JP3277157B2 - 掘削壁計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削壁計測装置に
関し、特に縦坑または溝の壁面を超音波計測装置にて計
測する掘削壁計測装置に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】土木工事
における地下連続地中壁や縦坑（立坑）構築のための掘
削は、例えば、図７に示すように、安定液が注入された
状態で、掘削機により、１ガット分の掘削溝１０を鉛直
方向に掘削する。

【０００３】同様にして、例えば、３ガット分の掘削溝
１０を円弧状に連続させて１つのエレメント１２を形成
する。

【０００４】この１つのエレメント１２ができた状態
で、エレメント１２内に、鉄筋篭を挿入してコンクリー
トを打設する。

【０００５】そして、このような工程を繰り返して、例
えば、リング状に連続地中壁を形成し、その後連続地中
壁内部を掘削するようにしている。

【０００６】また、このような掘削溝１０の掘削を行う
場合、掘削機を吊りワイヤにて地上から吊り下げて掘削
することが行われている。

【０００７】この場合、掘削機の姿勢や位置を管理する
ことで、掘削方向制御を行うようにしている。

【０００８】例えば、掘削機の位置計測は、掘削機に、
地上から位置検出ワイヤを取り付け、この位置検出ワイ
ヤの鉛直度を維持して掘削機の水平方向における位置を
検出するようにしている。

【０００９】しかし、このような制御を行って掘削して
も、掘削溝が曲がってしまって、鉄筋篭等が挿入できな
くなるおそれがある。

【００１０】そのため、掘削機による所定掘削ごとに、
地上から超音波計測装置を掘削溝中におろして、掘削溝
の壁面を計測することで、より確実な制御を行えるよう
にしている。

【００１１】この超音波計測装置は、地上から吊り下げ
て掘削溝内の安定液中を自然落下させるようにしている
ため、安定液が流動状態になっていると、超音波計測装
置が真っ直ぐにおりず、曲がってしまって、計測が不正
確になるため、掘削機を地上にあげた後、安定液が静止
状態になるまで待たなければならず、時間を要するもの
である。

【００１２】このように超音波計測装置による計測のた
びに、時間を要すると、工期が大きく延びてしまうこと
となる。

【００１３】さらに、安定液に濃度差があると、落下抵
抗によって超音波計測装置が真っ直ぐにおりず、計測が
不正確になる場合もある。

【００１４】また、計測のたびに超音波計測装置の設
置、取り外し、あるいは、鉛直におろすための手間等が
かかるものである。

【００１５】本発明は、前記従来の問題点に着目してな
されたもので、その目的は、安定液が静止状態になるま
でまつことなく、超音波計測装置による計測ができ、計
測のための手間の省略及び施工期間の短縮がはかれ、し
かも、正確な計測が可能な掘削壁計測装置を提供するこ
とにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、地上から吊り下げた掘削機
により安定液中で掘削した縦坑または溝の壁面を超音波
計測装置にて計測する掘削壁計測装置において、地上か
ら吊り下げた前記掘削機に、地上からワイヤを取り付
け、このワイヤの鉛直度を維持すると共に、前記ワイヤ
に、前記超音波計測装置を昇降可能に取り付け、前記超
音波計測装置に、地上から前記超音波計測装置を前記ワ
イヤに沿って移動可能にする駆動ワイヤを取り付けたこ
とを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、鉛直度を維持している
ワイヤをガイドにして超音波計測装置を駆動ワイヤによ
り移動させることで、掘削機を掘削した縦坑または溝内
においたまま、壁面を計測することができ、しかも、安
定液の状態にかかわらず、超音波計測装置を確実に鉛直
方向に移動させることができ、その結果、安定液の静止
までの待ち時間を無くし、超音波計測装置の設置や取り
外し、あるいは鉛直におろすための計測に要する手間の
省略、施工期間の短縮ができ、しかも、正確な計測を可
能にできる。

【００１８】また、このような構成とすることによっ
て、掘削中における計測も可能となる。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記超音波計測装置は、複数の超音波送受信器を有
し、これら複数の送受信器は、任意方向に向けて設置さ
れていることを特徴とする。

