JP2007327305A

JP2007327305A - 掘削機の位置計測方法

Info

Publication number: JP2007327305A
Application number: JP2006161418A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Takizawa; 英俊滝沢; Fujio Ito; 不二夫伊藤; Yoshiteru Fujikawa; 芳輝藤川
Original assignee: MURAKAMIGUMI KK; Obayashi Corp
Current assignee: MURAKAMIGUMI KK; Obayashi Corp
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】作業者によることなく、常に一定の計測精度が得られる掘削機の位置計測方法を提供する。
【解決手段】掘削機のケリーバー５を用いて地中連続壁を構築する際に、ケリーバー５の位置を計測するための掘削機の位置計測方法であって、ケリーバー５の設計位置２の近傍にガイド定規３Ａを設置し、ケリーバー５の掘削方向前方側の第１面６とこの第１面６に隣接するガイド定規３Ａと反対側の第２面７との間に曲尺４を当てて、曲尺４とガイド定規３Ａとの第１交点Ｂを求め、ケリーバー５の掘削方向後方側の第３面８とこの第３面８に隣接する第２面７との間に曲尺４を当てて、曲尺４とガイド定規３Ａとの第２交点Ｃを求め、この求めた交点Ｂ、Ｃを基にしてケリーバー５の位置を計測する。
【選択図】図７

Description

本発明は、掘削機の位置計測方法に関し、特に、ケリーバーの先端にカッターユニット部が設けられたＣＳＭ掘削機等の掘削機のケリーバーの実際位置を計測するのに有効な掘削機の位置計測方法に関する。

例えば、ＣＳＭ工法（ＣｕｔｔｅｒｓｏｉｌＭｉｘｉｎｇ）により、地盤改良等を目的として地盤に土留壁や遮水壁等の地中連続壁を構築する際に使用されるＣＳＭ掘削機は、ケリーバーの先端にカッターユニット部が設けられており、このケリーバーとカッターユニット部との協働により、地盤を掘削しながらセメントミルクを注入して、掘削土とセメントミルクとを攪拌混合することにより、ソイルセメント壁体からなる地中連続壁を構築することができるものである。

ところで、上記のような構成の掘削機を用いて地盤にソイルセメント壁体による地中連続壁を構築する場合、カッターユニット部は限られた平面長さであるため、カッターユニット部による複数回の掘削作業を連続して行い、複数のソイルセメント壁体を繋ぎ合わせることにより、所定の長さの地中連続壁を構築している。

その際、個々のソイルセメント壁体が設計位置からずれて構築されると、隣接するソイルセメント壁体同士を真っ直ぐに繋ぎ合わせることが困難になるため、地中連続壁として所定の壁厚及び強度が得られなくなる。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている地下連続壁工法用掘削装置では、掘削機の掘削深度、ねじれ、及び傾斜を検出し、この検出結果をリアルタイムで処理して視覚的に表示し、この表示結果に基づいて掘削機を制御している。しかし、この方法では、各種センサやコンピュータを用いる必要があるためシステムが複雑化してしまう。

一方、実際の工事現場では、図８に示すように、ケリーバー２５の設計位置を挟んで一対のガイド定規２３Ａ、２３Ｂを互いに平行に設け、ケリーバー２５の掘削方向前方側の第１面２６とガイド定規２３Ａとの間、及びケリーバー２５の掘削方向後方側の第２面２７とガイド定規２３Ａとの間にそれぞれ直定規を当てて、ケリーバー２５の第１面２６及び第２面２７とガイド定規２３Ａとの交点Ｐ_１、Ｐ_２を求め、この交点Ｐ_１、Ｐ_２からケリーバー２５の実際位置（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｐ_１〜Ｐ_３、Ｐ_３〜Ｐ_２）を計測し、この計測した実際位置に応じて、ケリーバー２５の傾き、回転角度等を調整することも行っている。
特開平５−１５６８８２号公報

