JP2891064B2 - スリップフォーム工法の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高架水槽、煙突、サ
イロなどの搭状の鉄筋コンクリート構造物を能率良く構
築するスリップフォーム工法に関し、特に、高精度かつ
円滑にスリップフォーム工法を実施するための制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人らは従来からつぎのようなスリ
ップフォーム工法により各種の搭状構造物を施工してい
る。この工法で最も簡単に構築することができるのは径
が一定の円筒体であるが、高さにより径が変化する鼓型
や葉巻型の搭状物や、水平断面が非円形（楕円、多角形
など）の搭状物も構築することができ、もちろん高さに
より壁厚を変化させることもできる。

【０００３】図１および図２にこの種のスリップフォー
ム工法の概要を示している。この図では、高くなるに従
って径が小さくなるテーパー付きの搭状物１の構築途上
のようすを例示している。すでに構築された搭状物１に
は多数の支持ロッド２が適宜間隔をおいて立設されてい
る。各支持ロッド２にはそれぞれ上昇用ジャッキ３を介
して分割架台４が設置され、各ジャッキ３の作動により
各分割架台４を支持ロッド２に沿って上昇させるように
構成している。

【０００４】各分割架台４には型枠ユニット５が取り付
けられており、各型枠ユニット５は相互に連結されて前
記搭状物１に沿った環状の型枠システム（型枠ユニット
５の集合体）が構成されている。型枠ユニット５は複数
のパネルを引き違い戸式に組み合わせた伸縮式の可変長
型枠であり、搭状物１の外面および内面に当てがわれる
外面パネルと内面パネルの対からなる。そして個々の分
割架台４には、型枠ユニット５の外面パネルと内面パネ
ルの間隔を可変調整するための（いずれか一方のパネル
を変位させる）壁厚調整用ジャッキ８が設けられてい
る。

【０００５】また、各分割架台４はこれら全体の上に搭
載されたメイン架台６によって連結されている。しかも
個々の分割架台４は、メイン架台６に設けられたガイド
機構に沿って環状の型枠システムの半径方向に移動自在
になっているとともに、各分割架台４を前記ガイド機構
に沿って移動させるための半径移動用ジャッキ７が個々
に設けられている。

【０００６】各上昇用ジャッキ３は一斉に駆動され、１
回の駆動で例えば１ストローク＝２５mmだけ支持ロッド
２に沿って上昇する。上昇用ジャッキ３が一斉に作動す
ると、各分割架台４が一斉に２５mm上昇し、各型枠ユニ
ット５の集合体である環状の型枠システム全体が２５mm
上昇する。型枠システムの上昇動作を１時間あたり１０
回程度行い、型枠システムを適宜速度で徐々に上昇させ
る。この型枠上昇動作と並行して型枠内にコンクリート
を打設する。

【０００７】搭状物１の高さに応じてその径を変える場
合、型枠システムを上昇させるのに伴って各半径移動用
ジャッキ７を作動させ、各分割架台４を半径方向にスラ
イド変位させる。すると各型枠ユニット５の集合体から
なる環状型枠ユニットが縮径または拡径する。もちろん
水平断面が非円形の搭状物を構築する場合には環状ユニ
ットの中の一部の型枠ユニット５だけを半径方向に変位
させることもある。同様にして、型枠システムの高さに
応じて壁厚調整用ジャッキ８を作動させ、各型枠ユニッ
トの外面パネルと内面パネルの間隔を変えることで、搭
状物１の壁厚を部位により適宜に変えることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記のスリップフォー
ム工法で搭状物を設計どおりに高精度に構築する上で特
に重要なのは、搭状物の中心垂直軸を地上基準で設定し
た基準垂直線に一致させる（誤差をできるだけ小さくす
る）ように施工を進めることである。型枠システムを徐
々に上昇させながら搭状物の既設部分の上に順次コンク
リートを打ち継いで搭状物を上方へ生長させるのである
が、多数の上昇用ジャッキ３がなんらかの原因で均一に
作動しなかったり、搭状物に作用する風圧などの影響
で、型枠システムが水平姿勢を保ったままで垂直に上昇
するという理想的な施工形態を維持することは簡単では
ない。型枠システムが傾斜して上昇すると、搭状物の生
長方向が狂い、基準垂直軸に対する搭状物の中心垂直軸
の位置ずれ、角度誤差が大きくなる。

