JP3747281B2 - Wire excavation accuracy controller for ground improvement processing machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、土留め壁の構築、土木建築の基礎工事、地盤の液状化防止工事、止水壁の構築などを目的としてラップ型のソイル柱列杭を施工する際に使用される地盤改良処理機の掘削攪拌翼軸の先端位置を、施工時にリアルタイムに強制的に位置修正又は制御して、ソイル柱列杭間のラップ量を確実に一定量に確保するワイヤー式掘削精度制御装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、各種の地盤改良工事は、例えば図1に示したような地盤改良処理機を使用して行っている。これはリーダー1の頂部シーブ5に吊り下げてレール3に沿って上下に移動される掘進駆動部2により、その直下に吊り下げた駆動軸4を回転駆動しつつ垂直下向きに推進させる。駆動軸4の下端には、先端カッター7及び複数の攪拌翼8を上下に備えた掘削攪拌翼軸6を接続してあり、これを回転しつつ掘進させる際に、又は引き上げる際に地盤の掘削土と安定材とを攪拌混合して、通例直径が1m程度のソイル柱列杭を形成する。ラップ型のソイル柱列杭の場合は、隣接する杭同士を相互に20cm程度のラップ長(ラップ幅とも云う)でラップさせて一体的に連続した地盤改良が行われる。駆動軸4の垂直な建入れ精度を確保するため、リーダー1の下部及び中間部に駆動軸の振止め37と38が設けられている。振止め37、38も各々レール3に沿って上下に移動する。
【0003】
地盤改良処理機による各種の地盤改良工事においては、隣接するソイル柱列杭(改良杭)相互間のラップ長が不足したり、又はラップしないときは、改良杭相互間の一体性(連続性)が損なわれ、改良地盤の構造上の強度、剛性が低下するほか、止水性を満足しない等々の不良工事となる。
【0004】
そこで、ソイル柱列杭間のラップ量を確実に一定量に確保するための対処法として、掘削精度制御方法及び装置が種々研究されてきた。掘削攪拌翼軸の先端位置を施工時にリアルタイムに位置修正を行う技術である。そうした従来技術としては、例えば、
【0005】
(1)特許第2736471号公報(平成2年6月8日出願、特開平4−44592号)に開示された発明「多軸ソイル柱列掘削機の掘削精度制御方法及びその装置」は、掘削軸の上部と下部を複数本のワイヤーで連結し、各ワイヤーの移動量を油圧制御装置で制御する構成である。
【0006】
(2)特許第3156049号公報(平成10年11月27日出願、特開2000−160549号)に開示された発明「ソイル柱列間のラップ長の施工管理方法」は、掘削攪拌翼軸の先端位置を計測する3次元ジャイロセンサを掘削攪拌翼軸の上部近傍位置に設置し、所謂GPSの利用で自己位置を計測する全地球測位システムを装備し、ラップ型のソイル柱列杭を施工する際に前記の計測手段が掘削攪拌翼軸の曲がり傾向を計測すると、先端掘削カッターを逆転運転して位置修正を行う。先に施工したソイル柱列杭とラップする隣接のソイル柱列杭を施工するに際しては、前後する施工記録(施工軌跡)の水平間隔及び水平断面形状に基づいて実質のラップ長を把握、管理する。もしラップ長の誤差、曲がり傾向などを観測したときは先端掘削カッターを逆転運転して位置の修正を行う方法および地盤改良装置である。
【0007】
(3)特開2001−254388号公報(平成12年3月14日出願)に開示された発明「地盤改良工法及び装置」は、地盤改良処理機の駆動軸と掘削攪拌翼軸との接続部位を回転トルクの伝達が可能な自在継手とし、少なくとも3本の油圧シリンダで掘削攪拌翼軸の位置修正を可能に構成したものであり、3次元ジャイロセンサを利用した計測手段で計測しつつ掘削方向を修正可能に構成されている。
【0008】
(4)特開2002−146771号公報(平成12年11月15日出願)に開示された発明「攪拌掘削軸の下部連結バンド」は、掘削攪拌翼軸の横方向への方向制御を容易にするため、複数本の掘削攪拌翼軸相互間の間隔を保持する下部連結バンド(図1における符号9の部材を参照。)における各軸受を相互間で変形可能に水平方向のピンで連結して自在構造に構成されている。
【0009】
(5)特開2002−167749号公報(平成12年12月4日出願)に開示された発明「掘削精度制御方法」は、ワイヤー式の制御方法であるが、上記(1)の特許第2736471号公報に開示された発明「多軸ソイル柱列掘削機の掘削精度制御方法」が掘削攪拌翼軸の前後方向(図1の左右方向)への方向制御しかできなかったのを、更に横方向(図1の紙面と垂直な方向)へも制御可能とし、精度を高めたものである。
【0010】
【本発明が解決しようとする課題】
地盤改良処理機によるラップ型ソイル柱列杭の施工において、ソイル柱列杭の相互間でラップ長が不足したり又はラップしない不良工事を未然に防止するための対策として、従前は予め設計上必要なラップ長より大きな、余分なラップ長を含めて施工することが多い。その結果、地盤改良杭のピッチが縮小した分だけ地盤改良のボリュームが多くなるので、非効率であり、不経済であった。
【0011】
そこで上記(1)〜(5)に例示したような改良技術が研究されているのであるが、依然として十分満足できる内容に完熟した技術とまでは云えない。
【0012】
即ち、上記した(1)の制御方法は、ワイヤーの移動量を油圧制御装置で制御する構成であるが、肝心な制御目標値は、ワイヤーの移動量に基づく間接的な測定法に基づくもので、掘削軸の先端位置の誤差と一致する制御結果を得られるかの点に疑問がある。
