する。演算ユニットは、各センサの検出値を入力し、前記孔壁の形状の算出を行う。 The hole wall measuring device is a main body that can be moved up and down to the hole, and a plurality of measuring arms that are rotatably attached to the main body and have their tips extended so as to be in contact with the hole wall. To be equipped. The arm acceleration sensor is provided on the measuring arm and can detect at least the acceleration acting in the direction along the rotation direction of the measuring arm. The main body acceleration sensor is provided on the main body and can detect at least the acceleration acting in the horizontal direction with respect to the main body. The depth sensor detects data regarding the depth of the main body in the hole. The calculation unit inputs the detection value of each sensor and calculates the shape of the hole wall.

さらに、前記演算ユニットは、前記アーム加速度センサの検出値から前記測定アームの傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、前記本体部加速度センサの検出値から前記本体部の水平方向の移動距離を算出する移動距離算出部と、前記測定アームの傾斜角度と、予め入力された前記測定アームの長さと、前記本体部の水平方向の移動距離と、深度に関する前記データとに基づいて、前記孔壁の形状として、前記孔の深度に応じた前記孔壁の直径と前記孔壁の中心位置とを算出する孔壁形状算出部と、を備える。 Further, the calculation unit calculates the tilt angle calculation unit that calculates the tilt angle of the measuring arm from the detection value of the arm acceleration sensor, and the horizontal movement distance of the main body from the detection value of the main body acceleration sensor. Based on the movement distance calculation unit, the inclination angle of the measurement arm, the length of the measurement arm input in advance, the horizontal movement distance of the main body unit, and the data regarding the depth of the hole wall. The shape includes a hole wall shape calculation unit that calculates the diameter of the hole wall and the center position of the hole wall according to the depth of the hole.

本開示の孔壁測定システムは、孔壁の形状測定精度の向上を図ることが可能である。 The hole wall measurement system of the present disclosure can improve the shape measurement accuracy of the hole wall.

実施の形態１の孔壁測定システムの孔壁測定装置による測定時の状態を地盤を断面として示す概略説明図である。It is schematic explanatory drawing which shows the state at the time of measurement by the hole wall measuring apparatus of the hole wall measuring system of Embodiment 1 with the ground as a cross section. 実施の形態１の孔壁測定システムの信号処理系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the signal processing system of the hole wall measurement system of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の孔壁測定システムにおける杭孔の直径の求め方の説明図である。It is explanatory drawing of the method of obtaining the diameter of a pile hole in the hole wall measurement system of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の孔壁測定システムの第１水圧センサおよび第２の水圧センサが検出する水圧と深度と比重の関係を示す水圧特性図である。It is a water pressure characteristic diagram which shows the relationship between the water pressure, the depth and the specific gravity detected by the 1st water pressure sensor and the 2nd water pressure sensor of the hole wall measurement system of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の孔壁測定システムの作用を説明する凹凸形状や傾きを強調して示した模式図である。It is a schematic diagram which emphasized the uneven shape and inclination which explains the operation of the hole wall measurement system of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の孔壁測定システムの作用を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the operation of the hole wall measurement system of Embodiment 1.

以下、本開示の孔壁測定システムの実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the hole wall measurement system of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
本実施の形態１の孔壁測定システムは、いわゆる場所打ち杭工法における杭孔の側壁の形状測定に用いる。 (Embodiment 1)
The hole wall measurement system of the first embodiment is used for measuring the shape of the side wall of the pile hole in the so-called cast-in-place pile method.

ここで、場所打ち杭工法について簡単に説明する。
この工法は、まず、図１に示すように、地盤ＧＲに、上下方向に杭孔１０を掘削する。この場合、杭孔１０の下端部などに拡径部１１を形成することもできる。そして、この杭孔１０の中に、円筒状の鉄筋（不図示）を落とし込み、その後、コンクリートを杭孔１０の中に流し込み、固めて杭を形成する。
本実施の形態１の孔壁測定システムは、この杭孔１０の直径や深さなどが所定の管理値（設計値）を満足しているかどうか判定するために測定を行う。 Here, the cast-in-place pile method will be briefly described.
In this construction method, first, as shown in FIG. 1, a pile hole 10 is excavated in the ground GR in the vertical direction. In this case, the enlarged diameter portion 11 can be formed at the lower end portion of the pile hole 10. Then, a cylindrical reinforcing bar (not shown) is dropped into the pile hole 10, and then concrete is poured into the pile hole 10 and hardened to form a pile.
The hole wall measurement system of the first embodiment performs measurement in order to determine whether or not the diameter, depth, and the like of the pile hole 10 satisfy a predetermined control value (design value).

孔壁測定システムは、図１に示す孔壁測定装置２０および昇降機３０と、図２に示すセンサ群１００、計測ユニット２００、パーソナルコンピュータ３００（以下にＰＣ３００と表記する）と、を備える。すなわち、孔壁測定システムは、杭孔１０の孔壁１２の形状を測定する構成として、機械的に作動する機械系として孔壁測定装置２０および昇降機３０を備える。そして、孔壁測定システムは、孔壁測定装置２０の動作を電気的に検出し、この検出データに基づいて孔壁１２の形状を数値的に検出する信号処理系としてセンサ群１００、計測ユニット２００、ＰＣ３００を備える。 The hole wall measuring system includes a hole wall measuring device 20 and an elevator 30 shown in FIG. 1, a sensor group 100 shown in FIG. 2, a measuring unit 200, and a personal computer 300 (hereinafter referred to as PC 300). That is, the hole wall measuring system includes a hole wall measuring device 20 and an elevator 30 as a mechanical system that operates mechanically as a configuration for measuring the shape of the hole wall 12 of the pile hole 10. Then, the hole wall measuring system electrically detects the operation of the hole wall measuring device 20 and numerically detects the shape of the hole wall 12 based on the detection data. The sensor group 100 and the measuring unit 200 are used as a signal processing system. , PC300.

（機械系の説明）
まず、機械系としての孔壁測定装置２０および昇降機３０について説明する。
昇降機３０は、孔壁測定装置２０を杭孔１０に沿って昇降させるもので、ウインチ（不図示）やアースドリル機（不図示）などを用いることができる。そこで、孔壁測定装置２０は、昇降機３０としてのアースドリル機のケリーバー３１に取り付けたり、昇降機３０としてのウインチのワイヤ３２に吊り下げたりして、杭孔１０を昇降させることができる。なお、本実施の形態１では、ケリーバー３１の先端に取り付けられているものとして説明する。 (Explanation of mechanical system)
First, the hole wall measuring device 20 and the elevator 30 as a mechanical system will be described.
The elevator 30 raises and lowers the hole wall measuring device 20 along the pile hole 10, and a winch (not shown), an earth drill machine (not shown), or the like can be used. Therefore, the hole wall measuring device 20 can raise and lower the pile hole 10 by attaching it to the kelly bar 31 of the earth drilling machine as the elevator 30 or suspending it from the winch wire 32 as the elevator 30. In the first embodiment, it is assumed that the kelly bar 31 is attached to the tip of the kelly bar 31.

孔壁測定装置２０は、本体部２１と、４本の測定アーム２２とを備える。
本体部２１は、昇降機３０により昇降される。なお、図１では、孔壁測定装置２０を簡略化して示しており、本実施の形態１では、本体部２１は、上述したようにケリーバー３１の下端に、直接あるいは間接的に取り付けられているものとする。また、本体部２１は、特許文献１に記載のように、ワイヤ３２などに吊り下げられた鉛直軸部に対して摺動可能に支持されたものであってもよいし、ワイヤ３２などに直接吊り下げられたものであってもよい。 The hole wall measuring device 20 includes a main body 21 and four measuring arms 22.
The main body 21 is moved up and down by the elevator 30. Note that FIG. 1 shows the hole wall measuring device 20 in a simplified manner. In the first embodiment, the main body 21 is directly or indirectly attached to the lower end of the kelly bar 31 as described above. It shall be. Further, as described in Patent Document 1, the main body portion 21 may be slidably supported with respect to a vertical shaft portion suspended from a wire 32 or the like, or may be directly supported by the wire 32 or the like. It may be suspended.

測定アーム２２は、本体部２１に対し、図３に示すように、周方向に等間隔で４本設けられ、かつ、それぞれ、本体部２１に対し上下方向に回転可能に取り付けられている。なお、測定アーム２２は、図示は省略するが、特許文献１に記載のものと同様に、伸縮可能に形成され、先端部には、フロート２２ａが上下方向に回転可能に取り付けられている。 As shown in FIG. 3, four measuring arms 22 are provided on the main body 21 at equal intervals in the circumferential direction, and each of the measuring arms 22 is rotatably attached to the main body 21 in the vertical direction. Although not shown, the measuring arm 22 is formed to be expandable and contractible like the one described in Patent Document 1, and a float 22a is rotatably attached to the tip portion in the vertical direction.

さらに、測定アーム２２は、先端が外径方向に広がるように、すなわち、本体部２１に対して上方に回転するように付勢されている。この付勢は、特許文献１に記載のように、本体部２１および測定アーム２２の自重によって回転付勢するものでもよいし、スプリングなどの弾性体を用いて回転付勢するものでもよい。 Further, the measuring arm 22 is urged so that its tip extends in the outer diameter direction, that is, it rotates upward with respect to the main body portion 21. As described in Patent Document 1, this urging may be rotationally urged by the weight of the main body 21 and the measuring arm 22, or may be rotationally urged by using an elastic body such as a spring.

したがって、孔壁測定装置２０を杭孔１０の底部１３から上昇させる際には、測定アーム２２は、その先端のフロート２２ａを孔壁１２に接触した状態を保ちながら上方へ移動する。また、各測定アーム２２に対する付勢力を均等にすることで、本体部２１は、４本の測定アーム２２の先端（フロート２２ａ）が接触する孔壁１２の中央に配置される。 Therefore, when the hole wall measuring device 20 is raised from the bottom 13 of the pile hole 10, the measuring arm 22 moves upward while keeping the float 22a at the tip thereof in contact with the hole wall 12. Further, by equalizing the urging force against each measuring arm 22, the main body 21 is arranged at the center of the hole wall 12 in which the tips (float 22a) of the four measuring arms 22 come into contact with each other.

（信号処理系の説明）
以下に、孔壁測定システムの信号処理系としてのセンサ群１００と計測ユニット２００とＰＣ３００について説明する。 (Explanation of signal processing system)
The sensor group 100, the measurement unit 200, and the PC 300 as the signal processing system of the hole wall measurement system will be described below.