しかし、上記のような直定規を用いてケリーバー２５の実際位置を計測する方法にあっては、直定規の当て方によって計測値に誤差が生じるため、作業者の経験によって計測精度にばらつきが生じてしまい、常に一定の精度でケリーバー２５の実際位置を計測することができない。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、作業者によって計測精度にばらつきが生じるようなことがなく、常に一定の精度でケリーバーの実際位置を計測することができる掘削機の位置計測方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、掘削機のケリーバーを用いて地中連続壁を構築する際に、前記ケリーバーの位置を計測するための掘削機の位置計測方法であって、前記ケリーバーの設計位置の近傍にガイド定規を設置し、前記ケリーバーの掘削方向前方側の第１面と該第１面に隣接する前記ガイド定規と反対側の第２面とに曲尺を当てて、該曲尺と前記ガイド定規との第１交点を求め、前記ケリーバーの掘削方向後方側の第３面と該第３面に隣接する前記第２面とに曲尺を当てて、該曲尺と前記ガイド定規との第２交点を求め、この求めた第１交点及び第２交点を基にして前記ケリーバーの位置を計測することを特徴とする。

本発明による掘削機の位置計測方法によれば、ケリーバーの掘削方向前方側の第１面とその第１面に隣接するガイド定規と反対側の第２面とに曲尺を当てて、曲尺とガイド定規との第１交点を求め、ケリーバーの掘削方向後方側の第３面とその第３面に隣接する第２面とに曲尺を当てて、曲尺とガイド定規との第２交点を求め、この求めた第１交点及び第２交点を基にすることによりケリーバーの実際位置を計測することができることになる。従って、作業者によって計測精度にばらつきが生じるようなことはなく、常に一定の精度でケリーバーの実際位置を計測することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘削機の位置計測方法であって、前記ケリーバーの表面には台座が着脱自在に取り付けられ、該台座の取り付け位置、取り付け角度を調整することにより、該台座と前記ガイド定規との間に前記曲尺が水平に架け渡されることを特徴とする。

本発明による掘削機の位置計測方法によれば、曲尺をケリーバーの掘削方向前方側の第１面とそれに隣接する第２面との間、及び掘削方向後方側の第３面とそれに隣接する第２面との間に当てる際に、ケリーバーの表面（第１面又は第３面）に台座を取り付け、この台座の上下方向の位置及び傾きを調整して、台座の上面とガイド定規の上面との間に曲尺を水平に架け渡すことにより、曲尺を水平にした状態で第１交点及び第２交点を求めることができ、この第１交点及び第２交点に基づいてケリーバーの実際位置を高精度で計測することができる。

以上、説明したように、本発明の掘削機の位置計測方法によれば、ケリーバーの掘削方向前方側の第１面とそれに隣接するガイド定規と反対側の第２面とに曲尺を当てて、曲尺とガイド定規との第１交点を求め、ケリーバーの掘削方向後方側の第３面とそれに隣接する第２面とに曲尺を当てて、曲尺とガイド定規との第２交点を求めることにより、この求めた第１交点及び第２交点を基にしてケリーバーの実際位置を計測することができる。従って、作業者によって計測精度にばらつきが生じるようなことはなく、常に一定の精度でケリーバーの実際位置を計測することができる。
また、台座を用いて曲尺をケリーバーの第１面とガイド定規との間、ケリーバーの第３面とガイド定規との間に水平に架け渡すことにより、より高精度で第１交点及び第２交点を求めることができ、この求めた第１交点及び第２交点を基にして、より高精度にケリーバーの実際位置を計測することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７に、本発明による掘削機の位置計測方法の一実施の形態を示す。図１はケリーバーの設計位置と実際位置との関係を示す説明図、図２及び図３はケリーバーの位置計測方法を示す説明図、図４は図２のＡ矢視図、図５は台座の正面図、図６は図５の平面図、図７はＸ−Ｙ座標系上におけるケリーバーの設計位置及び実際位置の説明図である。

