CN1362558A - 地下连续壁的施工支援方法与施工支援系统以及用于其中的挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下连续壁的施工支援系统的能根据地基的状态提供必要的信息来进行高效的连续壁施工作业,其特征在于,通过网络与各挖掘机连接的管理服务器包括:根据所给地基性状沿深度方向求出挖掘对象地基的地基强度分布的地基强度评价部;由此地基强度分布求出累积地基强度而求出与由该累积地基强度所得挖掘阻力相平衡的铲刀柱的必要挖掘能力的计算部;将求得的必要挖掘能力与运入现场的挖掘机的挖掘能力相比较的比较部;根据该比较结果评价挖掘效率的挖掘效率评价部;接受挖掘机的请求将挖掘效率评价结果发送给挖掘机的收发部。

Description

地下连续壁的施工支援方法与 施工支援系统以及用于其中的挖掘机

技术领域

本发明涉及地下连续壁的施工支援方法与施工支援系统以及为此所用的挖掘机。

背景技术

地下连续壁施工用的挖掘机具有行走转向架和从此转向架垂向地下的铲刀柱。以此铲刀柱为导向件，一面转动链式铲刀52，一面挖沟。

下面依序说明采用这种挖掘机的地下连续壁的施工方法中的各工序。

(i)挖掘工序

如图15a的双点划线所示，在挖掘完成后的纵沟内压入铲刀52。通过在转动此铲刀52的同时让行走转向架(图中省略)沿挖掘方向移动，挖掘连续沟B1。为了保持沟B1的形状，将挖掘液C注入沟B1内。

(ii)固化液注入工序

如图15b所示，一面向沟B1内注入地基固化液D，一面将铲刀52退回到挖掘始端。利用此铲刀52的转动，使地基固化液D与挖掘液C搅拌混合。

(iii)再搅拌、混合工序

如图15c所示，转动铲刀52，同时移向挖掘终端。由此使地基固化液D与挖掘液C进一步搅拌混合。然后，在这两种液C、D与挖掘生成的土砂混合物即水泥土固化后，形成了水泥土壁E。

(iv)下一挖掘工序

如图15d所示，从形成的水泥土壁E的终端新挖掘沟B2。重复上述工序，形成了连续的水泥土壁E。

但由于施工的专门知识并未建立以及需要挖掘沿深度方向性状不同的地基，便存在有难以作出施工预测这类问题。

地下连续壁的施工能否按进度进行在很大程度上取决于地基条件。根据此地基条件来操作挖掘机时常依赖施工者的经验与专门技巧，这样，当判断失误就会贻误工期。

在施工深度大时，即使在挖掘施工结束时，铲刀柱也会放置于挖掘沟内。在此状态下，当地基固化液沿铲刀柱蔓延后，铲刀柱将不能从形成的端面抽出。此外，当未把铲刀柱相对于挖掘对象的基岩端面置于经充分的切边状态下时，则在运转开始时，由于铲刀柱的翘曲，便会发生破损等故障。

与上述问题相对应，在挖掘施工结束时要进行保养作业。其目的在于，把铲刀柱从基岩端面拉离开，于事先消去铲刀柱的弯曲，而将铲刀柱置放于充分远离地基固化液的注入位置，即充分远离形成端面的位置。

对于保养作业与切边作业，就目前而论仍然是依靠操作者的经验进行，使得进行效率良好的挖掘成为极困难的作业。

发明内容

本发明的目的在于提供支援挖掘施工的支援方法与其中所用的挖掘机以及施工支援系统，以便能按预定计划进行地下连续壁的施工。

本发明的挖掘支援方法是在把配备有挖掘工具的铲刀柱插入地基，一面让此挖掘工具工作一面让此铲刀杆横移来形成挖掘沟以进行地下连续壁的施工之中，通过以下工序进行支援。

沿深度方向求出挖掘对象地基的地基强度分布。根据该地盘强度分布求出累积地基强度。求出与由该累积地盘强度所得挖掘阻力相平衡的上述铲刀柱的必要挖掘能力。将所求得的上述必要的挖掘能力与现场所用的挖掘机的挖掘能力相比较，根据该比较结果评价挖掘效率。

例如根据钻探调查求得地基性状，首先沿深度方向求出挖掘对象地基的强度分布，由该强度分布求出累积地盘强度。该累积地盘强度成为挖掘时作用于铲刀柱上的地基阻力。在进行挖掘作业时计算出只与该累积地基强度相平衡的铲刀柱必要的挖掘能力。结果能求出与该累积地盘强度相对抗的作为挖掘力最小值的最小挖掘力。由此只要将挖掘能力控制为该最小值以上即可。

将该必要的挖掘能力与运入现场的挖掘机的挖掘能力相比较，能够评价以额定百分之几的能力来挖掘。例如当挖掘地基柔软时，上述挖掘能力的评价值小。这时可以预期能按进度进行施工。

