JP7045023B2 - 地盤の密度・水分測定装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラジオアイソトープ（ＲＩ）法により地盤の密度および／または水分を測定する地盤の密度・水分測定装置および方法に関する。

近年、盛土の施工管理は、砂置換法と、ＲＩ（ラジオアイソトープ／放射性同位体）法との併用が主流となっている。このうち、標準的なＲＩ装置による測定では、鋼棒を大ハンマで地盤に打ち込んで測定孔を開け、ＲＩ放射線源を地盤内に挿入して密度・水分を測定するが、大ハンマの取り扱い時における作業者の怪我防止のための対策が必要であり、また、ＲＩ装置本体が重量物のため測定作業に手間取ることも多かった。また、大規模工事では、測定回数が多くなり、二人以上で作業する必要があった。

かかる省人化の課題に対し、特許文献１は、散乱型ＲＩ計を転圧用車体の下部で地表面に置くだけで密度・水分を測定する装置を提案し、特許文献２も締め固め密度検出用センサを転圧作業車の下部で地表面に置くだけで測定を行う装置を提案する。

特許文献３は、削孔ドリルの先端にＲＩ放射線源を配置することで、削孔ドリルとＲＩ放射線源とを一体化し、削孔ドリルによる地盤の削孔とともにＲＩ放射線源を地中に挿入して地盤の密度・水分を測定する装置を提案する。

特開平7-48809号公報 特開平10-293027号公報 特開平7-42141号公報

しかし、引用文献１，２の装置によれば、測定精度の面で十分ではなく、実用化までの別の課題が多い。また、引用文献３では、ＲＩ放射線源と一体化した削孔ドリルによる地盤の削孔時にＲＩ放射線源の破損や紛失のおそれがある。ＲＩ放射線源は原子力規制委員会に届け出が必要で、破損や紛失のリスクは最小化する必要がある。一方、一般的に削孔した測定用孔にＲＩ放射線源を人手によらず正確に挿入することは困難であり、測定精度の低下のおそれがある。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、測定作業の省人化を実現しつつＲＩ放射線源の破損や紛失のリスクを最小化し、また、測定精度を向上できる地盤の密度・水分測定装置および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の地盤の密度・水分測定装置は、ラジオアイソトープ（ＲＩ）法により地盤の密度および／または水分を測定する装置であって、
ＲＩ放射線源と、前記ＲＩ放射線源からの放射線を受信する測定部と、前記ＲＩ放射線源が配置された棒状体と、地盤を削孔するドリルと、前記測定部と前記棒状体と前記ドリルとが配置された回動板と、前記回動板を回動させる回動手段と、を備え、
前記回動手段が前記回動板を回動させることで前記棒状体と前記ドリルとの平面位置が互いに入れ替わるように構成し、
前記ドリルによる削孔で地盤内に測定用孔を形成した後に、前記棒状体が前記回動板の回動により前記測定用孔の平面位置に移動してから前記測定用孔内に降下し、前記地盤内の前記ＲＩ放射線源からの放射線を前記測定部が受信して測定地点の密度および／または水分を測定するものである。

この地盤の密度・水分測定装置によれば、ドリルで地盤を削孔して地盤内に測定用孔を形成した後に、回動板を回動させて棒状体をその測定用孔の平面位置に移動させてから測定用孔内に降下させることで、棒状体に配置されたＲＩ放射線源が地盤内に位置し、その地盤内のＲＩ放射線源からの放射線を測定部が受信して測定地点の密度および／または水分を測定する。このように、測定用孔の形成とＲＩ放射線源の測定用孔への配置を人手によらずに実行できるので測定作業の省人化を実現できる。また、ＲＩ放射線源は、地盤の削孔を行うドリルと一体化されず独立しているので、削孔に伴う破損等のおそれがなく、ＲＩ放射線源の破損や紛失のリスクを最小化することができる。また、回動板の回動により棒状体とドリルとの平面位置が互いに入れ替わることで、ドリルにより地盤に形成された測定用孔の平面位置に棒状体を正確に位置させることができるので、ドリルから独立したＲＩ放射線源を測定用孔の平面位置に正確に位置決めできる。