すなわち、この掘削機の位置計測方法は、公知のＣＳＭ工法（ＣｕｔｔｅｒｓｏｉｌＭｉｘｉｎｇ）等により、地盤改良等を目的として地盤に土留壁や遮水壁等の地中連続壁を構築する際に適用可能なものであって、掘削機の位置、つまりＣＳＭ工法等により構築される地中連続壁の実際の構築位置を計測するのに有効なものである。

ＣＳＭ工法は、ＣＳＭ掘削機（以下、「掘削機」という。）を用い、掘削機のケリーバーの先端に設けられているカッターユニット部によって地盤を掘削しながら、ケリーバーを介してカッターユニット部の先端からセメントミルクを注入し、掘削土とセメントミルクとを攪拌混合することにより、ソイルセメント壁体による地中連続壁を構築する工法であって、地盤の土質性状に影響されることなく、大深度の地中連続壁を効率良く構築できる工法として広く利用されている。

掘削機により地盤にソイルセメント壁体による地中連続壁を構築する場合、カッターユニット部は限られた平面長さであるため、１回の掘削作業で地中連続壁の全長に対応するソイルセメント壁体を構築することができない。このため、カッターユニット部による複数回の掘削作業を連続して行い、複数のソイルセメント壁体を繋ぎ合わせることにより、地中連続壁の全長に対応する一連のソイルセメント壁体を構築している。

複数のソイルセメント壁体を繋ぎ合わせて地中連続壁を構築する場合、地盤の土質性状等の影響により、個々のソイルセメント壁体が設計位置からずれた状態で構築され、隣接するソイルセメント壁体同士が設計位置からずれた状態で繋ぎ合わされてしまうことがある。このため、本実施の形態においては、個々のソイルセメント壁体を構築する際に、掘削機のケリーバーの実際位置を計測することにより、ケリーバーの計測位置に基づいた地中連続壁の構築位置を計測している。

具体的には、図１に示すように、地盤１上に、ケリーバー５の設計位置２を挟んで、Ｈ型鋼等からなる一対のガイド定規３Ａ、３Ｂを、設計位置２がそれらの中央に位置するように平行に設置した状態で、設計位置２に掘削機のカッターユニット部（図示せず）をセットし、カッターユニット部を作動させて地盤１の掘削を開始する。なお、図１中、９はケリーバー５の実際位置である。

そして、カッターユニット部により地盤１を所定の深度まで掘削し、その後にカッターユニット部を停止させ、図２に示すように、曲尺４を矩形断面のケリーバー２の掘削方向前方側の第１面６とそれに隣接するガイド定規３Ａと反対側の第２面７とに当て、曲尺４により第１面６をガイド定規３Ａまで延出して、第１面６とガイド定規３Ａとの第１交点Ｂを求める。さらに、図３に示すように、曲尺４を矩形断面のケリーバー２の掘削方向後方側の第３面８とそれに隣接するガイド定規３Ａと反対側の第２面７との間に当て、曲尺４により第３面８をガイド定規３まで延出して、第３面８とガイド定規３Ａとの第２交点Ｃを求める。そして、このようにして求めた第１交点Ｂ及び第２交点Ｃを基にして、ケリーバー５の実際位置９を計測し、このケリーバー５の計測した実際位置９に基づいて、後述する計算式により地中連続壁の構築位置を求める。

曲尺４をケリーバー５に当てる場合、図４に示すように、台座１０を用いることが好ましい。この台座１０は、図５及び図６に示すように、Ｌ形鋼等からなる本体部１１と、本体部１１に取り付けられる一対のマグネット１２、１２とを備えており、マグネット１２、１２を介してケリーバー５の表面（第１面６又は第３面８）に着脱自在に取り付けられる。

台座１０の本体部１１をケリーバー５の第１面６又は第３面８に取り付けた状態で、本体部１１の上面と一方のガイド定規３Ａの上面との間に曲尺４を架け渡し、曲尺４が水平になるように水準器を用いて台座１０の上下方向の位置、傾きを調整することにより、ケリーバー５とガイド定規３Ａとの間に曲尺４を水平に架け渡すことができ、第１交点Ｂ及び第２交点Ｃを高精度で求めることができる。