【０００９】そこで基準垂直軸に対する型枠システムの
位置および傾斜を随時計測し、誤差があまり大きくなら
ないように、型枠システムの上昇のさせ方（各上昇用ジ
ャッキ３の作動モード）を適宜に調整し、型枠システム
の位置および傾斜を修正する必要がある。そのために本
出願人らは先に、特公平４−１８７７２号公報に記載の
「スリップフォーム工法における施工精度測定装置」を
開発した。この測定装置によって型枠システムの平面的
な位置誤差を測定するとともに、別のレベル測定手段に
よって型枠システムの傾斜を測定し、その測定結果に基
づいて熟練者が修正の必要性や修正モードを経験的に判
断し、前記のように適宜に修正を加えつつ施工を進めて
いた。

【００１０】しかし、型枠システムの位置誤差およびレ
ベル誤差に対応してどのように各上昇用ジャッキの作動
モードを調整すれば、生長中の搭状物の中心垂直軸を基
準垂直軸に近づけることができるのかは、熟練者の感と
経験が頼りであり、そのため安定した施工精度を確保す
るのが難しいとともに、一連の修正作業に時間がかかり
施工能率が悪いという問題があった。

【００１１】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、スリップフォーム工法の施
工を高精度かつ高能率に進めることができるようにした
制御装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスリップ
フォーム工法の制御装置は、地上基準で設定された基準
垂直線に対する前記型枠システムの基準点の位置ずれを
求める第１の計測手段と、前記各分割架台の基準点がそ
れらを概括する水平面に対して上下方向にどれだけ位置
ずれしているのかを示す相対高さ情報を求める第２の計
測手段と、前記第１の計測手段の計測結果に従って、前
記型枠システム基準点の位置ずれを修正する方向に施工
を進めるために以後の型枠上昇過程で前記各分割架台基
準点がとるべき望ましい相対高さ情報を求める目標演算
手段と、前記目標演算手段により求めた前記望ましい相
対高さ情報と前記第２の計測手段により求めた前記相対
高さ情報とを比較対照し、次の型枠上昇動作での前記各
上昇用ジャッキの個々に対する制御情報を生成する制御
情報生成手段とを備えたものである。

【００１３】

【作用】前記目標演算手段は、第１の計測手段により求
めた型枠システムの位置ずれをその後の型枠システムの
上昇によって修正するために、次の段階で各分割架台基
準点がとるべき望ましい相対高さ情報を予め設定された
アルゴリズムに従って決定する。この望ましい相対高さ
情報と第２の計測手段により求めた現状の相対高さ情報
とを比較し、次の段階で望ましい相対高さ情報どおりに
なるように各上昇用ジャッキの個々に対する制御情報が
生成される。

【００１４】

【実施例】図１および図２に示したスリップフォーム工
法の施工装置形態はこの発明の実施例にも共通するもの
であり、すでに説明した部分については再説明しない。
図３はこの発明の一実施例による制御装置のシステム構
成図である。

【００１５】この実施例においては、３２個の分割架台
４が円環状に組み合わされ、３２個の型枠ユニット５が
相互に連結されて円環状の型枠システムが構成されてい
るものとする。もちろん３２個の分割架台４に対応して
３２個の上昇用ジャッキ３があり、これらジャッキ３に
より各分割架台４およびメイン架台６が支持ロッド２に
沿って徐々に上昇する。

【００１６】［高さ測定器１４について］地上に設定さ
れた高さ原点からメイン架台６に設定された基準点まで
の垂直距離（高さ）を測定するために、メイン架台６に
は光波距離計などの高さ測定器１４が設置されている。