上記地盤の密度・水分測定装置において、前記ドリルを、所定深さの前記測定用孔を形成するように前記回動板に対し昇降させる第１昇降手段と、前記棒状体を前記回動板に対し昇降させ所定の降下量だけ降下させる第２昇降手段と、を備え、さらに地盤面との間の距離を測定する距離計を前記回動板に備え、前記測定された距離と前記所定の降下量とから前記測定地点における前記ＲＩ放射線源の深さ位置を得ることが好ましい。これにより、地盤内のＲＩ放射線源の正確な深さ位置がわかるので、測定精度を向上できる。

また、前記回動板を支持しかつ前記地盤に対し固定されるシャフトを備え、前記回動板は前記シャフトを中心にして回動するように構成することが好ましい。

上記目的を達成するための地盤の密度・水分測定方法は、ラジオアイソトープ（ＲＩ）法により地盤の密度および／または水分を測定する方法であって、
ＲＩ放射線源と、前記ＲＩ放射線源からの放射線を受信する測定部と、前記ＲＩ放射線源が配置された棒状体と、地盤を削孔するドリルと、前記測定部と前記棒状体と前記ドリルとが配置された回動板と、前記回動板を回動させる回動手段と、前記回動板を支持しかつ前記地盤に対し固定されるシャフトと、を備え、前記回動手段が前記回動板を回動させることで前記棒状体と前記ドリルとの平面位置が互いに入れ替わるように構成した地盤の密度・水分測定装置を用意し、
自走式建設機械が前記地盤の密度・水分測定装置を保持した状態で前記シャフトを地盤に対し固定するステップと、
地盤面に対向した前記回動板を水平に調整するステップと、
前記ドリルによる削孔で地盤内に測定用孔を形成するステップと、
前記回動板の回動により前記棒状体を前記測定用孔の平面位置に移動させるステップと、
前記棒状体を前記測定用孔内に降下させるステップと、
前記地盤内の前記ＲＩ放射線源からの放射線を前記測定部が受信して測定地点の密度および／または水分を測定するステップと、
前記棒状体を上昇させて前記測定用孔から退避させるステップと、を備え、
前記自走式建設機械が移動して別の測定地点で前記各ステップを実行するものである。

この地盤の密度・水分測定方法によれば、ドリルで地盤を削孔して地盤内に測定用孔を形成した後に、回動板を回動させて棒状体をその測定用孔の平面位置に移動させてから測定用孔内に降下させることで、棒状体に配置されたＲＩ放射線源が地盤内に位置し、その地盤内のＲＩ放射線源からの放射線を測定部が受信して測定地点の密度および／または水分を測定する。このように、測定用孔の形成とＲＩ放射線源の測定用孔への配置を人手によらずに実行できるので測定作業の省人化を実現できる。また、ＲＩ放射線源は、地盤の削孔を行うドリルと一体化されず独立しているので、削孔に伴う破損等のおそれがなく、ＲＩ放射線源の破損や紛失のリスクを最小化することができる。また、回動板の回動により棒状体とドリルとの平面位置が互いに入れ替わることで、ドリルにより地盤に形成された測定用孔の平面位置に棒状体を正確に位置させることができるので、ドリルから独立したＲＩ放射線源を測定用孔の平面位置に正確に位置決めできる。

また、自走式建設機械が地盤の密度・水分測定装置を保持した状態で、一の測定地点で測定が終了すると、地盤面上を移動し別の測定地点で同様に測定を行うことができるので、所定の測定対象領域において地盤の密度および／または水分を容易かつ効率的に測定できる。

本発明の地盤の密度・水分測定装置および方法によれば、測定作業の省人化を実現しつつＲＩ放射線源の破損や紛失のリスクを最小化し、また、測定精度を向上できる。

本実施形態による地盤の密度・水分測定装置を概略的に示す斜視図である。 図１の地盤の密度・水分測定装置の正面図である。 図１，図２の回動板の上面図である。 自走式の建設機械が図１～図３の地盤の密度・水分測定装置を保持して実際の測定を行う様子を示す概略図である。 図１～図４の地盤の密度・水分測定装置の操作系および測定系を概略的に示すブロック図である。 図１～図５の地盤の密度・水分測定装置による地盤の締固度測定の各ステップを説明するためのフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による地盤の密度・水分測定装置を概略的に示す斜視図である。図２は図１の地盤の密度・水分測定装置の正面図である。

