JP6451929B2 - 計測機器の埋設方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として地盤改良を行う際に適用される計測機器の埋設方法に関する。

構造物を構築するにあたっては、直接基礎、杭基礎、ケーソン基礎といった構造物の基礎を介して該構造物の荷重を地盤の支持層まで確実に伝達させる必要があるが、地盤が軟弱である場合には、地盤自体を改良することで、支持力を増加させる必要がある。

地盤改良は、上述した支持力増加のほか、地盤沈下や液状化の防止などにも用いられており、その種類は多種多様であるが、上述した用途の違いをはじめ、砂質地盤か粘性土地盤かといった地盤性状の違い等に応じて適宜使い分けがなされている。

ここで、地盤改良を行うにあたっては、セメント系固化材を用いた地盤改良において化学反応が想定通りに進行しているかどうかといったモニタリングや、改良された地盤領域で想定通りの荷重負担がなされるかどうかといった調査が必要になることがあり、それらの場合には、地盤改良領域にひずみ計、温度計、土圧計といったさまざまな計測機器を配置する必要がある。

特開昭６２−７８３１０号公報

地盤改良領域に計測機器を設置する方法としては、地盤改良の対象となる土塊を排出した上で計測機器を設置し、その後、改良材を充填する方法や、地盤改良後にボーリング孔を穿孔して該孔に計測機器を挿入設置する方法がある。

しかしながら、前者のように計測機器を設置してから地盤改良を行う方法では、地盤改良中に計測ケーブルが断線するなどの不具合が生じやすく、後者のように地盤改良後にボーリング孔を穿孔する方法では、削孔に時間を要し、コストが増大するという問題を生じていた。

ちなみに、特許文献１には、計測管３を外管１に挿入した状態で該外管を地盤に埋設し、外管１を引抜き撤去することで計測管３を地盤内に露出させた後、計測管３内に配置された多孔管８内に水位計１３を吊り降ろす構成が開示されており、かかる構成によれば、多孔管８を介して流入してきた地下水の水位を水位計１３で計測することができるものの、ひずみ計１０や土圧計１１などについては、合成体７に埋設されているため、周辺のひずみや土圧を計測することは困難である。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、地盤改良中のモニタリングや改良後の調査を行うための計測機器を、断線等の懸念がなく経済的にも優れた形でなおかつ計測を正確に行うことが可能な計測機器の埋設方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る計測機器の埋設方法は請求項１に記載したように、第１の固化材が添加混合された造成領域を地盤内に形成し、
該形成工程と同時に又は相前後して、中空管の先端開口に閉塞部を着脱自在に装着するとともに該閉塞部の内面中央近傍に長尺状保持部材の一端を取り付けて該長尺状保持部材に取り付けられた状態で所定の計測機器を前記中空管の内部空間に配置し、
前記第１の固化材が固化する前に、前記中空管を前記造成領域内に貫入するとともに、所定深さまで貫入した後、前記長尺状保持部材が前記中空管の材軸とほぼ平行になるようにその他端を地上側で支持しつつ、前記中空管のみを前記造成領域から引き抜いて前記計測機器を前記長尺状保持部材及び前記閉塞部とともに前記造成領域内に残置する計測機器の埋設方法であって、前記計測機器が所望の観測深さに残置されるように、該計測機器を前記長尺状保持部材の一端から離間させて該長尺状保持部材に取り付けるものである。
また、本発明に係る計測機器の埋設方法は、前記計測機器に接続されたケーブル類を前記長尺状保持部材に沿って配線したものである。

また、本発明に係る計測機器の埋設方法は、前記長尺状保持部材を非磁性材料で形成したものである。

また、本発明に係る計測機器の埋設方法は、前記引抜き工程の後、前記造成領域内に形成された前記中空管の貫入孔に第２の固化材を充填するものである。

また、本発明に係る計測機器の埋設方法は、前記閉塞部を円錐状に構成してその円錐底部が前記先端開口の側となるように該先端開口に装着するとともに、該円錐底部が前記中空管の外周面から側方に突出するように該閉塞部の底部外径を前記中空管の外径よりも大きくしたものである。

