JP2013224869A - 工事振動による近隣建造物の揺れ警報システム - Google Patents

Abstract

【課題】 工事現場で発生する工事振動を当該工事現場の敷地境界で計測し、当該計測値に基づいて近隣建造物に与える影響を推定して、近隣建造物に悪影響を与える振動の発生を確実に抑制する。
【解決手段】 工事敷地境界に設置した振動計測手段１１と、検知した地盤振動の経時変化データを解析する地盤振動データ解析手段１２と、工事敷地境界に隣接する近隣建造物について、取得した地盤振動データと、予め設定した周波数毎の応答倍率とに基づいて、当該近隣建造物における揺れ推定値を算出する揺れ推定手段１３と、推定結果が予め定めた許容値を超えた場合に、警報信号を発生する警報発生手段１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、工事振動の影響を受けて近隣建造物に揺れが発生するおそれがある場合に、その旨の警報を行って、近隣建造物への影響を未然に防止するためのシステムに関するものである。

建設工事現場等では、杭打ちを行ったり、ブルドーザ、ダンプトラック、パワーショベル等を使用又は走行させたりすることにより、工事振動が発生する。このため、近隣環境への影響を考慮して振動規制法が定められており、工事現場では当該法律を遵守するのは勿論のこと、できる限り近隣環境へ影響を与えないような措置が施されている。

従来、工事振動等による影響を防止するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術は、振動を嫌う装置（嫌振装置）が設置された監視対象箇所に近接して建設工事を行う際に、工事による振動を監視しながら施工を行うための振動監視システムに関するものである。この振動監視システムは、監視対象箇所に設置されている嫌振装置の近傍に設置される少なくとも２台の振動計と、振動計が計測した振動波形をリアルタイムに分析し、分析結果と振動数ごとに予め設定された嫌振装置の振動許容値とを逐次比較する。そして、何れかの振動数において分析結果が振動許容値を超えたか否かの判断を行い、許容値を超えた場合に警報信号を出力する振動監視装置と、振動監視装置からの警報信号を受信し、警報を発する警報器とを備えて構成されている。

特開２００７−７１５６６号公報

ところで、近隣建造物に対する工事振動の影響を計測するには、特許文献１に記載された技術のように、監視対象箇所に近接して振動計を設置して、実際に監視対象箇所付近の振動を計測することが理想的である。

しかしながら、一般的に、工事現場における建築物のオーナーと、近隣建造物のオーナーとは異なる場合が殆どであり、当該工事現場の関係者が近隣建造物に立ち入ったり、振動計を設置したりすることは不可能に近い。このような場合には、工事敷地境界付近に振動計を設置して工事振動を計測しなければならず、計測値に基づいて近隣建造物に与える影響を正確に推定すると共に、万が一、近隣建造物に悪影響を与える振動が発生する恐れを事前に検知する技術の開発が望まれている。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、工事現場で発生する工事振動を当該工事現場の敷地境界で計測し、当該計測値に基づいて近隣建造物に与える影響を推定して、近隣建造物に悪影響を与える振動の発生を確実に抑制することが可能な工事振動による近隣建造物の揺れ警報システムを提供することを目的とする。

本発明の工事振動による近隣建造物の揺れ警報システムは、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の工事振動による近隣建造物の揺れ警報システムは、振動計測手段と、地盤振動データ解析手段と、揺れ推定手段と、警報発生手段とを備えたことを特徴とするものである。

振動計測手段は、工事敷地境界に設置して、当該工事敷地境界における振動を計測するための手段であり、例えば振動計により構成される。地盤振動データ解析手段は、振動計測手段により検知した地盤振動の経時変化データを解析するための手段であり、例えばコンピュータシステムにより構成される。揺れ推定手段は、工事敷地境界に隣接する近隣建造物について、取得した地盤振動データと、予め設定した周波数毎の応答倍率とに基づいて、当該近隣建造物における揺れ推定値を算出するための手段であり、例えばコンピュータシステムにより構成される。

警報発生手段は、揺れ推定手段における推定結果が、予め定めた許容値を超えた場合に、警報信号を発生するための手段であり、例えばコンピュータシステムにより構成され、警報発生装置を駆動して警報を発生する。警報発生装置は、例えば、警告灯やスピーカシステムにより構成される装置で、警告灯を点灯・点滅させたり、スピーカから警報音を発生させたりすることにより、警報を行うことができる。

また、上述した構成において、地盤振動データは、水平成分データ及び垂直成分データとからなり、揺れ推定手段は、各成分データに応じて、水平方向及び垂直方向（上下方向）における揺れ推定値を算出し、警報発生手段は、水平方向及び垂直方向（上下方向）における揺れ推定値の少なくとも一方が予め定めた許容値を超えた場合に、警報を発生することが可能である。

また、揺れ推定手段で用いる応答倍率は、近隣建造物における１次固有振動数成分に基づいて設定することが可能である。

本発明の工事振動による近隣建造物の揺れ警報システムによれば、工事振動を計測するための振動計測手段を工事敷地境界に設置し、振動計測値に基づいて近隣建造物の揺れを推定する。そして、推定結果が予め定めた許容値を超えた場合に、警報を発生するようになっている。