図１，図２のように、地盤の密度・水分測定装置１０は、地盤Ｇに対し固定されるシャフト１１と、シャフト１１に直交し地盤面Ｓに対向するように配置される円板状の回動板１２と、回動板１２に配置されＲＩ放射線源からの放射線を受信し測定地点の地盤の密度と水分を測定する測定部１３と、測定部１３に支持され測定部１３を貫通するように配置され先端にＲＩ放射線源１４ａを有する棒状体からなる線源棒１４と、地盤Ｇを削孔し地盤Ｇ内に測定用の有底孔（測定用孔）Ｈを形成するドリル１６と、シャフト１１の上部の大径部１１ａに固定され回動板１２を所定角度だけ回動させるための回動モータ１９と、を備える。

回動板１２は、回動中心から垂直上方に延びる円筒部１２ａと、円筒部１２ａの上端で横方向に張り出したフランジ部１２ｂと、を有する。シャフト１１は、円筒部１２ａ内を貫通し、回動板１２の下方で横方向に突き出た突出部１１ｂを有し、突出部１１ｂと回動板１２との間に配置された軸受２９を介して回動板１２を回動可能に支持するようになっている。回動モータ１９により回転する回転板１９ａの端面のギア１９ｂとフランジ部１２ｂの外周端面のギア１２ｅとが噛み合い、回動モータ１９が回転することで、回動板１２が回動するようになっている。

ドリル１６は、回動板１２に対しその上方で対向するように半径方向に延びて円筒部１２ａに保持された支持体１７に支持されている。このため、ドリル１６は、回動板１２の回動により支持体１７とともに地盤面Ｓに対し回動する。また、ドリル１６は、回動板１２に形成された円形状のドリル昇降用開口１２ｄを通過可能に配置され、円筒部１２ａと支持体１７との間に設けられたラックピニオン１８により支持体１７とともに回動板１２に対し昇降するようになっている。ドリル１６は、回動板１２に直交し、かつ、その中心がドリル昇降用開口１２ｄの中心と一致するように位置決めされる。

また、支持体１７には、回動板１２に対するドリル１６の高さ方向の下限位置を検知し作動するリミットスイッチ（図示省略）が配置され、ラックピニオン１８によりドリル１６が支持体１７とともに降下しながら地盤Ｇを削孔し、下限位置に達すると、ドリル１６が停止するようになっている。これにより、地盤Ｇ内に所定深さｄの測定用孔Ｈを形成することができる。

線源棒１４は、回動板１２の回動により地盤面Ｓに対し回動し、また、回動板１２に形成された円形状の線源用開口１２ｃを通過可能に配置され、測定部１３内に設けられたラックピニオン１５により昇降するようになっている。線源棒１４は、回動板１２に直交し、かつ、その中心が線源用開口１２ｃの中心と一致するように位置決めされる。

また、線源棒１４には、回動板１２に対する線源棒１４の高さ方向の下限位置を検知し作動するリミットスイッチ（図示省略）が配置され、ラックピニオン１５により線源棒１４が測定用孔Ｈ内を降下し、下限位置に達すると、その降下動作が停止するようになっている。これにより、線源棒１４を所定の降下量だけ降下させることができ、ＲＩ放射線源１４ａを地盤Ｇ内の所定深さ位置まで挿入することができる。

また、回動板１２の上面には水平センサ２１が配置され回動板１２の水平を検知するようになっている。また、回動板１２の上面に位置する測定部１３の底面にはレーザ式の距離計２２が配置され回動板１２と地盤面Ｓとの間の距離ｙを測定するようになっている。

また、測定部１３の底面であって線源用開口１２ｃの近傍にはカメラ２３が配置され、線源棒１４を確認できるようになっている。また、ドリル昇降用開口１２ｄの近傍にはカメラ２４が配置され、ドリル１６および地盤Ｇ内に形成された測定用孔Ｈを確認できるようになっている。

