JP2006501384A - 地盤の重錘落下式締固め - Google Patents

Abstract

一態様において、本発明は、重錘（２８）を地盤表面上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す工程を含む地盤締固め方法に関する。該地盤の一つ又は複数の瞬間特性の表示を、該地盤表面への衝撃から周期的に得る。これら表示に従って、地盤一つ又は複数の所定特性を実現するために、その後の衝撃の回数及び／又は各衝撃時の地盤へ付与されたエネルギー及び／又は該衝撃の頻度が、通常はＰＬＣ方式の制御装置によって自動的に制御される。他の態様において、本発明は、重錘（２８）と、該重錘を地盤表面上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す手段（３０）と、を含む地盤締固め機（１０）に関する。また、本装置は、地盤の一つ又は複数の瞬間特性の表示を提供するように構成されたモニタ手段（４２）と、前記制御手段（４４）とを有する。更に、本発明は、現場での瞬間地盤特性を計測する方法及び装置に関する。

Description

本発明は、重錘落下式地盤締固めを実現すると共に、地盤の特質をモニターする方法及び装置に関するものである。

比較的小さい面積の地盤を締め固める必要があるが、ある種のローラなどを通常使用する従来の地盤締固め機を使用するのは不適当な用途が数多くある。地盤の締固めの重要な例としては、隣り合った橋台があり、そこでは限られた空間のため、従来の大型ローラや他の機械による締固めが不可能である。地盤の締固めの他の例としては、パイプ用の比較的狭い溝や細長い基礎地盤などがある。さらに他の例として、道路断面の部分的な破損が比較的小さい面積で起きた可能性がある場合の道路整備がある。

小型振動ローラや衝撃装置が利用可能であり、上記用途に広く用いられているが、かかる装置によって得られる地盤の締固めの程度や締固めが作用する深さには制限がある。結果として、過度の沈下及び・又は構造不良が比較的短期間の後に生じる可能性がある。

上記で想定したような状況において、地盤の締固めを実現するために、重錘落下式地盤締固めを用いることが提案されている。重錘落下式締固めでは、頑丈な重錘を上昇させて落下させることを繰り返し、地盤表面を締固めるために地盤表面に衝撃を与える。公知の重錘落下式地盤締固めに関する詳細は、例えば、ＷＯ００／２８１５４を参照されたい。

重錘落下式地盤締固め方式は適切であるが、この種の締固め技術を可能にし、その可能性を最大限に引き出すには、締固め作業をよりよく制御することが要求される。

本発明の一態様によれば、重錘を地盤表面上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す工程と、地盤表面に対する衝撃から、地盤の一つ又は複数の瞬間特性の表示を周期的に得る工程と、一つ又は複数の所定の特性を前記地盤において実現させるために、その後の衝撃の回数及び／又は各衝撃時に地盤へ付与されたエネルギー及び／又は該衝撃の頻度を、示された一つ又は複数の特性に従って制御する工程と、を含むことを特徴とする地盤の締固め方法が提供される。

表示される瞬間特性は、周期的に得られ、例えば、地盤剛性、地盤強度、又は地盤の支圧強度のような機械的特性を含んでもよい。あるいは、表示は、地盤の総沈下量又は増分沈下量のような特性に関して周期的に得てもよい。

好ましくは、制御手段は、上記パラメータのうち一つ又は複数を自動的に変更し、一つ又は複数の所定地盤特性を得るように用いられる。該制御手段は、例えば、目標とする一つ又は複数の所定地盤特性が事前にプログラムされたＰＣＬ（プログラマブルロジック調節器）から構成してもよい。

上記方法の好ましい実施例において、センサは、前記重錘に連結して周期的な表示を提供すると共に、該センサの出力は前記制御手段に送られる。このセンサは、例えば、各衝撃時の前記重錘の減速度をモニターし、例えば、前記地盤の瞬時剛性に関する信号を前記制御手段に出力するように構成された加速度計であってもよい。