相反，当挖掘地基坚硬时，上述评价值变大。这时为了与工期相一致，应采取使挖掘机以其能力上限运转或是节约挖掘能力而延长运转时间等措施。

于是，由于如以上所述评价了挖掘效率，就能根据挖掘对象地基，制定正确的挖掘施工计划。

此外，也能对上述施工中的保养作业与切边作业进行良好的支援。

附图说明

图1概示本发明一实施形式的施工支援系统中所用挖掘机的结构。

图2为表示本发明一实施形式的挖掘机的挖掘模式的说明图。

图3示明本发明一实施形式的施工支援系统的整体结构。

图4为表示挖掘模式的选择画面的说明图。

图5是示明地下连续壁施工管理服务器的结构的框图。

图6为表示CRT画面上显示的地基条件下施工条件的输入单元的说明图。

图7为表示CRT画面上显示的地基性状的输入单元的说明图。

图8为表示为挖掘机横行力有关的挖掘模式的说明图。

图9为表示CRT画面上显示的地基性能推定结果的说明图。

图10为表示评价值与横行速度实际关系的曲线图。

图11是装设于本发明一实施形式的挖掘机上的控制器结构的框图。

图12说明保养作业的监控画面。

图13说明切边作业的监控画面。

图14是示明切边作业转移的曲线图。

图15a～15d是用于说明先有挖掘施工方法的各工序图。

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的地下连续壁的施工支援系统一实施形式。这是本发明的一种实施形式，但本发明并不局限于此实施形式。

图1示明用于地下连续壁施工方法中的挖掘机10。此挖掘机10主要由作为能沿地面行走的转向架的基底机器11与垂向地下的铲刀柱13构成。在此铲刀柱13上卷绕着作为具有许多挖掘刀头的挖掘工具的链式铲刀12。使此铲刀12沿铲刀柱13的外周回转，同时使基底机器11沿图示的挖掘方向移动。结果，通过沿地基F的基岩端面进行推压而挖掘成沟T。

此时，通过铲刀柱13下端所设的地基注入剂排出口14，依所定的压力将挖掘用泥水排出以辅助沟T的挖掘，或通过此排出口排出的地基固化液与挖掘的土等混合搅拌，形成水泥土壁E。

在形成挖掘沟和水泥土壁时，应根据施工状况适当地采用以下主要施工方法的一种。

1)同时连续地进行挖沟与形成壁两者的所谓一道施工法。

2)在沟T挖成后沿沟T形成水泥土壁的两道施工法。

3)在沟T挖成后将铲刀柱13再移动到挖掘开始位置，沿形成的沟T形成水泥土壁E的三道施工法。

图2示明由挖掘机10进行挖掘的模式。挖掘机10将插入地下的铲刀柱13沿水平方向推压，同时使链式铲刀的挖掘刀头大致沿垂直方向移动，通过刨削原理，对每一构型进行挖掘。

在铲刀柱13的上部，平行地设于横行的上压力缸15与横行的下压力缸16。借助横行的下压力缸16的推力F_PL，能使铲刀柱13紧压地基。但横行的上压力缸15则产生与横行的下压力缸16的推压方向相反方向的压力缸保持力。

上述挖掘机的挖掘能力可根据铲刀柱所具备的横行压力缸最大推力求出。

当上述推力F_PL不足，挖掘的横行速度低则不能挖掘地基。本实施形式所示挖掘机10的横行下压力缸16的额定推力F_PL为55t。

在此，设Vb为切线速度(mm/min)、Ve为挖掘速度(mm/Hr)、Lp为全剖面挖掘1构型的长度、tpx为每一构型的切入深度(mm)。此时成立有Lp∶tpx＝Vb∶Ve的关系。因此，切入深度tpx可由下式(1)求得

tpx＝(Ve/Vb)·Lp           (1)

实际上，由于与切线速度相比，挖掘速度极其之小，因而1构型的挖掘体积S远比图2所示的小，且其倾斜程度接近垂直。

图3示明由网络连接的具有上述结构的多个挖掘机10的地下连续壁的施工支援系统。

本发明的支援系统是通过使备有挖掘工具的铲刀柱插入地基内，在使此挖掘工具运转的同时让铲刀柱沿横向移动来形成挖掘沟的地下连续壁的施工系统，各现场的挖掘机经网络与管理计算机连接，此管理计算机具有：根据所给的地基性状沿深度方向求出挖掘对象地基的地基强度分布的地基强度评价部；根据此地基强度分布求出累积地基强度，求出与由此累积地基强度获得的挖掘阻力相平衡的铲刀柱所需挖掘能力的必要挖掘能力计算部；将求得的必要挖掘能力与运入现场的挖掘机的挖掘能力相比较的比较部；根据此比较结果评价挖掘效率的挖掘效率评价部；接受挖掘机的请求将挖掘效率评价结果发送给此挖掘机的收发部。