シャフト１１は、先端が鋭利に構成され、地盤面Ｓから押し込まれることで地盤Ｇ内に圧入されるが、離隔保持板２０がシャフト１１に直交して設けられ、シャフト１１が地盤Ｇ内に圧入されたとき、回動板１２が地盤面Ｓに接近し過ぎないようになっている。図２のように、離隔保持板２０が地盤面Ｓに当接することで、測定部１３の底面（回動板１２の上面）と地盤面Ｓとの間の距離ｙを一定に保つことができる。距離ｙを、たとえば5cmに設定することにより、回動板１２が回動したとき、地盤面Ｓに不陸があっても距離計２２やカメラ２３，２４が地盤面Ｓに接触して損傷することを未然に防止できる。

測定部１３と線源棒１４のＲＩ放射線源１４ａとは、公知の透過型ＲＩ計測器を構成し、ＲＩ放射線源１４ａのガンマ線源から地盤を透過したガンマ線を測定部１３のガンマ線検出器が検出する。地盤の密度が増加するとガンマ線検出数が減少する関係にあるので、ガンマ線検出数に基づいて密度を測定できる。また、ＲＩ放射線源１４ａの中性子線源から地盤Ｇを透過した速中性子を測定部１３の中性子検出器が検出する。地盤の水分が増加すると速中性子検出数が減少する関係にあるので、速中性子検出数に基づいて水分を測定できる。このようにして測定された密度と水分に基づいて地盤の締固度を求めることができる。

図３は、図１，図２の回動板１２の上面図である。図３のように、回動板１２は、回動モータ１９とともにターレット機構を構成し、回動モータ１９によりシャフト１１の中心軸ｐを中心にして回動するが、線源棒１４が通過する回動板１２の線源用開口１２ｃの中心と、ドリル１６が通過する回動板１２のドリル昇降用開口１２ｄの中心とは、中心軸ｐを通る一点鎖線で示す直線ａ上に位置し、中心軸ｐからの各中心までの距離が同一である。このため、回動板１２が回動モータ１９により、回動方向Ｒ（または、その反対方向Ｒ’）に回動し、１８０度回動すると、線源用開口１２ｃとドリル昇降用開口１２ｄとの各平面位置が互いに入れ替わるようになっている。

したがって、たとえば、回動板１２が図２，図３の位置で、ドリル１６により地盤Ｇ内に測定用孔Ｈを形成し、ドリル１６を上昇させ測定用孔Ｈ内から退避させてから、回動板１２を１８０度回動させることで、線源棒１４が線源用開口１２ｃとともにドリル１６，ドリル昇降用開口１２ｄの回動前の平面位置に位置する。このようにして、ドリル１６により地盤Ｇに形成された測定用孔Ｈの平面位置に線源棒１４を正確に位置させることができるので、ＲＩ放射線源１４ａを測定用孔Ｈの平面位置に正確に位置決めできる。この平面位置で、図２の破線で示すように、線源棒１４を所定の降下量だけ降下させることでＲＩ放射線源１４ａを測定用孔Ｈ内の所定深さ位置に容易かつ正確に挿入することができる。

以上のように、本実施形態の地盤の密度・水分測定装置１０によれば、地盤Ｇ内の測定用孔Ｈの形成とＲＩ放射線源１４ａの測定用孔Ｈ内への配置を人手によらずに実行できるので測定作業の省人化を実現できる。また、ＲＩ放射線源１４ａは、地盤Ｇの削孔を行うドリル１６と一体化されず独立しているので、削孔に伴う破損等のおそれがなく、ＲＩ放射線源１４ａの破損や紛失のリスクを最小化することができる。

図４は、自走式の建設機械が図１～図３の地盤の密度・水分測定装置を保持して実際の測定を行う様子を示す概略図である。本実施形態では、図４のように、自走式の建設機械として操作が容易で不整地でも走行可能な履帯式のバックホウＢＨに図１～図３の地盤の密度・水分測定装置１０を搭載する。具体的には、バックホウＢＨのアームＡＭの先端に地盤の密度・水分測定装置１０のシャフト１１の大径部１１ａをボルト等の締め付け具により固定し、バックホウＢＨに地盤の密度・水分測定装置１０を搭載し保持する。このように、バックホウＢＨのアームＡＭの先端に地盤の密度・水分測定装置１０を保持するので、測定位置の位置決めが容易である。なお、バックホウは、クレーン付中型トラックでの運搬を想定し、2.9t以下（たとえば、約2ｔ）の機種を選定することが好ましい。

