全地連「技術フォーラム2014」秋田 【66】 基礎コンクリート下の杭を対象とした非破壊手法による探査 ㈱ジオテック ○野本 川村 真吾、関 1. はじめに 晃、堀田 克郎 淳 (2) 結果 本発表は、付替え工事が予定されている定置式クレー 図-2に地中レーダ探査結果例を示す。レーダチャート ンの基礎杭の位置および長さを把握することを目的とし は、連続して得た波形を集合させ濃淡表示した図であり、 て、非破壊探査である地中レーダ探査と高周波衝撃弾性 縦軸は電磁波を放出し反射して戻るまでの時間（ns)、横 1) 波法（オーリス ）を併用して調査した結果について報 軸は距離（m)で表される。波形図はレーダチャート上の 告する。 区間 A および B の代表的な波形を示し、縦軸は時間（ns)、 横軸は振幅であり中央点線部付近では振幅：弱、左右両 2. 調査目的 端部ほど振幅：強として表される。 図-1に定置式クレーンのイメージ断面図を示す。付替 レーダチャートにおいて、区間 A では21～23ns 程度の え工事では、クレーン基礎部が健全な場合には基礎部を 時間に強い反射波が水平方向に連続して認められる。こ 再利用したいという発注者の意向があったが、基礎部に の反射パターンは全測線で全体的に検出されることか 関する既往資料がないため、地表面にある基礎コンクリ ら、基礎コンクリート底面（埋め戻し土との境界）から ート部より下の部分については、基礎杭の有無も含めて の反射と判断した。 不明な状況であった。そこで、クレーン台座周辺の基礎 一方、区間 B では21～23ns 程度の時間の反射が相対的 コンクリート表面部から非破壊手法の探査により、基礎 に弱く、水平方向に連続した反射波が途切れるような反 杭の有無や長さ等の情報を得るために調査を実施した。 射パターンを示している。このことから区間 B では基礎 はじめに地中レーダ探査により基礎杭の有無と位置を コンクリート下部の物質が埋め戻し土とは異なるもの 探査した。次に高周波衝撃弾性波法を実施して、地中レ で、基礎杭の可能性があると考えられた。同様の反射パ ーダ探査結果と同じ位置に基礎杭が検出されることを確 ターンを全測線から抽出した結果、X 方向：2.2m、Y 方 認するとともに基礎杭の長さを探査した。 向：2.25m の間隔で規則的に検出されたことから、区間 B の反射パターンは基礎杭の可能性が高いと判断した。 上述のように基礎コンクリート下部が埋め戻し土と判 クレーン本体 断される区間 A の反射パターンと比べ区間 B では反射が クレーン台座 弱いため、基礎杭は基礎コンクリートと比誘電率の差が 基礎コンクリ ート 少ない物質であると推定できることから、基礎杭はコン クリート製である可能性が高いと考えられる。 埋め戻し土 ? ? 埋め戻し土 ? 海 【基礎杭無しと判定】 【基礎杭有りと判定】 距離 2m A B 基礎杭 基礎杭 基礎杭 A A B 0 図-1 定置式クレーンのイメージ断面図 えることにより地中を探査する方法である。 20 間 地中レーダ探査は地中に電磁波を放射し、電気特性(主 に比誘電率)の異なる物質の境界で反射した電磁波を捉 時 10 3. 地中レーダ探査 (ns) 30 (1) 測定 本調査では基礎コンクリートの厚さが1m 程度と想定 40 されたため、中心周波数500MHｚのアンテナを用いた。 また、基礎杭を検出するために0.25m と極めて密な測線 間隔を設定し、測定中にリアルタイムでデータを確認す 50 レーダチャート 波形図：代表的地点 ることができ、作業性が良いことが特徴であるプロファ イル法により測定を行った。 図-2 地中レーダ探査結果例 全地連「技術フォーラム2014」秋田 4. 高周波衝撃弾性波法 受振器 本調査で使用したシステムは高周波数・高感度受振セ ハンマーによる打撃 弾性波の発生 基礎 コンクリート ンサーを用い、特定の周波数範囲で指向性の強い反射波 ⊿Tf を選択できるのが特徴である。