JP3712293B2 - 載荷計測装置及び遠隔操作による平板載荷装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニューマチックケーソンの作業室内などの地盤における平板載荷試験に用いられる遠隔操作による平板載荷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニューマチックケーソン工法の特徴の一つに、基礎底面支持地盤の地耐力の確認を目的とした平板載荷試験が実施できることがあげられている。例えば、長大橋梁の基礎構造物、その他各種構造物の支持力−沈下量関係を推定するため、ニューマチックケーソンの作業室内において、地耐力試験を行って、鉛直地盤反力係数および、極限支持力を求め地盤の状況を確認するための試験を行うことがある。
【０００３】
ところで、ニューマチックケーソンの作業室内でこの平板載荷試験を行なう場合、作業気圧３kgf/cm2 以上においてマスクを介してヘリウム混合ガスを吸引して作業を行う場合、一日の高圧下の時間が９０分〜１２０分程度、函内技術員数が４名以下という制約がある。したがってこの条件下で、最小限の工期において平板載荷試験を実施することが必要とされているが、従来方式では、支柱パイプの所定場所への配置など函内での人数に頼る試験装置のセット作業に多くの時間を要している。
【０００４】
図１８によって従来の試験方法を説明すると、同図はニューマチックケーソンの作業室内に設置された試験装置を示し、この作業室５の地盤４の表面に厚さ２２mm，直径３００mmの鋼製円板（以下載荷用平板という）を載置し、平板２７の上に油圧ジャッキ２０と支柱パイプ２６を順次積載し、支柱パイプ２６の上端をパイプキャンバー２５を介して作業室５の天井スラブ面１に当接している。油圧ジャッキ２０は、配管２４を介してポンプ２３と接続されている。
【０００５】
また、載荷用の平板径の３倍以上離れた地盤４の表面に支持脚２２を設け、この支持脚２２によりＨ鋼からなる梁材２１を支持させ、載荷用平板２７に設けられたダイヤルゲージ２８は、梁材２１に設けられたマグネットスタンド２９に接続されている。
【０００６】
また、図１８において、支柱パイプ２６を天井スラブ面１から吊るために、アンカー３０によりアイボルト３１を設置し、支柱パイプ２６の下端フランジ３２とアイボルト３１の間にＶ字状に吊上げ用チェーン３３を張設することにより、支柱パイプ２６の上端を天井スラブ面１に当接した状態に吊下げ、この状態で支柱パイプ２６の下端に油圧ジャッキ２０を介設し、その後、吊上げ用チェーン３３を取外し、油圧ジャッキ２０を伸長して載荷試験を行なうものである。
【０００７】
ところで、平板載荷試験は、油圧ジャッキ２０の可動ピストンの天端を直接天井スラブ面１に当接して試験すれば簡便であるが、実際には、油圧ジャッキ２０の天端と天井スラブ面１との間は１．５ｍ〜１．８ｍ以上あり、このスペースを埋めるために支柱パイプ２６が使用されている。
【０００８】
前記の装置で載荷試験を行うには、まず載荷用平板２７を地盤４になじませるため、あらかじめ予想される降伏荷重の約１／１０の荷重を平板２７にかけてから一旦荷重を取去り、ダイヤルゲージ２８の数字を読み取り、変位の原点とする。
【０００９】
次に、予想される降伏荷重の約１／１０の荷重を載荷用平板２７に加え、荷重強度と地盤４の沈下量を読み取る。直ちに、次の荷重段階に荷重を上げ測定を続ける。繰返し載荷は、予想される降伏荷重の１／２荷重付近で行なう。この載荷試験は、通常荷重−沈下曲線が沈下軸に平行になるか、あるいは、荷重強さが地盤の降伏点を越えるまで行ない、そこで試験を打切る。降伏点に達することなしに荷重が増加するときには、平板２７の沈下量が、載荷用の平板径の１０％に達した時点で打切ることがある。
【００１０】
また、試験室内のダイヤルゲージ２８や油圧ポンプ２０等は、電線管３４を介して天井スラブを貫通する計測用コード３５と荷重モニター用ケーブル３６を介して地上の計測室３７に配置された静歪測定器３８，パーソナルコンピュータ３９，荷重操作盤４０と接続されていて、計測室３７での遠隔操作により載荷試験が行なえるものであり、その結果は、プリンター４１からも出力される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ニューマチックケーソンの作業室内での載荷試験に際しての函内作業は、少数作業員により、かつ制限された時間内での迅速な作業が要求されるところであるが、図１８のような従来方法では、吊上げ用チェーン３３を用いての作業員に依る支柱パイプ２６の設置であるので、より少ない作業員により、できるだけ短い時間で前記支柱パイプ２６の配置を含む試験装置をセットできるシステムの提供という要望に応えることができなかった。
【００１２】
前記の要望に応えるには、載荷試験装置を構成する各部材をユニット化し、又は他の構造に改良して、その取扱いと配置の準備作業を容易にすることである。この要望に応え得る一手段として、平板載荷試験に必ず用いられる支柱パイプの構造と、その所定位置へのセット方法については本出願人が別途出願中である。
【００１３】
本発明は、載荷試験準備を迅速に行なう他の手段として、従来個別に取扱われ、所定場所に個別にセットされていた載荷用平板と、変位計と、流体圧ジャッキとを一体にまとめてユニット化した載荷計測装置を利用し、前記支柱パイプ２６の配置作業等を含む試験操作を遠隔操作で行う遠隔操作による平板載荷装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明に係る平板載荷装置は、天井スラブ面１に固定された走行用レール２に沿って遠隔操作により走行する掘削機３が配設されているニューマチックケーソンの作業室５内で、支柱パイプ６の上部を前記天井スラブ面１に当接し、支柱パイプ６の下部と地盤４との間に載荷用平板７と流体圧ジャッキ８を介装し、この流体圧ジャッキ８を伸長して、前記支柱パイプ６を介して天井スラブ面１に反力をとって載荷試験を行なう平板載荷装置において、支柱パイプ６の下部と地盤４との間に、前記載荷用平板７並びにピストンロッド１０２が上向きの流体圧ジャッキ８と、作動杆１０３が前記流体圧ジャッキ８の外側に位置する上向きの変位計４４と、囲い枠１０１とを設置し、これら載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と変位計４４と囲い枠１０１とが一ユニットとして構成される載荷計測用ユニット１０４と、前記遠隔操作される掘削機３の掘削ビット取付部１３に着脱自在の支柱パイプ持上げ治具１８と、前記支柱パイプ６に設けられ、支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２に乗っている反力受け具１０に対し、上方に引き上げられたチェーン１５の上端に設けられたフック７４を係止させ、操作ハンドル７６を操作して、前記チェーン１５の長さを縮めることにより前記反力受け具１０に反力をとって、前記支柱パイプ６を持上げて天井スラブ面１に当接可能とすることにより、当該支柱パイプ６を前記走行用レール２に沿って吊下り移動可能としたチェーンブロック１６とを備え、前記変位計４４は、前記流体圧ジャッキ８に備えられ、その作用部が前記支柱パイプ６の下部と当接しており、前記流体圧ジャッキ８は、これから導出され、ケーソン天井スラブ４８を貫いて上方に導かれた油圧ホース４６を介して地上の計測室５０における遠隔油圧ユニット５１と油圧ユニットコントローラ５２に接続され、前記変位計４４は、これから導出されケーソン天井スラブ４８を貫いて上方に導かれた計測用ケーブル４７を介して前記計測室５０における静歪計測器５３とパーソナルコンピュータ５４に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図を参照して説明する。
図１はニューマチックケーソンにおける作業室内での掘削機による掘削状況を示し、天井スラブ面１の下面に平行する２本の走行用レール２が固定され、走行用レール２に沿って走行する中央台車本体４２に掘削機３が吊下げ支持され、走行用レール２に沿って掘削機３が移動しながら、その先端の掘削バケット４３で地盤４を掘削する。
【００１７】
