JP3135112B2 - コンクリート打設制御方法及び装置 - Google Patents

コンクリート打設制御方法及び装置

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  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンクリート打設制御
法及び装置に関し、とくにコンクリート打設前とコンク
リート打設後との温度差に基づいて打設コンクリートの
天端の上昇速度を検知してコンクリート打設流量を制御
する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】コンクリート地下連壁等の構築工事で
は、図4に示すように、予め穿った地下孔1aへコンクリ
ート7をコンクリート打設管5により連続的に打設す
る。図4は、コンクリート7の打設前に地中孔1aを安定
液4で満たし、地中孔1aの底から安定液4との置換によ
りコンクリート7を順次打設する工法を示す。従来、地
下孔1aへのコンクリート打設時における打設コンクリー
ト7の天端を検知する方法として、図4のように、人間
2が重錘10付き測深索8又は測深ロッドを手の感覚に基
づいて地下孔1a内の打設コンクリート7と安定液4との
境界まで吊下げ、その吊下げ時の測深索8等の目盛を目
視で読取る方法(以下、ロッド計測法という。)が実施
されている。また、地下孔1a内の打設コンクリート7と
安定液4との境界近傍に圧力センサを吊下げ、コンクリ
ート7と安定液4の密度の違いに基づく圧力差から該圧
力センサにより両者の境界を検出し、その検出時の圧力
センサの吊下げ位置から打設天端を検知する方法(以
下、圧力式検知法という。)も実施されている。さらに
本出願人は、地下孔1a内に所定の深さ方向間隔で複数の
熱電対を配置し、グラウト注入前とグラウト注入後との
間における各熱電対の温度差から打設グラウトの天端位
置を検出するアンカー・グラウト天端検知方法を開発
し、特開平6-347306号に開示した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来のロッド計
測法は、人間の感覚に依存した計測法であるから、計測
者により天端位置にバラツキが生じることがある。また
コンクリート打設施工の自動化に利用できる天端検知方
法の開発が期待されているが、測深索8等の目視の読取
りを必須とするロッド計測法では前記施工の自動化が難
しい。他方、従来の圧力式検知法には、正常な圧力検知
の障害となる安定液4又はコンクリート7のスライムが
圧力センサにこびり付きやすい問題点があり、また圧力
センサの吊下げ位置を打設コンクリート7の天端の上昇
に追従させて移動させなければならない問題点もある。
これらの問題点は、圧力式検知法による打設施工の自動
化を難しくする要因となっている。上記特開平6-347306
号の発明は、所定間隔で配置した熱電対により打設天端
位置を検出するものの、熱電対の配置は不連続とならざ
るを得ず、該天端位置の変化の連続的検出は困難であ
る。打設天端位置の変化の連続的検出は、打設施工の自
動化とくに打設コンクリートの流量調整に不可欠であ
る。
【0004】そこで本発明の目的は、打設天端位置の変
化の連続的検出に基づきコンクリート打設流量を制御す
コンクリート打設制御方法及び装置を提供するにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1の実施例及び図2の
流れ図を参照するに、本発明のコンクリート打設制御
法は、パルス光の入射に対し温度に応じた強度の散乱光
を発生させる温度センサ用光ファイバー12をコンクリー
ト7が注入される空間1内の深さ方向に差込み、光ファ
イバー12の上端からパルス光を入射し、該入射パルス光
に応じ光ファイバー12内で発生した散乱光を前記上端で
検出し、前記パルス光の入射から各散乱光の検出までの
時間に基づき前記上端から当該散乱光発生位置までの距
離を求め且つ当該散乱光の強度に基づき当該散乱光発生
位置の温度を求めることにより空間1の深さ方向の温度
分布を計測し、コンクリート7の注入時に所定時間間隔
前記パルス光入射して計測した温度分布から空間1
の深さ方向の温度変化率が最大となる深さ位置を打設コ
ンクリートの天端位置として算出し且つ前記所定時間間
隔で算出したコンクリート天端位置に基づき該天端位置
の上昇速度を算出し、コンクリート天端位置及び該天端
位置の上昇速度によりコンクリート打設流量を制御し
なるものである。
【0006】また図1を参照するに、本発明のコンクリ
ート打設制御装置は、パルス光の入射に対し温度に応じ
た強度の散乱光を発生させコンクリート7が注入される