此时，通过网络，根据与管理计算机相连接的挖掘现场相对于管理计算机发送地基条件、挖掘机的使用、施工条件等，此管理计算机能在其现场进行挖掘效率评价而将此评价结果发送给挖掘机。

作为用于保养这种地下连续壁施工系统中所用的挖掘机可以用作后述支援方法中所用的挖掘机，也可适用作后述切边支援方法中所用的挖掘机。此外也能够采用兼具保养支援方法中所用挖掘机的结构与切边支援方法中所用挖掘机结构的挖掘机。

挖掘作业现场的各挖掘机10配有无线电装置，能将收集的挖掘作业数据与机械负荷数据D1～D4等压缩发送。

图4示明挖掘施工方式的选择画面。在此画面上例如选择基岩挖掘作业(J)。此时将其作业内容与作业时间作为挖掘作业数据发送。此外能将经过的时间与挖掘机中致动器的输出变化作为机械负荷数据发送。此各个数据发送给作为后述的管理计算机的地下连续壁施工管理服务器，加以图象化并实际应用于施工管理中。

挖掘机10发送出的由图3所示的最近的天线20～23中的一个所接收。此数据通过中继站24，经公众电路发送给与中继站24有连接据点的一般供应商25，再临时地存储于此供应商25的插入式服务器中。

上述供应商25同所有同一机种挖掘机施工公司参加的施工团体、挖掘机制造厂商等独自协议组成的另一供应商27能进行数据的收发。例如从现场办事处所设的计算机28通过供应商27存取时，可以输入供应商25中临时存取的数据拷贝。输入的数据可在现场一侧独立地加工编辑。

上述供应商25与地下连续壁施工管理服务器(以后称作管理服务器或简称服务器)26连接。此管理服务器26能定期地取出供应商25的插入式服务器内存储的数据。

在施工现场，通过预先进行的钻探调查求得的基地性状数据，经由传送电缆或无线电，由设于现场的计算机28的或设于挖掘机10的终端，发送给管理服务器26。此外也可通过具有例如软盘或CDROM等能传送的记录媒体而存入服务器26中。

各个深度下的地基强度能根据钻探地质调查求得的各种深度下的土质以及由标准贯入试验求得的试验结果进行换算。

此外，能在横行下压力缸16中安装压力传感器。由此压力传感器检测出的初始反作用力的数据顺次输入挖掘机10的终端内存储，变换为传送形式的数据后，通过无线电装置发送。此时，挖掘机10能相对于管理服务器26自动地发送地基性状数据。

上述管理服务器26能通过口令只允许地下连续壁施工的施工会员(例如施工会员在其总公司中所设的计算机29，施工会员的计算机30)进行存取。

标号31是指地下连续壁施工工作法协会办事处内所设的计算机。此计算机31通过供应商25进行管理服务器26的维修等，对于服务器26进行存储数据的修正和各种设定。此外还能对挖掘机10的终端进行有关地下连续壁施工应用的修正等。

图5示明上述管理服务器26的基本结构，服务器26具有用以存储地基数据、现场收集的实际挖掘横行速度等的数据库26a(以下有时简记为DB)。服务器26管理对DB26a的存取权。

作为上述管理计算机的服务器26最好构成为，具有存储着各现场试验的地基性状等信息的数据库，能接受上述挖掘机的请求而发送出必要的信息。

此时由于将各现场挖掘机发送来的地基信息等存储于管理服务器的数据库中，在评价挖掘效率时能提高评价的精度。

在从供应商25输入压缩数据时，校对此数据是否是预先登记者的数据。校对完后，识别此数据是从哪个挖掘机发送来的数据。更新处理部26c将此地基数据与挖掘机识别信息一起存储于DB26a中。这样，在DB26a中便逐一存储着从各现场发送来的地基数据等。此外，在DB26a中还能存储从现场发送来的保养数据与切边数据(见后述)。

这样，运行中从各挖掘机自动发送来的数据经识别后，存储于DB26a中。由此可以自动地更新各式各样的挖掘状况等的数据。求得的数据以数值、图象等输出于显示装置CRT26i的画面上。

相对于此服务器26，能从现场访问挖掘效率的评价，下面概述其流程。

在有了对于挖掘效率的访问后，地基强度评价部26e首先读出DB26a中存储的地基数据，编制出地基强度分布。然后，必要挖掘能力计算部(推压力计算部)26f计算与地基强度平衡的铲刀柱13的水平方向推压力，即横行下压力缸16所要求的推力(必要的挖掘能力)。对于DB26a中不存在挖掘现场的地基数据时，则一旦将在此挖掘现场通过钻探调查等取得的地基数据存储于DB26a后，编制出地基强度分布。

求得的上述横行下压力缸16的推力通过比较部26g与挖掘机10的额定输出(最大横行力)比较。根据此比较结果，挖掘效率评价部26h便评价挖掘效率，评价结果于CRT26i画面上显示。此外，还将评价结果通过发送部26j发送给供应商25，存储于插入式服务器中。于是，在各个现场通过访问供应商25，能取得所询问的挖掘效率评价。此外，输入装置的键盘26d能用于输入地基数据、地下水位等情形。

