孔壁測定装置
【課題】孔壁の形状に影響されずに正確な測定ができる孔壁測定装置を提供する。
【解決手段】地盤を掘削して形成される孔壁の形状を測定する孔壁測定装置３である。
そして、地上から吊り下げられる鉛直軸部３１と、この鉛直軸部３１に摺動自在に嵌め合わされる本体部３２と、傾斜計が設けられて本体部３２に上下方向回動自在に取り付けられる複数の測定腕部３３，・・・と、鉛直軸部３１と測定腕部３３とを連繋する連繋手段６と、を備える。
【解決手段】地盤を掘削して形成される孔壁の形状を測定する孔壁測定装置３である。
そして、地上から吊り下げられる鉛直軸部３１と、この鉛直軸部３１に摺動自在に嵌め合わされる本体部３２と、傾斜計が設けられて本体部３２に上下方向回動自在に取り付けられる複数の測定腕部３３，・・・と、鉛直軸部３１と測定腕部３３とを連繋する連繋手段６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎などに用いられる杭の孔壁の形状を測定するための孔壁測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物の基礎などに用いられる杭の孔壁の形状を測定するために、超音波を用いる方法が知られている。
この超音波を用いる方法では、孔内に充満された孔壁安定用の泥水を利用して超音波を伝播し、超音波が孔壁から反射して戻ってくるまでの時間を計測することで、孔壁の形状を測定していた。
【０００３】
しかし、従来のように超音波を用いる方法では、比重の大きい泥水を用いた場合には、超音波が泥水に反射してしまうため、正確に測定することができなくなるという問題があった。
【０００４】
加えて、従来の方法では、超音波の伝播のために泥水を用いるため、孔壁安定用の泥水を必要としない場合には、孔壁の計測のためだけに孔内に泥水を充満する必要があった。
【０００５】
これらの問題を解決する方法として、例えば、特許文献１に示す杭穴径測定装置が知られている。
【０００６】
この杭穴径測定装置は、杭穴内に挿入される軸にアームをピン接続し、このアームの開き角度を計測して、穴壁までの距離を測定することを特徴としている。
【０００７】
このように杭穴径測定装置を構成することで、杭穴径を機械的に測定できるため、比重の大きい泥水を用いた場合でも、正確な測定が可能となるとともに、空気中の測定が可能となる。
【特許文献１】特許第２６０１３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した特許文献１の構成では、アームを開いて穴壁に当接させる際に、スプリングによる弾性力を利用しているので、杭径によって穴壁に押し付ける力が大きく変化し、正確な測定ができなくなる場合があった。
【０００９】
さらに、杭穴が曲がって構築されているような場合には、アームの弾性力によって、杭穴径測定装置が杭穴の中心方向に移動してしまうため、曲がり具合を計測できなくなる場合があった。
【００１０】
そこで本発明は、孔壁の形状に影響されずに正確な測定ができる孔壁測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の孔壁測定装置は、地盤を掘削して形成される孔壁の形状を測定する孔壁測定装置であって、地上から吊り下げられる鉛直軸部と、該鉛直軸部に摺動自在に嵌め合わされる本体部と、傾斜計が設けられて前記本体部に上下方向回動自在に取り付けられる複数の測定腕部と、前記鉛直軸部と前記測定腕部とを連繋する連繋手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記連繋手段は、前記測定腕部に取り付けられる動滑車と、前記鉛直軸部に取り付けられる定滑車と、前記動滑車と前記定滑車とに架け渡される１本のワイヤと、を備えることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記測定腕部には、フロートを取り付けることができる。
【００１４】
そして、前記測定腕部の先端には、該測定腕部が回動する回動軸と略平行な取付軸が設けられ、前記フロートは該取付軸に回転自在に取り付けられることが好ましい。
【００１５】
また、前記測定腕部は複数の入れ子状の腕材によって形成されるとともに、該腕材には全体の長さを調節する調節孔が軸方向に間隔をおいて設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明の孔壁測定装置は、鉛直軸部と、鉛直軸部に摺動自在に嵌め合わされる本体部と、本体部に上下方向回動自在に取り付けられる複数の測定腕部と、鉛直軸部と測定腕部とを連繋する連繋手段と、を備えている。
【００１７】
したがって、本体部及び測定腕部の自重によって、測定腕部が孔壁に一定の力で押し付けられることで、拡底杭などの杭径が変化する場合にも孔壁に押し付けられる力は一定になるため、孔壁の形状を正確に測定することができる。
【００１８】
また、連繋手段は、測定腕部に取り付けられる動滑車と、鉛直軸部に取り付けられる定滑車と、動滑車と定滑車とに架け渡される１本のワイヤと、を備えることで、すべての測定腕部が略同一の力によって孔壁に押し付けられるため、杭孔が曲がっている場合にも正確な測定が可能となる。
【００１９】
さらに、測定腕部にはフロートが取り付けられることで、水中において本体部及び測定腕部に浮力が作用して、測定腕部が孔壁に押し付けられる力が小さくなった場合でも、フロートに作用する浮力によって、測定腕部が押し付けられる力を補うことができるため、孔壁の形状を正確に測定できる。
【００２０】
そして、測定腕部の先端には、測定腕部が回動する回動軸と略平行な取付軸が設けられ、前記フロートは取付軸に回転自在に取り付けられることで、フロートが上下方向に回転自在に形成され、孔壁に当接させたまま孔壁測定装置を上下させることが可能となって、孔壁の形状を鉛直方向に連続的に計測することができる。
【００２１】
また、測定腕部は複数の入れ子状の腕材によって形成されるとともに、腕材には全体の長さを調節する調節孔が軸方向に間隔をおいて設けられるため、様々な杭径に対応して孔壁の形状を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
まず、図２を用いて本実施の形態の孔壁測定装置３を備える孔壁測定システムＳの全体構成を説明する。
【００２４】
一般に、構造物の基礎などに用いられる杭を構築する場合には、まず杭孔５を削孔し、鉄筋かごを挿入した後に、コンクリートを打設する。この際、杭孔５を削孔した後に、杭孔径や杭孔深さや杭孔の傾斜などが管理値を満足しているかどうか測定する必要がある。
【００２５】
本実施の形態では、この杭孔径などを測定するために、孔壁測定システムＳを用いている。
【００２６】
この孔壁測定システムＳは、杭孔５の中に吊り下げられる孔壁測定装置３と、地上に設置されてこの孔壁測定装置３を吊下ワイヤ２３を介して吊り下げるウインチ２と、測定された結果を記録する記録器１と、を備えている。
【００２７】
この記録器１は、孔壁測定装置３とケーブル２４によって接続されていることで、測定値をリアルタイムに表示できる。加えて、この記録器１は、測定値を記録することもできる。そして、このような記録器１として、例えば、ノート型パソコンなどを用いることができる。
【００２８】
また、ウインチ２は、孔壁測定装置３を吊り下げる２本の吊下ワイヤ２３，２３を巻き取るためのワイヤドラム２２と、後述する孔壁測定装置３の傾斜計３４に接続されたケーブル２４を巻き取るためのケーブルドラム２１と、これらの動力源となる原動機（不図示）と、を備えている。そして、このウインチ２は、杭孔５の直上に架け渡された架台２５に載置されている。