また、本発明に係る計測機器の埋設方法は、前記中空管を周方向及び材軸方向に分割可能な構成としたものである。

本発明に係る計測機器の埋設方法を実施するには、まず、第１の固化材が添加混合された造成領域を地盤内に形成する。

次に、上述の形成工程と同時に又は相前後して、中空管の内部空間に計測機器を配置する。

ここで、中空管の先端開口には閉塞部が着脱自在に装着してあるとともに、該閉塞部の内面中央近傍には長尺状保持部材の一端が取り付けてあり、計測機器は、この長尺状保持部材に取り付けてある。

次に、第１の固化材が固化する前に、中空管を造成領域内に貫入するとともに、所定深さまで貫入した後、長尺状保持部材が中空管の材軸とほぼ平行になるようにその他端を地上側で支持しつつ、中空管のみを造成領域から引き抜いて計測機器を長尺状保持部材及び閉塞部とともに造成領域内に残置する。

このようにすると、造成領域が未だ固化していないため、その背後から背面土圧が作用することとも相俟って、造成領域に形成された中空管の貫入孔は、該中空管の引抜きに伴って徐々に収縮し、やがては消滅するとともに、貫入孔に残置された計測機器も造成領域内に自然に埋設される。

そして、第１の固化材の作用によって造成領域が固化したとき、計測機器が埋設された造成体が地盤内に構築される。

そのため、計測機器を、断線等の懸念がなく経済的にも優れた形で造成体内に埋設することができるとともに、造成体に直接接触する形で該造成体に埋設することができるので、土圧やひずみ等を正確に計測することが可能となる。

長尺状保持部材は、材軸に沿って延びる部材であれば何でもかまわないが、ワイヤ等の線材やロッド等の棒材が典型例となる。

また、長尺状保持部材をどのような材質で構成するかも任意であって、計測機器を電磁ノイズの影響を受けない機器、例えば電気式ひずみゲージや光式計測機器で構成するのであれば、上述の長尺状保持部材を磁性材料で形成してもかまわないが、これをプラスチック素材等の非磁性材料で形成したならば、電磁ノイズの影響を受けやすい計測機器を用いる場合において、該計測機器への磁性材料による影響をなくすことが可能となる。

第１の固化材には、ゲルタイムが適宜設定された薬液も包摂されるが、セメント、生石灰等のセメント系固化材が典型例となる。

第１の固化材が固化することで、地盤内に形成された造成領域には造成体が構築されるが、かかる造成体は、塊状、格子状、壁状、杭状、柱状その他任意の形状で地盤内に構築されるものであって、深層混合処理工法、生石灰杭工法、ソイルセメント工法など、施工方法の種類は任意であるし、第１の固化材を砂、礫等の土質材料と現位置で混合攪拌させるのか、別途混合攪拌させたものを現場で充填するのかも任意である。

計測機器は、造成体内での物理的あるいは化学的性質を計測する機器であればすべて対象となり、ひずみ計、温度計、土圧計などが包摂される。

ここで、造成領域に形成された中空管の貫入孔が、該中空管を引き抜いた後も十分に収縮せず、計測機器の周囲に空隙が生じるようであれば、引抜き工程の後、かかる貫入孔に第２の固化材を充填すればよい。

このようにすれば、計測機器を造成体に直接接触する形で該造成体に埋設することができるという上述した作用効果を確実に発揮させることができる。

第２の固化材は、第１の固化材とは異なり、短時間に固化するものでもかまわない。

閉塞部は、造成領域を構成する材料を中空管内に流入させることなく、中空管をスムーズに造成領域内に貫入することができるのであれば、どのような構成でもかまわないが、例えばこれを円錐状に構成してその円錐底部が上述した先端開口の側となるように該先端開口に装着するとともに、該円錐底部が中空管の外周面から側方に突出するように該閉塞部の底部外径を中空管の外径よりも大きくしたならば、中空管を引き抜く際、閉塞部を長尺状保持部材とともに確実に造成領域内に残置させることが可能となり、ひいては、計測機器を造成体内の所望の箇所に確実に位置決めすることが可能となる。

長尺状保持部材は、計測機器を所定の位置に保持するという役目を果たすものであるため、造成領域が造成体となった後は不要であって、例えば地表面近傍で切断して地上部分を除去することが可能であり、かかる構成の場合には、中空管は一体形成されたものでもかまわない。

