JP2019218740A - Cutting edge part boundary identification device and caisson immersion method - Google Patents

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Abstract

To provide a cutting edge part boundary identification device for identifying a boundary between a region exposed to a workroom and a region intruded into the ground on an inner peripheral surface of a cutting edge part and a caisson immersion method using the device.SOLUTION: A cutting edge part boundary identification device 100 includes: an illumination unit 10 for illuminating the inside of a workroom R of a pneumatic caisson 1; an imaging unit 20 for imaging a film F of the inside the workroom R; and a film analysis unit 32 for the film F. The imaging unit 20 detects an intensity distribution of light in a predetermined wavelength band for each pixel of the film F. On the basis of the intensity distribution detected by the imaging unit 20, the film analysis unit 32 identifies a boundary W between an exposure region, of an inner peripheral surface 4a of a cutting edge part 4, exposed to the workroom R and an intrusion region, of the inner peripheral surface 4a, intruded into the ground G. A caisson immersion method includes installation by immersing the pneumatic caisson 1 to a predetermined depth from the ground surface side of the ground G while adjusting an amount of the cutting edge part 4 excavating a lower ground G2 using a result of identifying the boundary W of the cutting edge part boundary identification device 100.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、刃口部の内周面における作業室への露出領域と地盤への貫入領域との境界を特定する刃口部境界特定装置、及び、ケーソン沈設方法に関する。   The present invention relates to a blade boundary specifying device for specifying a boundary between a region exposed to a work chamber and a region penetrating into the ground on an inner peripheral surface of a blade, and a caisson laying method.

建築構造物の基礎工事や地下構造物の築造等のための工法の一つとして、例えば、特許文献1等に開示されたケーソン沈設工法がある。この工法は、有底筒状に形成され筒底の下部に地盤掘削用の作業室を備えたニューマチックケーソンや無底筒状に形成されたオープンケーソン等のケーソン(函)を地盤上に配置し、このケーソンの周壁内側の地盤及び周壁下端の刃口部の下方地盤を掘削しつつ、その自重により又は荷重を加える等して、ケーソンを所定の深さまで徐々に沈下させて設置し、地盤中に基礎や地下構造物等を構築する工法である。   As one of construction methods for foundation work of a building structure, construction of an underground structure, and the like, for example, there is a caisson laying method disclosed in Patent Document 1 or the like. In this method, a caisson (box) such as a pneumatic caisson that is formed in a cylindrical shape with a bottom and has a working room for excavating the ground below the cylinder bottom or an open caisson that is formed in a cylindrical shape with no bottom is placed on the ground. Then, while excavating the ground inside the peripheral wall of the caisson and the ground below the cutting edge at the lower end of the peripheral wall, the caisson is gradually settled to a predetermined depth by its own weight or by applying a load, and the ground is installed. This is a construction method for building foundations and underground structures inside.

この種の工法におけるケーソンの沈設方法では、ケーソンを沈下させる力である沈下力(主にケーソンの自重)とこの沈下力に抵抗する力である地盤等からの沈下抵抗力とがバランスしている状態では、ケーソンは沈下することなく静止している。この沈下抵抗力は、主に、ケーソンの周壁の外面に作用する周面摩擦力と、ケーソンの刃口部の内周面に作用する地盤からの反力(地盤反力)とからなる。詳しくは、刃口部の内周面は刃口部先端から上方に向かうほどケーソンの中心軸側に近づくように傾斜したテーパー状に形成されており、この傾斜した内周面に、地盤からの反力が作用している。そして、ケーソンの沈設方法では、例えば、ケーソンがその刃口部を地盤内に貫入させて静止した状態で、刃口部の内周面の下方地盤の一部をケーソンの内側から掘削することにより、ケーソンに作用する地盤からの反力を適度に低減させる。その結果、沈下抵抗力が沈下力より低くなり、ケーソンが沈下し始める。   In the caisson squatting method of this type of construction method, the sinking force (mainly the weight of the caisson), which is the force that causes the caisson to sink, balances the sinking resistance from the ground, which is the force that resists the sinking force. In the state, the caisson is stationary without sinking. The settlement resistance mainly includes a peripheral frictional force acting on the outer surface of the peripheral wall of the caisson and a ground reaction force (ground reaction force) acting on the inner peripheral surface of the caisson blade. In detail, the inner peripheral surface of the blade opening is formed in a tapered shape that is inclined closer to the central axis side of the caisson as going upward from the tip of the blade opening, and the inclined inner peripheral surface is formed from the ground. A reaction force is acting. And, in the caisson sinking method, for example, by excavating a part of the ground below the inner peripheral surface of the cutting edge from the inside of the caisson in a state where the caisson penetrates the cutting edge portion into the ground and is stationary. The reaction force from the ground acting on the caisson is appropriately reduced. As a result, the settlement resistance becomes lower than the settlement force, and the caisson begins to sink.

特開平10−37203号公報JP-A-10-37203

ここで、この種のケーソンの沈設方法において、ケーソンの刃口部の地盤への貫入状況を把握することは、ケーソン沈下の施工管理上重要な事項である。   Here, in this type of caisson squatting method, it is important for the construction management of the caisson settlement to grasp the state of penetration of the caisson blade into the ground.

本発明は、このような実状に着目してなされたものであり、刃口部の地盤への貫入状況をリアルタイムに把握可能な情報として、刃口部の内周面における露出領域と地盤への貫入領域との境界を特定する情報を取得する刃口部境界特定装置、及び、これを利用したケーソン沈設方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made by paying attention to such an actual situation, and as information capable of grasping the penetration state of the cutting edge portion into the ground in real time, the exposed region on the inner peripheral surface of the cutting edge portion and the ground are described. An object of the present invention is to provide a blade edge boundary specifying device that acquires information for specifying a boundary with a penetration region, and a caisson laying method using the same.

上記課題に対して、本発明に係る刃口部境界特定装置は、その一態様として、刃口部を下端部に備えたニューマチックケーソンにおける刃口部内側の作業室内に設けられ、当該作業室内を照明する照明部と、前記作業室内に設けられ前記作業室内の画像を撮像する撮像部であって、前記画像の画素毎に、所定の波長帯域における光の強度分布を検出可能な撮像部と、前記撮像部により検出された前記強度分布に基づいて、前記刃口部の内周面のうちの前記作業室に露出している露出領域と前記内周面のうちの地盤内に貫入している貫入領域との境界を特定する画像解析部と、を含む。   In order to address the above-described problems, the cutting edge portion boundary specifying device according to the present invention is provided in a working chamber inside a cutting edge portion of a pneumatic caisson having a cutting edge portion at a lower end portion as one mode, An illuminating unit that illuminates, an imaging unit that is provided in the working room and captures an image of the working room, and for each pixel of the image, an imaging unit that can detect an intensity distribution of light in a predetermined wavelength band. Based on the intensity distribution detected by the imaging unit, penetrates into the ground of the exposed area and the inner peripheral surface of the inner peripheral surface of the blade opening portion that is exposed to the working chamber. And an image analysis unit for specifying a boundary with the intrusion area.

また、本発明に係るケーソン沈設方法は、その一態様として、前記刃口部境界特定装置の前記境界の特定結果を利用して前記刃口部の下方地盤の掘削量を調整しつつ、前記ケーソンを前記地盤の地表面側から所定深さまで沈下させて設置する。   In addition, the caisson squatting method according to the present invention, as one mode, adjusts the excavation amount of the ground below the cutting edge using the result of specifying the boundary of the cutting edge boundary specifying device, Is set down from the ground surface side of the ground to a predetermined depth.

本発明に係る刃口部境界特定装置の上記一態様によると、照明部によって、刃口部を下端部に備えたニューマチックケーソンの刃口部内側の作業室内が照明され、作業室内に設けられ前記作業室内の画像を撮像する撮像部によって、画像の画素毎に所定の波長帯域における光の強度分布が検出され、画像解析部によって、撮像部により検出された前記強度分布に基づいて、刃口部の内周面のうちの作業室に露出している露出領域と刃口部の内周面のうちの地盤内に貫入している貫入領域との境界が特定される。これにより、ケーソンの沈設の際に、刃口部の内周面のうちの作業室への露出領域と地盤内への貫入領域との境界を特定した特定結果の情報を常時取得できるため、この境界の特定結果の情報により、刃口部の地盤への貫入状況をリアルタイムに把握(モニタリング)することができ、ひいては、ケーソン沈下の施工管理をより確実且つ安全に行うことができる。   According to the above aspect of the blade edge boundary specifying device according to the present invention, the lighting unit illuminates the inside of the blade interior of the blade portion of the pneumatic caisson having the blade edge at the lower end, and is provided in the work room. An imaging unit that captures an image of the inside of the work room detects an intensity distribution of light in a predetermined wavelength band for each pixel of the image, and, based on the intensity distribution detected by the imaging unit, an image analyzing unit. The boundary between the exposed region of the inner peripheral surface of the portion that is exposed to the working chamber and the intrusion region that penetrates into the ground of the inner peripheral surface of the cutting edge is specified. With this, when the caisson is laid, the information of the specific result that specifies the boundary between the exposed area to the working chamber and the intrusion area into the ground on the inner peripheral surface of the cutting edge can always be obtained, Based on the information on the result of specifying the boundary, it is possible to grasp (monitor) the penetration state of the cutting edge portion into the ground in real time, and it is possible to more reliably and safely perform the construction management of the caisson subsidence.

本発明に係るケーソン沈設方法の上記一態様によると、前記刃口部境界特定装置の測定結果を利用して刃口部の下方地盤の掘削量を調整しつつ、ケーソンを地盤の地表面側から所定深さまで沈下させて設置する構成である。したがって、例えば、刃口部境界特定装置により得られた前記境界の特定結果の情報に基づいて現時点における刃口部の地盤への貫入幅を推定することができると共に、さらに、この推定した貫入幅に基づいて現時点における地盤からの反力の合計を推定することができる。そして、主にこの推定した地盤からの反力の合計とケーソンの周壁に作用する周面摩擦力とからなる沈下抵抗力が沈下力(主にケーソンの自重)よりも適度に低くなるように、刃口部の下方地盤の掘削量を調整して、ケーソンの沈下を開始させることができる。その結果、ケーソンを地盤の地表面側から所定深さまで、安全に沈下させて設置させることができる。   According to the above aspect of the caisson squatting method according to the present invention, the caisson is moved from the ground surface side of the ground while adjusting the amount of excavation of the ground below the blade edge using the measurement result of the blade edge boundary specifying device. This is a configuration in which it is installed by sinking to a predetermined depth. Therefore, for example, it is possible to estimate the penetration width of the cutting edge portion into the ground at the present time based on information on the result of specifying the boundary obtained by the cutting edge boundary identification device, and further, the estimated penetration width The total reaction force from the ground at the present time can be estimated based on the Then, so that the settlement resistance mainly consisting of the estimated total reaction force from the ground and the surface frictional force acting on the peripheral wall of the caisson is appropriately lower than the settlement force (mainly the weight of the caisson), By adjusting the amount of excavation of the ground below the cutting edge, the settlement of the caisson can be started. As a result, the caisson can be safely sunk and installed from the ground surface side of the ground to a predetermined depth.