次に、図７を参照しながら、ケリーバー５の実施位置９の計測方法について説明する。
まず、ケリーバー５の設計位置２（破線で示す）の中心Ｏ_１を通り、Ｘ軸が設計位置２の長手方向に平行な直交Ｘ−Ｙ座標系を想定し、Ｙ軸とガイド定規３Ａとの交点をＡとし、Ｘ軸とガイド定規３Ａとの間の距離をＹとし、設計位置２におけるケリーバー５のガイド定規３Ａ側の面とガイド定規３Ａとの間の距離をＬ_０１とし、掘削方向後方側の第３面８とガイド定規３Ａとの間の距離をＬ_０２とする。なお、ケリーバー５には、６００ｍｍ×３４０ｍｍの矩形断面のものを使用している。これらより、Ｌ_０１、Ｌ_０２はケリーバー５の設計位置２及びガイド定規３Ａ、３Ｂの設置位置により既知である。

また、実際位置９におけるケリーバー５の掘削方向前方側の第１面６と第１交点Ｂとの間の距離をＬ_１とし、ケリーバー５の掘削方向後方側の第３面８と第２交点Ｃとの間の距離をＬ_２とし、第１交点ＢのＹ軸からの距離をＸ_Ａとする。なお、これらより、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｘ_Ａが現場で測定されることになる。

そして、実際位置９のケリーバー５の中心をＯ_２とし、Ｏ_２を通り、Ｘ´軸が実際位置のケリーバー５の長手方向に平行な直交Ｘ´−Ｙ´座標系を想定し、Ｏ_２のＹ軸からの距離をＸ_１、Ｏ_２のＸ軸からの距離をＹ_１とし、Ｏ_２のガイド定規３Ａからの距離をＹ_０とし、Ｙ´軸とガイド定規３Ａとの交点をＡ´´とし、Ｏ_２を通るＹ軸に平行な線ａとガイド定規３Ａとの交点をＡ´とし、Ａ´とＡ´´との間の距離をＸ_０とする。そして、Ｙ´軸のＹ軸からの回転角度をθとすると、以下の関係式が成り立つ。
θ＝ｔａｎ^−１｛（Ｌ_１−Ｌ_２）／６００｝……（１）
Ｙ＝｛（Ｌ_０１＋Ｌ_０２）＋３４０｝／２……（２）
Ｘ_０＝｛（Ｌ_１＋Ｌ_２）／２＋３４０／２｝×ｓｉｎθ……（３）
Ｙ_０＝｛（Ｌ_１＋Ｌ_２）／２＋３４０／２｝×ｃｏｓθ……（４）
Ｘ_１＝６００／２−Ｘ_Ａ＋（Ｌ_１＋３４０／２）×ｓｉｎθ……（５）
Ｙ_１＝Ｙ＋Ｙ_０……（６）

次に、上記の（１）式に、実際位置９におけるケリーバー５の第１面６と第１交点Ｂとの間の距離Ｌ_１、第３面８と第２交点Ｃとの間の距離Ｌ_２を代入し、Ｙ´軸のＹ軸からの回転角度をθを求める。この求めた回転角度θにより、ケリーバー５の実際位置９が設計位置２から水平方向にどの程度回転しているかが分かる。

次に、上記の（２）式に、設計位置２におけるケリーバー５の第１面６とガイド定規３Ａとの間の距離Ｌ_０１、及び第３面８とガイド定規３との間の距離をＬ_０２を代入し、ケリーバー５の設計位置２における中心Ｏ_１のガイド定規３からの距離Ｙを求める。

次に、上記の（３）式に、実際位置９におけるケリーバー５の第１面６と第１交点Ｂとの間の距離Ｌ_１、第３面８と第２交点Ｃとの間の距離をＬ_２を代入し、Ａ´とＡ´´との間の距離をＸ_０を求める。

