特許 7299501 管内土計測方法および管内土計測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-20

(45)【発行日】2023-06-28

(54)【発明の名称】管内土計測方法および管内土計測システム

(51)【国際特許分類】

   E02D 13/06 20060101AFI20230621BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20230621BHJP

【ＦＩ】

E02D13/06

G01B11/02 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019189116

(22)【出願日】2019-10-16

(65)【公開番号】P2021063387

(43)【公開日】2021-04-22

【審査請求日】2022-06-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】石濱 吉郎

(72)【発明者】

【氏名】戸田 和秀

(72)【発明者】

【氏名】妙中 真治

(72)【発明者】

【氏名】柳 悦孝

(72)【発明者】

【氏名】日下 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】田邊 将一

(72)【発明者】

【氏名】澤石 正道

(72)【発明者】

【氏名】東海林 智之

(72)【発明者】

【氏名】小林 泰介

【審査官】彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２３０２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８４１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２５５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１７０８０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ １３／０６

Ｇ０１Ｂ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開端杭の管内土の高さを計測するための管内土計測方法であって、
ワイヤ先端に計測用錘を備えたワイヤをワイヤ巻出機によって巻き下げ、又は巻き上げる工程と、
前記ワイヤ巻出機の近傍の前記ワイヤの外周面を撮像カメラで所定の撮像間隔で連続的に撮影する工程と、
前記撮像カメラで撮影した画像データより時間当たりの前記ワイヤの縒り目の移動個数をカウントする工程と、
算出された前記縒り目の移動個数に基づいてワイヤ変位量を算出し、該ワイヤ変位量に基づいて前記管内土の高さを求める工程と、
を有することを特徴とする管内土計測方法。

【請求項2】

前記ワイヤの横振れによる固有周期が計測可能に設けられ、
前記計測用錘が前記管内土の表面に着底時の特有の前記ワイヤの固有周期を検出することにより、前記計測用錘が前記管内土の表面に着底したことを判断することを特徴とする請求項１に記載の管内土計測方法。

【請求項3】

開端杭の管内土の高さを計測するための管内土計測システムであって、
ワイヤ先端に計測用錘を備えたワイヤを巻き出し可能なワイヤ巻出機と、
前記ワイヤ巻出機の近傍の前記ワイヤの外周面を所定の撮像間隔で連続的に撮影する撮像カメラと、
前記撮像カメラで撮影した画像データより前記ワイヤの縒り目の移動個数をカウントする画像処理部と、
前記画像処理部で算出された前記縒り目の移動個数に基づいてワイヤ変位量を算出し、該ワイヤ変位量に基づいて前記管内土の高さを求める演算部と、
を備えていることを特徴とする管内土計測システム。

【請求項4】

前記画像処理部では、撮像された前記画像データが白黒で画像処理され、前記縒り目が白色に表示され、前記縒り目同士の間が黒色に表示されることを特徴とする請求項３に記載の管内土計測システム。

【請求項5】

前記撮像カメラは、前記ワイヤ巻出機の回転軸方向から撮影するように配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の管内土計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管内土計測方法および管内土計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

建築や土木構造物の基礎杭を押し込む圧入工法や回転圧入工法等では、先端を解放した開端杭を使用し、管の先端部より管内に侵入してきた土砂によって先端が塞がる先端閉塞によって先端支持力を発揮する工法である。すなわち、杭下端が解放された開端杭は地中に貫入するにともなって管内に土が侵入し、管内土の高さが増加するが、一定高さになると開端杭の内周壁と土の摩擦力によって先端閉鎖の効果が期待できる。そのため、先端閉塞を確認することは、先端支持力を発揮させるための重要な管理指標となっている。
このような管理指標として、開端杭を貫入させた深度に対して、管内土の高さ（図７に示す符号Ｈ１０）を計測して、それらの経時的差分を算出することで先端閉塞の発生度合である先端閉塞度を評価することが可能である。