【００１７】［水平変位測定装置１３について］地上基
準で設定した基準垂直軸に対してメイン架台６が水平面
内でどの程度位置ずれしているのかを測定するための水
平変位測定装置１３が付設されている。この水平変位測
定装置１３は前述した特公平４−１８７７２号公報の
「スリップフォーム工法における施工精度測定装置」に
相当するものである。

【００１８】つまり、地上の既知の２位置にレーザー投
光器２６ａと２６ｂが設置され、両投光器からそれぞれ
垂直上方に向けてレーザービームが出射する。メイン架
台６の既知の２位置に受光器２７ａと２７ｂが設置され
ていて、両投光器２６ａと２６ｂからのレーザービーム
が両受光器２７ａと２７ｂに入射する。受光器２７ａ、
２７ｂは、受光面に入射したレーザービームのスポット
位置の２次元座標情報をＣＣＤカメラで検出する構成で
ある。

【００１９】メイン架台６が基準垂直軸に対して水平方
向に位置ずれしていない場合、受光器２７ａ、２７ｂの
それぞれの受光面の中心点にビームスポットが位置す
る。メイン架台６が基準垂直軸に対して水平方向に位置
ずれしていると、ビームスポットは受光面中心点からず
れる。両受光器２７ａと２７ｂの検出出力を前処理部２
８で処理することにより、メイン架台６の水平位置ずれ
を求めることができる。

【００２０】例えばメイン架台６の水平位置ずれを次の
ように求める。図４において、Ｚは地上基準の基準垂直
軸であり、Ｘ、ＹはＺを原点とする水平面の直交座標で
ある。Ｘ軸は東西方向、Ｙ軸は南北方向である。またＡ
は受光器２７ａの受光面中心点、Ｂは受光器２７ｂの受
光面中心点である。メイン架台６の水平位置ずれがない
場合、線分ＡＢはＸ軸に一致し、線分ＡＢの中点Ｃが原
点Ｚに一致する。線分ＡＢの中点Ｃはメイン架台６の中
心点であるとする（円環状型枠システムの中心点であ
り、以下これを型枠中心点Ｃとする）。

【００２１】メイン架台６の水平位置ずれがあると、点
Ａ、Ｂおよび型枠中心点Ｃが前記の位置からずれ、その
ずれ情報が受光器２７ａと２７ｂの出力に現れる。この
出力を処理することで、型枠中心点Ｃの座標値（ｘ，
ｙ）を算出するとともに、線分ＡＢとＸ軸とのなす角度
θを算出する。この座標値（ｘ，ｙ）を水平ずれ座標と
称し、角度θを水平ねじれ角と称する。

【００２２】［レベル計１５について］３２個の分割架
台４のそれぞれの基準位置に図５に示すようなレベル計
１５が垂直に取り付けられている。レベル計１５は、ス
トレートな水管１５ａに水が入っていて、水面にフロー
ト１５ｂが浮んでいる。３２個の水管１５ａの底部はす
べて連通パイプ１５ｃで連結されていて、水が出入りす
るようになっている。従って、各レベル計１５の高さが
異なっていても、水管１５ａ内の各フロート１５ｂは同
一水平面内に位置する。換言すると、各レベル計１５の
高さが異なると、各水管１５ａ内におけるフロート１５
ｂの位置が異なることになる。

【００２３】水管１５ａには、内部のフロート１５ｂの
高さ位置を非接触で検出する位置センサ１５ｄが取り付
けられている。３２個のレベル計１５の高さがすべて等
しければ、各位置センサ１５ｄの出力はすべて等しい値
となる。３２個の分割架台４の高さにばらつきが生じる
と、各レベル計１５の高さがばらつき、各位置センサ１
５ｄの出力にはそのばらつきに対応した差、すなわちレ
ベル偏差が生じる。