バックホウＢＨは、地盤の密度・水分測定装置１０を操作するための操作パネル３０と、地盤の締固度の測定位置を計測するためのＧＰＳ受信器３１と、を備えている。操作パネル３０は、オペレータがバックホウＢＨの操縦席で操作できるような見易く操作し易い位置に配置されている。

バックホウＢＨは、地盤の密度・水分測定装置１０を地盤面Ｓから離れた状態で保持して地盤面Ｓ上を走行し、ＧＰＳ受信機３１から得た位置情報に基づいて測定位置で停止する。オペレータがアームＡＭやブームＢＭを操作することで、地盤の密度・水分測定装置１０のシャフト１１を地盤面Ｓから押し込み地盤Ｇに圧入する。このとき、操作パネル３０の情報表示部３０ｂ（図５）に表示される水平センサ２１の測定結果に基づいて回動板１２が水平になるようにバックホウＢＨの操作で調整する。

次に、図１～図４の地盤の密度・水分測定装置の操作系および測定系について図５のブロック図を参照して説明する。

図５のように、図４の操作パネル３０は、図１～図４の地盤の密度・水分測定装置１０の操作系としてオペレータ操作部３０ａと、各種情報を表示するオペレータ情報表示部３０ｂと、を有する。オペレータ操作部３０ａとオペレータ情報表示部３０ｂとは、液晶表示パネルから構成され、オペレータ操作部３０ａはタッチパネル式に構成される。

地盤の密度・水分測定装置１０は、ドリル１６を高速回転させるドリル駆動モータ２６と、ドリル１６を昇降させるためにラックピニオン１８を駆動するドリル昇降駆動モータ２７と、線源棒１４を昇降させるためにラックピニオン１５を駆動する線源棒昇降駆動モータ２８と、を備える。オペレータ操作部３０ａは、タッチパネル上で各駆動モータ２６，２７，２８と回動モータ１９（図１，図２）のオン・オフを操作できるようになっている。すなわち、オペレータ操作部３０ａは、ドリル駆動モータ２６のオン・オフを操作するスイッチ、ドリル昇降駆動モータ２７のオン・オフを操作するスイッチ、線源棒昇降駆動モータ２８のオン・オフを操作するスイッチ、および、回動モータ１９のオン・オフを操作するスイッチをタッチパネル上に備える。

ドリル昇降駆動モータ２７がオンされると、ドリル１６が降下しながら回動板１２のドリル昇降用開口１２ｄを通り抜け、地盤面Ｓから地盤Ｇを削孔し、所定の下限位置に達すると、リミットスイッチにより停止し、その後、再びオンされると、ドリル昇降駆動モータ２７が逆回転することで上昇し、元の高さ位置まで退避するようになっている。また、回動モータ１９がオンされると、回動板１２を１８０度だけ自動的に回動させるようになっている。

また、線源棒昇降駆動モータ２８がオンされると、線源棒１４が降下しながら回動板１２の線源用開口１２ｃを通り抜け、地盤Ｇ内の測定用孔Ｈへと降下し、所定の下限位置に達すると、リミットスイッチにより自動的に停止することで、所定の降下量だけ降下するようになっている。測定部１３による測定終了後、オンされると、線源棒昇降駆動モータ２８が逆回転することで上昇し、元の高さ位置まで退避するようになっている。

また、図１～図４の地盤の密度・水分測定装置１０の測定系として、測定部１３で測定された密度・水分の測定データ、および、図４のバックホウＢＨのＧＰＳ受信器３１で受信したGPS位置データが、データ収集機能と通信機能とを有するIoTモジュールを組み込んだ処理端末３２，３３を介してインターネット経由で管理事務所や現場事務所に設置されたコンピュータ機能を有するＰＣ（パーソナルコンピュータ）３４に送信される。

また、カメラ２３による線源棒１４の画像情報、および、カメラ２４によるドリル１６や測定用孔Ｈの画像情報が操作パネル３０のオペレータ情報表示部３０ｂに表示され、オペレータが線源棒１４やドリル１６や測定用孔Ｈの各位置を確認できるようになっている。また、水平センサ２１の水平測定データおよび距離計２２の距離測定データがオペレータ情報表示部３０ｂに表示され、回動板１２の水平調整および距離調整が行われる。さらに、オペレータ情報表示部３０ｂには、測定部１３が測定中である旨、および、測定終了した旨の表示がされ、オペレータが測定部１３の測定中・測定終了の各状態を確認できる。