【0003】

従来の施工中の開端杭の管内土の計測方法としては、例えば図７に示すように、作業者が開端杭１００の杭頭部１００ａまで近づき、杭上部から錘１０１を先端に取り付けた巻尺１０２などを管内に吊り下げて、杭頭から管内土１０３の表面１０３ａまでの距離を逐次計測して、施工前に計測しておいた開端杭の長さから杭頭から管内土１０３の表面１０３ａまでの距離を差し引くことで管内土１０３の高さＨ１００を計測する方法が知られている。また、開端杭１００の上端が地表面から高い位置にある場合には、作業者は高所作業車に乗って計測作業を行っていた。

【0004】

また、他の管内土の計測方法として、例えば特許文献１に示されるような、管内に光波距離計を設置して杭頭から管内土の上面までの距離を連続的に計測する方法も提案されている。
特許文献１には、鋼管杭内に着脱可能なクランプに取り付けた光波距離計をセットし、鋼管杭を地中に貫入する際に管内に侵入する土の高さを非接触で計測することで、先端を解放した開端杭の管内土の高さを計測する管内土計測方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０００－２３０２３４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、従来の管内土計測方法では、以下のような問題があった。
すなわち、作業者が巻尺を用いて管内土の高さを計測する場合には、施工を中断して、高所作業車が開端杭に近づき、巻尺の先端を管内に落とし込み、数値を読み、巻尺を巻き上げ、高所作業車を退避させるという作業工程が必要となり、施工にかかる時間が増大するという問題があった。
また、上述した特許文献１に示されるように管内に光波距離計を設置して連続的に計測する方法では、地下水が管内に侵入している場合や管内に掘削時の粉塵等が飛散している場合などは計測精度が著しく低下するため、管内を排水する作業を実施したり、粉塵の飛散が収まるまで十分な時間待機したりしなければならないという問題があり、その点で改善の余地があった。

【0007】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡単な作業により短時間で計測でき、かつ高い精度で管内土の高さを計測することができる管内土計測方法および管内土計測システム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】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明に係る管内土計測方法は、開端杭の管内土の高さを計測するための管内土計測方法であって、ワイヤ先端に計測用錘を備えたワイヤをワイヤ巻出機によって巻き下げ、又は巻き上げる工程と、前記ワイヤ巻出機の近傍の前記ワイヤの外周面を撮像カメラで所定の撮像間隔で連続的に撮影する工程と、前記撮像カメラで撮影した画像データより時間当たりの前記ワイヤの縒り目の移動個数をカウントする工程と、算出された前記縒り目の移動個数に基づいてワイヤ変位量を算出し、該ワイヤ変位量に基づいて前記管内土の高さを求める工程と、を有することを特徴としている。

【0009】

また、本発明に係る管内土計測システムは、開端杭の管内土の高さを計測するための管内土計測システムであって、ワイヤ先端に計測用錘を備えたワイヤを巻き出し可能なワイヤ巻出機と、前記ワイヤ巻出機の近傍の前記ワイヤの外周面を所定の撮像間隔で連続的に撮影する撮像カメラと、前記撮像カメラで撮影した画像データより時間当たりの前記ワイヤの縒り目の移動個数をカウントする画像処理部と、前記画像処理部で算出された前記縒り目の移動個数に基づいて変位量を算出し、該ワイヤ変位量に基づいて前記管内土の高さを求める演算部と、を備えていることを特徴としている。

【0010】

本発明では、ワイヤ巻出機を駆動してワイヤを巻き下げてワイヤの先端に取り付けた計測用錘を開端杭の管内土の表面に着底させるときに、巻き下げるワイヤを撮像カメラで所定の撮像間隔で連続的に撮影して複数の画像データを取得する。そして、複数の画像データより時間当たりのワイヤの縒り目の移動個数をカウントし、算出された縒り目の移動個数に基づいて変位量を算出して管内土の高さを求めることができる。
この場合には、ワイヤ巻出機を備えたクレーンを使用して管内土の高さを計測することが可能となる。そのため、本発明では、従来のように高所作業車を開端杭の近傍に設置して高所作業車に乗って計測する場合のように、一時的に回転圧入することで開端杭を貫入する施工を停止することなく、ワイヤの変位量から計測用錘の移動量を簡単な作業により短時間で計測することができる。