ここで、中空管を周方向及び材軸方向に分割可能な構成としたならば、中空管を一定高さ引き上げるごとに、その上端近傍を解体撤去していくことができるため、中空管を立設状態で保持しておく必要はないし、長尺状保持部材の他端支持高さも低く抑えることができる。

本実施形態に係る計測機器の埋設方法の実施手順を示したフローチャート。 本実施形態に係る計測機器の埋設方法の実施手順を示した説明図。 引き続き本実施形態に係る計測機器の埋設方法の実施手順を示した説明図。 引き続き本実施形態に係る計測機器の埋設方法の実施手順を示した説明図。 引き続き本実施形態に係る計測機器の埋設方法の実施手順を示した説明図。 変形例に係る計測機器の埋設方法を示した説明図。 別の変形例に係る計測機器の埋設方法を示した説明図。

以下、本発明に係る計測機器の埋設方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る計測機器の埋設方法の実施手順を示したフローチャートである。本実施形態に係る計測機器の埋設方法を実施するには、まず図２(a)に示すように、第１の固化材としてのセメント系固化材が添加混合された造成領域２を地盤１内に形成する（ステップ１０１）。

造成領域２は、例えば深層混合処理工法を用いて形成することが可能であり、具体的には注入管（図示せず）を介してセメント系固化材、例えばセメントスラリーを地盤１に注入しつつ、攪拌翼（同上）で地盤１と混合攪拌すればよい。

造成領域２は、例えば柱状の造成体を構築したいのであれば、上述した攪拌翼による混合攪拌操作を水平方向に沿って所定のピッチで繰り返し行えばよいし、壁状の造成体を構築したいのであれば、上記混合攪拌操作を、例えば同図に直交する水平方向に沿って少しずつ重ねながら連続的に繰り返せばよい。

一方、ステップ１０１とは別に、硬質塩化ビニル等で形成された中空管３を準備し、該中空管の内部空間４に、図２(b)に示すように計測機器としての計測センサー５を配置する（ステップ１０２）。

ここで、中空管３の先端開口６には円錐状の閉塞部７が着脱自在に装着してあるとともに、該閉塞部の内面中央近傍には、長尺状保持部材としての保持ワイヤー８の一端が取り付けてあり、計測センサー５は、この保持ワイヤー８に沿って取り付けてある。

計測センサー５は、例えば土圧計、ひずみ計、温度計等で構成することが可能であり、観測したい指標とその観測深さに応じて、保持ワイヤー８に取り付ける種類や位置あるいは個数を適宜定める。

計測センサー５を取り付けるにあたっては、保持ワイヤー８を中空管３の材軸に平行になるように真っ直ぐに引っ張り、その状態で造成領域２に貫入したときの深さに対応する各位置に計測センサー５をそれぞれ取り付ければよい。

計測センサー５に接続されたデータ通信ケーブル、電力ケーブルといったケーブル類９は、保持ワイヤー８に沿って配線し該保持ワイヤーに結束しておく。

なお、保持ワイヤー８は、磁性の影響が計測センサー５に及ぶことがないよう、非磁性材料、例えばビニロン、ポリエステル等のプラスチック素材で構成する。

閉塞部７は、その円錐底部が中空管３の外周面から側方に突出するように、該閉塞部の底部外径を中空管３の外径よりも大きくしてあり、装着にあたっては、その円錐底部が先端開口６の側となるように該先端開口に装着する。

次に、造成領域２のセメントスラリーが固化する前に、図３に示すように中空管３を、閉塞部７が下端となるようにかつ該閉塞部に取り付けられた保持ワイヤー８に計測センサー５が取り付けられた状態で（図２(b)参照）、造成領域２内に貫入する（ステップ１０３）。

造成領域２への中空管３の貫入は、例えばボーリング機械で行うことが可能である。

中空管３を所定深さまで貫入したならば、次に、図４(a)に示すように保持ワイヤー８が中空管３の材軸とほぼ平行になるように、その他端を地上側で支持しつつ、中空管３のみを造成領域２から引き抜く（ステップ１０４）。