図４には、前記の作業室５内において、本発明に係る載荷計測装置を用いて平板載荷試験を行なう状況が示されている。同図の概要を説明すると、支柱パイプ６の上部は、一定の間隔をあけて平行に配設されたＨ形鋼からなる走行用レール２，２の間に配置されており、かつ支柱パイプ６の上端は天井スラブ面１の下端と当接しており、支柱パイプ６と地盤４との間には、下端に載荷用平板７が一体に設けられた流体圧（油圧）ジャッキ８が配設されている。
【００１８】
流体圧ジャッキ８は、さらに変位計４４と圧力変換器４５とを備えており、これらに接続された油圧ホース４６と計測用ケーブル４７が、ケーソン天井スラブ４８に埋設された貫通金物４９を介して作業室５から導出されて地上の計測室５０に導かれており、油圧ホース４６はこの計測室５０内に設置された遠隔油圧ユニット５１，遠隔油圧ユニットコントローラ５２に、計測用ケーブル４７は静歪計測器５３，パーソナルコンピュータ５４，プリンター５５にそれぞれ接続されている。
【００１９】
本発明では、載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と、変位計４４とが所定の配置で一体化された載荷計測ユニット１０４として構成されているので、次にそれを説明する。
流体圧ジャッキ８は、その伸長により、支柱パイプ６を介して天井スラブ面１に反力をとって載荷用平板７に荷重を加えるものであり、変位計４４は載荷用平板７の変位を検知するものであるから、これらを所定の配置で一体的に構成すれば、その取扱いが容易になるが、従来は図１８に示すように載荷用平板２７と油圧ジャッキ２０とダイヤルゲージ（変位計）２８等は別構成となっていた。
【００２０】
本発明では、図５〜図１０に示されるように、載荷用平板７上に流体圧ジャッキ８と変位計４４が一体的に設けられている。すなわち、所定寸法の載荷用平板７の上面の中央部において、円周上に複数の支持突起１０５が設けられており、この支持突起１０５の内側にピストンロッド１０６が上向きの流体圧ジャッキ８の下端を嵌装して、この流体圧ジャッキ８と載荷用平板７が一体化されている。
【００２１】
また、載荷用平板７の上面で、その外端縁に沿って多角形状の下部支持枠１０７Ａが溶接で固定されており、この下部支持枠１０７Ａの等間隔離れた４ケ所の内側で、かつ四角形の角の部位にそれぞれ等辺山形鋼からなる起立枠１０８の下端部が当接され、起立枠１０８と下部支持枠１０７Ａに開設されたボルト孔にボルト１０９を挿通し、ボルトにナット１１０を締結することで、起立枠１０８の下端部が下部支持枠１０７Ａを介して載荷用平板７に固定される。なお、ボルト，ナットに代えて溶接手段を用いてもよく、またこれらを併用してもよい。
【００２２】
起立枠１０８の上端は、流体圧ジャッキ８のピストンロッド１０２の収縮時における流体圧ジャッキ８とほぼ同じ高さに設けられており、この起立枠１０８の高さ方向中間部と上端部には、各起立枠１０８を取囲む配置で下部支持枠１０７Ａと略同じ平面形状の中間部支持枠１０７Ｂと、上部支持枠１０７Ｃが配設されており、４本の起立枠１０８と上部支持枠１０７Ｃと中間部支持枠１０７Ｂの当接部が溶接されて強固に組まれ、これらで囲い枠１０１を構成している。
【００２３】
等辺山形鋼からなる各起立枠１０８の内側に沿って、作動杆１０３を上向きに配設した略筒体形状の変位計４４が配設されており、この変位計４４は、適宜の固定手段、例えば図示のように変位計４４と起立枠１０８とを一体に巻き付けるバンド金具１１１により、当該変位計４４が起立枠１０８に対して固定されている。
【００２４】
前記のように載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と変位計４４とは一体に構成されて載荷計測ユニット１０４を構成している。さらに、この載荷計測ユニット１０４は、その運搬時に吊上げ具（図示せず）に連結するためのフック１１２付きチェーン１１３が起立枠１０８の上端の耳部１１４の係合孔１１５に係止されている。
【００２５】
また、流体圧ジャッキ８のシリンダの両側には、外端に接続栓１１６を有し、流体をシリンダ内に供給，排出する接続管１１７が接続されており、この接続管１１７の外端部を保護する保護枠１１８，１１９が設けられ、一方の保護枠１１８の両端部１２０は起立枠１０８に溶接で固定され、他方の保護枠１１９は、中間部支持枠１０７Ｂに溶接で固定されている。さらに起立枠１０８には、把手１２１が対をなして設けられている。
【００２６】
本発明に係る載荷計測用ユニット１０４は、前述のとおり、載荷用平板７と、流体圧ジャッキ８と、変位計４４が一体に設けられていて、図４，図５に示す配置で作業室５の地盤４に設置して使用される。このとき、各図に示されるように、流体圧ジャッキ８の天端（つまり、ピストンロッド１０２の上端）が支柱パイプ６の下端と当接し、かつ変位計４４の作動杆１０３の上端が支柱パイプ６の下端と当接する。
【００２７】
この状態において、流体圧ジャッキ８に圧力流体を供給しこれを伸長させ、支柱パイプ６の上端を介して天井スラブ面１に反力をとり、載荷試験を行なうもので、このとき、地耐力の大きさは、載荷用平板７と支柱パイプ６の下端の距離の変化として表れるので、この距離の変化を一端側が作動杆１０３を介して支柱パイプ６の下端と接し、他端側が載荷用平板７側に固定された変位計４４によって計測できる。
【００２８】
なお、本発明では、支柱パイプ６を図５の位置に短時間のうちに迅速にセットできるように構成されているので、次のそれを説明する。
【００２９】
図５，図６に示すように、支柱パイプ６は作業室５内の地盤４に設置された載荷用平板７を有する流体圧ジャッキ８の天端と、天井スラブ面１との間の空間（スペース）を埋めるために配置されるもので、一般に支柱パイプ６の長さは約１．５ｍ〜１．８ｍ、直径は２０cm程度である。
支柱パイプ６は、ケーソン天井スラブ４８に設けられた機器の出入部（マテリアルロック）を介して作業室５内に搬入された後、図３に示すように掘削機３の掘削バケット４３により持上げられ、その後、若干の技術作業員の手作業を伴って図４、図５の状態にセットされる。
【００３０】
このため、支柱パイプ６は次のように構成される。支柱パイプ６は上端と下端に天板５６と底板５７とを有し、下端から所定の高さ位置、つまり人が把持して持上げて取扱うのに適した位置、具体的には支柱パイプ６の中間より少し下の位置にコ字状の把持具５８が固着されている。さらに、支柱パイプ６の上端から所定距離下った位置にストッパー５９が設けられており、このストッパー５９に係止して下動が規制され、かつその上側において上下動可能に支柱パイプ持上げ用反力受具１０が設けられている。
【００３１】
この支柱パイプ持上げ用反力受け具１０は、それぞれ支柱パイプ挿入孔６０を有する上板６１と下板６２及び、上下板６１，６２の間に配設され、かつ両端部にパイプ支持腕挿入孔６３を有する垂直両側板６４，６４とから構成されている。
【００３２】
前記垂直両側板６４のパイプ支持腕挿入孔６３には２本の支柱パイプ支持腕１１が平行に、かつ挿抜自在に挿入される。支柱パイプ支持腕１１は所定長の軸体で構成され、その腕両端にローラ１７が回転自在に嵌合されており、かつ支柱パイプ支持腕１１の外端から支軸中心部に係止用ねじ６５をねじ込むことによりローラ１７が支柱パイプ支持腕１１の端部から脱嵌しないように設けられている。
【００３３】
また、支柱パイプ支持腕１１の途中には、この支柱パイプ支持腕１１を、その所定の位置までパイプ支持腕挿入孔６３に挿入したとき、垂直両側板６４の側面に当接してその進入を規制する係止鍔６６が設けられていると共に、この係止鍔６６と所定の間隔離れて支柱パイプ支持腕１１の端部にガイド鍔６７が設けられている。
【００３４】
また、係止鍔６６とガイド鍔６７との間において、支柱パイプ支持腕１１にはチェーン６８の一端に設けられた環状部材６９が嵌挿されていて、このチェーン６８の他端に設けられた施錠形フック金具７０を支柱パイプ持上げ用反力受け具１０に設けられた曲げ杆７１に係止することによって支柱パイプ支持腕１１がパイプ支持腕挿入孔６３から脱嵌しないように設けられている。
【００３５】