【００２９】
加えて、このウインチ２の架台２５には、上記とは別に、センターワイヤ２６を吊り下げるセンターウインチ２８を備えている。このセンターワイヤ２６の下端には、金属などによって形成されるセンターウェイト２７が取り付けられている。そして、このセンターワイヤ２６は、孔壁測定装置３の姿勢を制御できるように、孔壁測定装置３の鉛直軸部３１及び本体部３２の中心に通されている。
【００３０】
さらに、このウインチ２のワイヤドラム２２には、回転数を計測するロータリーエンコーダ（不図示）が取り付けられている。このため、計測された回転数から孔壁測定装置３の深度をリアルタイムに計算し、記録器１に表示及び記録できるようになっている。
【００３１】
そして、本実施の形態の孔壁測定システムＳは、ウインチ２の駆動によって杭孔５内を上下に移動して、孔壁５１の形状を測定する孔壁測定装置３を備えている。
【００３２】
この孔壁測定装置３は、図１に示すように、地上に設置されたウインチ２から吊下ワイヤ２３，２３によって吊り下げられる鉛直軸部３１と、鉛直軸部３１に鉛直方向に摺動自在に嵌め合わされる本体部３２と、傾斜計３４が設けられて本体部３２に上下方向回動自在に取り付けられる４つの測定腕部３３，・・・と、を備えている。
【００３３】
鉛直軸部３１は、図３に示すように、後述する本体部３２に嵌め合わされる柱部３１１と、この柱部３１１の上部から四方に突設された腕部３１２，・・・と、を備えている。
【００３４】
この柱部３１１は、アルミニウムなどの金属板が張り合わされて、図４に示すように八角形断面に形成されている。したがって、この八角形断面の柱部３１１の外面と本体部３２の正方形断面の内筒３２１の内面とは、面を接するように嵌め合わされる。
【００３５】
なお、この柱部３１１の断面形状は、内筒３２１の内面に当接して摺動自在に嵌め合わされるものであれば、円形や長方形など、どのような形状でもよい。
【００３６】
また、腕部３１２は、アルミニウムなどの断面Ｌ字の金属などによって形成され、八角形断面の柱部３１１の４つの側面の上部から水平方向に、溶接などによって４つ突設されている。そして、それぞれの腕部３１２は、本体部３２の幅からやや突出する長さに形成されており、この突出した先端側には、定滑車６２が取り付けられている。
【００３７】
加えて、４つある腕部３１２，・・・のうち、対向する２つの腕部３１２，３１２には、孔壁測定装置３の全体を吊下ワイヤ２３，２３によって吊り下げるために、溶接などによって、吊下金具３１３、３１３が取り付けられている。
【００３８】
そして、本体部３２は、図３，４に示すように、アルミニウムなどの金属によって形成され、八角形断面の柱部３１１を嵌め合わすための正方形断面の内筒３２１と、鉛直方向の剛性を高める縦材３２２，・・・と、縦材３２２，・・・を連結するための横材３２３，・・・と、後述する測定腕部３３を取り付けるための取付金具３２６，・・・と、を備え、全体として断面八角形状に形成されている。
【００３９】
なお、内筒３２１の形状は、柱部３１１の外面に当接して摺動自在に嵌め合わされるものであれば、円形や長方形など、どのような形状でもよい。
【００４０】
この取付金具３２６は、図４に示すように、平行な２枚の金属板の間に、後述する測定腕部３３を上下方向回動自在に取り付けるための回動軸３２４と、この測定腕部３３が一定角度以上に開かないように制限するストッパ３２５と、を差し渡して形成される。そして、２枚の平行な面が略鉛直になるように、内筒３２１に突設されている。
【００４１】
加えて、この取付金具３２６は、一対の縦材３２２，３２２によって挟まれることで、金属板の面外方向の外力に対して、縦材３２２，３２２が抵抗して変形しないように形成されている。
【００４２】
また、回動軸３２４は、金属によって円柱状に形成されて、取付金具３２６の２枚の金属板に挟まれるように設けられる。そして、この回動軸３２４は、孔壁測定装置３が円形断面の杭孔５の中心近傍に挿入された際に、測定腕部３３が孔壁５１に直角に当接する方向に設けられる。
【００４３】
さらに、ストッパ３２５は、金属によって円柱状に形成されて取付金具３２６に挟まれるように設けられる。そして、このストッパ３２５は、回動軸３２４よりも孔壁５１に近くなる外側に、回動軸３２４と平行に設けられる。
【００４４】
そして、測定腕部３３は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、入れ子状の腕材の外側部材としての外腕３３２と、入れ子状の腕材の内側部材としての内腕３３３と、を備えている。
【００４５】
この外腕３３２は、アルミニウムなどの金属によって、矩形断面を有する長尺の筒状に形成される。
【００４６】
加えて、この外腕３３２の上端近傍には、回動軸３２４が挿通される取付孔３３１が設けられるとともに、下端近傍には、内腕３３３を固定するためのボルト孔３３６，３３６が設けられている。
【００４７】
そして、この外腕３３２は、動滑車６１を取り付けるための滑車取付部３３４を備えるとともに、傾斜計３４が取り付けられている。
【００４８】
この滑車取付部３３４は、動滑車６１に張力が作用した際に、上向きのモーメントを受けるように、取付孔３３１より先端側の外腕３３２に取り付けられるものである。
【００４９】
さらに、傾斜計３４は、内部に液面を有することで、液面の傾斜による変化を静電容量の変化として捉えるものである。したがって、液体以外に動く部品がないため、損耗することのない、耐衝撃性に優れるものである。
【００５０】
そして、この傾斜計３４は、ケーブル２４によって、記録器１に接続されている。
【００５１】
また、内腕３３３は、アルミニウムなどの金属によって、筒状の外腕３３２の内面形状に嵌合する矩形の充実断面を有する長尺棒状に形成される。
【００５２】
加えて、この内腕３３３には、軸方向に間隔をおいて３箇所に調節孔としてのボルト孔３３６，・・・が設けられている。
【００５３】
さらに、この内腕３３３の上部は、筒状の外腕３３２に挿入されており、ボルト３３７，３３７によって外腕３３２に固定されている。
【００５４】
そして、内腕３３３の下端には、測定腕部３３を取り付ける回動軸３２４に略平行な取付軸３３５が設けられており、この取付軸３３５に、フロート３８が上下方向に回転自在に取り付けられている。
【００５５】
このフロート３８は、樹脂などによって球形に形成されるもので、直径方向に取付軸３３５を挿通できるように、軸孔（図示せず）を備えている。
【００５６】
なお、このフロート３８の形状は、一定の浮力を有するものであれば、球形に限らず、たわら形、円柱形など、どのようなものでもよい。
【００５７】
そして、図３に示すように、鉛直軸部３１と測定腕部３３とは、１本のワイヤとしての１本の連繋ワイヤ６３によって、定滑車６２，・・・及び動滑車６１，・・・を介して連繋されている。
【００５８】
すなわち、この１本のワイヤとしての連繋ワイヤ６３は、鉛直軸部３１の４つの腕部３１２，・・・のそれぞれに取り付けられた定滑車６２と、４つの測定腕部３３，・・・のそれぞれの上部の滑車取付部３３４に取り付けられた動滑車６１と、を交互に経由して架け渡されることで、本体部３２及び測定腕部３３の自重を鉛直軸部３１に伝達するように形成されている。
【００５９】
次に、本実施の形態の孔壁測定装置３の測定方法について、アースドリル工法によって基礎杭を構築する場合を例として、図２，４，５を参照しながら説明する。
【００６０】
まず、主にアースドリル掘削機（図示せず）などによって表層付近を掘削し、ケーシング４を建て込み、さらに掘削して、図２に示すように杭孔５を削孔する。この際、杭孔５には、孔壁５１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が充満される。