保持ワイヤー８は、その他端に例えば図示しないウィンチによる張力を付与することで、中空管３の材軸とほぼ平行に張設することが可能である。

ここで、閉塞部７の円錐底部が中空管３の外周面から側方に突出するように、該閉塞部の底部外径を中空管３の外径よりも大きくしてあるため、保持ワイヤー８に付与された張力は、閉塞部７における円錐底部の周縁から受ける地盤反力と釣り合い、保持ワイヤー８に弛みが生じることはない。

なお、保持ワイヤー８への張力は、中空管３を引き抜いた後も、セメント系固化材が固化するまではこれを維持するようにする。

このように保持ワイヤー８の他端を地上側で支持しつつ、中空管３のみを造成領域２から引き抜くと、計測センサー５は、保持ワイヤー８及び閉塞部７とともに造成領域２内に残置されるが、造成領域２が未だ固化していないため、その背後から背面土圧が作用することとも相俟って、造成領域２に形成された中空管３の貫入孔４１は、該中空管の引抜きに伴って徐々に収縮し、やがては同図(b)に示すように消滅するとともに、貫入孔４１に残置された計測センサー５も造成領域２内に自然に埋設される。

そして、セメント系固化材の作用によって造成領域２が固化したとき、図５に示したように、計測センサー５が埋設された造成体５１が地盤１内に構築される。

以上説明したように、本実施形態に係る計測機器の埋設方法によれば、セメント系固化材が固化する前に中空管３を造成領域２内に貫入するとともに、所定深さまで貫入した後、中空管３のみを造成領域２から引き抜くようにしたので、計測センサー５は、造成領域２が未だ固化しておらず、その背後から背面土圧が作用することとも相俟って、造成領域２に埋設され、セメント系固化材の固化後は造成体５１に埋設される。

そのため、計測センサー５を、断線等の懸念がなく経済的にも優れた形で造成体５１内に埋設することができるとともに、造成体５１に直接接触する形で該造成体に埋設することができるので、土圧やひずみ等を正確に計測することが可能となる。

また、本実施形態に係る計測機器の埋設方法によれば、中空管３を引き抜く際、保持ワイヤー８が中空管３の材軸とほぼ平行になるようにその他端を地上側で支持するようにしたので、計測センサー５が中空管３の内面と接触するのを防止することができるとともに、中空管３を引き抜いた後も、セメント系固化材が固化するまでは、保持ワイヤー８に付与した張力を維持するようにしたので、計測センサー５を所望の深さ位置に埋設することが可能となる。

また、本実施形態に係る計測機器の埋設方法によれば、閉塞部７の円錐底部が中空管３の外周面から側方に突出するように、該閉塞部の底部外径を中空管３の外径よりも大きくしたので、中空管３を引き抜く際、閉塞部７を造成領域２内に確実に残置させることができるとともに、保持ワイヤー８に付与された張力が、閉塞部７における円錐底部の周縁で確実に支持されるので、保持ワイヤー８の弛みが防止され、かくして計測センサー５を造成体５１内の所望の箇所に確実に位置決めすることも可能となる。

また、本実施形態に係る計測機器の埋設方法によれば、保持ワイヤー８を、非磁性材料、例えばビニロン、ポリエステル等のプラスチック素材で構成するようにしたので、磁性の影響が計測センサー５に及ぶおそれはない。

本実施形態では、本発明の長尺状保持部材を保持ワイヤー８で構成したが、これに代えてロッドで構成するようにしてもかまわない。かかる構成においては、ロッドの一端を閉塞部７の内面中央近傍に取り付けるとともに、他端においては、材軸直交方向への振れ止めを施すようにすればよい。

また、本実施形態では、中空管３を造成領域２から引き抜いた後、該造成領域に形成された中空管３の貫入孔４１が徐々に収縮し、やがては消滅するとともに、その結果として貫入孔４１に残置された計測センサー５も造成領域２内に自然に埋設されるものとしたが、図６に示したように、中空管３を引き抜いた後も造成領域２の貫入孔４１が十分に収縮せず、計測センサー５の周囲に空隙６１が生じる場合が想定される。