＜センサ群の説明＞
まず、センサ群１００について説明する。
センサ群１００は、図２に示すように、４つのアーム３軸加速度センサ１１０と、第１水圧センサ１２１および第２水圧センサ１２２と、本体３軸加速度センサ１３０と、３軸ジャイロセンサ１４０とを備える。 <Explanation of sensor group>
First, the sensor group 100 will be described.
As shown in FIG. 2, the sensor group 100 includes four arm 3-axis acceleration sensors 110, a first hydraulic pressure sensor 121 and a second hydraulic pressure sensor 122, a main body 3-axis acceleration sensor 130, and a 3-axis gyro sensor 140. Be prepared.

アーム３軸加速度センサ１１０は、水平方向の２軸（ｘ軸、ｙ軸）と、鉛直方向の１軸（ｚ軸）の３軸方向の加速度を検出するセンサで、４本の測定アーム２２のそれぞれに設けられ（図１参照）、測定アーム２２の傾斜角度を検出する。 The arm 3-axis acceleration sensor 110 is a sensor that detects acceleration in the three-axis directions of two horizontal axes (x-axis and y-axis) and one vertical axis (z-axis), and is a sensor of four measuring arms 22. Each is provided (see FIG. 1) to detect the tilt angle of the measuring arm 22.

ここで、アーム３軸加速度センサ１１０は、水平面の１軸（ｘ軸）を測定アーム２２の回転軸に直交する方向とし、この１軸と鉛直軸方向（ｚ軸）との２軸平面上での重力加速度を検出する。 Here, in the arm 3-axis acceleration sensor 110, one axis (x-axis) of the horizontal plane is set to a direction orthogonal to the rotation axis of the measurement arm 22, and the one-axis and the vertical axis direction (z-axis) are on the two-axis plane. Detects the gravitational acceleration of.

そして、アーム３軸加速度センサ１１０が検出する加速度は、測定アーム２２の傾斜角度の検出に用いる。具体的には、アーム３軸加速度センサ１１０は、ｘ−ｚ軸平面のｘ軸を測定アーム２２に沿う方向に向けて測定アーム２２に設置されており、このｘ軸と重力加速度の作用方向との間の角度θを検出する。 The acceleration detected by the arm 3-axis acceleration sensor 110 is used to detect the inclination angle of the measuring arm 22. Specifically, the arm 3-axis acceleration sensor 110 is installed on the measuring arm 22 with the x-axis of the x-z-axis plane facing the direction along the measuring arm 22, and the x-axis and the acting direction of the gravitational acceleration The angle θ between is detected.

なお、アーム３軸加速度センサ１１０が検出する重力加速度に基づく、角度θと、ｘ、ｚの関係は、下記式（１）で表すことができる。
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｚ／ｘ） ・・・（１）
したがって、測定アーム２２が、本体部２１から垂下されたとき（ｚ＝０）に角度θ＝０度、水平状態となったとき（ｘ＝０）に角度θ＝９０度として検出する。 The relationship between the angle θ and x and z based on the gravitational acceleration detected by the arm 3-axis acceleration sensor 110 can be expressed by the following equation (1).
θ = arctan (z / x) ・ ・ ・ (1)
Therefore, the measuring arm 22 detects the angle θ = 0 degrees when it is hung from the main body 21 (z = 0) and the angle θ = 90 degrees when it is in the horizontal state (x = 0).

第１水圧センサ１２１と第２水圧センサ１２２とは、杭孔１０の泥水内で水圧を測定するもので、図１に示すように、本体部２１に取り付けられている。第１水圧センサ１２１は、本体部２１の下端部に配置され、第２水圧センサ１２２は、第１水圧センサ１２１から所定の寸法ＰＬだけ上方向に離して配置されている。これらの第１水圧センサ１２１と第２水圧センサ１２２とが検出する水圧は、詳細は後述するが、杭孔１０の深度と安定液（泥水）の比重を算出するのに用いる。 The first water pressure sensor 121 and the second water pressure sensor 122 measure the water pressure in the muddy water of the pile hole 10, and are attached to the main body 21 as shown in FIG. The first water pressure sensor 121 is arranged at the lower end of the main body 21, and the second water pressure sensor 122 is arranged so as to be separated from the first water pressure sensor 121 by a predetermined dimension PL in the upward direction. The water pressure detected by the first water pressure sensor 121 and the second water pressure sensor 122 will be described in detail later, but is used to calculate the depth of the pile hole 10 and the specific gravity of the stabilizing liquid (muddy water).

図２に戻り、本体３軸加速度センサ１３０は、本体部２１に設けられた計測ユニット２００の防水ケース２０１に内蔵されており、水平方向の２軸（ｘ軸、ｙ軸）と、鉛直方向の１軸（ｚ軸）との３軸方向の加速度を検出する。この本体３軸加速度センサ１３０が検出する加速度は、詳細は後述するが、本体部２１の水平方向の変位（移動距離）を検出するのに用いる。 Returning to FIG. 2, the main body 3-axis acceleration sensor 130 is built in the waterproof case 201 of the measurement unit 200 provided in the main body 21, and has two horizontal axes (x-axis and y-axis) and a vertical direction. Acceleration in three axes with one axis (z axis) is detected. The acceleration detected by the main body 3-axis acceleration sensor 130 will be described in detail later, but is used for detecting the horizontal displacement (moving distance) of the main body 21.

３軸ジャイロセンサ１４０は、計測ユニット２００の防水ケース２０１に内蔵され、本体部２１の水平方向の２軸（ｘ軸、ｙ軸）と、鉛直方向の１軸（ｚ軸）を中心とする回転運動を検出する回転運動センサとして各軸を中心とする回転角速度を検出する。この３軸ジャイロセンサ１４０が検出する回転角速度のうち、本体部２１の上下方向に沿う中心軸（ｚ軸）を中心とする回転（図６の矢印Ｚｒの方向の回転）の角速度、つまり回転角速度を、孔壁１２の測定に用いる。 The 3-axis gyro sensor 140 is built in the waterproof case 201 of the measuring unit 200, and rotates around two horizontal axes (x-axis and y-axis) of the main body 21 and one vertical axis (z-axis). As a rotational motion sensor that detects motion, it detects the rotational angular velocity around each axis. Of the rotational angular velocities detected by the 3-axis gyro sensor 140, the angular velocity of rotation (rotation in the direction of arrow Zr in FIG. 6) about the central axis (z-axis) along the vertical direction of the main body 21, that is, the rotational angular velocity. Is used for the measurement of the hole wall 12.

＜計測ユニット、ＰＣの説明＞
次に、計測ユニット２００およびＰＣ３００について説明する。
計測ユニット２００は、各センサ１１０、１２１、１２２、１３０、１４０の検出値をデジタル化し、その信号を、記録部としての記録媒体２５０に記録するとともに、無線通信ユニット２６０によりＰＣ３００に送信する。また、ＰＣ３００は、孔壁測定装置２０による測定終了後に、測定により得られたデータに基づいて、孔壁１２の形状を算出する。 <Explanation of measurement unit and PC>
Next, the measurement unit 200 and the PC 300 will be described.
The measurement unit 200 digitizes the detected values of the sensors 110, 121, 122, 130, and 140, records the signal on the recording medium 250 as a recording unit, and transmits the signal to the PC 300 by the wireless communication unit 260. Further, the PC 300 calculates the shape of the hole wall 12 based on the data obtained by the measurement after the measurement by the hole wall measuring device 20 is completed.

まず、計測ユニット２００について説明する。
計測ユニット２００は、防水構造の防水ケース２０１の内部に、入力した検出信号に基づいて演算処理を実行するマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２１０と、電源となるバッテリ２２０と、時計ユニット２７０とを備える。なお、時計ユニット２７０の時刻データは、各種データが入力された際に、時刻との関連付けを行うのに用いられる。 First, the measurement unit 200 will be described.
The measurement unit 200 includes a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 210 that executes arithmetic processing based on an input detection signal, a battery 220 as a power source, and a watch unit 270 inside a waterproof case 201 having a waterproof structure. Be prepared. The time data of the clock unit 270 is used to associate the time with the time when various data are input.

さらに、計測ユニット２００は、マイコン２１０の入力側に、各センサ１１０、１２１、１２２、１３０、１４０の検出信号のＡＤ変換を行うＡ／Ｄ変換器２３１〜２３８を有する。なお、各センサ１１０、１２１、１２２と、計測ユニット２００とは、図示は省略するが防水ケーブルにより接続されている。 Further, the measurement unit 200 has A / D converters 231 to 238 that perform AD conversion of the detection signals of the sensors 110, 121, 122, 130, and 140 on the input side of the microcomputer 210. The sensors 110, 121, 122 and the measurement unit 200 are connected by a waterproof cable, although not shown.

一方、マイコン２１０の出力側には、モニタ２４０と記録媒体２５０と無線通信ユニット２６０とを備える。なお、記録媒体２５０としては、例えば、ＳＤカードを用いる。また、無線通信ユニット２６０は、ＰＣ３００にデータを送信するもので、ＰＣ３００としては、例えば、ノートパソコンなどの携帯式のパーソナルコンピュータを用いる。 On the other hand, the output side of the microcomputer 210 includes a monitor 240, a recording medium 250, and a wireless communication unit 260. As the recording medium 250, for example, an SD card is used. Further, the wireless communication unit 260 transmits data to the PC 300, and the PC 300 uses, for example, a portable personal computer such as a notebook computer.

ここで、無線通信ユニット２６０から送信するデータは、孔壁測定装置２０を図１に示す杭孔１０の底部１３に降ろした後、孔壁測定装置２０を徐々に上昇させながら各センサ１１０、１２１、１２２、１３０、１４０により検出されたデータである。 Here, the data transmitted from the wireless communication unit 260 is obtained by lowering the hole wall measuring device 20 onto the bottom 13 of the pile hole 10 shown in FIG. 1 and then gradually raising the hole wall measuring device 20 while each of the sensors 110 and 121. , 122, 130, 140.

また、各加速度センサ１１０、１３０および３軸ジャイロセンサ１４０の出力には、ノイズ、オフセット、ドリフトなどを要因とする誤差が含まれる。そこで、カルマンフィルタを用いてこれらの誤差要因の除去を行うようにしている。 Further, the outputs of the acceleration sensors 110, 130 and the 3-axis gyro sensor 140 include errors due to noise, offset, drift and the like. Therefore, a Kalman filter is used to remove these error factors.