【００２０】この発明によれば、１本のワイヤをガイド
にして、複数の送受信器により任意の掘削壁面を同時に
計測することができる。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
において、前記ワイヤは、複数本設けられ、前記各ワイ
ヤに超音波計測装置が設けられることを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、複数本のワイヤをガイ
ドにして、それぞれのワイヤに設けられた超音波計測装
置により、複数箇所の掘削壁面を計測することができ
る。

【００２３】請求項４記載の発明は、請求項１または３
において、前記超音波計測装置は、駆動手段により水平
方向で回転可能にされた超音波送受信器を有することを
特徴とする。

【００２４】この発明によれば、超音波送受信器を水平
方向で回転さえることにより、掘削壁を広い範囲で計測
することができ、例えば同時に３面の計測をすることで
より精度の高い壁面の計測が可能となる。

【００２５】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかにおいて、前記ワイヤとして前記掘削機の水平方
向における位置を検出するための位置検出ワイヤを用い
ることを特徴とする。

【００２６】この発明によれば、位置検出ワイヤという
既設の手段を超音波計測装置のガイドとして用いること
で、装置の簡略化、コストの削減が可能となる。

【００２７】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれかにおいて、前記超音波計測装置は、安定液中での
水平方向の回転を防止する回転防止手段を有することを
特徴とする。

【００２８】この発明によれば、回転防止手段により超
音波計測装置の水平回転を防止することにより、精度の
高い壁面の計測が可能となる。

【００２９】請求項７記載の発明は、請求項６におい
て、前記回転防止手段は、安定液中に突出する回転防止
翼であることを特徴とする。

【００３０】この発明によれば、回転防止翼という簡単
な構造で、超音波計測装置の水平回転を防止することに
より、精度の高い壁面の計測が可能となる。

【００３１】請求項８記載の発明は、請求項６におい
て、前記回転防止手段は、前記ワイヤと平行に配設され
た回転防止ワイヤを有し、前記回転防止ワイヤに前記超
音波計測装置を昇降可能に係合させたことを特徴とす
る。

【００３２】この発明によれば、２本のワイヤによって
超音波計測装置の回転が防止されるため、より確実な回
転防止ができ、精度の高い壁面の計測が可能となる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して詳細に説明する。

【００３４】図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係
る掘削壁計測装置を示す図である。

【００３５】この実施の形態では、図１に示すように、
掘削機１４を用いて掘削溝１０の掘削を行うようにして
いる。

【００３６】掘削溝１０内には、安定液として泥水１６
が充填されている。

【００３７】掘削機１４は、地上１８に設置したクレー
ン２０によって、吊りワイヤ２２を介し、掘削溝１０内
で吊り下げ状態で支持され、下端の回転ビット２４によ
り、掘削溝１０の底部を掘削する。

【００３８】この掘削機１４の掘削は、アジャスタブル
ガイド３０によって安定化されている。

【００３９】掘削機１４の鉛直方向の位置は、クレーン
２０に搭載したウィンチ２６による吊りワイヤ２２の長
さ調節によって制御されるようになっている。

【００４０】また、掘削機１４には、排泥管２８が接続
され、回転ビット２４により掘削された土砂は、排泥管
２８により泥水１６と共に地上１８に吸い上げられるよ
うになっている。

【００４１】掘削機１４の上部には、一端側に基準位置
計測装置３２が接続され、他端側に光ファイバジャイロ
計測装置３４が取り付けられている。

【００４２】基準位置計測装置３２は、地上１８から位
置検出ワイヤ３６を掘削機１４の上部に接続し、この位
置検出ワイヤ３６を地上１８側で、支持点３８を水平方
向に移動させて、位置検出ワイヤ３６の上下２点の座標
４０ａ、４０ｂを一致させ、位置検出ワイヤ３６の鉛直
度を維持することにより、掘削機１４の水平方向の絶対
移動量を計測するようにしている。

【００４３】光ファイバジャイロ計測装置３４は、真北
を示すコンパスとして利用しているもので、真北とのず
れから掘削機１４のねじれを計測するようにしている。

【００４４】そして、このような基準位置計測装置３
２、光ファイバジャイロ計測装置３４等によって、掘削
機１４の姿勢、位置等を計測して、偏位量を算出し、そ
れに基づいて掘削機１４の制御を行うようにしている。