このようにして、刃口部の地盤への貫入状況をリアルタイムに把握可能な情報として、刃口部の内周面における露出領域と地盤への貫入領域との境界を特定する情報を取得する刃口部境界特定装置、及び、これを利用したケーソン沈設方法を提供することができる。   In this way, the blade that acquires the information that identifies the boundary between the exposed area on the inner peripheral surface of the cutting edge and the ground penetration area as information that can grasp the penetration state of the cutting edge into the ground in real time. An mouth boundary specifying device and a caisson laying method using the same can be provided.

本発明の一実施形態に係る刃口部境界特定装置の概略構成及び刃口部境界特定装置の特定結果を利用したケーソン沈設方法を説明するための概念図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a conceptual diagram for demonstrating the caisson squatting method using the schematic structure of the cutting-edge part boundary identification device which concerns on one Embodiment of this invention, and the identification result of the cutting-edge part boundary identification device. 前記刃口部境界特定装置の概略構成を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining the schematic structure of the cutting edge part boundary specifying device. 刃口部の地盤への貫入状態の一例を示すための刃口部先端を含む拡大断面である。It is an expanded cross section including the tip of a blade part for showing an example of a penetration state of a blade part into the ground. 前記刃口部境界特定装置の撮像部により撮像されて得られた画像の一例である。It is an example of the image obtained by being imaged by the imaging part of the cutting edge boundary specification device. 前記撮像部により撮像された複数の画像を並べて示した一例である。It is an example in which a plurality of images picked up by the image pickup unit were shown side by side. 前記刃口部境界特定装置の画像解析部における画像解析内容を説明するための概念図の一例である。It is an example of the conceptual diagram for demonstrating the image analysis content in the image analysis part of the said blade part boundary identification apparatus. 前記画像解析部による貫入幅の演算結果の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram showing an example of the calculation result of the penetration width by the image analysis part. 前記刃口部境界特定装置の特定結果を利用したケーソン沈設方法を説明するための別の概念図である。It is another conceptual diagram for demonstrating the caisson squatting method using the identification result of the said edge part boundary identification apparatus. 前記画像解析部の画像解析の変形例を説明するための概念図の一例である。It is an example of the conceptual diagram for demonstrating the modification of the image analysis of the said image analysis part. 前記刃口部境界特定装置の記憶部に記憶されるモデルデータの変形例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining the modification of the model data memorize | stored in the memory | storage part of the said edge part boundary identification apparatus.

以下、添付図面参照して、本発明に係る刃口部境界特定装置及びケーソン沈設方法の実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a blade edge boundary specifying device and a caisson laying method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る刃口部境界特定装置100の概略構成及び刃口部境界特定装置100の特定結果を利用したケーソン沈設方法を説明するための概念図である。本実施形態においては、ニューマチックケーソン1を沈設させて橋脚等の基礎を構築するケーソン沈設工法に、本発明に係る刃口部境界特定装置100の特定結果を利用したケーソン沈設方法を適用した場合について、以下に説明する。   FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a schematic configuration of a blade edge boundary specifying device 100 according to an embodiment of the present invention and a caisson laying method using a specification result of the blade edge boundary specifying device 100. In the present embodiment, when the caisson laying method using the identification result of the blade edge boundary specifying device 100 according to the present invention is applied to the caisson laying method for laying down the pneumatic caisson 1 and constructing a foundation such as a pier. Will be described below.

まず、ニューマチックケーソン1の概略の構造等について説明する。   First, the schematic structure and the like of the pneumatic caisson 1 will be described.

ニューマチックケーソン1は、円筒、角筒等の所定の断面形状を有し、筒形状をなして上下方向に延びる周壁2を有するものである。本実施形態では、ニューマチックケーソン1は、全体として、概ね円筒形状であり、鉛直方向に所定個数に分割されており、下から順に、ケーソン基部3と、図示省略したケーソン中間部と、同じく図示省略したケーソン頂部とにより構成される。図1では、ニューマチックケーソン1の構築途中の状態が示されている。詳しくは、ニューマチックケーソン1のうちのケーソン基部3の大半が地盤G内に沈下して静止している状態が示されている。   The pneumatic caisson 1 has a predetermined cross-sectional shape such as a cylinder, a rectangular tube, or the like, and has a peripheral wall 2 that has a cylindrical shape and extends vertically. In the present embodiment, the pneumatic caisson 1 has a generally cylindrical shape as a whole, is divided into a predetermined number in the vertical direction, and a caisson base 3 and a caisson intermediate portion (not shown) are shown in order from the bottom. It consists of the caisson top omitted. FIG. 1 shows a state during the construction of the pneumatic caisson 1. More specifically, a state in which most of the caisson base 3 of the pneumatic caisson 1 sinks in the ground G and remains stationary is shown.

周壁2は、ケーソン基部3、前記ケーソン中間部及び前記ケーソン頂部の外周壁からなる。例えば、前記ケーソン中間部及び前記ケーソン頂部は、それぞれ、ケーソン基部3の最大外径より若干小さい外径を有して形成される。   The peripheral wall 2 includes an outer peripheral wall of a caisson base 3, the middle of the caisson, and the top of the caisson. For example, each of the caisson intermediate portion and the caisson top has an outer diameter slightly smaller than the maximum outer diameter of the caisson base 3.

ケーソン基部3は、ニューマチックケーソン1の最下端部を構成するものであり、円筒部3aと隔壁部3bとからなる。   The caisson base 3 constitutes the lowermost end of the pneumatic caisson 1 and includes a cylindrical portion 3a and a partition 3b.

円筒部3aは、円筒状に形成され上下方向に延び、ニューマチックケーソン1の周壁2の下端部を構成する。円筒部3aの径方向内側の内部空間は、隔壁部3bにより上下方向に二分されており、下側の空間が地盤掘削用の後述する作業室Rを構成する。円筒部3aの下端部は、刃口部4を構成する。刃口部4は、ニューマチックケーソン1の下端部の備えられるものである。刃口部4は、図1に示すように、ケーソン沈下時に地盤G(詳しくは、後述する下方地盤G2)に貫入する部位であり、概ね円筒状に形成されている。刃口部4の内周面4aは、刃口部先端4bから上方(言い換えると、隔壁部3b側)に向かうほどニューマチックケーソン1の中心軸Z側に近づくように傾斜したテーパー状に形成されている。詳しくは、刃口部4の最下端部における内周面4aの傾斜角(つまり、中心軸Zに対する内周面4aの傾斜角)は、例えば、その上側の内周面4aにおける前記傾斜角よりも大きくなるように設定されている。   The cylindrical portion 3 a is formed in a cylindrical shape, extends in the vertical direction, and forms a lower end portion of the peripheral wall 2 of the pneumatic caisson 1. The inner space in the radial direction inside of the cylindrical portion 3a is vertically divided into two by the partition wall portion 3b, and the lower space constitutes a below-described working room R for excavating the ground. The lower end of the cylindrical portion 3a constitutes the blade opening 4. The blade opening 4 is provided at the lower end of the pneumatic caisson 1. As shown in FIG. 1, the blade opening 4 is a portion that penetrates into the ground G (specifically, a lower ground G2 described later) when the caisson sinks, and is formed in a substantially cylindrical shape. The inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 is formed in a tapered shape that is inclined so as to be closer to the center axis Z side of the pneumatic caisson 1 as it goes upward (in other words, toward the partition wall 3b) from the blade opening tip 4b. ing. Specifically, the inclination angle of the inner peripheral surface 4a at the lowermost end of the blade opening 4 (that is, the inclination angle of the inner peripheral surface 4a with respect to the center axis Z) is, for example, smaller than the inclination angle of the upper inner peripheral surface 4a. Is also set to be large.

また、円筒部3aは、具体的には、その上端側の外径が下端側の外径よりも若干小さくなるように、段付き状の外周面を有して形成されている。前記ケーソン中間部及び前記ケーソン頂部の外周壁は、円筒部3aにおける上端側の外径に合せた外径で形成されている。なお、円筒部3aの外周面は段付き状に限らず、同一外径を有していてもよい。この場合、ニューマチックケーソン1に対する沈下抵抗力の一部を構成する円筒部3a(周壁2)に作用する周面摩擦力は段付き状の場合よりも大きくなる。   The cylindrical portion 3a is specifically formed to have a stepped outer peripheral surface such that the outer diameter on the upper end side is slightly smaller than the outer diameter on the lower end side. The outer peripheral wall of the caisson intermediate portion and the caisson top is formed with an outer diameter that matches the outer diameter of the upper end side of the cylindrical portion 3a. The outer peripheral surface of the cylindrical portion 3a is not limited to a stepped shape, and may have the same outer diameter. In this case, the peripheral frictional force acting on the cylindrical portion 3a (peripheral wall 2) constituting a part of the settlement resistance against the pneumatic caisson 1 is larger than that in the case of the stepped shape.