【0013】
上記(2)の施工管理方法は、3次元ジャイロセンサを採用し、GPSを利用して自己位置を計測する全地球測位システムによりリアルタイムに実質のラップ長を把握、管理する点は画期的である。しかし、位置修正の手段としては、先端掘削カッターを逆転運転して位置修正を行うにすぎず、俊敏で確実な応答性を期待し難いことが問題である。
【0014】
上記(3)の地盤改良工法は、3次元ジャイロセンサを利用した計測手段で計測する点、及び地盤改良処理機の駆動軸と掘削攪拌翼軸との接続部位を回転トルクの伝達が可能な自在継手として、少なくとも3本の油圧シリンダで掘削攪拌翼軸の位置修正を可能に構成した点は、前二者に比較して俊敏で確実な応答性を期待出来る。しかしながら、精密な機械部分(自在継手と油圧シリンダなど)を掘削土中に深く進入させる構成なので、耐久性の確保と保守、点検の面で問題がある。
【0015】
上記(4)の下部連結バンドの有用性は十分に認められるが、これを十分に応用した掘削精度制御方法は未だ完成されていない。
【0016】
上記(5)の掘削精度制御方法は、ワイヤー式制御方法である点を注目できるが、掘削攪拌翼軸の位置測定技術との関連性が曖昧である。
【0017】
以上に個別の吟味、検討を行った通り、従来技術は、個々にはそれぞれ固有の特長を有するものの、システム全体を統括して直ちに現場で実施可能にまで完熟した技術内容にはなっていない。
【0018】
本発明の目的は、ワイヤー式掘削精度制御方法の特長を生かし、上記(2)に説明した3次元ジャイロセンサによる掘削攪拌翼軸先端の位置検出技術を組み合わせて、先に施工した改良杭の位置(軌跡)と、次いでこれにラップさせる改良杭の掘削軸先端位置とをリアルタイムに検出し、施工中に計画位置より外れる傾向が観測された場合には、速やかに先端位置の方向修正を的確に応答性の良い制御で実行し、施工時にリアルタイムの位置修正を行い、必要な又は適正なラップ量を確保すると共に建て入れ精度の制御も行うことができる、地盤改良処理機のワイヤー式掘削精度制御装置を提供することにある。
【0019】
本発明の次の目的は、ソイル柱列杭間のラップ量を確実に一定量に確保することを容易に可能ならしめ、設計上必要なラップ長で無駄なく施工することができるようにし、地盤改良杭のピッチを適正に施工し、ひいては効率が良く経済的な地盤改良工事を可能にする、地盤改良処理機のワイヤー式掘削精度制御装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係る地盤改良処理機のワイヤー式掘削精度制御装置は、
地盤改良処理機の駆動軸4を回転駆動しリーダー1に沿って垂直下向きに推進させる掘進駆動部2の下へ吊り下げた油圧シリンダ10と、駆動軸4の下端へ接続した掘削攪拌翼軸6の直上部位に設けられた軸受け部材11との間に駆動軸4を中心として複数本のワイヤー等12を連結して成り、前記油圧シリンダ10によって各ワイヤー等12を個別に引張り、掘削攪拌翼軸6の先端位置を修正、制御するワイヤー式掘削精度制御装置において、
各駆動軸4およびその下端部へ接続した掘削攪拌翼軸6の軸間距離を一定に保つ軸受け部材11は、各駆動軸4の軸受がローラベアリング軸受11aとして構成され、隣接する駆動軸4,4の軸受は相互間で横方向の変形を許容するように水平方向のピン11dによるピンジョイント構造で可動に連結され、各軸受から外方へ突き出された水平腕のブラケット15にワイヤー等12の下端が連結され、各ワイヤー等12の上端は1本に1基の割合で配置された油圧シリンダ10の出力軸と連結具13で接続されており、
前記軸受け部材11の近傍位置に設置され掘削攪拌翼軸6の先端位置を測定する3次元ジャイロセンサ装置と、
前記3次元ジャイロセンサ装置により測定した掘削攪拌翼軸6の先端位置の計測信号が入力される施工管理装置22と、
前記の施工管理装置22が前記計測信号に基づいて演算処理した制御信号で制御される前記油圧シリンダ10の油圧制御回路とを具備し、
前記油圧制御回路を通じて該当する油圧シリンダ10を個別に制御してそのワイヤー等12を引張り、他の油圧シリンダは保持状態にして掘削攪拌翼軸6の先端位置を強制的に修正、制御することを特徴とする。
【0021】
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した地盤改良処理機のワイヤー式掘削精度制御装置において、
駆動軸4は複数本の単位軸を一連に接合した複数連結軸として構成され、各接合部の軸継手40の遊びを利用して駆動軸4に曲がりを生じさせ、掘削攪拌翼軸6の先端位置を強制的に修正、制御することを可能ならしていることを特徴とする。
【0023】
請求項3に記載した発明は、請求項1に記載した地盤改良処理機のワイヤー式掘削精度制御装置において、
油圧シリンダ10の油圧制御回路は、高圧制御回路30と低圧制御回路31を並列に設けると共に保持状態にするシャットオフ弁を備えて成り、高圧制御回路30の高圧油を油圧シリンダ10へ供給してワイヤー等12を引張らせ、低圧制御回路31の低圧油を供給してワイヤー等12の弛みをとることを特徴とする。
【0024】
【発明の実施形態及び実施例】
次に、図1〜図6に基いて、請求項1〜4に記載した発明に係る地盤改良処理機のワイヤー式掘削精度制御装置の実施形態を説明する。
【0025】