【００４５】また、この掘削機１４には、掘削壁計測装
置４２が設けられるようになっている。

【００４６】この掘削壁計測装置４２は、図２にも示す
ように、超音波計測装置４４と、駆動ワイヤ４６とを有
し、この超音波計測装置４４を位置検出ワイヤ３６に対
して昇降可能に取り付けている。

【００４７】駆動ワイヤ４６は、一端が超音波計測装置
４４の上面に接続され、他端側が地上１８に配設したウ
ィンチ４８により巻き取り、巻き戻し可能にされ、超音
波計測装置４４を鉛直度が維持されている位置検出ワイ
ヤ３６を昇降ガイドにして昇降させるようになってい
る。

【００４８】このように、掘削機１４の基準位置計測装
置３２と一体的に超音波計測装置４４を配設すること
で、超音波計測装置３２による掘削壁５０の計測のたび
に、超音波計測装置３２の設置、取り外し等の手間及び
時間を省略することができ、しかも、既設も位置検出ワ
イヤ３６をガイドに用いることで装置の簡略化、コスト
の削減が可能となる。

【００４９】また、計測のために特に時間をとることな
く、休憩時等の掘削を中断している時間を使って超音波
計測を行うことができ、施工期間の短縮に寄与すること
ができる。

【００５０】さらに、超音波計測器４４は、鉛直度の維
持された位置検出ワイヤ３６を昇降ガイドにして昇降す
るため、鉛直におろすための手間を省略でき、しかも、
泥水１６の流れによって超音波計測装置４４が流されて
しまうことが無く、泥水１６静止までの待ち時間をなく
し、施工期間の短縮に寄与でき、しかも、精度の高い計
測が可能となり、更には、掘削中においても計測が可能
となる。

【００５１】さらに、超音波計測装置４４は、図３に示
すように、ハウジング５２内に２つの超音波送受信器５
４、５６を有し、これら２つの超音波送受信器５４、５
６が互いに反対方向に向けて配置され、対向する掘削壁
５０を同時に計測可能にされている。

【００５２】また、超音波計測装置４４のハウジング５
２の両側面には、図２に示すように、泥水１６中での超
音波計測装置４４の水平方向の回転を防止する回転防止
翼５８が設けられ、計測位置がずれるのを防止して、よ
り高精度の計測を可能にしている。

【００５３】このように、地上１８から掘削機１４の上
端位置までの掘削壁５０の計測は、超音波計測装置４４
を用いた掘削壁計測装置４２によって、高精度な計測が
行えることとなり、掘削機１４のある部分の掘削壁５０
の計測は、基準位置計測装置３２や光ファイバジャイロ
計測装置３４等を用いた掘削機１４の制御によって行え
ばよい。

【００５４】図４は、本発明の他の実施の形態に係る掘
削壁計測装置を示す図である。

【００５５】この実施の形態では、２本の位置検出ワイ
ヤ３６が掘削機１４の上面両端部に接続された状態とな
っており、この２本の位置検出ワイヤ３６にそれぞれ超
音波計測装置６０、６２が昇降可能に取り付けられてい
る。

【００５６】各超音波計測装置６０、６２は、それぞれ
１つずつ超音波送受信器６４、６６を有し、これら各超
音波送受信器６４、６６が互いに反対方向に向けて配置
され、異なる位置で対向する掘削壁５０を同時に計測す
るようになっている。

【００５７】他の構成及び作用は、前記実施の形態と同
様につき、説明を省略する。

【００５８】図５は、本発明のさらに他の実施の形態に
係る掘削壁計測装置を示す図である。

【００５９】この実施の形態では、掘削機１４に接続さ
れた位置検出ワイヤ３６に昇降可能に取り付けられてい
る超音波計測装置６８は、ハウジング７０内で水平方向
に回転可能にされた超音波送受信器７２を有している。

【００６０】この超音波送受信器７２は、図示せぬステ
ップモータにより、図中矢印Ａの範囲で回転可能にさ
れ、３面の掘削壁５０を同時に計測可能とされ、より計
測を高精度にできるようになっている。