本発明の他の態様によれば、重錘と、該重錘を地盤表面の上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す手段と、を含む重錘落下式地盤締固め機と、
地盤の一つ又は複数の瞬間特性の周期的な表示を提供するように構成されたモニタ手段と、
前記モニタ手段によって得られる表示に応じて、その後の衝撃の回数及び／又は各衝撃時に地盤へ付与されたエネルギー及び／又は該衝撃の頻度を含む種々のパラメータを制御し、それによって一つ又は複数の所定の地盤特性を前記地盤において実現させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする地盤締固め装置が提供される。

前述したように、前記制御手段は、実現が望まれる所定地盤特性の一つ又は複数が事前にプログラムされると共に、上記したパラメータの一つ又は複数を制御するように構成されたＰＬＣから構成されることも可能である。

また、本発明の装置は、前記制御手段と連動し、グローバル・ポジショニング・システムを代表とする位置モニタを含んでもよく、地理図に従って、制御手段が地盤の締固めの制御を行うことを可能にした。

本発明の装置は、車両搭載型であってもよく、また、車両で運搬される搬送状態から車両の横に載置される作業位置へ移動可能としてもよい。

本発明の更に他の態様によれば、現場で地盤の一つ又は複数の物理的特性を計測する方法であって、重錘と、該重錘を地盤表面の上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す手段と、を含む重錘落下式地盤締固め機を、前記現場に備える工程と、前記重錘によって地盤表面に与られる衝撃から、該地盤の一つ又は複数の物理的瞬間特性を計測する工程と、を含むことを特徴とする方法が提供される。

さらにまた、本発明は、現場で地盤の一つ又は複数の物理的特性を計測する装置であって、重錘と、該重錘を地盤表面の上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す手段と、該重錘によって付与された衝撃から、該地盤の一つ又は複数の物理的瞬間特性を計測する手段と、を含む重錘落下式地盤締固め機を含むことを特徴とする装置が提供される。

本発明に係る重錘落下式地盤締固め装置１０を図に示す。本実施例において、装置１０は、トラック１４のシャシー１２に搭載されているが、当然のことながら、該装置は、同様に、トラック又はトラクタに牽引される車輪トレーラのシャシー、又はトラック式自己推進型車両若しくはトレーラに搭載することも可能である。

装置１０は、横方向に延びる横梁１８に対して左右に可動に取り付けられたフレーム１６を含み、横梁１８は、トラック１４の後端に回転軸２０で枢支される。フレーム１６は、後方に向けられたサスペンション２６を支持する一対の垂直支持部材２２を含む。部材２６の後端は、締固め用重錘２８の垂直方向上方に位置し、油圧シリンダ３０は、図示のように、サスペンション部材２６と前記重錘との間で作動する。前記重錘から垂直方向に延びるガイドロッド３２は、傾斜した補強材３５によって部材２２に連結されたガイドシリンダ３４内を摺動する。

支持部材２２に接続されたブラケット３６は、上記のように前記フレームを左右に移動させるために、横梁１８に摺動可能に嵌合している。本装置は、フレーム１６を左右に駆動する駆動装置（図示せず）を含む。該駆動装置は、従来の多くの種類のうちのいずれを用いてもよい。例えば、少なくともいくつかの部材がブラケット３６内部に取り付けられたチェーン式スプロケット駆動及び／又は横梁１８とであってもよい。

重錘落下式地盤締固め装置は、重錘２８が地面に置かれた作業状態が図示されている。締固め装置は、地盤締固め作業時は、この状態で作動する。締固め装置をある位置から他の位置へ移動させるときには、横梁１８から延びるラグ４０とシャシー１２との間で動作する油圧シリンダ３８を縮め、フレーム１６を旋回させて、シャシー１２の上にほぼ水平に臥せて置く。