既に説明したように、図1の地盤改良処理機は、駆動軸4を回転駆動しつつリーダー1のレール3に沿って垂直下向きに推進させる掘進駆動部2の下へ吊り下げた油圧シリンダ10と、駆動軸4の下端へ接続した掘削攪拌翼軸6の直上部位に設けられた軸受け部材11との間に、駆動軸4を中心として複数本のワイヤー12(又はPC鋼棒、PC鋼線などであっても良い。以下、これらをワイヤー等と総称する。)を連結して成り、前記油圧シリンダ10によって各ワイヤー12を個別に引張り、掘削攪拌翼軸6の先端位置を強制的に修正、制御するワイヤー式掘削精度制御装置を構成している。
【0026】
図2A、Bに掘進駆動部2の部分を拡大して示したように、これは2軸地盤改良処理機の実施例である。2本の駆動軸4、4それぞれの下端に接続した2本の掘削攪拌翼軸6、6と複数本のワイヤー12…との配置関係は、図3、図4に例示した通りであり、合計6本のワイヤー12…が2本の駆動軸4、4の周囲を取り囲む配置とされている。
【0027】
図2は、前記6本のワイヤー12…それぞれの上端が、1本につき1基の割合で油圧シリンダ10の出力軸とピンジョイント形式の連結具13により接続された構成を示している。各油圧シリンダ10の本体の上端部は、やはりピンジョイント14により掘進駆動部2の下底部に用意したブラケットと自在に連結されている。
【0028】
一方、前記6本のワイヤー12…それぞれの下端は、図3に拡大して示したように、軸受け部材11から水平方向に突き出た各水平アームのブラケット15とネジ式の連結具16で長さの調節が可能な構成で連結されている。前記連結具16の部分は、土砂で汚損されないように保護カバー17により被覆されている。
【0029】
2本の駆動軸4、4を一定の軸間距離に保つ軸受け部材11は、その軸受に駆動軸4を低摩擦で回転可能に支持するローラベアリング軸受11aを使用している。ローラベアリング軸受11aは、ワイヤー制御により軸受け部材11を引張り掘削攪拌翼軸6の先端位置を強制的に修正することに十分耐えるだけの高い剛性を有する特長も有する。ローラベアリング軸受11aの具体的構成は、特開2001−234527号公報の図5に示したように、アンギュラー型式のローラベアリングで駆動軸4を回転自在に支持する構成等が好適に採用される。
【0030】
2本の駆動軸4、4、ひいては2本の掘削攪拌翼軸6、6の軸間距離を一定に保ちながら、隣接する駆動軸4、4の間で横方向への変形を容易に許容する構成とするため、前記2個のローラベアリング軸受11aは、その外面から横方向へ平行に延ばしたブラケット11bを中間位置のヒンジ部材11cの両端と重ね合わせ、2本のピン11dを水平方向に差して連結したピンジョイント構造により連結して可動に構成されている。
【0031】
既述した6本のワイヤー12…の下端は、図4に示したように、2個のローラベアリング軸受11a、11aそれぞれの外側約半分の半円に含まれる直角3方向の位置に水平腕を突き出してモーメントが働くように等配して設けた各ブラケット15と連結されている。
【0032】
従って、6本のワイヤー12…のうちのいずれかを強く、いずれかを弱く上記の油圧シリンダ10で引っ張ることによって、2本の駆動軸4、4、ひいては2本の掘削攪拌翼軸6、6の先端位置を、前後方向(図4のY方向)及び横方向(図4のX方向)のいずれへも容易に強制的に確実に修正、制御可能である。
【0033】
なお、2本の駆動軸4、4、ひいては2本の掘削攪拌翼軸6、6の先端位置のリアルタイムな計測手段として、前記軸受け部材11の近傍位置、より具体的には図3に示したように、図中右方のローラベアリング軸受11aの外面に固定して2本の駆動軸4、4の中央に位置させたセンサケース20の中に、具体的に図示することを省略したが、例えば上記特許第3156049号公報に開示したように、X、Y2次元方向の傾斜計とジャイロセンサとを組み合わせて成る3次元ジャイロセンサ装置が設置されている。
【0034】
この3次元ジャイロセンサ装置によって、当該地盤改良処理機による地盤改良工事の施工過程において、掘削攪拌翼軸6の先端位置の検出がリアルタイムに正確に行われる。また、施工したソイル柱列杭の軌跡と水平断面形状もデータ化して記録される。3次元ジャイロセンサ装置による計測信号は、センサケース20へ接続した信号線保護管21内の信号線を通じて地上の施工管理装置22(図5)へ送られる。
【0035】
図5は、油圧シリンダ10を、3次元ジャイロセンサ装置の計測値に基づいてリアルタイムに自動制御する油圧制御回路を示している。これは1基の油圧シリンダ10につき、高圧制御回路30と低圧制御回路31とを並列に設けた構成であり、高圧制御回路30によりワイヤー12を引張らせる。
【0036】
地中のセンサケース20内の3次元ジャイロセンサ装置が計測した計測信号23が施工管理装置22(これは通例のパーソナルコンピュータである。)へ入力されると、各油圧シリンダ10へ付設した圧力変換器24から入力される圧力信号25と比較演算の処理が行われ、その比較演算の結果は油圧シリンダ用操作盤27へ送られる。と同時に、オペレータのモニタ26へリアルタイムに画面表示される。
【0037】
油圧シリンダ用操作盤27においては、前記の比較演算の結果に基づいて、6基ある各油圧シリンダ10…の高圧制御回路30及び低圧制御回路31に対する制御信号を生成して送信する。すなわち、高圧制御回路30の電磁リリーフ弁32とシャットオフ弁33及び電磁切り換え弁34並びに低圧制御回路31の電磁切り換え弁35がそれぞれ制御される。
【0038】