【００６１】他の構成及び作用は、前記各実施の形態と
同様につき、説明を省略する。

【００６２】図６は、本発明のさらに他の実施の形態に
係る掘削壁計測装置を示す図である。

【００６３】この実施の形態では、位置検出ワイヤ３６
と平行に回転防止ワイヤ７４を配設し、この回転防止ワ
イヤ７４に昇降可能に超音波計測装置４４を係合させる
ことで、超音波計測装置４４のより確実な回転防止を可
能として、より高精度な計測を可能としている。

【００６４】他の構成及び作用は、前記各実施の形態と
同様につき、説明を省略する。

【００６５】本発明は、前記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の実
施の形態に変形可能である。

【００６６】たとえば、超音波計測装置の昇降ガイドと
して位置検出ワイヤを示したが、この例に限らず、鉛直
状態を維持可能であれば、ガイド用の専用のワイヤを用
いることも可能である。

【００６７】また、図１〜図３に示す超音波計測装置あ
るいは図５に示す超音波計測装置を、図４の掘削壁計測
装置に用いることで、より高精度な計測を可能とするこ
ともできる。

【００６８】さらに、図１〜図３に示す超音波計測装置
では、２つの超音波送受信器を用いるようにしている
が、３つ以上の超音波送受信器を任意の方向に向けて配
設するようにすることも可能である。

【００６９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る掘削壁計測装置を
用いて掘削溝の掘削を行う状態を示す断面図である。

【図２】図１の掘削壁計測装置を示す拡大斜視図であ
る。

【図３】図２の超音波計測装置の拡大斜視図である。

【図４】本発明の他の実施の形態に係る掘削壁計測装置
を示す部分斜視図である。

【図５】本発明の他の実施の形態に係る掘削壁計測装置
を示す部分平面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態に係る掘削壁計測装置
を示す部分斜視図である。

【図７】掘削溝の状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 掘削溝 １４ 掘削機 １６ 泥水 １８ 地上 ２２ 吊りワイヤ ３２ 基準位置計測装置 ３６ 位置検出ワイヤ ４２ 掘削壁計測装置 ４４、６０、６２、６８ 超音波計測装置 ４６ 駆動ワイヤ ５０ 掘削壁 ５４、５６、６４、６６、７２ 超音波送受信器 ５８ 回転防止翼 ７４ 回転防止ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 寛治 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 樋口 忠 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 小林 修 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−110914（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−125910（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−18179（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−103758（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−133528（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 17/00 - 17/08 G01C 7/06 G01C 15/00 E21B 47/00 - 47/18

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上から吊り下げた掘削機により安定液
   中で掘削した縦坑または溝の壁面を超音波計測装置にて
   計測する掘削壁計測装置において、 地上から吊り下げた前記掘削機に、地上からワイヤを取
   り付け、このワイヤの鉛直度を維持すると共に、 前記ワイヤに、前記超音波計測装置を昇降可能に取り付
   け、 前記超音波計測装置に、地上から前記超音波計測装置を
   前記ワイヤに沿って移動可能にする駆動ワイヤを取り付
   けたことを特徴とする掘削壁計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記超音波計測装置は、複数の超音波送受信器を有し、 これら複数の送受信器は、任意方向に向けて設置されて
   いることを特徴とする掘削壁計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記ワイヤは、複数本設けられ、 前記各ワイヤに超音波計測装置が設けられることを特徴
   とする掘削壁計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１または３において、 前記超音波計測装置は、駆動手段により水平方向で回転
   可能にされた超音波送受信器を有することを特徴とする
   掘削壁計測装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記ワイヤとして前記掘削機の水平方向における位置を
   検出するための位置検出ワイヤを用いることを特徴とす
   る掘削壁計測装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記超音波計測装置は、安定液中での水平方向の回転を
   防止する回転防止手段を有することを特徴とする掘削壁
   計測装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記回転防止手段は、安定液中に突出する回転防止翼で
   あることを特徴とする掘削壁計測装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、 前記回転防止手段は、前記ワイヤと平行に配設された回
   転防止ワイヤを有し、 前記回転防止ワイヤに前記超音波計測装置を昇降可能に
   係合させたことを特徴とする掘削壁計測装置。