【００２４】［半径測定器１６について］３２個の分割
架台４のそれぞれはメイン架台６に対して円環状型枠シ
ステムの半径方向に移動可能になっており、各分割架台
４を個別に半径方向に移動させるために１個（または１
組）の半径移動用ジャッキ７が搭載されている。そして
各半径移動機構にそれぞれ半径測定器１６が付設されて
おり、前記型枠中心点Ｃから各分割架台４の基準点（各
型枠ユニット５の基準点）までの距離がそれぞれの半径
測定器１６で検出される。この距離のことをユニット半
径と称する。なお、半径測定器１６は前記移動機構に連
動するポテンショメータからなる。

【００２５】［壁厚測定器１７について］各分割架台４
における型枠ユニット５は、その外面パネルに対して内
面パネルを平行移動させてパネル間隔を可変調整できる
ように構成されており、その移動機構を駆動するアクチ
ュエータとして各分割架台４に１個（または１組）の壁
厚調整用ジャッキ８が搭載されている。そして各パネル
移動機構にはポテンショメータを用いた壁厚測定器１７
が付設されており、各型枠ユニット５のパネル間隔（壁
厚と称する）が検出される。

【００２６】［コンピュータ１０による測定データ処理
の概略について］前述した水平変位測定装置１３、高さ
測定器１４、レベル計１５、半径測定器１６、壁厚測定
器１７の出力はインターフェース１１を介してコンピュ
ータ１０に取り込まれる。コンピュータ１０はキーボー
ド１８とディスプレイ１９が付帯したいわゆるパソコン
であり、インターフェース１２を介して後述する制御出
力系が接続されている。

【００２７】コンピュータ１０は前記各測定系の出力を
サンプリングし、必要なデータ処理を行い、処理した測
定データを相互に対応づけて記憶部に蓄積するとともに
ディスプレイ１９に表示する。

【００２８】水平変位測定装置１３の前処理部２８から
のデータについては、これをコンピュータ１０で演算処
理し、前述の水平ずれ座標（ｘ，ｙ）および水平ねじれ
角θを求める。また３２個のレベル計１５の出力をコン
ピュータ１０に取り込み、３２個の高さデータの平均値
を求め、その平均高さを水平レベルとして個々の高さデ
ータと平均値との差、すなわちレベル偏差を求める。求
めたレベル偏差を例えば図６のような形態で表示する。
このレベル偏差データは、各分割架台４の基準点がそれ
らを概括する水平面に対して上下方向にどれだけ位置ず
れしているのかを示す前述の相対高さ情報に相当する。

【００２９】［型枠システムの水平位置ずれとその修正
について］図７に構築途上の搭状物１の生長のようすを
模式的に示している。型枠中心点Ｃの上昇軌跡（生長軸
と称する）が基準垂直軸Ｚに常に一致するように型枠シ
ステムが上昇していれば、搭状物１は設計どうりに垂直
に生長することになる。しかし、そのような理想的な状
態で施工するのは非常に難しく、さまざまな外乱要因の
作用で型枠中心点Ｃが基準垂直軸Ｚからずれる（図７の
生長軸Ｐ１の部分）。このずれが前記のように水平ずれ
座標（ｘ，ｙ）として検出される。

【００３０】そこで水平ずれ座標（ｘ，ｙ）を随時サン
プリングし、ずれ量がある程度大きくなったならば、ず
れが小さくなるような修正操作を加えて以後の施工を行
う。この修正操作とは、図７のＰ２で示すように意図的
に生長軸を傾けて施工する操作である。生長軸を傾ける
方位角（修正方位）は水平ずれ座標（ｘ，ｙ）を打ち消
す方向なので、データ（ｘ，ｙ）により自ずから定ま
る。生長軸を傾ける程度（修正角度）は、データ（ｘ，
ｙ）に対応して自動的に決定する自動モードと、状況に
応じて任意に設定する手動モードとがある。

【００３１】意図的に生長軸を傾けて施工をするという
ことは、３２個の上昇用ジャッキ３により３２個の分割
架台４を徐々に上昇させる動作において、各分割架台４
の上昇量に偏差をもたせ、型枠システムを意図的に傾け
て上昇させることである。

