JP2018062753A - 軟弱地盤上における盛土速度の管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】緩速載荷工法による軟弱地盤上での盛土施工において、測量及び計測作業を省力化するとともに、盛土速度が管理基準値以下である領域を間違いなく判別できるようにする。【解決手段】ＧＮＳＳを用い、作業中の締固め機械の位置座標を施工と同時に計測し、この計測データに基づき盛土の締固め回数を管理する盛土の締固め管理システムによって盛土の締固め管理を行うとともに、その測定記録から施工日、締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を記録したログファイルを取得する第１手順と、盛土範囲を平面的に任意にブロック割りし、前記ログファイルのデータに基づき、各ブロック割り毎に盛土速度の平均値を算出する第２手順と、各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを判別する第３手順と、各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを視覚的に表示する第４手順とからなる。【選択図】図５

Description

本発明は、緩速載荷工法によって軟弱地盤上に盛土する場合の盛土速度の管理方法に関する。

従来より、湖沼周囲や埋立て地などの軟弱地盤上に道路などの盛土構造物を造成することが行われている。しかしながら、軟弱地盤上に急速に盛土を行うと、軟弱地盤や盛土にすべり破壊や過大な変形が発生するなどの問題が知られている。

そこで、下記非特許文献１では、「軟弱地盤上に急速に盛土すると、地盤の側方変形が急速に増加し、すべり破壊を生じる。一度すべりを生じると周辺地盤は大きく盛り上がり、すべりを生じた地盤内の粘性土は著しく強度が低下するため、周辺部を含めた復旧に多くの時間と経費を要することになる。したがって、軟弱地盤対策は盛土の安定の確保を十分に考慮した緩速載荷工法により、地盤強度の増加を図りながら盛土することを原則とする。」と謳われている（「4-3基本設計 4-3-1 設計の基本」参照）。

前記緩速載荷工法は、圧密の進行に合わせてゆっくりと盛り立てて、基礎地盤の安定を図りながら盛土を行う工法である。前記緩速載荷工法では、盛土の施工速度について、非特許文献１に下表１を標準とすることが規定されている。

設計要領（道路偏）第４章 軟弱地盤対策、平成24年4月、国土交通省北陸地方整備局

しかしながら、盛土速度の管理は、頻繁に行う測量がかなり煩雑な作業になるとともに、盛土の安定性と圧密の進行状況に基づき盛土の速度を管理するためには、沈下計、変位計その他の計器を設置して、盛土の沈下量や側方地盤の変形量などの変化を測定する必要があり、煩雑な計測作業を必要としていた。

更に、これらの計測結果はコンピューターに入力され、盛土速度が管理基準値を超えないように管理しているが、誤入力や入力漏れ、人為的判断ミスなどにより盛土速度が管理基準値を超過していることに気がつかずに盛土を行ってしまい、盛土が不安定化することの懸念もあった。

そこで本発明の主たる課題は、緩速載荷工法によって軟弱地盤上に盛土を施工する場合の盛土速度の管理方法において、測量及び計測作業を省力化するとともに、盛土速度が管理基準値以下である領域を間違いなく確実に判別できるようにして、盛土速度が管理基準値を超過していることに気がつかず盛土を行ってしまうなどの施工ミスを無くすことにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、緩速載荷工法によって軟弱地盤上に盛土を施工する場合の盛土速度の管理方法であって、
ＧＮＳＳを用い、作業中の締固め機械の位置座標を施工と同時に計測し、この計測データに基づき盛土の締固め回数を管理する盛土の締固め管理システムによって盛土の締固め管理を行うとともに、その測定記録から施工日、締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を記録したログファイルを取得する第１手順と、
盛土範囲を平面的にブロック割りし、前記ログファイルのデータに基づき、各ブロック割り毎に盛土速度の平均値を算出する第２手順と、
各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを判別する第３手順と、
各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを視覚的に表示する第４手順と、からなることを特徴とする軟弱地盤上における盛土速度の管理方法が提供される。

上記請求項１記載の発明は、既往技術である、ＧＮＳＳ（人工衛星を利用した測位システム）を用いた盛土の締固め管理システムを利用することにより、盛土速度の管理において、測量及び計測作業を省力化するとともに、盛土速度が管理基準値以下である領域を間違いなく確実に判別できるようにしたものである。

具体的には、ＧＮＳＳを用いた締固め管理システムで得られる盛土の施工データ、すなわち施工日、締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を記録したログファイルを取得する。そして、盛土範囲を平面的に任意にブロック割りし、前記ログファイルのデータに基づき、各ブロック割り毎に盛土速度の平均値を算出したならば、各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかの判別を行うとともに、視覚的に表示するようにしたものである。