【0011】

また、本発明では、計測用錘を管内土の表面に着底させる方法であり、さらに計測用錘をワイヤ先端に取り付けたワイヤの外周面の縒り目を撮像カメラで撮影する方法となるので、例えば管内土の表面に地下水が侵入している場合や掘削時の粉塵が生じている場合であってもワイヤの外周面を撮影して縒り目を確認することができるので、高い計測精度で管内土の高さを計測することができる。
さらに、本発明では、撮像カメラをワイヤ巻出機の近傍のワイヤの外周面を撮影できるように例えばクレーンの一部に簡単に着脱することができることから、使用するクレーンが変更になる場合であっても計測の準備に時間を要することなく、管内土の高さを計測することができる。

【0012】

また、本発明に係る管内土計測方法は、前記ワイヤの横振れによる固有周期が計測可能に設けられ、前記計測用錘が前記管内土の表面に着底時の特有の前記ワイヤの固有周期を検出することにより、前記計測用錘が前記管内土の表面に着底したことを判断することを特徴としてもよい。

【0013】

この場合には、計測用錘が管内土の表面に着底したときのワイヤは通常の風や施工機械の振動、ワイヤをワイヤ巻出機によって巻き下げ、又は巻き上げる際の振動の影響に伴う横振れよりも大きな横振れが発生し、ワイヤにおける着底時特有の固有周期となる。そのため、計測用錘が管内土の表面に着底したときに示す特有のワイヤの固有周期を検出したときに、計測用錘が管内土の表面に着底したものと判断することができる。このようにクレーン運転者から見えない管内土の表面への着底をクレーン運転者の判断に頼ることなく行えるので、より精度の高い計測を行うことができる。

【0014】

また、本発明に係る管内土計測システムは、前記画像処理部では、撮像された前記画像データが白黒で画像処理され、前記縒り目が白色に表示され、前記縒り目同士の間が黒色に表示されることが好ましい。

【0015】

本発明によれば、撮像カメラで撮影した画像データ中のワイヤの縒り目と、縒り目同士の間の部分との境界線が白黒表示で明確に表示されるので、縒り目の判別がつきやすくなり、縒り目の移動個数がカウントする画像処理をより精度よく行うことができる。また、例えばワイヤの外周面に水や油が付着している場合であってもワイヤの縒り目が白黒で判別し易くなる。

【0016】

また、本発明に係る管内土計測システムは、前記撮像カメラは、前記ワイヤ巻出機の回転軸方向から撮影するように配置されていることを特徴としてもよい。

【0017】

この場合には、ワイヤの巻き出し又は巻き取り時におけるワイヤがワイヤ巻出機の回転軸方向に移動することから、同じ回転軸方向から撮影するように配置される撮像カメラの撮像範囲からワイヤが外れることを防止できる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の管内土計測方法および管内土計測システムによれば、簡単な作業により短時間で計測でき、かつ高い精度で管内土の高さを計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態による管内土計測システムの構成を示す側面図である。

【図2】管内土計測システムの撮像カメラで撮影した画像の一例を示す図である。

【図3】管内土計測システムの画像処理装置を模式的に示したブロック図である。

【図4】（ａ）～（ｃ）は、管内土計測システムによる管内土計測方法の作業手順を示す図である。

【図5】撮像カメラで撮影した複数の画像データを使用して画像処理部による処理方法を説明するための図である。

【図6】ワイヤ巻出機に対する撮像カメラの位置を説明するための図であって、（ａ）は回転軸に直交する方向から見た図、（ｂ）は回転軸方向から見た図、（ｃ）は回転軸に直交する方向から見た図である。