作業室Rは、ニューマチックケーソン1における刃口部内側の空間、つまり、作業員や後述する掘削機5等により地盤を掘削するための地盤掘削用の空間であり、刃口部4の内周面4aと隔壁部3bとにより区画されている。作業室R内には外部から空気等が供給されており、作業室R内は圧気状態になっている。これにより、地盤から作業室R内への地下水、泥及びガス等の流入を抑制又は防止して、掘削作業の安全及び効率化を図っている。なお、この作業室R内の圧気により生じる揚圧力はニューマチックケーソン1の沈下力に抗する沈下抵抗力の一部を構成する。   The working chamber R is a space inside the cutting edge portion of the pneumatic caisson 1, that is, a space for excavating the ground by an operator or an excavator 5 described later, and the like. It is partitioned by the surface 4a and the partition 3b. Air and the like are supplied from outside to the working chamber R, and the working chamber R is in a compressed state. Thereby, the inflow of groundwater, mud, gas, and the like from the ground into the work room R is suppressed or prevented, and the safety and efficiency of the excavation operation are improved. The lift pressure generated by the air in the work chamber R constitutes a part of the settlement resistance force against the settlement force of the pneumatic caisson 1.

隔壁部3bは、前述したように、円筒部3aの径方向内側の内部空間を上下方向に二分し、作業室Rの天井壁となる部位である。本実施形態では、隔壁部3bの作業室R側の壁面(下面)には、掘削機5の走行ガイド用のガイドレール6が取り付けられている。掘削機5は、地盤Gのうちの、刃口部4の内側の地盤G1や、刃口部4の下方に位置する下方地盤G2を掘削するものである。掘削機5は、例えば、作業室R外からの遠隔操作により、ガイドレール6に沿って走行して掘削対象領域の近傍まで移動し、地盤G1及び下方地盤G2を掘削可能に構成されている。なお、刃口部4の内側の地盤G1と下方地盤G2との境は厳密に区分けされるものではない。   As described above, the partition wall portion 3b is a portion that divides the internal space radially inside the cylindrical portion 3a into two in the vertical direction and serves as a ceiling wall of the work room R. In the present embodiment, a guide rail 6 for traveling guide of the excavator 5 is attached to a wall surface (lower surface) of the partition wall portion 3b on the work room R side. The excavator 5 excavates the ground G1 inside the cutting edge 4 and the lower ground G2 located below the cutting edge 4 in the ground G. The excavator 5 is configured to be able to travel along the guide rail 6 and move to the vicinity of the excavation target area, and excavate the ground G1 and the lower ground G2, for example, by remote operation from outside the work room R. Note that the boundary between the ground G1 inside the blade opening 4 and the lower ground G2 is not strictly divided.

また、隔壁部3bには、貫通孔3b1がガイドレール6等と干渉しない位置に開口されている。この貫通孔3b1は、隔壁部3bの上側の壁面に設置される筒状のマンロック7及びマテリアルロック8の内部空間と作業室Rとの間を連通する。図1では、マンロック7の内部空間との連通用の貫通孔3b1と、マテリアルロック8の内部空間との連通用の貫通孔3b1が示されている。図示省略したが、作業室Rの圧気用の配管及び作業室R内のガスモニタリング用等の貫通孔がそれぞれ、適宜の位置に形成されている。なお、マンロック7には、上方開口部から下方開口部を経て作業室Rまで到達する階段が形成されており、この階段を通って、作業員が作業室R内に入室可能とされている。また、マンロック7には、途中に減圧室が設けられており、作業員は圧気された作業室Rでの作業終了後、この減圧室を経由して地上側に退出可能になっている。そして、マテリアルロック8は、作業室Rにおいて掘削した土砂をクレーン等によって排出する際等に利用される。   In the partition 3b, a through hole 3b1 is opened at a position where it does not interfere with the guide rail 6 or the like. The through hole 3b1 communicates between the internal space of the cylindrical man lock 7 and the material lock 8 installed on the upper wall surface of the partition wall 3b and the work room R. FIG. 1 shows a through hole 3b1 for communication with the inner space of the man lock 7 and a through hole 3b1 for communication with the inner space of the material lock 8. Although not shown in the drawings, a pipe for compressed air in the working chamber R and a through hole for gas monitoring in the working chamber R are formed at appropriate positions. The man lock 7 is formed with a stair that reaches the work room R from the upper opening through the lower opening, and the worker can enter the work room R through the stairs. . The man lock 7 is provided with a decompression chamber on the way, and after finishing the work in the pressurized work room R, the worker can retreat to the ground side via the decompression chamber. The material lock 8 is used when the earth and sand excavated in the work room R is discharged by a crane or the like.

ここで、ケーソン沈設施工の際に、ケーソン基部3の刃口部4は、図1に示すように、下方地盤G2に貫入する。この刃口部4の内周面4aは傾斜しているため、刃口部4における下方地盤G2へ貫入している幅である貫入幅Bは、刃口部4の下方地盤G2への貫入深さが深くなるほど(言い換えると、内周面4aにおける地盤Gに貫入している部位についての刃口部先端4bからの高さ範囲Hが高くなるほど)広くなる。貫入幅Bは、言い換えると、内周面4aにおける地盤Gに貫入している部位についての刃口部先端4bからの高さ範囲Hが高くなるほど広くなる。貫入幅Bとは、詳しくは、刃口部4のうち下方地盤G2に接触している内周面4aについての水平方向(つまり、ニューマチックケーソン1の中心軸Zと直交する方向)の幅をいう。また、貫入幅Bは、下方地盤G2からの反力がケーソン基部3に作用する幅、つまり沈下抵抗力の一部を構成する地盤反力の作用幅(作用面積)を表すものともいえ、その意味においてケーソン沈下の施工管理上重要なパラメーターの一つである。貫入幅Bが狭くなるほど、刃口部4に作用する地盤反力の合計が小さくなり、沈下抵抗力が小さくなる。このような貫入幅Bは、以下に詳述する刃口部境界特定装置100により演算(測定)可能である。   Here, at the time of caisson laying work, the blade opening 4 of the caisson base 3 penetrates into the lower ground G2 as shown in FIG. Since the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 is inclined, the penetration width B, which is the width of the blade opening 4 penetrating into the lower ground G2, is the penetration depth of the blade opening 4 into the lower ground G2. (In other words, as the height range H of the portion of the inner peripheral surface 4a that penetrates into the ground G from the blade edge tip 4b increases). In other words, the penetration width B increases as the height range H of the portion of the inner peripheral surface 4a penetrating into the ground G from the blade tip 4b increases. More specifically, the penetration width B is a width in the horizontal direction (that is, a direction orthogonal to the central axis Z of the pneumatic caisson 1) of the inner peripheral surface 4 a of the cutting edge portion 4 that is in contact with the lower ground G2. Say. Also, the penetration width B can be said to represent the width in which the reaction force from the lower ground G2 acts on the caisson base 3, that is, the action width (action area) of the ground reaction force forming a part of the settlement resistance force. In a sense, it is one of the important parameters for the construction management of caisson settlement. As the penetration width B becomes smaller, the total ground reaction force acting on the blade opening 4 becomes smaller, and the settlement resistance becomes smaller. Such a penetration width B can be calculated (measured) by the blade edge boundary specifying device 100 described in detail below.

次に、刃口部境界特定装置100について、図1から図5を参照して説明する。図2は刃口部境界特定装置100の概略構成を説明するための概念図である。図3は刃口部4の拡大断面図を示す。図4は刃口部境界特定装置100の後述する撮像部20により撮像されて得られた画像Fの一例を示し、図5は得られた複数の画像F1〜F12を並べて示した一例である。   Next, the blade edge boundary specifying device 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a schematic configuration of the blade edge boundary specifying device 100. FIG. 3 shows an enlarged sectional view of the blade opening 4. FIG. 4 shows an example of an image F obtained by being imaged by the image pickup unit 20 described later of the blade edge boundary specifying device 100, and FIG. 5 shows an example in which a plurality of obtained images F1 to F12 are arranged.

図1及び図2に示すように、本実施形態では、刃口部境界特定装置100は、照明部10と、撮像部20と、本体部30とを含んで構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, the blade edge boundary specifying device 100 includes an illumination unit 10, an imaging unit 20, and a main unit 30.

本実施形態では、本体部30は、表示部31と、画像解析部32と、記憶部33と、を含んで構成されている。   In the present embodiment, the main body unit 30 includes a display unit 31, an image analysis unit 32, and a storage unit 33.

刃口部境界特定装置100は、図3に示すように、刃口部4の内周面4aのうちの作業室Rに露出している露出領域S1と内周面4aのうちの地盤G内に貫入している貫入領域S2との境界Wを特定するための装置である。   As shown in FIG. 3, the blade-portion boundary specifying device 100 includes an exposed region S1 of the inner peripheral surface 4a of the blade port 4 that is exposed to the work chamber R and a ground G of the inner peripheral surface 4a. This is a device for specifying a boundary W with the penetration region S2 penetrating into the hole.

照明部10は、作業室R内に設けられ作業室R内を照明する照明装置である。照明部10は、例えば、図1に示すように、隔壁部3bの作業室R側の壁面の外縁部における周方向に間隔を空けた複数の箇所に、少なくとも刃口部4の内周面4aを照らすようにそれぞれ取り付けられている。   The lighting unit 10 is a lighting device provided in the work room R and illuminating the inside of the work room R. For example, as shown in FIG. 1, the illuminating unit 10 includes at least a plurality of inner circumferential surfaces 4 a of the blade opening 4 at circumferentially spaced locations on an outer edge of a wall surface of the partition wall 3 b on the working chamber R side. Each is attached to illuminate.

撮像部20は、作業室R内に設けられ作業室R内の画像Fを撮像するものである。そして、撮像部20は、画像Fの画素(Pnm)毎に、所定の波長帯域における光の強度Iの分布(以下、強度分布という)を検出可能な装置である。この強度分布つまりスペクトルについては、後に詳述する。撮像部20の画像Fの画素数は、例えば、数十万から数百万のうちの所定の画素数を採用できる。図4では、各画素の単位を分かり易く示すために各画素を誇張して大きく示したが、各画素の範囲(大きさ)は実際には図4で示したものよりも狭い(小さい)。図4に示した画像Fでは、上側に刃口部4の内周面4aの露出領域S1が映し出されており、下側(図中、網掛け部)に下方地盤G2のうちの作業室Rに露出している露出地盤面G2’が映し出されている。したがって、この画像Fにおいて露出地盤面G2’の映し出されている領域の紙面奥側の領域が内周面4aのうちの貫入領域S2に対応する領域である。   The imaging unit 20 is provided in the work room R and captures an image F in the work room R. The imaging unit 20 is a device that can detect a distribution of light intensity I in a predetermined wavelength band (hereinafter, referred to as an intensity distribution) for each pixel (Pnm) of the image F. The intensity distribution, that is, the spectrum will be described later in detail. As the number of pixels of the image F of the imaging unit 20, for example, a predetermined number of pixels from several hundred thousand to several million can be adopted. In FIG. 4, each pixel is exaggerated and enlarged for easy understanding of the unit of each pixel, but the range (size) of each pixel is actually smaller (smaller) than that shown in FIG. 4. In the image F shown in FIG. 4, the exposed area S1 of the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 is shown on the upper side, and the working room R of the lower ground G2 is shown on the lower side (shaded in the figure). The exposed ground surface G2 ′ that is exposed to the outside is projected. Therefore, in this image F, the region on the far side of the paper surface of the region where the exposed ground surface G2 'is projected is a region corresponding to the penetration region S2 of the inner peripheral surface 4a.