例えば、油圧シリンダ10でワイヤー12を引っ張るときは、シャットオフ弁33をフリーにした状態で、高圧制御回路30を開通させて油圧シリンダ10のピストン下室へ高圧油を送り、収縮動作をさせる。保持状態にするときは、シャットオフ弁33を閉じ、外力が作用しても油圧シリンダ10のストロークを不変に維持させる。ワイヤー12の弛みをとる中立状態とするときは、シャットオフ弁33をフリーにした状態で、低圧制御回路31を開通状態となし、油圧シリンダ10のピストン下室へ低圧油を送り、ワイヤー12が弛まないだけの弱い引張りによって緊張状態を保つ(請求項3に記載した発明)。
【0039】
要するに、図4において、符号a、b又はe、dのワイヤー12を油圧シリンダ10で引っ張ると、前後方向への位置修正ができる。符号b、c、d又はa、f、eのワイヤー12を引っ張ると、横(左右)方向への位置修正ができるのである。このとき他のワイヤー12の油圧シリンダ10はそれぞれ保持状態として、位置修正の反力を与える。その他、多様な組み合わせで、2本の駆動軸4、4、ひいては2本の掘削攪拌翼軸6、6の先端位置の位置修正に必要な制御を的確に強制的に速やかに実行することができる。
【0040】
掘削攪拌翼軸6の先端位置が計画位置(設定したラップ長の位置)から外れた場合、又は外れそうな場合には、直ちに油圧シリンダ10とワイヤー12を通じて計画位置への修正、制御が行われる。よって、予め余分なラップ長を見込んで施工する必要がない。
【0041】
2本の駆動軸4、4、ひいては2本の掘削攪拌翼軸6、6の先端位置の位置修正は、上記したように油圧シリンダ10で各個のワイヤー12を引っ張って制御するが、引張り力の大きさの調整(油圧シリンダ10へ供給する油圧の大きさ)は、掘削土質とその性状、ソイル柱列杭のラップ長の大きさ等々の条件によって変化する。そのため、先ずは試験施工を行って実地に必要な情報を収集し、その結果に基づいて制御が可能な引張り力の大きさ、油圧の大きさを求めて実施するのが好ましい。
【0042】
また、地盤改良工事の進捗に伴い、特許第3156049号の特許発明で開示したように、ソイル柱列杭の施工管理に必要な各種のデータを採取し、分析した数値を施工管理装置22へ入力・記録し、位置の修正、制御に必要な引張り力を演算させる。そして、位置検出データ及び計画と比較照合して、自動的な油圧制御に反映させ、その結果を先端位置制御にフィードバックする工程を繰り返すのが好ましい。
【0043】
ちなみに、上記した符号b、c、d又はa、f、eのワイヤー12を引っ張る横方向への位置修正に際しては、図3に示したように、軸受け部材11の軸受け部品である2個のローラベアリング軸受11a、11aをピン11dで連結したピンジョイント構造が、無用の抵抗を発生せず、応答性の良い位置修正を可能ならしめる。
【0044】
更に応答性の良い位置修正を可能にする工夫として、本発明の地盤改良処理機に係る駆動軸4は、図6A、Bに例示したように、複数本の単位軸を軸継手40で一連に接合した複数連結軸として構成される。各接合部の軸継手40に発生する遊びを利用して駆動軸4の曲がりを軸受け部材11の位置までの間で滑らかに生じさせ、掘削攪拌翼軸6の先端位置を強制的に修正することを可能ならしめる(請求項2に記載した発明)。
【0045】
掘削軸4の単位軸は一般的に5m〜10mの範囲、調整用としては1m〜4mの範囲で多種多様にある。軸継手40の遊びは、新品時には通例2.6×10−2rad程度有り、使用頻度に応じて次第に大きくなる。従って、軸継手40の個数を適切に設計することにより、曲がりやすい駆動軸4が容易に得られ、位置制御が容易になるので、1本物の駆動軸に比較して制御上はるかに有利である。しかし、ワイヤー12により駆動軸4に適度な引張り力をバランス良く加えると、駆動軸4の剛性を補助的に向上させる効果もあるので、前記遊びの弊害は心配ない。
【0046】
なお、図6A、Bに示したように、ワイヤー12を引張って駆動軸4に曲がりを生じさせ、掘削攪拌翼軸6の先端位置を修正、制御する際、駆動軸4の固定点は、下部振止め37となる。従って、この下部振止め37も、例えば特開2001−234527号公報の例えば図2Aに示したように、駆動軸4を回転自在に支持するローラを用いたローラ式ガイド機構を採用した構成で実施するのが好ましい。中間振止め38も同様に構成される。
【0047】
【発明の奏する効果】
請求項1〜3に記載した発明に係る地盤改良処理機のワイヤー式掘削精度制御装置は、掘削攪拌翼軸の先端位置を3次元ジャイロセンサ装置により測定し、先に施工した改良杭の軌跡と、次いでこれにラップさせる改良杭の掘削軸先端位置とをリアルタイムに検出して比較演算し、計画位置より外れる傾向が観測された場合には、速やかに先端位置の方向修正を的確に応答性の良い制御で実行できるので、施工時に必要なラップ量を正確に確保する建て入れ精度の制御を行うことができる。
【0048】
したがって、本発明によれば、ソイル柱列杭間のラップ量を正確に一定量に確保した施工を実施することを容易に可能である。よって、設計上必要なラップ長で無駄なく施工することができる。その結果、地盤改良杭のピッチを適正にして、効率良く、経済的な地盤改良工事を行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る地盤改良処理機の立面図である。
【図2】A、Bは掘進駆動部近辺を拡大して示した正面図と側面図である。
【図3】駆動軸下部の軸受け部材近辺を拡大して示した正面図である。
【図4】軸受け部材を平面方向に見た断面図である。
【図5】油圧シリンダの制御回路図である。
【図6】A、Bは駆動軸の構成と曲がり状態を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
4 駆動軸
1 リーダー
2 掘進駆動部
10 油圧シリンダ
6 掘削攪拌翼軸
11 軸受け部材