次に、図１～図５の地盤の密度・水分測定装置による地盤の締固度測定の各ステップＳ０１～Ｓ１１について図６のフローチャートを参照して説明する。

まず、図４のように、バックホウＢＨのブームＢＭの先端に地盤の密度・水分測定装置１０を搭載し保持する（Ｓ０１）。

次に、バックホウＢＨが地盤の密度・水分測定装置１０を地盤面Ｓから離して保持した状態で測定対象の地盤面Ｓ上を移動し（Ｓ０２）、ＧＰＳ受信器３１で受信したGPS位置データによる位置情報に基づいて測定位置で停止する（Ｓ０３）。次に、地盤の密度・水分測定装置１０のシャフト１１を先端から地盤面Ｓに圧入し地盤の密度・水分測定装置１０を地盤Ｇに固定する（Ｓ０４）。このとき、シャフト１１は離隔保持板２０が地盤面Ｓに当接するまで圧入される。

次に、バックホウＢＨを操作し、操作パネル３０のオペレータ情報表示部３０ｂに表示される水平センサ２１と距離計２２の各測定結果を見ながら回動板１２が水平にかつ測定部１３の底面と地盤面Ｓとの距離ｙがたとえば5cm程度となるように調整する（Ｓ０５）。なお、距離計２２は調整後の距離ｙをも測定する。

次に、操作パネル３０のオペレータ操作部３０ａを操作し、ドリル駆動モータ２６をオンし、ドリル昇降駆動モータ２７をオンし、ドリル１６が降下し回動板１２のドリル昇降用開口１２ｄを通過して地盤Ｇを削孔し、図２のように深さｄ（たとえば、30cm）の測定用孔Ｈを形成する（Ｓ０６）。この地盤削孔と測定用孔Ｈの形成後の状態をカメラ２３による画像で確認する。ドリル１６は、測定用孔Ｈの形成後に自動的に停止し、ドリル昇降駆動モータ２７を再びオンすると上昇し自動的に元の高さ位置に戻る。

次に、回動モータ１９をオンし、回動板１２を１８０度回動させる（Ｓ０７）。これにより、線源棒１４と線源用開口１２ｃの平面位置が測定用孔Ｈの平面位置と一致する。

次に、線源棒昇降駆動モータ２８をオンし、線源棒１４が降下し回動板１２の線源用開口１２ｃを通過し、測定用孔Ｈ内に挿入される（Ｓ０８）。この時、線源棒１４と測定用孔Ｈの相対位置をカメラ２４の画像で確認しながら挿入を行う。線源棒１４は所定の降下量だけ降下するので、ＲＩ放射線源１４ａは地盤Ｇの所定の深さに位置する。なお、この時にＲＩ放射線源１４ａが深さｄの測定用孔Ｈの底部に達しないように線源棒１４の降下量（または測定用孔Ｈの深さｄ）が決められている。

次に、測定部１３でＲＩ放射線源１４ａからの放射線を受信して測定地点の地盤Ｇの密度と水分を測定する（Ｓ０９）。この測定時に距離計２２の距離ｙの測定結果と線源棒１４の所定の降下量とにより、ＲＩ放射線源１４ａの深さ位置を計算する。かかる測定に基づいて地盤の締固度を公知の式から求める。

次に、操作パネル３０のオペレータ情報表示部３０ｂで測定終了を確認してから、線源棒昇降駆動モータ２８をオンし、線源棒１４を上昇させ、回動板１２の線源用開口１２ｃの上方の元の位置まで退避させる（Ｓ１０）。これにより、ＲＩ放射線源１４ａを回動板１２よりも高い位置で保持できるので、ＲＩ放射線源１４ａの損傷を未然に防止できる。

次に、別の測定地点で測定を行う場合には（Ｓ１１）、バックホウＢＨを操作し、シャフト１１を地盤Ｇから引き抜いて地盤の密度・水分測定装置１０を持ち上げてから、地盤面Ｓ上を次の測定地点まで移動し、同様のステップを繰り返す。

