JP2016089562A - 地盤改良工法の品質管理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】機械撹拌式地盤改良工法において、地盤改良の品質と出来形の管理を一括して行う地盤改良工法の品質管理システムを提供する。
【解決手段】地盤改良予定領域を平面視で区割りしたメッシュ画像及び断面視で区割りした断面画像を用いて、地盤改良機に備えた撹拌混合装置による羽根切り回数や固化材の吐出量と併せて、撹拌混合装置の貫入位置、貫入深度、横行移動軌跡、鉛直掘進速度及び横行移動速度をリアルタイムでモニタリングする。
【選択図】図6
【解決手段】地盤改良予定領域を平面視で区割りしたメッシュ画像及び断面視で区割りした断面画像を用いて、地盤改良機に備えた撹拌混合装置による羽根切り回数や固化材の吐出量と併せて、撹拌混合装置の貫入位置、貫入深度、横行移動軌跡、鉛直掘進速度及び横行移動速度をリアルタイムでモニタリングする。
【選択図】図6
Description
本発明は、機械撹拌式地盤改良工法において、地盤改良の品質と出来形の管理を一括して行う地盤改良工法の品質管理システムに関する。
従来より、撹拌翼と固化材吐出口とを備えた撹拌混合装置をバックホウのアーム先端に取り付け、撹拌翼にて地盤の掘削と固化材との撹拌混合を行い、地盤改良を行う方法が知られている。
例えば引用文献1には、トレンチャー式撹拌混合装置を備えた地盤改良機にて地盤改良を実施するにあたり、トレンチャー式撹拌混合装置の鉛直方向の掘進速度や撹拌翼の回転速度を管理することで、土壌と固化材との混合ムラをなくし、地盤改良の品質を均一化及び安定化する地盤改良工法が開示されている。これらの地盤改良工法は、地盤改良予定領域におけるトレンチャーの貫入位置にて鉛直方向の掘進速度や深度等、断面視の情報をリアルタイムで管理することができるものである。
しかし、上述する地盤改良工法では、トレンチャーの貫入位置について正確な位置出しが行えるものの、横行移動速度や移動軌跡等の平面視の情報をリアルタイムで管理することができない。したがって、施工管理者が例えば横行移動速度を管理する場合、トレンチャーの横行移動計画ルート1列当たりの最低移動時間を、体積あたりの必要羽根切回数等に基づいてあらかじめ算定しておき、施工時にトレンチャー式撹拌混合装置が移動する移動時間をストップウォッチで実測していた。
このため、施工管理に多大な労力を要するだけでなく、地盤改良予定領域全体について大まかな品質及び出来形の管理は可能であるものの、品質の均一性や出来形の精度については十分な確認ができなかった。
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、地盤改良予定領域全体の品質と出来形を一括して管理すべく、地盤改良機に備えた撹拌混合装置による羽根切り回数や固化材の吐出量と併せて、撹拌混合装置の貫入位置、貫入深度、横行移動軌跡、鉛直掘進速度及び横行移動速度をリアルタイムでモニタリングする、地盤改良工法の品質管理システムを提供することである。
かかる目的を達成するため本発明の地盤改良工法の品質管理システムは、ブーム及びアームを備えるベースマシンと、前記アームの先端に対して回動可能に連結される撹拌混合装置とを有し、該撹拌混合装置が固化材吐出口と鉛直方向に回転する複数の撹拌翼を備え、該撹拌翼を回転することにより地盤を固化材とともに攪拌混合する地盤改良装置を用いた地盤改良工法の品質管理システムにおいて、地盤改良予定領域を平面視で区割りしたメッシュ画像を作成し、該メッシュ画像上にて前記撹拌混合装置の現在位置をリアルタイムで出力装置に表示する位置情報管理機能と、1区画あたりに必要な前記撹拌翼による羽根切り回数もしくは前記固化材の吐出量の少なくともどちらか一方を考慮して、前記撹拌混合装置が横行方向に区画を移動する際の計画移動速度を予め算定しておくとともに、前記撹拌混合装置が実際に区画を移動するときの実移動速度を検出し、該実移動速度を前記計画移動速度と併せてリアルタイムで前記出力装置に表示する横行移動速度管理機能とを備えることを特徴とする。
また、本発明の地盤改良工法の品質管理システムは、前記位置情報管理機能において、前記メッシュ画像に加えて地盤改良予定領域を断面視で区割りした断面画像を作成し、該断面画像上にて前記撹拌混合装置の基端部及び先端部の現在位置をリアルタイムで前記出力装置に表示することを特徴とする。
上記の地盤改良工法の品質管理システムによれば、メッシュ画像から撹拌装置の貫入位置及び横行移動軌跡をリアルタイムで視覚確認できるため、地盤改良予定領域の平面視で未改良部分を残すことがなく、地盤改良予定領域の平面視に対して高精度な出来形を確保することが可能となる。
また、断面画像から撹拌混合装置の姿勢及び貫入深度をリアルタイムで確認できるため、地盤改良予定領域の鉛直方向にも未改良部分を残すことがなく、地盤改良予定領域の断面視に対して高精度な出来形を確保することが可能となる。
さらに、メッシュ画像及び断面画像にて鉛直掘進速度及び横行移動速度をリアルタイムで確認できるため、それぞれの区画ごとで撹拌混合装置における撹拌翼の羽根切り回数及び固化材の吐出量を管理でき、地盤改良予定領域全体に対して均一な品質を確保することが可能となる。
加えて、地盤改良機のオペレーターは、出力装置を介してメッシュ画像にて撹拌混合装置の横行方向の位置情報(貫入位置及び横行移動軌跡)及び横行移動速度を確認できるとともに、断面画像にて撹拌混合装置の鉛直掘進方向の位置情報(貫入深度)及び鉛直掘進速度を確認できるため、オペレーターの熟練度にかかわらず、地盤改良の安定した品質および出来形を確保することが可能となる。
また、施工管理者は上述するようなオペレーターによる施工状況を出力装置を介してリアルタイムでモニタリングできるため、工事事務所等の遠隔地から施工管理を行うことができ、管理に要する無駄な労力を大幅に削減することが可能となる。
本発明の地盤改良工法の品質管理システムは、前記横行移動速度管理機能において、前記撹拌翼の回転速度もしくは前記固化材の吐出量の少なくともどちらか一方をリアルタイムで検知し、1区画あたりに必要な羽根切り回数もしくは前記固化材の吐出量の少なくともどちらか一方を満足するよう、前記計画移動速度をリアルタイムで変動させることを特徴とする。
上記の地盤改良工法の品質管理システムによれば、地盤改良予定領域内における地盤の性状等が変化する場合にも、1区画あたりに必要な羽根切り回数および前記固化材の吐出量を満足するような施工を行うことができるため、地盤改良予定領域全体に対して均一な品質を確保することが可能となる。
本発明の地盤改良工法の品質管理システムは、前記位置情報管理機能において、前記断面画像上で前記撹拌混合装置の先端部が通過した区画に色を付与するとともに、これと連動して前記メッシュ画像上の前記撹拌混合装置が位置する区画に色を付与し、リアルタイムで前記出力装置に表示することを特徴とする。
上記の地盤改良工法の品質管理システムによれば、地盤改良機のオペレーターは、出力装置の断面画像にて前記撹拌混合装置の先端部がいずれの区画に達しているかを容易に確認できるだけでなく、メッシュ画像を視認するのみであっても、撹拌混合装置の横行方向の貫入位置情報を確認しながら掘削軌跡の確認もできるため、オペレーターの技能に頼ることなく安定した品質を確保することが可能となる。