支柱パイプ６の下部の対称位置には操作ハンドル７６を有するチェーンブロック１６が固定されており、チェーンブロック１６から引き出された支柱パイプの持上げ用のチェーン１５を上方に引き上げ、その上端に設けられたフック７４が前記反力受け具１０の曲げ杆７１に係止されている。
【００３６】
また、支柱パイプ６の中間部より少し上の位置には、掘削ビット取付部１３に装着される支柱パイプ持上げ治具１８が係止できる軸突起状の係止具１９が支柱パイプ６を直径方向に貫通して設けられる。
【００３７】
前記構成の支柱パイプ６において、その運搬時、反力受け具１０は自重により下ってストッパー５９に係止されて停止した位置にある。そして、図１１、図１２に示すように掘削機３の掘削ビット取付部１３に取付けられる支柱パイプ持上げ治具１８により支柱パイプ６を鉛直に支持した状態で、かつ平行な左右の走行用レール２の間において支柱パイプ支持腕１１が走行用レール２と平行に回動位置しており、かつこの走行用レール２とほぼ同じ高さがそれよりも少し下の高さ位置になるまで持上げ、つづいて作業者の手で反力受け具１０を持上げて、支柱パイプ支持腕１１が走行用レール２の係合縁７５より上の位置で、支柱パイプ支持腕１１を９０°回わすと共に、反力受け具１０の持上げを解除することにより支柱パイプ支持腕１１が下がりこの支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２の係合縁７５に乗る。
【００３８】
このとき、支柱パイプ６は掘削機３に取付けてある支柱パイプ持上げ治具１８によって所期の高さ位置に保持されており、かつ支柱パイプ６の上端は天井スラブ面１から離れている。したがって、この状態では未だ支柱パイプ６の上端は天井スラブ面１と当接しておらず、かつ支柱パイプ持上げ治具１８による支柱パイプ６の持上げを解除すると、支柱パイプ６はさらに自重で降下するため、そのパイプ上端を天井スラブ面１に当接させることができない。
【００３９】
そこで本発明では、この場合、チェーンブロック１６の操作ハンドル７６を操作して、チェーン１５の長さを縮めることにより、支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２に乗っている反力受け具１０に反力をとって、このチェーンブロック１６により支柱パイプ６を大きな力で持上げることができ、しかもその持上げ操作を微妙にコントロールしながら容易かつ正確に持上げて、天板５６を天井スラブ面１の所期の位置に円滑に当接させることができ、操作ハンドル７６から手を離してもその持上げ状態を保持できる。
【００４０】
支柱パイプ６をその天板５６が天井スラブ面１に当接するよう持上げる手段として、チェーンブロック１６の他に掘削ビット取付部１３に取付けた支柱パイプ持上げ治具１８のみによることも可能ではあるが、この方法は、掘削機３による微妙な操作が難しく、チェーンブロック１６による操作の方が容易，迅速に作業できることから本発明では支柱パイプ持上げ治具１８とチェーンブロック１６とを併用している。
【００４１】
また、チェーンブロック１６を操作して、パイプ天板５６が天井スラブ面１から所定間隔下った位置になるように支柱パイプ６を任意の高さ位置に、かつ鉛直に支持できるので、支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２に沿って転動するように支柱パイプ６を軽く押すだけでこの支柱パイプ６を走行用レール２に沿って簡単に手際よく移動でき、作業室内における複数地点で地盤４の平板載荷試験を素早く行なうことが可能である。
【００４２】
次に、支柱パイプ持上げ治具１８の構造を図１６〜図１７によって説明する。この支柱パイプ持上げ治具１８は基端に掘削ビット取付部１３への着脱部７３を有する腕部７２を有し、この腕部７２の先端に、前面中心からガイド軸７７が突出しており、かつガイド軸７７を中心に複数のガイド円弧孔７８を有する鍔状固定支持板７９が一体に設けられている。
【００４３】
さらに、パイプ持上げ治具１８は、中心にガイド孔８０を有すると共に、周辺部に複数のボルト孔８１を有し、前記ガイド孔８０を前記ガイド軸７７に挿入したうえ、前記鍔状固定支持板７９の前面に重合する鍔状可動支持板８２を有しており、この鍔状可動支持板８２の前面には、溝形鋼を平面からみて略コ字状に固着して構成される支持枠８３の基部８４が固定されており、かつガイド軸７７は基部８４に形成された軸孔８５を貫通しており、かつ基部８４がガイド軸７７から脱出しないように、ガイド軸先端に係止ナット８６が係合されている。
【００４４】
支持枠８３の両側部８７の上面には、上方が開放されたＵ溝８８を有する支持板８９が固着されており、支持枠８３の内側に支柱パイプ６を位置させたうえ、この支柱パイプ６に設けた係止具１９を前記Ｕ溝８８に係合させることができる。また、支持板８９には軸ピン９０によってＵ溝開閉アーム９１が回動自在に設けられており、支柱パイプ６の係止具１９をＵ溝８８に係合したうえ、開閉アーム９１を倒してＵ溝８８を閉じ、かつ開閉アーム９１の先端折り曲げ部９２と支持板折り曲げ部９３を接合し、かつ各折り曲げ部９２，９３に開設されたピン孔９４，９５に小ストッパーピン９６を挿入することにより開閉アーム９１の上向きの回動を規制し、これによってＵ溝８８から支柱パイプ６の係止具１９がみだりに脱出することがないように設けられている。なお、小ストッパーピン９６の基端の環体９７に鎖９８の先端を係止し、鎖９８の他端を支持枠８３に溶接した係止環９９に係合することにより、小ストッパーピン９６が紛失しないようになっている。
【００４５】
支柱パイプ持上げ治具１８の基端腕部７２に設けられる掘削ビット取付部１３への着脱部７３は、嵌合凹部１００を有し、この嵌合凹部１００に掘削機３の複数の掘削ビット取付部１３のうちの掘削ビットを取外したいずれかのビット取付部先端を挿入し、前記着脱部７３に形成されたクサビ孔１０１と、掘削ビット取付部１３に形成されたクサビ孔１０２とを合致させたうえ、各クサビ孔１０１，１０２に上方からクサビ１０３を打込むことにより、パイプ持上げ治具１８は、掘削ビット取付部１３に対し、着脱自在に取付けられる構造となっている。
【００４６】
本発明の実施の形態は、前記の構成を有しており、ケーソン天井スラブ４８に設けられたメカニカルロック（図示せず）を通して支柱パイプ６を作業室５内に搬入し、図３に示すように掘削機３の掘削ビット取付部１３に取付けた支柱パイプ持上げ治具１８によって支柱パイプ６を支持させ、掘削機３を地上での遠隔操作により駆動することで、この支柱パイプ６を図３に示す場所に移動させ、この位置で掘削機３を一旦停止する。
【００４７】
このとき、支柱パイプ６のチェーンブロック１６のチェーン１５は緩められていて、反力受け具１０は降下して、ストッパー５９に係止しており、支柱パイプ支持腕１１は、走行用レール２よりも下の位置にあるので、この位置で支柱パイプ支持腕１１を走行用レール２と略平行となるように回動変位させたうえ、この反力受け具１０を作業者の手で持上げ、支柱パイプ支持腕１１が走行用レール２の係合縁７５より上になった時点で、反力受け具１０と共に支柱パイプ支持腕１１を９０°回転させ、かつこの支柱パイプ支持腕１１をゆっくりと下げることにより、この支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７を走行用レール２の係合縁７５上に載置することができる。
【００４８】
次に、作業者の手元作業でチェーンブロック１６の操作ハンドル７６を操作し、上端が反力受け具１０に係止されているチェーン１５の下端を巻取ることで、反力受け具１０に設けられ、両端のローラ１７が走行用レール２に乗っている支柱パイプ支持腕１１に反力をとってチェーン１５を介して支柱パイプ６が持上げられ、パイプの天板５６が天井スラブ面１と当接するので、このときハンドル操作を止めると、このパイプ上端が天井スラブ面１に当接した状態が保持できる。次に、図５に示すように支柱パイプ６の下端と地盤４との間に載荷用平板７を有する流体圧ジャッキ８をかませることで載荷試験の準備は完了する。
【００４９】
その後、支柱パイプ持上げ治具１８のＵ溝８８の開口を閉じている開閉アーム９１を開き、この支柱パイプ持上げ治具１８を下げることにより支柱パイプ６の係止具１９をＵ溝８８から脱出させることができ、載荷試験の邪魔とならない位置に掘削ビット１３とともに移動できる。