使用時には、シリンダ３０を収縮させて重錘２８を上昇させた後、該重錘を落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返すことによって、該重錘の真下の地盤を締め固める。

加速度計４２は、重錘２８に取り付けられ、その出力はＰＬＣ４４に送られる。該ＰＬＣは、リモート部材として図１に略図で示されているが、勿論、実際には、該ＰＬＣ及び他の付属機器は、装置自体の一部分として構成されるものである。

重錘が地盤に衝撃を与えるので、加速度計によって計測されるその減速度によって、地盤の瞬間剛性の表示が得られ、ひいては、地盤の締固め度合いの正確なリアルタイムの表示が得られる。この例においては、前記ＰＬＣは、本装置に関して、地盤が所定レベルの地盤剛性を得るように事前にプログラムされている。更に該ＰＬＣは、締固め作業の種々パラメータを自動制御する。例えば、ＰＬＣによって、各衝撃時に地盤に加えられる衝撃エネルギーを制御することができる。これは、シリンダ３０の油圧動作を制御することによって、及び／又は、前記重錘の位置を検知するのに適した重錘位置センサを用いることによって、前記重錘を各打撃前に上昇させる高さを変更し、またそれに応じて、蓄えられ、地盤に伝達され得る位置エネルギーを変更することにより実現される。

一例として、加えられる衝撃エネルギーが、ある回数の衝撃に対しては同じ値を持ち、その後に続く衝撃などに対しては異なる値を持つように、ＰＬＣによって制御してもよい。あるいは、衝撃ごとに衝撃エネルギーを変えたり、又は締固め作業中ずっと同じエネルギーレベルを維持してもよい。

また、前記ＰＬＣは、そのプログラムに従って、地盤に加える打撃の数を制御することも出来る。さらに他の可能性として、ＰＬＣは、衝撃頻度を制御することが出来、この場合、各衝撃サイクルの長さを変えることによって、及び／又は、サイクル間の時間経過を変えることによって行われる。特に言及しないが、他の可変パラメータもＰＬＣによって瞬時に制御することが可能である。

図において、５０は、可撓性ケーブルトレイを示し、信号送信ワイヤ及び／又は、シリンダ３０や、油圧ポンプなどのその補助装置用の油圧ホースを保持している。また、実際には油圧ユニット（図示せず）がシャシーに搭載されるものとする。

実際のところ、上述した地盤締固め装置は、ある現場のさまざまな位置で地盤を締め固めるために、又はその現場全体を締め固めるために使用することができる。勿論、該現場のある位置から他の位置へ車両を運転し、地盤締固め装置を該現場の別の区域を締め固めるために使うことも可能である。該車両の各停止位置では、限られた細長い地盤を締め固めるのに本装置を使用することが出来る。これは、横梁１８上を左右に移動するフレーム１６の機能や、車両の操作性によって、可能となる。

また、上述した地盤締固め装置は、ＧＰＳ(グローバル・ポジショニング・システム（衛星利用測位システム）)を代表とする測位システムと連動させることも出来、その結果、地盤剛性の表示を地理的な位置と関連付けることが可能である。すなわち、これによって現場の異なる位置での地盤締固め度合いに関するリアルタイム情報を提供する敷地図を得ることが出来る。地理的位置と地盤締固め度合いとに関する統合情報は、デジタル処理で記憶されると共に／又は図式化されることによって、現場全体又はそのうちの選択した区域の地盤締固めの状態がほぼ完全に分析される。

現場全体の地盤区域を締め固めることについて述べてきたが、本発明の趣旨は、特定レベルの締固めを必要とする単一で、小面積の締固めについても同様に適用可能である。ここでは、代表例として、橋台のような固定構造物や建造物付近の地盤の締固めを挙げている。