空間1内の深さ方向に差込まれる温度センサ用光ファイ
バー12、光ファイバー12の一端に接続され該一端からパ
ルス光を入射する入射手段と前記パルス光に応じ光ファ
イバー12内で発生する散乱光を前記一端で検出する検出
手段と前記パルス光の入射から各散乱光の検出までの時
間に基づき前記一端から当該散乱光発生位置までの距離
を求める距離計測手段と前記散乱光の強度に基づき当該
散乱光発生位置の温度を求める温度計測手段とを有する
温度計測器13、及び温度計測器13に接続され前記距離と
前記温度とから光ファイバー12の長さ方向の温度分布を
計測し且つ該光ファイバー12の長さ方向の温度変化率が
最大となる位置をコンクリート天端位置として算出する
演算手段16、所定時間間隔で温度計測器13の入射手段に
前記パルス光を入射させるサンプリング手段、前記所定
時間間隔で演算手段16が算出するコンクリート天端位置
に基づき該天端位置の上昇速度を算出する速度算出手
段、及び演算手段16と速度算出手段とに接続され前記空
間1へのコンクリート打設流量を制御するコンクリート
流量制御手段を備え、コンクリート天端位置及び天端位
置の上昇速度を前記流量制御手段へ入力してコンクリー
ト天端位置の上昇速度を制御してなるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は地下連壁のコンクリート打
設に本発明の制御方法及び装置を適用した実施例を示
し、図2はその流れ図の一例を示す。図1の符号3は、
地下孔内に設けた鉄筋かごを示す。但し本発明は地下孔
への適用に限定されず、他のコンクリート打設空間に適
用することができる。図2の流れ図を参照して本発明方
法を説明するに、先ずステップ201でコンクリート打設
空間(以下、単に空間ということがある。)1に温度セ
ンサ用光ファイバー12を深さ方向に差込む。温度センサ
用光ファイバー(以下、単に光ファイバーということが
ある。)12とは、その一端から入射されるパルス光に応
じて温度に応じた強度の散乱光を発生させるものであ
る。従来、散乱光に含まれるラマン散乱光の強度が温度
に敏感に依存することが知られており、パルス光に応じ
て光ファイバー12内で発生したラマン散乱光の強度を光
ファイバー12の一端で検出することにより、当該散乱光
の発生位置の温度が求められる。またパルス光の入射か
ら各散乱光の検出までの時間と光ファイバー12内のパル
ス光及び散乱光の進行速度とに基づき、光ファイバー12
の一端から当該散乱光の発生位置までの距離が求められ
る。
【0008】図1の光ファイバー12の一端に接続された
温度計測装置13は、光ファイバー12へのパルス光の入射
手段と、光ファイバー12内で発生した散乱光の検出手段
と、パルス光の入射から各散乱光の検出までの時間に基
づき前記一端から当該散乱光発生位置までの距離を求め
る距離計測手段と、検出した散乱光の強度に基づき当該
散乱光発生位置の温度を求める温度計測手段とを有する
ものである。このような温度計測装置13及び光ファイバ
ー12は、例えば光ファイバ温度レーダ(FiberOptic Tem
perature Laser Radar)として商品化されており、従来
技術に属する。図1では温度計測装置13で計測した前記
距離及び前記温度を演算手段16に送り、演算手段16によ
り光ファイバー12の長さ方向の温度分布を求めている。
演算手段16の一例は温度分布演算プログラムを内蔵した
コンピュータである。光ファイバー12は空間1の深さ方
向に延在するので、光ファイバー12の長さ方向の温度分
布から空間1の深さ方向の連続的な温度分布が計測でき
る。図1の演算手段16には温度分布等を表示する表示手
段18が接続されている。
【0009】空間1内に光ファイバー12を差込んだ後、
ステップ202でコンクリート7の打設を開始し、ステッ
プ203で光ファイバー12の一端からパルス光を入射し、
ステップ204において各散乱光を検出し且つ光ファイバ
ー12の一端から各散乱光の発生位置までの距離及び当該
散乱光発生位置の温度を求め、ステップ205において空
間1の深さ方向の温度分布を計測する。図3はステップ
205で求めた温度分布をグラフ表示した表示手段18の一
例を示す。図3のグラフは縦軸に空間1の深さを表し、
横軸に温度分布を表している。
【0010】図3のグラフに示すように、ステップ205
で計測される空間1の深さ方向の温度分布は、比較的低
温の上方部分と比較的高温の下方部分とを有する。即
ち、安定液4との置換によりコンクリート7を打設する
工法の実施例を示す図1では、安定液4の温度が約20゜C
程度の比較的低温であるのに対し、通常のコンクリート
7は組成材料の間の化学反応により発熱して60゜C程度の
比較的高温になるので、図3の温度分布が得られる。図