従って、ＧＮＳＳを用いた締固め管理システムからのログファイルを利用することで、測量及び計測作業から開放され、測量及び計測作業を省力化することが可能となる。また、盛土速度が管理基準値以下であるかどうかを各ブロック割り毎に視覚的に表示することにより、一目で間違いなく判別できるようになり、盛土速度が管理基準値を超過していることに気がつかず盛土を行ってしまうなどの施工ミスを無くすことが可能となる。

請求項２に係る本発明として、前記第４手順における視覚的表示手段は、モニタ上に、縦軸を盛土厚とし横軸を経過日数としたグラフ上に管理基準値となる盛土速度線を引くとともに、計測した盛土実績線を描き、盛土実績線が前記管理基準値となる盛土速度線よりも上側領域に位置する場合と、下側領域に位置する場合とでそれぞれ色分け表示したものとする請求項１記載の軟弱地盤上における盛土速度の管理方法が提供される。

上記請求項２記載の発明では、第４手順における視覚的表示手段の一例を示したものである。具体的には、モニタ上に、各ブロック割り毎に、縦軸を盛土厚とし横軸を経過日数としたグラフ上に管理基準値となる盛土速度線を引くとともに、計測した盛土実績線を描く。そして、前記盛土実績線が前記管理基準値となる盛土速度線よりも上側領域に位置する場合は盛土速度が超過していることになるため盛土不可であり、下側領域に位置する場合は盛土速度が管理値以下ということになり盛土可となるためそれぞれの場合を一目で判別できるように色分け表示する。従って、現在の盛土状況が一目で把握でき、現時点で盛土が可であるか不可であるかを間違いなく判別することができる。

請求項３に係る本発明として、前記第４手順における視覚的表示手段は、モニタ上に、盛土状態を表示するとともに、各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下である場合と、盛土速度の平均値が管理基準値を超える場合とでそれぞれ色分け表示したものとする請求項１記載の軟弱地盤上における盛土速度の管理方法が提供される。

上記請求項３記載の発明では、第４手順における視覚的表示手段の他例を示したものである。具体的には、モニタ上に、盛土状態を表示するとともに、各ブロック割り毎の領域を、盛土速度の平均値が管理基準値以下である場合と、盛土速度の平均値が管理基準値を超える場合とでそれぞれ色分け表示する。従って、現在の盛土状況が一目で分かるとともに、現時点で盛土が可であるか不可であるかを間違いなく判別することができる。

以上詳説のとおり本発明によれば、緩速載荷工法によって軟弱地盤上に盛土を施工する場合の盛土速度の管理方法において、測量及び計測作業を省力化するとともに、盛土速度が管理基準値以下である領域を間違いなく確実に判別できるようにして、盛土速度が管理基準値を超過していることに気がつかず盛土を行ってしまうなどの施工ミスを無くすことが可能となる。

人工衛星を利用した測位システムを用いた盛土の締固め管理システムの概要図である。 人工衛星を利用した測位システムを用いた盛土の締固め管理システムの装置構成図である。 ログファイルのデータ例を示す図である。 盛土範囲のブロック割りの例を示す図である。 視覚的表示手段の第１例を示すグラフである。 視覚的表示手段の第２例を示す盛土表示図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

本発明に係る軟弱地盤上における盛土管理方法は、緩速載荷工法によって軟弱地盤上に盛土を施工する場合の盛土速度の管理方法であって、
ＧＮＳＳを用い、作業中の締固め機械の位置座標を施工と同時に計測し、この計測データに基づき盛土の締固め回数を管理する盛土の締固め管理システムによって盛土の締固め管理を行うとともに、その測定記録から施工日、締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を記録したログファイルを取得する第１手順と、
盛土範囲を平面的にブロック割りし、前記ログファイルのデータに基づき、各ブロック割り毎に盛土速度の平均値を算出する第２手順と、
各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを判別する第３手順と、
各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを視覚的に表示する第４手順と、からなるものである。

以下、具体的に第１手順から順に詳述する。

＜第１手順＞
第１手順は、本発明に係る軟弱地盤上における盛土速度の管理方法では、図１に示されるように、ＧＮＳＳを用いた締固め管理システム１を採用することとするとともに、その測定記録から施工日、締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を記録したログファイルを取得するものである。