【００６１】
次に、杭孔５の長さを測定するとともに、孔壁５１の形状を測定する。
【００６２】
孔壁５１の形状の測定に当たっては、はじめに、鋼材によって組まれた架台２５を、杭孔５を跨ぐように設置する。
【００６３】
そして、この架台２５の上にウインチ２を載置する。
【００６４】
さらに、図５に示すように、杭孔５の大きさに合わせて、孔壁測定装置３の内腕３３３に設けたボルト孔３３６，・・・の中から最適なものを選定し、ボルト３３７，３３７を用いて外腕３３２と固定することで、測定腕部３３の長さを調節しておく。
【００６５】
また、図３に示すように、孔壁測定装置３の鉛直軸部３１に取り付けられた吊下金具３１３，３１３に、ウインチ２のワイヤドラム２２に巻かれた吊下ワイヤ２３，２３を取り付ける。同時に、傾斜計３４にケーブルドラム２１に巻かれたケーブル２４を取り付ける。
【００６６】
次に、センターワイヤ２６に取り付けられたセンターウェイト２７を、杭孔５の略中心に位置するように、ゆっくりと杭孔５の底まで吊り下ろす（図２参照）。
【００６７】
そして、孔壁測定装置３を、センターウェイト２７に接続されたセンターワイヤ２６を姿勢制御のためのガイドにしながら、杭孔５の中を吊下ワイヤ２３，２３によって吊り下げていく。
【００６８】
この際、本体部３２及び測定腕部３３，・・・の自重によって、それぞれの測定腕部３３が上向きに回動する方向にモーメントを受けるため、測定腕部３３の先端のフロート３８が孔壁５１に当接する。
【００６９】
そして、回動することによって生じた測定腕部３３の傾斜の変化を、傾斜計３４によって静電容量の変化として捉えることで、傾斜の変化を計測する。
【００７０】
この傾斜変化の計測値は、傾斜計３４とケーブル２４によって接続された記録器１にリアルタイムに表示され、記録される。
【００７１】
このようにして、孔壁５１の形状を測定して、測定値が基準値を満たしていることを確認する。
【００７２】
さらに、確認した後に、杭孔５の底に溜まったスライムを取り除き、上方から鉄筋かごを吊り下げた状態でコンクリートを打設する。
【００７３】
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。
【００７４】
そして、本実施の形態の孔壁測定装置３は、鉛直軸部３１と、鉛直軸部３１に摺動自在に嵌め合わされる本体部３２と、この本体部３２に上下方向回動自在に取り付けられる測定腕部３３，・・・と、を備えるとともに、鉛直軸部３１と測定腕部３３，・・・とが連繋されている。
【００７５】
したがって、図６（ａ）に示すように、本体部３２の自重Ｗ１と測定腕部３３，・・・の自重Ｗ２，・・・とが、連繋ワイヤ６３を介して全体を吊り下げる吊下ワイヤ２３，２３に伝達されることとなる。
【００７６】
ここにおいて、連繋ワイヤ６３をかけられる動滑車６１は、測定腕部３３において取付軸３３５よりも先端側に位置する滑車取付部３３４に取り付けられるため、連繋ワイヤ６３に生じる張力Ｔａによって、測定腕部３３は上向きのモーメントを受けることとなる。
【００７７】
このように上向きのモーメントを受けることによって、測定腕部３３は、回動軸３２４を回動中心として回動して開くこととなり、孔壁５１に当接する状態まで開く。
【００７８】
そして、この開いた状態の測定腕部３３の傾斜角を傾斜計３４によって計測することで、杭孔５の形状を測定することができる。
【００７９】
つまり、測定腕部３３における回動軸３２４からフロート３８の取付軸３３５までの距離に、傾斜角のサイン（正弦）関数を乗じることで、回動軸３２４から取付軸３３５までの水平距離を求めることができる。
【００８０】
したがって、一方の回動軸３２４から他方の回動軸３２４までの距離と、対峙する２本分の測定腕部３３，３３についての上記で求めた水平距離と、フロート３８の直径と、を加えることによって、杭孔５の直径を測定することができる。
【００８１】
さらに、本体部３２及び測定腕部３３，・・・の自重によって、測定腕部３３，・・・が孔壁５１に一定の力で押し付けられることで、拡底杭などの杭径が変化する場合にも孔壁５１に押し付けられる力は一定になるため、孔壁５１の形状を正確に測定することができる。
【００８２】
つまり、連繋ワイヤ６３に発生する張力Ｔａは、そもそも本体部３２及び測定腕部３３，・・・の自重に起因しているため、この張力Ｔａの大きさは杭径に関係なく一定となる。
【００８３】
ここにおいて、連繋ワイヤ６３をかける動滑車６１は、腕部３１２の本体部３２の幅よりもやや突出した先端に取り付けられていることで、連繋ワイヤ６３と測定腕部３３とのなす角度は大きくは変化しない。したがって、連繋ワイヤ６３から測定腕部３３に及ぼすモーメントもほぼ一定となり、孔壁５１に押し付ける力もほぼ一定となる。
【００８４】
また、複数の測定腕部３３，・・・にそれぞれ動滑車６１，・・・が取り付けられるとともに、鉛直軸部３１に定滑車６２，・・・が取り付けられて、これらの動滑車６１，・・・と定滑車６２，・・・とが１本のワイヤとしての連繋ワイヤ６３によって連繋されることで、すべての測定腕部３３，・・・が略同一の力によって孔壁５１に押し付けられるため、杭孔５が曲がっている場合にも正確な測定が可能となる。
【００８５】
つまり、１本の連繋ワイヤ６３によって、鉛直軸部３１の４つの腕部３１２，・・・のそれぞれに取り付けられた定滑車６２と、４つの測定腕部３３，・・・のそれぞれの上部の滑車取付部３３４に取り付けられた動滑車６１と、を交互に経由して連繋することで、すべての動滑車６１，・・・に作用する張力Ｔａは等しくなる。
【００８６】
このように、すべての動滑車６１，・・・に作用する張力Ｔａが等しくなることは、複数の測定腕部３３，・・・の傾斜角がそれぞれ異なる場合でも同様である。したがって、傾斜角が異なっても、それぞれの測定腕部３３，・・・が受けるモーメントは、傾斜角の違いによる微小な誤差を除いて、ほぼ等しいものとなる。
【００８７】
加えて、本実施の形態の孔壁測定装置３は、地上に設置されたウインチ２によって吊り下げられていることで、杭孔５の中を同一の水平位置を保ったまま鉛直に上下することとなる。
【００８８】
したがって、杭孔５の断面内において、常に同一の水平位置を基準として孔壁５１を計測できることができるため、孔壁５１を正確に測定することが可能となる。
【００８９】
つまり、従来のように、スプリングによる弾性力を用いると、孔壁５１が曲がっているような場合には、孔壁５１に近い側の測定腕の弾性力のみが大きくなることで装置全体が杭孔５の断面内で移動してしまうこととなる。これに対して、本実施の形態の孔壁測定装置３は、同一の水平位置から移動することはなく杭孔５の曲がり具合も測定できる。
【００９０】
さらに、測定腕部３３，・・・にはフロート３８，・・・が取り付けられることで、水中において、本体部３２及び測定腕部３３，・・・に浮力が作用して、張力Ｔｗが小さくなり、測定腕部３３，・・・が孔壁５１に押し付けられる力が小さくなった場合でも、フロート３８，・・・に作用する浮力によって、測定腕部３３，・・・が押し付けられる力を補うことができる。したがって、孔壁５１の形状を正確に測定できる。
【００９１】
すなわち、孔壁安定用に杭孔５の内部に泥水が充満されているような場合には、図６（ｂ）に示すように、本体部３２の自重Ｗ１及び測定腕部３３，・・・の自重Ｗ２，・・・に加えて、本体部３２及び測定腕部３３，・・・に対する浮力Ｆ１と、フロート３８，・・・に対する浮力Ｆ２，・・・と、が作用する。そうすると、見かけの重量が軽くなるため、測定腕部３３，・・・が孔壁５１に押し付けられる力が弱くなってしまう。
【００９２】