次に、上記の（４）式に、実際位置９におけるケリーバー５の第１面６と第１交点Ｂとの間の距離Ｌ_１、及び第３面８と第２交点Ｃとの間の距離Ｌ_２を代入し、実際位置９におけるケリーバー５の中心Ｏ_２のガイド定規３Ａからの距離Ｙ_０を求める。

次に、上記の（５）式に、実際位置９におけるケリーバー５の第１面６と第１交点Ｂとの間の距離Ｌ_１、及び第１交点ＢのＹ軸からの距離Ｘ_Ａを代入し、実際位置９におけるケリーバー５の中心Ｏ_２のＹ軸からの距離をＸ_１を求める。

そして、上記の（２）式により求められたケリーバー５の設計位置２における中心Ｏ_１のガイド定規３Ａからの距離Ｙと、（４）式により求められた実際位置９におけるケリーバー５の中心Ｏ_２のガイド定規３Ａからの距離をＹ_０とを、上記の（６）式に代入することにより、実際位置９におけるケリーバー５の中心Ｏ_２のＸ軸からの距離Ｙ_１を求める。

このようにして、ケリーバー５の実際位置Ｘ_１、Ｙ_１及び、実際位置９の設計位置２から回転角度θを求めることにより、地中連続壁の構築位置を求めることができ、この計測したケリーバー５の実際位置９に基づいてケリーバー５の位置を補正することにより、地中連続壁を設計位置２に沿って構築することができる。

上記のように構成した本実施の形態による掘削機の位置計測方法にあっては、掘削機のケリーバー５の実際位置９を計測することにより、地中連続壁の構築位置を求めることができるので、ケリーバー５の計測した実際位置９に基づいてケリーバー５の位置を補正することにより、設計位置２に沿って地中連続壁を構築することができ、複数のソイルセメント壁体が真っ直ぐに繋ぎ合わされた所定の壁厚及び強度の一連の地中連続壁が得られることになる。

また、ケリーバー５の位置を計測する場合に、曲尺４を使用して計測しているので、作業者によって計測精度にばらつきが生じるようなことはなく、常に一定の計測精度が得られることになる。

なお、上記実施形態では、２本のガイド定規３Ａ、３Ｂをケリーバー５の両側に設けたが、本発明は、これに限らず、ケリーバー５の片側に設ければよい。

本発明による掘削機の位置計測方法に一実施の形態を示す説明図であって、ケリーバーの設計位置と実際位置との関係を示した説明図である。ケリーバーの位置計測方法を示した説明図である。ケリーバーの位置計測方法を示した説明図である。図２のＡ矢視図である。台座の正面図である。図５の平面図である。Ｘ−Ｙ座標系上におけるケリーバーの設計位置及び実際位置を示した説明図である。従来の掘削機の位置計測方法の一例を示した説明図である。

符号の説明

１地盤
２設計位置
３Ａ、３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂガイド定規
４曲尺
５、２５ケリーバー
６、２６第１面
７、２７第２面
８第３面
９実際位置
１０台座
１１本体部
１２マグネット
Ｂ第１交点
Ｃ第２交点

Claims

掘削機のケリーバーを用いて地中連続壁を構築する際に、前記ケリーバーの位置を計測するための掘削機の位置計測方法であって、
前記ケリーバーの設計位置の近傍にガイド定規を設置し、
前記ケリーバーの掘削方向前方側の第１面と該第１面に隣接する前記ガイド定規と反対側の第２面とに曲尺を当てて、該曲尺と前記ガイド定規との第１交点を求め、
前記ケリーバーの掘削方向後方側の第３面と該第３面に隣接する前記第２面との間に曲尺を当てて、該曲尺と前記ガイド定規との第２交点を求め、
この求めた第１交点及び第２交点を基にして前記ケリーバーの位置を計測することを特徴とする掘削機の位置計測方法。
前記ケリーバーの表面には台座が着脱自在に取り付けられ、該台座の取り付け位置、取り付け角度を調整することにより、該台座と前記ガイド定規との間に前記曲尺が水平に架け渡されることを特徴とする請求項１に記載の掘削機の位置計測方法。