【００５０】
その後、流体圧ジャッキ８に所定の圧力流体を送り支柱パイプ６を介して天井スラブ面１に反力をとり、載荷用平板７に圧力を加えその地点の載荷試験を行なう。
【００５１】
また複数地点での載荷試験を行なうときは、一地点での載荷試験が終ると支柱パイプ６を次の試験地点に移動することになる。この場合は、支柱パイプ６の下端から流体圧ジャッキ８を取外した後、チェーンブロック１６のハンドル７６を操作して、チェーン１５の巻き取りを緩めることにより、支柱パイプ６の上端が天井スラブ面１より離れるよう若干下げた状態に保持する。
【００５２】
つぎに、支柱パイプ６を鉛直に保持した状態で、この支柱パイプ６を走行用レール２に沿う方向に押すことにより、支柱パイプ支持腕１１のローラ１７が走行用レール２に沿って転動し、よって、支柱パイプ６を円滑かつ容易に次の試験地点に移動させることができる。この地点で再びチェーンブロック１６を操作して支柱パイプ６の天板５６を天井スラブ面１に当接させ、かつ支柱パイプ６と地盤４との間に流体圧ジャッキ８をかませて、この地点での載荷試験を行なう。
【００５３】
なお、本発明に係る載荷計測装置が適用できる支柱パイプは、図に示した構造のものに限定されず従来の支柱パイプ６にも適用できる。さらに、この載荷計測装置は支柱パイプを介さないで、天井スラブ面１に直接反力をとって載荷試験を行なう場合にも適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ニューマチックケーソンの作業室内で平板載荷試験を行なうに際して、その試験に用いられる載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と変位計４４とが所定の配置で一体化されて、載荷計測ユニット１０４として構成されているので、従来の載荷計測装置において、個別に取扱われていた載荷用平板と流体圧ジャッキと変位計に比べ、これら載荷用平板、流体圧ジャッキ、変位計の所定位置への配置、持ち運びが著るしく簡便なものとなり、熟練を必要とせず、少ない作業人員で、かつ短時間内に平板の載荷試験の準備を迅速に行なうという要望に応えるうえで大きく寄与することができる。
また、本発明によると、ニューマチックケーソン作業室内の複数箇所で平板載荷試験を行なうために支柱パイプ６を持上げ又は、走行用レール２に沿って移動させる作業を遠隔操作可能な掘削機３により行うことができると共に、油圧ホース４６を介して流体圧ジャッキ８を地上から遠隔操作でき、また、計測用ケーブル４７を介して変位計４４の出力信号を地上で読取って計測するなど、ニューマチックケーソン作業室内での載荷試験のために必要な程度の作業を遠隔操作で、しかも迅速かつ容易に行なうことができるというすぐれた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ニューマチックケーソンの作業室を示す断面説明図である。
【図２】平板の載荷試験を用いられる支柱パイプの作業室内への搬入時の拡大正面図である。
【図３】掘削機を用いて支柱パイプを持上げる状態を示す拡大説明図である。
【図４】本発明の載荷計測装置により平板載荷試験を行なう状態の説明図である。
【図５】図４における平板載荷試験装置の拡大説明図である。
【図６】図５における載荷計測装置の拡大図である。
【図７】図６における載荷計測装置の平面図である。
【図８】図６における載荷計測装置の一部縦断側面図である。
【図９】載荷計測装置の運搬時の側面図である。
【図１０】図９の平面図である。
【図１１】支柱パイプをその上端をスラブ天井面に当接支持させるための第１ステップ図である。
【図１２】同じく第２ステップ図である。
【図１３】同じく第３ステップ図である。
【図１４】同じく第４ステップ図である。
【図１５】支柱パイプ支持用反力受け具の上部において支柱パイプを横断し、下方に見た断面図である。
【図１６】支柱パイプ持上げ治具と掘削ビット取付部との結合時の一部切断平面図である
【図１７】図１６の一部切断側面図である。
【図１８】従来の載荷計測装置の説明図である。
【符号の説明】
１ 天井スラブ面
２ 走行用レール
３ 掘削機
４ 地盤
５ 作業室
６ 支柱パイプ
７ 載荷用平板
８ 流体圧ジャッキ
１０ 支柱パイプ持上げ用反力受け具
１１ 支柱パイプ支持腕
１２ 支柱パイプ引上げ用牽引手段
１３ 掘削ビット取付部
１５ チェーン
１６ チェーンブロック
１７ ローラ
１８ 支柱パイプ持上げ治具
１９ 係止具
２０ 油圧ジャッキ
２１ 梁材
２２ 支持脚
２３ ポンプ
２４ 配管
２５ パイプキャンバー
２６ 支柱パイプ
２７ 載荷用平板
２８ ダイヤルゲージ
３０ アンカー
３１ アイボルト
３２ 下端フランジ
３３ 吊上げ用チェーン
３４ 電線管
３５ 計測用コード
３６ 荷重モニター用ケーブル
３７ 計測室
３８ 静歪計測器
３９ パーソナルコンピュータ
４０ 荷重操作盤
４１ プリンター
４２ 中央台車
４３ 掘削バケット
４４ 変位計
４５ 圧力変換器
４６ 油圧ホース
４７ 計測用ケーブル
４８ ケーソン天井スラブ
４９ 貫通金物
５０ 計測室
５１ 遠隔油圧ユニット
５２ 遠隔油圧ユニットコントローラ
５３ 静歪計測器
５４ パーソナルコンピュータ
５５ プリンター
５６ 天板
５７ 底板
５８ 把持具
５９ ストッパー
６０ 支柱パイプ挿入孔
６１ 上板
６２ 下板
６３ パイプ支持腕挿入孔
６４ 垂直平側板
６５ 係止用ねじ
６６ 係止鍔
６７ ガイド鍔
６８ チェーン
６９ 環状部材
７０ 施錠形フック金具
７１ 曲げ杆
７２ 基端腕部
７３ 着脱部
７４ フック
７５ 係合縁
７６ 操作ハンドル
７７ ガイド軸
７８ ガイド円弧孔
７９ 鍔状固定支持板
８０ ガイド孔
８１ ボルト孔
８２ 鍔状可動支持板
８３ 支持枠
８４ 基部
８５ 軸孔
８６ 係止ナット
８７ 両側部
８８ Ｕ溝
８９ 支持板
９０ 軸ピン
９１ Ｕ溝開閉アーム
９２ 先端折り曲げ部
９３ 支持板折り曲げ部
９４ ピン孔
９５ ピン孔
９６ 小ストッパーピン
９７ 環体
９８ 鎖
９９ 係止環
１００ 嵌合凹部
１０１ 囲い枠
１０２ ピストンロッド
１０３ 作動杆
１０４ 載荷計測用ユニット
１０５ 支持突起
１０６ ピストンロッド
１０７Ａ 下部支持枠
１０７Ｂ 中間部支持枠
１０７Ｃ 上部支持枠
１０８ 起立枠
１０９ ボルト
１１０ ナット
１１１ バンド金具
１１２ フック
１１３ チェーン
１１４ 耳部
１１５ 係合孔
１１６ 接続栓
１１７ 接続管
１１８ 保護枠
１１９ 保護枠
１２０ 両端部
１２１ 把手
１２２ 伸縮式ブーム
１２３ ブーム俯仰用液圧ジャッキ
１２４ 旋回台
１２５ バケット回動用液圧ジャッキ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニューマチックケーソンの作業室内などの地盤における平板載荷試験に用いられる遠隔操作による平板載荷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニューマチックケーソン工法の特徴の一つに、基礎底面支持地盤の地耐力の確認を目的とした平板載荷試験が実施できることがあげられている。例えば、長大橋梁の基礎構造物、その他各種構造物の支持力−沈下量関係を推定するため、ニューマチックケーソンの作業室内において、地耐力試験を行って、鉛直地盤反力係数および、極限支持力を求め地盤の状況を確認するための試験を行うことがある。
【０００３】
ところで、ニューマチックケーソンの作業室内でこの平板載荷試験を行なう場合、作業気圧３kgf/cm2 以上においてマスクを介してヘリウム混合ガスを吸引して作業を行う場合、一日の高圧下の時間が９０分〜１２０分程度、函内技術員数が４名以下という制約がある。したがってこの条件下で、最小限の工期において平板載荷試験を実施することが必要とされているが、従来方式では、支柱パイプの所定場所への配置など函内での人数に頼る試験装置のセット作業に多くの時間を要している。
【０００４】