下面说明上述挖掘效率的评价处理。

根据本实施形式所示施工支援系统进行的挖掘效率评价，在地基数据(地基直方图、N值、土质等)、挖掘机型式(例如I型、II型与III型等)与施工条件(深度、挖掘宽度等)已确定时，求出为实现在假设的横行速度为例如100mm/min下时必要的横行下压力缸16的推力，通过求出作为此推力对额定输出之比的评价值，来评价挖掘效率。这样，在根据现场的地基条件评价了挖掘效率后，就能制定遵循进度表的挖掘施工计划。

本实施形式不仅能评价挖掘效率，还容易通过网络进行实际数据的收集。此外，DB26a中存储有由各挖掘现场收集的地基数据。因此在各现场能从服务器26下载丰富的挖掘作业实际数据，制定细致的施工计划。

图6、7与9表明了在CRT26i画面上显示的各输入栏。

图6中，在地基条件的输入单元中备有用于输入标准贯入试验的深度方向采样数的输入栏C1、用于输入地下水位的输入栏C2等。

另外在施工条件/地下连续壁施工规格的输入栏内，备有施工深度C3、切线速度C4、挖掘宽度C5、机种C6、最大横行力C7、最大切线力C8等输入栏。

图7中，地基性状的输入单元内备有土质记号C9、深度C10、标准贯入试验的试验结果N值C11等各输入栏。此图中的地基性状示明的是日本园兵库县高砂地区的地基从1.15m至深度32.15m的测定结果。

图7中，例如“GF”表示含有细粒部分的砂粒、粉砂质砂粒、粘土质砂粒、粘土分布不良的砂粒。“ML”表示粉砂(无机质)与极微砂、细砂岩石粉、塑性小的粉砂质粘土、贫粘土。“GW”表示粒度分布良好的砂粒、砂粒与砂混合物，其中细粒部分很少或没有。

观察此N值的深度方向分布，可知在深度14.15～18.15m的范围内，地基强度特别地高。这些地基性状数据存储于DB26a中。

当于现场有关于挖掘效率的评价时，地基强度评价部26e根据各个深度的N值换算地基强度，计算累积地基强度，求出与此累积地基强度平衡的横行下压力缸16的推力。

由横行下压力缸16产生的推力F_PL等于挖掘推压阻力Rpc、横行摩擦阻力Rpf、横向导引部与门型框架间产生的横行滑动摩擦阻力R_pfU、R_pfL以及横行上压力缸15的压力缸保持力R_pU的总和，即推力F_PL以下式(2)表示：

F_PL＝RpL+Rpf+RpfU+RpfL+RpU       (2)上式中的RpfU+RpfL可以忽视，于是推力F_PL可以由式(3)表示为

F_PL＝Rpc+Rpf+RpU                 (3)RpU可以通过测定横行上压力缸15的推力求得。

挖掘推压阻力Rpc可以根据假设的横行速度从理论上求出。另一方面，以于横行摩擦阻力Rpf，则假设在各个单位深度下加上的横行摩擦力为常数地进行计算。

然后，必要挖掘能力计算部26f将横行下压力缸的推力F_PL与累积地基强度的平衡置换为力矩平衡，进行计算。

图8示明有关横行力的挖掘模式。在此图中，将力矩的力臂基准位置取作横行上压力缸位置，即推力RpU的作用点。

逆时针转动方向的力矩M1由横行下压力缸16的推力F_PL产生，以F_PL×L_A表示，而顺时针转动方向力矩M2则由Rpc×Lx+Rpf×Lx表示。

把力矩的长度设定为Lx是因为Rpc、Rpf上均有分布载荷的缘故。于是，为了求出对应于分布载荷的横行下压力缸的推力F_PL，可累积各深度下的各力矩，根据力矩的平衡方程，计算相应的横行下压力缸16的推力。

在此，首先求出深度方向各构型中挖掘推压阻力f_rpcHi、横行摩擦阻力f_rpfHi。

上述f_rpcHi意味着地基的平均反作用力。可由用于将挖掘刀具朝推压方向贯入每1构型时所需的表面压力X推压方向的面积求得。此f_rpcHi随式(1)中所示切入深度tpx的增加而增加。此外，上述f_rpfHi是每单位深度的铲刀柱横行时的摩擦阻力。

下面分别计算以横行上压力缸15的位置为支点的力矩m_rpcHi、m_rpfHi。构型的中央位置处的深度设为Hi[m]。

m_rpcHi＝(Hi+(L_A+L_B)/1000)frpcHi         (4)

m_rpfHi＝(Hi+(L_A+L_B)/1000)frpcHi         (5)