ＰＣ３００では、孔壁測定装置２０による測定後、得られたデータに基づいて、孔壁１２の形状を算出するとともに、杭孔１０に充填された安定液（泥水）の比重を算出する。また、孔壁１２の形状としては、深度に対応した孔壁１２の直径と、杭孔１０の中心軸Ｃｅの位置や傾斜を求めるとともに、孔壁１２の凹凸の位置を求める。 The PC 300 calculates the shape of the hole wall 12 and the specific gravity of the stabilizer (muddy water) filled in the pile hole 10 based on the data obtained after the measurement by the hole wall measuring device 20. Further, as the shape of the hole wall 12, the diameter of the hole wall 12 corresponding to the depth, the position and inclination of the central axis Ce of the pile hole 10 are obtained, and the position of the unevenness of the hole wall 12 is obtained.

ＰＣ３００は、上述の孔壁１２の形状や比重を求める構成として、演算ユニット３１０を備える。そして、演算ユニット３１０は、アーム傾斜角度算出部３１１、本体移動距離算出部３１２、本体回転角度算出部３１３、深度算出部３１４、比重算出部３１５、孔壁形状算出部３１６を備える。なお、ＰＣ３００で得られた測定結果は、モニタ３３０に表示させたり、記録部３４０に記録させたり、プリンタ４００によりプリントアウトさせたりすることができる。 The PC 300 includes a calculation unit 310 as a configuration for obtaining the shape and specific gravity of the hole wall 12 described above. The calculation unit 310 includes an arm inclination angle calculation unit 311, a main body movement distance calculation unit 312, a main body rotation angle calculation unit 313, a depth calculation unit 314, a specific gravity calculation unit 315, and a hole wall shape calculation unit 316. The measurement result obtained by the PC 300 can be displayed on the monitor 330, recorded on the recording unit 340, or printed out by the printer 400.

アーム傾斜角度算出部３１１は、アーム３軸加速度センサ１１０が検出する重力加速度の向きに基づいて前述したように測定アーム２２の傾斜した角度θを演算する。そして、孔壁形状算出部３１６では、この角度θと、測定アーム２２の長さ（Ｌａ）とに基づいて、杭孔１０の直径を求める。 The arm tilt angle calculation unit 311 calculates the tilt angle θ of the measuring arm 22 as described above based on the direction of the gravitational acceleration detected by the arm 3-axis acceleration sensor 110. Then, the hole wall shape calculation unit 316 obtains the diameter of the pile hole 10 based on this angle θ and the length (La) of the measuring arm 22.

すなわち、杭孔の直径（図３のＬＷ１、ＬＷ２）は、測定アーム２２の先端（フロート２２ａ）が、図１に示すように、孔壁１２に当接している状態での、先端同士の水平方向の距離から求める。図３は、測定アーム２２を上方から見た図であり、図において横方向の２本の測定アーム２２、２２の水平方向の長さＬ１、Ｌ３を足し合わせた値ＬＷ１が、杭孔１０の直径となる。同様に、図において縦方向の２本の測定アーム２２、２２の水平方向の長さＬ２、Ｌ４を足し合わせた値ＬＷ２も杭孔１０の直径となる。なお、杭孔１０が設計通りに掘削されている場合は、杭孔１０の全周で一定の径方向寸法となり、上記の２つの値ＬＷ１、ＬＷ２は、等しい値となる。また、直径を求める際に使用する係数は、予めキャリブレーションされた係数を用いる。 That is, the diameters of the pile holes (LW1 and LW2 in FIG. 3) are horizontal to each other when the tips (floats 22a) of the measuring arm 22 are in contact with the hole wall 12 as shown in FIG. Obtained from the distance in the direction. FIG. 3 is a view of the measuring arm 22 viewed from above. In the figure, the value LW1 obtained by adding the horizontal lengths L1 and L3 of the two measuring arms 22 and 22 in the horizontal direction is the value LW1 of the pile hole 10. It becomes the diameter. Similarly, in the figure, the value LW2 obtained by adding the horizontal lengths L2 and L4 of the two measuring arms 22 and 22 in the vertical direction is also the diameter of the pile hole 10. When the pile hole 10 is excavated as designed, the entire circumference of the pile hole 10 has a constant radial dimension, and the above two values LW1 and LW2 are equal values. Further, as the coefficient used when determining the diameter, a coefficient calibrated in advance is used.

さらに、後述するが、本体部２１の回転角度を別途演算することにより、杭孔１０に対する回転方向の位置を特定し、これにより、杭孔１０における各測定アーム２２の周方向の位置も特定するようにしている。したがって、上述の値ＬＷ１、ＬＷ２も、杭孔１０において、いずれの回転角度における直径寸法であるかを求めることができる。 Further, as will be described later, by separately calculating the rotation angle of the main body 21, the position in the rotation direction with respect to the pile hole 10 is specified, and thereby the position in the circumferential direction of each measurement arm 22 in the pile hole 10 is also specified. I am trying to do it. Therefore, the above-mentioned values LW1 and LW2 can also be determined at which rotation angle the pile hole 10 has a diameter dimension.

ところで、測定アーム２２の水平方向の長さＬｎ（ｎは、１〜４のいずれか）は、図１に示すように、測定アーム２２が、角度θで傾いているときの水平方向の値であり、測定アーム２２の長さをＬａとすると、下記式（２）により求めることができる。
Ｌｎ＝Ｌａ＊ｓｉｎθ ・・・・（２） By the way, the horizontal length Ln (n is any of 1 to 4) of the measuring arm 22 is a value in the horizontal direction when the measuring arm 22 is tilted at an angle θ, as shown in FIG. If the length of the measuring arm 22 is La, it can be obtained by the following equation (2).
Ln = La * sinθ ... (2)

なお、上記式で得られる値に基づく直径は、フロート２２ａの位置での値である。そこで、その直径と深度とを関連付ける必要がある。すなわち、測定アーム２２の回転中心とフロート２２ａとの上下方向の寸法Ｄは、下記式（３）から求めることができる。
Ｄ＝Ｌａ＊ｃｏｓθ ・・・（３） The diameter based on the value obtained by the above formula is the value at the position of the float 22a. Therefore, it is necessary to associate the diameter with the depth. That is, the vertical dimension D between the center of rotation of the measuring arm 22 and the float 22a can be obtained from the following equation (3).
D = La * cosθ ・ ・ ・ (3)

したがって、フロート２２ａの位置での水面（ｘ_０）からの深度は、杭孔１０の水面（ｘ_０）から測定アーム２２の回転中心までの寸法ＤＬに、上記の寸法Ｄを加算した値として求めることができる。
ところで、詳細については後述するが、第１水圧センサ１２１と第２水圧センサ１２２の値から求める水圧（Ｐ_ｎ）および深度（ｘ_ｎ）は、両水圧センサ１２１、１２２の上下方向中央の位置の値として求める。また、第１水圧センサ１２１と測定アーム２２の回動中心との間の上下方向の寸法ＰＳおよび両水圧センサ１２１、１２２の上下方向の間隔（寸法ＰＬ）は、一定である。 _{Therefore, the depth from the water surface (x 0} ) at the position of the float 22a is obtained as a value obtained by adding the above dimension D to the dimension DL from the water surface (x _{0) of the pile hole 10 to the rotation center of the measuring arm 22.} be able to.
By the way, although the details will be described later, the water pressure (P _n ) and the depth (x _n ) obtained from the values of the first water pressure sensor 121 and the second water pressure sensor 122 are located at the center positions of both water pressure sensors 121 and 122 in the vertical direction. Obtain as a value. Further, the vertical dimension PS between the first water pressure sensor 121 and the rotation center of the measuring arm 22 and the vertical distance (dimension PL) between the two water pressure sensors 121 and 122 are constant.

そこで、この深度（ｘ_ｎ）の値から、フロート２２ａの位置の水面（ｘ_０）からの深度（ＤＬ＋Ｄ）は、下記式（４）から求めることができる。
（ＤＬ＋Ｄ）＝（ｘ_ｎ）−（ＰＬ／２）＋（ＰＬ−ＰＳ）＋Ｄ ・・・（４）
これにより、直径と、深度とを関連付けることができる。なお、杭孔１０の深度は、両水圧センサ１２１、１２２の検出値から求めた水面（ｘ_０）からの深度（ＤＬ＋Ｄ）に、杭孔１０の開口１４（地盤面）から水面までの上下方向寸法ＧＬＬを加算して求める。 Therefore, from the value of this depth (x _{n ), the depth (DL + D) from the water surface (x 0} ) at the position of the float 22a can be obtained from the following equation (4).
(DL + D) = (x _n )-(PL / 2) + (PL-PS) + D ... (4)
This allows the diameter to be associated with the depth. _{The depth of the pile hole 10 is the depth (DL + D) from the water surface (x 0} ) obtained from the detected values of both water pressure sensors 121 and 122, and the vertical direction from the opening 14 (ground surface) of the pile hole 10 to the water surface. Obtained by adding the dimensions GLL.

次に、本体部２１の水平方向位置について説明する。
水平方向位置は、計測ユニット２００に内蔵された本体３軸加速度センサ１３０の検出データから算出する。すなわち、計測ユニット２００は、本体３軸加速度センサ１３０が検出する加速度のｘ−ｙ軸方向である水平方向の加速度を読み込む。そして、本体移動距離算出部３１２は、この加速度の積分を２回行って、本体部２１の水平方向の移動距離を算出する。 Next, the horizontal position of the main body 21 will be described.
The horizontal position is calculated from the detection data of the main body 3-axis acceleration sensor 130 built in the measurement unit 200. That is, the measurement unit 200 reads the acceleration in the horizontal direction, which is the xy-axis direction of the acceleration detected by the main body 3-axis acceleration sensor 130. Then, the main body movement distance calculation unit 312 calculates the horizontal movement distance of the main body unit 21 by integrating the acceleration twice.

したがって、孔壁測定装置２０を上昇させた際の、杭孔１０の開口１４に対する本体部２１の水平方向の位置を基準とし、移動距離を逆算することにより、杭孔１０の底部１３から開口１４まで上昇させる際の杭孔１０に対する本体部２１の位置を求めることができる。つまり、各深度における本体部２１の水平方向位置を求めることができる。 Therefore, the opening 14 is formed from the bottom 13 of the pile hole 10 by back-calculating the moving distance with reference to the horizontal position of the main body 21 with respect to the opening 14 of the pile hole 10 when the hole wall measuring device 20 is raised. The position of the main body 21 with respect to the pile hole 10 when the pile hole 10 is raised can be obtained. That is, the horizontal position of the main body 21 at each depth can be obtained.