12 ワイヤー等
20 センサケース(3次元ジャイロセンサ装置を内蔵)
22 施工管理装置
30 高圧制御回路
31 低圧制御回路
27 油圧シリンダ用操作盤
40 軸継手
11a ローラベアリング軸受(軸受け部品)
11d ピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a ground improvement process used when constructing a wrap-type soil column pile for the purpose of constructing earth retaining walls, foundation construction of civil engineering architecture, ground liquefaction prevention construction, construction of water blocking walls, etc. Technical field of wire-type excavation accuracy control equipment that ensures the fixed amount of lap between soil column piles by forcibly correcting or controlling the tip position of the excavator blade shaft in real time during construction Belonging to.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various ground improvement works have been performed using, for example, a ground improvement processing machine as shown in FIG. This is driven by the
[0003]
In various ground improvement works by the ground improvement processing machine, if the wrap length between adjacent soil column piles (improved piles) is insufficient or does not wrap, the integrity between the improved piles (continuity) Will be damaged, the structural strength and rigidity of the improved ground will be reduced, and the construction will not be satisfactory.
[0004]
Thus, various methods and devices for controlling excavation accuracy have been studied as countermeasures for ensuring a certain amount of lap between soil column piles. This is a technology that corrects the position of the tip of the excavator stirring blade shaft in real time during construction. Examples of such conventional technologies include:
[0005]
(1) The invention disclosed in Japanese Patent No. 2736471 (filed on June 8, 1990, Japanese Patent Laid-Open No. 4-44592) “Excavation accuracy control method and apparatus for multi-axis soil column excavator” The upper and lower portions of the shaft are connected by a plurality of wires, and the movement amount of each wire is controlled by a hydraulic control device.
[0006]
(2) The invention disclosed in Japanese Patent No. 3156049 (filed on Nov. 27, 1998, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-160549) is a construction management method for the wrap length between soil column rows. A three-dimensional gyro sensor that measures the tip position is installed near the upper part of the excavating and stirring blade shaft, equipped with a global