其次，沿深度方向累积计算各构型的力矩m_rpcHi、m_rpfHi，求出力矩的总和S_mrpcH、s_mrpfH： $S_{\mathrm{mrpcH}}=\underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{pd}}}{\mathrm{\Σ}}}{m}_{\mathrm{rpcHi}}----\left(6\right)$ $S_{\mathrm{mrpfH}}=\underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{pd}}}{\mathrm{\Σ}}}{m}_{\mathrm{rpfHi}}----\left(7\right)$

设SmrpcH为挖掘阻力的总力矩，设SmrpfH为横向摩擦力的总力矩，则力矩的平衡式如下式所示：

F_PL×L_A＝SmrpcH+SmrpfH          (8)展开上式(8)后，可选择下式

FpLcH＝SmrpcH/L_A                (9)

FpLcH＝SmrpfH/L_B                (10)据此可由下式求出横行下压力缸16的推力F_PL：

F_PL＝(SmrpcH/L_A)+(SmrpfH/L_B)            (11)

比较部26g将这样求得的推力FPL的值与挖掘机10的额定输出比较。本实施形式采用的挖掘机10的额定输出(最大横行力)为55t。

其次，挖掘效率评价部26h用额定输出去除由计算求得的推力F_PL：26.5t，成为2.65/55＝0.48。

评价部26h如图9所示，将求得的0.48(额定输出的48％)置换为无因次数48，作为评价值显示于CRT26I的评价栏C12中。同时显示评价记号◎作为挖掘可否判定基准。

挖掘可否判定基准以“◎”、“○”、“△”、“×”四个等级显示。“◎”表示最大推定横行力＜挖掘机标准最大横行力的情形、“○”表示平均推定横行力＜挖掘机标准最大横行力的情形、“△”表示最小推定横行力＜挖掘机标准最大横行力的情形、“×”表示最小推定横行力＞挖掘机标准最大横行力的情形。

  图10中的曲线图是以横轴为评价值，以纵轴表示基岩挖掘横行速度，将各挖掘现场收集到的基岩挖掘横行速度的实际值标绘出而成。例如在通过上述计算求得了评价值时，若根据将对应于评价值48的横行速度实际值绘制成的近似曲线m来求相应结果时，可知能如进度表要求设定进行挖掘作业之际的横行速度。

再如图3所示，各挖掘现场的挖掘数据通过网络逐次存储于管理服务器26的DB26a中。因此，基岩挖掘横行速度实际的标绘点数将随施工现场的增多而增加。由此，可以根据评价值与挖掘横行速度的关系来正确地表示近似曲线m。

上述的地下连续壁的施工支援方法是对挖掘时的施工方法进行支援。下面说明在每日挖掘作业结束时所实施的保养作业支援方法。每日进行的保养作业(The daily aging work)能于次日早晨减少铲刀柱与基岩之间的摩擦(Low friction between post and soil)。

本发明的保养支援方法是在上述的地下连续壁的施工之中于每日的挖掘作业结束之后实施的铲刀柱的保养作业，主要是使铲刀柱从形成的端面与基岩端面退避出，对其退避的距离与在此退避位置中的铲刀柱的机械载荷进行计测，通过将作为计测数据的上述退避距离与机械负荷与预先设定的设定值分别进行比较，来判断保养作业是否适当。

在此情形下能够判断，在挖掘作业结束时实施的保养作业是否进行得适当。

此外，保养支援方法中所用的挖掘机，其关键在于配备有：在每日挖掘作业结束后实施的保养作业中，把从形成端面与基岩端面退避开的铲刀柱的退避距离及其退避位置中的机械负荷作为保养数据来计测的计测部；将作为合适的保养条件的设定值预先存储的保养设定值存储部；通过将上述计测部计测的保养数据与保养设定值存储部中存储的保养设定值比较，判断保养作业是否适当的判断部。

这样就能高效地实施保养作业。

图11示明设于挖掘机10中的控制器30及其外围设备。

控制器30的输入侧连接着指示器31、多级倾斜计测定部32、绝对位置测定部33与机构负荷测定部34，而其输出侧则连接CRT35与通信装置36。

上述指示器31是用于通过指示CRT35画面上显示的图标，而将各种指令输入控制器30。

多级倾斜计测定部32沿铲刀柱的深度方向分四级设置倾斜计32a～32d。

绝对位置测定部33备有位置传感器33a，在保养作业中，使铲刀柱离开基岩时的基岩分开距离与使铲刀脱离开水泥土壁E的形成端面时的形成端面分开距离分别以信号输出。

机械负荷测定部34备有：探测井降铲刀柱的升降滑动压力缸的盖侧压力的压力传感器34a；控制铲刀压力的，即具体探测驱动铲刀的油压马达的工作压力的铲刀压力传感器34b。

在上述控制器30中，作为计测部的分开距离运算部30a接收位置传感器33a输出的信号，计算(计测)铲刀柱脱离开基岩时的基岩分开距离。

计测出的基岩分开距离提供给判断部30b，检查它是否超过存储于作为保养设定值存储部的标准距离存储器30c中的标准基岩分开距离。在本实施形式中，标准分开距离设定为0.50m。