図-3に高周波衝撃弾性波 法の模式図を示す。高周波衝撃弾性波法では、発生させ ⊿Tｔ た弾性波が対象物の先端や亀裂等から反射して戻ってく ⊿Tｔ：基礎杭先端からの 反射走時 基礎杭 る走時（時間）を測定し、対象物の弾性波の伝播速度と ⊿Tp 走時から長さ（距離）を算出する。 ⊿Tf：基礎コンクリ ート底 面からの反射走時 (1) 測定 ⊿Tp：基礎杭部分の往復走時 地中レーダ探査で｢基礎杭有り｣と判断した地点：No.1 ～No.3、｢基礎杭無し｣と判断した地点：No.4の計4箇所で 図-3 高周波衝撃弾性波法の模式図 高周波衝撃弾性波法を実施した（図-5参照）。 基礎コンクリート底面からの走時（⊿Tf）と基礎杭先 ⊿Tt 端からの走時（⊿Tt）は検出される時間帯が大きく異な ると予想されたため、測定する時間レンジを調整し各探 査地点で⊿Tfと⊿Ttの2種類の走時を測定した。 得られる波形には反射波とともにノイズが含まれる。 基礎杭先端 からの反射 複数回測定を行うと、基礎杭先端等の境界からの反射波 は再現性があり一定の走時で検出されるのに対し、ノイ ズはランダムな走時で検出される。そこで、各探査地点 2.0ms において繰返し(数10回程度)測定を行い、一定の走時で 再現性の高い反射波が検出されていることを確認した。 ハンマーで起振した瞬間（＝0ms) (2) 結果 図-4に高周波衝撃弾性波法の測定波形例を示す。縦軸 図-4 高周波衝撃弾性波法による測定波形例 は振幅、横軸は時間で示されている。上下2つの波形は異 なる周波数帯域のフィルターを設定して表示したもので ある。図中丸印で囲まれた部分は、基礎杭先端からの反 射と考えられる。どちらも再現性が高い波形である。 表-1 基礎杭の長さの算出例 調査 位置 ①：⊿Tt ②：⊿Tf ③：⊿Tp=①-② 伝播速度 (km/s) ④ 8.68 0.53 8.15 3.5～4.0 平均走時(ms) 推定杭長(m) =③×④／2 表-1に基礎杭の長さの算出例を示す。得られた走時は 再現性のあるデータの平均値を用いた。基礎杭における No.1 14.3～16.3 弾性波の伝播速度は、実測値を得ることができなかった が、地中レーダ探査において基礎杭はコンクリート杭の X 0 可能性が高いと考えられたので、伝播速度は過去のコン クリート杭での実績値3.5～4.0km/sとした。 2.0 Y No.1 2.0 2.25m No.1～No.3では図-4で示したような波形が得られたこ とから｢基礎杭有り｣と判断し、 基礎杭の長さを算出した。 4.0 6.0 8.0(m) 0 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ No.4 No.4では⊿Ttに相当する再現性のある波形が得られなか 有無に関する地中レーダ探査の結果と整合した。図-5に 4.0 探査結果平面図を示す。 2.25m ったため｢基礎杭無し｣と判断した。これらは、基礎杭の No.2 2.2m 5. おわりに 本調査では地中レーダ探査を実施し基礎杭の位置を把 握することで、高周波衝撃弾性波法を効率よく実施する クレーン台座 No.3 ◎ 6.0 (m) ：地中レーダにより検出された基礎杭 ：高周波衝撃弾性波実施地点(No.1～No.4) ◎：探査結果から推定される基礎杭 ことができ、存在自体が不明であった基礎コンクリート 図-5 探査結果平面図 下部の基礎杭について、その位置(配置)、種類、長さを 推定することができた。特に基礎杭の有無については、2 《引用・参考文献》 種類の探査の結果は整合しており信頼性の高い結果とな 1) 財団法人先端技術センター：オーリス（非破壊探査シ った。 ステム），先端建設技術・技術審査証明報告書，1997．
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