3は発熱量が低いコンクリート7の例を示すが、この場
合でもコンクリート7は安定水4に対し比較的高温であ
る30゜C程度まで温度上昇するので、図3に示す温度分布
が得られる。但し図3に示す温度分布を得るために安定
液4は必須のものではない。
【0011】図2のステップ206では、ステップ205で求
めた温度分布から演算装置16により温度変化率が最大と
なる位置を打設天端位置として算出する。図3の温度分
布のグラフから分るように、比較的高温のコンクリート
7と比較的低温の安定液4との境界位置、即ち最大温度
変化率の位置が打設天端位置に相当するからである。求
めた打設天端位置は、例えば図3の表示手段18に示すよ
うに、空間1の深さに対応する枠内で一定幅を持って上
下に移動するマーカーとして表示し及び/又はデジタル
数字として表示することができる(ステップ207)。本
発明は、空間1の深さ方向の連続的な温度分布から精確
な打設天端位置を求めることができ、またステップ203
〜206を所定時間間隔で繰返すことにより打設天端位置
の上昇速度を検出することができる。
【0012】図1の実施例は、演算手段16に接続され空
間1へのコンクリート打設流量を制御するコンクリート
流量制御手段20、所定時間間隔で温度計測器13の入射手
段にパルス光を入射させるサンプリング手段、並びに前
記所定時間間隔で演算手段16が算出するコンクリート天
端位置に基づき該天端位置の上昇速度を算出する速度算
出手段を設け、コンクリート天端位置及び該天端位置の
上昇速度を流量制御手段20へ入力することにより、コン
クリート天端位置の上昇速度を制御している。サンプリ
ング手段及び速度算出手段の一例は、それぞれサンプリ
ングプログラム及び速度算出プログラムを内蔵したコン
ピュータである。図1では演算手段16をコンピュータと
し、そのコンピュータにサンプリングプログラム及び速
度算出プログラムを内蔵することにより、該コンピュー
タをサンプリング手段及び速度算出手段ともしている。
【0013】図2の流れ図を参照するに、サンプリング
手段が所定時間間隔、例えば一分間隔でパルス光の入射
(ステップ203)を起動することにより、ステップ203〜2
10の処理が所定時間間隔で繰返される。即ち、コンクリ
ート流量の制御をする場合はステップ208からステップ2
09へ進み、例えば前回天端位置と今回天端位置と前記所
定時間間隔とから速度算出手段により該天端位置の上昇
速度を算出する。ステップ210では該天端位置及び該天
端位置の上昇速度を流量制御手段20へ入力し、流量制御
手段20によりコンクリート打設装置6のコンクリート打
設流量が最適となるように制御する。図3の表示手段18
はコンクリート打設流量をデジタル数字で表示する欄を
設けている。
【0014】 こうして本発明の目的である「打設天端位
置の変化の連続的検出に基づきコンクリート打設流量を
制御するコンクリート打設制御方法及び装置」の提供を
達成することができる。
【0015】
【実施例】図1は200mの光ファイバー12を用いた実施例
を示し、その光ファイバー12の一端に固定された巻取り
ドラム14、及びその巻取りドラム14に対する光ファイバ
ー12の巻取り又は繰り出しの長さを計測する長さ計測器
15を設けている。この場合は、長さ計測器15の計測長さ
を演算手段16に入力し、演算手段16により温度計測機13
による計測距離と長さ計測器15による計測長さとから散
乱光発生位置の空間1内における深さを求め、その空間
1内の深さと温度計測手段13による計測温度とから空間
1の深さ方向の温度分布を求め、その深さ方向の温度変
化率が最大になる位置をコンクリート天端位置として算
出することができる。なお図1の実施例では、光ファイ
バー12を空間1内の鉛直方向に吊下げるため、光ファイ
バー12の繰り出し端に重錘10を取付けている。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンクリ
ート打設制御方法及び装置は、コンクリート打設空間の
深さ方向に温度センサ用光ファイバーを差込み、その深
さ方向の温度分布を計測し、その深さ方向の温度変化率
が最大となる深さ位置を打設天端位置として算出し、所
定時間間隔で算出した天端位置に基づき該天端位置の上
昇速度を算出し、天端位置及びその上昇速度によりコン
クリート打設流量を制御するので、次の顕著な効果を奏
する。
【0017】(イ)コンクリート打設空間内の深さ方向の
連続的な温度分布から打設コンクリートの精確な天端位
及びその上昇速度をリアルタイムで検出することがで
きる。 ()コンクリート打設天端位置及び該天端位置の上昇速
度をコンクリート打設装置等にフィードバックすること