また、本体部２１は、測定アーム２２の付勢力により、杭孔１０の水平方向の中心に配置される。したがって、本体部２１の中心位置は、杭孔１０の中心軸Ｃｅの位置である。そこで、孔壁形状算出部３１６は、本体部２１の中心位置を杭孔１０の中心位置として蓄積し、後述するように最終的に得られた杭孔１０の深度と関連付ける。したがって、杭孔１０の全深度に亘って中心軸Ｃｅの位置を求めることができる。 Further, the main body 21 is arranged at the center of the pile hole 10 in the horizontal direction by the urging force of the measuring arm 22. Therefore, the central position of the main body 21 is the position of the central axis Ce of the pile hole 10. Therefore, the hole wall shape calculation unit 316 accumulates the center position of the main body 21 as the center position of the pile hole 10 and associates it with the finally obtained depth of the pile hole 10 as described later. Therefore, the position of the central axis Ce can be obtained over the entire depth of the pile hole 10.

ところで、本体部２１の水平方向の移動は、詳細については後述するが、図５に示すように、孔壁１２が一定形状ではない場合、例えば、孔壁１２に凹凸が生じたり、杭孔１０の中心軸が傾斜したりすることにより生じる。
したがって、杭孔１０の中心軸Ｃｅの位置を特定することは、孔壁１２の形状を測定する上で重要である。 By the way, the horizontal movement of the main body 21 will be described in detail later, but as shown in FIG. 5, when the hole wall 12 does not have a constant shape, for example, the hole wall 12 may have irregularities or the pile hole 10 It is caused by the inclination of the central axis of.
Therefore, it is important to specify the position of the central axis Ce of the pile hole 10 in measuring the shape of the hole wall 12.

次に、本体部２１の回転角度について説明する。
本体回転角度算出部３１３では、３軸ジャイロセンサ１４０が検出するｚ軸を中心とする本体部２１の回転（図６の矢印Ｚｒの方向の回転）の角速度を積分して、回転角度を算出する。すなわち、昇降機３０としてアースドリル機を用いた場合、ケリーバー３１を回転させると、孔壁測定装置２０も回転する。また、昇降機３０としてウインチを用いた場合も、ワイヤ３２が螺旋状に線を巻いて形成されているため、孔壁測定装置２０を上昇させる際に、孔壁測定装置２０がワイヤ３２を中心として回転する。 Next, the rotation angle of the main body 21 will be described.
The main body rotation angle calculation unit 313 calculates the rotation angle by integrating the angular velocities of the rotation of the main body 21 (rotation in the direction of the arrow Zr in FIG. 6) about the z-axis detected by the 3-axis gyro sensor 140. .. That is, when an earth drill machine is used as the elevator 30, when the kelly bar 31 is rotated, the hole wall measuring device 20 also rotates. Further, even when a winch is used as the elevator 30, the wire 32 is formed by winding a wire in a spiral shape. Therefore, when the hole wall measuring device 20 is raised, the hole wall measuring device 20 is centered on the wire 32. Rotate.

そこで、孔壁形状算出部３１６では、この本体部２１の回転角度を杭孔１０の全深度に亘り算出し、深度と関連付けて蓄積する。なお、この回転角度も、孔壁測定装置２０を開口１４まで上昇させた際の本体部２１の杭孔１０に対する回転角度を確認し、この回転角度から底部１３の位置での回転角度まで逆算して求める。 Therefore, the hole wall shape calculation unit 316 calculates the rotation angle of the main body portion 21 over the entire depth of the pile hole 10 and accumulates it in association with the depth. As for this rotation angle, the rotation angle of the main body 21 with respect to the pile hole 10 when the hole wall measuring device 20 is raised to the opening 14 is confirmed, and the rotation angle is calculated back from this rotation angle to the rotation angle at the position of the bottom 13. Ask.

この本体部２１の回転角度を算出し、本体部２１の杭孔１０に対する回転方向の位置を特定することで、予め本体部２１に対する位置が分かっている４本の測定アーム２２のそれぞれのｚ軸を中心とする周方向の位置を特定することができる。したがって、測定アーム２２の先端が孔壁１２の凹凸により傾斜角度が変化することで、凹凸を検出した際に、その周方向の位置を特定することができる。つまり、深度に関連付けて、凹凸の周方向の位置を特定することができる。 By calculating the rotation angle of the main body 21 and specifying the position of the main body 21 in the rotation direction with respect to the pile hole 10, the z-axis of each of the four measuring arms 22 whose positions with respect to the main body 21 are known in advance. It is possible to specify the position in the circumferential direction centered on. Therefore, since the inclination angle of the tip of the measuring arm 22 changes due to the unevenness of the hole wall 12, when the unevenness is detected, the position in the circumferential direction can be specified. That is, the position of the unevenness in the circumferential direction can be specified in relation to the depth.

次に、杭孔１０の深度と、安定液（泥水）の比重について説明する。
比重算出部３１５は、第１水圧センサ１２１が検出する水圧Ｐ_Ｄと第２水圧センサ１２２が検出する水圧Ｐ_Ｕとの差圧に基づいて、安定液（泥水）の比重γを算出する。また、深度算出部３１４は、比重算出部３１５が算出した比重γと、両水圧センサ１２１、１２２が検出する水圧Ｐ_ｎとに基づいて、静水圧の理論から深度（杭孔１０の深さ）を算出する。 Next, the depth of the pile hole 10 and the specific gravity of the stabilizing liquid (muddy water) will be described.
Density calculation unit 315, based on the differential pressure between the pressure P _U pressure P _D and the second pressure sensor 122 first pressure sensor 121 detects detects, calculates the specific gravity γ stable liquid (mud). Further, the depth calculation unit 314 is based on the specific gravity γ calculated by the specific gravity calculation unit 315 and the water pressure P _n detected by both water pressure sensors 121 and 122, and the depth (depth of the pile hole 10) is based on the theory of hydrostatic pressure. Is calculated.

図４は、第１水圧センサ１２１と第２水圧センサ１２２との検出値（水圧）と深度と比重との関係を示す図である。この図に示すように、水面下では両水圧センサ１２１、１２２の上下方向に離れた寸法ＰＬ（図１参照）に基づいて検出圧力差が生じる。また、各水圧センサ１２１、１２２の検出値および圧力差は、深度および泥水（安定液）の比重に応じて変化する。なお、泥水（安定液）は、孔壁１２の崩壊防止などのために、所定の条件に合うように調整された流体であり、例えば、水とベントナイトとの懸濁液を主体としたものに、調泥剤を加えて調整したものであり、その配分により比重が異なる。したがって、上述の比重を算出することにより、コンクリート注入前の安定液（泥水）の状態を検査することができる。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the detected value (water pressure), the depth, and the specific gravity of the first water pressure sensor 121 and the second water pressure sensor 122. As shown in this figure, under the water surface, a detected pressure difference is generated based on the dimensions PL (see FIG. 1) of both water pressure sensors 121 and 122 separated in the vertical direction. Further, the detected values and pressure differences of the water pressure sensors 121 and 122 change according to the depth and the specific gravity of the muddy water (stabilizing liquid). The muddy water (stabilizing liquid) is a fluid adjusted to meet predetermined conditions in order to prevent the pore wall 12 from collapsing, and is mainly composed of a suspension of water and bentonite, for example. , It is adjusted by adding a mud preparation agent, and the specific gravity differs depending on the distribution. Therefore, by calculating the above-mentioned specific gravity, the state of the stabilizing liquid (muddy water) before concrete injection can be inspected.

以下に、より具体的に、深度および比重の求め方について説明する。
図４において、ｘ_０は、泥水面の位置、また、ｘ_１、ｘ_２・・ｘ_ｎは、水面（ｘ_０）からの深度であって、この深度（ｘ_ｎ）は、第１水圧センサ１２１と第２水圧センサ１２２との上下方向の中間位置の深度を算出する。また、以下の説明で、深度（ｘ_ｎ）における第１水圧センサ１２１の検出値をＰ_Ｄ（ｘ_ｎ）で表す。このＰ_Ｄ（ｘ_ｎ）は、第１水圧センサ１２１が、深度ｘ_ｎにＰＬ／２の値を加算した位置での検出値である。なお、ＰＬは、両水圧センサ１２１、１２２の上下方向の間隔の寸法である。 The method of obtaining the depth and the specific gravity will be described more specifically below.
In FIG. 4, x ₀ is the position of the muddy water surface, and x ₁ , x ₂ ... x _n is the depth from the water surface (x ₀ ), and this depth (x _n ) is the first water pressure sensor. The depth of the intermediate position between the 121 and the second water pressure sensor 122 in the vertical direction is calculated. Further, in the following description, the detected value of the first water pressure sensor 121 _{at the depth (x n} ) is represented by _PD (x _n). The _P D _{(x n),} the first pressure sensor 121, the detection value at the position obtained by adding the value of the PL / 2 to the depth _{x n.} PL is the dimension of the vertical distance between the two hydraulic sensors 121 and 122.

同様に、深度（ｘ_ｎ）における第２水圧センサ１２２の検出値をＰ_U（ｘ_ｎ）で表す。このＰ_U（ｘ_ｎ）の値は、第２水圧センサ１２２が、深度（ｘ_ｎ）からＰＬ／２の値を減算した位置での検出値である。このように、深度（ｘ_ｎ）は、水面からの値であるため、杭孔１０の深度は、最終的には、深度（ｘ_ｎ）に、杭孔１０の開口１４から水面までの上下方向の寸法ＧＬＬを加算した値として算出する。 Similarly, the detected value of the second water pressure sensor 122 at the depth (x _n ) is represented by _PU (x _n). The _{value of PU} (x _n ) is a value detected by the second water pressure sensor 122 at a position where the value of PL / 2 is subtracted from the _{depth (x n).} As described above, since the depth (x _n ) is a value from the water surface, the depth of the pile hole 10 is finally set to the depth (x _n ) in the vertical direction from the opening 14 of the pile hole 10 to the water surface. It is calculated as a value obtained by adding the dimensions GLL of.

