改良径測定装置
【課題】改良径測定における検知精度の向上を図ることができる。
【解決手段】改良径測定装置は、スイッチ本体１２ｂとこのスイッチ本体１２ｂに対して近接離反可能な先端部１２ａとを有し、先端部１２ａが境界面の未改良地盤に当接して押圧された所定位置を検出するとともに、断面視で湾曲した長尺棒状をなす延伸可能な計測体６の先端に固定された検知装置１０を備えており、計測体６の送り出しとともに、検知装置１０を改良体の径方向に延出させることで、改良体の径寸法を測定する構成とした。
【解決手段】改良径測定装置は、スイッチ本体１２ｂとこのスイッチ本体１２ｂに対して近接離反可能な先端部１２ａとを有し、先端部１２ａが境界面の未改良地盤に当接して押圧された所定位置を検出するとともに、断面視で湾曲した長尺棒状をなす延伸可能な計測体６の先端に固定された検知装置１０を備えており、計測体６の送り出しとともに、検知装置１０を改良体の径方向に延出させることで、改良体の径寸法を測定する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中に、硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の径寸法を測定するために用いる改良径測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、改良対象地盤中に硬化材を噴射させて混合攪拌することによって改良体を造成する高圧噴射攪拌工法がある。この改良体の径寸法の測定方法として、温度、荷重、ｐＨなどの変化を検知するための検知センサーを棒状部材の先端に取り付け、その検知センサーを棒状部材とともに改良体中の径方向、すなわち水平方向に延出させ、改良体と未改良地盤との境界面を検知し、その検知位置に延出した棒状部材の長さ寸法を測定することにより改良径を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、地盤内に貫入されるケーシングの内部に棒状部材を挿入させて、その下端部（先端部）をケーシングの内部から水平方向に延出させ、改良体と未改良地盤との境界面へと貫入もしくは接触させるようにして送り込む装置が地上の地盤改良機に搭載され、棒状部材の先端部には境界面における荷重変化、温度変化又はｐＨ変化のうち少なくともいずれか一つを検出する検知センサーが設けられており、この検知センサーによって境界面が確認された際の棒状部材の水平方向における改良体への貫入量に基づいて改良体の径を測定する測定装置について記載されている。そして、その棒状部材は、一方向以外に曲がらない多関節構造を有しており、これによりケーシングから延出させる箇所において鉛直方向から水平方向に向けて容易に湾曲させることが可能となっている。
【０００４】
ところで、このような改良径測定装置では、改良径の測定時において、検知センサーで改良体と未改良地盤との境界面を検知した電気信号がケーシング内に配線された信号線によって地上へ送信され、その信号を確認することで、検知センサーの位置を検出する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示すような従来の改良径測定装置では、以下のような問題があった。
すなわち、従来の改良径測定装置では、温度、荷重、ｐＨの変化を検知することで改良体と未改良地盤との境界面を検出する方法であるが、泥水で満たされた攪拌地盤内に検知センサーを貫入させることから、検知センサーが泥水の性状の影響を受け、検知精度が低下するという欠点があった。
【０００７】
また、特許文献１に示す棒状部材は、掘削ロッドの内部から水平方向に湾曲させて延出しやすい多関節構造となっているので、構造が複雑であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、改良径測定における検知精度の向上を比較的簡単な構造で図ることができる改良径測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る改良径測定装置では、地盤中に、硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の径寸法を、改良体と未改良地盤との境界面の位置を検知装置によって検知することで測定するための改良径測定装置であって、検知装置は、検知部本体と検知部本体に対して近接離反可能な先端部とを有し、先端部が境界面の未改良地盤に当接して押圧された所定位置を検出するとともに、断面視で湾曲した長尺棒状をなす延伸可能な計測体の先端に固定されてなり、計測体の送り出しとともに、検知装置を改良体の径方向に延出させる構成としたことを特徴としている。
【００１０】
本発明では、計測体の送り出しによって硬化前の改良体の径方向に延出された検知装置が改良体と未改良地盤との境界面に達し、さらに検知装置の先端部が未改良地盤に当接して押圧されると、検知部本体に対して近接、或いは接触する先端部の位置が検知部本体によって検出され、これにより境界面の位置を検知することができる。つまり、検知装置が先端部の位置を機械的に検出する構成であることから、泥水の性状による影響を受けることによる検知精度の低下を防ぐことができる。
また、計測体は湾曲状をなし、凹曲面側には曲げ易く、且つ凸曲面側が軸方向の曲げに対して剛性が強いため曲げ難い形状となっているので、改良径方向に延出する部分において計測体の凸曲面側を下面側に向けることで、その計測体の垂れ下がりを低減することができ、かつ構造が簡単である。
【００１１】
また、本発明に係る改良径測定装置では、検知装置は、先端部と検知部本体との接触を検知する触覚スイッチであることが好ましい。
本発明では、改良体と未改良地盤との境界面において、触覚スイッチの先端部が未改良地盤に当接して押圧されて検知部本体に接触することで、その先端部の位置を機械的に検出することができ、泥水の性状の影響を受けない簡単な構造であることから、検知精度の低下を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明に係る改良径測定装置では、検知装置は、検知部本体が近接スイッチをなし、先端部が近接スイッチより前方に延ばされた付勢部材の前端に固定された金属片をなし、近接スイッチの検知範囲に近接した金属片を検知する構成であることが好ましい。
本発明では、改良体と未改良地盤との境界面において、先端部の金属片が未改良地盤に当接したときに押圧されて付勢部材が収縮するとともに、金属片が近接スイッチに近接することで、その金属片の位置を機械的に検出することができ、泥水の性状の影響を受けない簡単な構造であることから、検知精度の低下を抑えることができる。
【００１３】
また、本発明に係る改良径測定装置では、計測体は、厚さ寸法が一部増大していることが好ましい。
本発明では、改良径方向に計測体を延出させた状態で、曲げモーメントが最大になる計測体基端部付近の厚さ寸法を増大することで、その基端部の剛性を強化することができ、計測体の垂れ下がりをより一層低減させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る改良径測定装置では、計測体の厚さ増大部分は、複数を重ね合わせた構造をなしていてもよい。
これにより、一定の厚さ寸法の計測体を、厚さ増大部分に複数重ねることで、任意の位置に簡単に厚さ増大部分を設けることができ、その製作にかかる手間を低減することができる。
【００１５】
また、本発明に係る改良径測定装置では、計測体は、長手方向全体にわたって金属層と絶縁層とからなる積層構造をなし、金属層が絶縁層に挟持されていることが好ましい。
本発明では、金属層を検知装置に接続することで、検知装置で検知した電気信号を金属層を伝達させて計測体の上端へ送信することができる。そのため、電気信号を伝達するためのケーブルが不要となり、掘削ロッド内の空間を有効に活用することができるとともに、配線作業を省略することができるうえ、ケーブルが断線するといった不具合をなくすことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の改良径測定装置によれば、検知装置において、その先端部が改良体と未改良地盤との境界面に到達した位置を機械的に検知する構成であるので、検知装置周囲の泥水の性状の影響を受けることないことから、改良径測定における検知精度の向上を図ることができる。また、湾曲状の計測体という簡単な構造で凸曲面側への曲げに対して剛性を高めることができるので、改良径方向に延出する部分において凸曲面側を下方に向けることで計測体の垂れ下がりを抑えることができ、検知精度の低下を小さくすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態による改良径測定装置の概略を示す側面図である。
【図２】改良径測定装置の地中部分の詳細を示す一部破断側面図である。
【図３】計測体を示す図であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその一部側断面図である。
【図４】図２に示す検知装置の拡大図である。
【図５】触覚スイッチを示す図であって、（ａ）はオフ状態の図、（ｂ）はオン状態の図である。
【図６】検知装置による検知状態を示す側断面図である。
【図７】信号伝送機構の全体概要を示す図である。
【図８】信号伝送機構の地中部分の詳細を示す図である。
【図９】送り出し装置の側断面図であって、（ａ）は計測体を送り出す状態を示す図、（ｂ）は計測体を引き戻す状態を示す図である。
【図１０】送り出し装置の断面図であって、（ａ）は図９に示すＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図７に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】送り出し装置の注水管を示す側断面図である。
【図１２】本実施の形態の第１変形例の改良径測定装置による検知装置の概略構成を示す側面図である。
【図１３】図１２に示す検知装置の検知状態の図であって、（ａ）は境界面に対して略直交方向に当接する場合の図、（ｂ）は境界面に対して斜め方向に当接する場合の図である。
【図１４】第２変形例の改良径測定装置による計測体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態による改良径測定装置について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１の符号１は、本実施の形態による高圧噴射攪拌工法に用いられる改良径測定装置を示している。すなわち、改良径測定装置１は、改良対象地盤Ｇ中に高圧で硬化材を噴射させて攪拌混合する改良掘削機本体２によって造成した改良体Ｋの径寸法（以下、単に改良径ということもある）を測定するためのものであり、地上部に設置された改良掘削機本体２に具備されている。
改良掘削機本体２は、地上に架台２ａを介して設けられ、先端ビット３ａを装着した地盤改良用の掘削ロッド３を地盤Ｇ内に鉛直方向に貫入させ、所定の深さまで貫入させたときに、掘削ロッド３の下部側面に備えた噴射ノズル４により硬化材Ｎを高圧噴射させる周知の構成を有している。つまり、噴射ノズル４より硬化材を高圧噴射させつつ、掘削ロッド３を回転させることで、掘削ロッド３の周囲に所定の改良径からなる改良体Ｋが形成されることになる。