したがって、近隣建造物に振動計測手段を設置できない場合であっても、近隣建造物に対する影響を正確に把握して、近隣建造物に悪影響を与える振動の発生を確実に抑制することが可能となる。また、万が一、近隣建造物に対する揺れ推定値が許容値を超えた場合であっても、警報に基づいて直ちに振動発生源の駆動を停止することができるので、近隣建造物に与える悪影響を最小限に抑えることが可能となる。

本発明の実施形態に係る工事振動による近隣建造物の揺れ警報システムの構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る工事振動による近隣建造物の揺れ警報システムにおける各手段の設置例を示す説明図。 本発明の実施形態に係る工事振動による近隣建造物の揺れ警報システムの動作手順を示す説明図。 鉛直方向の振動数と応答加速度との関係を示すグラフ。 水平方向の振動数と応答加速度との関係を示すグラフ。 振動数と応答倍率との関係を示すグラフ。

以下、図面を参照して、本発明の工事振動による近隣建造物の揺れ警報システム（以下、揺れ警報システムと略記する）の実施形態を説明する。図１〜図３は、本発明の実施形態に係る揺れ警報システムを示すもので、図１は揺れ警報システムの構成を示すブロック図、図２は揺れ警報システムにおける各手段の設置例を示す説明図、図３は揺れ警報システムの動作手順を示す説明図である。また、図４は鉛直方向の振動数と応答加速度との関係を示すグラフ、図５は水平方向の振動数と応答加速度との関係を示すグラフ、図６は振動数と応答倍率との関係を示すグラフである。

＜揺れ警報システムの概要＞
本発明の実施形態に係る揺れ警報システム１０は、工事現場で発生する工事振動を当該工事現場の敷地境界（工事現場の敷地内であって、近隣建造物との境界付近）で計測し、当該計測値に基づいて近隣建造物５０に与える影響を推定して、近隣建造物５０に悪影響を与える振動の発生を確実に抑制するためのシステムであり、図１に示すように、振動計測手段１１と、地盤振動データ解析手段１２と、揺れ推定手段１３と、警報発生手段１４とを備えている。

なお、地盤振動データ解析手段１２、揺れ推定手段１３、警報発生手段１４は、コンピュータシステム（コンピュータ及びその付属機器）２０により構成され、コンピュータシステム２０に組み込まれたプログラムがＣＰＵ等のハードウェアと共同して動作することにより、各手段としての機能を発揮する。また、プログラムとは、ＲＡＭ等に記憶され、ＣＰＵ等のハードウェアで実行されることにより、その機能を発揮するソフトウェアだけではなく、同等の機能を発揮することが可能な論理回路も含む概念である。

＜振動計測手段＞
振動計測手段１１は、工事現場の敷地内であって、近隣建造物５０に近接した敷地境界に設置されており、ブルドーザ、ダンプトラック、パワーショベル等の振動発生源４０から地盤に伝達された振動変位を計測するための装置である。この振動計測手段１１としては、例えば加速度センサ等からなる振動計を用いることができ、検知した振動レベルを電気信号として出力する。なお、振動計測手段１１は、地盤に伝達された振動変位を計測し、電気信号として出力することができれば、どのような構成の装置であってもよい。

＜地盤振動データ解析手段＞
地盤振動データ解析手段１２は、振動計測手段１１により検知した地盤振動の経時変化データを解析するためのプログラムからなる。地盤振動データ解析手段１２により取得した地盤振動の経時変化データは、揺れ推定手段１３における近隣建造物５０の揺れ推定に用いられる。本実施形態では、地盤振動データ解析手段１２において、振動計測手段１１から受信した地盤振動データに基づいて所定の演算処理を行い、水平成分データ及び垂直成分データとして振動周波数毎にデータ解析を行う。

＜揺れ推定手段＞
揺れ推定手段１３は、工事敷地境界に隣接する近隣建造物５０について、地盤振動データ解析手段１２により取得した地盤振動データと、予め設定した周波数毎の応答倍率とに基づいて、当該近隣建造物５０における揺れ推定値を算出するためのプログラムからなる。

なお、本実施形態では、地盤振動データは、水平成分データ及び垂直成分データの解析データからなり、揺れ推定手段１３は、各成分の解析データに応じて、水平方向及び垂直方向における揺れ推定値を算出する。

揺れ推定手段１３で用いる応答倍率は、近隣建造物５０における１次固有振動数成分に基づいて設定する。すなわち、建造物では、１次固有振動数成分に対する応答倍率を予め推定することができる。例えば、建造物の種類（木造、Ｓ造、ＳＲＣ造、ＲＣ造）、地盤の土質、基礎の種類、建造物の高さ等に応じて、当該建造物の１次固有振動数成分に対する応答倍率を決定することができるため、この応答倍率を用いて近隣建造物５０に対する応答倍率を設定する。上述したように、応答倍率は建造物の種類等により異なるが、例えば５〜１０倍程度となる。