具体的には、撮像部20は、図1及び図5に示すように、例えば、隔壁部3bの作業室R側の壁面における径方向中心(つまり、ニューマチックケーソン1の中心軸Zが交わる位置)に取り付けられている。具体的には、ガイドレール6は隔壁部3bに径方向中心を避けた位置に取り付けられており、撮像部20はガイドレール6と干渉しない隔壁部3bの径方向中心において中心軸Z回りに360°回動可能に構成されている。この撮像部20の回動は、例えば、本体部30からの遠隔操作指令等により実行可能に構成される。   Specifically, as shown in FIGS. 1 and 5, for example, the imaging unit 20 is located at the radial center (that is, the position where the central axis Z of the pneumatic caisson 1 intersects) on the wall surface of the partition wall 3 b on the working room R side. ). Specifically, the guide rail 6 is attached to the partition wall 3b at a position avoiding the center in the radial direction, and the imaging unit 20 rotates around the central axis Z at the radial center of the partition wall 3b that does not interfere with the guide rail 6. ° It is configured to be rotatable. The rotation of the imaging unit 20 is configured to be executable by, for example, a remote operation command or the like from the main unit 30.

撮像部20により刃口部4の内周面4aの全周を撮像する際に、撮像部20は、例えば、内周面4aを中心軸Z回りの所定角度範囲毎に分割して撮像する。図5では、内周面4aを12回に分けて撮像して得られた各画像F1〜F12について隣合う画像の一部を互いに重ね合わせて内周面4aの全周画像としてイメージ化して示されている。つまり、撮像部20は、中心軸Z回りに30度ずつ回動操作され、画像Fにおける両サイドの領域が隣接する画像Fと重複するように、一回の撮像で得られる画像Fにおける中心軸Z回りの方向の画角範囲が30度より若干大きくなるように設定されている。この全周画像や各画像F1〜F12は、例えば、表示部31に表示可能に構成されている。掘削機5の操作者等は、表示部31に表示された各画像F1〜F12や全周画像等により、内周面4aにおける露出領域S1と露出地盤面G2’との境界を認識することにより、露出領域S1と貫入領域S2との境界W(図4では太線部分)を視覚的に概ね把握することができる。つまり、操作者等は、刃口部4の地盤Gへの貫入状況を、表示部31に表示された全周画像等の視覚的な情報によりリアルタイムに把握し、ケーソン沈下の施工管理を行うことができる。   When capturing the entire circumference of the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 by the imaging unit 20, the imaging unit 20 divides and captures the inner peripheral surface 4a for each predetermined angular range around the central axis Z, for example. In FIG. 5, for each of the images F1 to F12 obtained by imaging the inner peripheral surface 4a in 12 times, a part of the adjacent images are superimposed on each other to form an image as an entire peripheral image of the inner peripheral surface 4a. Have been. That is, the imaging unit 20 is rotated about the central axis Z by 30 degrees at a time, and the center axis of the image F obtained by one imaging is set so that the regions on both sides of the image F overlap the adjacent images F. The angle of view range around the Z direction is set to be slightly larger than 30 degrees. The full-circle image and each of the images F1 to F12 are configured to be able to be displayed on the display unit 31, for example. The operator of the excavator 5 recognizes the boundary between the exposed area S1 on the inner peripheral surface 4a and the exposed ground plane G2 ′ based on each of the images F1 to F12 displayed on the display unit 31 and the entire peripheral image. The boundary W (the thick line in FIG. 4) between the exposed area S1 and the penetration area S2 can be roughly grasped visually. In other words, the operator or the like grasps in real time the state of penetration of the cutting edge 4 into the ground G by visual information such as an all-around image displayed on the display unit 31 and performs construction management of caisson settlement. Can be.

ここで、操作者等が、表示部31等に表示された前記全周画像や各画像F1〜F12を視ただけでは、内周面4aにおける露出領域S1と貫入領域S2との境界Wを正確に把握することが困難な場合等も想定される。この点、以下に詳述するように、本実施形態では、撮像部20として後述するハイパースペクトルカメラを採用し、操作者等の視覚的な主観に頼らず客観的に境界Wをより確実に特定可能な情報を提供可能に構成されている。   Here, just by the operator or the like looking at the full-circle image or each of the images F1 to F12 displayed on the display unit 31 or the like, the boundary W between the exposed region S1 and the penetration region S2 on the inner peripheral surface 4a can be accurately determined. It is also assumed that it is difficult to grasp the situation. In this regard, as will be described in detail below, in the present embodiment, a hyperspectral camera, which will be described later, is employed as the imaging unit 20, and the boundary W is more reliably identified objectively without relying on the operator's visual subjectivity. It is configured to provide possible information.

本実施形態では、撮像部20は、350nmから1100nmの波長帯域における所定波長帯域の光を1nmから10nmのうちの所定の波長間隔で分光し、この波長間隔で前記強度分布を検出する、いわゆるハイパースペクトルカメラからなるものである。つまり、ハイパースペクトルカメラは、言い換えると、例えば、数十バンド(種類)以上の波長刻みで分光された光の強度分布(スペクトル)の情報(ハイパースペクトル情報)を取得可能なカメラである。ハイパースペクトルカメラからなる撮像部20は、例えば、350nm(近紫外)〜1100nm(近赤外)の波長を5nm間隔で分光し、画像Fの画素(Pnm)毎に前記ハイパースペクトル情報を取得可能に構成されている。このハイパースペクトル情報は、人の目や一般的なRGBデジタルカメラでは捉えられない撮像対象の特性等を捉えることが可能な情報である。表示部31には、例えば、各画像F1〜F12や前記全周画像のそれぞれについて、波長毎に色等を異ならせて波長毎の画像として表示したり、各画素における一番強度Iの強い波長を代表波長として特定しその代表波長に対応する色等で各画素を示した画像として表示したりすることが可能に構成されている。   In the present embodiment, the imaging unit 20 separates light in a predetermined wavelength band in a wavelength band of 350 nm to 1100 nm at a predetermined wavelength interval of 1 nm to 10 nm, and detects the intensity distribution at this wavelength interval, a so-called hyper. It consists of a spectrum camera. In other words, the hyperspectral camera is, in other words, a camera capable of acquiring information (hyperspectral information) of the intensity distribution (spectrum) of light that has been dispersed in wavelengths of several tens of bands (types) or more. The imaging unit 20 including a hyperspectral camera, for example, separates a wavelength of 350 nm (near ultraviolet) to 1100 nm (near infrared) at 5 nm intervals, and can acquire the hyperspectral information for each pixel (Pnm) of the image F. It is configured. This hyperspectral information is information that can capture human eyes, characteristics of an imaging target that cannot be captured by a general RGB digital camera, and the like. The display unit 31 displays, for example, each of the images F1 to F12 and the full-circumference image as an image for each wavelength with different colors or the like for each wavelength, or a wavelength having the highest intensity I in each pixel. Is designated as a representative wavelength, and an image showing each pixel in a color or the like corresponding to the representative wavelength can be displayed.

例えば、刃口部4を含むケーソン基部3がコンクリートからなるものとした場合、内周面4aは概ね灰色のコンクリート面である。画像Fにおけるコンクリート面、つまり内周面4aの露出領域S1が映し出されている所定の画素(例えば、図4のP11)において取得されたハイパースペクトルは、例えば、波長λ毎の強度Iの変化が少なく略フラットなスペクトルを示す(後述する図6(b)の上図)等の特定の特徴を有する。一方、画像Fにおける下方地盤G2の露出地盤面G2’が映し出されている所定の画素(例えば、図4のPnm)において取得されたハイパースペクトルは、例えば、波長λが長くなるほど強度Iが高くなるスペクトルを示す(後述する図6(b)の下図)等のコンクリート面とは異なる特定の特徴を有する。   For example, when the caisson base 3 including the cutting edge 4 is made of concrete, the inner peripheral surface 4a is a substantially gray concrete surface. In the hyper spectrum acquired at a predetermined pixel (for example, P11 in FIG. 4) on which the exposed surface S1 of the inner surface 4a is projected on the concrete surface in the image F, for example, a change in the intensity I for each wavelength λ is obtained. It has specific features such as showing a small and almost flat spectrum (the upper diagram of FIG. 6B described later). On the other hand, in the hyper spectrum acquired at a predetermined pixel (for example, Pnm in FIG. 4) on which the exposed ground surface G2 ′ of the lower ground G2 in the image F is projected, for example, the intensity I increases as the wavelength λ increases. It has a specific characteristic different from that of a concrete surface such as a spectrum (lower figure in FIG. 6B described later).

本体部30は、刃口部境界特定装置100全体の制御等をする本体であり、例えば、掘削機5の遠隔操作用の装置(図示省略)と共に地上側に設けられ、表示部31と、画像解析部32と、記憶部33とを含んで構成されている。   The main body 30 is a main body that controls the entire cutting edge boundary specifying device 100, and is provided on the ground side together with a device (not shown) for remote control of the excavator 5, for example. It is configured to include an analysis unit 32 and a storage unit 33.

表示部31は、例えば、液晶ディスプレイからなり、前述したように各画像F1〜F12や前記全周画像を表示可能であると共に、取得したスペクトルの結果や貫入幅Bの後述する演算結果等を表示可能に構成された表示機器である。   The display unit 31 is formed of, for example, a liquid crystal display, and can display each of the images F1 to F12 and the all-around image as described above, and displays a result of the acquired spectrum, a calculation result of the penetration width B described later, and the like. It is a display device that is configured to be possible.