また、深度（ｘ_ｎ）での水圧（Ｐ_ｎ）は、下記式（５）で算出できる。
Ｐ_ｎ＝［Ｐ_Ｄ（ｘ_ｎ）＋Ｐ_U（ｘ_ｎ）］／２ ・・・・（５） Also, the water pressure at depth _{(x n) (P n)} can be calculated by the following equation (5).
_{P n = [P D (x} n) + P U (x n)] / 2 ···· (5)

そして、深度ｘ_ｎにおける安定液（泥水）の比重（γ_ｎ）は、下記式（６）により算出できる。
γ_ｎ＝［Ｐ_Ｄ（ｘ_ｎ）−Ｐ_Ｕ（ｘ_ｎ）］／ＰＬ ・・・・（６） Then, _{the specific gravity (γ n} ) of the stabilizing liquid (muddy water) at the _{depth x n} can be calculated by the following formula (6).
_{γ n = [P D (x} n) -P U (x n)] / PL ···· (6)

さらに、深度（ｘ_ｎ）は、深度（ｘ_ｎ）での水圧（Ｐ_ｎ）と比重（γ_ｎ）とを用い、下記式（７）により算出できる。
ｘ_ｎ＝ｘ_ｎ−１＋（Ｐ_ｎ−Ｐ_ｎ-１）／γ_ｎ ・・・（７）
なお、深度ｘ_１の場合は、下記式（８）により算出する。
ｘ_１＝ｘ_０＋（Ｐ_１／γ₁） ・・・（８） Further, the depth _{(x n)} is used as the depth pressure at _{(x n) (P n)} and a specific gravity (gamma _n), it can be calculated by the following equation (7).
x _n = x _n-1 + (P _{n −} P _n-1 ) / γ _n ... (7)
In the case of depth x ₁ , it is calculated by the following formula (8).
x ₁ = x ₀ + (P ₁ / γ ₁ ) ・ ・ ・ (8)

そして、孔壁形状算出部３１６では、深度算出部３１４が算出した深度に対し、杭孔１０の直径、中心軸、凹凸位置を関連付けて、孔壁１２の全体形状を算出する。なお、この関連付けは、時計ユニット２７０による各データの検出時刻に基づいて行うことができ、この検出時刻と、深度とを関連付けることで、深度と、直径、中心軸、凹凸位置とを関連付けることができる。 Then, the hole wall shape calculation unit 316 calculates the overall shape of the hole wall 12 by associating the diameter, the central axis, and the uneven position of the pile hole 10 with the depth calculated by the depth calculation unit 314. Note that this association can be performed based on the detection time of each data by the clock unit 270, and by associating the detection time with the depth, the depth can be associated with the diameter, the central axis, and the uneven position. it can.

（測定手順の説明）
次に、実施の形態１の孔壁測定システムによる測定手順を説明する。
ここで、測定前の杭孔１０の状態について説明する。この杭孔１０は、まず、主にアースドリル掘削機やバケット掘削機などによって掘削して、図１に示す杭孔１０を削孔する。この際、杭孔１０には、孔壁１２の崩壊を防止するために、比重を調整されたベントナイトなどの泥水を充満させる。実施の形態１の孔壁測定システムでは、この状態の杭孔１０の孔壁１２の形状を測定（算出）する。 (Explanation of measurement procedure)
Next, the measurement procedure by the hole wall measurement system of the first embodiment will be described.
Here, the state of the pile hole 10 before the measurement will be described. The pile hole 10 is first excavated mainly by an earth drill excavator, a bucket excavator, or the like, and the pile hole 10 shown in FIG. 1 is drilled. At this time, the pile hole 10 is filled with muddy water such as bentonite having an adjusted specific gravity in order to prevent the hole wall 12 from collapsing. In the hole wall measurement system of the first embodiment, the shape of the hole wall 12 of the pile hole 10 in this state is measured (calculated).

この測定にあたり、まず、杭孔１０の開口１４の上に昇降機３０を設置する。
そして、杭孔１０の直径の大きさに応じて測定アーム２２の長さを調整した孔壁測定装置２０を、杭孔１０の底部１３までゆっくりと下ろす。 In this measurement, first, the elevator 30 is installed above the opening 14 of the pile hole 10.
Then, the hole wall measuring device 20 whose length of the measuring arm 22 is adjusted according to the size of the diameter of the pile hole 10 is slowly lowered to the bottom 13 of the pile hole 10.

次に、孔壁測定装置２０を、ゆっくりと上昇させながら孔壁１２の測定を行う。すなわち、各センサ１１０、１２１、１２２、１３０、１４０により検出されたデータを時刻に関連付けて記録する。 Next, the hole wall measuring device 20 is slowly raised to measure the hole wall 12. That is, the data detected by each of the sensors 110, 121, 122, 130, 140 is recorded in association with the time.

そして、孔壁測定装置２０を杭孔１０の開口１４まで上昇させ、この上昇させ時の本体部２１の杭孔１０に対する水平方向位置および回転角度を求め、測定を終える。この測定後、得られたデータに基づいて、ＰＣ３００により杭孔１０の全深度に亘って直径を算出するとともに、中心軸Ｃｅの位置を算出する。また、測定アーム２２のフロート２２ａが、孔壁１２の凹凸部分を通過した場合には、その位置を算出する。
さらに、安定液（泥水）の比重を算出し、安定液の状態を検査する。 Then, the hole wall measuring device 20 is raised to the opening 14 of the pile hole 10, the horizontal position and the rotation angle of the main body 21 with respect to the pile hole 10 at the time of raising are obtained, and the measurement is completed. After this measurement, based on the obtained data, the diameter is calculated over the entire depth of the pile hole 10 by the PC 300, and the position of the central axis Ce is calculated. Further, when the float 22a of the measuring arm 22 passes through the uneven portion of the hole wall 12, the position thereof is calculated.
Furthermore, the specific gravity of the stabilizing liquid (muddy water) is calculated, and the state of the stabilizing liquid is inspected.

そして、算出した値に問題が無ければ、開口１４から鉄筋かごを吊り下げ、その状態で底部１３からコンクリートを打ち上げる。その後、コンクリートが硬化することによって場所打ちコンクリート杭が完成する。 Then, if there is no problem with the calculated value, the reinforcing bar cage is hung from the opening 14, and concrete is launched from the bottom 13 in that state. After that, the cast-in-place concrete pile is completed by hardening the concrete.

最後に、周辺の掘削を行った上で、杭頭のコンクリートをはつり取って鉄筋を露出させて杭が完成する。 Finally, after excavating the surrounding area, the concrete at the pile head is scraped off to expose the reinforcing bars, and the pile is completed.

（実施の形態１の孔壁測定システムによる測定精度の説明）
次に、孔壁１２の形状と、従来の解決すべき問題について説明する。
杭孔１０は、必ずしも、一定の直径で真直ぐに鉛直方向に掘削されるとは限らず、孔壁１２に径方向の凹凸が生じたり、杭孔１０の中心軸Ｃｅが傾いたりするおそれがある。 (Explanation of measurement accuracy by the hole wall measurement system of the first embodiment)
Next, the shape of the hole wall 12 and the conventional problems to be solved will be described.
The pile hole 10 is not always excavated straight in the vertical direction with a constant diameter, and there is a risk that the hole wall 12 may have irregularities in the radial direction or the central axis Ce of the pile hole 10 may be tilted. ..

図５は、その一例として凹凸形状や傾きを強調して示した模式図である。
杭孔１０において、図の上部から順に第１の部位Ｐ１、第２の部位Ｐ２、第３の部位Ｐ３、第４の部位Ｐ４の形状について説明する。 FIG. 5 is a schematic view showing the uneven shape and inclination as an example.
In the pile hole 10, the shapes of the first portion P1, the second portion P2, the third portion P3, and the fourth portion P4 will be described in order from the upper part of the drawing.

第１の部位Ｐ１は、同一方向に、凸部Ｃｖ１と凹部Ｃｃ１とが生じている例である。この凸部Ｃｖ１と凹部Ｃｃ１とは、それぞれ、突出代および深さが同等の値であるとする。この場合、単に直径を計測するだけでは、直径の寸法が設計値であると、このような凸部Ｃｖ１、凹部Ｃｃ１が存在する形状異常を検出することができない。 The first portion P1 is an example in which the convex portion Cv1 and the concave portion Cc1 are formed in the same direction. It is assumed that the convex portion Cv1 and the concave portion Cc1 have the same protrusion allowance and depth, respectively. In this case, if the diameter dimension is a design value simply by measuring the diameter, it is not possible to detect a shape abnormality in which such a convex portion Cv1 and a concave portion Cc1 are present.

第２の部位Ｐ２は、ある方向に凹部Ｃｖ２が生じている例である。この場合、直径は、設計値よりも大きくなり、異常が存在することは分かるが、直径の寸法だけでは、孔壁１２の直径自体が大きくなっているのか、凹部Ｃｃ２によるものなのか、さらに、凹部Ｃｃ２の位置が分からず、正確に杭孔１０の形状を把握することができない。 The second portion P2 is an example in which the concave portion Cv2 is formed in a certain direction. In this case, the diameter becomes larger than the design value, and it can be seen that there is an abnormality, but whether the diameter of the hole wall 12 itself is large or due to the recess Cc2 based on the diameter dimension alone, and further The position of the recess Cc2 is unknown, and the shape of the pile hole 10 cannot be accurately grasped.

第３の部位Ｐ３は、杭孔１０の中心軸Ｃｅが傾いた例である。この場合、この第３の部位Ｐ３の全体に亘って、直径の大きさが設計値であると、直径の寸法だけでは、このように中心軸Ｃｅが傾いていることによる異常を検出することができない。 The third portion P3 is an example in which the central axis Ce of the pile hole 10 is tilted. In this case, if the size of the diameter is the design value over the entire third portion P3, the abnormality due to the inclination of the central axis Ce can be detected only by the size of the diameter. Can not.

第４の部位Ｐ４は、第２の部位Ｐ２とは逆に、ある方向に凸となった凸部Ｃｖ４が生じている例である。この例の場合も、直径の大きさが設計値よりも小さいことは分かるが、全体的に小径となっているのか、一部の凸部Ｃｖ４によるものなのか、凸部Ｃｖ４が周方向のどの位置に存在しているか検出することができない。 The fourth portion P4 is an example in which a convex portion Cv4 that is convex in a certain direction is generated, contrary to the second portion P2. In the case of this example as well, it can be seen that the size of the diameter is smaller than the design value, but whether the diameter is small as a whole, whether it is due to some convex parts Cv4, or which of the convex parts Cv4 is in the circumferential direction. It cannot be detected whether it exists at the position.

本実施の形態１では、上述の第１の部位Ｐ１〜第４の部位Ｐ４について、その形状を正確に把握することができる。以下に、その説明を行う。 In the first embodiment, the shapes of the first portion P1 to the fourth portion P4 described above can be accurately grasped. The explanation will be given below.

第１の部位Ｐ１のように、凹部Ｃｃ１と凸部Ｃｖ１とが同一方向を向いている場合、フロート２２ａが凹部Ｃｃ１と凸部Ｃｖ１とに接触すると、本体部２１が水平方向に移動する。したがって、本実施の形態１では、本体部２１の移動距離に基づいて杭孔１０の中心軸Ｃｅを求めるため、図示のように中心軸Ｃｅが、凹凸の方向にずれる。 When the concave portion Cc1 and the convex portion Cv1 face the same direction as in the first portion P1, when the float 22a comes into contact with the concave portion Cc1 and the convex portion Cv1, the main body portion 21 moves in the horizontal direction. Therefore, in the first embodiment, since the central axis Ce of the pile hole 10 is obtained based on the moving distance of the main body 21, the central axis Ce shifts in the direction of the unevenness as shown in the figure.