しかし、フロート３８に対する浮力Ｆ２は、測定腕部３３における回動軸３２４より先端側に作用するため、測定腕部３３を上方に押し上げる方向のモーメントとなる。したがって、見かけの重量が軽くなって弱まった押し付ける力を補うことができる。
【００９３】
このように、測定腕部３３が孔壁５１に押し付けられる力が、空気中と水中とで大きくは変わらないため、空気中と水中とで同一の孔壁測定装置３を用いて計測することができる。
【００９４】
さらに、地下水などが杭孔５の途中まで充満しているような場合にも、同一の孔壁測定装置３を用いることで、特に段取り替えなども必要なく、孔壁５１を正確に測定することが可能となる。
【００９５】
そして、図５に示すように、測定腕部３３の先端には、測定腕部３３の回動軸３２４と略平行な取付軸３３５が設けられ、この取付軸３３５にフロート３８が取り付けられることで、フロート３８が回転できる。したがって、孔壁５１に当接させたまま孔壁測定装置３を上下させることが可能となって、孔壁５１の形状を鉛直方向に連続的に計測することができる。
【００９６】
つまり、フロート３８が回転することで、孔壁５１との摩擦が低減されるため、フロート３８が孔壁５１に引っ掛かって計測値の一部が欠損することや、孔壁測定装置３が動かなくなって計測不能となることを防止できる。
【００９７】
また、測定腕部３３は、入れ子状に形成された腕材としての外腕３３２と内腕３３３とによって形成される。
【００９８】
この内腕３３３は、軸方向に間隔をおいて２つずつの調節孔としてのボルト孔３３６，・・・を備えている。そして、これらのボルト孔３３６，・・・と外腕３３２の下端近傍のボルト孔とにボルト３３７、・・・を挿入することで、測定腕部３３の長さを複数段階に調節できる。
【００９９】
すなわち、杭径が小さい場合には、図５（ａ）に示すように、内腕３３３に設けられたボルト孔３３６，・・・のうちの最も先端側のボルト孔３３６，３３６によって外腕３３２とボルト３３７で固定することができる。
【０１００】
逆に、杭径が大きい場合には、図５（ｂ）に示すように、内腕３３３に設けられた最も取付孔３３１側のボルト孔３３６，３３６によって外腕３３２とボルト３３７で固定することができる。
【０１０１】
そして、このように測定腕部３３の長さを複数段階に調節する場合にも、孔壁５１に押し付けられる力は変化しない。したがって、複数段階の測定腕部３３の長さに対応するスプリングなどを設けなくても、同一の孔壁測定装置３によって、杭孔５の形状を正確に測定することができる。
【０１０２】
以上、図面を参照して、本発明の最良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、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１０３】
例えば、本実施の形態では、鉛直軸部３１と測定腕部３３とが、連繋ワイヤ６３によって連繋されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、本体部３２と測定腕部３３，・・・の全自重を支持することができるものであれば、リンク機構やクランク機構を用いて連繋するなど、どのように連繋するものであってもよい。
【０１０４】
また、本実施の形態では、連繋ワイヤ６３は、動滑車６１と定滑車６２とに交互にかけられている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、数個の動滑車６１ごとに定滑車６２にかけられるものであってもよい。
【０１０５】
さらに、本実施の形態では、測定腕部３３にフロート３８を取り付ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フロート３８が取り付けられないものであってもよい。
【０１０６】
そして、本実施の形態では、測定腕部３３の先端にフロート３８が取り付けられる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、測定腕部３３の回動軸３２４より先端側であれば、いずれの位置に取り付けられるものであってもよい。
【０１０７】
また、本実施の形態では、測定腕部３３が複数の入れ子状の腕としての外腕３３２と内腕３３３とを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、単一の部材からなるものであってもよいし、複数の長さの異なるものが用意されて取替え可能に形成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置を備える孔壁測定システムの全体構成を説明する説明図である。
【図３】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置における鉛直軸部と測定腕部との連繋を説明する斜視図である。
【図４】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置の構成を説明する断面図である。
【図５】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置の測定腕部の構成を説明する斜視図である。（ａ）は、測定腕部が最短の状態であり、（ｂ）は、測定腕部が最長の状態である。
【図６】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置の作用を説明する説明図である。（ａ）は、空気中の状態であり、（ｂ）は、水中の状態である。
【符号の説明】
【０１０９】
Ｇ 地盤
Ｓ 孔壁測定システム
Ｔａ 空気中の張力
Ｔｗ 水中の張力
Ｗ１ 本体部の自重
Ｗ２ 測定腕部の自重
Ｆ１ 本体部及び測定腕部の浮力
Ｆ２ フロートの浮力
２ ウインチ
２３ 吊下ワイヤ
３ 孔壁測定装置
３１ 鉛直軸部
３２ 本体部
３２４ 回動軸
３３ 測定腕部
３３２ 外腕（腕材）
３３３ 内腕（腕材）
３３５ 取付軸
３３６ ボルト孔
３３７ ボルト
３４ 傾斜計
３８ フロート
５ 杭孔
５１ 孔壁
６ 連繋手段
６１ 動滑車
６２ 定滑車
６３ 連繋ワイヤ（ワイヤ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎などに用いられる杭の孔壁の形状を測定するための孔壁測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物の基礎などに用いられる杭の孔壁の形状を測定するために、超音波を用いる方法が知られている。
この超音波を用いる方法では、孔内に充満された孔壁安定用の泥水を利用して超音波を伝播し、超音波が孔壁から反射して戻ってくるまでの時間を計測することで、孔壁の形状を測定していた。
【０００３】
しかし、従来のように超音波を用いる方法では、比重の大きい泥水を用いた場合には、超音波が泥水に反射してしまうため、正確に測定することができなくなるという問題があった。
【０００４】
加えて、従来の方法では、超音波の伝播のために泥水を用いるため、孔壁安定用の泥水を必要としない場合には、孔壁の計測のためだけに孔内に泥水を充満する必要があった。
【０００５】
これらの問題を解決する方法として、例えば、特許文献１に示す杭穴径測定装置が知られている。
【０００６】
この杭穴径測定装置は、杭穴内に挿入される軸にアームをピン接続し、このアームの開き角度を計測して、穴壁までの距離を測定することを特徴としている。
【０００７】
このように杭穴径測定装置を構成することで、杭穴径を機械的に測定できるため、比重の大きい泥水を用いた場合でも、正確な測定が可能となるとともに、空気中の測定が可能となる。