【図7】従来の管内土計測の作業状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態による管内土計測方法および管内土計測システムについて、図面に基づいて説明する。

【0021】

図１に示すように、本実施形態による管内土計測システム１は、先端が解放されている開端鋼管杭（以下、開端杭２という）の施工時又は施工完了時における管内土４の高さを、クレーン３０によって計測用錘３１を管内土４の上面に相当する表面４ａに着底させて管内土の高さを計測する際に、クレーンワイヤ３の画像データ（後述する図２に示す符号Ｄ）を撮影することによって連続的に精度良く計測するシステムである。

【0022】

開端杭２としては、円筒状に形成され、例えば回転圧入施工に用いる回転圧入杭であって、鋼管杭下端部の外周面に羽根（不図示）を設けた羽根付き鋼管杭を採用できる。開端杭２は、杭打ちハンマーによる打撃方式、圧入方式、又は回転圧入方式等によって地中に打込み施工される。本実施形態では、回転圧入機５を使用した回転圧入方式により施工される。回転圧入方式による開端杭２の施工では、開端杭２を地中に貫入すると、杭先端２ｂ（図４（ｂ）参照）から管内に土が侵入し、管内土４の高さが増すことにより杭先端２ｂを閉塞する作用が生じる。

【0023】

ここで、図１に示す回転圧入機５は、開端杭２を外周側から把持した状態で油圧ジャッキにより下方に押し下げて地中に貫入し、順次、鋼管杭を継ぎ足しながら所定深さに打ち込む装置である。

【0024】

管内土計測システム１は、クレーン３０に設けられてワイヤ先端３ｂに計測用錘３１を備えたクレーンワイヤ３を巻き出し可能なワイヤ巻出機３２と、ワイヤ巻出機３２の近傍（ワイヤ送出直後の位置）のクレーンワイヤ３の外周面３ａを所定の撮像間隔で連続的に撮影する撮像カメラ６と、撮像カメラ６で撮影した複数の画像データＤ（図２参照）に基づいて管内土４の高さを求める画像処理装置１０（図３参照）と、を備えている。

【0025】

クレーン３０は、周知のクローラからなる走行部３３を備えた移動式クレーンであり、走行部３３上に旋回可能なベース部３４が設けられ、ベース部３４上にブーム３５、前記ワイヤ巻出機３２、及び運転操作室３６が装備されている。

【0026】

クレーンワイヤ３は、数本から数１０本の素線を縒り合わせて作ったストランド（縒り線）をさらに数本まとめて縒り合わせた構造であり、それぞれの縒り線はほぼ円柱形状をしている。つまり、クレーンワイヤ３としては、図２に示すように、一定の間隔（例えば５０ｍｍの縒り目間隔ｄで縒り目３Ａが形成されたワイヤが使用されている。ここで、縒り目間隔ｄは、図２に示すように、クレーンワイヤ３を側方から見てワイヤ長方向に隣接するストランド同士の間隔をいう。

【0027】

また、クレーンワイヤ３は、ワイヤ巻出機３２に巻き付けられており、ブーム３５の先端のシーブ３５ａを介してワイヤ先端３ｂが下げられている。ワイヤ先端３ｂには、フック３７を介して計測用錘３１が取り付けられている。計測用錘３１は、例えば５ｋｇ程度の錘であればよいし、ワイヤ先端３ｂに設けられているフック３７を計測用錘３１としてもよい。なお、計測用錘３１は、風速に対応した重量のものに変更してもよい。

【0028】

撮像カメラ６は、ワイヤ巻出機３２の近傍のベース部３４に固定され、ワイヤ巻出機３２の回転軸方向から撮影するように配置されている。撮像カメラ６では、図２に示すように、クレーンワイヤ３の外周面３ａで複数の縒り目３Ａを１枚の画像で撮影できるように設置されている。そして、撮像カメラ６によって、例えば０．０２秒の撮像間隔で画像データＤが取得される。