＜警報発生手段＞
警報発生手段１４は、揺れ推定手段１３における推定結果が、予め定めた許容値を超えた場合に、警報信号を発生するためのプログラムからなる。警報発生手段１４により警報信号が発生されると、この警報信号を受信した警告灯３１を点灯・点滅させたり、スピーカ３２から警報音を発生させたりすることにより、警報を行うようになっている。また、コンピュータシステム２０において、コンピュータ本体に接続された表示装置の表示画面に、揺れ推定手段１３における推定結果が、予め定めた許容値を超えた旨の表示を行うことにより警報を発生してもよい。

なお、揺れの許容値は、実際に近隣建造物５０に悪影響を与える値よりも小さく設定することが好ましい。これにより、近隣建造物５０に悪影響を与える振動の発生を確実に抑制することができる。

＜各手段の配置例＞
本発明の実施形態に係る揺れ警報システム１０は、図２に示すように、工事現場の敷地内であって、工事振動の影響を考慮すべき近隣建造物５０との敷地境界に振動計測手段１１を設置し、現場事務所内等に、地盤振動データ解析手段１２、揺れ推定手段１３、警報発生手段１４として機能するコンピュータシステム２０（コンピュータ本体、表示装置、プリンタ等の付属機器を含む）を設置し、当該現場事務所や振動発生源４０となる重機（例えば、ブルドーザ、ダンプトラック、パワーショベル）等に、警告灯３１やスピーカ３２を設置する。

なお、振動計測手段１１とコンピュータシステム２０、コンピュータシステム２０と警告灯３１又はスピーカシステム（音源、アンプ、スピーカ３２等）との間における信号の送受信は、有線方式であっても無線方式であってもかまわない。また、揺れを推定する近隣建造物５０が複数存在する場合には、近隣建造物５０毎に振動計測手段１１を設置する。

＜揺れの警報＞
本発明の実施形態に係る揺れ警報システム１０を用いて揺れ警報を行うには、図３に示すように、振動計測手段１１の機能により地盤振動を計測し、地盤振動データ解析手段１２の機能により取得した地盤振動の時系列波形に基づいて、地盤振動の水平成分と地盤振動の垂直成分（上下成分）とを求める。

そして、揺れ推定手段１３の機能により、地盤振動の水平成分に対して近隣建造物５０における応答倍率（水平方向の振動特性）を掛け合わせて、当該近隣建造物５０の水平方向の揺れ推定値を算出する。同様に、地盤振動の垂直成分（上下成分）に対して近隣建造物５０における応答倍率（垂直方向（上下方向）の振動特性）を掛け合わせて、当該近隣建造物５０の垂直方向（上下成分）の揺れ推定値を算出する。

例えば、鉛直方向の振動数と応答加速度との関係は図４に示すようになり、水平方向の振動数と応答加速度との関係は図５に示すようになり、鉛直方向及び水平方向の振動数と応答倍率との関係は図６に示すようになる。この例によれば、水平振動の１次固有振動数成分は１０倍程度に増幅され、鉛直振動の１次固有振動数成分は３倍程度に増幅されることになる。

近隣建造物５０の揺れ推定値が算出されたら、水平方向及び垂直方向（上下成分）における揺れ推定値と、予め定めたそれぞれの許容値とを比較し、水平方向及び垂直方向（上下成分）における揺れ推定値の少なくとも一方が予め定めた許容値を超えた場合に、警報発生手段１４の機能により警報信号を発生する。

警報信号は、警告灯３１の駆動装置、スピーカシステム（音源、アンプ、スピーカ３２等）に送信され、警告灯３１を点灯・点滅させたり、スピーカ３２から警報音を発生させたりする。また、コンピュータ本体に接続された表示装置の表示画面に警報表示を行ってもよい。

１０ 揺れ警報システム
１１ 振動計測手段
１２ 地盤振動データ解析手段
１３ 揺れ推定手段
１４ 警報発生手段
２０ コンピュータシステム
３１ 警告灯
３２ スピーカ
４０ 振動発生源（パワーショベル）
５０ 近隣建造物

Claims (3)

1. 工事敷地境界に設置した振動計測手段と、
   前記振動計測手段により検知した地盤振動の経時変化データを解析する地盤振動データ解析手段と、
   前記工事敷地境界に隣接する近隣建造物について、前記取得した地盤振動データと、予め設定した周波数毎の応答倍率とに基づいて、当該近隣建造物における揺れ推定値を算出する揺れ推定手段と、
   前記揺れ推定手段における推定結果が、予め定めた許容値を超えた場合に、警報信号を発生する警報発生手段と、
   を備えたことを特徴とする工事振動による近隣建造物の揺れ警報システム。
2. 前記地盤振動データは、水平成分データ及び垂直成分データとからなり、
   前記揺れ推定手段は、前記各成分データに応じて、水平方向及び垂直方向における揺れ推定値を算出し、
   前記警報発生手段は、前記水平方向及び垂直方向における揺れ推定値の少なくとも一方が予め定めた許容値を超えた場合に、警報信号を発生する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の工事振動による近隣建造物の揺れ警報システム。
3. 前記揺れ推定手段で用いる応答倍率は、前記近隣建造物における１次固有振動数成分に基づいて設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の工事振動による近隣建造物の揺れ警報システム。

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