【特許文献１】特許第２６０１３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した特許文献１の構成では、アームを開いて穴壁に当接させる際に、スプリングによる弾性力を利用しているので、杭径によって穴壁に押し付ける力が大きく変化し、正確な測定ができなくなる場合があった。
【０００９】
さらに、杭穴が曲がって構築されているような場合には、アームの弾性力によって、杭穴径測定装置が杭穴の中心方向に移動してしまうため、曲がり具合を計測できなくなる場合があった。
【００１０】
そこで本発明は、孔壁の形状に影響されずに正確な測定ができる孔壁測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の孔壁測定装置は、地盤を掘削して形成される孔壁の形状を測定する孔壁測定装置であって、地上から吊り下げられる鉛直軸部と、該鉛直軸部に摺動自在に嵌め合わされる本体部と、傾斜計が設けられて前記本体部に上下方向回動自在に取り付けられる複数の測定腕部と、前記鉛直軸部と前記測定腕部とを連繋する連繋手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記連繋手段は、前記測定腕部に取り付けられる動滑車と、前記鉛直軸部に取り付けられる定滑車と、前記動滑車と前記定滑車とに架け渡される１本のワイヤと、を備えることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記測定腕部には、フロートを取り付けることができる。
【００１４】
そして、前記測定腕部の先端には、該測定腕部が回動する回動軸と略平行な取付軸が設けられ、前記フロートは該取付軸に回転自在に取り付けられることが好ましい。
【００１５】
また、前記測定腕部は複数の入れ子状の腕材によって形成されるとともに、該腕材には全体の長さを調節する調節孔が軸方向に間隔をおいて設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明の孔壁測定装置は、鉛直軸部と、鉛直軸部に摺動自在に嵌め合わされる本体部と、本体部に上下方向回動自在に取り付けられる複数の測定腕部と、鉛直軸部と測定腕部とを連繋する連繋手段と、を備えている。
【００１７】
したがって、本体部及び測定腕部の自重によって、測定腕部が孔壁に一定の力で押し付けられることで、拡底杭などの杭径が変化する場合にも孔壁に押し付けられる力は一定になるため、孔壁の形状を正確に測定することができる。
【００１８】
また、連繋手段は、測定腕部に取り付けられる動滑車と、鉛直軸部に取り付けられる定滑車と、動滑車と定滑車とに架け渡される１本のワイヤと、を備えることで、すべての測定腕部が略同一の力によって孔壁に押し付けられるため、杭孔が曲がっている場合にも正確な測定が可能となる。
【００１９】
さらに、測定腕部にはフロートが取り付けられることで、水中において本体部及び測定腕部に浮力が作用して、測定腕部が孔壁に押し付けられる力が小さくなった場合でも、フロートに作用する浮力によって、測定腕部が押し付けられる力を補うことができるため、孔壁の形状を正確に測定できる。
【００２０】
そして、測定腕部の先端には、測定腕部が回動する回動軸と略平行な取付軸が設けられ、前記フロートは取付軸に回転自在に取り付けられることで、フロートが上下方向に回転自在に形成され、孔壁に当接させたまま孔壁測定装置を上下させることが可能となって、孔壁の形状を鉛直方向に連続的に計測することができる。
【００２１】
また、測定腕部は複数の入れ子状の腕材によって形成されるとともに、腕材には全体の長さを調節する調節孔が軸方向に間隔をおいて設けられるため、様々な杭径に対応して孔壁の形状を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
まず、図２を用いて本実施の形態の孔壁測定装置３を備える孔壁測定システムＳの全体構成を説明する。
【００２４】
一般に、構造物の基礎などに用いられる杭を構築する場合には、まず杭孔５を削孔し、鉄筋かごを挿入した後に、コンクリートを打設する。この際、杭孔５を削孔した後に、杭孔径や杭孔深さや杭孔の傾斜などが管理値を満足しているかどうか測定する必要がある。
【００２５】
本実施の形態では、この杭孔径などを測定するために、孔壁測定システムＳを用いている。
【００２６】
この孔壁測定システムＳは、杭孔５の中に吊り下げられる孔壁測定装置３と、地上に設置されてこの孔壁測定装置３を吊下ワイヤ２３を介して吊り下げるウインチ２と、測定された結果を記録する記録器１と、を備えている。
【００２７】
この記録器１は、孔壁測定装置３とケーブル２４によって接続されていることで、測定値をリアルタイムに表示できる。加えて、この記録器１は、測定値を記録することもできる。そして、このような記録器１として、例えば、ノート型パソコンなどを用いることができる。
【００２８】
また、ウインチ２は、孔壁測定装置３を吊り下げる２本の吊下ワイヤ２３，２３を巻き取るためのワイヤドラム２２と、後述する孔壁測定装置３の傾斜計３４に接続されたケーブル２４を巻き取るためのケーブルドラム２１と、これらの動力源となる原動機（不図示）と、を備えている。そして、このウインチ２は、杭孔５の直上に架け渡された架台２５に載置されている。
【００２９】
加えて、このウインチ２の架台２５には、上記とは別に、センターワイヤ２６を吊り下げるセンターウインチ２８を備えている。このセンターワイヤ２６の下端には、金属などによって形成されるセンターウェイト２７が取り付けられている。そして、このセンターワイヤ２６は、孔壁測定装置３の姿勢を制御できるように、孔壁測定装置３の鉛直軸部３１及び本体部３２の中心に通されている。
【００３０】
さらに、このウインチ２のワイヤドラム２２には、回転数を計測するロータリーエンコーダ（不図示）が取り付けられている。このため、計測された回転数から孔壁測定装置３の深度をリアルタイムに計算し、記録器１に表示及び記録できるようになっている。
【００３１】
そして、本実施の形態の孔壁測定システムＳは、ウインチ２の駆動によって杭孔５内を上下に移動して、孔壁５１の形状を測定する孔壁測定装置３を備えている。
【００３２】
この孔壁測定装置３は、図１に示すように、地上に設置されたウインチ２から吊下ワイヤ２３，２３によって吊り下げられる鉛直軸部３１と、鉛直軸部３１に鉛直方向に摺動自在に嵌め合わされる本体部３２と、傾斜計３４が設けられて本体部３２に上下方向回動自在に取り付けられる４つの測定腕部３３，・・・と、を備えている。
【００３３】
鉛直軸部３１は、図３に示すように、後述する本体部３２に嵌め合わされる柱部３１１と、この柱部３１１の上部から四方に突設された腕部３１２，・・・と、を備えている。
【００３４】
この柱部３１１は、アルミニウムなどの金属板が張り合わされて、図４に示すように八角形断面に形成されている。したがって、この八角形断面の柱部３１１の外面と本体部３２の正方形断面の内筒３２１の内面とは、面を接するように嵌め合わされる。
【００３５】
なお、この柱部３１１の断面形状は、内筒３２１の内面に当接して摺動自在に嵌め合わされるものであれば、円形や長方形など、どのような形状でもよい。
【００３６】
また、腕部３１２は、アルミニウムなどの断面Ｌ字の金属などによって形成され、八角形断面の柱部３１１の４つの側面の上部から水平方向に、溶接などによって４つ突設されている。そして、それぞれの腕部３１２は、本体部３２の幅からやや突出する長さに形成されており、この突出した先端側には、定滑車６２が取り付けられている。
【００３７】