【００２０】
掘削ロッド３は、筒状をなし、その内部には、噴射ノズル４に接続する硬化材Ｎを送るための注入管５や、送り出し装置２０と、計測体曲げ案内管８と、先端に検知装置１０（後述）を取り付けた長尺棒状部材をなす計測体６（断面が湾曲状の計測体）が挿入されている。
【００２１】
図１および図２に示すように、改良径測定装置１は、改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆの地盤の変化点を検知するための検知装置１０と、この検知装置１０をその先端部に固定するとともに掘削ロッド３の側面から境界面Ｆに向けて略水平方向に延出させるための計測体６と、この計測体６を検知装置１０が境界面Ｆに到達するように送り出す計測体送り出し装置（以下、単に「送り出し装置２０」という）と、検知装置１０で検知した信号を後述する地上（後述する図７に示す第２発光部３５）に送信するための信号伝送機構３０とを備えて概略構成されている。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、計測体６は、例えばばね鋼などの材料から形成されており、コンベックスメジャーのように断面視で湾曲した長尺棒状をなし、延伸可能になっている（図１０（ａ）、（ｂ）参照）。そして、図２に示すように、計測体６の先端部６ａが検知装置１０に接続され、基端部６ｂが送り出し装置２０に固定されている。そのため、計測体６は、湾曲している凹曲面６ｃ側に屈曲し易く、その反対側（凸曲面６ｄ側）で軸方向には曲げ難い形状となっている。
【００２３】
また、図２および図３（ｂ）に示すように、計測体６の厚さ寸法は、鉛直方向から水平方向に屈曲する部分（図２の屈曲部６ｅ）では複数枚を接着剤等で重ね合わせて厚くし、先端（検知装置１０）に向かうにしたがって重ね枚数を減らして漸次薄くなっている。つまり、厚さ寸法を大きくする範囲では、複数枚（図では２枚）の計測体６を重ね合わせた二重構造（図３（ｂ）に示す符号６Ａ、６Ｂ参照）をなしている。これにより、計測体６の先端部６ａ寄りの自重を減少させ、モーメントが大きくなる屈曲部６ｅ付近（支点付近）において厚さ寸法を増大させて剛性を高めた構造とすることで、計測体６の水平部分（掘削ロッド３から延出された部分）の垂れ下がりを抑え、この垂れ下がりによる改良径測定値の誤差を小さくするようになっている（図１参照）。
【００２４】
次に、計測体６の先端部６ａに取り付けられるとともに、改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆを検知するための検知装置１０の構成について説明する。
図２および図４に示すように、検知装置１０は、掘削ロッド３の側面に設けられた検知装置収容部７内に着脱可能に収められており、改良径の測定時に検知装置収容部７から延出するようになっている。つまり、図１に示すように、改良時、すなわち掘削ロッド３の回転中には、検知装置１０が検知装置収容部７内に収まった状態となり、これにより掘削ロッド３の貫入および噴射攪拌中の噴射ノズル４の回転を妨げることはない。
【００２５】
検知装置収容部７は、略有底筒状をなし、開口端７ａに検知装置１０が着脱できるようになっており、底部７ｂ側には、計測体６を鉛直方向から水平方向に屈曲させるようにして案内するための計測体曲げ案内管（管部材）８が接続されている。その計測体曲げ案内管８内を通過した計測体６の先端部６ａは、底部７ｂを貫通した状態で検知装置１０に固定されている。なお、図２に示すように、計測体曲げ案内管８は、その上端８ａが後述する送り出し装置２０のケーシング（管部材）２１の下端２１ａに接続され、下端８ｂが検知装置収容部７の底部７ｂに接続されている。
【００２６】
図４に示すように、検知装置１０は、防水ボックス１１と、触覚スイッチ１２と、カバー体１４とを備えたものである。そして、本実施の形態では触覚スイッチ１２が外殻を構成する防水ボックス１１に収容されており、触覚スイッチ１２の先端部１２ａを覆うカバー体１４が防水ボックス１１にバネ部材１３を介して取り付けられている。防水ボックス１１とカバー体１４とは液密な状態で接しており、これにより防水ボックス１１内に配置される触覚スイッチ１２とバネ部材１３とが防水された状態で収容されている。
【００２７】
触覚スイッチ１２は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、先端部１２ａがスプリング１２ｃを介してスイッチ本体１２ｂに対して近接離反可能に設けられている。そして、図６に示すように、先端部１２ａがカバー体１４に当接して押圧されると、先端部１２ａがスイッチ本体１２ｂに接触し、スイッチ本体１２ｂ内の電気回路が閉回路となって通電状態となり、機械的にスイッチがオフからオンとなる周知の構造であり、その通電による信号が計測体６に沿って配線されたケーブル１５を通じ、さらに信号伝送機構３０（図２参照）を通じて地上の検知確認部（図７に示す第２発光部３５に相当）へ送信されるようになっている。
【００２８】
カバー体１４は、触覚スイッチ１２の先端部１２ａが直接孔壁（図１に示す未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆ）に接触することを防ぐ目的で設けられ、バネ部材１３の付勢に抗して触覚スイッチ１２側に押し込まれるようになっている。つまり、検知装置１０が計測体６とともに延出し、カバー体１４が孔壁（境界面Ｆ）に接してから、さらに計測体６を延ばし続けることにより、触覚スイッチ１２とカバー体１４との間のバネ部材１３が圧縮し、触覚スイッチ１２がオンになる構成となっている。
【００２９】
次に、検知装置１０で検知したオンの検知信号を地上に伝達するための信号伝送機構３０の詳細構成について図面に基づいて説明する。ここで、図８は、信号伝送機構３０のうちピストン２２の直上部に位置する地中部分を示している。
図７および図８に示すように、信号伝送機構３０は、送り出し装置２０のピストン２２（後述する）の上端部に配置された送信部３１と、送信部３１と地上の受光検知部（後述する第２発光部３５）とを接続する光ファイバー３２と、その光ファイバー３２を内部に同軸に挿通させて保持する光ファイバーロッド３３と、検知装置１０から伝達された電気信号を受信したときに発光する発光ダイオードからなる第１発光部３４と、光ファイバー３２の他端側に配され、光ファイバー３２により伝送された光を受光したときに発光する第２発光部３５とを備え、その第２発光部３５の発光時における光ファイバーロッド３３の貫入長を測定することで、計測体６の送り込みの長さ、すなわち改良体径を測定することが可能な構成となっている。
【００３０】
図８に示すように、送信部３１は、送り出し装置２０の後述するケーシング２１内において、ピストン２２の上にその下側接続部材３６ａが固定されたケース３６に内装されており、検知装置１０に繋がれたケーブル１５の上端部１５ａが接続されるとともに、送信部３１の上端部３１ａに第１発光部３４が固定されている。つまり、送信部３１では、検知装置１０で検知した電気信号を受信したときに、第１発光部３４を発光させる機能を有している。
【００３１】
光ファイバーロッド３３は、ケーシング２１より小さな外径寸法の円筒棒状をなし、そのロッド先端３３ａがケース３６の上側接続部材３６ｂに接続固定されている。このときのロッド先端３３ａの位置は、光ファイバー３２の先端３２ａが第１発光部３４と所定距離（光ファイバー先端３２ａで第１発光部３４の光を受光可能な距離）だけ離れた位置となっている。つまり、光ファイバー先端３２ａで第１発光部３４の光信号を受光し、その光を光ファイバー３２によって第２発光部（発報部）３５へ伝送するように構成されている。ここで、第２発光部３５は、発光によることでなく、光を音に変換して音信号によるものでもよい。
【００３２】
また、この光ファイバーロッド３３は、内部に光ファイバー３２を同軸に挿通させて保持し、複数の定尺ロッドによるネジ継手方式等の連結構造をなしている。これら各定尺の光ファイバーロッド３３に挿通されている光ファイバー３２は、それぞれの定尺の光ファイバーロッド３３において、その両端が露出した状態となっており、各定尺ロッド同士が連結された状態で双方の光ファイバー３２の露出した端部同士を突き合わせて対向配置される構造となっている。これにより、連結される定尺ロッドの光ファイバー３２、３２同士の間で光信号を伝送させることが可能な配置となり、対向配置された光ファイバー３２を通じて第２発光部３５へ伝送させることができる構成となっている。なお、光ファイバー３２の露出した端部同士の突き合わせ対向配置においては、必ずしも端部同士を接触させる必要はなく、多少の隙間があいていても光が伝達可能であれば差し支えない。
【００３３】
また、光ファイバーロッド３３のロッド上端３３ｂ（図１参照）から光ファイバー３２が引き出され、その光ファイバー３２の他端が地上部の第２発光部３５へ連絡している。そして、図１に示すように、そのロッド上端３３ｂには、略リング状をなし、例えばクレーンのフック等を掛止させることが可能なロッド引き上げ用のフック３７（図１１参照）が具備されており、そのフック３７が改良掘削機本体２より上方に突出した状態となっている。
【００３４】
次に、計測体６の先端に具備した検知装置１０を、改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との間の境界面Ｆへと送り出すための送り出し装置２０の詳細な構成について説明する。
図９（ａ）に示すように、送り出し装置２０は、検知装置１０を先端に取り付けた計測体６を挿通させるケーシング２１と、計測体６の基端部６ｂを固定するとともに、ケーシング２１内で上下移動可能に設けられたピストン２２とを備えている。計測体６の基端部６ｂは、図１０（ａ）に示すように、その凹曲面６ｃを外管２３の周面に一致させた状態で例えばボルトなどの固定部材２３ｄによって強固に固定され、ピストン２２とともにケーシング２１内を移動するようになっている。なお、ピストン２２より下方のケーシング２１内においては、図１０（ｂ）に示すように、計測体６とケーブル１５が挿通された状態となっている。
【００３５】
ピストン２２は、ケーシング２１に対して液密に接した状態で上下移動可能に挿通された外管２３と、この外管２３に対して液密に挿通係止したり、外管２３の内部に上下軸方向に連通する隙間を形成したりすることが可能な内管２４とからなり、ケーシング２１の途中の適宜な位置に配置（本実施の形態では下方位置）されている。そして、外管２３と内管２４とが液密に係止された状態で、ケーシング２１内のピストン２２の上方領域に後述する注水管２６（図１１参照）によって高圧水Ｗが供給される構成となっている。
【００３６】
外管２３は、内周面の軸方向中間部にバネ収容部２３ａが形成されており、このバネ収容部２３ａにバネ部材２５が設けられ、このバネ部材２５を介して内管２４が外管２３に対してスライド可能に挿通された状態で配置されている。さらに、外管２３は、下部に計測体６の基端部６ｂが固定されるとともに、上部側外周面には第１止水リング２３ｂ、２３ｂが取り付けられている。そして、外管２３の上端内縁部には凹部２３ｃが形成され、この凹部２３ｃには内管２４の係合部２４ｃ（後述）が係合可能となっている。バネ部材２５としてコイルバネが採用され、バネ収容部２３ａに外管２３と同軸に組み込まれ、その内側に内管２４が挿通された状態となっている。