地盤剛性をモニターすることや所望レベルの地盤剛性を得るために作動パラメータを変更することについて具体的に述べてきたが、本装置を他のいろいろな地盤特性をモニターすることや特定の所望特性を１つ又は複数得るために作動パラメータを制御することは、本発明の範囲内である。本装置は、例えば地盤強度及び／又は支圧強度のような、剛性以外の他の機械的地盤特性のいくつかの中のいずれか一つ又は複数をモニタするように構成したり、また所望の特性を得るために作動パラメータを制御するように構成されることも可能である。さらにまた、本装置は、各時点で総地盤沈下量や増分沈下量のような地盤特性、即ち、所定期間における地盤沈下量あるいは１回又は複数回の打撃の結果としての地盤沈下量をモニタするように構成され得る。

特定の地盤特性、上記の例では地盤剛性、をモニターする加速度計に代えて、他の適当な種類のセンサのいずれも使用可能である。センサの他の実行可能な種類としては、衝撃時の重錘の速度を計測する速度センサや、地盤沈下を計測する変位変換器あるいは衝撃時に重錘によって地盤表面に加えられる力又は圧力を計測する力／圧変換器のような変位センサが挙げられる。

前述したように、本発明の趣旨は、地盤締固めを実現し制御するだけでなく、現場での地盤の瞬間特性を計測することにある。このため、上記した本装置を、地盤特性を瞬時に計測することが必要な現場の各位置で重錘２８を一度だけ上昇させるように構成してもよい。その場合、上記した加速度計及び／又は変換器からなるモニタ機器は、各位置で、剛性や沈下量などの選択した地盤特性の計測を行うように構成される。上述の装置の場合と同様に、この場合の装置も、ＧＰＳのような地理的測位システムと連動させ、それによって異なる現場位置について地盤特性の測定を行うようにしてもよい。このようにして得られた情報は、適切な信号処理装置や関連するソフトウェアによって、輪郭線又は他の方法で示されたマップの形式で、あるいは表形式として示してもよい。例えば、本発明は、現場を証明する際に役立てるために、地盤技術者らが用いることも可能である。

本発明に係る車両搭載型の重錘落下式地盤締固め装置の側面図であり、該装置は、作業状態にある。 図１に示す装置の斜視図である。

符号の説明

１０ 地盤締固め機
１６ フレーム
１８ 横梁
２０ 回転軸
２２ 垂直支持部材
２６ サスペンション
２８ 重錘
３０ 油圧シリンダ
３２ ガイドロッド
３４ ガイドシリンダ
３６ ブラケット
４０ ラグ
４２ 加速度計
５０ ケーブルトレイ

Claims (25)