本発明の地盤改良工法の品質管理システムは、前記位置情報管理機能において、前記撹拌混合装置の現在位置を、前記ベースマシン上に離間して設置した2個のGNSSアンテナ、前記ブーム、前記アーム及び前記ベースマシンに設置した複数のチルトセンサにて検出することを特徴とする。
上記の地盤改良工法の品質管理システムによれば、撹拌混合装置の現在位置情報を時間情報とともに正確に把握することが可能となる。
本発明によれば、地盤改良機に備えた撹拌混合装置による羽根切り回数や固化材の吐出量と併せて、撹拌混合装置について、貫入位置、貫入深度、横行移動軌跡、鉛直掘進速度及び横行移動速度をリアルタイムでモニタリングできるため、地盤改良予定領域全体に対して均一で安定した品質と出来形を一括して確保することが可能となる。
以下、本発明の地盤改良工法の品質管理システムについて図面を参照しながら説明する。
本発明は、地盤改良機に備えた撹拌混合装置について、貫入位置、貫入深度、横行移動軌跡、鉛直掘進速度及び横行移動速度をリアルタイムでモニタリングすることにより、撹拌混合装置による羽根切り回数や固化材の吐出量と併せて地盤改良の品質と出来形を一括管理するものである。
本実施の形態では、地盤の中層(約1〜13m)を改良する中層混合処理工法を例にとり、地盤改良工法の品質管理システムについて詳述する。
地盤改良機1としては、ベースマシン2に撹拌混合装置3としてトレンチャー3aを設置したものを採用するが、撹拌混合装置3は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、フレーム先端部の左右両側に、鉛直方向に回転する大径の攪拌翼を取り付けたロータリー式撹拌翼3b等、地盤の中層を攪拌混合する装置であればいずれの撹拌混合装置3を採用してもよい。
図1に示すように、地盤改良機1はベースマシン2としてバックホウを利用したもので、そのアーム21の先端に撹拌混合装置3としてチェーン駆動式のトレンチャー3aを着脱可能に装着している。
トレンチャー3aは、アーム21の先端に着脱自在に取り付けられたフレーム4の上部の駆動輪41と下部の従動輪42との間に無端チェーン5を巻き掛けたもので、無端チェーン5には一定の等間隔で複数の撹拌翼51が装着されている。また、フレーム4の下部には固化材吐出口6が設けられており、グラウトポンプ等により圧送されてきたスラリー状の固化材が吐出されるものである。
トレンチャー3aは、ベースマシン2にて推力を加えられて地中に貫入されるとともに、図示しない油圧モータにて回転する駆動輪41により無端チェーン5が回転される。これにより、無端チェーン5に装着された複数の撹拌翼51は、フレーム4の外周を周回移動しながら地盤の掘削・撹拌を行うこととなる。このとき、固化材吐出口6より固化材を噴射させることで、固化材と掘削された土壌とが撹拌混合される。
上述する地盤改良機1による地盤改良方法の品質管理システム100は、図2に示すように、地盤改良機1の旋回軸からみたトレンチャー3aの先端位置を検出する可動部センサ7と、グローバル座標系における地盤改良機1の現在位置及び向きを検出するGNSS受信装置8と、地盤改良機1の現在位置及び向きとトレンチャー3aの先端位置(貫入位置及び深度)及び横行移動軌跡を管理する位置情報管理機能11、地盤改良機1の横行方向の移動速度を管理する横行移動速度管理機能12、及び地盤改良機1の鉛直方向の移動速度を管理する鉛直掘進速度管理機能13を備える情報処理装置10とよりなる。
<可動部センサ7>
図1に示すように、可動部センサ7は、ベースマシン2のアーム21、ブーム22及び上部旋回体23に設置されるものであり、アーム21に対するトレンチャー3aの回転角を検出する第1のチルトセンサ71、ブーム22に対するアーム21の回転角を検出する第2のチルトセンサ72、及び上部旋回体23に対するブーム22の回転角を検出する第3のチルトセンサ73、及び地盤に対するベースマシン2の幅方向、前後方向及び傾斜角度を検出する第4のチルトセンサ74を備えている。
図1に示すように、可動部センサ7は、ベースマシン2のアーム21、ブーム22及び上部旋回体23に設置されるものであり、アーム21に対するトレンチャー3aの回転角を検出する第1のチルトセンサ71、ブーム22に対するアーム21の回転角を検出する第2のチルトセンサ72、及び上部旋回体23に対するブーム22の回転角を検出する第3のチルトセンサ73、及び地盤に対するベースマシン2の幅方向、前後方向及び傾斜角度を検出する第4のチルトセンサ74を備えている。
これら可動部センサ7より得られるデータは、時間情報と併せて後述する位置情報管理機能11にて格納されるとともに演算処理され、地盤改良機1の旋回軸からみたアーム21の先端位置とトレンチャー3aの基端位置及び先端位置が算出される。
<GNSS(全地球的航法衛星システム)受信装置8>
GNSS受信装置8は、地球に固定された原点を基準としたグローバル座標系における位置を検出するものである。そして、図1に示すように、GNSS受信装置8は、地盤改良機1のベースマシン2に所定の距離をおいて2個設置され、GNSS衛星81からの信号を受信するGNSSアンテナ82と、地上に設置されるGNSS固定局83と、ベースマシン2に設置されGNSS固定局83からの補正データを受信する無線アンテナ84と、GNSSアンテナ82から得られた自身の位置とGNSS固定局83からの補正データとを基に、グローバル座標系における2個のGNSSアンテナ82各々の現在位置情報を算出するコントローラ85とを備えている。
GNSS受信装置8は、地球に固定された原点を基準としたグローバル座標系における位置を検出するものである。そして、図1に示すように、GNSS受信装置8は、地盤改良機1のベースマシン2に所定の距離をおいて2個設置され、GNSS衛星81からの信号を受信するGNSSアンテナ82と、地上に設置されるGNSS固定局83と、ベースマシン2に設置されGNSS固定局83からの補正データを受信する無線アンテナ84と、GNSSアンテナ82から得られた自身の位置とGNSS固定局83からの補正データとを基に、グローバル座標系における2個のGNSSアンテナ82各々の現在位置情報を算出するコントローラ85とを備えている。
このように、地盤改良機1には、現在位置が算出できるGNSSアンテナ82を離間して2個設置しているから、GNSS受信装置8によりグローバル座標系における地盤改良機1の現在位置情報だけでなく、地盤改良機1の向きも算定することができるものである。
そして、これらグローバル座標系上における地盤改良機1の現在位置及び向きの情報は、時間情報とともにコントローラ85に備えた記録手段に記録されるとともに、後述する位置情報管理機能11に格納される。
<情報処理装置10>
図1に示すように、情報処理装置10は、車載端末装置9を構成する演算処理装置及び記憶装置等のハードウェアと該ハードウェア上で動作するソフトウェアとで構成されるものである。そして、車載端末装置9は、そのほか少なくとも情報処理装置10に種々のデータを入力する通信装置やキーボード等の入力装置91と、情報処理装置10で行われた演算処理結果を出力するディスプレイ及び記憶装置等からなる出力装置92を備えている。