なお、測定ステップ（Ｓ０９）で取得した測定地点の密度と水分の測定データおよびGPS位置データは、処理端末３２，３３を介してインターネット経由で現場事務所等のＰＣ３４に送信され、ＰＣ３４のモニタ画面に表示されるとともにハードディスク等の記憶部に記憶される。これにより、現場事務所等では、測定データとGPS位置データをリアルタイムに取得でき、地盤の締固度を把握し、盛土等の地盤の施工管理・品質管理を行うことができる。なお、水平センサ２１と距離計２２とが取得した各データやカメラ２３，２４による画像情報も同様に処理端末を介してインターネット経由でＰＣ３４に送信されるように構成してもよい。

また、図５のように、別のＰＣ３５を遠隔地にも設置可能であるので、遠隔地においても測定データやGPS位置データをリアルタイムに参照可能であり、測定対象である地盤の締固度の把握が可能となる。これにより、盛土等の地盤の施工管理・品質管理の把握が遠隔地においても容易となる。

従来、ＲＩ法による測定の準備にあたっては地盤に測定用孔を形成するための孔あけ作業が必要で、通常鋼棒と大ハンマを使用するため手足の怪我等のおそれがありこの対策が必要であったのに対し、本実施形態によれば、ドリル１６により地盤の孔あけを自動化することができ、作業員への負荷を低減し安全性を向上できる。なお、ドリル１６にはインパクト型ドリルを採用することが好ましく、これにより、削孔時間を大幅に短縮することが可能で、人力では削孔困難であった地盤であっても対応可能である。

また、測定部１３の装置重量は10kg以上あり、従来までは継続して測定を行うと作業員の負荷が大きかったのに対し、本実施形態によれば、地盤Ｇ内の測定用孔Ｈに線源棒１４を自動的に挿入可能であるので、ＲＩ放射線源１４ａの地盤内への挿入作業を自動化することができ、また、バックホウＢＨに地盤の密度・水分測定装置１０を搭載し移動できるので、測定を継続して行う場合でも作業員の負荷を低減できる。

また、従来は地盤の孔あけとＲＩ法による測定には効率的な実施のために２名の人員が必要であったのに対し、本実施形態によれば、オペレータ１名で地盤削孔を含む測定作業を実施できるので、測定作業の省人化を達成でき、また、測定回数が多くなる盛土等の大規模工事にも対応することが容易である。

また、測定部１３が回動板１２の所定位置に配置され、線源棒１４が測定部１３の所定位置に配置され測定時に所定の降下量だけ降下し、ＲＩ放射線源１４ａが測定用孔Ｈ内の所定深さに位置するので、測定地点が変わっても地盤内のＲＩ放射線源１４ａと測定部１３のガンマ線検出器または中性子検出器との幾何学的位置関係が一定であり、このため精度の良い効率的な測定が可能である。

また、図５の破線で示すように、各種のデータ・情報を受信し情報処理サービスを提供するクラウドサーバ４１と認証情報を受信し保存する認証サーバ４２とをインターネット接続し、密度と水分の測定データとGPS位置データとを保存し、データ改ざんを防止する管理システムを構成するようにしてもよい。すなわち、図６の測定ステップ（Ｓ０９）で取得した各測定地点の密度と水分の測定データとGPS位置データとをセットにしてインターネット経由でクラウドサーバ４１に送信し保存し、クラウドサーバ４１で測定データに基づいてデータ認証情報を生成し、かかるデータ認証情報を公正性の補償された認証サーバ４２に保管することで、後日、測定データ等の改ざんの有無を検証可能である。

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、本実施形態では、回動板１２における線源棒１４とドリル１６との平面位置を１８０度反対の位置としたが、本発明は、これに限定されず、回動板１２が所定の回動角度で回動することで、互いの平面位置が入れ替わればよいので、任意の角度に設定できる。

また、図１，図２では、ＲＩ放射線源１４ａを線源棒１４の先端に配置したが、本発明はこれに限定されず、先端から離れた位置に配置してもよいことはもちろんである。

また、図４では、履帯式のバックホウＢＨに地盤の密度・水分測定装置１０を搭載したが、他の自走式の建設機械に搭載してもよいことはもちろんである。

また、本実施形態では、地盤の密度と水分を測定し、地盤の締固度を得るようにしたが、本発明はこれに限定されず、地盤の密度と水分の一方を測定する場合にも適用可能であることはもちろんである。