加えて、４つある腕部３１２，・・・のうち、対向する２つの腕部３１２，３１２には、孔壁測定装置３の全体を吊下ワイヤ２３，２３によって吊り下げるために、溶接などによって、吊下金具３１３、３１３が取り付けられている。
【００３８】
そして、本体部３２は、図３，４に示すように、アルミニウムなどの金属によって形成され、八角形断面の柱部３１１を嵌め合わすための正方形断面の内筒３２１と、鉛直方向の剛性を高める縦材３２２，・・・と、縦材３２２，・・・を連結するための横材３２３，・・・と、後述する測定腕部３３を取り付けるための取付金具３２６，・・・と、を備え、全体として断面八角形状に形成されている。
【００３９】
なお、内筒３２１の形状は、柱部３１１の外面に当接して摺動自在に嵌め合わされるものであれば、円形や長方形など、どのような形状でもよい。
【００４０】
この取付金具３２６は、図４に示すように、平行な２枚の金属板の間に、後述する測定腕部３３を上下方向回動自在に取り付けるための回動軸３２４と、この測定腕部３３が一定角度以上に開かないように制限するストッパ３２５と、を差し渡して形成される。そして、２枚の平行な面が略鉛直になるように、内筒３２１に突設されている。
【００４１】
加えて、この取付金具３２６は、一対の縦材３２２，３２２によって挟まれることで、金属板の面外方向の外力に対して、縦材３２２，３２２が抵抗して変形しないように形成されている。
【００４２】
また、回動軸３２４は、金属によって円柱状に形成されて、取付金具３２６の２枚の金属板に挟まれるように設けられる。そして、この回動軸３２４は、孔壁測定装置３が円形断面の杭孔５の中心近傍に挿入された際に、測定腕部３３が孔壁５１に直角に当接する方向に設けられる。
【００４３】
さらに、ストッパ３２５は、金属によって円柱状に形成されて取付金具３２６に挟まれるように設けられる。そして、このストッパ３２５は、回動軸３２４よりも孔壁５１に近くなる外側に、回動軸３２４と平行に設けられる。
【００４４】
そして、測定腕部３３は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、入れ子状の腕材の外側部材としての外腕３３２と、入れ子状の腕材の内側部材としての内腕３３３と、を備えている。
【００４５】
この外腕３３２は、アルミニウムなどの金属によって、矩形断面を有する長尺の筒状に形成される。
【００４６】
加えて、この外腕３３２の上端近傍には、回動軸３２４が挿通される取付孔３３１が設けられるとともに、下端近傍には、内腕３３３を固定するためのボルト孔３３６，３３６が設けられている。
【００４７】
そして、この外腕３３２は、動滑車６１を取り付けるための滑車取付部３３４を備えるとともに、傾斜計３４が取り付けられている。
【００４８】
この滑車取付部３３４は、動滑車６１に張力が作用した際に、上向きのモーメントを受けるように、取付孔３３１より先端側の外腕３３２に取り付けられるものである。
【００４９】
さらに、傾斜計３４は、内部に液面を有することで、液面の傾斜による変化を静電容量の変化として捉えるものである。したがって、液体以外に動く部品がないため、損耗することのない、耐衝撃性に優れるものである。
【００５０】
そして、この傾斜計３４は、ケーブル２４によって、記録器１に接続されている。
【００５１】
また、内腕３３３は、アルミニウムなどの金属によって、筒状の外腕３３２の内面形状に嵌合する矩形の充実断面を有する長尺棒状に形成される。
【００５２】
加えて、この内腕３３３には、軸方向に間隔をおいて３箇所に調節孔としてのボルト孔３３６，・・・が設けられている。
【００５３】
さらに、この内腕３３３の上部は、筒状の外腕３３２に挿入されており、ボルト３３７，３３７によって外腕３３２に固定されている。
【００５４】
そして、内腕３３３の下端には、測定腕部３３を取り付ける回動軸３２４に略平行な取付軸３３５が設けられており、この取付軸３３５に、フロート３８が上下方向に回転自在に取り付けられている。
【００５５】
このフロート３８は、樹脂などによって球形に形成されるもので、直径方向に取付軸３３５を挿通できるように、軸孔（図示せず）を備えている。
【００５６】
なお、このフロート３８の形状は、一定の浮力を有するものであれば、球形に限らず、たわら形、円柱形など、どのようなものでもよい。
【００５７】
そして、図３に示すように、鉛直軸部３１と測定腕部３３とは、１本のワイヤとしての１本の連繋ワイヤ６３によって、定滑車６２，・・・及び動滑車６１，・・・を介して連繋されている。
【００５８】
すなわち、この１本のワイヤとしての連繋ワイヤ６３は、鉛直軸部３１の４つの腕部３１２，・・・のそれぞれに取り付けられた定滑車６２と、４つの測定腕部３３，・・・のそれぞれの上部の滑車取付部３３４に取り付けられた動滑車６１と、を交互に経由して架け渡されることで、本体部３２及び測定腕部３３の自重を鉛直軸部３１に伝達するように形成されている。
【００５９】
次に、本実施の形態の孔壁測定装置３の測定方法について、アースドリル工法によって基礎杭を構築する場合を例として、図２，４，５を参照しながら説明する。
【００６０】
まず、主にアースドリル掘削機（図示せず）などによって表層付近を掘削し、ケーシング４を建て込み、さらに掘削して、図２に示すように杭孔５を削孔する。この際、杭孔５には、孔壁５１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が充満される。
【００６１】
次に、杭孔５の長さを測定するとともに、孔壁５１の形状を測定する。
【００６２】
孔壁５１の形状の測定に当たっては、はじめに、鋼材によって組まれた架台２５を、杭孔５を跨ぐように設置する。
【００６３】
そして、この架台２５の上にウインチ２を載置する。
【００６４】
さらに、図５に示すように、杭孔５の大きさに合わせて、孔壁測定装置３の内腕３３３に設けたボルト孔３３６，・・・の中から最適なものを選定し、ボルト３３７，３３７を用いて外腕３３２と固定することで、測定腕部３３の長さを調節しておく。
【００６５】
また、図３に示すように、孔壁測定装置３の鉛直軸部３１に取り付けられた吊下金具３１３，３１３に、ウインチ２のワイヤドラム２２に巻かれた吊下ワイヤ２３，２３を取り付ける。同時に、傾斜計３４にケーブルドラム２１に巻かれたケーブル２４を取り付ける。
【００６６】
次に、センターワイヤ２６に取り付けられたセンターウェイト２７を、杭孔５の略中心に位置するように、ゆっくりと杭孔５の底まで吊り下ろす（図２参照）。
【００６７】
そして、孔壁測定装置３を、センターウェイト２７に接続されたセンターワイヤ２６を姿勢制御のためのガイドにしながら、杭孔５の中を吊下ワイヤ２３，２３によって吊り下げていく。
【００６８】
この際、本体部３２及び測定腕部３３，・・・の自重によって、それぞれの測定腕部３３が上向きに回動する方向にモーメントを受けるため、測定腕部３３の先端のフロート３８が孔壁５１に当接する。
【００６９】
そして、回動することによって生じた測定腕部３３の傾斜の変化を、傾斜計３４によって静電容量の変化として捉えることで、傾斜の変化を計測する。
【００７０】
この傾斜変化の計測値は、傾斜計３４とケーブル２４によって接続された記録器１にリアルタイムに表示され、記録される。
【００７１】
このようにして、孔壁５１の形状を測定して、測定値が基準値を満たしていることを確認する。
【００７２】
さらに、確認した後に、杭孔５の底に溜まったスライムを取り除き、上方から鉄筋かごを吊り下げた状態でコンクリートを打設する。
【００７３】
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。
【００７４】