図1に示すように、情報処理装置10は、車載端末装置9を構成する演算処理装置及び記憶装置等のハードウェアと該ハードウェア上で動作するソフトウェアとで構成されるものである。そして、車載端末装置9は、そのほか少なくとも情報処理装置10に種々のデータを入力する通信装置やキーボード等の入力装置91と、情報処理装置10で行われた演算処理結果を出力するディスプレイ及び記憶装置等からなる出力装置92を備えている。
このような構成の車載端末装置9は、図3に示すように、インターネット通信網を介して中継用端末装置14に通信接続され、中継用端末装置14はインターネット通信網を介して中継サーバ15に通信接続される。また、工事事務所等に設置される事務所端末装置16はインターネット通信網を介して中継サーバ15に通信接続される。したがって、当該事務所端末装置16と車載端末装置9とは、インターネット通信網を介して中継用端末装置14及び中継サーバ16を経由することで、各種情報を互いに送受信することができるものである。
また、地盤改良予定領域Gを複数の地盤改良機1にて施工する場合には、各地盤改良機1に搭載されている車載端末装置9各々を、インターネット通信網を介して中継用端末装置14に通信接続させておく。これにより、中継用端末装置14を経由して複数の地盤改良機1間で各種情報を互いに送受信し、情報共有を図ることが可能となる。
<情報処理装置10:位置情報管理機能11>
以下に、情報処理装置10が備える位置情報管理機能11を、4点に大別して以下に詳述する。
第1に、情報処理装置10における位置情報管理機能11は、図2に示すように、入力装置91にて入力された地盤改良予定領域Gの位置情報及びメッシュ情報を格納する領域記憶手段111と、地盤改良予定領域Gの位置情報とメッシュ情報との関連付けを行い、地盤改良予定領域Gの平面をメッシュ情報により区割りしたメッシュ画像M及び地盤改良予定領域Gの深さ方向をメッシュ情報により区割りした断面画像Sを出力装置92に表示・格納するメッシュ画像表示手段112とを備える。
以下に、情報処理装置10が備える位置情報管理機能11を、4点に大別して以下に詳述する。
第1に、情報処理装置10における位置情報管理機能11は、図2に示すように、入力装置91にて入力された地盤改良予定領域Gの位置情報及びメッシュ情報を格納する領域記憶手段111と、地盤改良予定領域Gの位置情報とメッシュ情報との関連付けを行い、地盤改良予定領域Gの平面をメッシュ情報により区割りしたメッシュ画像M及び地盤改良予定領域Gの深さ方向をメッシュ情報により区割りした断面画像Sを出力装置92に表示・格納するメッシュ画像表示手段112とを備える。
これにより、地盤改良予定領域Gの位置情報とメッシュ情報を入力装置91に入力すると、これらの情報が領域記憶手段111に格納された上で、図4に示すように、メッシュ画像表示手段112にて車載端末装置9の出力装置92にメッシュ画像M及び断面画像Sとして表示・格納される。
ここで、入力装置91を介して入力される地盤改良予定領域Gの位置情報は、構造物等の基礎工事に先立って地盤改良が必要な領域を予め選定する際に得られるグローバル座標系上の3次元情報(計画平面位置及び計画深度)である。また、メッシュ情報は、当該地盤改良予定領域Gを平面視にて所定ピッチの縦線及び横線にて区割りしたメッシュ画像Mとして表示するとともに、断面視にて所定のピッチの前記縦線と平行な線にて深さ方向に区割りした断面画像Sとして表示するために必要な区割り間隔に関する情報である。
本実施の形態では、図5に示すように、工事事務所等に設置される事務所端末装置16にて、地盤改良予定領域Gの施工計画平面図D上にて計画区割りを作成し、地盤改良予定領域Gの位置情報とメッシュ情報を予め関連付けてCADデータ化したもの用いるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
なお、地盤改良予定領域Gの位置情報とメッシュ情報を個別に取り扱う場合には、少なくともメッシュ情報の縦線をグローバル座標系上でいずれの方向に向けるかを選定しておく。
また、メッシュ情報は図6及び図7に示すように、縦線間、横線間、及び深さを同一のピッチP1、P2、P3に設定するとともに、ピッチP1、P2、P3を撹拌翼51の幅と略同一の大きさに設定しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、撹拌翼51にて地盤改良予定領域Gを撹拌混合した際に、平面視でその端部が隣接する区画にはみ出るよう、ピッチP1、P2、P3を撹拌翼51の幅より小さく設定してもよい。
さらに、地盤改良予定領域Gの位置情報とメッシュ情報の格納は、いずれの手段にて行ってもよい。例えば、地盤改良機1に搭乗したオペレーターが入力装置91にて直接行ってもよいし、工事事務所等の遠隔地から施工管理者がデータの転送により領域記憶手段111に格納してもよい。
第2に、情報処理装置10における位置情報管理機能11は、図2に示すように、地盤改良機1及びトレンチャー3aの現在位置及び向きを算定するための情報を格納する改良機位置記憶手段113と、地盤改良機1の平面視における現在位置及び向きを車載端末装置9の出力装置92に表示する車両表示手段114と、トレンチャー3aの側面視における現在位置及び姿勢を車載端末装置9の出力装置92に表示・格納する撹拌装置表示手段115とを備える。
改良機位置記憶手段113は、グローバル座標系上における地盤改良機1の現在位置及び向きの情報が、時間情報とともにGNSS受信装置8のコントローラ85より転送され格納される。また、地盤改良機1の旋回軸からみたアーム21の先端位置情報とトレンチャー3aの基端位置及び先端位置情報、及びベースマシン2の地盤に対する傾斜角度情報が、時間情報と共に可動部センサ7より転送され格納される。
車両表示手段114は、時間情報とともに改良機位置記憶手段113に格納されたグローバル座標系上における地盤改良機1の現在位置及び向きの情報と、地盤改良機1の旋回軸からみたアーム21の先端位置情報と、地盤改良機1の地盤に対する傾斜角度情報との関連付けを行う。
そして、図6に示すように、グローバル座標系上におけるアーム21の先端位置を含めた地盤改良機1の現在位置及び向きに関するリアルタイムの情報をポンチ絵1’として平面視で表現し、車載端末装置9の出力装置92に前記メッシュ画像M上に重ね合わせて表示・格納する。
また、車両表示手段114にてグローバル座標系上におけるアーム21の先端位置が算定されることに伴い、アーム21の先端に設置されているトレンチャー3aの基端位置、つまり貫入位置もリアルタイムで特定される。したがって、地盤改良機1のポンチ絵1’とともにトレンチャー3aの貫入位置及び向きの情報もポンチ絵3’として平面視で表現し、図6に示すように、車載端末装置9の出力装置92に、メッシュ画像M上に重ね合わせて表示・格納する。