【００３７】
内管２４は、軸方向に沿う中空部２４ａを有しており、上端部に中空部２４ａに連通する孔部を有する蓋部材２４ｂが形成され、その蓋部材２４ｂの下方には外管２３の凹部２３ｃに対応して液密な状態で係合される係合部２４ｃが形成されている。この係合部２４ｃの外周には、第２止水リング２４ｄが設けられている。また、内管２４の蓋部材２４ｂは、ケース３６の下部３６ａとねじ接続されて固定されている。そのため、詳しくは後述するがピストン２２とともにケース３６も鉛直方向に上下移動する構成となっている。そして、ケース３６の内部と中空部２４ａは連通し、ケーブル１５は中空部２４ａを通ってケース３６内の送信部３１に接続されている。
【００３８】
そして、内管２４の外周で軸方向中間部には、周方向にわたって外方に突出する係止突起部２４ｅが形成されている。この係止突起部２４ｅは、上述したバネ収容部２３ａ内に介在して、バネ部材２５の下端部２５ａに係止している。つまり、図９（ａ）に示すように、内管２４は、バネ部材２５の付勢によって係止突起部２４ｅが下方（図では右側）に向けて押圧されており、これにより凹部２３ｃに係合部２４ｃが液密に嵌合し、外管２３の上端部が内管２４によって閉止される構成となっている。
【００３９】
さらに、この閉止状態において、ケーシング２１の上端に設けられた後述する注水管２６の注入口２６ａからケーシング２１内に高圧水Ｗを供給して、ピストン２２と注水管２６との間の領域を高圧水Ｗで満たすことにより、ピストン２２はケーシング２１の内面に沿って液密な状態を保ちながら下方（図では右側）へ押し込まれて移動する構成となっている。これにより、外管２３に固定されている計測体６もピストン２２の下降とともに押圧されて、先端の検知装置１０が改良体Ｋの外径方向に向けて延出するようになっている。
【００４０】
また、図１、図９（ｂ）に示すように、本実施の形態による光ファイバーロッド３３は、上述したように内部に光ファイバー３２を挿通させる機能と、下方に押し込まれたピストン２２を上方に引き上げる機能とを有している。つまり、光ファイバーロッド３３を上方に移動させることで、内管２４がバネ部材２５の付勢に抗して上方に移動し、外管２３の凹部２３ｃと内管２４の係合部２４ｃとの嵌合状態が解除され、蓋部材２４ｂが外管２３の上端に対して持ち上がり、外管２３の上端部が開放した状態となる。これにより、ピストン２２上に供給されていた高圧水Ｗを外管２３内を通過させてケーシング２１の先端側へ流出させて、前記ピストン２２上の水圧を低下させ、さらに光ファイバーロッド３３を引き上げることでピストン２２を計測体６とともに矢印Ｅ２方向に引き上げる構成となっている。
【００４１】
図１１に示す注水管２６は、ケーシング２１の上端に密接した状態で接続固定されており、注水口２６ａを有し、光ファイバーロッド３３の外周に対して所定の間隔をもって取り付けられている。つまり、上述したように、外管２３と内管２４とが液密に閉止した状態において、注水口２６ａからケーシング２１の内部に高圧水Ｗを高圧水供給装置（ポンプ）によって供給することで、その高圧水Ｗの圧力によってピストン２２が下方に移動し、それにともなって計測体６、検知装置１０が送り出される構成となっている。
【００４２】
次に、このように構成される改良径測定装置１による改良径の測定方法について、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、先端ビット３ａを取り付けた掘削ロッド３を改良掘削機本体２によって回転させつつ、所定の深度まで掘削していく。なお、この掘削ロッド３には上述したように、改良体Ｋの径寸法を測定するための改良径測定装置１、すなわち計測体６、検知装置１０、送り出し装置２０、信号伝送機構３０などが所定位置に組み込まれたものとなっている。
【００４３】
そして、高圧ポンプ（図示省略）を介して掘削ロッド３の先端の噴射ノズル４から硬化材Ｎを改良対象地盤Ｇ内に高圧噴射させるとともに、掘削ロッド３を上方に引き上げていくことにより改良体Ｋを造成する。そして、この高圧噴射させつつ引き上げる途中で、検知装置１０の検知装置収容部７が所定の測定位置（測定高さ）に達したときに、一旦、高圧噴射および引き上げ作業を停止し、改良径の測定作業を行う。
【００４４】
改良径の測定は、高圧噴射した直後で硬化材Ｎの硬化前の段階で行われ、下方の改良体Ｋに検知装置収容部７を位置させるため、掘削ロッド３を若干引き下げる。そして、検知装置収容部７から計測体６とともに検知装置１０を略水平方向に押し出して硬化前の泥水状態の改良体Ｋ中に延出させる。具体的には、計測体６を改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆに向けて送り出す際に、図１１に示す注水管２６によりケーシング２１内に高圧水Ｗを送り込むことで、第１段階として、図９（ａ）に示すように水圧によって内管２４のみを下方に移動させ、内管２４の係合部２４ｃが外管２３の凹部２３ｃに液密な状態で嵌合して蓋部材２４ｂが閉じ、外管２３と内管２４との隙間が液密に閉止する。
【００４５】
そして、さらにケーシング２１内に高圧水Ｗを供給することで、第２段階として高圧水Ｗを受けたピストン２２がケーシング２１内を下方（図９（ａ）に示す矢印Ｅ１方向）に移動し、ピストン２２とともに計測体６が下方に移動する。これにより、図１に示すように、計測体６は計測体曲げ案内管８（図２参照）に屈曲案内されて鉛直方向から略水平方向に向けて屈曲した状態で移動しつつ、計測体６の先端部に具備した検知装置１０が検知装置収容部７より掘削ロッド３の径方向に延び出し、改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆに向けて送り出される。
【００４６】
そして、送り出し装置２０によって延出された検知装置１０が、図１に示すように境界面Ｆに到達し、センサー先端のカバー体１４が未改良地盤Ｇ１をなす孔壁に接触し、さらに押圧されることで、触覚スイッチ１２とカバー体１４との間のバネ部材１３が収縮し、触覚スイッチ１２がオンとなって、その検知信号がケーブル１５を介して信号伝送機構３０へ送られる。
続いて、図７に示すように、信号伝送機構３０の送信部３１において、検知装置１０で検知した電気信号を受信したときに第１発光部３４が発光し、その光が光ファイバーロッド３３内に挿通された光ファイバー３２の光ファイバー先端３２ａで受光されて、光ファイバー３２につながれた地上の第２発光部３５へ伝送されて第２発光部３５が発光する。
【００４７】
そして、第２発光部３５の発光を確認することにより、注水管２６による高圧水Ｗの供給を止め、ピストン２２の送り出しを停止させて固定位置とする。なお、光ファイバーロッド３３は、図８に示すように、ケース３６（送信部３１など）を介してピストン２２に固定されているので、第２発光部３５の発光時にピストン２２が停止した位置において、光ファイバーロッド３３の貫入長（地中部分への送り込み長さ）を測定することで、計測体６の送り込みの長さ、すなわち改良径を検出することができる。
【００４８】
ここで、計測体６の送り込み長さの計測方法の一例を示す。ケーシング２１に接続された側とは反対の側の注入管２６の端部において、光ファイバーロッド３３がシール材により液密かつ上下動可能に保持されているが、この注入管２６の端部より上方位置にある光ファイバーロッド３３の所定高さに１箇所マーキングをする。そして、計測体６を送り出す前に、注入管２６の端部から光ファイバーロッド３３のマーキング箇所までの第１距離Ａを測定しておく。計測体６を送り出し、第２発光部３５が発光したら計測体６の送り出しを停止する。このときの注入管２６の端部から光ファイバーロッド３３のマーキング箇所までの第２距離Ｂを計測する。そして、「第１距離Ａ−第２距離Ｂ」が計測体６の送り出し長さがほぼ改良半径となるが、より正確には、改良体のほぼ中心位置で回転する掘削ロッド１の回転中心から検知装置収容部７に収容されている検知装置１０の先端部までの長さと、計測体６の送り出し長さとを加算した長さが改良半径となる。この改良半径を求めることを、改良体の中心軸位置で掘削ロッド３を回転させることで改良体中心に対して放射方向複数か所で行うと、改良直径や平面的な改良形状を求めることができる。
この他、注入管２６と光ファイバーロッド３３との間にロータリーエンコーダやリニアエンコーダを適宜設けることで、光ファイバーロッド３３の送り出し長さを計測することができるし、注入管２６ａと高圧水供給装置（ポンプ）との間の送水管の途中に水圧計の他に流量計を設け、この流量計で計測された高圧水Ｗの供給量からピストンの移動量すなわち光ファイバーロッド３３の送り出し長さ（計測体６の送り出し長さ）を算出することもできる（図１１参照）。
【００４９】
なお、このときの光ファイバー３２は光ファイバーロッド３３内に挿通され、被覆された状態で保持されているので、光ファイバー３２を断線させるといった不具合を無くすことができる。
そして、光ファイバー３２の先端部同士を接触させるか、やや離れた位置に対向配置させることで光が伝達可能になり、光ファイバー３２を伝送ケーブルとして使用することが可能になる。また光ファイバー３２を予め光ファイバーロッド３３と同軸に内挿して固定させた構造となるので、光ファイバー３２の延長時には、光ファイバーロッド３３同士の連結と同時に、内部の光ファイバー３２の先端部同士も実質的に接続されることになるので、接続作業が容易となる利点がある。
【００５０】
また、本実施の形態では、ケーシング２１内でその上下方向途中の位置にピストン２２を配置させておくことができるので、計測体６の長さ寸法を短くすることが可能となり、送り込み時の摩擦抵抗を低減することができる。つまり、計測体６の送り込みが困難になるといった不具合を防ぎ、検知装置１０を確実に未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆに送り込むことができるので、改良径を正確に測定することができる。さらに、水圧を変えてピストン２２の送り出し力を調整することが可能となるので、改良体Ｋの強度等の条件に合わせて最適な計測体６の送り出しを行うことができる。
【００５１】
次に、図１および図９（ｂ）に示すように、改良径の検出後には、光ファイバーロッド３３をフック３７を使用してクレーン等で引き上げることにより、第１段階で内管２４のみをバネ部材２５の付勢に抗して上方に移動させることで、外管２３の凹部２３ｃと内管２４の係合部２４ｃとの嵌合状態が解除され、蓋部材２４ｂが外管２３の上端に対して持ち上がり、外管２３と内管２４との間に上下方向に連通する隙間が形成される。そして、ピストン２２上に供給されていた高圧水Ｗが外管２３内を通過してケーシング２１の先端側へ流出し、前記ピストン２２上の水圧が低下するため、ピストン２２を高圧水Ｗによる負荷がかからない状態で計測体６とともに容易に引き上げることができる。
【００５２】
次いで、さらに光ファイバーロッド３３を引き上げることで、第２段階でピストン２２を上方に（図９（ｂ）の矢印Ｅ２方向）に移動させ、延出している検知装置１０を検知装置収容部７内に収納させ、改良径測定が完了する。なお、ピストン２２の送り出し時に使用した高圧水Ｗは、ピストン２２の引き上げ時に外管２３と内管２４との間に形成された隙間から下方に流れ、ケーシング２１、計測体曲げ案内管８、および検知装置収容部７に順次流れ込み、それぞれの内側の洗い水となる。