かかる場合には、中空管３を引き抜いた後、同図に示したように貫入孔４１に第２の固化材としてのフレッシュモルタルを充填すればよい。

このようにすれば、空隙６１に満たされたフレッシュモルタルは、造成領域２と一体化する形で固化して造成体５１を形成するので、計測センサー５を造成体５１に直接接触する形で該造成体に埋設することができるという上述した作用効果を確実に発揮させることができる。

また、本実施形態では、中空管３を引き抜いた後も、セメント系固化材が固化するまでは保持ワイヤー８への張力を維持するものとしたが、中空管３の引抜き後、貫入孔４１がある程度収縮して計測センサー５が造成領域２内に拘束され、その落下やずれが防止される状態になれば、造成領域２が十分に固化して造成体５１となる前に、保持ワイヤー８の張力を緩めるようにしてもかまわない。

また、本実施形態では特に言及しなかったが、上述の実施形態では、保持ワイヤー８への張力付与が維持されている間は、該保持ワイヤーが中空管３内に挿通されている関係上、該中空管を撤去することができず、保持ワイヤー８への張力を緩めても差し支えがなくなった時点で、該保持ワイヤーの他端を地上側、例えばウィンチから取り外したり、地上付近で切断したりすることで、保持ワイヤー８を中空管３から抜いて中空管３を現場から撤去することが可能になる。

そのため、保持ワイヤー８に張力を付与している間は、中空管３を立設状態で保持しておかねばならないとともに、それに合わせて、保持ワイヤー８の他端支持高さを、中空管３の長さ以上としなければならない。

しかし、図７に示すように、中空管３に代えて、周方向及び材軸方向に分割自在な中空管３ａを用いたならば、中空管３ａを一定高さ引き上げるごとに、その上端近傍を解体撤去していくことができるため、中空管３ａを立設状態で保持しておく必要はないし、保持ワイヤー８の他端支持高さも低く抑えることができる。

加えて、中空管３ａであれば、保持ワイヤー８に結束されたケーブル類９と何ら干渉することなく、解体撤去が可能であるため、ケーブル類９をコネクターを介して接続しておく必要がなくなり、データ伝送時の損失を懸念する必要もなくなる。

１ 地盤
２ 造成領域
３，３ａ 中空管
５ 計測センサー（計測機器）
６ 先端開口
７ 閉塞部
８ 保持ワイヤー（長尺状保持部材）
４１ 貫入孔
５１ 造成体

Claims (6)

1. 第１の固化材が添加混合された造成領域を地盤内に形成し、
   該形成工程と同時に又は相前後して、中空管の先端開口に閉塞部を着脱自在に装着するとともに該閉塞部の内面中央近傍に長尺状保持部材の一端を取り付けて該長尺状保持部材に取り付けられた状態で所定の計測機器を前記中空管の内部空間に配置し、
   前記第１の固化材が固化する前に、前記中空管を前記造成領域内に貫入するとともに、所定深さまで貫入した後、前記長尺状保持部材が前記中空管の材軸とほぼ平行になるようにその他端を地上側で支持しつつ、前記中空管のみを前記造成領域から引き抜いて前記計測機器を前記長尺状保持部材及び前記閉塞部とともに前記造成領域内に残置する計測機器の埋設方法であって、前記計測機器が所望の観測深さに残置されるように、該計測機器を前記長尺状保持部材の一端から離間させて該長尺状保持部材に取り付けることを特徴とする計測機器の埋設方法。
2. 前記計測機器に接続されたケーブル類を前記長尺状保持部材に沿って配線した請求項１記載の計測機器の埋設方法。
3. 前記長尺状保持部材を非磁性材料で形成した請求項１又は請求項２記載の計測機器の埋設方法。
4. 前記引抜き工程の後、前記造成領域内に形成された前記中空管の貫入孔に第２の固化材を充填する請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の計測機器の埋設方法。
5. 前記閉塞部を円錐状に構成してその円錐底部が前記先端開口の側となるように該先端開口に装着するとともに、該円錐底部が前記中空管の外周面から側方に突出するように該閉塞部の底部外径を前記中空管の外径よりも大きくした請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の計測機器の埋設方法。
6. 前記中空管を周方向及び材軸方向に分割可能な構成とした請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の計測機器の埋設方法。

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