これにより、地盤改良機1のオペレーターは、車載端末装置9の出力装置92に表示されたメッシュ画像M上における地盤改良機1のポンチ絵1’の位置を確認しながら、地盤改良機1を地盤改良予定領域Gの施工開始位置近傍に移動させ、また、メッシュ画像M上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’の位置を確認しながら、アーム21を操作してトレンチャー3aの貫入位置を施工開始位置(本実施の形態では、メッシュ画像M中の第1区画)に配置すればよい。
したがって、従来のような地盤改良予定領域Gに丁張りを設置し、丁張りにて区割りを示す手間を省略しても、精度よくトレンチャー3aの貫入位置の位置出しを行うことが可能となる。
撹拌装置表示手段115は、時間情報とともに改良機位置記憶手段113に格納されたグローバル座標系上における地盤改良機1の現在位置及び向きの情報と、地盤改良機1の旋回軸からみたトレンチャー3aの基端部及び先端部の位置情報と、ベースマシン2の地盤に対する傾斜角度情報との関連付けを行う。
そして、図7に示すように、車載端末装置9の出力装置92に、グローバル座標系上におけるトレンチャー3aの基端部及び先端部に関するリアルタイムの位置情報をポンチ絵3’として側面視で表現し、前記断面画像S上に重ね合わせて表示・格納する。
これにより、地盤改良機1のオペレーターは車載端末装置9の出力装置92に表示された断面画像S上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’の深度を確認しながら、アーム21にて推力を与えてトレンチャー3aを地盤中に貫入すればよい。
また、地盤改良機1のオペレーターは、車載端末装置9の出力装置92に表示された断面画像S上にてトレンチャー3aのポンチ絵3’の先端位置及び基端部を確認しながら、トレンチャー3aの姿勢を矯正しつつ貫入作業を進めることができる。なお、断面画像S上には、トレンチャー3aの姿勢を矯正する際のガイドとなる基準軸Vを表示させておく。
ところで、本実施の形態において撹拌装置表示手段115は、図7に示すように、断面画像Sを車載端末装置9の出力装置92に表示する際に、トレンチャー3aのポンチ絵3’の先端部が通過した区画に色を付与し、トレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部の深度を視認しやすくしている。
そして、これと車両表示手段114を連動させて、図6に示すように、メッシュ画像M上のトレンチャー3aのポンチ絵3’が位置する区画に、断面画像S上でトレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部が通過した区画に付与した色と同色を付与している。これにより、地盤改良機1のオペレーターはメッシュ画像Mを視認するのみであっても、トレンチャー3aの横行方向の貫入位置情報を確認しながらトレンチャー3aの掘削軌跡の確認も可能となる。
そして、これと車両表示手段114を連動させて、図6に示すように、メッシュ画像M上のトレンチャー3aのポンチ絵3’が位置する区画に、断面画像S上でトレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部が通過した区画に付与した色と同色を付与している。これにより、地盤改良機1のオペレーターはメッシュ画像Mを視認するのみであっても、トレンチャー3aの横行方向の貫入位置情報を確認しながらトレンチャー3aの掘削軌跡の確認も可能となる。
なお、本実施の形態では、地盤改良予定領域Gの平面視であるメッシュ画像Mと断面視である断面画像Sが図4に示すように並列して表示されるが、表示の仕方は必ずしもこれに限定されるものではない。
第3に、情報処理装置10における位置情報管理機能11は、図2に示すように、入力装置91にて入力されたトレンチャー計画ルート情報を格納するルート記憶手段116、トレンチャー計画ルート情報を車載端末装置9の出力装置92に表示・格納するルート表示手段117を備えている。
入力装置91にて入力されるトレンチャー計画ルート[1]〜[5]は、図6に示すように、地盤改良機1のオペレーターが地盤改良予定領域G内にてトレンチャー3aを横行方向に移動させる際のガイドとなるものである。これらトレンチャー計画ルート[1]〜[5]は、工事事務所等に設置される事務所端末装置16にてあらかじめ作成しておき、施工管理者がデータの転送によりルート記憶手段116に入力すればよい。
なお、トレンチャー計画ルートは、必ずしも図6に示すような稲妻型にこだわるものではなく、その線形及び数量は任意に設定してよい。
なお、トレンチャー計画ルートは、必ずしも図6に示すような稲妻型にこだわるものではなく、その線形及び数量は任意に設定してよい。
これら予め作成したトレンチャー計画ルート[1]〜[5]を示すための情報を入力装置91にて入力すると、この情報は、ルート記憶手段116にて格納された上でルート表示手段117にて、領域記憶手段111に格納されたメッシュ情報との関連付けが行われる。そして、図6に示すように、車載端末装置9の出力装置92には、メッシュ画像M上にトレンチャー計画ルート[1]〜[5]が重ねて表示・格納される。
そして、地盤改良機1及びトレンチャー3aの平面視における現在位置及び向きの情報は、改良機位置記憶手段113及び車両表示手段114により常にリアルタイムでメッシュ画像M上に表示・格納することが可能である。
したがって、地盤改良機1のオペレーターは車載端末装置9の出力装置92に表示されたメッシュ画像M上において、常にリアルタイムで表示されるトレンチャー3aのポンチ絵3’の位置がトレンチャー計画ルート[1]〜[5]に沿うよう確認しながら、アーム21を操作してトレンチャー3aを横行移動させればよい。
なお、トレンチャー3aの横行移動に関する情報は、リアルタイムでの表示のみでなく、過去に表示した情報と合わせてトレンチャー3aの横行移動軌跡として、出力装置92に表示・格納してもよい。
同様に、トレンチャー3aの側面視における現在位置及び向きの情報も、改良機位置記憶手段113及び撹拌装置表示手段115により常にリアルタイムで断面画像S上に表示・格納することが可能である。
これにより、地盤改良機1のオペレーターは車載端末装置9の出力装置92に表示された断面画像S上において、常にリアルタイムで表示されるトレンチャー3aのポンチ絵3’の姿勢が基準軸Vと合致するよう、また先端部が計画掘削深度に達する状態にあるよう、アーム21を操作してトレンチャー3aの姿勢を矯正しつつ、トレンチャー3aを横行移動させればよい。
ここで、撹拌装置表示手段115は、図8に示すように、断面画像Sを車載端末装置9の出力装置92に表示する際に、トレンチャー3aのポンチ絵3’が深度方向のみでなく横行方向に通過した区画にも色を付与する。これにより、トレンチャー3aのポンチ絵3’の位置を視認しやすくしている。
第4に、情報処理装置10における位置情報管理機能11は、図2に示すように、メッシュ画像Mの区画ごとにトレンチャー3aの通過回数を更新して記憶する通過回数検出手段118、及び地盤のメッシュ画像Mをメッシュ毎の通過回数表示付き画像として車載端末装置9の出力装置92に表示・格納する通過回数表示手段119を備えている。
通過回数検出手段118は、車載端末装置9の出力装置92に表示・格納されたメッシュ画像M上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’の位置情報から、各区画を通過した回数を区画ごとでカウントし、通過回数とメッシュ画像Mとを関連付けて格納する。