【００５３】
このように本改良径測定装置１では、計測体６の送り出しによって硬化前の改良体の径方向に延出された検知装置１０が改良体と未改良地盤との境界面に達し、さらに検知装置１０の先端部１２ａが未改良地盤に当接して押圧されると、スイッチ本体１２ｂに対して接触する先端部１２ａの位置がスイッチ本体１２ｂによって検出され、これにより境界面の位置を検知することができる。つまり、検知装置１０が先端部１２ａの位置を機械的に検出する構成であることから、泥水の性状による影響を受けることによる検知精度の低下を防ぐことができる。
【００５４】
また、計測体６は湾曲状をなし、凹曲面６ｃ側には曲げ易く、且つ凸曲面６ｄ側が軸方向の曲げに対して剛性が強いため曲げ難い形状となっているので、改良径方向に延出する部分において計測体６の凸曲面６ｄ側を下面側に向けることで、その計測体６の垂れ下がりを低減することができ、改良径方向に対する検知装置１０の位置のずれを抑えることができる。さらに、改良径方向に計測体６を延出させた状態で、曲げモーメントが最大になる計測体基端部（屈曲部６ｅ）付近において、計測体６を複数枚（本実施の形態では図３に示すように２枚）重ねて厚さ寸法を増大することで、その屈曲部６ｅの剛性を強化することができ、計測体６の垂れ下がりをより一層低減させることができる。しかも、計測体６の任意の位置に簡単に厚さ増大部分を設けることができることから、その製作にかかる手間を低減することができる。
【００５５】
上述のように本実施の形態による改良径測定装置では、検知装置１０において、その先端部１２ａが改良体と未改良地盤との境界面に到達した位置を機械的に検知する構成であるので、検知装置周囲の泥水の性状の影響を受けることないことから、改良径測定における検知精度の向上を図ることができる。
また、湾曲状をなす計測体６が凸曲面６ｄ側への曲げに対して剛性を高めた構造となるので、改良径方向に延出する部分において凸曲面６ｄ側を下方に向けることで計測体６の垂れ下がりを抑えることができ、検知精度の低下を小さくすることができる利点がある。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態の変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。
【００５７】
図１２に示すように、本第１変形例による検知装置４０は、上述した電通式の触覚スイッチ１２を備えた検知装置１０（図４参照）に代えて、近接スイッチ４１（スイッチ本体）を備えており、計測体６の先端部６ａに取り付けられている。本第１変形例では、この検知装置４０を除く他の構成は、上述した実施の形態と同様であるので、検知装置４０の構成についてのみ説明する。
【００５８】
本検知装置４０は、近接スイッチ４１と、近接スイッチ４１より前方（図１２で左側）に延びるバネ部材４２（付勢部材）と、そのバネ部材４２の先端に近接スイッチ４１と対向配置された鋼板４３（金属片）とを備えて構成されている。なお、鋼板４３は、本願発明の「検知装置の先端部」に相当する。そして、検知装置４０は、ケーブル１５によって検知した電気信号を上述した信号伝送機構３０（図７など参照）に送信する構成となっている。近接スイッチ４１は、鋼板４３が所定の検知範囲内に入ったときに電気信号を発信する周知のセンサーが使用される。バネ部材４２は、一端を固定させた近接スイッチ４１と他端に固定させた鋼板４３とが離反する方向に付勢された状態となっており、泥水（硬化前の改良体の状態）内では収縮せず、且つ所定の強度を有するに孔壁（すなわち未改良地盤、境界面）に接したときに収縮する付勢力が付与されている。
【００５９】
図１３（ａ）に示すように、さらに具体的に検知装置４０は、近接スイッチ４１と鋼板４３との距離が設定範囲内に近づいたときに検知する構成であり、孔壁（境界面Ｆ）に到達するまでの泥水（硬化前の改良体）ではバネ部材４２の付勢に抗する抵抗がなく、バネ部材４２が収縮しないので、鋼板４３と近接スイッチ４１との距離は変化しないが、さらに計測体６とともに検知装置４０が延出されることで、バネ部材４２の先端４２ａ（鋼板４３）が境界面Ｆに当接したときに押圧されてバネ部材４２が収縮し、鋼板４３が近接スイッチ４１に近接して近接スイッチ４１がオンになる構成となっている。このときの電気信号は、ケーブル１５により信号伝送機構３０（図７など参照）に送信されることになる。なお、図１３（ａ）は境界面Ｆに対して略直交する方向に検知装置４０が当接し、近接スイッチ４１と鋼板４３とが対向する方向に近接する場合を示している。
【００６０】
このような構成の検知装置４０では、鋼板４３が近接スイッチ４１に近接することで、その鋼板４３の位置を機械的に検出することができ、泥水の性状の影響を受けない簡単な構造であることから、温度変化、荷重変化、ｐＨなどを測定する精密なセンサーに比べて、検知精度の低下を抑えることができる。しかも、上述した実施の形態では通電式であるので防水ボックス内に納める必要があったが、本変形例では防水仕様を省略することができる利点がある。
【００６１】
さらに、図１３（ｂ）に示すように、境界面Ｆに対して検知装置４０が斜めに当接する場合には、上述した実施の形態の検知装置１０では接触具合によっては通電しないおそれもあるが、本第１変形例の検知装置４０では近接スイッチ４１と鋼板４３とが斜めに近接して確実に検知することが可能であるので、上述した略直交方向に当接する場合と同様に高い検知精度を確保した測定を行うことができる。
【００６２】
次に、図１４に示すように、第２変形例の計測体９は、図３に示す実施の形態の計測体６の構造を代えたものであり、図７に示すような検知装置１０と信号伝送機構３０とを接続するケーブル１５を省略した構造である。すなわち、計測体９は、断面視Ｕ字状に湾曲した長尺棒状で、長手方向全体にわたって金属層９１と絶縁層９２とからなる積層構造をなし、金属層９１が絶縁層９２に挟持された構造となっている。金属層９１の材料としてばね鋼等を使用することができ、絶縁層９２の材料として絶縁性のゴムや樹脂等を使用することができる。
つまり、金属層９１を図１に示す検知装置１０に接続することで、検知装置１０で検知した電気信号を金属層９１を伝達させて、計測体９の上端へ送信することができる。そのため、電気信号を伝達するための計測体９部分におけるケーブル１５が不要となり、掘削ロッド３内の空間を有効に活用することができるとともに、配線作業を省略することができるうえ、ケーブルが断線するといった不具合をなくすことができる利点がある。
【００６３】
以上、本発明による改良径測定装置の実施の形態および変形例について説明したが、本発明は上記の実施の形態および変形例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、検知装置１０、４０の構造は本実施の形態および第１変形例に限定されることはなく、例えば実施の形態では触覚スイッチ１２を防水ボックス１１とカバー体１４とによって覆われて収容された防水構造となっているが、これら防水構造を省略した構造であってもかまわない。
【００６４】
また、計測体６、９の形状は湾曲状であればよく、その幅寸法および厚さ寸法は任意に設定することができる。例えば、本実施の形態では部分的に二枚の計測体６を重ねた構成となっているが、このような厚さ増大構造に限定されることはなく、部分的に板状材などの補強部材を一体に貼り付けた構造であってもかまわない。
そして、第２変形例で示した金属層９１と絶縁層９２とを積層構造における金属層９１の層数も制限されることはない。
【００６５】
さらに、信号伝送機構３０の送信部３１が送り出し装置２０のピストン２２上に固定された構成となっているが、このような形態に限定されることはなく、送り出し装置２０を省略した構造であってもかまわない。
さらにまた、送り出し装置２０の構成、すなわちケーシング２１の管径寸法、ピストン２２（外管２３、内管２４）の形状、大きさ、ケーシング２１におけるピストン２２の位置、ピストン２２と光ファイバーロッド３３との固定方法、注水管２６の構造、位置、計測体６の基端部６ａの固定構造などの構成は、本実施の形態に限定されることはなく、任意に設定することができる。
【００６６】
また、改良掘削機本体２、信号伝送機構３０の構成などについても本実施の形態に限定されることはなく、適宜な構造のものを採用することができる。
さらに、本実施の形態では掘削ロッド３内に計測体６を配設した構成としているが、これに限定されることはなく、掘削ロッド３とは別の配管部材に計測体６を配設したものを使用しても良い。この場合、掘削ロッド３で改良体を形成した後、掘削ロッド３を引き抜いた掘削孔に前記計測体６を装備した配管部材を挿入して改良径を測定することができる。
【００６７】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１ 改良径測定装置
２ 改良掘削機本体
３ 掘削ロッド
４ 噴射ノズル
６、９ 計測体（断面が湾曲状の計測体）
６ａ 先端部
６ｂ 基端部
７ 検知装置収容部
１０、４０ 検知装置
１２ 触覚スイッチ
１２ａ 先端部
１２ｂ スイッチ本体
１５ ケーブル
２０ 送り出し装置
２１ ケーシング
２２ ピストン
３０ 信号伝送機構
３２ 光ファイバー（信号伝送機構）
３３ 光ファイバーロッド（信号伝送機構）
４１ 近接スイッチ（スイッチ本体）
４２ バネ部材（付勢部材）
４３ 鋼板（金属板、先端部）
９１ 金属層
９２ 絶縁層
Ｇ 改良対象地盤
Ｇ１ 未改良地盤
Ｋ 改良体
Ｎ 硬化材
Ｆ 境界面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中に、硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の径寸法を測定するために用いる改良径測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、改良対象地盤中に硬化材を噴射させて混合攪拌することによって改良体を造成する高圧噴射攪拌工法がある。この改良体の径寸法の測定方法として、温度、荷重、ｐＨなどの変化を検知するための検知センサーを棒状部材の先端に取り付け、その検知センサーを棒状部材とともに改良体中の径方向、すなわち水平方向に延出させ、改良体と未改良地盤との境界面を検知し、その検知位置に延出した棒状部材の長さ寸法を測定することにより改良径を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、地盤内に貫入されるケーシングの内部に棒状部材を挿入させて、その下端部（先端部）をケーシングの内部から水平方向に延出させ、改良体と未改良地盤との境界面へと貫入もしくは接触させるようにして送り込む装置が地上の地盤改良機に搭載され、棒状部材の先端部には境界面における荷重変化、温度変化又はｐＨ変化のうち少なくともいずれか一つを検出する検知センサーが設けられており、この検知センサーによって境界面が確認された際の棒状部材の水平方向における改良体への貫入量に基づいて改良体の径を測定する測定装置について記載されている。そして、その棒状部材は、一方向以外に曲がらない多関節構造を有しており、これによりケーシングから延出させる箇所において鉛直方向から水平方向に向けて容易に湾曲させることが可能となっている。