当判断出计测的基岩分开距离超过了标准基岩分开距离，运算部30a便连续接收来自位置传感器33a输出的信号，计算(计测)铲刀柱脱离开形成端面时此形成端面的分开距离。当基岩分开距离未超过标准基岩分开距离时，则不进行下一步骤的形成端面分开距离的检查。

判断部30b检查所计测的形成端面分开距离是否超过标准距离存储器30c中所存储的标准形成端面的分开距离。当超过时，便继续开始作为计测部的面内倾斜运算部30d的处理。相反，当判断没有超过时，则与以上相同，不进行下一步骤。

面内倾斜运算部30d接收来自多级倾斜测定部32的各地下用倾斜计32a～32d输出的信号，计算(计测)铲刀柱的面内倾斜角度。

计算出的面内倾斜角度提供给判断部30e，检查其是否低于标准倾斜存储器30f中存储的标准面内倾斜角度。在本实施形式中，面内倾斜角度设定为0.2°。

当由判断部30e判断出低于标准面内倾斜角度时，判断部30e指令保养处理部30g开始保养作业。

保养处理部30g通过使铲刀转动的同时让铲刀柱反复升降以进行保养作业。

此保养作业时的铲刀柱拉拔力与铲刀压力以及上述基岩分开距离、形成端面分开距离与面内倾斜角度分别存储于保养数据存储器30h中。与此同时，这些数据提供给监控画面显示控制部30i，以数值形成显示于CRT35的画面上。

图12表明上述CRT35上显示的保养作业画面。

上图的画面上准备有用于检查从基岩到铲刀柱的距离的按钮35a、用于检查从形成端面到铲刀柱的距离的按钮35b、用于检测铲刀柱面内倾斜的按钮35c、保养开始按钮35d、保养结速按钮35e以及结束按钮35f。各个按钮能通过指示器31在画面上揿压。

画面右侧分别显示有铲刀柱的面内监控图像35g与面外监控图像35h，监控沿深度方向的铲刀柱各部位的位移量。

保养作业按照画面上各个按钮35a～35f中记载的说明进行。

首先按压按钮35a，计测离基岩端面的距离并记录下来。此时，由于0.56m＞0.50m(标准基岩分开距离)，判定为OK。

其次按压按钮35b，计测离形成端面的距离并记录下来。此时，由于4.56m＞2.8m(标准基岩端面分开距离)，判定OK。

再其次按压按钮35c，计测面内倾斜角度并记录下来。此时由于0.00°＜0.2°(标准面内倾斜角度)，判定OK。

在以上各判定结果为OK后，可以开始保养作业。于是按压按钮35d，开始保养作业，计测铲刀柱的拉拔力与铲刀压力并加以记录。

所执行的保养作业通过按钮35e的压下而结束，同时按下按钮35f而转移到每日常规施工的结束处理。

这样，依随画面上的引导执行保养作业的各工序，在每项工程中对保养作业的各工序进行检查，从而能不依赖于操作人员的经验确实可靠地进行保养作业。

再来说明开始次日挖掘作业前所实施的切边作业的支援方法。

本发明的切边支援方法是在每日挖掘作业开始之前所实施的铲刀柱的切边作业，主要是对铲刀柱的拉拔负荷与挖掘刀具的机构负荷进行测定，将作为计测数据的上述拉拔负荷与机械负荷分别与预先设定的设定值比较，判断切边作业是否适当。

此时能判断挖掘作业开始之前实施的切边作业是否进行得适当。

切边支援方法中所用的挖掘机对于每日挖掘作业开始前实施的铲刀柱的切边作业，要点在于包括：计测铲刀柱的拉拔负荷与挖掘刀具的机械负荷的计测部；存储作为合适切边条件的设定值的切边设定值存储部；比较此计测部计测的切边数据与上述切边设定值存储部中存储的切边设定值，以判断切边作业适当否的判断部。

在此情形下，于实施切边作业时使挖掘刀具不动而以微速拉拔铲刀柱，由计测部计测这时的拉拔力与拉拔时的铲刀柱的机械负荷而提供给判断部。此判断部比较计测的切边数据的各个值与切边设定值存储部中存储的设定值，判断切边作业进行得是否适当，由于采取了这样的结构，故可高效地实施切边作业。

在进行切边作业时，在以微速升降铲刀柱后，作为计测部的拉拔力计算部30j接收升降滑动压力缸压力传感器34a输出的信号，计算(计测)铲刀柱的拉拔力。

计算出的拉拔力提供给判断部30K；判断其是否达到最大拉拔力存储器301中所存储的最大拉拔力。具体地说，当由上述压力传感器34a探测出的工作压力在最大拉拔力以下时，可以判断铲刀柱是在通常状态下工作。另一方面，当到达最大拉拔力时，要以判断未进行微细动作。在铲刀柱不工作时则不进行下一步骤。