1. 地盤の締固め方法であって、
   重錘を地盤表面上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す工程と、
   地盤表面に対する衝撃から、地盤の一つ又は複数の瞬間特性の表示を周期的に得る工程と、
   一つ又は複数の所定の特性を前記地盤で実現させるために、その後の衝撃の回数及び／又は各衝撃時に地盤へ付与されたエネルギー及び／又は該衝撃の頻度を、示された一つ又は複数の特性に従って制御する工程と、
   を含むことを特徴とする地盤の締固め方法。
2. 表示は、地盤の機械的又は物理的瞬間特性から周期的に得られることを特徴とする請求項１に係る方法。
3. 前記地盤の機械的特性は、地盤剛性、地盤強度、又は地盤の支圧強度の一つ又は複数を含むことを特徴とする請求項２に係る方法。
4. 表示は、地盤の総沈下量又は増分沈下量から周期的に得られることを特徴とする請求項１に係る方法。
5. 制御手段は、衝撃の回数及び／又は各衝撃時に地盤へ付与されたエネルギー及び／又は該衝撃の頻度のうち一つ又は複数を自動的に変更し、一つ又は複数の所定地盤特性を得るように用いられることを特徴とする前記請求項のいずれか一つに係る方法。
6. ＰＬＣは、目標とする一つ又は複数の所定地盤特性が事前にプログラムされており、前記制御手段として使用されることを特徴とする請求項５に係る方法。
7. センサは、前記重錘に連結して周期的な表示を提供すると共に、該センサの出力は前記制御手段に送られることを特徴とする請求項７又は８に係る方法。
8. 加速度計は、前記重錘に連結され、各衝撃時の重錘の減速度に関する信号を前記制御手段に出力するように構成されていることを特徴とする請求項８に係る方法。
9. 重錘と、該重錘を地盤表面の上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す手段と、を含む重錘落下式地盤締固め機と、
   地盤の一つ又は複数の瞬間特性の周期的な表示を提供するように構成されたモニタ手段と、
   前記モニタ手段によって得られる表示に応じて、その後の衝撃の回数及び／又は各衝撃時に地盤へ付与されたエネルギー及び／又は該衝撃の頻度を含む種々のパラメータを制御し、それによって一つ又は複数の所定の地盤特性を前記地盤において実現させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする地盤締固め装置。
10. 前記制御手段は、実現が望まれる所定地盤特性の一つ又は複数が事前にプログラムされると共に、前記種々パラメータの一つ又は複数を制御するように構成されたＰＬＣから構成されることを特徴とする請求項９に係る装置。
11. 前記制御手段と連動する地理的位置モニタを更に含み、地理図に従って、制御手段が地盤の締固めの制御を行うことを可能にしたことを特徴とする請求項１０に係る装置。
12. 前記地理的位置モニタは、グローバル・ポジショニング・システムであることを特徴とする請求項１１に係る装置。
13. 前記重錘と連結して、前記周期的な表示を提供するセンサを更に含み、該センサの出力は前記制御手段に送られることを特徴とする請求項１０又は１２に係る装置。
14. 前記センサは、各衝撃時の前記重錘の減速度に関する信号を前記制御手段に出力するように構成された加速度計であることを特徴とする請求項１３に係る装置。
15. 車両搭載型であることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一つに係る装置。
16. 前記装置は、車両で運搬される搬送状態から車両の横に載置される作業位置へ移動可能であることを特徴とする請求項１５に係る装置。
17. 現場で地盤の一つ又は複数の機械的特性を計測する方法であって、
    重錘と、該重錘を地盤表面の上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す手段と、を含む重錘落下式地盤締固め機を、前記現場に備える工程と、
    前記重錘によって地盤表面に与られる衝撃から、該地盤の一つ又は複数の機械的瞬間特性を計測する工程と、
    を含むことを特徴とする方法。
18. 地理的位置モニタは、瞬時に計測された地盤特性を前記現場での地理的位置に関連付けるために設けられていることを特徴とする請求項１７に係る方法。
19. 現場で地盤の一つ又は複数の機械的特性を計測する装置であって、重錘と、該重錘を地盤表面の上方に上昇させた後、落下させて地盤表面に衝撃を与えることを繰り返す手段と、該重錘によって付与された衝撃から、該地盤の一つ又は複数の機械的瞬間特性を計測する手段と、を含む重錘落下式地盤締固め機を含むことを特徴とする装置。
20. 瞬時に計測された地盤特性を現場の地理的位置と関連付けるように構成された地理的位置モニタを更に含むことを特徴とする請求項１９に係る装置。
21. 前記地理的位置モニタは、グローバル・ポジショニング・システムであることを特徴とする請求項２０に係る装置。
22. 前記重錘と連結して前記地盤の機械的特性に関する表示を提供するセンサを含むことを特徴とする請求項１９又は２１に係る装置。
23. 前記センサは、各衝撃時の前記重錘の減速度に関する信号を前記制御手段に出力するように構成された加速度計であることを特徴とする請求項２２に係る装置。
24. 車両搭載型であることを特徴とする請求項１９乃至２３のいずれか一つに係る装置。
25. 前記装置は、車両で運搬される搬送状態から車両の横に載置される作業位置まで移動可能であることを特徴とする請求項２４に係る装置。

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