通過回数表示手段119は、通過回数検出手段118にて検出されたトレンチャー3aのポンチ絵3’の通過回数に基づいて、メッシュ画像Mに対して区画ごとで回数に応じた色を選択し、車載端末装置9の出力装置92に、トレンチャー3aの通過回数ごとで区画を色分けしたメッシュ画像Mをリアルタイムで表示・格納する。
本実施の形態では、トレンチャー3aのポンチ絵3’が2回通過した区画にのみ色付けを行うこととしたが、その回数は特に限定されるものではない。例えば、トレンチャー3aが1回通過した箇所と2回通過した箇所に、それぞれ異なる色を割り当て付与してもよい。
また、本実施の形態では、メッシュ画像Mの区画内におけるトレンチャー3aの通過位置をより詳細に把握するため、図9に示すように、区画内をさらに縦線方向左右に2分割し、区画内の左右それぞれでトレンチャー3aのポンチ絵3’が通過した回数をカウントしている。
これにより、例えば図9をみると、区画2の右半分、区画5及び区画8の左半分はトレンチャー3aのポンチ絵3’が2回通過しているが、区画2の左半分及び区画8の右半分と、区画1、4、7、3、6、9は、トレンチャー3aが1回のみ通過した様子を確認することができる。
<情報処理装置:横行移動速度管理機能>
情報処理装置10における横行移動速度管理機能12は、図2に示すように、入力装置91にて入力されたトレンチャー3aの横行方向の計画移動速度を格納する速度記憶手段121と、トレンチャー3aにおける撹拌翼51の回転速度及び固化材吐出口6より吐出される固化材吐出量に基づき、計画移動速度を見直す計画移動速度見直し手段122と、実移動速度を算定する実移動算定手段123と、計画移動速度と実移動速度との差を算出して算出結果を表示・格納する速度表示手段124と、算出結果に応じて警告情報を発する警告手段125を備えている。
情報処理装置10における横行移動速度管理機能12は、図2に示すように、入力装置91にて入力されたトレンチャー3aの横行方向の計画移動速度を格納する速度記憶手段121と、トレンチャー3aにおける撹拌翼51の回転速度及び固化材吐出口6より吐出される固化材吐出量に基づき、計画移動速度を見直す計画移動速度見直し手段122と、実移動速度を算定する実移動算定手段123と、計画移動速度と実移動速度との差を算出して算出結果を表示・格納する速度表示手段124と、算出結果に応じて警告情報を発する警告手段125を備えている。
速度記憶手段121に格納される計画移動速度は、トレンチャー3aをトレンチャー計画ルート[1]〜[5]に沿って横行方向に移動させる際の速度であり、トレンチャー計画ルート[1]〜[5]のすべてに同一の計画移動速度を設定してもよいし、地盤条件やトレンチャー3aの予定通過回数を考慮し、ルートごとで計画移動速度を変えて設定してもよい。
なお、トレンチャー計画ルート[1]〜[5]の各々で異なる計画移動速度を設定する場合には、ルート記憶手段116に格納されているトレンチャー計画ルート情報と各ルートの計画移動速度を関連付けして速度記憶手段121に格納しておく。
また、計画移動速度は、メッシュ画像上の1区画あたりに必要な羽根切り回数および固化剤吐出量を考慮して、従来から実施されている方法にて工事事務所等に設置される事務所端末装置16にて算定し、施工管理者がデータの転送により速度記憶手段121に入力すればよい。
しかし、地盤改良予定領域Gの地盤状況に応じて、トレンチャー3aにおける撹拌翼51の回転速度や固化材吐出口6より吐出される時間当たりの固化材吐出量に変動が生じる場合がある。そこで、計画移動速度は、計画速度見直し手段122により見直し更新が行われる。
計画速度見直し手段122は、メッシュ画像M上の区画ごとに、計画移動速度を算定する際に基準として用いた撹拌翼51の回転速度及び固化材吐出口6より吐出される時間当たりの固化材吐出量を格納しておく。そして、これらと地盤改良機1よりリアルタイムでシリアル入力される撹拌翼51の回転速度及びトレンチャー3aの時間当たりの固化材吐出量とを比較する。
そして、シリアル入力された撹拌翼51の回転速度が計画移動速度を算定する際に基準として用いた回転速度を下回る場合、またはシリアル入力された時間当たりの固化材吐出量が計画移動速度を算定する際に基準として用いた時間当たりの固化材吐出量を下回る場合には、1区画あたりの羽根切り回数及び固化材吐出量が必要量以上となるように、計画移動速度を遅くするよう再算定し、速度記憶手段121に格納することで、計画移動速度を更新する。
実移動算定手段123は、車両表示手段114にて算定されたトレンチャー3aの基端位置が、時間情報を持つことを利用する。すなわち、車載端末装置9の出力装置92にリアルタイムで表示されるトレンチャー3aのポンチ絵3’の位置と、その直前に表示されたトレンチャー3aのポンチ絵3’の位置との横行方向の移動距離及び時間情報の差から、トレンチャー3aにおける横行方向の実移動速度をリアルタイムで算定し、格納する。
速度表示手段124は、車両表示手段114とルート記憶手段116からトレンチャー3aがトレンチャー計画ルート[1]〜[5]のうち、いずれのルートに沿って移動しているかを検出し、速度記憶手段121から該当するルートの計画移動速度を選択する。
そして、図6に示すように、車載端末装置9の出力装置92に、選択した計画移動速度と実移動算定手段123にて算定されたリアルタイムの実移動速度とを付与したメッシュ画像Mを表示・格納する。
また、速度表示手段124では、地盤改良機1よりシリアル入力されるトレンチャー3aにおける撹拌翼51の回転速度及び固化材吐出口6より吐出される時間当たりの固化材吐出量も併せて、車載端末装置9の出力装置92に、表示・格納する。
警告手段125は、速度表示手段124にて車載端末装置9の出力装置92に表示・格納された計画移動速度と実移動速度を比較し、実移動速度が計画移動速度より早い場合には、警告ブザーを発する。
したがって、地盤改良機1のオペレーターは車載端末装置9の出力装置92を見ながら、トレンチャー3aのポンチ絵3’の位置が、メッシュ画像M上のトレンチャー計画ルート[1]〜[5]に沿って移動するように操作するとともに、実移動速度が計画移動速度を超えることがないよう、横行方向の移動速度を調整すればよい。
これにより、トレンチャー3aは計画移動速度と同一もしくはそれより遅い速度で、メッシュ画像M上の各区画を通過することとなるから、メッシュ画像M上のすべての区画において撹拌翼51による撹拌回数及び固化材吐出口6より吐出される固化材吐出量は、両者ともに計画を満足することが可能となる。
<情報処理装置:鉛直掘進速度管理機能13>
情報処理装置10における鉛直掘進速度管理機能13は、図2に示すように、入力装置91にて入力されたトレンチャー3aの鉛直掘進方向の計画移動速度を格納する速度記憶手段131と、トレンチャー3aにおける撹拌翼51の回転速度及び固化材吐出口6より吐出される固化材吐出量に基づき、計画移動速度を見直す計画移動速度見直し手段132と、実移動速度を算定する実移動算定手段133と、計画移動速度と実移動速度との差を算出して算出結果を表示・格納する速度表示手段134と、算出結果に応じて警告情報を発する警告手段135を備えている。