前記ＧＮＳＳを用いた締固め管理システム１は、ＧＮＳＳを用いて、作業中の締固め機械の位置座標を施工と同時に計測し、この計測データを締固め機械に設置したパソコンへ通信・処理（締固め回数のモニタ表示）することによって、盛土全面の品質を締固め回数で面的に管理する手法である。この技術自体は既存技術であり、技術的に確率され、実施されているものである。国土交通省においても、「ＴＳ・ＧＮＳＳを用いた盛土の締固め管理要領」平成２４年３月を発行し、盛土工事における情報化施工を推進しているところである。

前記“ＧＮＳＳ”とは、ＧＰＳ(米)、ＧＬＯＮＡＳＳ(露)、ＧＡＬＴＥＯ(ＥＵ計測中)などの人工衛星を利用した測位システムの総称である。締固め管理で取り扱うＧＮＳＳは、移動する締固め機械の位置座業を正確に測定する必要があることから、リアルタイムキネマティック（RTK-GNSS）測位手法を基本とする。

このＧＮＳＳを用いた締固め管理システム１の装置構成は、図２に示されるように、基準局２（座標既知点）と、移動局３（締固め機械側）と、管理局４（現場事務所とで構成される。

前記基準局２は、GNSSアンテナ２０と、GNSS受信機２１と、送信用アンテナ２２とから構成される。この基準局２の設置目的は、移動局３の位置座標の精度向上のためである。通常、ＧＰＳ衛星から得られる信号の内、民間で使用可能なＣ／Ａコードは単独では精度が低い。そのため、ディフレンシャルＧＰＳ（以下、ＤＧＰＳという）方式が採用される。このＤＧＰＳ方式は、予め正確な位置が計測されている基準局において、受信した各衛星からの擬似距離、時刻情報および軌道データから誤差成分を検出し、それを補正値として移動局３に送信し、移動局３はその値により、移動局受信機３１で受信したＧＰＳ信号の補正を行うようにしている。

前記移動局３は、締固め機械３０と、この締固め機械３０に搭載されたGNSSアンテナ３１と、基準局２からの信号を受信するための受信用アンテナ３１と、車載用パソコン３３と、メモリーカード３４などの可搬型記憶装置とから構成される。前記締固め機械３０としては、例えばロードローラ、タイヤローラ、振動ローラ、タンピングローラ、ブルドーザなどの締固め機械が挙げられる。前記基準局２から送信された補正情報は受信用アンテナ３１によって受信され、車載用パソコン３３により取り込まれるとともに、GNSSアンテナ３１によって受信した位置座標がパソコン３３に取り込まれ、前記補正情報を用いて移動局３（締固め機械３０）の正確な位置情報が求められ、前記メモリーカード３４に記憶される。

前記管理局４は、管理用パソコン４０と、プリンタ４１などによって構成される。オペレータは、メモリカード３４を管理局４に持ち込み、管理用パソコン４０に入力する。管理用パソコン４０は、予め管理用ソフトが組み込まれており、盛土平面図などに締固め機械３０の走行軌跡が描かれるとともに、走行軌跡からブロック単位毎に、締固めの転圧回数が分布表示される機能を備える。

以上がGNSSを用いた締固め管理システム１の概略であるが、前記メモリーカード４０には、ログファイルと呼ばれる電子情報が保存されている。この電子情報は、図３に示されるように、締固め機械３０を識別するためのローラＩＤ、年月日 時分秒、……、締固め機械３０のｘ座標、y座標、z座標などの情報である。

本発明では、前記施工日、締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を記録したログファイルを用いて、盛土の速度管理を行うようにするものである。

なお、前記ログファイルの（ｘ、ｙ）は平面座標であり、（ｚ）は盛土高さを表している。締固め機械３０のGNSSアンテナ３１の配設位置と、締固める位置とのオフセット量は実測しておき、このオフセット量で補正した座標が記録されている。

＜第２手順＞
第２手順では、盛土範囲を平面的にブロック割りし、前記ログファイルのデータに基づき、各ブロック割り毎に盛土速度の平均値を算出する。具体的には、図４に示されるように、盛土１を平面的に任意の広さで、No．１、Ｎｏ.２、Ｎｏ.３、Ｎｏ.４……というように、ブロック割りする。このブロック割りは、盛土の可否を判定する場合の区画単位となるため、ある程度広い面積毎に区分するのが望ましい。そして、前記ログファイルのでデータは、締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を記録してあるため、（ｘ、ｙ）のデータによりどのブロック割りに属するかが判明し、ｚ座標により盛土高が判明するため、各ブロック割り毎に盛土速度の平均値（cm/day）を算出する。