【０００４】
ところで、このような改良径測定装置では、改良径の測定時において、検知センサーで改良体と未改良地盤との境界面を検知した電気信号がケーシング内に配線された信号線によって地上へ送信され、その信号を確認することで、検知センサーの位置を検出する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示すような従来の改良径測定装置では、以下のような問題があった。
すなわち、従来の改良径測定装置では、温度、荷重、ｐＨの変化を検知することで改良体と未改良地盤との境界面を検出する方法であるが、泥水で満たされた攪拌地盤内に検知センサーを貫入させることから、検知センサーが泥水の性状の影響を受け、検知精度が低下するという欠点があった。
【０００７】
また、特許文献１に示す棒状部材は、掘削ロッドの内部から水平方向に湾曲させて延出しやすい多関節構造となっているので、構造が複雑であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、改良径測定における検知精度の向上を比較的簡単な構造で図ることができる改良径測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る改良径測定装置では、地盤中に、硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の径寸法を、改良体と未改良地盤との境界面の位置を検知装置によって検知することで測定するための改良径測定装置であって、検知装置は、検知部本体と検知部本体に対して近接離反可能な先端部とを有し、先端部が境界面の未改良地盤に当接して押圧された所定位置を検出するとともに、断面視で湾曲した長尺棒状をなす延伸可能な計測体の先端に固定されてなり、計測体の送り出しとともに、検知装置を改良体の径方向に延出させる構成としたことを特徴としている。
【００１０】
本発明では、計測体の送り出しによって硬化前の改良体の径方向に延出された検知装置が改良体と未改良地盤との境界面に達し、さらに検知装置の先端部が未改良地盤に当接して押圧されると、検知部本体に対して近接、或いは接触する先端部の位置が検知部本体によって検出され、これにより境界面の位置を検知することができる。つまり、検知装置が先端部の位置を機械的に検出する構成であることから、泥水の性状による影響を受けることによる検知精度の低下を防ぐことができる。
また、計測体は湾曲状をなし、凹曲面側には曲げ易く、且つ凸曲面側が軸方向の曲げに対して剛性が強いため曲げ難い形状となっているので、改良径方向に延出する部分において計測体の凸曲面側を下面側に向けることで、その計測体の垂れ下がりを低減することができ、かつ構造が簡単である。
【００１１】
また、本発明に係る改良径測定装置では、検知装置は、先端部と検知部本体との接触を検知する触覚スイッチであることが好ましい。
本発明では、改良体と未改良地盤との境界面において、触覚スイッチの先端部が未改良地盤に当接して押圧されて検知部本体に接触することで、その先端部の位置を機械的に検出することができ、泥水の性状の影響を受けない簡単な構造であることから、検知精度の低下を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明に係る改良径測定装置では、検知装置は、検知部本体が近接スイッチをなし、先端部が近接スイッチより前方に延ばされた付勢部材の前端に固定された金属片をなし、近接スイッチの検知範囲に近接した金属片を検知する構成であることが好ましい。
本発明では、改良体と未改良地盤との境界面において、先端部の金属片が未改良地盤に当接したときに押圧されて付勢部材が収縮するとともに、金属片が近接スイッチに近接することで、その金属片の位置を機械的に検出することができ、泥水の性状の影響を受けない簡単な構造であることから、検知精度の低下を抑えることができる。
【００１３】
また、本発明に係る改良径測定装置では、計測体は、厚さ寸法が一部増大していることが好ましい。
本発明では、改良径方向に計測体を延出させた状態で、曲げモーメントが最大になる計測体基端部付近の厚さ寸法を増大することで、その基端部の剛性を強化することができ、計測体の垂れ下がりをより一層低減させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る改良径測定装置では、計測体の厚さ増大部分は、複数を重ね合わせた構造をなしていてもよい。
これにより、一定の厚さ寸法の計測体を、厚さ増大部分に複数重ねることで、任意の位置に簡単に厚さ増大部分を設けることができ、その製作にかかる手間を低減することができる。
【００１５】
また、本発明に係る改良径測定装置では、計測体は、長手方向全体にわたって金属層と絶縁層とからなる積層構造をなし、金属層が絶縁層に挟持されていることが好ましい。
本発明では、金属層を検知装置に接続することで、検知装置で検知した電気信号を金属層を伝達させて計測体の上端へ送信することができる。そのため、電気信号を伝達するためのケーブルが不要となり、掘削ロッド内の空間を有効に活用することができるとともに、配線作業を省略することができるうえ、ケーブルが断線するといった不具合をなくすことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の改良径測定装置によれば、検知装置において、その先端部が改良体と未改良地盤との境界面に到達した位置を機械的に検知する構成であるので、検知装置周囲の泥水の性状の影響を受けることないことから、改良径測定における検知精度の向上を図ることができる。また、湾曲状の計測体という簡単な構造で凸曲面側への曲げに対して剛性を高めることができるので、改良径方向に延出する部分において凸曲面側を下方に向けることで計測体の垂れ下がりを抑えることができ、検知精度の低下を小さくすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態による改良径測定装置の概略を示す側面図である。
【図２】改良径測定装置の地中部分の詳細を示す一部破断側面図である。
【図３】計測体を示す図であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその一部側断面図である。
【図４】図２に示す検知装置の拡大図である。
【図５】触覚スイッチを示す図であって、（ａ）はオフ状態の図、（ｂ）はオン状態の図である。
【図６】検知装置による検知状態を示す側断面図である。
【図７】信号伝送機構の全体概要を示す図である。
【図８】信号伝送機構の地中部分の詳細を示す図である。
【図９】送り出し装置の側断面図であって、（ａ）は計測体を送り出す状態を示す図、（ｂ）は計測体を引き戻す状態を示す図である。
【図１０】送り出し装置の断面図であって、（ａ）は図９に示すＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図７に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】送り出し装置の注水管を示す側断面図である。
【図１２】本実施の形態の第１変形例の改良径測定装置による検知装置の概略構成を示す側面図である。
【図１３】図１２に示す検知装置の検知状態の図であって、（ａ）は境界面に対して略直交方向に当接する場合の図、（ｂ）は境界面に対して斜め方向に当接する場合の図である。
【図１４】第２変形例の改良径測定装置による計測体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態による改良径測定装置について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１の符号１は、本実施の形態による高圧噴射攪拌工法に用いられる改良径測定装置を示している。すなわち、改良径測定装置１は、改良対象地盤Ｇ中に高圧で硬化材を噴射させて攪拌混合する改良掘削機本体２によって造成した改良体Ｋの径寸法（以下、単に改良径ということもある）を測定するためのものであり、地上部に設置された改良掘削機本体２に具備されている。
改良掘削機本体２は、地上に架台２ａを介して設けられ、先端ビット３ａを装着した地盤改良用の掘削ロッド３を地盤Ｇ内に鉛直方向に貫入させ、所定の深さまで貫入させたときに、掘削ロッド３の下部側面に備えた噴射ノズル４により硬化材Ｎを高圧噴射させる周知の構成を有している。つまり、噴射ノズル４より硬化材を高圧噴射させつつ、掘削ロッド３を回転させることで、掘削ロッド３の周囲に所定の改良径からなる改良体Ｋが形成されることになる。
【００２０】
掘削ロッド３は、筒状をなし、その内部には、噴射ノズル４に接続する硬化材Ｎを送るための注入管５や、送り出し装置２０と、計測体曲げ案内管８と、先端に検知装置１０（後述）を取り付けた長尺棒状部材をなす計測体６（断面が湾曲状の計測体）が挿入されている。
【００２１】
図１および図２に示すように、改良径測定装置１は、改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆの地盤の変化点を検知するための検知装置１０と、この検知装置１０をその先端部に固定するとともに掘削ロッド３の側面から境界面Ｆに向けて略水平方向に延出させるための計測体６と、この計測体６を検知装置１０が境界面Ｆに到達するように送り出す計測体送り出し装置（以下、単に「送り出し装置２０」という）と、検知装置１０で検知した信号を後述する地上（後述する図７に示す第２発光部３５）に送信するための信号伝送機構３０とを備えて概略構成されている。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、計測体６は、例えばばね鋼などの材料から形成されており、コンベックスメジャーのように断面視で湾曲した長尺棒状をなし、延伸可能になっている（図１０（ａ）、（ｂ）参照）。そして、図２に示すように、計測体６の先端部６ａが検知装置１０に接続され、基端部６ｂが送り出し装置２０に固定されている。そのため、計測体６は、湾曲している凹曲面６ｃ側に屈曲し易く、その反対側（凸曲面６ｄ側）で軸方向には曲げ難い形状となっている。
【００２３】
また、図２および図３（ｂ）に示すように、計測体６の厚さ寸法は、鉛直方向から水平方向に屈曲する部分（図２の屈曲部６ｅ）では複数枚を接着剤等で重ね合わせて厚くし、先端（検知装置１０）に向かうにしたがって重ね枚数を減らして漸次薄くなっている。つまり、厚さ寸法を大きくする範囲では、複数枚（図では２枚）の計測体６を重ね合わせた二重構造（図３（ｂ）に示す符号６Ａ、６Ｂ参照）をなしている。これにより、計測体６の先端部６ａ寄りの自重を減少させ、モーメントが大きくなる屈曲部６ｅ付近（支点付近）において厚さ寸法を増大させて剛性を高めた構造とすることで、計測体６の水平部分（掘削ロッド３から延出された部分）の垂れ下がりを抑え、この垂れ下がりによる改良径測定値の誤差を小さくするようになっている（図１参照）。
【００２４】
次に、計測体６の先端部６ａに取り付けられるとともに、改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆを検知するための検知装置１０の構成について説明する。