図１８によって従来の試験方法を説明すると、同図はニューマチックケーソンの作業室内に設置された試験装置を示し、この作業室５の地盤４の表面に厚さ２２mm，直径３００mmの鋼製円板（以下載荷用平板という）を載置し、平板２７の上に油圧ジャッキ２０と支柱パイプ２６を順次積載し、支柱パイプ２６の上端をパイプキャンバー２５を介して作業室５の天井スラブ面１に当接している。油圧ジャッキ２０は、配管２４を介してポンプ２３と接続されている。
【０００５】
また、載荷用の平板径の３倍以上離れた地盤４の表面に支持脚２２を設け、この支持脚２２によりＨ鋼からなる梁材２１を支持させ、載荷用平板２７に設けられたダイヤルゲージ２８は、梁材２１に設けられたマグネットスタンド２９に接続されている。
【０００６】
また、図１８において、支柱パイプ２６を天井スラブ面１から吊るために、アンカー３０によりアイボルト３１を設置し、支柱パイプ２６の下端フランジ３２とアイボルト３１の間にＶ字状に吊上げ用チェーン３３を張設することにより、支柱パイプ２６の上端を天井スラブ面１に当接した状態に吊下げ、この状態で支柱パイプ２６の下端に油圧ジャッキ２０を介設し、その後、吊上げ用チェーン３３を取外し、油圧ジャッキ２０を伸長して載荷試験を行なうものである。
【０００７】
ところで、平板載荷試験は、油圧ジャッキ２０の可動ピストンの天端を直接天井スラブ面１に当接して試験すれば簡便であるが、実際には、油圧ジャッキ２０の天端と天井スラブ面１との間は１．５ｍ〜１．８ｍ以上あり、このスペースを埋めるために支柱パイプ２６が使用されている。
【０００８】
前記の装置で載荷試験を行うには、まず載荷用平板２７を地盤４になじませるため、あらかじめ予想される降伏荷重の約１／１０の荷重を平板２７にかけてから一旦荷重を取去り、ダイヤルゲージ２８の数字を読み取り、変位の原点とする。
【０００９】
次に、予想される降伏荷重の約１／１０の荷重を載荷用平板２７に加え、荷重強度と地盤４の沈下量を読み取る。直ちに、次の荷重段階に荷重を上げ測定を続ける。繰返し載荷は、予想される降伏荷重の１／２荷重付近で行なう。この載荷試験は、通常荷重−沈下曲線が沈下軸に平行になるか、あるいは、荷重強さが地盤の降伏点を越えるまで行ない、そこで試験を打切る。降伏点に達することなしに荷重が増加するときには、平板２７の沈下量が、載荷用の平板径の１０％に達した時点で打切ることがある。
【００１０】
また、試験室内のダイヤルゲージ２８や油圧ポンプ２０等は、電線管３４を介して天井スラブを貫通する計測用コード３５と荷重モニター用ケーブル３６を介して地上の計測室３７に配置された静歪測定器３８，パーソナルコンピュータ３９，荷重操作盤４０と接続されていて、計測室３７での遠隔操作により載荷試験が行なえるものであり、その結果は、プリンター４１からも出力される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ニューマチックケーソンの作業室内での載荷試験に際しての函内作業は、少数作業員により、かつ制限された時間内での迅速な作業が要求されるところであるが、図１８のような従来方法では、吊上げ用チェーン３３を用いての作業員に依る支柱パイプ２６の設置であるので、より少ない作業員により、できるだけ短い時間で前記支柱パイプ２６の配置を含む試験装置をセットできるシステムの提供という要望に応えることができなかった。
【００１２】
前記の要望に応えるには、載荷試験装置を構成する各部材をユニット化し、又は他の構造に改良して、その取扱いと配置の準備作業を容易にすることである。この要望に応え得る一手段として、平板載荷試験に必ず用いられる支柱パイプの構造と、その所定位置へのセット方法については本出願人が別途出願中である。
【００１３】
本発明は、載荷試験準備を迅速に行なう他の手段として、従来個別に取扱われ、所定場所に個別にセットされていた載荷用平板と、変位計と、流体圧ジャッキとを一体にまとめてユニット化した載荷計測装置を利用し、前記支柱パイプ２６の配置作業等を含む試験操作を遠隔操作で行う遠隔操作による平板載荷装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明に係る平板載荷装置は、天井スラブ面１に固定された走行用レール２に沿って遠隔操作により走行する掘削機３が配設されているニューマチックケーソンの作業室５内で、支柱パイプ６の上部を前記天井スラブ面１に当接し、支柱パイプ６の下部と地盤４との間に載荷用平板７と流体圧ジャッキ８を介装し、この流体圧ジャッキ８を伸長して、前記支柱パイプ６を介して天井スラブ面１に反力をとって載荷試験を行なう平板載荷装置において、支柱パイプ６の下部と地盤４との間に、前記載荷用平板７並びにピストンロッド１０２が上向きの流体圧ジャッキ８と、作動杆１０３が前記流体圧ジャッキ８の外側に位置する上向きの変位計４４と、囲い枠１０１とを設置し、これら載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と変位計４４と囲い枠１０１とが一ユニットとして構成される載荷計測用ユニット１０４と、前記遠隔操作される掘削機３の掘削ビット取付部１３に着脱自在の支柱パイプ持上げ治具１８と、前記支柱パイプ６に設けられ、支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２に乗っている反力受け具１０に対し、上方に引き上げられたチェーン１５の上端に設けられたフック７４を係止させ、操作ハンドル７６を操作して、前記チェーン１５の長さを縮めることにより前記反力受け具１０に反力をとって、前記支柱パイプ６を持上げて天井スラブ面１に当接可能とすることにより、当該支柱パイプ６を前記走行用レール２に沿って吊下り移動可能としたチェーンブロック１６とを備え、前記変位計４４は、前記流体圧ジャッキ８に備えられ、その作用部が前記支柱パイプ６の下部と当接しており、前記流体圧ジャッキ８は、これから導出され、ケーソン天井スラブ４８を貫いて上方に導かれた油圧ホース４６を介して地上の計測室５０における遠隔油圧ユニット５１と油圧ユニットコントローラ５２に接続され、前記変位計４４は、これから導出されケーソン天井スラブ４８を貫いて上方に導かれた計測用ケーブル４７を介して前記計測室５０における静歪計測器５３とパーソナルコンピュータ５４に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図を参照して説明する。
図１はニューマチックケーソンにおける作業室内での掘削機による掘削状況を示し、天井スラブ面１の下面に平行する２本の走行用レール２が固定され、走行用レール２に沿って走行する中央台車本体４２に掘削機３が吊下げ支持され、走行用レール２に沿って掘削機３が移動しながら、その先端の掘削バケット４３で地盤４を掘削する。
【００１７】
図４には、前記の作業室５内において、本発明に係る載荷計測装置を用いて平板載荷試験を行なう状況が示されている。同図の概要を説明すると、支柱パイプ６の上部は、一定の間隔をあけて平行に配設されたＨ形鋼からなる走行用レール２，２の間に配置されており、かつ支柱パイプ６の上端は天井スラブ面１の下端と当接しており、支柱パイプ６と地盤４との間には、下端に載荷用平板７が一体に設けられた流体圧（油圧）ジャッキ８が配設されている。
【００１８】
流体圧ジャッキ８は、さらに変位計４４と圧力変換器４５とを備えており、これらに接続された油圧ホース４６と計測用ケーブル４７が、ケーソン天井スラブ４８に埋設された貫通金物４９を介して作業室５から導出されて地上の計測室５０に導かれており、油圧ホース４６はこの計測室５０内に設置された遠隔油圧ユニット５１，遠隔油圧ユニットコントローラ５２に、計測用ケーブル４７は静歪計測器５３，パーソナルコンピュータ５４，プリンター５５にそれぞれ接続されている。
【００１９】
本発明では、載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と、変位計４４とが所定の配置で一体化された載荷計測ユニット１０４として構成されているので、次にそれを説明する。
流体圧ジャッキ８は、その伸長により、支柱パイプ６を介して天井スラブ面１に反力をとって載荷用平板７に荷重を加えるものであり、変位計４４は載荷用平板７の変位を検知するものであるから、これらを所定の配置で一体的に構成すれば、その取扱いが容易になるが、従来は図１８に示すように載荷用平板２７と油圧ジャッキ２０とダイヤルゲージ（変位計）２８等は別構成となっていた。