画像解析部32は、撮像部20により検出された前記強度分布(本実施形態ではハイパースペクトル)に基づいて、刃口部4の内周面4aのうちの作業室Rに露出している露出領域S1と内周面4aのうちの地盤G(下方地盤G2)内に貫入している貫入領域S2との境界Wを特定するように構成されている。この画像解析部32における境界Wの特定方法の一例については後に詳述する。   The image analysis unit 32 is configured to expose an exposed area of the inner peripheral surface 4 a of the blade opening 4 that is exposed to the work chamber R based on the intensity distribution (hyper spectrum in the present embodiment) detected by the imaging unit 20. It is configured to specify a boundary W between S1 and a penetration area S2 penetrating into the ground G (lower ground G2) of the inner peripheral surface 4a. An example of a method of specifying the boundary W in the image analysis unit 32 will be described later in detail.

記憶部33は、少なくとも、刃口部4の内周面4aからの反射光についての前記強度分布(スペクトル)の第1のモデルデータを予め記憶するものである。この第1のモデルデータは、例えば、撮像部20により事前に取得してもよいし、他の施工現場でのデータや文献データ等を用いてもよい。前述したように、撮像対象のコンクリート面(内周面4a)に対応する領域(露出領域S1)の各画素についてのハイパースペクトルが略フラットなスペクトルを示す特徴を有する場合には、記憶部33は、前記第1のモデルデータとして、後述する図6(c)に示すようなフラットなモデルスペクトルを表すデータを記憶する。   The storage unit 33 stores at least first model data of the intensity distribution (spectrum) of the reflected light from the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 in advance. The first model data may be acquired in advance by the imaging unit 20, for example, or data at another construction site, document data, or the like may be used. As described above, when the hyper spectrum of each pixel in the region (the exposed region S1) corresponding to the concrete surface (the inner peripheral surface 4a) to be imaged has a feature that shows a substantially flat spectrum, the storage unit 33 As the first model data, data representing a flat model spectrum as shown in FIG. 6C described later is stored.

また、本実施形態では、記憶部33には、ニューマチックケーソン1の寸法等の構造データや撮像部20の画角等のデータ等が記憶されている。具体的には、中心軸Z回りの所定の角度位置における一度の撮像により取得される画像F内の全体に、刃口部4の内周面4aが映し出されていると仮定する。そして、記憶部33には、この場合の画像Fの各画素における内周面4aの実際の空間座標位置(例えば、3次元座標位置)のデータと、この空間座標位置における刃口部4の幅(つまり貫入幅B)のデータとが、画素毎に関連付けて記憶されている。そして、各画像F1〜F12のハイパースペクトルのデータを含む画像データは、中心軸Z回りのどの角度位置における画像データであるかを判別可能に、記憶部33に入力及び記憶される。   In the present embodiment, the storage unit 33 stores structural data such as dimensions of the pneumatic caisson 1 and data such as the angle of view of the imaging unit 20. Specifically, it is assumed that the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 is displayed in the entirety of the image F obtained by a single imaging at a predetermined angular position around the central axis Z. The storage unit 33 stores data of the actual spatial coordinate position (for example, a three-dimensional coordinate position) of the inner peripheral surface 4a of each pixel of the image F in this case, and the width of the blade 4 at this spatial coordinate position. (That is, the penetration width B) is stored in association with each pixel. The image data including the hyperspectral data of each of the images F1 to F12 is input to and stored in the storage unit 33 so that it is possible to determine at which angular position around the central axis Z the image data is.

次に、画像解析部32による境界Wの特定方法について図6を参照して詳述する。図6は、画像解析部32における画像解析内容を説明するための概念図の一例である。   Next, a method of specifying the boundary W by the image analysis unit 32 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is an example of a conceptual diagram for explaining the image analysis contents in the image analysis unit 32.

本実施形態では、画像解析部32は、記憶部33に記憶された前記第1のモデルデータと、撮像部20により取得された前記強度分布(ハイパースペクトル)のデータとの差分値に基づいて、境界Wを特定する。   In the present embodiment, the image analysis unit 32 calculates a difference between the first model data stored in the storage unit 33 and the data of the intensity distribution (hyper spectrum) acquired by the imaging unit 20 based on the difference value. Identify the boundary W.

例えば、図6(a)に示すように、露出領域S1と露出地盤面G2’の境界、つまり、露出領域S1と貫入領域S2との境界Wが図4と比較して不明瞭な画像Fが取得され、人の視覚だけでは画像Fにおいて正確に境界Wを特定することが困難であるものとする。図6(a)に示す画像Fにおける上側の領域には露出領域S1が映し出されており、下側の領域には露出地盤面G2’が映し出されている。   For example, as shown in FIG. 6A, an image F in which the boundary between the exposed region S1 and the exposed ground surface G2 ′, that is, the boundary W between the exposed region S1 and the penetrating region S2 is unclear compared to FIG. It is assumed that it is difficult to accurately specify the boundary W in the image F by the acquired human vision alone. The exposed region S1 is shown in the upper region of the image F shown in FIG. 6A, and the exposed ground surface G2 'is shown in the lower region.

ここで、画像解析部32は、具体的には、画像Fにおける画素毎に、図6(b)に示すスペクトルを表すハイパースペクトルのデータを取得する。そして、画像解析部32は、図6(c)に示すモデルスペクトルを表す前記第1のモデルデータを記憶部33から読み出す。そして、画像解析部32は、取得したハイパースペクトル(取得スペクトル)のデータから前記第1のモデルデータを波長λ毎に差し引く演算処理を、一つの画像Fの全ての画素について実行する。そして、画像解析部32は、波長λ毎に演算される取得スペクトルのデータと前記第1のモデルデータとの差分値の最大値ΔImaxが予め定めた所定の差分閾値ΔIcより小さいか否かを判定する。画像解析部32は、差分値の最大値ΔImaxが差分閾値ΔIcより小さいと判定した場合(図6(d)の上図の場合)、その画素(例えばP11)は、露出領域S1の画素であると特定する。また、画像解析部32は、差分値の最大値ΔImaxが差分閾値ΔIc以上であると判定した場合(図6(d)の下図の場合)、その画素(例えばPnm)は、貫入領域S2内の画素であると特定する。そして、画像解析部32は、例えば、図6(a)に示す画像Fに露出領域S1と貫入領域S2との境界Wを強調する境界線を画像Fに描画することで、図4に示すような境界Wを視覚的に容易に特定可能な画像を表示部31に表示させる。画像解析部32は、この境界Wの特定のための演算、判定及び描画の処理を、画像F1〜F12毎に実行する。そして、画像解析部32は、境界Wの特定結果としての前記境界線を太線等により強調させて、表示部31に表示(描画)する。このとき、画像解析部32は、例えば、貫入領域S2内の画素であると特定した複数の画素のうちの境界Wに沿う各画素(以下、境界対応画素という)についての内周面4aの実際の空間座標位置のデータを、境界Wの特定結果の情報として、境界対応画素毎に記憶部33に保存させる。   Here, specifically, the image analysis unit 32 acquires, for each pixel in the image F, hyperspectral data representing a spectrum illustrated in FIG. Then, the image analysis unit 32 reads out the first model data representing the model spectrum shown in FIG. Then, the image analysis unit 32 performs an arithmetic process of subtracting the first model data from the acquired data of the hyperspectrum (acquired spectrum) for each wavelength λ for all the pixels of one image F. Then, the image analysis unit 32 determines whether the maximum value ΔImax of the difference between the acquired spectrum data calculated for each wavelength λ and the first model data is smaller than a predetermined difference threshold ΔIc. I do. When the image analysis unit 32 determines that the maximum value ΔImax of the difference value is smaller than the difference threshold value ΔIc (in the case of the upper diagram in FIG. 6D), the pixel (for example, P11) is a pixel of the exposed area S1. And specify. When the image analysis unit 32 determines that the maximum value ΔImax of the difference value is equal to or larger than the difference threshold value ΔIc (in the case of the lower diagram of FIG. 6D), the pixel (for example, Pnm) is located within the penetration region S2. It is specified as a pixel. Then, the image analysis unit 32 draws a boundary line that emphasizes the boundary W between the exposure region S1 and the penetration region S2 on the image F shown in FIG. The display unit 31 displays an image that can easily and visually specify a proper boundary W. The image analysis unit 32 performs the calculation, determination, and drawing processing for specifying the boundary W for each of the images F1 to F12. Then, the image analysis unit 32 displays (draws) the boundary line as a result of specifying the boundary W on the display unit 31 with the boundary line emphasized by a thick line or the like. At this time, for example, the image analysis unit 32 determines the actual state of the inner peripheral surface 4a for each pixel along the boundary W (hereinafter, referred to as a boundary-corresponding pixel) among the plurality of pixels specified as the pixels in the penetration region S2. Is stored in the storage unit 33 for each boundary-corresponding pixel as information on the result of specifying the boundary W.

また、本実施形態では、画像解析部32は、境界Wの特定結果に基づいて、刃口部4の地盤Gへの貫入幅Bを演算するように構成されている。   Further, in the present embodiment, the image analysis unit 32 is configured to calculate the penetration width B of the blade opening 4 into the ground G based on the result of specifying the boundary W.

具体的には、画像解析部32は、例えば、記憶部33に予め記憶されている刃口部4の貫入幅Bのデータのうち、境界Wの特定結果の情報として記憶部33に記憶させた空間座標位置のデータに対応する記憶部33内の貫入幅Bのデータを、境界対応画素毎に読み出す。そして、画像解析部32は、この読み出した境界対応画素毎の貫入幅Bのデータを、貫入幅Bの演算結果として、表示部31に表示する。このとき、画像解析部32は、例えば、読み出した境界対応画素毎の貫入幅Bのデータとこれら境界対応画素の空間座標位置のデータとに基づいて、図7に示すように、刃口部4の全周に亘る貫入幅Bの変化状態を、表示部31に表示させるようにしてもよい。   Specifically, for example, the image analysis unit 32 stores the data of the penetration width B of the blade 4 in the storage unit 33 in advance in the storage unit 33 as the information of the result of specifying the boundary W in the data of the penetration width B of the blade unit 4. The data of the penetration width B in the storage unit 33 corresponding to the data of the spatial coordinate position is read out for each boundary corresponding pixel. Then, the image analysis unit 32 displays the read data of the penetration width B for each boundary corresponding pixel on the display unit 31 as a calculation result of the penetration width B. At this time, for example, based on the read-out data of the penetration width B for each boundary-corresponding pixel and the data of the spatial coordinate positions of these boundary-corresponding pixels, the image analysis unit 32, as shown in FIG. The state of change of the penetration width B over the entire circumference may be displayed on the display unit 31.