そして、本実施の形態の孔壁測定装置３は、鉛直軸部３１と、鉛直軸部３１に摺動自在に嵌め合わされる本体部３２と、この本体部３２に上下方向回動自在に取り付けられる測定腕部３３，・・・と、を備えるとともに、鉛直軸部３１と測定腕部３３，・・・とが連繋されている。
【００７５】
したがって、図６（ａ）に示すように、本体部３２の自重Ｗ１と測定腕部３３，・・・の自重Ｗ２，・・・とが、連繋ワイヤ６３を介して全体を吊り下げる吊下ワイヤ２３，２３に伝達されることとなる。
【００７６】
ここにおいて、連繋ワイヤ６３をかけられる動滑車６１は、測定腕部３３において取付軸３３５よりも先端側に位置する滑車取付部３３４に取り付けられるため、連繋ワイヤ６３に生じる張力Ｔａによって、測定腕部３３は上向きのモーメントを受けることとなる。
【００７７】
このように上向きのモーメントを受けることによって、測定腕部３３は、回動軸３２４を回動中心として回動して開くこととなり、孔壁５１に当接する状態まで開く。
【００７８】
そして、この開いた状態の測定腕部３３の傾斜角を傾斜計３４によって計測することで、杭孔５の形状を測定することができる。
【００７９】
つまり、測定腕部３３における回動軸３２４からフロート３８の取付軸３３５までの距離に、傾斜角のサイン（正弦）関数を乗じることで、回動軸３２４から取付軸３３５までの水平距離を求めることができる。
【００８０】
したがって、一方の回動軸３２４から他方の回動軸３２４までの距離と、対峙する２本分の測定腕部３３，３３についての上記で求めた水平距離と、フロート３８の直径と、を加えることによって、杭孔５の直径を測定することができる。
【００８１】
さらに、本体部３２及び測定腕部３３，・・・の自重によって、測定腕部３３，・・・が孔壁５１に一定の力で押し付けられることで、拡底杭などの杭径が変化する場合にも孔壁５１に押し付けられる力は一定になるため、孔壁５１の形状を正確に測定することができる。
【００８２】
つまり、連繋ワイヤ６３に発生する張力Ｔａは、そもそも本体部３２及び測定腕部３３，・・・の自重に起因しているため、この張力Ｔａの大きさは杭径に関係なく一定となる。
【００８３】
ここにおいて、連繋ワイヤ６３をかける動滑車６１は、腕部３１２の本体部３２の幅よりもやや突出した先端に取り付けられていることで、連繋ワイヤ６３と測定腕部３３とのなす角度は大きくは変化しない。したがって、連繋ワイヤ６３から測定腕部３３に及ぼすモーメントもほぼ一定となり、孔壁５１に押し付ける力もほぼ一定となる。
【００８４】
また、複数の測定腕部３３，・・・にそれぞれ動滑車６１，・・・が取り付けられるとともに、鉛直軸部３１に定滑車６２，・・・が取り付けられて、これらの動滑車６１，・・・と定滑車６２，・・・とが１本のワイヤとしての連繋ワイヤ６３によって連繋されることで、すべての測定腕部３３，・・・が略同一の力によって孔壁５１に押し付けられるため、杭孔５が曲がっている場合にも正確な測定が可能となる。
【００８５】
つまり、１本の連繋ワイヤ６３によって、鉛直軸部３１の４つの腕部３１２，・・・のそれぞれに取り付けられた定滑車６２と、４つの測定腕部３３，・・・のそれぞれの上部の滑車取付部３３４に取り付けられた動滑車６１と、を交互に経由して連繋することで、すべての動滑車６１，・・・に作用する張力Ｔａは等しくなる。
【００８６】
このように、すべての動滑車６１，・・・に作用する張力Ｔａが等しくなることは、複数の測定腕部３３，・・・の傾斜角がそれぞれ異なる場合でも同様である。したがって、傾斜角が異なっても、それぞれの測定腕部３３，・・・が受けるモーメントは、傾斜角の違いによる微小な誤差を除いて、ほぼ等しいものとなる。
【００８７】
加えて、本実施の形態の孔壁測定装置３は、地上に設置されたウインチ２によって吊り下げられていることで、杭孔５の中を同一の水平位置を保ったまま鉛直に上下することとなる。
【００８８】
したがって、杭孔５の断面内において、常に同一の水平位置を基準として孔壁５１を計測できることができるため、孔壁５１を正確に測定することが可能となる。
【００８９】
つまり、従来のように、スプリングによる弾性力を用いると、孔壁５１が曲がっているような場合には、孔壁５１に近い側の測定腕の弾性力のみが大きくなることで装置全体が杭孔５の断面内で移動してしまうこととなる。これに対して、本実施の形態の孔壁測定装置３は、同一の水平位置から移動することはなく杭孔５の曲がり具合も測定できる。
【００９０】
さらに、測定腕部３３，・・・にはフロート３８，・・・が取り付けられることで、水中において、本体部３２及び測定腕部３３，・・・に浮力が作用して、張力Ｔｗが小さくなり、測定腕部３３，・・・が孔壁５１に押し付けられる力が小さくなった場合でも、フロート３８，・・・に作用する浮力によって、測定腕部３３，・・・が押し付けられる力を補うことができる。したがって、孔壁５１の形状を正確に測定できる。
【００９１】
すなわち、孔壁安定用に杭孔５の内部に泥水が充満されているような場合には、図６（ｂ）に示すように、本体部３２の自重Ｗ１及び測定腕部３３，・・・の自重Ｗ２，・・・に加えて、本体部３２及び測定腕部３３，・・・に対する浮力Ｆ１と、フロート３８，・・・に対する浮力Ｆ２，・・・と、が作用する。そうすると、見かけの重量が軽くなるため、測定腕部３３，・・・が孔壁５１に押し付けられる力が弱くなってしまう。
【００９２】
しかし、フロート３８に対する浮力Ｆ２は、測定腕部３３における回動軸３２４より先端側に作用するため、測定腕部３３を上方に押し上げる方向のモーメントとなる。したがって、見かけの重量が軽くなって弱まった押し付ける力を補うことができる。
【００９３】
このように、測定腕部３３が孔壁５１に押し付けられる力が、空気中と水中とで大きくは変わらないため、空気中と水中とで同一の孔壁測定装置３を用いて計測することができる。
【００９４】
さらに、地下水などが杭孔５の途中まで充満しているような場合にも、同一の孔壁測定装置３を用いることで、特に段取り替えなども必要なく、孔壁５１を正確に測定することが可能となる。
【００９５】
そして、図５に示すように、測定腕部３３の先端には、測定腕部３３の回動軸３２４と略平行な取付軸３３５が設けられ、この取付軸３３５にフロート３８が取り付けられることで、フロート３８が回転できる。したがって、孔壁５１に当接させたまま孔壁測定装置３を上下させることが可能となって、孔壁５１の形状を鉛直方向に連続的に計測することができる。
【００９６】
つまり、フロート３８が回転することで、孔壁５１との摩擦が低減されるため、フロート３８が孔壁５１に引っ掛かって計測値の一部が欠損することや、孔壁測定装置３が動かなくなって計測不能となることを防止できる。
【００９７】
また、測定腕部３３は、入れ子状に形成された腕材としての外腕３３２と内腕３３３とによって形成される。
【００９８】
この内腕３３３は、軸方向に間隔をおいて２つずつの調節孔としてのボルト孔３３６，・・・を備えている。そして、これらのボルト孔３３６，・・・と外腕３３２の下端近傍のボルト孔とにボルト３３７、・・・を挿入することで、測定腕部３３の長さを複数段階に調節できる。
【００９９】
すなわち、杭径が小さい場合には、図５（ａ）に示すように、内腕３３３に設けられたボルト孔３３６，・・・のうちの最も先端側のボルト孔３３６，３３６によって外腕３３２とボルト３３７で固定することができる。
【０１００】
逆に、杭径が大きい場合には、図５（ｂ）に示すように、内腕３３３に設けられた最も取付孔３３１側のボルト孔３３６，３３６によって外腕３３２とボルト３３７で固定することができる。
【０１０１】
そして、このように測定腕部３３の長さを複数段階に調節する場合にも、孔壁５１に押し付けられる力は変化しない。したがって、複数段階の測定腕部３３の長さに対応するスプリングなどを設けなくても、同一の孔壁測定装置３によって、杭孔５の形状を正確に測定することができる。