在判断出铲刀柱工作后，则以微速转动铲刀同时开始作为计测部的铲刀压力计算部30m的处理。

此计算部30m计算(计测)铲刀压力传感器34b输出的铲刀压力。

计算出的铲刀压力提供给判断部30n，判断其是否达到最大铲刀压力存储器30p中存储的最大铲刃压力。具体地说，当压力传感器34b探测出的铲刀压力在最大铲刀压力以下时，则认为铲刀是在通常状态下工作。

在确认切刀的转动后，判断部30n便指令切边处理部30q开始切边作业。

此处理部30q使铲刀柱微动，再驱动铲刀进行切边作业。此切边时的铲刀柱拉拔力与铲刀压力和运行时间分别存储于切边数据存储器30r中，同时提供给上述监控画面显示控制部30i，以数值形式显示于CRT35的画面上。

图13表明显示于CRT35上的切边作业画面。

图13中于图面上设有用于由微操作进行拉拔的按钮35i、微动OK按钮35j、不进行微动按钮35k、铲刀微动开始按钮351、微动OK按钮35m、切边作业开始按钮35n、切边作业结束按钮35p、施工方式变更按钮35q。

画面左侧中与图12相同地监控着铲刀柱的位移量。

切边作业按画面上各按钮中记载的说明进行。

首先，按压按钮35i，在不使铲刀转动的状态下以微速升降铲刀柱，记录拉拔开始时刻。此是，由于拉拔力65t＜70t(最大拉拔力)，可以按压微动OK钮35j。

在不微动时，通过按压不进行微动按钮35k，在记录下最大拉拔力后，进入其后的铲刀回转作业。

按压此微动OK按钮35j，记录拉拔结束时刻后，可以按压铲刀微动开始钮351。在按压铲刀微动开始钮351后即计测铲刀压力。此时，由于铲刀压力10t＜24t(最大铲刀压力)，可以按压微动OK按钮35m。这时记录下铲刀微动结束时刻。

一般，即使是在初始升降操作下没有微动时，由于铲刀的回转使土砂搅拌导致粘着力降低而有可能发生升降动作。

其次，通过按压微动OK按钮35m可以按压切边开始钮35n。当按压此铲刀微动开始钮351后，便开始切边作业。

切边作业是使铲刀沿周围方向交替反转同时反复进行铲刀柱的升降作业。计测此时的铲刀柱的拉拔力与铲刀压力，将各数据存储于切边数据存储器30r之中。

按压下按钮35p即结束切边作业。再按压按钮35q便可转移到下一个施工方式。

上述保养作业与切边作业中所收集的，存储于保养数据存储器30h与切边数据存储器30r中的各个数据经发送处理部30s与通信装置36发送给管理服务器。

上述保养作业与切边作业的转移也可于CRT35的画面上显示，现取切边作业为例说明。如图14所示，逐日收集的离形成端面的退避距离以曲线L1显示。

切边前的拉拔力以曲线L2显示，切边后的拉拔力以曲线L3显示。

切边前的切线力以曲线L4显示，切边后的切线力以曲线L5显示。

这样，当以曲线显示切边效果的转移时，例如在切边效果高的情形，便可以尽快结束切边作业而转移到挖掘作业等以提高施工效率。

同样，最好将上述计测出的计测数据按时序存储而以曲线形式输出保养作业的推移。

此时，由于是以曲线化形成输出保养作业的推移，就能掌握保养作业的效果。

前述数据库最好能在每日挖掘作业结束后，通过网络从挖掘机接收、存储计测出的数据，具体而言即从形成端面与基岩端面退避的铲刀柱的退避距离，以及在此退避位置处升降铲刀柱时加于铲刀柱上的机构负荷。

另外，最好是通过网络从挖掘机接收、存储挖掘作业开始前实施的切边作业中计测的数据，具体而言即为铲刀柱的拉拔负荷、挖掘工具的机械负荷。

此数据库由于构成为在其中存储了保养数据与切边数据二者中的至少一种，故能对各现场的挖掘机提供保养作业或切边作业数据。

以上虽公开了本发明的一个实施形式，但本发明的技术范围则不受此实施形式所限定。

Claims (16)

1.一种地下连续壁的施工支援方法，此方法包括下述工序：在将备有挖掘刀具的铲刀柱插入地基，一面操作此挖掘刀具一面使铲刀柱沿横向移动而形成挖掘沟的地下连续壁的施工方法之中，沿深度方向求出挖掘对象地基的地基强度分布；求出与根据累积上述地基强度而得到的挖掘阻力相平衡的上述铲刀柱的必要挖掘能力；然后将所述求得的上述必要挖掘能力与现场所用的挖掘机的挖掘能力相比较，根据此比较结果评价挖掘效率。