さらに、測定アーム２２のいずれかが凹部Ｃｃ１と凸部Ｃｖ１の位置を通過した場合、その測定アーム２２の傾斜角度が変化する。図６は、測定アーム２２の先端部が凹凸部Ｃを通過した例を示している。前述したように、孔壁測定装置２０は、ケリーバー３１の引き上げに伴い、ワイヤ部分の螺旋形状に基づいてゆっくりと水平方向に回転しながら上昇される。したがって、測定アーム２２は、孔壁１２に対して、周方向に移動しながら上方へ移動し、実線Ｔｒは、その軌跡を示している。なお、図６は、模式的に示しており、孔壁測定装置２０の上昇量に対する回転量の関係は、図示のものに限らない。また、ワイヤ３２により引き上げる際にも、ワイヤ３２の螺旋形状に基づいて、孔壁測定装置２０が回転しながら上昇される。 Further, when any of the measuring arms 22 passes through the positions of the concave portion Cc1 and the convex portion Cv1, the inclination angle of the measuring arm 22 changes. FIG. 6 shows an example in which the tip end portion of the measuring arm 22 has passed through the uneven portion C. As described above, the hole wall measuring device 20 is raised while slowly rotating in the horizontal direction based on the spiral shape of the wire portion as the kelly bar 31 is pulled up. Therefore, the measuring arm 22 moves upward while moving in the circumferential direction with respect to the hole wall 12, and the solid line Tr shows the trajectory thereof. Note that FIG. 6 is schematically shown, and the relationship of the amount of rotation with respect to the amount of rise of the hole wall measuring device 20 is not limited to that shown in the figure. Further, when the wire 32 is pulled up, the hole wall measuring device 20 is raised while rotating based on the spiral shape of the wire 32.

そして、測定アーム２２の先端（フロート２２ａ）が、凹凸部Ｃを通過した際には、接触初期には、その接触した測定アーム２２のみの傾斜角度が変化することから凹凸部Ｃの存在を検出できる。さらに、本実施の形態１では、本体部２１の回転角度を算出しており、このような凹凸部Ｃを通過した測定アーム２２の周方向の位置を特定することができるため、凹凸部Ｃの位置を特定することができる。なお、その後は、各測定アーム２２は、直径に応じた傾斜角度となる。 Then, when the tip (float 22a) of the measuring arm 22 passes through the uneven portion C, the presence of the uneven portion C is detected because the inclination angle of only the contacted measuring arm 22 changes at the initial stage of contact. it can. Further, in the first embodiment, the rotation angle of the main body portion 21 is calculated, and the position of the measurement arm 22 passing through the uneven portion C in the circumferential direction can be specified. The position can be specified. After that, each measuring arm 22 has an inclination angle according to the diameter.

よって、第１の部位Ｐ１では、本体部２１の回転角度に基づいて測定アーム２２の周方向の位置が分かり、その時の測定アーム２２の傾斜角度が増加した側に凹部Ｃｃ１が存在し、傾斜角度が減少した側に凸部Ｃｖ１が存在することが分かる。 Therefore, in the first portion P1, the position in the circumferential direction of the measurement arm 22 is known based on the rotation angle of the main body 21, and the recess Cc1 exists on the side where the inclination angle of the measurement arm 22 at that time is increased, and the inclination angle is It can be seen that the convex portion Cv1 exists on the side where the amount is reduced.

第２の部位Ｐ２では、凹部Ｃｃ２の深さの分だけ、直径が設計値よりも大きな値となる点は、従来と同様である。本実施の形態１では、さらに、本体部２１の移動距離に基づいて、杭孔１０の中心軸Ｃｅが、凹部Ｃｃ２の深さの１／２だけ凹部Ｃｃ２の深さ方向にずれていることが分かる。したがって、中心軸Ｃｅのズレ方向に凹部Ｃｃ２が存在することが分かる。また、測定アーム２２がこの凹部Ｃｃ２を通過した場合には、その傾斜角度の変化と、本体部２１の回動角度によっても、凹部Ｃｃ２が存在する方向が分かる。 At the second portion P2, the diameter becomes larger than the design value by the depth of the recess Cc2, which is the same as the conventional one. In the first embodiment, the central axis Ce of the pile hole 10 is further deviated in the depth direction of the recess Cc2 by 1/2 of the depth of the recess Cc2 based on the moving distance of the main body 21. I understand. Therefore, it can be seen that the recess Cc2 exists in the deviation direction of the central axis Ce. Further, when the measuring arm 22 passes through the recess Cc2, the direction in which the recess Cc2 exists can be known from the change in the inclination angle and the rotation angle of the main body 21.

第３の部位Ｐ３では、杭孔１０の傾きに沿って、本体部２１が水平方向に移動し、この移動距離により中心軸Ｃｅが移動しているのが分かる。一方、この第３の部位Ｐ３では、直径の大きさは設計値を維持するため、本体部２１の移動は、凹凸ではなく杭孔１０の中心軸Ｃｅの傾きによることを検出することができる。 At the third portion P3, it can be seen that the main body 21 moves in the horizontal direction along the inclination of the pile hole 10, and the central axis Ce moves according to this moving distance. On the other hand, in the third portion P3, since the size of the diameter maintains the design value, it can be detected that the movement of the main body 21 is not due to the unevenness but due to the inclination of the central axis Ce of the pile hole 10.

第４の部位Ｐ４では、第２の部位Ｐ２とは逆に、拡径部１１に凸部Ｃｖ４が生じている。この場合、この凸部Ｃｖ４の突出代だけ、直径の大きさが設計値よりも小さな寸法となる。また、凸部Ｃｖ４の凸方向に孔壁測定装置２０が押され、突出代の１／２だけ、中心軸Ｃｅが水平方向で凸部Ｃｖ４の凸方向に移動する。 In the fourth portion P4, contrary to the second portion P2, a convex portion Cv4 is generated in the enlarged diameter portion 11. In this case, the size of the diameter is smaller than the design value by the protrusion allowance of the convex portion Cv4. Further, the hole wall measuring device 20 is pushed in the convex direction of the convex portion Cv4, and the central axis Ce moves in the horizontal direction in the convex direction of the convex portion Cv4 by 1/2 of the protrusion allowance.

したがって、孔壁１２において、中心軸Ｃｅの移動方向とは逆方向に移動距離の２倍の突出代の凸部Ｃｖ４が存在することを検出することができる。 Therefore, it can be detected that the convex portion Cv4 having a protrusion allowance twice the moving distance exists in the hole wall 12 in the direction opposite to the moving direction of the central axis Ce.

（実施の形態１の効果）
（１）実施の形態１の孔壁測定システムは、地盤ＧＲを掘削して形成された杭孔１０の孔壁１２の形状を測定するシステムである。そして、孔壁測定システムは、孔壁測定装置２０と、アーム３軸加速度センサ１１０と、本体３軸加速度センサ１３０と、深度センサとしての第１水圧センサ１２１および第２水圧センサ１２２と、演算ユニットとしてのＰＣ３００とを備える。 (Effect of Embodiment 1)
(1) The hole wall measuring system of the first embodiment is a system for measuring the shape of the hole wall 12 of the pile hole 10 formed by excavating the ground GR. The hole wall measurement system includes a hole wall measurement device 20, an arm 3-axis acceleration sensor 110, a main body 3-axis acceleration sensor 130, a first hydraulic pressure sensor 121 and a second hydraulic pressure sensor 122 as depth sensors, and a calculation unit. The PC 300 and the like are provided.

孔壁測定装置２０は、杭孔１０に昇降が可能な本体部２１、および、本体部２１に上下方向に回転可能に取り付けられ、先端が孔壁１２に接触可能に延ばされた複数の測定アーム２２を備える。アーム３軸加速度センサ１１０は、測定アーム２２に設けられ、少なくとも、測定アーム２２の回転方向に沿う方向に作用する加速度を検出可能である。本体３軸加速度センサ１３０は、本体部２１に設けられ、少なくとも本体部２１に対して水平方向に作用する加速度を検出可能である。第１水圧センサ１２１および第２水圧センサ１２２は、杭孔１０における本体部２１の深度に関するデータとして水圧を検出する。ＰＣ３００は、各センサの検出値を入力し、孔壁１２の形状の算出を行う。 The hole wall measuring device 20 is attached to a main body 21 that can be raised and lowered in the pile hole 10 and rotatably attached to the main body 21 in the vertical direction, and a plurality of measurements whose tips are extended so as to be in contact with the hole wall 12. The arm 22 is provided. The arm 3-axis acceleration sensor 110 is provided on the measuring arm 22 and can detect at least the acceleration acting in the direction along the rotation direction of the measuring arm 22. The main body 3-axis acceleration sensor 130 is provided in the main body portion 21 and can detect at least the acceleration acting in the horizontal direction with respect to the main body portion 21. The first water pressure sensor 121 and the second water pressure sensor 122 detect the water pressure as data regarding the depth of the main body 21 in the pile hole 10. The PC 300 inputs the detection value of each sensor and calculates the shape of the hole wall 12.

さらに、ＰＣ３００は、アーム傾斜角度算出部３１１と、本体移動距離算出部３１２と孔壁形状算出部３１６と、を備える。アーム傾斜角度算出部３１１は、アーム３軸加速度センサ１１０の検出値から測定アーム２２の傾斜角度を算出する。本体移動距離算出部３１２は、本体３軸加速度センサ１３０の検出値から本体部２１の水平方向の移動距離を算出する。孔壁形状算出部３１６は、測定アーム２２の傾斜角度と、予め入力された測定アーム２２の長さと、本体部２１の水平方向の移動距離と、水圧とに基づいて、孔壁１２の形状として、杭孔１０の深度に応じた孔壁１２の直径と孔壁１２の中心軸Ｃｅとを算出する。
したがって、杭孔１０の中心軸Ｃｅを算出するため、単に、直径を算出するものと比較して、孔壁１２の形状の測定精度向上を図ることが可能となる。 Further, the PC 300 includes an arm inclination angle calculation unit 311, a main body movement distance calculation unit 312, and a hole wall shape calculation unit 316. The arm tilt angle calculation unit 311 calculates the tilt angle of the measuring arm 22 from the detected value of the arm 3-axis acceleration sensor 110. The main body movement distance calculation unit 312 calculates the horizontal movement distance of the main body unit 21 from the detected value of the main body 3-axis acceleration sensor 130. The hole wall shape calculation unit 316 determines the shape of the hole wall 12 based on the inclination angle of the measurement arm 22, the length of the measurement arm 22 input in advance, the horizontal movement distance of the main body 21, and the water pressure. , The diameter of the hole wall 12 and the central axis Ce of the hole wall 12 are calculated according to the depth of the pile hole 10.
Therefore, since the central axis Ce of the pile hole 10 is calculated, it is possible to improve the measurement accuracy of the shape of the hole wall 12 as compared with the case where the diameter is simply calculated.