【０１０２】
以上、図面を参照して、本発明の最良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、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１０３】
例えば、本実施の形態では、鉛直軸部３１と測定腕部３３とが、連繋ワイヤ６３によって連繋されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、本体部３２と測定腕部３３，・・・の全自重を支持することができるものであれば、リンク機構やクランク機構を用いて連繋するなど、どのように連繋するものであってもよい。
【０１０４】
また、本実施の形態では、連繋ワイヤ６３は、動滑車６１と定滑車６２とに交互にかけられている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、数個の動滑車６１ごとに定滑車６２にかけられるものであってもよい。
【０１０５】
さらに、本実施の形態では、測定腕部３３にフロート３８を取り付ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フロート３８が取り付けられないものであってもよい。
【０１０６】
そして、本実施の形態では、測定腕部３３の先端にフロート３８が取り付けられる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、測定腕部３３の回動軸３２４より先端側であれば、いずれの位置に取り付けられるものであってもよい。
【０１０７】
また、本実施の形態では、測定腕部３３が複数の入れ子状の腕としての外腕３３２と内腕３３３とを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、単一の部材からなるものであってもよいし、複数の長さの異なるものが用意されて取替え可能に形成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置を備える孔壁測定システムの全体構成を説明する説明図である。
【図３】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置における鉛直軸部と測定腕部との連繋を説明する斜視図である。
【図４】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置の構成を説明する断面図である。
【図５】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置の測定腕部の構成を説明する斜視図である。（ａ）は、測定腕部が最短の状態であり、（ｂ）は、測定腕部が最長の状態である。
【図６】本発明の最良の実施の形態の孔壁測定装置の作用を説明する説明図である。（ａ）は、空気中の状態であり、（ｂ）は、水中の状態である。
【符号の説明】
【０１０９】
Ｇ 地盤
Ｓ 孔壁測定システム
Ｔａ 空気中の張力
Ｔｗ 水中の張力
Ｗ１ 本体部の自重
Ｗ２ 測定腕部の自重
Ｆ１ 本体部及び測定腕部の浮力
Ｆ２ フロートの浮力
２ ウインチ
２３ 吊下ワイヤ
３ 孔壁測定装置
３１ 鉛直軸部
３２ 本体部
３２４ 回動軸
３３ 測定腕部
３３２ 外腕（腕材）
３３３ 内腕（腕材）
３３５ 取付軸
３３６ ボルト孔
３３７ ボルト
３４ 傾斜計
３８ フロート
５ 杭孔
５１ 孔壁
６ 連繋手段
６１ 動滑車
６２ 定滑車
６３ 連繋ワイヤ（ワイヤ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削して形成される孔壁の形状を測定する孔壁測定装置であって、
地上から吊り下げられる鉛直軸部と、
該鉛直軸部に摺動自在に嵌め合わされる本体部と、
傾斜計が設けられて前記本体部に上下方向回動自在に取り付けられる複数の測定腕部と、
前記鉛直軸部と前記測定腕部とを連繋する連繋手段と、を備えることを特徴とする孔壁測定装置。
【請求項２】
前記連繋手段は、前記測定腕部に取り付けられる動滑車と、前記鉛直軸部に取り付けられる定滑車と、前記動滑車と前記定滑車とに架け渡される１本のワイヤと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の孔壁測定装置。
【請求項３】
前記測定腕部にはフロートが取り付けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の孔壁測定装置。
【請求項４】
前記測定腕部の先端には、該測定腕部が回動する回動軸と略平行な取付軸が設けられ、前記フロートは該取付軸に回転自在に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の孔壁測定装置。
【請求項５】
前記測定腕部は、複数の入れ子状の腕材によって形成されるとともに、
該腕材には、全体の長さを調節する調節孔が軸方向に間隔をおいて設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の孔壁測定装置。
【請求項１】
地盤を掘削して形成される孔壁の形状を測定する孔壁測定装置であって、
地上から吊り下げられる鉛直軸部と、
該鉛直軸部に摺動自在に嵌め合わされる本体部と、
傾斜計が設けられて前記本体部に上下方向回動自在に取り付けられる複数の測定腕部と、
前記鉛直軸部と前記測定腕部とを連繋する連繋手段と、を備えることを特徴とする孔壁測定装置。
【請求項２】
前記連繋手段は、前記測定腕部に取り付けられる動滑車と、前記鉛直軸部に取り付けられる定滑車と、前記動滑車と前記定滑車とに架け渡される１本のワイヤと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の孔壁測定装置。
【請求項３】
前記測定腕部にはフロートが取り付けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の孔壁測定装置。
【請求項４】
前記測定腕部の先端には、該測定腕部が回動する回動軸と略平行な取付軸が設けられ、前記フロートは該取付軸に回転自在に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の孔壁測定装置。
【請求項５】
前記測定腕部は、複数の入れ子状の腕材によって形成されるとともに、
該腕材には、全体の長さを調節する調節孔が軸方向に間隔をおいて設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の孔壁測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２８０９（Ｐ２００９−２８０９Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６４２９５（Ｐ２００７−１６４２９５）
【出願日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【出願人】（５９５０６７４４２）システム計測株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【出願人】（５９５０６７４４２）システム計測株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
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