【００３２】修正操作を行わない場合、３２個の上昇用
ジャッキ３をすべて一斉に駆動する。１回の駆動でジャ
ッキ３は２５mm上昇し、正常であれば型枠システムが２
５mm平行移動して上昇することになる。なお一般的に
は、上昇用ジャッキ３の駆動は１時間あたり１０回程度
行う。

【００３３】修正操作を行う場合、上昇用ジャッキ３の
駆動タイミングにおいて、一部の上昇用ジャッキ３を駆
動しないのである。この操作を何回か繰り返すと型枠シ
ステムが所定の修正方位に向けて傾くことになる。その
後はすべての上昇用ジャッキ３を駆動して型枠システム
を平行移動させたり、傾け角度（前記の修正角度）を徐
々に小さくなるように調整する。

【００３４】［修正操作の制御アルゴリズムについて］
オペレータがキーボード１８から測定指令を入力する
と、コンピュータ１０は各測定系の出力をサンプリング
して各測定データをディスプレイ１９に表示する。オペ
レータは表示された水平ずれ座標（ｘ，ｙ）などのデー
タを見て、修正操作をすべきと判断したならば、修正指
令を入力する。これに応動してコンピュータ１０は以下
の処理を実行する。

【００３５】…最新の水平ずれ座標（ｘ，ｙ）から前
記の修正方位を決定するとともに、前記の修正角度を決
定する。なお手動モードの場合は、キーボード１８から
入力される修正量のデータに基づいて修正角度を決定す
る。

【００３６】…型枠システム全体をステップで決定
した修正方位に修正角度だけ傾けるためには、３２個の
各分割架台４間にどのようなレベル偏差をもたせなけれ
ばならないかを示す目標レベル偏差を求める。この目標
レベル偏差データは、型枠システム基準点の位置ずれを
修正する方向に施工を進めるために以後の型枠上昇過程
で前記各分割架台基準点がとるべき望ましい相対高さ情
報に相当する。

【００３７】ここで求めた目標レベル偏差データを、例
えば図６に示すように、前記レベル計１５で実測したレ
ベル偏差データの表示に重ねて表示することができる。

【００３８】…ステップで求めた目標レベル偏差デ
ータと最新の測定による前記レベル偏差データとを比較
し、３２個の上昇用ジャッキ３のうちのどれを駆動休止
にするかを決定する。例えば、実際のレベル偏差ｍが目
標レベル偏差Ｍよりプラス方向に超えている場合（Ｍ−
ｍ＜０の場合）、その分割架台４の上昇用ジャッキ３に
ついては駆動休止とする。あるいは、０．９×Ｍ−ｍ＜
０の場合に駆動休止にするなどの処理が考えられる。

【００３９】３２個の各上昇用ジャッキ３について前記
の判断処理を行い、駆動するジャッキについては
“０”、駆動休止にするジャッキについては“１”とし
た３２ビットの上昇制御データを生成し、図３のレジス
タ２０にセットする。このレジスタ２０の各ビットは各
上昇用ジャッキ３への油圧経路の各電磁弁２３の制御信
号となる。

【００４０】［修正操作の進め方について］上昇用ジャ
ッキ３を駆動するタイミングはコンクリート打設作業な
どの他の状況を見ながらオペレータが決定し、油圧駆動
系の起動スイッチを操作することで上昇用ジャッキ群を
動作させる。ここで、前記上昇制御データレジスタ２０
に“１”ビットに対応する上昇用ジャッキ３について
は、該当の電磁弁２３が閉じているため駆動されない。
“０”ビットに対応する上昇用ジャッキ３のみが駆動さ
れて２５mm上昇する。