【0029】

画像処理装置１０は、図３に示すように、画像処理部１１、演算部１２、及び表示部１３を有している。画像処理装置１０は、コンピュータで実現するようにしてもよく、例えば図１に示すクレーン３０の運転操作室３６内に設けられていてもよいし、計測員が計測する開端杭２の近傍に移動可能なものであってもよい。

【0030】

画像処理部１１では、撮像カメラ６で一定の撮像間隔で撮影した画像データＤが無線あるいは有線により伝送され、入力された画像データＤに基づいて時間当たりのクレーンワイヤ３の縒り目３Ａの移動個数をカウントする画像処理が行われる。

【0031】

画像処理部１１では、曇りや日照量など撮影条件に応じて大きな縒り目３Ａと、大きな縒り目３Ａ同士の間の判別がつきやすいように、コントラストや明るさを自動で調整する機能を有するようにしてもよい。例えば、画像処理部１１において、撮像した画像データＤを白黒で画像処理を行い、画像のコントラストや明るさを調整することで、大きな縒り目３Ａを白色に表示し、大きな縒り目３Ａ、３Ａ同士の間を黒色で表示することができる。

【0032】

演算部１２は、画像処理部１１で算出された縒り目３Ａの移動個数に基づいてワイヤ速度を算出し、管内土４の高さを求める処理が行われる。演算部１２は、演算回路および制御回路としてのＣＰＵ等のプロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより演算処理が行われる。

【0033】

演算部１２では、画像処理部１１で得られた縒り目３Ａの移動個数からクレーンワイヤ３の移動量である巻き下げ距離（ワイヤ先端３ｂ（計測用錘３１）の落下距離）に相当するワイヤ変位量を算出し、ワイヤ先端３ｂの計測用錘３１の位置（図４（ｃ）に示す管内土４の高さＨ０）が求められる。

【0034】

なお、演算部１２で得られた開端杭２の貫入中の管内土４の高さＨ０より、あらかじめ検証されている土質、管径等の条件と管内土４の高さＨ０の関係から開端杭２の閉塞率を推定することが可能である。さらに、この閉塞率により、開端杭２の先端抵抗力を評価することができる。

【0035】

表示部１３は、不図示の液晶ディスプレイ等であって、演算部１２で求められた管内土４の高さＨ０や開端杭２の閉塞状態や先端抵抗力等の情報が表示される。

【0036】

次に、上述した管内土計測システム１を使用して開端杭２の管内土４の高さＨ０を計測する処理手順について図面に基づいて具体的に説明する。なお、図４（ａ）～（ｃ）では、見やすくするために図１に示す回転圧入機５を省略している。
図４（ａ）～（ｃ）に示すように、管内土計測方法としては、ワイヤ先端３ｂに計測用錘３１を備えたクレーンワイヤ３をワイヤ巻出機３２によって巻き下げ、又は巻き上げる工程と、ワイヤ巻出機３２の近傍のクレーンワイヤ３の外周面３ａを撮像カメラ６で所定の撮像間隔で連続的に撮影する工程と、撮像カメラ６で撮影した画像データＤ（図２参照）より時間当たりのクレーンワイヤ３の縒り目３Ａの移動個数をカウントする工程と、算出された縒り目３Ａの移動個数に基づいてワイヤ速度を算出し、ワイヤ速度からワイヤ変位量を算出し、ワイヤ変位量に基づいて管内土４の高さＨ０を求める工程と、を有する。

【0037】

具体的には、先ず、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、図１に示す回転圧入機５を使用して開端杭２を所定の深さまで打ち込む。そして、地表面Ｇを基準面とした基準高さを０ｍとする。クレーン３０においてクレーンワイヤ３のワイヤ先端３ｂに取り付けた計測用錘３１が地表面Ｇに着底させ、このときのクレーンワイヤ３の繰り出し長（基準長）を計測しておく。なお、基準面としては、地表面Ｇであることに限定されず、同じ条件で管内土４の高さを計測できれば、例えば地表面Ｇに露出している基礎等の構造物であってもかまわない。