ここで、ケーソン沈設施工の際に、ケーソン基部3の上部に沈設深さに応じた所定個数の前記ケーソン中間部が鉛直方向に順次積み重ねて構築されると、ケーソン基部3が前記ケーソン中間部と共に地盤G内に沈下する。そして、さらに、前記ケーソン中間部の最上部に前記ケーソン頂部が積み重ねられると、ケーソン基部3が前記ケーソン中間部及び前記ケーソン頂部と共に地盤G内に沈下する。これにより、地表面側から所定の沈設深さまで延びるニューマチックケーソン1が地盤G内に構築される。そして、ニューマチックケーソン1の上部(つまり、前記ケーソン頂部)に、橋脚等が設置されることになる。詳しくは、作業室Rにおける内側の地盤G1及び下方地盤G2の掘削とこの掘削によるケーソン沈下とが、ニューマチックケーソン1の沈設深さまで順次繰り返される。つまり、刃口部4が下方地盤G2に貫入して静止している状態において、作業室R内にて下方地盤G2等が掘削されて沈下抵抗力が沈下力より低くなると、ケーソン基部3は沈下し始め、予測される所定量だけ沈下したところで静止する。その後、再び掘削を行って所定量だけ沈下させ、これを複数回繰り返すと共に、途中で前記ケーソン中間部及び前記ケーソン頂部を順次積み重ねていく。   Here, at the time of caisson laying construction, when a predetermined number of the caisson intermediate portions corresponding to the laying depth are sequentially stacked vertically in the upper part of the caisson base 3, the caisson base 3 is together with the caisson intermediate portion. It sinks in the ground G. When the caisson top is further stacked on the uppermost part of the caisson middle part, the caisson base 3 sinks into the ground G together with the caisson middle part and the caisson top. As a result, the pneumatic caisson 1 extending from the ground surface side to a predetermined sinking depth is constructed in the ground G. And a pier etc. will be installed in the upper part of the pneumatic caisson 1 (that is, the caisson top). More specifically, the excavation of the inner ground G1 and the lower ground G2 in the work room R and the caisson subsidence due to the excavation are sequentially repeated up to the submerged depth of the pneumatic caisson 1. That is, when the lower ground G2 or the like is excavated in the work chamber R and the settlement resistance becomes lower than the settlement force in a state where the blade opening 4 penetrates the lower ground G2 and is stationary, the caisson base 3 is settled. And stops when it sinks by an expected predetermined amount. Thereafter, excavation is performed again to settle down by a predetermined amount, and this is repeated a plurality of times, and the caisson intermediate portion and the caisson top portion are sequentially stacked on the way.

また、ケーソン沈設施工における掘削の際に、刃口部4の内周面4aに接触している下方地盤G2を制限なく掘削すると、沈下抵抗力が急激に低下し、ケーソン基部3を意図せず沈下させたり予定以上の深さまで沈下(過沈下)させたりしてしまう可能性がある。そのため、ケーソン沈下を安全に開始又は再開させるためには、掘削後においても刃口部4の内周面4aには、下方地盤G2の一部を適度に残して接触させる必要がある。したがって、画像解析部32により境界Wの特定結果に基づいて演算された刃口部4の下方地盤G2への現時点における貫入幅Bは、現時点における内周面4aの下方に残されて接触している堀残し残土幅、言い換えると、地盤からの反力の大きさを把握可能なパラメーターでもある。この意味において、境界Wの特定結果の情報や貫入幅Bは、刃口部4の下方地盤G2をあとどの程度掘削可能であるかについて、その掘削量等を定める際に有用な情報となる。前記堀残し残土は、下方地盤G2そのものであり、作業室R内において刃口部4の内周面4aの全周に亘って接触して、刃口部4の内周面4aの下方に存在する概ね環状の残土である。   Moreover, when excavating the lower ground G2 which is in contact with the inner peripheral surface 4a of the cutting edge portion 4 at the time of excavation in the caisson laying work, the settlement resistance rapidly decreases and the caisson base 3 is not intended. There is a possibility of sinking or sinking (excessive sinking) to a depth greater than expected. Therefore, in order to safely start or resume caisson subsidence, it is necessary to contact the inner peripheral surface 4a of the cutting edge 4 while leaving a part of the lower ground G2 appropriately even after excavation. Therefore, the current penetration width B of the cutting edge portion 4 into the lower ground G2 calculated based on the result of specifying the boundary W by the image analysis unit 32 remains below the inner peripheral surface 4a at the current time and comes into contact therewith. It is also a parameter that allows you to grasp the width of the moat and the remaining soil, in other words, the magnitude of the reaction force from the ground. In this sense, the information on the specified result of the boundary W and the penetration width B are useful information when determining the excavation amount and the like as to how far the ground G2 below the cutting edge 4 can be excavated. The moat-remaining soil is the lower ground G2 itself, which is in contact with the entire circumference of the inner peripheral surface 4a of the cutting edge portion 4 in the working chamber R and exists below the inner peripheral surface 4a of the cutting edge portion 4. This is a generally annular remnant.

次に、本発明に係るケーソン沈設方法の一実施形態を、ニューマチックケーソン1を用いた場合について、図1及び図8を参照して説明する。図8は、本実施形態のケーソン沈設方法を説明するための刃口部4の拡大図の一例である。   Next, an embodiment of a caisson laying method according to the present invention, in which a pneumatic caisson 1 is used, will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an example of an enlarged view of the blade port 4 for explaining the caisson squatting method of the present embodiment.

前述したように、ケーソン沈設施工では、掘削と沈下が繰り返される。つまり、ケーソン基部3の沈下が停止して、ケーソン基部3が静止している場合に、その後、次の沈下を再開させるためには、再度、下方地盤G2を掘削する必要がある。そして、この掘削は適度な掘削量等で行う必要がある。   As described above, in caisson laying work, excavation and settlement are repeated. That is, when the subsidence of the caisson base 3 is stopped and the caisson base 3 is at rest, it is necessary to excavate the lower ground G2 again to restart the subsequent subsidence. This excavation needs to be performed with an appropriate excavation amount or the like.

そのため、本実施形態におけるケーソン沈設方法では、前述した刃口部境界特定装置100の境界Wの特定結果を利用して刃口部4の下方地盤G2の掘削量を調整しつつ、ニューマチックケーソン1を地盤Gの地表面側から所定深さまで沈下させて設置するように構成されている。   Therefore, in the caisson laying method according to the present embodiment, the pneumatic caisson 1 is adjusted while adjusting the excavation amount of the ground G2 below the blade portion 4 using the result of specifying the boundary W of the blade portion boundary specifying device 100 described above. Is set down from the ground surface side of the ground G to a predetermined depth and installed.

具体的には、図8に示すように、刃口部4が下方地盤G2に貫入して、ケーソン基部3が静止している状態で、刃口部境界特定装置100によって、境界Wを特定すると共に、この特定結果に基づいて現時点における貫入幅Bを演算し、貫入幅Bの演算結果を取得する。そして、この得られた貫入幅Bにより、現時点におけるケーソン基部3(刃口部4)に作用する地盤反力の作用幅が分かるため、刃口部4に作用する地盤反力の合計を推定できる。そして、主にこの推定した地盤反力の合計と予め推定可能な周面摩擦力とからなる沈下抵抗力が沈下力よりも適度に低くなるような、刃口部4の下方地盤G2の掘削量を決定する。そして、決定した掘削量に応じて下方地盤G2(堀残し残土)における作業室R側に露出する法面(つまり、露出地盤面G2’)を刃口部4の内周面4a側に向って掘削する。図8に網掛けされた領域が掘削領域である。図8に示す二点鎖線で示した部分が、掘削後の下方地盤G2の(堀残し残土)の法面(露出地盤面G2’)である。この掘削後の貫入幅Bは掘削前の貫入幅Bよりも適度に狭くなっているため、沈下抵抗力が適度に低くなり、沈下がゆっくりと再開する。そして、この沈下中においても貫入幅Bの演算(測定)は継続され、沈下に伴い貫入幅Bは大きくなり、予測される所定量だけ沈下したところで沈下が再び停止する。これを複数回繰り返すと共に、途中で前記ケーソン中間部及び前記ケーソン頂部を順次積み重ねることにより、地表面側から所定の沈設深さまで延びるニューマチックケーソン1を地盤G内に構築する。   Specifically, as shown in FIG. 8, in the state where the blade opening 4 penetrates into the lower ground G2 and the caisson base 3 is stationary, the boundary W is specified by the blade opening boundary specifying device 100. At the same time, the penetration width B at the present time is calculated based on the specified result, and the calculation result of the penetration width B is obtained. Then, from the obtained penetration width B, the acting width of the ground reaction force acting on the caisson base 3 (the cutting edge portion 4) at the present time can be determined, and therefore, the total of the ground reaction forces acting on the cutting edge portion 4 can be estimated. . Then, the excavation amount of the ground G2 below the blade opening portion 4 such that the settlement resistance, which is mainly composed of the sum of the estimated ground reaction forces and the presumable circumferential friction force, is appropriately lower than the settlement force. To determine. Then, the slope (that is, the exposed ground surface G2 ′) of the lower ground G2 (remaining excavated soil) exposed to the work chamber R side is directed toward the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 in accordance with the determined excavation amount. Excavate. The area shaded in FIG. 8 is the excavation area. A portion shown by a two-dot chain line in FIG. 8 is a slope (exposed ground surface G2 ') of the (excavated remaining soil) of the lower ground G2 after excavation. Since the penetration width B after the excavation is appropriately narrower than the penetration width B before the excavation, the settlement resistance is appropriately reduced, and the settlement is slowly restarted. Then, the calculation (measurement) of the penetration width B is continued even during the subsidence, and the penetration width B increases with the subsidence. This is repeated a plurality of times, and the pneumatic caisson 1 extending from the ground surface side to a predetermined sunk depth is constructed in the ground G by sequentially stacking the caisson middle part and the caisson top partway.