（２）実施の形態１の孔壁測定システムは、本体部２１に、少なくとも上下方向のｚ軸を中心とする回転運動としての回転角速度を検出可能な３軸ジャイロセンサ１４０が設けられている。そして、ＰＣ３００は、３軸ジャイロセンサ１４０の検出値から本体部２１の回転角度を算出する本体回転角度算出部３１３を備え、孔壁形状算出部３１６は、孔壁１２の形状として、本体部２１の回転角度と測定アーム２２の傾斜角度とに基づいて孔壁１２の凹凸の位置を特定する。
したがって、凹凸の位置を特定でき、いっそう孔壁１２の形状の測定精度向上を図ることが可能となる。 (2) In the hole wall measurement system of the first embodiment, the main body 21 is provided with a 3-axis gyro sensor 140 capable of detecting a rotational angular velocity as a rotational motion about at least the z-axis in the vertical direction. The PC 300 includes a main body rotation angle calculation unit 313 that calculates the rotation angle of the main body 21 from the detected value of the 3-axis gyro sensor 140, and the hole wall shape calculation unit 316 has the main body 21 as the shape of the hole wall 12. The position of the unevenness of the hole wall 12 is specified based on the rotation angle of the hole wall 12 and the inclination angle of the measuring arm 22.
Therefore, the position of the unevenness can be specified, and the measurement accuracy of the shape of the hole wall 12 can be further improved.

（３）実施の形態１の孔壁測定システムは、深度センサとして、本体部２１に上下方向に寸法ＰＬの間隔を空けて設けられた第１水圧センサ１２１および第２水圧センサ１２２を備える。そして、ＰＣ３００は、第１水圧センサ１２１と第２水圧センサ１２２との上下方向の間隔（寸法ＰＬ）と、各水圧センサ１２１、１２２の検出圧の差圧とから、杭孔１０内の安定液の比重を演算する比重算出部３１５と、第１水圧センサ１２１の検出した水圧と、比重算出部３１５が算出した比重とに基づいて、深度を算出する深度算出部３１４と、を備える。
したがって、安定液（泥水）の比重を測定することで、安定液の状態を高精度で検出することができる。しかも、この比重を検出するための両水圧センサ１２１、１２２の検出値を利用して、深度を測定することができ、製造コストを抑えることができる。 (3) The hole wall measurement system of the first embodiment includes a first water pressure sensor 121 and a second water pressure sensor 122 provided on the main body 21 at intervals of dimension PL in the vertical direction as depth sensors. Then, the PC 300 determines the stabilizing liquid in the pile hole 10 from the vertical distance (dimension PL) between the first water pressure sensor 121 and the second water pressure sensor 122 and the differential pressure of the detected pressures of the water pressure sensors 121 and 122. It is provided with a specific gravity calculation unit 315 for calculating the specific gravity of the above, and a depth calculation unit 314 for calculating the depth based on the water pressure detected by the first water pressure sensor 121 and the specific gravity calculated by the specific gravity calculation unit 315.
Therefore, by measuring the specific gravity of the stabilizing liquid (muddy water), the state of the stabilizing liquid can be detected with high accuracy. Moreover, the depth can be measured by using the detected values of both water pressure sensors 121 and 122 for detecting the specific gravity, and the manufacturing cost can be suppressed.

加えて、昇降機３０により杭孔１０を昇降させる孔壁測定装置２０により、杭孔１０の直径、深度、中心軸Ｃｅの位置および傾きを検出可能であり、使い勝手に優れ、かつ、汎用性にも優れる。
すなわち、特許文献１に記載の装置では、深度は、昇降機３０としてのウインチのワイヤの引き出し量を測定する装置により求めるようにしている。また、この装置として、昇降機３０に元々設けられたロータリエンコーダを用いている。このように、孔壁測定装置の他に、引き出し量の測定装置が必要であり、かつ、２つの異なる装置である孔壁測定装置とエンコーダとの信号を同期させる必要があり、使い勝手の点で改善が望まれていた。
それに対し、本実施の形態１の場合、１つの孔壁測定装置２０により自己完結して全ての必要なデータが得られ、上記の異なる２つの装置の同期の手間が不要であり、使い勝手に優れ、汎用性にも優れる。 In addition, the hole wall measuring device 20 that raises and lowers the pile hole 10 by the elevator 30 can detect the diameter, depth, position and inclination of the central axis Ce of the pile hole 10, and is excellent in usability and versatility. Excellent.
That is, in the device described in Patent Document 1, the depth is determined by a device that measures the amount of wire drawn out of the winch as the elevator 30. Further, as this device, a rotary encoder originally provided in the elevator 30 is used. As described above, in addition to the hole wall measuring device, a drawing amount measuring device is required, and it is necessary to synchronize the signals of the hole wall measuring device and the encoder, which are two different devices, in terms of usability. Improvement was desired.
On the other hand, in the case of the first embodiment, one hole wall measuring device 20 is self-contained and all necessary data can be obtained, and the trouble of synchronizing the above two different devices is not required, which is excellent in usability. Also excellent in versatility.

（４）実施の形態１の孔壁測定システムは、本体部２１は、アーム３軸加速度センサ１１０と第１水圧センサ１２１および第２水圧センサ１２２との検出信号を入力する計測ユニット２００を備える。計測ユニット２００は、防水ケース２０１の内部に、検出信号を入力する信号処理部としてのマイコン２１０を備えるとともに、本体３軸加速度センサ１３０と３軸ジャイロセンサ１４０とを備え、さらに、防水ケース２０１の内部に、各センサの信号を記録する記録部としての記録媒体２５０と、記録媒体２５０に記録する信号を外部のＰＣ３００（演算ユニット３１０）に送信する無線通信ユニット２６０とを備える。
したがって、孔壁測定装置２０を、安定液が充填された杭孔１０に投入しても、浸水することなく作動させることができる。 (4) In the hole wall measurement system of the first embodiment, the main body 21 includes a measurement unit 200 for inputting detection signals of the arm 3-axis acceleration sensor 110, the first water pressure sensor 121, and the second water pressure sensor 122. The measurement unit 200 includes a microcomputer 210 as a signal processing unit for inputting a detection signal inside the waterproof case 201, a main body 3-axis acceleration sensor 130 and a 3-axis gyro sensor 140, and further, the waterproof case 201. Inside, a recording medium 250 as a recording unit for recording the signals of each sensor, and a wireless communication unit 260 for transmitting the signal to be recorded on the recording medium 250 to an external PC 300 (calculation unit 310) are provided.
Therefore, even if the hole wall measuring device 20 is put into the pile hole 10 filled with the stabilizer, it can be operated without being flooded.

（５）実施の形態１の孔壁測定システムは、３軸方向の加速度を検出する、アーム３軸加速度センサ１１０と、本体３軸加速度センサ１３０とにより、測定アーム２２の重力加速度方向と本体部２１の水平方向加速度とを検出する。また、３軸ジャイロセンサ１４０により、本体部２１のｚ軸を中心とする回転の角速度を検出する。
したがって、測定アーム２２と本体部２１の加速度を検出するセンサの共用化を図ることができ、かつ、３軸ジャイロセンサ１４０を含め既存のセンサの流用が容易であり、製造コストを抑えることができる。
また、３軸ジャイロセンサ１４０が検出するｘ軸を中心とする回転角速度や、ｙ軸を中心とする回転角速度、そして、３軸加速度センサ１３０から得られる重力に対する本体部２１の傾きを用いて、本体部２１の姿勢に異常が無かったかを確認することが可能である。 (5) In the hole wall measurement system of the first embodiment, the gravitational acceleration direction of the measuring arm 22 and the main body portion by the arm 3-axis acceleration sensor 110 and the main body 3-axis acceleration sensor 130 that detect the acceleration in the 3-axis direction. 21 horizontal accelerations are detected. Further, the 3-axis gyro sensor 140 detects the angular velocity of rotation of the main body 21 about the z-axis.
Therefore, it is possible to share the sensor that detects the acceleration of the measuring arm 22 and the main body 21, and it is easy to divert the existing sensors including the 3-axis gyro sensor 140, and the manufacturing cost can be suppressed. ..
Further, the rotational angular velocity around the x-axis detected by the 3-axis gyro sensor 140, the rotational angular velocity around the y-axis, and the inclination of the main body 21 with respect to the gravity obtained from the 3-axis acceleration sensor 130 are used. It is possible to confirm whether or not there is any abnormality in the posture of the main body 21.

（６）実施の形態１の孔壁測定システムは、孔壁測定装置２０は、アースドリル機により昇降されるケリーバー３１の先端に取り付けられている。
したがって、杭孔１０を形成するのに用いたアースドリル機をそのまま利用して、孔壁測定装置２０による測定が可能であり、アースドリル機とウインチとの入れ替えが不要であるとともに、昇降動作も効率的に行うことができる。よって、短時間で孔壁１２の測定が可能であり作業効率に優れる。 (6) In the hole wall measuring system of the first embodiment, the hole wall measuring device 20 is attached to the tip of a kelly bar 31 which is raised and lowered by an earth drill machine.
Therefore, the earth drill machine used to form the pile hole 10 can be used as it is for measurement by the hole wall measuring device 20, and it is not necessary to replace the earth drill machine and the winch, and the lifting operation is also performed. It can be done efficiently. Therefore, the hole wall 12 can be measured in a short time, and the work efficiency is excellent.

以上、図面を参照して、本開示の孔壁測定システムの実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本開示の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本開示に含まれる。 Although the embodiment of the hole wall measurement system of the present disclosure has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and is designed to the extent that it does not deviate from the gist of the present disclosure. Changes are included in this disclosure.

例えば、実施の形態では、孔壁の形状の測定対象の孔として、場所打ち杭用の杭孔を示したが、孔としては杭孔に限定されるものではなく、縦孔であれば、杭孔以外の孔の孔壁の測定にも用いることができる。 For example, in the embodiment, a pile hole for cast-in-place piles is shown as a hole to be measured in the shape of the hole wall, but the hole is not limited to the pile hole, and if it is a vertical hole, the pile is used. It can also be used to measure the hole wall of a hole other than the hole.