【0038】

ここで、地表面Ｇから開端杭２の杭先端２ｂまでの深さ、すなわち打込み深度Ｈ２は、開端杭２を回転圧入する施工機械（回転圧入機５）で計測される表示値、あるいは測量に基づく計測値により確認できる。

【0039】

次に、図４（ｃ）に示すように、計測用錘３１をクレーンワイヤ３を巻き出すことによりクレーンワイヤ３とともに管内に下ろしていき、管内土４の表面４ａに着底した瞬間を確認する。このときの計測用錘３１の着底の確認方法としては、クレーン操作者がクレーンワイヤ３の弛みが生じたことを目視することで確認できる。このクレーンワイヤ３を巻き出して計測用錘３１を下げる間、撮像カメラ６によってクレーンワイヤ３を連続的に、例えば毎秒６０フレームを撮影する。
地表面Ｇから管内土４の表面４ａの高さＨ５がわかれば、打込み深度Ｈ２との差から管内土４の高さＨ０（＝Ｈ２－Ｈ５）を算出することができる。

【0040】

また、事前に例えば２ｍ程度で確実な距離を計測し、その範囲でクレーンを動かして画像計測をすることで、撮像した画像の明るさや濃淡の処理条件などをキャリブレーションを実施することで、より計測精度を高めることが可能である。

【0041】

なお、クレーンワイヤ３の横振れによる固有周期が計測可能に設けられていてもよい。そして、クレーンワイヤ３の張力により固有周期が変化するため、計測用錘３１が管内土４の表面４ａに着底時の特有のクレーンワイヤ３の固有周期を検出することにより、計測用錘３１が管内土４の表面４ａに着底したことを判断するようにしてもよい。巻き上げロープのドラム（ワイヤ巻出機３２）からブーム先端までの長さを自由部分Ｌ１とすると、計測用錘３１が着底した場合、この自由部分Ｌ１の長さと着底の直前の張力に応じた固有周期を持って横方向に振動することから、着底したことを判断するものである。

【0042】

次に、撮像カメラ６で取得した画像データＤから管内土４の高さＨ０を算出する方法について説明する。
図３に示すように、撮像カメラ６で撮影した画像データＤは、画像処理装置１０の画像処理部１１に伝送される。このとき、画像データＤの伝送方法としては、リアルタイムで画像処理部１１に送信するようにしてもよいし、計測用錘３１を下げる工程1回ごとに、撮像カメラ６側の記憶領域に保存した画像データＤを一括で送信してもよい。

【0043】

続いて、画像処理部１１において、図５に示すように、撮像カメラ６から入力された画像データＤから時間当たりのクレーンワイヤ３の縒り目３Ａの移動個数をカウントして、計測用錘３１の落下距離を算出する。

【0044】

図５は、画像処理方法の一例を示す図であり、０．０２秒間隔で連続的に撮影された５枚の画像データＤ１～Ｄ５を示している。なお、図５は、時系列で紙面左から右の画像となる。これらの画像データＤ１～Ｄ５は、クレーンワイヤ３の巻き取り時であって、図５の紙面で下側にクレーンワイヤ３が移動している状態を撮影したものである。また、図５において、二点鎖線は画像の範囲を示し、一点鎖線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３はそれぞれの間隔が５０ｍｍである目盛りを示している。符号Ｄ１の画像１枚目（第１画像Ｄ１）とその０．０２秒後に撮影された符号Ｄ２の画像２枚目（第２画像Ｄ２）の画像を比べると、最上部に位置する第１縒り目３Ａａの下端位置Ｐ１は、第１画像Ｄ１から第２画像Ｄ２で２５ｍｍの移動量（ワイヤ変位量）であることが画像処理により確定される。そして、クレーンワイヤ３の巻上げ速度が一定であるので、第３画像Ｄ３、第４画像Ｄ４、及び第５画像においても同様に第１縒り目３Ａａの下端位置Ｐ１が画像１枚ごとに２５ｍｍの移動量となっている。そして、第１縒り目３Ａａの直下に位置する第２縒り目３Ａｂの、さらに第２縒り目３Ａｂの直下の第３縒り目３Ａｃについても第１画像Ｄ１から第５画像Ｄ５まで１枚ずつ２５ｍｍだけ下方に移動している。つまり、５枚の画像で０．０８秒の間に１００ｍｍ各縒り目３Ａが下方に移動している。
このように、画像処理部１１では、縒り目３Ａの移動個数がカウントされるとともに、縒り目３Ａの移動量（ワイヤ変位量）が算出される。