また、この沈設施工の際に、ケーソン基部3を略鉛直方向に沈下させることが求められる。そのため、下方地盤G2の掘削量(言い換えると堀残し残土幅)が内周面4aの周方向に亘って略均一になるように、下方地盤G2の一部が掘削される。この掘削により、ケーソン基部3が傾斜せずに略鉛直方向に沈下する。このとき、刃口部4の貫入幅Bは、図7に示すように、内周面4aの周方向に亘って若干のバラツキがあっても、所定のバラツキの範囲内であれば、ケーソン基部3を傾斜せずに略鉛直方向に沈下させることが可能である。   In addition, it is required that the caisson base 3 be settled in a substantially vertical direction during the laying work. Therefore, a part of the lower ground G2 is excavated so that the excavated amount of the lower ground G2 (in other words, the remaining soil width of the moat) becomes substantially uniform in the circumferential direction of the inner peripheral surface 4a. Due to this excavation, the caisson base 3 sinks in a substantially vertical direction without tilting. At this time, as shown in FIG. 7, the penetration width B of the blade opening 4 may be slightly varied in the circumferential direction of the inner peripheral surface 4a, but if it is within a predetermined variation range, the caisson base portion may be used. 3 can be settled in a substantially vertical direction without tilting.

かかる本実施形態による刃口部境界特定装置100によれば、照明部10によって、ニューマチックケーソン1の作業室R内が照明され、作業室R内に設けられ作業室R内の画像を撮像する撮像部20によって、画像Fの画素Pnm毎に所定の波長帯域における光の強度分布(スペクトル)が検出され、画像解析部32によって、撮像部20により検出された強度分布に基づいて、刃口部4の内周面4aのうちの作業室Rに露出している露出領域S1と刃口部4の内周面4aのうちの地盤G内に貫入している貫入領域S2との境界Wが特定される。これにより、ケーソン沈設の際に、露出領域S1と貫入領域S2との境界Wを特定した特定結果の情報を常時取得できるため、この境界Wの特定結果の情報により、刃口部4の地盤Gへの貫入状況をリアルタイムに把握(モニタリング)することができ、ひいては、ケーソン沈下の施工管理をより確実且つ安全に行うことができる。   According to the blade edge boundary specifying device 100 according to the present embodiment, the illumination unit 10 illuminates the inside of the work room R of the pneumatic caisson 1 and is provided in the work room R to capture an image in the work room R. The imaging unit 20 detects the intensity distribution (spectrum) of the light in a predetermined wavelength band for each pixel Pnm of the image F, and the image analyzing unit 32 determines the blade opening based on the intensity distribution detected by the imaging unit 20. The boundary W between the exposed area S1 of the inner peripheral surface 4a of the inner peripheral surface 4a that is exposed to the work chamber R and the penetrating area S2 of the inner peripheral surface 4a of the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 that penetrates into the ground G is specified. Is done. Thereby, when the caisson is laid, the information of the specific result specifying the boundary W between the exposed area S1 and the penetration area S2 can always be obtained. It is possible to grasp (monitor) the state of intrusion into the building in real time, and thus, it is possible to more reliably and safely perform construction management of caisson settlement.

本発明に係るケーソン沈設方法の上記一態様によると、刃口部境界特定装置100の境界Wの特定結果を利用して刃口部4の下方地盤G2の掘削量を調整しつつ、ニューマチックケーソン1を地盤Gの地表面側から所定深さまで沈下させて設置する構成である。したがって、例えば、刃口部境界特定装置100により得られた境界Wの特定結果の情報に基づいて現時点における刃口部4の地盤Gへの貫入幅Bを演算することができると共に、さらに、この演算した貫入幅Bに基づいて現時点における地盤Gからの反力の合計を推定することができる。そして、主にこの推定した地盤Gからの反力の合計とニューマチックケーソン1の周壁2に作用する周面摩擦力とからなる沈下抵抗力が沈下力(主にケーソン自重)よりも適度に低くなるように、刃口部4の下方地盤G2の掘削量を調整して、ケーソン沈下を開始させることができる。その結果、ニューマチックケーソン1を地盤Gの地表面側から所定深さまで、安全に沈下させて設置させることができる。   According to the above-described aspect of the caisson setting method according to the present invention, the pneumatic caisson is adjusted while adjusting the excavation amount of the ground G2 below the cutting edge portion 4 using the result of specifying the boundary W of the cutting edge boundary specifying device 100. 1 is set down from the ground surface side of the ground G to a predetermined depth. Therefore, for example, the penetration width B of the cutting edge portion 4 into the ground G at the present time can be calculated based on the information on the specification result of the boundary W obtained by the cutting edge portion boundary specifying device 100, and furthermore, The total reaction force from the ground G at the present time can be estimated based on the calculated penetration width B. The settlement resistance mainly consisting of the estimated total reaction force from the ground G and the peripheral frictional force acting on the peripheral wall 2 of the pneumatic caisson 1 is appropriately lower than the settlement force (mainly the caisson's own weight). Thus, the caisson subsidence can be started by adjusting the excavation amount of the ground G2 below the cutting edge 4. As a result, the pneumatic caisson 1 can be safely sunk and installed from the ground surface side of the ground G to a predetermined depth.

このようにして、刃口部4の地盤Gへの貫入状況をリアルタイムに把握可能な情報として、刃口部4の内周面4aにおける露出領域S1と地盤Gへの貫入領域S2との境界Wを特定する情報を取得する刃口部境界特定装置100、及び、これを利用したケーソン沈設方法を提供することができる。   In this manner, the boundary W between the exposed region S1 on the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 and the penetration region S2 into the ground G is provided as information that can grasp the penetration state of the blade opening 4 into the ground G in real time. Can be provided, and a caisson squatting method using the same.

本実施形態では、画像解析部32は、境界Wの特定結果に基づいて、刃口部4の地盤Gへの貫入幅Bを演算する構成である。これにより、演算した貫入幅Bに基づいて、現時点における内周面4aの下方に残されて接触している堀残し残土幅や、ニューマチックケーソン1に作用する地盤からの反力の大きさを、推定することができるため、ケーソン沈設施工をより安全かつ確実に行うことができる。   In the present embodiment, the image analysis unit 32 is configured to calculate the penetration width B of the blade portion 4 into the ground G based on the result of specifying the boundary W. As a result, based on the calculated penetration width B, the width of the remaining moat remaining under the inner peripheral surface 4a and the magnitude of the reaction force acting on the pneumatic caisson 1 from the ground at the present time are determined. Therefore, the caisson laying work can be performed more safely and reliably.

本実施形態では、撮像部20は、所定波長帯域の光を1nmから10nmのうちの所定の波長間隔で分光し、当該波長間隔で強度分布(ハイパースペクトル)を検出するいわゆるハイパースペクトルカメラからなるものとした。これにより、操作者等が表示部31等に表示された前記全周画像や各画像F1〜F12を視ただけでは、内周面4aにおける露出領域S1と貫入領域S2との境界Wを正確に把握することが困難な場合でも、操作者等の視覚的な主観に頼らず客観的に境界Wをより確実に特定可能な情報を提供することができる。   In the present embodiment, the imaging unit 20 includes a so-called hyperspectral camera that separates light in a predetermined wavelength band at a predetermined wavelength interval from 1 nm to 10 nm and detects an intensity distribution (hyperspectrum) at the wavelength interval. And As a result, the boundary W between the exposed area S1 and the penetrating area S2 on the inner peripheral surface 4a can be accurately determined only by the operator or the like looking at the full-circle image or the images F1 to F12 displayed on the display unit 31 or the like. Even when it is difficult to grasp the boundary W, it is possible to provide information capable of objectively and more reliably specifying the boundary W without depending on the visual subjectivity of the operator or the like.

なお、本実施形態では、スペクトルの波長帯域は350nmから1100nmであるものとし、スペクトルの波長間隔は5nmとしたが、これに限らず、刃口部4の内周面4aの材質や下方地盤G2の土質等に応じて、適宜の波長帯域及び波長間隔を採用することができる。   In this embodiment, the wavelength band of the spectrum is from 350 nm to 1100 nm, and the wavelength interval of the spectrum is 5 nm. However, the present invention is not limited to this, and the material of the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 and the lower ground G2 An appropriate wavelength band and an appropriate wavelength interval can be adopted depending on the soil properties and the like.