なお、前記ログファイルにおける締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、本来的に転圧回数を求めるためのものであり、同じルートを複数回走行しているデータが入っているものであるが、本発明では、走行回毎に盛土高の平均値を算出するか、最終走行時の盛土高の平均値を算出する。これは、第４手順の視覚化表示手段に応じて選択される。

また、第２手順では、盛土速度の平均値（cm/day）を算出することとしているが、直接的にこの数値が算出されなくても、盛土高と経過日数が特定されれば、盛土速度の平均値が算出されたことと同義である。すなわち、後述する第４手順における第１の視覚化表示では、直接的に盛土速度の平均値（cm/day）が算出されていないが、盛土高と経過日数が特定され、グラフ上にプロットされた段階で、盛土速度の平均値（cm/day）が示されたことになるため、盛土高と経過日数が特定されたことは、言わば盛土速度の平均値が算出されたことと同義となる。

＜第３手順＞
第３手順では、各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値（cm/day）と、管理基準値（cm/day）とを対比して、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを判別する。

＜第４手順＞
第４手順では、各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを視覚的に表示する。

具体的に視覚化表示の第１例は、図５に示されるように、モニタ上に、縦軸を盛土厚とし横軸を経過日数としたグラフ上に管理基準値となる盛土速度線を引くとともに、計測した盛土実績線を描き、盛土実績線が前記管理基準値となる盛土速度線よりも上側領域に位置する場合と、下側領域に位置する場合とでそれぞれ色分け表示する。図示例では、管理基準値となる盛土速度線よりも上側領域に位置する場合の線色は赤色としている。この場合は、盛土速度の平均値が管理基準値を超えているため、盛土不可の判定となる。また、管理基準値となる盛土速度線よりも下側領域に位置する場合の線色は青色としている。この場合は、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるため、盛土可の判定となる。

また、視覚化表示の第２例は、図６に示されるように、モニタ上に、盛土状態を表示するとともに、各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下である場合と、盛土速度の平均値が管理基準値を超える場合とでそれぞれ色分け表示する。図示例では、Ｎｏ.１ブロック及びＮｏ.３ブロックは盛土速度の平均値が管理基準値以下であるため青色で表示して盛土可であることを表している。Ｎｏ.２ブロック及びＮｏ.４ブロックは、盛土速度の平均値が管理基準値を超えるため赤色で表示して盛土不可であることを表している。

１…ＧＮＳＳを用いた締固め管理システム、２…基準局、３…移動局、４…管理局、２０…GNSSアンテナ、２１…GNSS受信機、２２…送信用アンテナ、３０…締固め機械、３１…GNSSアンテナ、３２…受信用アンテナ、３３…車載パソコン、３４…メモリーカード、４０…管理用パソコン、２１…プリンタ

Claims (3)

1. 緩速載荷工法によって軟弱地盤上に盛土を施工する場合の盛土速度の管理方法であって、
   ＧＮＳＳを用い、作業中の締固め機械の位置座標を施工と同時に計測し、この計測データに基づき盛土の締固め回数を管理する盛土の締固め管理システムによって盛土の締固め管理を行うとともに、その測定記録から施工日、締固め機械の作業中の時刻及びその位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を記録したログファイルを取得する第１手順と、
   盛土範囲を平面的にブロック割りし、前記ログファイルのデータに基づき、各ブロック割り毎に盛土速度の平均値を算出する第２手順と、
   各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを判別する第３手順と、
   各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下であるかどうかを視覚的に表示する第４手順と、からなることを特徴とする軟弱地盤上における盛土速度の管理方法。
2. 前記第４手順における視覚的表示手段は、モニタ上に、縦軸を盛土厚とし横軸を経過日数としたグラフ上に管理基準値となる盛土速度線を引くとともに、計測した盛土実績線を描き、盛土実績線が前記管理基準値となる盛土速度線よりも上側領域に位置する場合と、下側領域に位置する場合とでそれぞれ色分け表示したものとする請求項１記載の軟弱地盤上における盛土速度の管理方法。
3. 前記第４手順における視覚的表示手段は、モニタ上に、盛土状態を表示するとともに、各ブロック割り毎に、盛土速度の平均値が管理基準値以下である場合と、盛土速度の平均値が管理基準値を超える場合とでそれぞれ色分け表示したものとする請求項１記載の軟弱地盤上における盛土速度の管理方法。

Images