情報処理装置10における鉛直掘進速度管理機能13は、図2に示すように、入力装置91にて入力されたトレンチャー3aの鉛直掘進方向の計画移動速度を格納する速度記憶手段131と、トレンチャー3aにおける撹拌翼51の回転速度及び固化材吐出口6より吐出される固化材吐出量に基づき、計画移動速度を見直す計画移動速度見直し手段132と、実移動速度を算定する実移動算定手段133と、計画移動速度と実移動速度との差を算出して算出結果を表示・格納する速度表示手段134と、算出結果に応じて警告情報を発する警告手段135を備えている。
速度記憶手段131に格納される計画移動速度は、断面画像S上の1区画あたりに必要な羽根切り回数および固化剤吐出量を考慮して、従来から実施されている方法にて工事事務所等に設置される事務所端末装置16にて算定し、施工管理者がデータの転送により速度記憶手段131に入力すればよい。
しかし、地盤改良予定領域Gの地盤状況に応じて、トレンチャー3aにおける撹拌翼51の回転速度や固化材吐出口6より吐出される時間当たりの固化材吐出量に変動が生じる場合がある。そこで、計画移動速度は、計画速度見直し手段132により見直し更新が行われる。
計画速度見直し手段132は、断面画像S上の区画ごとに、計画移動速度を算定する際に基準として用いた撹拌翼51の回転速度及び固化材吐出口6より吐出される時間当たりの固化材吐出量を格納しておく。そして、これらと地盤改良機1よりリアルタイムでシリアル入力される撹拌翼51の回転速度及びトレンチャー3aの時間当たりの固化材吐出量とを比較する。
そして、シリアル入力された撹拌翼51の回転速度が計画移動速度を算定する際に基準として用いた回転速度を下回る場合、またはシリアル入力された時間当たりの固化材吐出量が計画移動速度を算定する際に基準として用いた時間当たりの固化材吐出量を下回る場合には、1区画あたりの羽根切り回数及び固化材吐出量が必要量以上となるように、計画移動速度を遅くするよう再算定し、速度記憶手段121に格納することで、計画移動速度を更新する。
実移動算定手段133は、撹拌装置表示手段115にて算定されたトレンチャー3aの先端部が、時間情報を持つことを利用する。すなわち、車載端末装置9の出力装置92にリアルタイムで表示されるトレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部の位置と、その直前に表示されたトレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部の位置との鉛直掘進方向の移動距離及び時間情報の差から、トレンチャー3aにおける鉛直掘進方向の実移動速度をリアルタイムで算定する。
速度表示手段134は、撹拌装置表示手段115からトレンチャー3aの先端部が位置する区画を検出し、速度記憶手段121から該当する区画の計画移動速度を選択する。
そして、図7に示すように、車載端末装置9の出力装置92に、選択した計画移動速度と実移動算定手段133にて算定されたリアルタイムの実移動速度とを付与した断面画像Sを表示・格納する。
そして、図7に示すように、車載端末装置9の出力装置92に、選択した計画移動速度と実移動算定手段133にて算定されたリアルタイムの実移動速度とを付与した断面画像Sを表示・格納する。
また、速度表示手段134では、地盤改良機1よりシリアル入力されるトレンチャー3aにおける撹拌翼51の回転速度及び固化材吐出口6より吐出される時間当たりの固化材吐出量も併せて、車載端末装置9の出力装置92に表示・格納する。
警告手段135は、トレンチャー3aの鉛直掘進方向の実移動速度と姿勢の両者が条件を満足しない場合に警告ブザーを発する。
鉛直掘進方向の実移動速度は、速度表示手段133にて車載端末装置9の出力装置92に表示・格納された計画移動速度と実移動速度を比較し、実移動速度が計画移動速度より早い場合は条件を満たさない。
鉛直掘進方向の実移動速度は、速度表示手段133にて車載端末装置9の出力装置92に表示・格納された計画移動速度と実移動速度を比較し、実移動速度が計画移動速度より早い場合は条件を満たさない。
また、トレンチャー3aの姿勢は、予め許容傾斜角を警告手段135に設定入力しておき、断面画像S上の基準軸Vに対するトレンチャー3aの傾斜が予め設定した許容傾斜角を超えた場合は条件を満たさない。
なお、トレンチャー3aの基準軸Vに対する許容傾斜角は、工事事務所等に設置される事務所端末装置16にてあらかじめ作成しておき、施工管理者がデータの転送により警報手段135に入力しておけばよい。
なお、トレンチャー3aの基準軸Vに対する許容傾斜角は、工事事務所等に設置される事務所端末装置16にてあらかじめ作成しておき、施工管理者がデータの転送により警報手段135に入力しておけばよい。
したがって、地盤改良機1のオペレーターは車載端末装置9の出力装置92を見ながら、トレンチャー3aのポンチ絵3’の姿勢が、断面画像S上の基準軸Vに沿うよう操作するとともに、実移動速度が計画移動速度を超えることがないよう、鉛直掘進方向の移動速度を調整すればよい。
これら地盤改良工法の品質管理システム100を採用することにより地盤改良機1のオペレーターが車載端末装置9にて視認可能な情報はすべて、工事事務所等に設置される事務所端末装置16にも転送される。したがって、施工管理者も同様の情報をリアルタイムで視認できるとともに、帳票出力することも可能である。
このように、施工管理者は上述するようなオペレーターによる施工状況を事務所端末装置16にてリアルタイムでモニタリングできるため、工事事務所等の遠隔地から施工管理を行うことができ、管理に要する無駄な労力を大幅に削減することが可能となる。
また、撹拌混合装置3による羽根切り回数や固化材の吐出量と併せて、撹拌混合装置3の貫入位置、貫入深度、横行移動軌跡、鉛直掘進速度及び横行移動速度を事務所端末装置16にてリアルタイムでモニタリングすることができるため、地盤改良の品質と出来形を一括管理することが可能となる。
<施工事例1>
上述するとおり、本発明の地盤改良工法の品質管理システム100は、施工管理者に対して施工管理を支援するだけでなく、地盤改良機1のオペレーターに対して施工作業を支援するものである。
以下に、撹拌混合装置3にトレンチャー3aを採用した地盤改良機1を操作するオペレーターの施工手順を示す。
上述するとおり、本発明の地盤改良工法の品質管理システム100は、施工管理者に対して施工管理を支援するだけでなく、地盤改良機1のオペレーターに対して施工作業を支援するものである。
以下に、撹拌混合装置3にトレンチャー3aを採用した地盤改良機1を操作するオペレーターの施工手順を示す。
まず、地盤改良機1のオペレーターは図6に示すように、車載端末装置9の出力装置92に表示されたメッシュ画像M上にて、地盤改良機1のポンチ絵1’の位置を確認しながら、地盤改良機1を地盤改良予定領域Gの施工開始位置近傍に移動させる。
そして、メッシュ画像M上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’の位置を確認しながら、アーム21を操作してトレンチャー3aの貫入位置を施工開始位置(本実施の形態では、メッシュ画像M中の第1区画)に配置する。