図２および図４に示すように、検知装置１０は、掘削ロッド３の側面に設けられた検知装置収容部７内に着脱可能に収められており、改良径の測定時に検知装置収容部７から延出するようになっている。つまり、図１に示すように、改良時、すなわち掘削ロッド３の回転中には、検知装置１０が検知装置収容部７内に収まった状態となり、これにより掘削ロッド３の貫入および噴射攪拌中の噴射ノズル４の回転を妨げることはない。
【００２５】
検知装置収容部７は、略有底筒状をなし、開口端７ａに検知装置１０が着脱できるようになっており、底部７ｂ側には、計測体６を鉛直方向から水平方向に屈曲させるようにして案内するための計測体曲げ案内管（管部材）８が接続されている。その計測体曲げ案内管８内を通過した計測体６の先端部６ａは、底部７ｂを貫通した状態で検知装置１０に固定されている。なお、図２に示すように、計測体曲げ案内管８は、その上端８ａが後述する送り出し装置２０のケーシング（管部材）２１の下端２１ａに接続され、下端８ｂが検知装置収容部７の底部７ｂに接続されている。
【００２６】
図４に示すように、検知装置１０は、防水ボックス１１と、触覚スイッチ１２と、カバー体１４とを備えたものである。そして、本実施の形態では触覚スイッチ１２が外殻を構成する防水ボックス１１に収容されており、触覚スイッチ１２の先端部１２ａを覆うカバー体１４が防水ボックス１１にバネ部材１３を介して取り付けられている。防水ボックス１１とカバー体１４とは液密な状態で接しており、これにより防水ボックス１１内に配置される触覚スイッチ１２とバネ部材１３とが防水された状態で収容されている。
【００２７】
触覚スイッチ１２は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、先端部１２ａがスプリング１２ｃを介してスイッチ本体１２ｂに対して近接離反可能に設けられている。そして、図６に示すように、先端部１２ａがカバー体１４に当接して押圧されると、先端部１２ａがスイッチ本体１２ｂに接触し、スイッチ本体１２ｂ内の電気回路が閉回路となって通電状態となり、機械的にスイッチがオフからオンとなる周知の構造であり、その通電による信号が計測体６に沿って配線されたケーブル１５を通じ、さらに信号伝送機構３０（図２参照）を通じて地上の検知確認部（図７に示す第２発光部３５に相当）へ送信されるようになっている。
【００２８】
カバー体１４は、触覚スイッチ１２の先端部１２ａが直接孔壁（図１に示す未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆ）に接触することを防ぐ目的で設けられ、バネ部材１３の付勢に抗して触覚スイッチ１２側に押し込まれるようになっている。つまり、検知装置１０が計測体６とともに延出し、カバー体１４が孔壁（境界面Ｆ）に接してから、さらに計測体６を延ばし続けることにより、触覚スイッチ１２とカバー体１４との間のバネ部材１３が圧縮し、触覚スイッチ１２がオンになる構成となっている。
【００２９】
次に、検知装置１０で検知したオンの検知信号を地上に伝達するための信号伝送機構３０の詳細構成について図面に基づいて説明する。ここで、図８は、信号伝送機構３０のうちピストン２２の直上部に位置する地中部分を示している。
図７および図８に示すように、信号伝送機構３０は、送り出し装置２０のピストン２２（後述する）の上端部に配置された送信部３１と、送信部３１と地上の受光検知部（後述する第２発光部３５）とを接続する光ファイバー３２と、その光ファイバー３２を内部に同軸に挿通させて保持する光ファイバーロッド３３と、検知装置１０から伝達された電気信号を受信したときに発光する発光ダイオードからなる第１発光部３４と、光ファイバー３２の他端側に配され、光ファイバー３２により伝送された光を受光したときに発光する第２発光部３５とを備え、その第２発光部３５の発光時における光ファイバーロッド３３の貫入長を測定することで、計測体６の送り込みの長さ、すなわち改良体径を測定することが可能な構成となっている。
【００３０】
図８に示すように、送信部３１は、送り出し装置２０の後述するケーシング２１内において、ピストン２２の上にその下側接続部材３６ａが固定されたケース３６に内装されており、検知装置１０に繋がれたケーブル１５の上端部１５ａが接続されるとともに、送信部３１の上端部３１ａに第１発光部３４が固定されている。つまり、送信部３１では、検知装置１０で検知した電気信号を受信したときに、第１発光部３４を発光させる機能を有している。
【００３１】
光ファイバーロッド３３は、ケーシング２１より小さな外径寸法の円筒棒状をなし、そのロッド先端３３ａがケース３６の上側接続部材３６ｂに接続固定されている。このときのロッド先端３３ａの位置は、光ファイバー３２の先端３２ａが第１発光部３４と所定距離（光ファイバー先端３２ａで第１発光部３４の光を受光可能な距離）だけ離れた位置となっている。つまり、光ファイバー先端３２ａで第１発光部３４の光信号を受光し、その光を光ファイバー３２によって第２発光部（発報部）３５へ伝送するように構成されている。ここで、第２発光部３５は、発光によることでなく、光を音に変換して音信号によるものでもよい。
【００３２】
また、この光ファイバーロッド３３は、内部に光ファイバー３２を同軸に挿通させて保持し、複数の定尺ロッドによるネジ継手方式等の連結構造をなしている。これら各定尺の光ファイバーロッド３３に挿通されている光ファイバー３２は、それぞれの定尺の光ファイバーロッド３３において、その両端が露出した状態となっており、各定尺ロッド同士が連結された状態で双方の光ファイバー３２の露出した端部同士を突き合わせて対向配置される構造となっている。これにより、連結される定尺ロッドの光ファイバー３２、３２同士の間で光信号を伝送させることが可能な配置となり、対向配置された光ファイバー３２を通じて第２発光部３５へ伝送させることができる構成となっている。なお、光ファイバー３２の露出した端部同士の突き合わせ対向配置においては、必ずしも端部同士を接触させる必要はなく、多少の隙間があいていても光が伝達可能であれば差し支えない。
【００３３】
また、光ファイバーロッド３３のロッド上端３３ｂ（図１参照）から光ファイバー３２が引き出され、その光ファイバー３２の他端が地上部の第２発光部３５へ連絡している。そして、図１に示すように、そのロッド上端３３ｂには、略リング状をなし、例えばクレーンのフック等を掛止させることが可能なロッド引き上げ用のフック３７（図１１参照）が具備されており、そのフック３７が改良掘削機本体２より上方に突出した状態となっている。
【００３４】
次に、計測体６の先端に具備した検知装置１０を、改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との間の境界面Ｆへと送り出すための送り出し装置２０の詳細な構成について説明する。
図９（ａ）に示すように、送り出し装置２０は、検知装置１０を先端に取り付けた計測体６を挿通させるケーシング２１と、計測体６の基端部６ｂを固定するとともに、ケーシング２１内で上下移動可能に設けられたピストン２２とを備えている。計測体６の基端部６ｂは、図１０（ａ）に示すように、その凹曲面６ｃを外管２３の周面に一致させた状態で例えばボルトなどの固定部材２３ｄによって強固に固定され、ピストン２２とともにケーシング２１内を移動するようになっている。なお、ピストン２２より下方のケーシング２１内においては、図１０（ｂ）に示すように、計測体６とケーブル１５が挿通された状態となっている。
【００３５】
ピストン２２は、ケーシング２１に対して液密に接した状態で上下移動可能に挿通された外管２３と、この外管２３に対して液密に挿通係止したり、外管２３の内部に上下軸方向に連通する隙間を形成したりすることが可能な内管２４とからなり、ケーシング２１の途中の適宜な位置に配置（本実施の形態では下方位置）されている。そして、外管２３と内管２４とが液密に係止された状態で、ケーシング２１内のピストン２２の上方領域に後述する注水管２６（図１１参照）によって高圧水Ｗが供給される構成となっている。
【００３６】
外管２３は、内周面の軸方向中間部にバネ収容部２３ａが形成されており、このバネ収容部２３ａにバネ部材２５が設けられ、このバネ部材２５を介して内管２４が外管２３に対してスライド可能に挿通された状態で配置されている。さらに、外管２３は、下部に計測体６の基端部６ｂが固定されるとともに、上部側外周面には第１止水リング２３ｂ、２３ｂが取り付けられている。そして、外管２３の上端内縁部には凹部２３ｃが形成され、この凹部２３ｃには内管２４の係合部２４ｃ（後述）が係合可能となっている。バネ部材２５としてコイルバネが採用され、バネ収容部２３ａに外管２３と同軸に組み込まれ、その内側に内管２４が挿通された状態となっている。
【００３７】
内管２４は、軸方向に沿う中空部２４ａを有しており、上端部に中空部２４ａに連通する孔部を有する蓋部材２４ｂが形成され、その蓋部材２４ｂの下方には外管２３の凹部２３ｃに対応して液密な状態で係合される係合部２４ｃが形成されている。この係合部２４ｃの外周には、第２止水リング２４ｄが設けられている。また、内管２４の蓋部材２４ｂは、ケース３６の下部３６ａとねじ接続されて固定されている。そのため、詳しくは後述するがピストン２２とともにケース３６も鉛直方向に上下移動する構成となっている。そして、ケース３６の内部と中空部２４ａは連通し、ケーブル１５は中空部２４ａを通ってケース３６内の送信部３１に接続されている。
【００３８】
そして、内管２４の外周で軸方向中間部には、周方向にわたって外方に突出する係止突起部２４ｅが形成されている。この係止突起部２４ｅは、上述したバネ収容部２３ａ内に介在して、バネ部材２５の下端部２５ａに係止している。つまり、図９（ａ）に示すように、内管２４は、バネ部材２５の付勢によって係止突起部２４ｅが下方（図では右側）に向けて押圧されており、これにより凹部２３ｃに係合部２４ｃが液密に嵌合し、外管２３の上端部が内管２４によって閉止される構成となっている。
【００３９】
さらに、この閉止状態において、ケーシング２１の上端に設けられた後述する注水管２６の注入口２６ａからケーシング２１内に高圧水Ｗを供給して、ピストン２２と注水管２６との間の領域を高圧水Ｗで満たすことにより、ピストン２２はケーシング２１の内面に沿って液密な状態を保ちながら下方（図では右側）へ押し込まれて移動する構成となっている。これにより、外管２３に固定されている計測体６もピストン２２の下降とともに押圧されて、先端の検知装置１０が改良体Ｋの外径方向に向けて延出するようになっている。
【００４０】
また、図１、図９（ｂ）に示すように、本実施の形態による光ファイバーロッド３３は、上述したように内部に光ファイバー３２を挿通させる機能と、下方に押し込まれたピストン２２を上方に引き上げる機能とを有している。つまり、光ファイバーロッド３３を上方に移動させることで、内管２４がバネ部材２５の付勢に抗して上方に移動し、外管２３の凹部２３ｃと内管２４の係合部２４ｃとの嵌合状態が解除され、蓋部材２４ｂが外管２３の上端に対して持ち上がり、外管２３の上端部が開放した状態となる。これにより、ピストン２２上に供給されていた高圧水Ｗを外管２３内を通過させてケーシング２１の先端側へ流出させて、前記ピストン２２上の水圧を低下させ、さらに光ファイバーロッド３３を引き上げることでピストン２２を計測体６とともに矢印Ｅ２方向に引き上げる構成となっている。