2.权利要求1所述的方法，上述地基强度中各深度下的地基强度是根据通过钻探进行的地质调查所获得的土质和通过标准贯入试验所获得的试验结果换算成的。

3.权利要求1所述的方法，所述挖掘机的挖掘能力是上述铲刀柱中具备的横行压力缸的最大推力。

4.一种地下连续壁的施工支援方法，此方法包括下述工序：在将备有挖掘刀具的铲刀柱插入地基，一面操作此挖掘刀具一面使铲刀柱沿横向移动而形成挖掘沟的地下连续壁施工时对上述铲刀柱进行的保养作业中，计测从形成端面及基岩端面退避的上述铲刀柱的退避距离以及退避位置上此铲刀柱的机构负荷；将作为此计测数据的上述退避距离与上述机械负荷与预先设定的各设定值进行比较，由此来判断此保养作业是否适当。

5.一种地下连续壁的施工支援方法，此方法包括下述工序：在将备有挖掘刀具的铲土柱插入地基，一面操作此挖掘刀具一面使铲刀柱沿横向移动而形成挖掘沟的地下连续壁施工时上述铲刀的切边作业中，计测上述铲刀柱的拉拔负荷与上述挖掘刀具的机械负荷；将作为计测数据的上述拉拔负荷与机构负荷同预先设定的各设定值进行比较，由此来判断所述切边作业是否适当。

6.权利要求4所述的方法，按上述保养作业中实施的各个工序判断上述保养作业是否适当。

7.权利要求5所述的方法，按上述切边作业中实施的各个工序判断上述保养作业是否适当。

8.权利要求4所述的方法，将上述计测数据按时序存储，以曲线形式输出上述保养作业的推移。

9.权利要求5所述的方法，将上述计测数据按时序存储，以曲线形式输出上述切边作业的推移。

10.一种地下连续壁施工支援用挖掘机，此挖掘机包括：备有插入挖掘对象地基中的挖掘刀具的铲刀柱；在上述铲刀柱的保养作业中，将从形成端面及从基岩端面退避开的上述铲刀柱的退避距离与退避位置处所述铲刀柱的机械负荷作为保养数据而进行计测的计测部；将作为合适的保养条件的设定值预先存储的保养设定值存储部；以及通过将上述计测部计测出所述保养数据与上述保养设定值存储部中存储的前述设定值进行比较，判断上述保养作业是否合适的判断部。

11.一种地下连续壁的施工支援用挖掘机，此挖掘机包括：备有插入挖掘对象地基中的挖掘刀具的铲刀柱；在此铲刀柱的切边作业中对此铲刀柱的拉拔负荷与挖掘刀具的机械负荷进行计测的计测部；存储作为适当的切边条件的设定值的切边设定值存储部；以及通过将上述计测部所计测出的切边数据与上述切边设定值存储部存储的设定值加以比较来判断上述切边作业是否适当的判断部。

12.一种地下连续壁的施工支援用系统，此系统包括：具有配备了挖掘刀具的铲刀柱向通过一面操作此挖掘刀具一面使此铲刀柱沿横向运动以形成挖掘沟的地下连续壁施工用挖掘机；以及通过网络与上述挖掘机连接的管理计算机，以管理计算机则包括：根据所给地基性状沿深度方向求挖掘对象地基的地基强度分布地地基强度评价部、根据上述地基强度分布求出累积地基强度而求出与由此累积地基强度获得的挖掘阻力相平衡的上述铲刀柱的必要挖掘能力的必要挖掘能力计算部、对求出的上述必要挖掘能力和搬入现场的挖掘机的挖掘能力进行比较的比较部、依据上述比较部的比较结果评价挖掘效率的挖掘效率评价部、接受此控制机的请求将上述挖掘效率评价部的挖掘效率评价结果发送给此挖掘机的收发部。

13.权利要求12所述的系统，其中所述挖掘机包括：在上述铲刀柱的保养作业中，将从形成端面及基岩端面退避开的上述铲刀柱的退避距离上退避位置处所述铲刀柱的机构负荷作为保养数据进行计测的计测部；将作为合适保养条件的设定值预先存储的保养设定值存储部；以及通过将上述计测部计测出的所述保养数据与上述保养设定值存储部中存储的前述设定值进行比较，判断上述保养作业是否合适的判断部。

14.权利要求12所述的系统，所述挖掘机包括：在上述铲刀柱的切边作业中对铲刀柱的拉拔负荷与挖掘刀具的机械负荷进行计测的计测部；存储作为适当的切边条件的设定值的切边设定值存储部；以及通过将上述计测部所计测出的切边数据与上述切边设定值存储部存储的上述设定值加以比较来判断上述切边作业是否适当的判断部。

15.权利要求12所述的系统，所述管理计算机还具有存储了在各个现场试验所得的地基性状等信息的数据库，该管理计算机接受上述挖掘机的请求发送必要的信息。

16.权利要求15所述的系统，所述数据库存储着挖掘作业结束后实施的保养作业中计测出的数据以及挖掘作业开始时实施的切边作业中计测出的数据两者中的至少一种。

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