【0045】

次に、図３に示す演算部１２において、画像処理部１１で得られた縒り目３Ａの移動数からクレーンワイヤ３の移動量である巻き下げ距離（ワイヤ先端３ｂ（計測用錘３１）の落下距離）に相当するワイヤ変位量を算出する。

【0046】

そして、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、地表面Ｇから管内土４の表面４ａまでのワイヤ変位量Ｈ５が求められ、上述したように地表面Ｇから開端杭２の杭先端２ｂまでの距離（打込み深度Ｈ２）が計測されているので、その打込み深度Ｈ２からワイヤ変位量Ｈ５を差し引くことで管内土４の高さＨ０（開端杭２の杭先端２ｂから管内土４の表面４ａまでの高さ）を演算することができる。例えば、上述したように前記打込み深度Ｈ２が５ｍであり、ワイヤ変位量Ｈ５が２ｍであるので、管内土４の高さＨ０は３ｍとなる。

【0047】

次に、上述した管内土計測方法および管内土計測システムの作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態による管内土計測方法および管内土計測システムでは、図４（ａ）～（ｃ）に示すように、ワイヤ巻出機３２を駆動してクレーンワイヤ３を巻き下げてワイヤ先端３ｂに取り付けた計測用錘３１を開端杭２の管内土４の表面４ａに着底させるときに、巻き下げるクレーンワイヤ３の外周面３ａを撮像カメラ６で所定の撮像間隔で連続的に撮影して複数の画像データＤを取得する。そして、複数の画像データＤよりクレーンワイヤ３の縒り目３Ａの移動個数をカウントし、算出された縒り目３Ａの移動個数に基づいてワイヤ変位量を算出して管内土４の高さＨ０を求めることができる。

【0048】

この場合には、ワイヤ巻出機３２を備えたクレーン３０を使用して管内土４の高さＨ０を計測することが可能となる。そのため、本実施形態では、従来のように高所作業車を開端杭２の近傍に設置して高所作業車に乗って計測する場合のように、一時的に回転圧入することで開端杭２を貫入する施工を停止することなく、クレーンワイヤ３の変位量から計測用錘３１の移動量を簡単な作業により短時間で計測することができる。

【0049】

また、本実施形態では、計測用錘３１を管内土４の表面４ａに着底させる方法であり、さらに計測用錘３１をワイヤ先端３ｂに取り付けたクレーンワイヤ３の外周面３ａの縒り目３Ａを撮像カメラ６で撮影する方法となるので、例えば管内土４の表面４ａに地下水が侵入している場合や掘削時の粉塵が生じている場合であってもクレーンワイヤ３の外周面３ａを撮影して縒り目３Ａを確認することができるので、高い計測精度で管内土４の高さを計測することができる。

【0050】

また、本実施形態では、計測用錘３１が管内土４の表面４ａに着底したときのクレーンワイヤ３は通常の風や施工機械の振動、クレーンワイヤ３をワイヤ巻出機３２によって巻き下げ、又は巻き上げる際の振動の影響に伴う横振れよりも大きな横振れが発生し、クレーンワイヤ３における着底時特有の固有周期となる。そのため、計測用錘３１が管内土４の表面４ａに着底したときに示す特有のクレーンワイヤ３の固有周期を検出したときに、計測用錘３１が管内土４の表面４ａに着底したものと判断することができる。このようにクレーン運転者から見えない管内土４の表面４ａへの着底をクレーン運転者の判断に頼ることなく行えるので、より精度の高い計測を行うことができる。