【００４１】
図１１に示す注水管２６は、ケーシング２１の上端に密接した状態で接続固定されており、注水口２６ａを有し、光ファイバーロッド３３の外周に対して所定の間隔をもって取り付けられている。つまり、上述したように、外管２３と内管２４とが液密に閉止した状態において、注水口２６ａからケーシング２１の内部に高圧水Ｗを高圧水供給装置（ポンプ）によって供給することで、その高圧水Ｗの圧力によってピストン２２が下方に移動し、それにともなって計測体６、検知装置１０が送り出される構成となっている。
【００４２】
次に、このように構成される改良径測定装置１による改良径の測定方法について、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、先端ビット３ａを取り付けた掘削ロッド３を改良掘削機本体２によって回転させつつ、所定の深度まで掘削していく。なお、この掘削ロッド３には上述したように、改良体Ｋの径寸法を測定するための改良径測定装置１、すなわち計測体６、検知装置１０、送り出し装置２０、信号伝送機構３０などが所定位置に組み込まれたものとなっている。
【００４３】
そして、高圧ポンプ（図示省略）を介して掘削ロッド３の先端の噴射ノズル４から硬化材Ｎを改良対象地盤Ｇ内に高圧噴射させるとともに、掘削ロッド３を上方に引き上げていくことにより改良体Ｋを造成する。そして、この高圧噴射させつつ引き上げる途中で、検知装置１０の検知装置収容部７が所定の測定位置（測定高さ）に達したときに、一旦、高圧噴射および引き上げ作業を停止し、改良径の測定作業を行う。
【００４４】
改良径の測定は、高圧噴射した直後で硬化材Ｎの硬化前の段階で行われ、下方の改良体Ｋに検知装置収容部７を位置させるため、掘削ロッド３を若干引き下げる。そして、検知装置収容部７から計測体６とともに検知装置１０を略水平方向に押し出して硬化前の泥水状態の改良体Ｋ中に延出させる。具体的には、計測体６を改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆに向けて送り出す際に、図１１に示す注水管２６によりケーシング２１内に高圧水Ｗを送り込むことで、第１段階として、図９（ａ）に示すように水圧によって内管２４のみを下方に移動させ、内管２４の係合部２４ｃが外管２３の凹部２３ｃに液密な状態で嵌合して蓋部材２４ｂが閉じ、外管２３と内管２４との隙間が液密に閉止する。
【００４５】
そして、さらにケーシング２１内に高圧水Ｗを供給することで、第２段階として高圧水Ｗを受けたピストン２２がケーシング２１内を下方（図９（ａ）に示す矢印Ｅ１方向）に移動し、ピストン２２とともに計測体６が下方に移動する。これにより、図１に示すように、計測体６は計測体曲げ案内管８（図２参照）に屈曲案内されて鉛直方向から略水平方向に向けて屈曲した状態で移動しつつ、計測体６の先端部に具備した検知装置１０が検知装置収容部７より掘削ロッド３の径方向に延び出し、改良体Ｋと未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆに向けて送り出される。
【００４６】
そして、送り出し装置２０によって延出された検知装置１０が、図１に示すように境界面Ｆに到達し、センサー先端のカバー体１４が未改良地盤Ｇ１をなす孔壁に接触し、さらに押圧されることで、触覚スイッチ１２とカバー体１４との間のバネ部材１３が収縮し、触覚スイッチ１２がオンとなって、その検知信号がケーブル１５を介して信号伝送機構３０へ送られる。
続いて、図７に示すように、信号伝送機構３０の送信部３１において、検知装置１０で検知した電気信号を受信したときに第１発光部３４が発光し、その光が光ファイバーロッド３３内に挿通された光ファイバー３２の光ファイバー先端３２ａで受光されて、光ファイバー３２につながれた地上の第２発光部３５へ伝送されて第２発光部３５が発光する。
【００４７】
そして、第２発光部３５の発光を確認することにより、注水管２６による高圧水Ｗの供給を止め、ピストン２２の送り出しを停止させて固定位置とする。なお、光ファイバーロッド３３は、図８に示すように、ケース３６（送信部３１など）を介してピストン２２に固定されているので、第２発光部３５の発光時にピストン２２が停止した位置において、光ファイバーロッド３３の貫入長（地中部分への送り込み長さ）を測定することで、計測体６の送り込みの長さ、すなわち改良径を検出することができる。
【００４８】
ここで、計測体６の送り込み長さの計測方法の一例を示す。ケーシング２１に接続された側とは反対の側の注入管２６の端部において、光ファイバーロッド３３がシール材により液密かつ上下動可能に保持されているが、この注入管２６の端部より上方位置にある光ファイバーロッド３３の所定高さに１箇所マーキングをする。そして、計測体６を送り出す前に、注入管２６の端部から光ファイバーロッド３３のマーキング箇所までの第１距離Ａを測定しておく。計測体６を送り出し、第２発光部３５が発光したら計測体６の送り出しを停止する。このときの注入管２６の端部から光ファイバーロッド３３のマーキング箇所までの第２距離Ｂを計測する。そして、「第１距離Ａ−第２距離Ｂ」が計測体６の送り出し長さがほぼ改良半径となるが、より正確には、改良体のほぼ中心位置で回転する掘削ロッド１の回転中心から検知装置収容部７に収容されている検知装置１０の先端部までの長さと、計測体６の送り出し長さとを加算した長さが改良半径となる。この改良半径を求めることを、改良体の中心軸位置で掘削ロッド３を回転させることで改良体中心に対して放射方向複数か所で行うと、改良直径や平面的な改良形状を求めることができる。
この他、注入管２６と光ファイバーロッド３３との間にロータリーエンコーダやリニアエンコーダを適宜設けることで、光ファイバーロッド３３の送り出し長さを計測することができるし、注入管２６ａと高圧水供給装置（ポンプ）との間の送水管の途中に水圧計の他に流量計を設け、この流量計で計測された高圧水Ｗの供給量からピストンの移動量すなわち光ファイバーロッド３３の送り出し長さ（計測体６の送り出し長さ）を算出することもできる（図１１参照）。
【００４９】
なお、このときの光ファイバー３２は光ファイバーロッド３３内に挿通され、被覆された状態で保持されているので、光ファイバー３２を断線させるといった不具合を無くすことができる。
そして、光ファイバー３２の先端部同士を接触させるか、やや離れた位置に対向配置させることで光が伝達可能になり、光ファイバー３２を伝送ケーブルとして使用することが可能になる。また光ファイバー３２を予め光ファイバーロッド３３と同軸に内挿して固定させた構造となるので、光ファイバー３２の延長時には、光ファイバーロッド３３同士の連結と同時に、内部の光ファイバー３２の先端部同士も実質的に接続されることになるので、接続作業が容易となる利点がある。
【００５０】
また、本実施の形態では、ケーシング２１内でその上下方向途中の位置にピストン２２を配置させておくことができるので、計測体６の長さ寸法を短くすることが可能となり、送り込み時の摩擦抵抗を低減することができる。つまり、計測体６の送り込みが困難になるといった不具合を防ぎ、検知装置１０を確実に未改良地盤Ｇ１との境界面Ｆに送り込むことができるので、改良径を正確に測定することができる。さらに、水圧を変えてピストン２２の送り出し力を調整することが可能となるので、改良体Ｋの強度等の条件に合わせて最適な計測体６の送り出しを行うことができる。
【００５１】
次に、図１および図９（ｂ）に示すように、改良径の検出後には、光ファイバーロッド３３をフック３７を使用してクレーン等で引き上げることにより、第１段階で内管２４のみをバネ部材２５の付勢に抗して上方に移動させることで、外管２３の凹部２３ｃと内管２４の係合部２４ｃとの嵌合状態が解除され、蓋部材２４ｂが外管２３の上端に対して持ち上がり、外管２３と内管２４との間に上下方向に連通する隙間が形成される。そして、ピストン２２上に供給されていた高圧水Ｗが外管２３内を通過してケーシング２１の先端側へ流出し、前記ピストン２２上の水圧が低下するため、ピストン２２を高圧水Ｗによる負荷がかからない状態で計測体６とともに容易に引き上げることができる。
【００５２】
次いで、さらに光ファイバーロッド３３を引き上げることで、第２段階でピストン２２を上方に（図９（ｂ）の矢印Ｅ２方向）に移動させ、延出している検知装置１０を検知装置収容部７内に収納させ、改良径測定が完了する。なお、ピストン２２の送り出し時に使用した高圧水Ｗは、ピストン２２の引き上げ時に外管２３と内管２４との間に形成された隙間から下方に流れ、ケーシング２１、計測体曲げ案内管８、および検知装置収容部７に順次流れ込み、それぞれの内側の洗い水となる。
【００５３】
このように本改良径測定装置１では、計測体６の送り出しによって硬化前の改良体の径方向に延出された検知装置１０が改良体と未改良地盤との境界面に達し、さらに検知装置１０の先端部１２ａが未改良地盤に当接して押圧されると、スイッチ本体１２ｂに対して接触する先端部１２ａの位置がスイッチ本体１２ｂによって検出され、これにより境界面の位置を検知することができる。つまり、検知装置１０が先端部１２ａの位置を機械的に検出する構成であることから、泥水の性状による影響を受けることによる検知精度の低下を防ぐことができる。
【００５４】
また、計測体６は湾曲状をなし、凹曲面６ｃ側には曲げ易く、且つ凸曲面６ｄ側が軸方向の曲げに対して剛性が強いため曲げ難い形状となっているので、改良径方向に延出する部分において計測体６の凸曲面６ｄ側を下面側に向けることで、その計測体６の垂れ下がりを低減することができ、改良径方向に対する検知装置１０の位置のずれを抑えることができる。さらに、改良径方向に計測体６を延出させた状態で、曲げモーメントが最大になる計測体基端部（屈曲部６ｅ）付近において、計測体６を複数枚（本実施の形態では図３に示すように２枚）重ねて厚さ寸法を増大することで、その屈曲部６ｅの剛性を強化することができ、計測体６の垂れ下がりをより一層低減させることができる。しかも、計測体６の任意の位置に簡単に厚さ増大部分を設けることができることから、その製作にかかる手間を低減することができる。
【００５５】
上述のように本実施の形態による改良径測定装置では、検知装置１０において、その先端部１２ａが改良体と未改良地盤との境界面に到達した位置を機械的に検知する構成であるので、検知装置周囲の泥水の性状の影響を受けることないことから、改良径測定における検知精度の向上を図ることができる。
また、湾曲状をなす計測体６が凸曲面６ｄ側への曲げに対して剛性を高めた構造となるので、改良径方向に延出する部分において凸曲面６ｄ側を下方に向けることで計測体６の垂れ下がりを抑えることができ、検知精度の低下を小さくすることができる利点がある。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態の変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。
【００５７】
図１２に示すように、本第１変形例による検知装置４０は、上述した電通式の触覚スイッチ１２を備えた検知装置１０（図４参照）に代えて、近接スイッチ４１（スイッチ本体）を備えており、計測体６の先端部６ａに取り付けられている。本第１変形例では、この検知装置４０を除く他の構成は、上述した実施の形態と同様であるので、検知装置４０の構成についてのみ説明する。