そして、メッシュ画像M上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’の位置を確認しながら、アーム21を操作してトレンチャー3aの貫入位置を施工開始位置(本実施の形態では、メッシュ画像M中の第1区画)に配置する。
次に、地盤改良機1のオペレーターは図7に示すように、車載端末装置9の出力装置92に表示された断面画像S上にて、トレンチャー3aのポンチ絵3’の先端部及び基端部が基準軸Vと合致するように確認しながら、トレンチャー3aの姿勢を矯正しつつ、アーム21にて推力を与えて地盤中に貫入させる。なお、貫入とともに固化材吐出口6より固化材の吐出を開始する。
そして、断面画像S上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部の深度を確認しつつ、トレンチャー3aの鉛直掘進作業を進める。
このとき、断面画像S上に表示された鉛直掘進方向の実移動速度が計画移動速度を超えることがないよう移動速度を調整する。
そして、断面画像S上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部の深度を確認しつつ、トレンチャー3aの鉛直掘進作業を進める。
このとき、断面画像S上に表示された鉛直掘進方向の実移動速度が計画移動速度を超えることがないよう移動速度を調整する。
この後、断面画像S上において、トレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部が計画深度に達したら鉛直掘進作業を停止する。
そして、図6に示すようにメッシュ画像M上において、トレンチャー3aのポンチ絵3’の位置がトレンチャー計画ルート[1]〜[5]に沿うよう確認しつつ、トレンチャー3aの横行移動を進める。
そして、図6に示すようにメッシュ画像M上において、トレンチャー3aのポンチ絵3’の位置がトレンチャー計画ルート[1]〜[5]に沿うよう確認しつつ、トレンチャー3aの横行移動を進める。
このとき、メッシュ画像M上に表示される横行方向の実移動速度が計画移動速度を超えることがないよう移動速度を調整する。
また、横行方向への移動中も、断面画像S上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部が計画深度に達しているかを確認しつつ、移動する。
また、横行方向への移動中も、断面画像S上におけるトレンチャー3aのポンチ絵3’における先端部が計画深度に達しているかを確認しつつ、移動する。
<施工事例2>
前述したように、本発明の地盤改良工法の品質管理システム100は、撹拌混合装置3にトレンチャー3aを採用した地盤改良機1のみではなく、例えば、撹拌混合装置3にロータリー式撹拌装置3bを採用した地盤改良機1にて施工する場合にも適用可能である。
前述したように、本発明の地盤改良工法の品質管理システム100は、撹拌混合装置3にトレンチャー3aを採用した地盤改良機1のみではなく、例えば、撹拌混合装置3にロータリー式撹拌装置3bを採用した地盤改良機1にて施工する場合にも適用可能である。
ロータリー式撹拌装置3bは、図10に示すように、アーム21の先端に着脱自在に基端部が取り付けられたフレーム17の先端部の左右両側に、鉛直方向に回転する大径の攪拌翼18を取り付けたものである。また、大径の撹拌翼18の上部及び下部にはそれぞれ、図示しない固化材吐出口が設けられており、グラウトポンプ等により圧送されてきたスラリー状の固化材が吐出されるものである。
以下に、撹拌混合装置3にロータリー式撹拌翼3bを採用した地盤改良機1を操作するオペレーターの施工手順を示す。
まず、地盤改良機1のオペレーターは図6に示すように、車載端末装置9の出力装置92に表示されたメッシュ画像M上にて、地盤改良機1のポンチ絵1’の位置を確認しながら、地盤改良機1を地盤改良予定領域Gの施工開始位置近傍に移動させる。
そして、メッシュ画像M上におけるロータリー式撹拌翼3bのポンチ絵3’の位置を確認しながら、アーム21を操作してロータリー式撹拌翼3bの貫入位置を施工開始位置(本実施の形態では、メッシュ画像M中の第1区画)に配置する。
そして、メッシュ画像M上におけるロータリー式撹拌翼3bのポンチ絵3’の位置を確認しながら、アーム21を操作してロータリー式撹拌翼3bの貫入位置を施工開始位置(本実施の形態では、メッシュ画像M中の第1区画)に配置する。
次に、地盤改良機1のオペレーターは図10に示すように、車載端末装置9の出力装置92に表示された断面画像S上にて、ロータリー式撹拌翼3bのポンチ絵3’のフレーム17が鉛直軸Vと合致するように確認しながら、ロータリー式撹拌翼3bの姿勢を矯正しつつ、アーム21にて推力を与えて地盤中に貫入させる。なお、貫入とともに撹拌翼18の下部に位置する固化材吐出口より固化材の吐出を開始する。
そして、断面画像S上におけるロータリー式撹拌翼3bのポンチ絵3’における先端部の深度を確認しつつ、ロータリー式撹拌翼3bの鉛直掘進作業を進める。このとき、断面画像S上に表示された鉛直掘進方向の実移動速度が計画移動速度を超えることがないよう移動速度を調整する。
断面画像S上において、ロータリー式撹拌翼3bのポンチ絵3’における先端部が計画深度に達したら鉛直掘進作業を停止する。そして、固化材の吐出位置を撹拌翼18の下部に位置する固化材吐出口から、撹拌翼18の上部に位置する固化材吐出口に切り替える。
この後、鉛直掘進時と同様に断面画像S上にて、ロータリー式撹拌翼3bのポンチ絵3’のフレーム17が基準軸Vと合致するように確認しながら、ロータリー式撹拌翼3bの姿勢を矯正しつつ、アーム21を引き抜き方向に作動させる。
そして、断面画像S上にて、ロータリー式撹拌翼3bのポンチ絵3’における先端部の深度を確認しつつ、ロータリー式撹拌翼3bの引き抜き作業を進める。このとき、断面画像S上に表示された鉛直掘進方向の実移動速度が計画移動速度を超えることがないよう移動速度を調整する。
そして、断面画像S上にて、ロータリー式撹拌翼3bのポンチ絵3’における先端部の深度を確認しつつ、ロータリー式撹拌翼3bの引き抜き作業を進める。このとき、断面画像S上に表示された鉛直掘進方向の実移動速度が計画移動速度を超えることがないよう移動速度を調整する。
ロータリー式撹拌装置3bのポンチ絵3’の先端部が表層に達したら固化材の吐出を停止し、ロータリー式撹拌装置3bを地中から完全に引き抜く。
そして、図6に示すようにメッシュ画像M上にて、ロータリー式撹拌装置3bのポンチ絵3’の先端位置を隣接する区画に合致させ、上述する貫入及び引き抜きに係る作業を開始する。
そして、図6に示すようにメッシュ画像M上にて、ロータリー式撹拌装置3bのポンチ絵3’の先端位置を隣接する区画に合致させ、上述する貫入及び引き抜きに係る作業を開始する。
これらの作業を、メッシュ画像M上にてロータリー式撹拌装置3bのポンチ絵3’の位置がトレンチャー計画ルート[1]〜[5]に沿うよう確認しつつ、繰り返す。