【００２０】
本発明では、図５〜図１０に示されるように、載荷用平板７上に流体圧ジャッキ８と変位計４４が一体的に設けられている。すなわち、所定寸法の載荷用平板７の上面の中央部において、円周上に複数の支持突起１０５が設けられており、この支持突起１０５の内側にピストンロッド１０６が上向きの流体圧ジャッキ８の下端を嵌装して、この流体圧ジャッキ８と載荷用平板７が一体化されている。
【００２１】
また、載荷用平板７の上面で、その外端縁に沿って多角形状の下部支持枠１０７Ａが溶接で固定されており、この下部支持枠１０７Ａの等間隔離れた４ケ所の内側で、かつ四角形の角の部位にそれぞれ等辺山形鋼からなる起立枠１０８の下端部が当接され、起立枠１０８と下部支持枠１０７Ａに開設されたボルト孔にボルト１０９を挿通し、ボルトにナット１１０を締結することで、起立枠１０８の下端部が下部支持枠１０７Ａを介して載荷用平板７に固定される。なお、ボルト，ナットに代えて溶接手段を用いてもよく、またこれらを併用してもよい。
【００２２】
起立枠１０８の上端は、流体圧ジャッキ８のピストンロッド１０２の収縮時における流体圧ジャッキ８とほぼ同じ高さに設けられており、この起立枠１０８の高さ方向中間部と上端部には、各起立枠１０８を取囲む配置で下部支持枠１０７Ａと略同じ平面形状の中間部支持枠１０７Ｂと、上部支持枠１０７Ｃが配設されており、４本の起立枠１０８と上部支持枠１０７Ｃと中間部支持枠１０７Ｂの当接部が溶接されて強固に組まれ、これらで囲い枠１０１を構成している。
【００２３】
等辺山形鋼からなる各起立枠１０８の内側に沿って、作動杆１０３を上向きに配設した略筒体形状の変位計４４が配設されており、この変位計４４は、適宜の固定手段、例えば図示のように変位計４４と起立枠１０８とを一体に巻き付けるバンド金具１１１により、当該変位計４４が起立枠１０８に対して固定されている。
【００２４】
前記のように載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と変位計４４とは一体に構成されて載荷計測ユニット１０４を構成している。さらに、この載荷計測ユニット１０４は、その運搬時に吊上げ具（図示せず）に連結するためのフック１１２付きチェーン１１３が起立枠１０８の上端の耳部１１４の係合孔１１５に係止されている。
【００２５】
また、流体圧ジャッキ８のシリンダの両側には、外端に接続栓１１６を有し、流体をシリンダ内に供給，排出する接続管１１７が接続されており、この接続管１１７の外端部を保護する保護枠１１８，１１９が設けられ、一方の保護枠１１８の両端部１２０は起立枠１０８に溶接で固定され、他方の保護枠１１９は、中間部支持枠１０７Ｂに溶接で固定されている。さらに起立枠１０８には、把手１２１が対をなして設けられている。
【００２６】
本発明に係る載荷計測用ユニット１０４は、前述のとおり、載荷用平板７と、流体圧ジャッキ８と、変位計４４が一体に設けられていて、図４，図５に示す配置で作業室５の地盤４に設置して使用される。このとき、各図に示されるように、流体圧ジャッキ８の天端（つまり、ピストンロッド１０２の上端）が支柱パイプ６の下端と当接し、かつ変位計４４の作動杆１０３の上端が支柱パイプ６の下端と当接する。
【００２７】
この状態において、流体圧ジャッキ８に圧力流体を供給しこれを伸長させ、支柱パイプ６の上端を介して天井スラブ面１に反力をとり、載荷試験を行なうもので、このとき、地耐力の大きさは、載荷用平板７と支柱パイプ６の下端の距離の変化として表れるので、この距離の変化を一端側が作動杆１０３を介して支柱パイプ６の下端と接し、他端側が載荷用平板７側に固定された変位計４４によって計測できる。
【００２８】
なお、本発明では、支柱パイプ６を図５の位置に短時間のうちに迅速にセットできるように構成されているので、次のそれを説明する。
【００２９】
図５，図６に示すように、支柱パイプ６は作業室５内の地盤４に設置された載荷用平板７を有する流体圧ジャッキ８の天端と、天井スラブ面１との間の空間（スペース）を埋めるために配置されるもので、一般に支柱パイプ６の長さは約１．５ｍ〜１．８ｍ、直径は２０cm程度である。
支柱パイプ６は、ケーソン天井スラブ４８に設けられた機器の出入部（マテリアルロック）を介して作業室５内に搬入された後、図３に示すように掘削機３の掘削バケット４３により持上げられ、その後、若干の技術作業員の手作業を伴って図４、図５の状態にセットされる。
【００３０】
このため、支柱パイプ６は次のように構成される。支柱パイプ６は上端と下端に天板５６と底板５７とを有し、下端から所定の高さ位置、つまり人が把持して持上げて取扱うのに適した位置、具体的には支柱パイプ６の中間より少し下の位置にコ字状の把持具５８が固着されている。さらに、支柱パイプ６の上端から所定距離下った位置にストッパー５９が設けられており、このストッパー５９に係止して下動が規制され、かつその上側において上下動可能に支柱パイプ持上げ用反力受具１０が設けられている。
【００３１】
この支柱パイプ持上げ用反力受け具１０は、それぞれ支柱パイプ挿入孔６０を有する上板６１と下板６２及び、上下板６１，６２の間に配設され、かつ両端部にパイプ支持腕挿入孔６３を有する垂直両側板６４，６４とから構成されている。
【００３２】
前記垂直両側板６４のパイプ支持腕挿入孔６３には２本の支柱パイプ支持腕１１が平行に、かつ挿抜自在に挿入される。支柱パイプ支持腕１１は所定長の軸体で構成され、その腕両端にローラ１７が回転自在に嵌合されており、かつ支柱パイプ支持腕１１の外端から支軸中心部に係止用ねじ６５をねじ込むことによりローラ１７が支柱パイプ支持腕１１の端部から脱嵌しないように設けられている。
【００３３】
また、支柱パイプ支持腕１１の途中には、この支柱パイプ支持腕１１を、その所定の位置までパイプ支持腕挿入孔６３に挿入したとき、垂直両側板６４の側面に当接してその進入を規制する係止鍔６６が設けられていると共に、この係止鍔６６と所定の間隔離れて支柱パイプ支持腕１１の端部にガイド鍔６７が設けられている。
【００３４】
また、係止鍔６６とガイド鍔６７との間において、支柱パイプ支持腕１１にはチェーン６８の一端に設けられた環状部材６９が嵌挿されていて、このチェーン６８の他端に設けられた施錠形フック金具７０を支柱パイプ持上げ用反力受け具１０に設けられた曲げ杆７１に係止することによって支柱パイプ支持腕１１がパイプ支持腕挿入孔６３から脱嵌しないように設けられている。
【００３５】
支柱パイプ６の下部の対称位置には操作ハンドル７６を有するチェーンブロック１６が固定されており、チェーンブロック１６から引き出された支柱パイプの持上げ用のチェーン１５を上方に引き上げ、その上端に設けられたフック７４が前記反力受け具１０の曲げ杆７１に係止されている。
【００３６】
また、支柱パイプ６の中間部より少し上の位置には、掘削ビット取付部１３に装着される支柱パイプ持上げ治具１８が係止できる軸突起状の係止具１９が支柱パイプ６を直径方向に貫通して設けられる。
【００３７】
前記構成の支柱パイプ６において、その運搬時、反力受け具１０は自重により下ってストッパー５９に係止されて停止した位置にある。そして、図１１、図１２に示すように掘削機３の掘削ビット取付部１３に取付けられる支柱パイプ持上げ治具１８により支柱パイプ６を鉛直に支持した状態で、かつ平行な左右の走行用レール２の間において支柱パイプ支持腕１１が走行用レール２と平行に回動位置しており、かつこの走行用レール２とほぼ同じ高さがそれよりも少し下の高さ位置になるまで持上げ、つづいて作業者の手で反力受け具１０を持上げて、支柱パイプ支持腕１１が走行用レール２の係合縁７５より上の位置で、支柱パイプ支持腕１１を９０°回わすと共に、反力受け具１０の持上げを解除することにより支柱パイプ支持腕１１が下がりこの支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２の係合縁７５に乗る。
【００３８】