また、実施の形態では、深度センサとして、第１水圧センサおよび第２水圧センサを示したが、これに限定されるものではなく、ウインチのワイヤの引き出し量に基づいて深度を検出するものを用いてもよい。また、第１、第２水圧センサを用いる場合に、実施の形態では、第１水圧センサの値から深度を算出する例を示したが、これに限定されず、第２水圧センサの値を用いてもよい。 Further, in the embodiment, the first water pressure sensor and the second water pressure sensor are shown as the depth sensor, but the present invention is not limited to this, and one that detects the depth based on the pull-out amount of the winch wire is used. You may. Further, when the first and second water pressure sensors are used, in the embodiment, an example of calculating the depth from the value of the first water pressure sensor is shown, but the present invention is not limited to this, and the value of the second water pressure sensor is used. You may.

さらに、本実施の形態では、測定アーム２２にフロート２２ａを取り付けたものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ローラなどを取り付けてもよい。また、測定アームは、４本の例を示したが、これに限定されず、４以外の複数であってもよい。 Further, in the present embodiment, the measurement arm 22 to which the float 22a is attached is shown, but the present invention is not limited to this, and for example, a roller or the like may be attached. Further, although four measurement arms have been shown, the number of measurement arms is not limited to four, and may be a plurality of measurement arms other than four.

また、実施の形態では、測定アームの回転方向に沿う方向である上下方向の加速度を検出するのに、３軸方向の加速度を検出するセンサを用いたが、少なくとも２方向の加速度を検出する加速度センサを用いることもできる。同様に、本体部の水平方向の加速度を検出するものも、少なくとも２方向の加速度を検出する加速度センサを用いることもできる。 Further, in the embodiment, a sensor that detects acceleration in the triaxial direction is used to detect acceleration in the vertical direction that is a direction along the rotation direction of the measuring arm, but acceleration that detects acceleration in at least two directions is used. A sensor can also be used. Similarly, an acceleration sensor that detects the horizontal acceleration of the main body and an acceleration sensor that detects the acceleration in at least two directions can be used.

さらに、実施の形態では、記録部として記録媒体を示し、その一例としてＳＤカードを示したが、その記録媒体としては、ＳＤカードに限られるものではなく、マイコン内のメモリや磁気ディスクなどを用いることもできる。 Further, in the embodiment, a recording medium is shown as a recording unit, and an SD card is shown as an example thereof, but the recording medium is not limited to the SD card, and a memory or a magnetic disk in a microcomputer is used. You can also do it.

１０ 杭孔
１２ 孔壁
２０ 孔壁測定装置
２１ 本体部
２２ 測定アーム
３０ 昇降機
３１ ケリーバー
３２ ワイヤ
１００ センサ群
１１０ アーム３軸加速度センサ（アーム加速度センサ）
１２１ 第１水圧センサ（深度センサ）
１２２ 第２水圧センサ（深度センサ）
１３０ 本体３軸加速度センサ（本体部加速度センサ）
１４０ ３軸ジャイロセンサ（回転運動センサ）
２００ 計測ユニット
２０１ 防水ケース
２６０ 無線通信ユニット
３００ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
３１０ 演算ユニット
３１１ アーム傾斜角度算出部
３１２ 本体移動距離算出部
３１３ 本体回転角度算出部
３１４ 深度算出部
３１５ 比重算出部
３１６ 孔壁形状算出部
Ｃｅ 中心軸
Ｃｖ１ 凸部
Ｃｖ２ 凹部
Ｃｖ４ 凸部
ＧＲ 地盤
Ｔｒ 実線
θ 角度

10 Pile hole 12 Hole wall 20 Hole wall measuring device 21 Main body 22 Measuring arm 30 Elevator 31 Kelly bar 32 Wire 100 Sensor group 110 Arm 3-axis accelerometer (arm acceleration sensor)
121 First water pressure sensor (depth sensor)
122 Second water pressure sensor (depth sensor)
130 Main body 3-axis accelerometer (main body acceleration sensor)
140 3-axis gyro sensor (rotational motion sensor)
200 Measuring unit 201 Waterproof case 260 Wireless communication unit 300 Personal computer (PC)
310 Calculation unit 311 Arm tilt angle calculation unit 312 Main body movement distance calculation unit 313 Main body rotation angle calculation unit 314 Depth calculation unit 315 Specific gravity calculation unit 316 Hole wall shape calculation unit Ce Central axis Cv1 Convex Cv2 Concave Cv4 Convex GR Ground Tr Solid line θ angle

Claims (6)

地盤を掘削して形成された孔の孔壁の形状を測定する孔壁測定システムであって、
前記孔へ昇降が可能な本体部、および、前記本体部に上下方向に回転可能に取り付けられ、先端が前記孔壁に接触可能に延ばされた複数の測定アームを備えた孔壁測定装置と、
前記測定アームに設けられ、少なくとも、前記測定アームの回転方向に沿う方向に作用する加速度を検出可能なアーム加速度センサと、
前記本体部に設けられ、少なくとも前記本体部に対して水平方向に作用する加速度を検出可能な本体部加速度センサと、
前記孔における前記本体部の深度に関するデータを検出する深度センサと、
各センサの検出値を入力し、前記孔壁の形状の算出を行う演算ユニットと、
を備え、
前記演算ユニットは、
前記アーム加速度センサの検出値から前記測定アームの傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、
前記本体部加速度センサの検出値から前記本体部の水平方向の移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記測定アームの傾斜角度と、予め入力された前記測定アームの長さと、前記本体部の水平方向の移動距離と、深度に関する前記データとに基づいて、前記孔壁の形状として、前記孔の深度に応じた前記孔壁の直径と前記孔壁の中心位置とを算出する孔壁形状算出部と、
を備える孔壁測定システム。 A hole wall measurement system that measures the shape of the hole wall of a hole formed by excavating the ground.
A main body that can be moved up and down to the hole, and a hole wall measuring device that is rotatably attached to the main body in the vertical direction and has a plurality of measuring arms whose tips are extended so as to be in contact with the hole wall. ,
An arm acceleration sensor provided on the measurement arm and capable of detecting at least an acceleration acting in a direction along the rotation direction of the measurement arm.
A main body acceleration sensor provided on the main body and capable of detecting at least an acceleration acting in the horizontal direction with respect to the main body.
A depth sensor that detects data on the depth of the main body in the hole, and
An arithmetic unit that inputs the detection value of each sensor and calculates the shape of the hole wall,
With
The arithmetic unit is
An inclination angle calculation unit that calculates the inclination angle of the measurement arm from the detection value of the arm acceleration sensor,
A movement distance calculation unit that calculates the horizontal movement distance of the main body from the detection value of the main body acceleration sensor, and a movement distance calculation unit.
Based on the inclination angle of the measuring arm, the length of the measuring arm input in advance, the horizontal movement distance of the main body, and the data regarding the depth, the shape of the hole wall is the depth of the hole. A hole wall shape calculation unit that calculates the diameter of the hole wall and the center position of the hole wall according to
A hole wall measurement system. 請求項１に記載の孔壁測定システムにおいて、
前記本体部に、少なくとも上下方向の軸を中心とする回転運動を検出可能な回転運動センサが設けられ、
前記演算ユニットは、前記回転運動センサの検出値から前記本体部の回転角度を算出する本体回転角度算出部を備え、
前記孔壁形状算出部は、前記孔壁の形状として、前記本体部の回転角度と前記測定アームの傾斜角度とに基づいて前記孔壁の凹凸の位置を特定する孔壁測定システム。 In the hole wall measuring system according to claim 1,
The main body is provided with a rotational motion sensor capable of detecting rotational motion about at least an axis in the vertical direction.
The calculation unit includes a main body rotation angle calculation unit that calculates the rotation angle of the main body from the detection value of the rotary motion sensor.
The hole wall shape calculation unit is a hole wall measurement system that specifies the position of unevenness of the hole wall based on the rotation angle of the main body and the inclination angle of the measurement arm as the shape of the hole wall. 請求項１または請求項２に記載の孔壁測定システムにおいて、
前記深度センサは、前記本体部に上下方向に間隔を空けて設けられた第１水圧センサおよび第２水圧センサを備え、
前記演算ユニットは、
前記第１水圧センサと前記第２水圧センサとの上下方向の間隔と、各水圧センサの検出圧の差圧とから、前記孔内の安定液の比重を演算する比重算出部と、
両水圧センサの一方の検出圧力と前記比重とに基づいて、深度を算出する深度算出部と、
を備える孔壁測定システム。 In the hole wall measuring system according to claim 1 or 2.
The depth sensor includes a first water pressure sensor and a second water pressure sensor provided on the main body at intervals in the vertical direction.
The arithmetic unit is
A specific gravity calculation unit that calculates the specific gravity of the stabilizing liquid in the hole from the vertical distance between the first water pressure sensor and the second water pressure sensor and the differential pressure of the detection pressure of each water pressure sensor.
A depth calculation unit that calculates the depth based on the detected pressure of one of the two water pressure sensors and the specific gravity.
A hole wall measurement system. 請求項２を引用する請求項３に記載の孔壁測定システムにおいて、
前記本体部は、前記アーム加速度センサと前記第１水圧センサおよび前記第２水圧センサとの検出信号を入力する計測ユニットを備え、
前記計測ユニットは、防水ケースの内部に、前記検出信号を入力する信号処理部を備えるとともに、前記本体部加速度センサと前記回転運動センサとを備え、さらに、前記防水ケースの内部に、各センサの信号を記録する記録部と、前記記録部に記録する信号を外部の前記演算ユニットに送信する通信ユニットとを備える孔壁測定システム。 In the hole wall measuring system according to claim 3, which cites claim 2.
The main body includes a measurement unit that inputs detection signals of the arm acceleration sensor, the first water pressure sensor, and the second water pressure sensor.
The measurement unit includes a signal processing unit for inputting the detection signal inside the waterproof case, an acceleration sensor of the main body and the rotational motion sensor, and further, inside the waterproof case, of each sensor. A hole wall measuring system including a recording unit for recording a signal and a communication unit for transmitting a signal recorded in the recording unit to the external calculation unit. 請求項２に記載の孔壁測定システムにおいて、
前記アーム加速度センサおよび前記本体部加速度センサは、３軸加速度センサであり、
前記回転運動センサは、３軸の各回転角速度を検出する３軸ジャイロセンサである孔壁測定システム。 In the hole wall measuring system according to claim 2,
The arm acceleration sensor and the main body acceleration sensor are three-axis acceleration sensors.
The rotational motion sensor is a hole wall measurement system that is a 3-axis gyro sensor that detects each rotational angular velocity of 3 axes. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の孔壁測定システムにおいて、
前記孔壁測定装置は、アースドリル機により昇降されるケリーバーの先端に取り付けられている孔壁測定システム。 In the hole wall measuring system according to any one of claims 1 to 5.
The hole wall measuring device is a hole wall measuring system attached to the tip of a kelly bar that is raised and lowered by an earth drill machine.

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