により、コンクリート打設流量の自動制御をすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例の図式的説明図である。
【図2】は、本発明方法の一例を示す流れ図である。
【図3】は、表示手段の表示の一例を示す説明図であ
る。
【図4】は、従来のコンクリート天端検知方法の一例の
説明図である。
【符号の説明】
1…打設空間 2…人間 3…鉄筋 4…安定液 5…コンクリート打設管 6…コンクリート打設装置 7…コンクリート 8…測深索 9…巻取りドラム 10…重錘 12…温度センサ用光ファイバー 13…温度計測器 14…巻取りドラム 15…長さ計測器 16…演算手段 18…表示手段 20…流量制御手段。
フロントページの続き (72)発明者 松井 信行 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−296812(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04G 21/02 103 G01F 23/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルス光の入射に対し温度に応じた強度の
    散乱光を発生させる温度センサ用光ファイバーをコンク
    リートが注入される空間内の深さ方向に差込み、前記光
    ファイバーの上端からパルス光を入射し、該入射パルス
    光に応じ前記光ファイバー内で発生した散乱光を前記上
    端で検出し、前記パルス光の入射から各散乱光の検出ま
    での時間に基づき前記上端から当該散乱光発生位置まで
    の距離を求め且つ当該散乱光の強度に基づき当該散乱光
    発生位置の温度を求めることにより前記空間の深さ方向
    の温度分布を計測し、コンクリート注入時に所定時間間
    隔で前記パルス光入射して計測した前記温度分布から
    前記空間の深さ方向の温度変化率が最大となる深さ位置
    を打設コンクリートの天端位置として算出し且つ前記所
    定時間間隔で算出したコンクリート天端位置に基づき該
    天端位置の上昇速度を算出し、コンクリート天端位置の
    上昇速度によりコンクリート打設流量を制御してなるコ
    ンクリート打設制御方法。
  2. 【請求項2】パルス光の入射に対し温度に応じた強度の
    散乱光を発生させコンクリートが注入される空間内の深
    さ方向に差込まれる温度センサ用光ファイバー、前記光
    ファイバーの一端に接続され該一端からパルス光を入射
    する入射手段と前記パルス光に応じ前記光ファイバー内
    で発生する散乱光を前記一端で検出する検出手段と前記
    パルス光の入射から各散乱光の検出までの時間に基づき
    前記一端から当該散乱光発生位置までの距離を求める距
    離計測手段と前記散乱光の強度に基づき当該散乱光発生
    位置の温度を求める温度計測手段とを有する温度計測
    器、前記温度計測器に接続され前記距離と前記温度とか
    ら前記光ファイバー長さ方向の温度分布を計測し且つ該
    光ファイバー長さ方向の温度変化率が最大となる位置を
    コンクリート天端位置として算出する演算手段、所定時
    間間隔で前記入射手段に前記パルス光を入射させるサン
    プリング手段、前記所定時間間隔で前記演算手段が算出
    するコンクリート天端位置に基づき該天端位置の上昇速
    度を算出する速度算出手段、及び前記演算手段と速度算
    出手段とに接続され前記空間へのコンクリート打設流量
    を制御するコンクリート流量制御手段を備え、コンクリ
    ート天端位置の上昇速度を前記流量制御手段へ入力して
    コンクリート天端位置の上昇速度を制御してなるコンク
    リート打設制御装置。
  3. 【請求項3】請求項2の制御装置において、前記演算手
    段に接続され前記コンクリート天端位置を表示する表示
    手段を設けてなるコンクリート打設制御装置。
  4. 【請求項4】請求項2又は3の制御装置において、前記
    光ファイバーの一端に固定された巻取りドラム、及び前
    記演算手段に接続され前記巻取りドラムに対する前記光
    ファイバーの巻取り又は繰り出しの長さを計測する長さ
    計測器を設け、前記演算手段により前記距離と前記温度
    と前記長さとから前記空間の深さ方向の温度分布を計測
    し且つ該深さ方向の温度変化率が最大になる位置をコン
    クリート天端位置として算出してなるコンクリート打設
    制御装置。
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