positioning system that measures the self-position using the so-called GPS, and constructs a wrap-type soil column pile. When the measuring means measures the bending tendency of the excavation stirring blade shaft, the tip excavation cutter is operated in reverse to correct the position. When constructing an adjacent soil column pile that wraps with the previously installed soil column pile, grasp and manage the actual lap length based on the horizontal interval and horizontal cross-sectional shape of the construction record (construction trajectory) that goes back and forth. . If a lap length error, bending tendency, etc. are observed, this is a method and a ground improvement device for correcting the position by operating the tip excavation cutter in reverse.
[0007]
(3) The invention “Ground improvement method and apparatus” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-254388 (filed on Mar. 14, 2000) is a connection site between the drive shaft of the ground improvement processing machine and the excavation stirring blade shaft. Is a universal joint capable of transmitting rotational torque, and the position of the excavator stirring blade shaft can be corrected with at least three hydraulic cylinders. The excavation direction is measured by a measuring means using a three-dimensional gyro sensor. It is configured to be modifiable.
[0008]
(4) The invention “Lower Connection Band of Stirring Drilling Shaft” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-146771 (filed on November 15, 2000) facilitates the lateral control of the drilling stirring blade shaft. For this purpose, the bearings in the lower connection band (see the member 9 in FIG. 1) that keeps the distance between the plurality of excavating and stirring blade shafts are connected with horizontal pins so that they can be deformed between each other. It is configured in a free structure.
[0009]
(5) The invention “excavation accuracy control method” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-167749 (filed on Dec. 4, 2000) is a wire-type control method. The invention disclosed in the publication No. 1 “Drilling Accuracy Control Method for Multi-Axis Soil Column Excavator” has only been able to control the direction of the excavator stirring blade shaft in the front-rear direction (left-right direction in FIG. 1). Control is also possible (in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1), and accuracy is improved.