本発明の地盤の密度・水分測定装置および方法によれば、測定作業の省人化を実現し、ＲＩ放射線源の破損や紛失のリスクを最小化し、かつ、測定精度を向上できるので、従来よりも安全かつ確実に地盤の密度および／または水分を測定できる。また、地盤の密度・水分測定装置を自走式の建設機械に搭載することで地盤面を簡単に移動でき、測定対象領域が広い場合でも容易かつ確実に測定を行うことができる。

１０ 地盤の密度・水分測定装置
１１ シャフト
１２ 回動板
１２ｃ 線源用開口
１２ｄ ドリル昇降用開口
１３ 測定部
１４ 線源棒（棒状体）
１４ａ ＲＩ放射線源
１５ ラックピニオン
１６ ドリル
１８ ラックピニオン
１９ 回動モータ（回動手段）
２０ 離隔保持板
２１ 水平センサ
２２ 距離計
２３，２４ カメラ
３０ 操作パネル
３０ａ オペレータ操作部
３０ｂ オペレータ情報表示部
３１ ＧＰＳ受信器
ＢＨ バックホウ
Ｇ 地盤
Ｈ 測定用孔
Ｓ 地盤面

Claims (4)

1. ラジオアイソトープ（ＲＩ）法により地盤の密度および／または水分を測定する装置であって、
   ＲＩ放射線源と、前記ＲＩ放射線源からの放射線を受信する測定部と、前記ＲＩ放射線源が配置された棒状体と、地盤を削孔するドリルと、前記測定部と前記棒状体と前記ドリルとが配置された回動板と、前記回動板を回動させる回動手段と、を備え、
   前記回動手段が前記回動板を回動させることで前記棒状体と前記ドリルとの平面位置が互いに入れ替わるように構成し、
   前記ドリルによる削孔で地盤内に測定用孔を形成した後に、前記棒状体が前記回動板の回動により前記測定用孔の平面位置に移動してから前記測定用孔内に降下し、前記地盤内の前記ＲＩ放射線源からの放射線を前記測定部が受信して測定地点の密度および／または水分を測定する地盤の密度・水分測定装置。
2. 前記ドリルを、所定深さの前記測定用孔を形成するように前記回動板に対し昇降させる第１昇降手段と、前記棒状体を前記回動板に対し昇降させ所定の降下量だけ降下させる第２昇降手段と、を備え、
   さらに地盤面との間の距離を測定する距離計を前記回動板に備え、
   前記測定された距離と前記所定の降下量とから前記測定地点における前記ＲＩ放射線源の深さ位置を得る請求項１に記載の地盤の密度・水分測定装置。
3. 前記回動板を支持しかつ前記地盤に対し固定されるシャフトを備え、
   前記回動板は前記シャフトを中心にして回動する請求項１または２に記載の地盤の密度・水分測定装置。
4. ラジオアイソトープ（ＲＩ）法により地盤の密度および／または水分を測定する方法であって、
   ＲＩ放射線源と、前記ＲＩ放射線源からの放射線を受信する測定部と、前記ＲＩ放射線源が配置された棒状体と、地盤を削孔するドリルと、前記測定部と前記棒状体と前記ドリルとが配置された回動板と、前記回動板を回動させる回動手段と、前記回動板を支持しかつ前記地盤に対し固定されるシャフトと、を備え、前記回動手段が前記回動板を回動させることで前記棒状体と前記ドリルとの平面位置が互いに入れ替わるように構成した地盤の密度・水分測定装置を用意し、
   自走式建設機械が前記地盤の密度・水分測定装置を保持した状態で前記シャフトを地盤に対し固定するステップと、
   地盤面に対向した前記回動板を水平に調整するステップと、
   前記ドリルによる削孔で地盤内に測定用孔を形成するステップと、
   前記回動板の回動により前記棒状体を前記測定用孔の平面位置に移動させるステップと、
   前記棒状体を前記測定用孔内に降下させるステップと、
   前記地盤内の前記ＲＩ放射線源からの放射線を前記測定部が受信して測定地点の密度および／または水分を測定するステップと、
   前記棒状体を上昇させて前記測定用孔から退避させるステップと、を備え、
   前記自走式建設機械が移動して別の測定地点で前記各ステップを実行する地盤の密度・水分測定方法。

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