【００５８】
本検知装置４０は、近接スイッチ４１と、近接スイッチ４１より前方（図１２で左側）に延びるバネ部材４２（付勢部材）と、そのバネ部材４２の先端に近接スイッチ４１と対向配置された鋼板４３（金属片）とを備えて構成されている。なお、鋼板４３は、本願発明の「検知装置の先端部」に相当する。そして、検知装置４０は、ケーブル１５によって検知した電気信号を上述した信号伝送機構３０（図７など参照）に送信する構成となっている。近接スイッチ４１は、鋼板４３が所定の検知範囲内に入ったときに電気信号を発信する周知のセンサーが使用される。バネ部材４２は、一端を固定させた近接スイッチ４１と他端に固定させた鋼板４３とが離反する方向に付勢された状態となっており、泥水（硬化前の改良体の状態）内では収縮せず、且つ所定の強度を有するに孔壁（すなわち未改良地盤、境界面）に接したときに収縮する付勢力が付与されている。
【００５９】
図１３（ａ）に示すように、さらに具体的に検知装置４０は、近接スイッチ４１と鋼板４３との距離が設定範囲内に近づいたときに検知する構成であり、孔壁（境界面Ｆ）に到達するまでの泥水（硬化前の改良体）ではバネ部材４２の付勢に抗する抵抗がなく、バネ部材４２が収縮しないので、鋼板４３と近接スイッチ４１との距離は変化しないが、さらに計測体６とともに検知装置４０が延出されることで、バネ部材４２の先端４２ａ（鋼板４３）が境界面Ｆに当接したときに押圧されてバネ部材４２が収縮し、鋼板４３が近接スイッチ４１に近接して近接スイッチ４１がオンになる構成となっている。このときの電気信号は、ケーブル１５により信号伝送機構３０（図７など参照）に送信されることになる。なお、図１３（ａ）は境界面Ｆに対して略直交する方向に検知装置４０が当接し、近接スイッチ４１と鋼板４３とが対向する方向に近接する場合を示している。
【００６０】
このような構成の検知装置４０では、鋼板４３が近接スイッチ４１に近接することで、その鋼板４３の位置を機械的に検出することができ、泥水の性状の影響を受けない簡単な構造であることから、温度変化、荷重変化、ｐＨなどを測定する精密なセンサーに比べて、検知精度の低下を抑えることができる。しかも、上述した実施の形態では通電式であるので防水ボックス内に納める必要があったが、本変形例では防水仕様を省略することができる利点がある。
【００６１】
さらに、図１３（ｂ）に示すように、境界面Ｆに対して検知装置４０が斜めに当接する場合には、上述した実施の形態の検知装置１０では接触具合によっては通電しないおそれもあるが、本第１変形例の検知装置４０では近接スイッチ４１と鋼板４３とが斜めに近接して確実に検知することが可能であるので、上述した略直交方向に当接する場合と同様に高い検知精度を確保した測定を行うことができる。
【００６２】
次に、図１４に示すように、第２変形例の計測体９は、図３に示す実施の形態の計測体６の構造を代えたものであり、図７に示すような検知装置１０と信号伝送機構３０とを接続するケーブル１５を省略した構造である。すなわち、計測体９は、断面視Ｕ字状に湾曲した長尺棒状で、長手方向全体にわたって金属層９１と絶縁層９２とからなる積層構造をなし、金属層９１が絶縁層９２に挟持された構造となっている。金属層９１の材料としてばね鋼等を使用することができ、絶縁層９２の材料として絶縁性のゴムや樹脂等を使用することができる。
つまり、金属層９１を図１に示す検知装置１０に接続することで、検知装置１０で検知した電気信号を金属層９１を伝達させて、計測体９の上端へ送信することができる。そのため、電気信号を伝達するための計測体９部分におけるケーブル１５が不要となり、掘削ロッド３内の空間を有効に活用することができるとともに、配線作業を省略することができるうえ、ケーブルが断線するといった不具合をなくすことができる利点がある。
【００６３】
以上、本発明による改良径測定装置の実施の形態および変形例について説明したが、本発明は上記の実施の形態および変形例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、検知装置１０、４０の構造は本実施の形態および第１変形例に限定されることはなく、例えば実施の形態では触覚スイッチ１２を防水ボックス１１とカバー体１４とによって覆われて収容された防水構造となっているが、これら防水構造を省略した構造であってもかまわない。
【００６４】
また、計測体６、９の形状は湾曲状であればよく、その幅寸法および厚さ寸法は任意に設定することができる。例えば、本実施の形態では部分的に二枚の計測体６を重ねた構成となっているが、このような厚さ増大構造に限定されることはなく、部分的に板状材などの補強部材を一体に貼り付けた構造であってもかまわない。
そして、第２変形例で示した金属層９１と絶縁層９２とを積層構造における金属層９１の層数も制限されることはない。
【００６５】
さらに、信号伝送機構３０の送信部３１が送り出し装置２０のピストン２２上に固定された構成となっているが、このような形態に限定されることはなく、送り出し装置２０を省略した構造であってもかまわない。
さらにまた、送り出し装置２０の構成、すなわちケーシング２１の管径寸法、ピストン２２（外管２３、内管２４）の形状、大きさ、ケーシング２１におけるピストン２２の位置、ピストン２２と光ファイバーロッド３３との固定方法、注水管２６の構造、位置、計測体６の基端部６ａの固定構造などの構成は、本実施の形態に限定されることはなく、任意に設定することができる。
【００６６】
また、改良掘削機本体２、信号伝送機構３０の構成などについても本実施の形態に限定されることはなく、適宜な構造のものを採用することができる。
さらに、本実施の形態では掘削ロッド３内に計測体６を配設した構成としているが、これに限定されることはなく、掘削ロッド３とは別の配管部材に計測体６を配設したものを使用しても良い。この場合、掘削ロッド３で改良体を形成した後、掘削ロッド３を引き抜いた掘削孔に前記計測体６を装備した配管部材を挿入して改良径を測定することができる。
【００６７】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１ 改良径測定装置
２ 改良掘削機本体
３ 掘削ロッド
４ 噴射ノズル
６、９ 計測体（断面が湾曲状の計測体）
６ａ 先端部
６ｂ 基端部
７ 検知装置収容部
１０、４０ 検知装置
１２ 触覚スイッチ
１２ａ 先端部
１２ｂ スイッチ本体
１５ ケーブル
２０ 送り出し装置
２１ ケーシング
２２ ピストン
３０ 信号伝送機構
３２ 光ファイバー（信号伝送機構）
３３ 光ファイバーロッド（信号伝送機構）
４１ 近接スイッチ（スイッチ本体）
４２ バネ部材（付勢部材）
４３ 鋼板（金属板、先端部）
９１ 金属層
９２ 絶縁層
Ｇ 改良対象地盤
Ｇ１ 未改良地盤
Ｋ 改良体
Ｎ 硬化材
Ｆ 境界面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に、硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の径寸法を、前記改良体と未改良地盤との境界面の位置を検知装置によって検知することで測定するための改良径測定装置であって、
前記検知装置は、検知部本体と該検知部本体に対して近接離反可能な先端部とを有し、前記先端部が前記境界面の未改良地盤に当接して押圧された所定位置を検出するとともに、断面視で湾曲した長尺棒状をなす延伸可能な計測体の先端に固定されてなり、
前記計測体の送り出しとともに、前記検知装置を前記改良体の径方向に延出させる構成としたことを特徴とする改良径測定装置。
【請求項２】
前記検知装置は、前記先端部と前記検知部本体との接触を検知する触覚スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の改良径測定装置。
【請求項３】
前記検知装置は、前記検知部本体が近接スイッチをなし、前記先端部が前記近接スイッチより前方に延ばされた付勢部材の前端に固定された金属片をなし、前記近接スイッチの検知範囲に近接した前記金属片を検知する構成であることを特徴とする請求項１に記載の改良径測定装置。
【請求項４】
前記計測体は、厚さ寸法が一部増大していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の改良径測定装置。
【請求項５】
前記計測体の厚さ増大部分は、複数を重ね合わせた構造をなしていることを特徴とする請求項４に記載の改良径測定装置。
【請求項６】
前記計測体は、長手方向全体にわたって金属層と絶縁層とからなる積層構造をなし、前記金属層が前記絶縁層に挟持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の改良径測定装置。
【請求項１】
地盤中に、硬化材を噴射させて攪拌混合することによって造成される改良体の径寸法を、前記改良体と未改良地盤との境界面の位置を検知装置によって検知することで測定するための改良径測定装置であって、
前記検知装置は、検知部本体と該検知部本体に対して近接離反可能な先端部とを有し、前記先端部が前記境界面の未改良地盤に当接して押圧された所定位置を検出するとともに、断面視で湾曲した長尺棒状をなす延伸可能な計測体の先端に固定されてなり、
前記計測体の送り出しとともに、前記検知装置を前記改良体の径方向に延出させる構成としたことを特徴とする改良径測定装置。
【請求項２】
前記検知装置は、前記先端部と前記検知部本体との接触を検知する触覚スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の改良径測定装置。
【請求項３】
前記検知装置は、前記検知部本体が近接スイッチをなし、前記先端部が前記近接スイッチより前方に延ばされた付勢部材の前端に固定された金属片をなし、前記近接スイッチの検知範囲に近接した前記金属片を検知する構成であることを特徴とする請求項１に記載の改良径測定装置。
【請求項４】
前記計測体は、厚さ寸法が一部増大していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の改良径測定装置。
【請求項５】
前記計測体の厚さ増大部分は、複数を重ね合わせた構造をなしていることを特徴とする請求項４に記載の改良径測定装置。
【請求項６】
前記計測体は、長手方向全体にわたって金属層と絶縁層とからなる積層構造をなし、前記金属層が前記絶縁層に挟持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の改良径測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−７２７４７（Ｐ２０１３−７２７４７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１８４７（Ｐ２０１１−２１１８４７）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００１１５４６３）ライト工業株式会社 (137)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００１１５４６３）ライト工業株式会社 (137)
【Ｆターム（参考）】
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