【００４１】前記のようにレジスタ２０の上昇制御デー
タに従って上昇用ジャッキ３を１回または複数回作動さ
せてから、上昇制御データを更新する。つまり、レベル
計１５により最新のレベル偏差を測定し、その最新のレ
ベル偏差データと先に求めた目標レベル偏差データとを
比較して新しい上昇制御データを生成し、レジスタ２０
にセットする。

【００４２】以上の修正操作を適宜に繰り返しながら施
工を進め、各測定系から最新の測定データを取り込んで
表示する。オペレータは水平ずれ座標（ｘ，ｙ）のサン
プリングデータの変化を見ながら、修正操作を終了する
か、そのまま続行するか、最新のデータ（ｘ，ｙ）に基
づいて修正制御をやり直すかを判断する。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
制御装置では、第１の計測手段により求めた型枠システ
ムの位置ずれをその後の型枠システムの上昇によって修
正するために、次の段階で各分割架台基準点がとるべき
望ましい相対高さ情報が予め設定されたアルゴリズムに
従って決定される。そして、この望ましい相対高さ情報
と第２の計測手段により求めた現状の相対高さ情報とを
比較し、次の段階で望ましい相対高さ情報どおりになる
ように各上昇用ジャッキの個々に対する制御情報が生成
される。この制御情報に従って各上昇用ジャッキを駆動
することで、型枠システムの上昇形態に適切な修正操作
が加わることになり、設計図に基づく搭状物を非常に高
精度にかつ能率良く構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スリップフォーム工法の施工装置の概略構成図
である。

【図２】図１の要部詳細図である。

【図３】この発明の一実施例による制御装置のシステム
構成図である。

【図４】この発明の実施例における型枠システムの水平
変位の測定原理の説明図である。

【図５】この発明の実施例におけるレベル計の原理的構
成の説明図である。

【図６】この発明の実施例におけるレベル偏差の表示形
態を示す概略図である。

【図７】この発明の実施例における型枠システムの位置
ずれとその修正操作の説明図である。

【符号の説明】

１ 搭状物 ２ 支持ロッド ３ 上昇用ジャッキ ４ 分割架台 ５ 型枠ユニット ６ メイン架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E04G 21/14 E04G 11/22 E04H 7/26 E04H 12/28

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構築しようとする搭状物に沿ったレイア
   ウトで多数の支持ロッドを適宜間隔をおいて立設し、前
   記各支持ロッドにそれぞれ上昇用ジャッキを介して分割
   架台を設置し、各ジャッキの作動により各分割架台を前
   記支持ロッドに沿って上昇させるように構成し、前記各
   分割架台に取り付けられた型枠ユニットを相互に連結し
   て前記搭状物に沿った環状の型枠システムを構成し、前
   記各ジャッキにより前記各分割架台を上昇させることで
   前記型枠システムを徐々に上昇させる動作と、その型枠
   内にコンクリートを打設する動作とを並行して進めるス
   リップフォーム工法において、 地上基準で設定された基準垂直線に対する前記型枠シス
   テムの基準点の位置ずれを求める第１の計測手段と、 前記各分割架台の基準点がそれらを概括する水平面に対
   して上下方向にどれだけ位置ずれしているのかを示す相
   対高さ情報を求める第２の計測手段と、 前記第１の計測手段の計測結果に従って、前記型枠シス
   テム基準点の位置ずれを修正する方向に施工を進めるた
   めに以後の型枠上昇過程で前記各分割架台基準点がとる
   べき望ましい相対高さ情報を求める目標演算手段と、 前記目標演算手段により求めた前記望ましい相対高さ情
   報と前記第２の計測手段により求めた前記相対高さ情報
   とを比較対照し、次の型枠上昇動作での前記各上昇用ジ
   ャッキの個々に対する制御情報を生成する制御情報生成
   手段とを備えたことを特徴とするスリップフォーム工法
   の制御装置。
2. 【請求項２】 前記目標演算手段は、前記第１の計測手
   段の計測結果と、手動入力される修正量とに基づいて望
   ましい相対高さ情報を求めることを特徴とする請求項１
   に記載のスリップフォーム工法の制御装置。