【0051】

また、本実施形態では、画像処理部１１において、撮像された画像データＤが白黒で画像処理される。そして、撮像カメラ６で撮影した画像データＤ中のクレーンワイヤ３の縒り目３Ａと、縒り目３Ａ、３Ａ同士の間の部分との境界線が白黒表示で明確に表示されるので、縒り目３Ａの判別がつきやすくなり、縒り目３Ａの移動個数がカウントする画像処理をより精度よく行うことができる。しかも、例えばクレーンワイヤ３の外周面３ａに水や油が付着している場合であってもクレーンワイヤ３の縒り目３Ａが白黒で判別し易くなる。

【0052】

また、本実施形態では、図６（ａ）～（ｃ）に示すとおり、クレーンワイヤ３の巻き出し又は巻き取り時におけるクレーンワイヤ３がワイヤ巻出機３２の回転軸方向Ｘ１に移動することから、同じ回転軸方向Ｘ１から撮影するように撮像カメラ６（図１参照）を配置することで撮像範囲を小さくすることができる。つまり、図６（ｃ）に示すように、ワイヤ巻出機３２の回転軸に直交する方向Ｘ２から撮影する撮像カメラ６で撮影する場合には、クレーンワイヤ３における回転軸方向Ｘ１の移動距離ｌ_１が大きいため、撮像カメラ６の撮像範囲を広くする必要がある。一方、図６（ｂ）に示す本実施形態のように回転軸方向Ｘ１から撮像カメラ６で撮影する場合には、撮影範囲で移動するクレーンワイヤ３の移動距離ｌ_２が小さいため、撮影カメラの撮像範囲を小さくすることができ、カメラの必要性能、扱うデータ量を低く抑えることができる。

【0053】

なお、管内土４の高さＨ０の算出としては他の方法も考えられる。図４（ｃ）に示すように、開端杭２の上端２ａより上方の位置を基準面とすべく計測用錘３１を一旦停止し、計測用錘３１をクレーンワイヤ３を巻き出すことによりクレーンワイヤ３とともに管内に下ろしていき、管内土４の表面４ａに着底した位置までの高さＨ３を確認する。杭長Ｈ４は既知であることから、杭長Ｈ４と開端杭２の上端２ａから管内土４の表面４ａまでの高さＨ３との差から管内土４の高さＨ０（＝Ｈ４－Ｈ３）を算定することができる。

【0054】

上述した本実施形態による管内土計測方法および管内土計測システムでは、簡単な作業により短時間で計測でき、かつ計測精度を向上させることができる。

【0055】

以上、本発明による管内土計測方法および管内土計測システムの実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態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。

【0056】

例えば、上述した実施形態では、ワイヤ巻出機３２が移動式のクレーン３０に搭載されたものを対象としているが、このようなクレーンあることに限定されることはなく、ワイヤ巻出機単体で設けられていてもよい。

【0057】

また、撮像カメラ６の取付け位置においても、上述した実施形態のようにワイヤ巻出機３２の回転軸方向から撮影するように配置されていることに制限されることはない。

【0058】

また、本実施形態では、開端杭２の貫入に回転圧入機５を採用しているが、他の工法による回転圧入方法を採用してもよい。

【0059】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施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る。

【符号の説明】

【0060】

１ 管内土計測システム
２ 開端杭
２ａ 上端
２ｂ 杭先端
３ クレーンワイヤ（ワイヤ）
３ａ 外周面
３ｂ ワイヤ先端
３Ａ 縒り目
４ 管内土
４ａ 表面
５ 回転圧入機
６ 撮像カメラ
１０ 画像処理装置
１１ 画像処理部
１２ 演算部
１３ 表示部
３０ クレーン
３１ 計測用錘
３２ ワイヤ巻出機
ｄ 縒り目間隔
Ｈ０ 管内土の高さ
Ｇ 地表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】