このとき、支柱パイプ６は掘削機３に取付けてある支柱パイプ持上げ治具１８によって所期の高さ位置に保持されており、かつ支柱パイプ６の上端は天井スラブ面１から離れている。したがって、この状態では未だ支柱パイプ６の上端は天井スラブ面１と当接しておらず、かつ支柱パイプ持上げ治具１８による支柱パイプ６の持上げを解除すると、支柱パイプ６はさらに自重で降下するため、そのパイプ上端を天井スラブ面１に当接させることができない。
【００３９】
そこで本発明では、この場合、チェーンブロック１６の操作ハンドル７６を操作して、チェーン１５の長さを縮めることにより、支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２に乗っている反力受け具１０に反力をとって、このチェーンブロック１６により支柱パイプ６を大きな力で持上げることができ、しかもその持上げ操作を微妙にコントロールしながら容易かつ正確に持上げて、天板５６を天井スラブ面１の所期の位置に円滑に当接させることができ、操作ハンドル７６から手を離してもその持上げ状態を保持できる。
【００４０】
支柱パイプ６をその天板５６が天井スラブ面１に当接するよう持上げる手段として、チェーンブロック１６の他に掘削ビット取付部１３に取付けた支柱パイプ持上げ治具１８のみによることも可能ではあるが、この方法は、掘削機３による微妙な操作が難しく、チェーンブロック１６による操作の方が容易，迅速に作業できることから本発明では支柱パイプ持上げ治具１８とチェーンブロック１６とを併用している。
【００４１】
また、チェーンブロック１６を操作して、パイプ天板５６が天井スラブ面１から所定間隔下った位置になるように支柱パイプ６を任意の高さ位置に、かつ鉛直に支持できるので、支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２に沿って転動するように支柱パイプ６を軽く押すだけでこの支柱パイプ６を走行用レール２に沿って簡単に手際よく移動でき、作業室内における複数地点で地盤４の平板載荷試験を素早く行なうことが可能である。
【００４２】
次に、支柱パイプ持上げ治具１８の構造を図１６〜図１７によって説明する。この支柱パイプ持上げ治具１８は基端に掘削ビット取付部１３への着脱部７３を有する腕部７２を有し、この腕部７２の先端に、前面中心からガイド軸７７が突出しており、かつガイド軸７７を中心に複数のガイド円弧孔７８を有する鍔状固定支持板７９が一体に設けられている。
【００４３】
さらに、パイプ持上げ治具１８は、中心にガイド孔８０を有すると共に、周辺部に複数のボルト孔８１を有し、前記ガイド孔８０を前記ガイド軸７７に挿入したうえ、前記鍔状固定支持板７９の前面に重合する鍔状可動支持板８２を有しており、この鍔状可動支持板８２の前面には、溝形鋼を平面からみて略コ字状に固着して構成される支持枠８３の基部８４が固定されており、かつガイド軸７７は基部８４に形成された軸孔８５を貫通しており、かつ基部８４がガイド軸７７から脱出しないように、ガイド軸先端に係止ナット８６が係合されている。
【００４４】
支持枠８３の両側部８７の上面には、上方が開放されたＵ溝８８を有する支持板８９が固着されており、支持枠８３の内側に支柱パイプ６を位置させたうえ、この支柱パイプ６に設けた係止具１９を前記Ｕ溝８８に係合させることができる。また、支持板８９には軸ピン９０によってＵ溝開閉アーム９１が回動自在に設けられており、支柱パイプ６の係止具１９をＵ溝８８に係合したうえ、開閉アーム９１を倒してＵ溝８８を閉じ、かつ開閉アーム９１の先端折り曲げ部９２と支持板折り曲げ部９３を接合し、かつ各折り曲げ部９２，９３に開設されたピン孔９４，９５に小ストッパーピン９６を挿入することにより開閉アーム９１の上向きの回動を規制し、これによってＵ溝８８から支柱パイプ６の係止具１９がみだりに脱出することがないように設けられている。なお、小ストッパーピン９６の基端の環体９７に鎖９８の先端を係止し、鎖９８の他端を支持枠８３に溶接した係止環９９に係合することにより、小ストッパーピン９６が紛失しないようになっている。
【００４５】
支柱パイプ持上げ治具１８の基端腕部７２に設けられる掘削ビット取付部１３への着脱部７３は、嵌合凹部１００を有し、この嵌合凹部１００に掘削機３の複数の掘削ビット取付部１３のうちの掘削ビットを取外したいずれかのビット取付部先端を挿入し、前記着脱部７３に形成されたクサビ孔１０１と、掘削ビット取付部１３に形成されたクサビ孔１０２とを合致させたうえ、各クサビ孔１０１，１０２に上方からクサビ１０３を打込むことにより、パイプ持上げ治具１８は、掘削ビット取付部１３に対し、着脱自在に取付けられる構造となっている。
【００４６】
本発明の実施の形態は、前記の構成を有しており、ケーソン天井スラブ４８に設けられたメカニカルロック（図示せず）を通して支柱パイプ６を作業室５内に搬入し、図３に示すように掘削機３の掘削ビット取付部１３に取付けた支柱パイプ持上げ治具１８によって支柱パイプ６を支持させ、掘削機３を地上での遠隔操作により駆動することで、この支柱パイプ６を図３に示す場所に移動させ、この位置で掘削機３を一旦停止する。
【００４７】
このとき、支柱パイプ６のチェーンブロック１６のチェーン１５は緩められていて、反力受け具１０は降下して、ストッパー５９に係止しており、支柱パイプ支持腕１１は、走行用レール２よりも下の位置にあるので、この位置で支柱パイプ支持腕１１を走行用レール２と略平行となるように回動変位させたうえ、この反力受け具１０を作業者の手で持上げ、支柱パイプ支持腕１１が走行用レール２の係合縁７５より上になった時点で、反力受け具１０と共に支柱パイプ支持腕１１を９０°回転させ、かつこの支柱パイプ支持腕１１をゆっくりと下げることにより、この支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７を走行用レール２の係合縁７５上に載置することができる。
【００４８】
次に、作業者の手元作業でチェーンブロック１６の操作ハンドル７６を操作し、上端が反力受け具１０に係止されているチェーン１５の下端を巻取ることで、反力受け具１０に設けられ、両端のローラ１７が走行用レール２に乗っている支柱パイプ支持腕１１に反力をとってチェーン１５を介して支柱パイプ６が持上げられ、パイプの天板５６が天井スラブ面１と当接するので、このときハンドル操作を止めると、このパイプ上端が天井スラブ面１に当接した状態が保持できる。次に、図５に示すように支柱パイプ６の下端と地盤４との間に載荷用平板７を有する流体圧ジャッキ８をかませることで載荷試験の準備は完了する。
【００４９】
その後、支柱パイプ持上げ治具１８のＵ溝８８の開口を閉じている開閉アーム９１を開き、この支柱パイプ持上げ治具１８を下げることにより支柱パイプ６の係止具１９をＵ溝８８から脱出させることができ、載荷試験の邪魔とならない位置に掘削ビット１３とともに移動できる。
【００５０】
その後、流体圧ジャッキ８に所定の圧力流体を送り支柱パイプ６を介して天井スラブ面１に反力をとり、載荷用平板７に圧力を加えその地点の載荷試験を行なう。
【００５１】
また複数地点での載荷試験を行なうときは、一地点での載荷試験が終ると支柱パイプ６を次の試験地点に移動することになる。この場合は、支柱パイプ６の下端から流体圧ジャッキ８を取外した後、チェーンブロック１６のハンドル７６を操作して、チェーン１５の巻き取りを緩めることにより、支柱パイプ６の上端が天井スラブ面１より離れるよう若干下げた状態に保持する。
【００５２】
つぎに、支柱パイプ６を鉛直に保持した状態で、この支柱パイプ６を走行用レール２に沿う方向に押すことにより、支柱パイプ支持腕１１のローラ１７が走行用レール２に沿って転動し、よって、支柱パイプ６を円滑かつ容易に次の試験地点に移動させることができる。この地点で再びチェーンブロック１６を操作して支柱パイプ６の天板５６を天井スラブ面１に当接させ、かつ支柱パイプ６と地盤４との間に流体圧ジャッキ８をかませて、この地点での載荷試験を行なう。
【００５３】