[0010]
[Problems to be solved by the present invention]
In the construction of wrap-type soil column piles by ground improvement processing machines, it is necessary to design in advance as a measure to prevent inadequate construction of wrap length between soil column piles or lack of wrap. It is often constructed with an extra wrap length that is larger than the wrap length. As a result, the volume of ground improvement increased as the pitch of the ground improvement piles was reduced, which was inefficient and uneconomical.
[0011]
Therefore, improved techniques as exemplified in the above (1) to (5) have been studied, but it cannot be said that the technique is still fully ripe with satisfactory content.
[0012]
That is, the control method (1) described above is a configuration in which the wire movement amount is controlled by the hydraulic control device, but the important control target value is based on an indirect measurement method based on the wire movement amount. There is a question as to whether a control result consistent with the error in the tip position of the drilling shaft can be obtained.
[0013]
The construction management method (2) above is groundbreaking in that it uses a three-dimensional gyro sensor and uses GPS to measure and manage the actual lap length in real time using a global positioning system. is there. However, as a means for correcting the position, the tip excavating cutter is only operated in reverse to correct the position, and it is difficult to expect an agile and reliable response.
[0014]
The ground improvement method (3) above can freely transmit rotational torque to the point measured by the measuring means using a three-dimensional gyro sensor and the connection part between the drive shaft of the ground improvement processing machine and the excavation stirring blade shaft. The point that the position of the excavating stirring blade shaft can be corrected with at least three hydraulic cylinders as a joint can be expected to be more agile and reliable than the former two. However, the precise mechanical parts (universal joints, hydraulic cylinders, etc.) are deeply penetrated into the excavated soil, and there are problems in terms of ensuring durability, maintenance, and inspection.
[0015]
Although the usefulness of the lower connection band of the above (4) is sufficiently recognized, an excavation accuracy control method that fully applies this has not yet been completed.
[0016]
It can be noted that the excavation accuracy control method (5) is a wire-type control method, but its relevance to the position measurement technique of the excavation stirring blade shaft is ambiguous.
[0017]
As has been examined and examined individually, the conventional technology has its own unique features, but it has not been fully matured so that the entire system can be integrated and immediately implemented on site.
[0018]
The object of the present invention is to take advantage of the wire-type excavation accuracy control method and combine the position detection technology of the excavation agitation blade shaft tip with the three-dimensional gyro sensor described in (2) above, so that the position of the improved pile previously constructed (Trajectory) and the excavation shaft tip position of the improved pile to be wrapped next are detected in real time, and if a tendency to deviate from the planned position is observed during construction, the direction correction of the tip position is promptly and accurately corrected Wire-type excavation accuracy control for ground improvement processing machines that can be executed with highly responsive control, perform real-time position correction at the time of construction, and secure the necessary or appropriate lap amount as well as control the installation accuracy. To provide an apparatus.
[0019]
The next object of the present invention is to make it possible to easily ensure a certain amount of lap between soil column piles, and to make it possible to construct without waste with the wrap length required for the design. An object of the present invention is to provide a wire-type excavation accuracy control device for a ground improvement processing machine capable of appropriately constructing a pitch of improved piles and thus enabling efficient and economical ground improvement work.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, a wire excavation accuracy control device for a ground improvement processing machine according to the invention described in
A
In the bearing
A three-dimensional gyro sensor device that is installed near the bearing
A
A hydraulic control circuit for the
The corresponding
[0021]
The invention described in
The
[0023]
The invention described in
Hydraulic control circuit of the
[0024]
Embodiments and Examples of the Invention
Next, based on FIGS. 1-6, embodiment of the wire-type excavation precision control apparatus of the ground improvement processing machine which concerns on the invention described in Claims 1-4 is described.