このような施工手順により地盤改良機1のオペレーターは、メッシュ画像Mにて撹拌混合装置3の横行方向の位置情報(貫入位置及び横行移動軌跡)及び横行移動速度を確認できるとともに、断面画像Sにて撹拌混合装置3の鉛直掘進方向の位置情報(貫入深度)及び鉛直掘進速度を確認できるため、オペレーターの熟練度にかかわらず、地盤改良の安定した品質および出来形を確保することが可能となるものである。
上記の地盤改良工法の品質管理システム100によれば、図6に示すように、メッシュ画像Mから撹拌装置3の貫入位置及び横行移動軌跡をリアルタイムで視覚確認できるため、地盤改良予定領域Gの平面方向に未改良部分を残すことがなく、地盤改良予定領域Gの平面視に対して高精度な出来形を確保することが可能となる。
また、図7及び図10に示すように、断面画像Sから撹拌混合装置3の姿勢及び貫入深度をリアルタイムで確認できるため、地盤改良予定領域Gの鉛直方向にも未改良部分を残すことがなく、地盤改良予定領域Gの断面視に対して高精度な出来形を確保することが可能となる。
さらに、メッシュ画像M及び断面画像Sにて鉛直掘進速度及び横行移動速度をリアルタイムで確認できるため、それぞれの区画ごとで撹拌混合装置3における撹拌翼51、18の羽根切り回数及び固化材の吐出量を管理でき、地盤改良予定領域G全体に対して均一な品質を確保することが可能となる。
なお、本発明における地盤改良の品質管理システム100は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、計画移動速度を算定するにあたり、1区画あたりに必要な羽根切り回数及び固化材の吐出量の両者を満足するよう、計画移動速度を変動させた。しかし、これに限定されるものではなく、1区画あたりに必要な羽根切り回数もしくは固化材の吐出量のうち少なくともいずれか一方が満足するよう、計画移動速度を変動させてもよい。
また、本実施の形態では、図6および図7に示すように、断面画像S上で撹拌混合装置3のポンチ絵3’における先端部が通過した区画とメッシュ画像M上の撹拌混合装置3のポンチ絵3’が位置する区画に同じ色を付与した。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、両者に異なる色を付与してもよい。
さらに、本実施の形態では、断面画像S上で撹拌混合装置3のポンチ絵3’における先端部が通過した区画に一種類の色を付与したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、撹拌翼51、18の撹拌回数等何らかの変化に応じて区画ごとで深度により異なる色を付与してもよい。
1 地盤改良機
2 ベースマシン
21 アーム
22 ブーム
23 上部旋回体
3 撹拌混合装置
3a トレンチャー
3b ロータリー式撹拌翼
4 フレーム
41 駆動輪
42 従動輪
5 無端チェーン
51 撹拌翼
6 固化材吐出口
7 可動部センサ
71 第1のチルトセンサ
72 第2のチルトセンサ
73 第3のチルトセンサ
74 第4のチルトセンサ
8 GNSS受信装置
81 GNSSアンテナ
82 GNSSアンテナ
83 GNSS固定局
84 無線アンテナ
85 コントローラ
9 車載端末装置
91 入力装置
92 出力装置
10 情報処理装置
11 位置情報管理機能
12 移動速度管理部
13 鉛直掘進速度管理部
14 中継用端末装置
15 中継サーバ
16 事務所端末装置
17 フレーム
18 撹拌翼
100 品質管理システム
G 地盤改良予定領域
M メッシュ画像
S 断面画像
D 施工計画平面図
2 ベースマシン
21 アーム
22 ブーム
23 上部旋回体
3 撹拌混合装置
3a トレンチャー
3b ロータリー式撹拌翼
4 フレーム
41 駆動輪
42 従動輪
5 無端チェーン
51 撹拌翼
6 固化材吐出口
7 可動部センサ
71 第1のチルトセンサ
72 第2のチルトセンサ
73 第3のチルトセンサ
74 第4のチルトセンサ
8 GNSS受信装置
81 GNSSアンテナ
82 GNSSアンテナ
83 GNSS固定局
84 無線アンテナ
85 コントローラ
9 車載端末装置
91 入力装置
92 出力装置
10 情報処理装置
11 位置情報管理機能
12 移動速度管理部
13 鉛直掘進速度管理部
14 中継用端末装置
15 中継サーバ
16 事務所端末装置
17 フレーム
18 撹拌翼
100 品質管理システム
G 地盤改良予定領域
M メッシュ画像
S 断面画像
D 施工計画平面図
Claims (5)
- ブーム及びアームを備えるベースマシンと、前記アームの先端に対して回動可能に連結される撹拌混合装置とを有し、該撹拌混合装置が固化材吐出口と鉛直方向に回転する複数の撹拌翼を備え、該撹拌翼を回転することにより地盤を固化材とともに攪拌混合する地盤改良装置を用いた地盤改良工法の品質管理システムにおいて、
地盤改良予定領域を平面視で区割りしたメッシュ画像を作成し、該メッシュ画像上にて前記撹拌混合装置の現在位置をリアルタイムで出力装置に表示する位置情報管理機能と、
1区画あたりに必要な前記撹拌翼による羽根切り回数もしくは前記固化材の吐出量の少なくともどちらか一方を考慮して、前記撹拌混合装置が横行方向に区画を移動する際の計画移動速度を予め算定しておくとともに、前記撹拌混合装置が実際に区画を移動するときの実移動速度を検出し、該実移動速度を前記計画移動速度と併せてリアルタイムで前記出力装置に表示する横行移動速度管理機能とを備えることを特徴とする地盤改良工法の品質管理システム。 - 請求項1に記載の地盤改良工法の品質管理システムであって、
前記位置情報管理機能において、前記メッシュ画像に加えて地盤改良予定領域を断面視で区割りした断面画像を作成し、該断面画像上にて前記撹拌混合装置の基端部及び先端部の現在位置をリアルタイムで前記出力装置に表示することを特徴とする地盤改良工法の品質管理システム。 - 請求項1または2に記載の地盤改良工法の品質管理システムであって、
前記横行移動速度管理機能において、前記撹拌翼の回転速度もしくは前記固化材の吐出量の少なくともどちらか一方をリアルタイムで検知し、1区画あたりに必要な羽根切り回数もしくは前記固化材の吐出量の少なくともどちらか一方を満足するよう、前記計画移動速度をリアルタイムで変動させることを特徴とする地盤改良工法の品質管理システム。 - 請求項2または3に記載の地盤改良工法の品質管理システムであって、
前記位置情報管理機能において、前記断面画像上で前記撹拌混合装置の先端部が通過した区画に色を付与するとともに、これと連動して前記メッシュ画像上の前記撹拌混合装置が位置する区画に色を付与し、リアルタイムで前記出力装置に表示することを特徴とする地盤改良工法の品質管理システム。 - 請求項1から4のいずれかに記載の地盤改良工法の品質管理システムであって、
前記位置情報管理機能において、前記撹拌混合装置の現在位置を、前記ベースマシン上に離間して設置した2個のGNSSアンテナ、前記ブーム、前記アーム及び前記ベースマシンに設置した複数のチルトセンサにて検出することを特徴とする地盤改良工法の品質管理システム。
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2014
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