なお、本発明に係る載荷計測装置が適用できる支柱パイプは、図に示した構造のものに限定されず従来の支柱パイプ６にも適用できる。さらに、この載荷計測装置は支柱パイプを介さないで、天井スラブ面１に直接反力をとって載荷試験を行なう場合にも適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ニューマチックケーソンの作業室内で平板載荷試験を行なうに際して、その試験に用いられる載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と変位計４４とが所定の配置で一体化されて、載荷計測ユニット１０４として構成されているので、従来の載荷計測装置において、個別に取扱われていた載荷用平板と流体圧ジャッキと変位計に比べ、これら載荷用平板、流体圧ジャッキ、変位計の所定位置への配置、持ち運びが著るしく簡便なものとなり、熟練を必要とせず、少ない作業人員で、かつ短時間内に平板の載荷試験の準備を迅速に行なうという要望に応えるうえで大きく寄与することができる。
また、本発明によると、ニューマチックケーソン作業室内の複数箇所で平板載荷試験を行なうために支柱パイプ６を持上げ又は、走行用レール２に沿って移動させる作業を遠隔操作可能な掘削機３により行うことができると共に、油圧ホース４６を介して流体圧ジャッキ８を地上から遠隔操作でき、また、計測用ケーブル４７を介して変位計４４の出力信号を地上で読取って計測するなど、ニューマチックケーソン作業室内での載荷試験のために必要な程度の作業を遠隔操作で、しかも迅速かつ容易に行なうことができるというすぐれた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ニューマチックケーソンの作業室を示す断面説明図である。
【図２】平板の載荷試験を用いられる支柱パイプの作業室内への搬入時の拡大正面図である。
【図３】掘削機を用いて支柱パイプを持上げる状態を示す拡大説明図である。
【図４】本発明の載荷計測装置により平板載荷試験を行なう状態の説明図である。
【図５】図４における平板載荷試験装置の拡大説明図である。
【図６】図５における載荷計測装置の拡大図である。
【図７】図６における載荷計測装置の平面図である。
【図８】図６における載荷計測装置の一部縦断側面図である。
【図９】載荷計測装置の運搬時の側面図である。
【図１０】図９の平面図である。
【図１１】支柱パイプをその上端をスラブ天井面に当接支持させるための第１ステップ図である。
【図１２】同じく第２ステップ図である。
【図１３】同じく第３ステップ図である。
【図１４】同じく第４ステップ図である。
【図１５】支柱パイプ支持用反力受け具の上部において支柱パイプを横断し、下方に見た断面図である。
【図１６】支柱パイプ持上げ治具と掘削ビット取付部との結合時の一部切断平面図である
【図１７】図１６の一部切断側面図である。
【図１８】従来の載荷計測装置の説明図である。
【符号の説明】
１ 天井スラブ面
２ 走行用レール
３ 掘削機
４ 地盤
５ 作業室
６ 支柱パイプ
７ 載荷用平板
８ 流体圧ジャッキ
１０ 支柱パイプ持上げ用反力受け具
１１ 支柱パイプ支持腕
１２ 支柱パイプ引上げ用牽引手段
１３ 掘削ビット取付部
１５ チェーン
１６ チェーンブロック
１７ ローラ
１８ 支柱パイプ持上げ治具
１９ 係止具
２０ 油圧ジャッキ
２１ 梁材
２２ 支持脚
２３ ポンプ
２４ 配管
２５ パイプキャンバー
２６ 支柱パイプ
２７ 載荷用平板
２８ ダイヤルゲージ
３０ アンカー
３１ アイボルト
３２ 下端フランジ
３３ 吊上げ用チェーン
３４ 電線管
３５ 計測用コード
３６ 荷重モニター用ケーブル
３７ 計測室
３８ 静歪計測器
３９ パーソナルコンピュータ
４０ 荷重操作盤
４１ プリンター
４２ 中央台車
４３ 掘削バケット
４４ 変位計
４５ 圧力変換器
４６ 油圧ホース
４７ 計測用ケーブル
４８ ケーソン天井スラブ
４９ 貫通金物
５０ 計測室
５１ 遠隔油圧ユニット
５２ 遠隔油圧ユニットコントローラ
５３ 静歪計測器
５４ パーソナルコンピュータ
５５ プリンター
５６ 天板
５７ 底板
５８ 把持具
５９ ストッパー
６０ 支柱パイプ挿入孔
６１ 上板
６２ 下板
６３ パイプ支持腕挿入孔
６４ 垂直平側板
６５ 係止用ねじ
６６ 係止鍔
６７ ガイド鍔
６８ チェーン
６９ 環状部材
７０ 施錠形フック金具
７１ 曲げ杆
７２ 基端腕部
７３ 着脱部
７４ フック
７５ 係合縁
７６ 操作ハンドル
７７ ガイド軸
７８ ガイド円弧孔
７９ 鍔状固定支持板
８０ ガイド孔
８１ ボルト孔
８２ 鍔状可動支持板
８３ 支持枠
８４ 基部
８５ 軸孔
８６ 係止ナット
８７ 両側部
８８ Ｕ溝
８９ 支持板
９０ 軸ピン
９１ Ｕ溝開閉アーム
９２ 先端折り曲げ部
９３ 支持板折り曲げ部
９４ ピン孔
９５ ピン孔
９６ 小ストッパーピン
９７ 環体
９８ 鎖
９９ 係止環
１００ 嵌合凹部
１０１ 囲い枠
１０２ ピストンロッド
１０３ 作動杆
１０４ 載荷計測用ユニット
１０５ 支持突起
１０６ ピストンロッド
１０７Ａ 下部支持枠
１０７Ｂ 中間部支持枠
１０７Ｃ 上部支持枠
１０８ 起立枠
１０９ ボルト
１１０ ナット
１１１ バンド金具
１１２ フック
１１３ チェーン
１１４ 耳部
１１５ 係合孔
１１６ 接続栓
１１７ 接続管
１１８ 保護枠
１１９ 保護枠
１２０ 両端部
１２１ 把手
１２２ 伸縮式ブーム
１２３ ブーム俯仰用液圧ジャッキ
１２４ 旋回台
１２５ バケット回動用液圧ジャッキ
Claims (1)
- 天井スラブ面１に固定された走行用レール２に沿って遠隔操作により走行する掘削機３が配設されているニューマチックケーソンの作業室５内で、支柱パイプ６の上部を前記天井スラブ面１に当接し、支柱パイプ６の下部と地盤４との間に載荷用平板７と流体圧ジャッキ８を介装し、この流体圧ジャッキ８を伸長して、前記支柱パイプ６を介して天井スラブ面１に反力をとって載荷試験を行なう平板載荷装置において、
支柱パイプ６の下部と地盤４との間に、前記載荷用平板７並びにピストンロッド１０２が上向きの流体圧ジャッキ８と、作動杆１０３が前記流体圧ジャッキ８の外側に位置する上向きの変位計４４と、囲い枠１０１とを設置し、これら載荷用平板７と流体圧ジャッキ８と変位計４４と囲い枠１０１とが一ユニットとして構成される載荷計測用ユニット１０４と、
前記遠隔操作される掘削機３の掘削ビット取付部１３に着脱自在の支柱パイプ持上げ治具１８と、
前記支柱パイプ６に設けられ、支柱パイプ支持腕１１の両端のローラ１７が走行用レール２に乗っている反力受け具１０に対し、上方に引き上げられたチェーン１５の上端に設けられたフック７４を係止させ、操作ハンドル７６を操作して、前記チェーン１５の長さを縮めることにより前記反力受け具１０に反力をとって、前記支柱パイプ６を持上げて天井スラブ面１に当接可能とすることにより、当該支柱パイプ６を前記走行用レール２に沿って吊下り移動可能としたチェーンブロック１６とを備え、
前記変位計４４は、前記流体圧ジャッキ８に備えられ、その作用部が前記支柱パイプ６の下部と当接しており、
前記流体圧ジャッキ８は、これから導出され、ケーソン天井スラブ４８を貫いて上方に導かれた油圧ホース４６を介して地上の計測室５０における遠隔油圧ユニット５１と油圧ユニットコントローラ５２に接続され、前記変位計４４は、これから導出されケーソン天井スラブ４８を貫いて上方に導かれた計測用ケーブル４７を介して前記計測室５０における静歪計測器５３とパーソナルコンピュータ５４に接続されていること
を特徴とする遠隔操作による平板載荷装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP07091696A JP3712293B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 載荷計測装置及び遠隔操作による平板載荷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP07091696A JP3712293B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 載荷計測装置及び遠隔操作による平板載荷装置 |
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-
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