[0025]
As described above, the ground improvement processing machine of FIG. 1 includes a
[0026]
As shown in the enlarged view of the
[0027]
FIG. 2 shows a configuration in which the upper ends of the six
[0028]
On the other hand, the lower ends of the six
[0029]
The bearing
[0030]
While keeping the distance between the two
[0031]
As shown in FIG. 4, the lower ends of the six
[0032]
Therefore, strong one of the
[0033]
In addition, as a real-time measuring means of the tip positions of the two
[0034]
By this three-dimensional gyro sensor device, the position of the tip of the excavating
[0035]
FIG. 5 shows a hydraulic control circuit that automatically controls the
[0036]
When the
[0037]
The hydraulic
[0038]
For example, when the
[0039]
In short, in FIG. 4, when the
[0040]
When the tip position of the excavating
[0041]
The position correction of the tip positions of the two
[0042]
Also, as the ground improvement work progresses, as disclosed in the patent invention of Japanese Patent No. 3156049, various data necessary for construction management of soil column piles are collected, and the analyzed numerical values are input to the
[0043]
Incidentally, in correcting the position in the lateral direction of pulling the
[0044]
As a device that enables position correction with better responsiveness, the
[0045]
The unit axis of the
[0046]
6A and 6B, when the
[0047]
[Effects of the invention]
The wire-type excavation accuracy control device of the ground improvement processing machine according to the invention described in
[0048]
Therefore, according to the present invention, it is possible to easily perform the construction in which the amount of lap between the soil column piles is ensured to be a certain amount accurately. Therefore, construction can be performed without waste with a wrap length necessary for design. As a result, the pitch of the ground improvement piles can be made appropriate, and the ground improvement work can be performed efficiently and economically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an elevation view of a ground improvement processing machine according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a front view and a side view in which the vicinity of the excavation drive unit is enlarged. FIG.
FIG. 3 is an enlarged front view showing the vicinity of a bearing member below a drive shaft.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a bearing member as seen in a planar direction.
FIG. 5 is a control circuit diagram of a hydraulic cylinder.
FIGS. 6A and 6B are explanatory views schematically showing the configuration of a drive shaft and a bent state. FIGS.
[Explanation of symbols]
4 Drive
22
11d pin
Claims (3)
各駆動軸およびその下端部へ接続した掘削攪拌翼軸の軸間距離を一定に保つ軸受け部材は、各駆動軸の軸受がローラベアリング軸受として構成され、隣接する駆動軸の軸受は相互間で横方向の変形を許容するように水平方向のピンによるピンジョイント構造で可動に連結され、各軸受から外方へ突き出された水平腕のブラケットにワイヤー等の下端が連結され、各ワイヤー等の上端は1本に1基の割合で配置された油圧シリンダの出力軸と連結具で接続されており、
前記軸受け部材の近傍位置に設置され掘削攪拌翼軸の先端位置を測定する3次元ジャイロセンサ装置と、
前記3次元ジャイロセンサ装置により測定した掘削攪拌翼軸の先端位置の計測信号が入力される施工管理装置と、
前記の施工管理装置が前記計測信号に基づいて演算処理した制御信号で制御される前記油圧シリンダの油圧制御回路とを具備し、
前記油圧制御回路を通じて該当する油圧シリンダを個別に制御してそのワイヤー等を引張り、他の油圧シリンダは保持状態にして掘削攪拌翼軸の先端位置を強制的に修正、制御することを特徴とする、地盤改良処理機のワイヤー式掘削精度制御装置。A hydraulic cylinder suspended below the excavation drive unit that rotates the drive shaft of the ground improvement processing machine and propels it vertically downward along the leader, and an excavation stirring blade shaft connected to the lower end of the drive shaft. Wire-type excavation, in which a plurality of wires, etc., are connected to the bearing member centered on the drive shaft, and each wire is individually pulled by the hydraulic cylinder to correct and control the tip position of the agitation blade shaft In the precision control device,
The bearing member that keeps the distance between the shafts of the drive shafts and the agitation blade shaft connected to the lower end of each drive shaft is configured such that the bearings of the drive shafts are roller bearings, and the bearings of the adjacent drive shafts are transverse to each other. It is movably connected with a pin joint structure with horizontal pins so as to allow deformation in the direction, and the lower end of the wire etc. is connected to the bracket of the horizontal arm protruding outward from each bearing, and the upper end of each wire etc. It is connected to the output shaft of a hydraulic cylinder arranged at a rate of one unit per one with a coupling tool,
A three-dimensional gyro sensor device installed in the vicinity of the bearing member for measuring the tip position of the excavating stirring blade shaft;
A construction management device to which a measurement signal of the tip position of the excavation stirring blade shaft measured by the three-dimensional gyro sensor device is input;
A hydraulic control circuit of the hydraulic cylinder controlled by a control signal calculated by the construction management device based on the measurement signal;
The corresponding hydraulic cylinders are individually controlled through the hydraulic control circuit to pull the wires, and the other hydraulic cylinders are held to forcibly correct and control the tip position of the excavating stirring blade shaft. , Wire type excavation accuracy control device for ground improvement processing machine.
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