また、本実施形態では、画像解析部32は、記憶部33に記憶された刃口部4の内周面4aからの反射光についての強度分布の第1のモデルデータと、撮像部20により取得された強度分布のデータとの差分値に基づいて、境界Wを特定するものとしたが、これに限らない。例えば、記憶部33に、露出地盤面G2’からの反射光についての強度分布の第2のモデルデータを予め記憶させる。下方地盤G2の露出地盤面G2’に対応する領域の各画素についてのハイパースペクトルが、波長λの増大に伴って強度Iの高くなる特徴を有する場合には、記憶部33は、前記第2のモデルデータとして、図9(c)に示すような一定勾配のモデルスペクトルを表すデータを記憶する。画像解析部32は、この第2のモデルデータと、撮像部20により取得された強度分布のデータとの差分値に基づいて、境界Wを特定してもよい。この場合、画像解析部32は、図9(a)及び図9(b)に示すように、画像Fにおける画素毎にハイパースペクトルのデータを取得し、この取得したハイパースペクトル(取得スペクトル)のデータから前記第2のモデルデータを波長λ毎に差し引く演算処理を、一つの画像Fの全ての画素について実行する。そして、画像解析部32は、波長λ毎に演算される差分値の最大値ΔImaxが予め定めた所定の差分閾値ΔIcより小さいか否かを判定する。画像解析部32は、差分値の最大値ΔImaxが差分閾値ΔIc以上であると判定した場合(図9(d)の上図の場合)、その画素(例えばP11)は、露出領域S1の画素であると特定する。また、画像解析部32は、差分値の最大値ΔImaxが差分閾値ΔIcより小さいと判定した場合(図6(d)の下図の場合)、その画素(例えばPnm)は、貫入領域S2内の画素であると特定する。また、画像解析部32は、取得スペクトルのデータと、第1のモデルデータ又は第2のモデルデータとの差分値に限らず、取得スペクトルのデータと第1のモデルデータとの差分値と、取得スペクトルのデータと第2のモデルデータとの差分値との両方の差分処理を実行してもよい。画像解析部32は、記憶部33に記憶された第1のモデルデータと第2のモデルデータとの少なくとも一方と、撮像部20により取得された強度分布(取得スペクトル)のデータとの差分値に基づいて、境界Wを特定すればよい。   In the present embodiment, the image analysis unit 32 acquires the first model data of the intensity distribution of the reflected light from the inner peripheral surface 4a of the blade 4 stored in the storage unit 33 and the image data obtained by the imaging unit 20. The boundary W is specified based on the difference value between the obtained intensity distribution data and the data, but the present invention is not limited to this. For example, the second model data of the intensity distribution of the reflected light from the exposed ground surface G2 'is stored in the storage unit 33 in advance. If the hyperspectrum of each pixel in the region corresponding to the exposed ground surface G2 ′ of the lower ground G2 has a feature that the intensity I increases as the wavelength λ increases, the storage unit 33 stores the second data. As model data, data representing a model spectrum having a constant gradient as shown in FIG. 9C is stored. The image analysis unit 32 may specify the boundary W based on a difference value between the second model data and the data of the intensity distribution acquired by the imaging unit 20. In this case, as shown in FIGS. 9A and 9B, the image analysis unit 32 acquires hyperspectral data for each pixel in the image F, and acquires the acquired hyperspectral (acquired spectrum) data. The arithmetic processing of subtracting the second model data for each wavelength λ from is performed for all the pixels of one image F. Then, the image analysis unit 32 determines whether or not the maximum difference value ΔImax calculated for each wavelength λ is smaller than a predetermined difference threshold value ΔIc. When the image analysis unit 32 determines that the maximum difference value ΔImax is equal to or larger than the difference threshold value ΔIc (in the case of the upper diagram in FIG. 9D), the pixel (for example, P11) is a pixel of the exposure area S1. Identify that there is. When the image analysis unit 32 determines that the maximum value ΔImax of the difference value is smaller than the difference threshold ΔIc (in the case of the lower diagram of FIG. 6D), the pixel (for example, Pnm) is a pixel in the penetration area S2. Is specified. Further, the image analysis unit 32 is not limited to the difference value between the acquired spectrum data and the first model data or the second model data. Difference processing of both the difference between the spectrum data and the second model data may be executed. The image analysis unit 32 calculates a difference value between at least one of the first model data and the second model data stored in the storage unit 33 and the data of the intensity distribution (acquired spectrum) acquired by the imaging unit 20. Based on this, the boundary W may be specified.

また、本実施形態では、画像解析部32は、取得スペクトルのデータと第1のモデルデータや第2のモデルデータとの差分値に基づいて、境界Wを特定したが、これに限らず、取得スペクトルのデータとモデルデータとの相関値に基づいて境界Wを特定してもよい。   Further, in the present embodiment, the image analysis unit 32 specifies the boundary W based on the difference between the acquired spectrum data and the first model data or the second model data. The boundary W may be specified based on the correlation value between the spectrum data and the model data.

また、本実施形態では、刃口部4の内周面4aからの反射光のスペクトルは略フラットな分布を示す特徴を有し、下方地盤G2の露出地盤面G2’からの反射光のスペクトルは一定勾配の分布を示す特徴を有するものとしたが、スペクトルの特徴は、これに限らない。例えば、図10に示すように、所定の波長においてピーク性のある分布を示す特徴を有する場合もある。したがって、第1のモデルデータや第2のモデルデータは、刃口部4の内周面4aの材質や下方地盤G2の土質等に応じて定まるスペクトルの分布の特徴に応じて、定めればよい。   Further, in the present embodiment, the spectrum of the reflected light from the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 has a characteristic of showing a substantially flat distribution, and the spectrum of the reflected light from the exposed ground surface G2 'of the lower ground G2 is Although the characteristic has a characteristic indicating a distribution of a constant gradient, the characteristic of the spectrum is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, there may be a case where a characteristic has a distribution having a peak at a predetermined wavelength. Therefore, the first model data and the second model data may be determined according to the characteristics of the spectrum distribution determined according to the material of the inner peripheral surface 4a of the blade opening 4 and the soil properties of the lower ground G2. .

また、撮像部20としてのハイパースペクトルカメラにより取得したデータにより教師データを作製し、一般的なRGBデジタルカメラにより撮像した撮像データによる境界Wが教師データによる境界Wに一致するように、ディープラーニング等の手法により学習させることもできる。この学習により、RGBデジタルカメラの撮像データの情報のみから一定の確からしさで境界Wを特定するアルゴリズムが構築されれば、以降は、撮像部20として、高価なハイパースペクトルカメラに代って、安価なRGBデジタルカメラを採用し、境界特定の評価を行うことができるというメリットがある。   In addition, teacher data is created from data acquired by a hyperspectral camera as the imaging unit 20, and deep learning or the like is performed so that a boundary W of image data captured by a general RGB digital camera matches a boundary W of teacher data. Learning can also be performed by the method described in the above. By this learning, if an algorithm for specifying the boundary W with a certain degree of certainty only from the information of the imaging data of the RGB digital camera is constructed, the imaging unit 20 will be replaced by an inexpensive hyperspectral camera instead of an expensive hyperspectral camera. There is a merit that a specific RGB digital camera can be adopted and the boundary specification can be evaluated.

また、上記説明では、ニューマチックケーソン1を橋脚の基礎としたが、ニューマチックケーソン1は、橋脚に限らず他の建築構造物の基礎として用いることができる。また、ニューマチックケーソン1は、建築構造物の基礎に限らず、地下構造物として用いることもできる。また、ニューマチックケーソン1は、円筒状のみでなく、角筒状等のあらゆる形状を適用することができる。   In the above description, the pneumatic caisson 1 is used as the foundation of the pier. However, the pneumatic caisson 1 can be used not only for the pier but also for other building structures. Further, the pneumatic caisson 1 is not limited to a foundation of a building structure, and can be used as an underground structure. Further, the pneumatic caisson 1 can apply not only a cylindrical shape but also any shape such as a rectangular tube shape.

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能であることはもちろんである。   As described above, the embodiments of the present invention and the modifications thereof have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiments and the modifications, and further modifications and changes are possible based on the technical idea of the present invention. Of course.

1…ニューマチックケーソン
4…刃口部
4a…内周面
10…照明部
20…撮像部
32…画像解析部
33…記憶部
100…刃口部境界特定装置
B…貫入幅
G…地盤
G2…下方地盤
G2’…露出地盤面
R…作業室
S1…露出領域
S2…貫入領域
W…境界
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pneumatic caisson 4 ... Blade part 4a ... Inner peripheral surface 10 ... Illumination part 20 ... Imaging part 32 ... Image analysis part 33 ... Storage part 100 ... Blade part boundary specifying device B ... Penetration width G ... Ground G2 ... Downside Ground G2 ': Exposed ground surface R: Work chamber S1: Exposed area S2: Penetration area W: Boundary

Claims (5)

刃口部を下端部に備えたニューマチックケーソンにおける刃口部内側の作業室内に設けられ、当該作業室内を照明する照明部と、
前記作業室内に設けられ前記作業室内の画像を撮像する撮像部であって、前記画像の画素毎に、所定の波長帯域における光の強度分布を検出可能な撮像部と、
前記撮像部により検出された前記強度分布に基づいて、前記刃口部の内周面のうちの前記作業室に露出している露出領域と前記内周面のうちの地盤内に貫入している貫入領域との境界を特定する画像解析部と、
を含む、刃口部境界特定装置。
An illumination unit that is provided in a working chamber inside the blade opening in the pneumatic caisson provided with the blade opening at the lower end, and illuminates the working room.
An imaging unit provided in the working room and capturing an image of the working room, for each pixel of the image, an imaging unit capable of detecting the intensity distribution of light in a predetermined wavelength band,
Based on the intensity distribution detected by the imaging unit, the blade penetrates into the ground of the inner peripheral surface of the inner peripheral surface and the exposed area of the inner peripheral surface of the blade opening portion that is exposed to the work chamber. An image analysis unit for specifying a boundary with the intrusion area,
And a cutting edge boundary specifying device.
前記画像解析部は、前記境界の特定結果に基づいて、前記刃口部の前記地盤への貫入幅を演算する、請求項1に記載の刃口部境界特定装置。   The blade edge boundary specifying device according to claim 1, wherein the image analysis unit calculates a penetration width of the blade edge into the ground based on a result of specifying the boundary. 前記刃口部の前記内周面からの反射光についての前記強度分布の第1のモデルデータと、前記刃口部の貫入する前記地盤における前記作業室に露出している露出地盤面からの反射光についての前記強度分布の第2のモデルデータとの少なくとも一方を予め記憶する記憶部をさらに含み、
前記画像解析部は、前記記憶部に記憶された前記第1のモデルデータと前記第2のモデルデータとの少なくとも一方と、前記撮像部により取得された前記強度分布のデータとの差分値に基づいて、前記境界を特定する、請求項1又は2に記載の刃口部境界特定装置。
First model data of the intensity distribution of the reflected light from the inner peripheral surface of the cutting edge, and reflection from the exposed ground surface exposed to the work chamber on the ground into which the cutting edge penetrates. A storage unit that stores in advance at least one of the intensity distribution of the light and the second model data,
The image analysis unit is configured to calculate a difference between at least one of the first model data and the second model data stored in the storage unit and data of the intensity distribution acquired by the imaging unit. The blade edge boundary specifying device according to claim 1 or 2, wherein the boundary is specified.
前記撮像部は、所定波長帯域の光を1nmから10nmのうちの所定の波長間隔で分光し、当該波長間隔で前記強度分布を検出する、請求項1〜3のいずれか一つに記載の刃口部境界特定装置。   The blade according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging unit disperses light in a predetermined wavelength band at a predetermined wavelength interval from 1 nm to 10 nm, and detects the intensity distribution at the wavelength interval. Mouth boundary identification device. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の前記刃口部境界特定装置の前記境界の特定結果を利用して前記刃口部の下方地盤の掘削量を調整しつつ、前記ケーソンを前記地盤の地表面側から所定深さまで沈下させて設置する、ケーソン沈設方法。
The caisson is used for the ground while adjusting the excavation amount of the ground below the blade using the boundary specifying result of the blade edge boundary specifying device according to any one of claims 1 to 4. A caisson squatting method, in which the sill is sunk to a predetermined depth from the ground surface side.
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