JP3927458B2 - 締め固め領域の管理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、盛土やアスファルト等の締め固め施工における締め固め領域の管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、締め固め領域の管理方法としては、転圧ローラ等の転圧車両による締め固め施工領域（以下、「施工領域」という）の累積転圧回数に基づいて、その締め固め度を把握する締め固め領域の管理方法がある。
【０００３】
前記従来の締め固め領域の管理方法は、まず、施工領域の形状及び面積を示した領域データをパーソナルコンピュータ等のコンピュータに入力し、領域データを所定数に区画して複数のブロックに分割する。続いて、転圧ローラ（転圧車両）で施工領域を転圧して締め固める。このとき、転圧ローラを自動追尾型トータルステーションやＧＰＳ等で自動追尾しながら位置を計測して転圧ローラの施工領域を求め、施工領域におけるブロックの転圧の有無を判定し、転圧ローラがブロックを転圧するごとに転圧回数を累積した累積転圧回数を算出する。この累積転圧回数を各施工領域ごとに求めた転圧データを、転圧ローラに搭載したディスプレイ上に平面図等として表示することにより、転圧ローラのオペレータは、転圧回数に基づいて施工領域における各ブロックの締め固め度を把握するとともに、施工管理装置に送信して施工管理に役立てることができる。
【０００４】
ここで、転圧ローラ等による締め固め施工では、施工の対象領域について、所定範囲に区分された施工領域ごとに転圧作業を行う。つまり、１つの施工領域の転圧が完了した後に、次の施工領域に移動して転圧するため、転圧データは各々の施工領域ごとに作成され、各施工領域を統合した施工管理データを作成することになる。
【０００５】
そして、前記施工管理データに基づいて、予め定められた累積転圧回数を基準値として施工領域の締め固め施工を管理しながら、締め固め度を確保するための転圧作業を行っている。
【０００６】
なお、通常は、図４（ａ）に示すように、１つ又は並列されたブロックＢの幅を転圧ローラの転圧輪Ｒの幅に対応させ、１列のブロックＢに沿って転圧ローラを往復移動させて列ごとに転圧する。しかし、転圧ローラの操作状況や対象領域の形状などにより、ブロックＢの全領域が転圧されない場合がある。
この場合に、ブロックＢの転圧の有無の判定は、図４（ｂ）の概念図に示すように、転圧ローラの転圧輪Ｒの側端部の移動軌跡Ｋに対して、ブロックＢの中心Ｃから引かれた垂線Ｓの長さに基づいて決定する。つまり、ブロックＢが転圧されたと定めることができる領域における垂線Ｓの長さを基準距離として予め設定し、算出された垂線Ｓの長さが基準距離以上である場合には、便宜的にブロックＢが転圧されたと判定してブロックＢの転圧回数を加算する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の締め固め領域の管理方法では、以下の問題が存在している。
隣接する施工領域を転圧する場合に、転圧ローラの操作状況や対象領域の形状などにより、転圧ローラの転圧輪Ｒの側端部が、すでに転圧が完了した施工領域に進入してしまうことがあり、この場合には、隣接する施工領域の接合部近辺のブロックＢが、転圧が完了した後に再度転圧されてしまう。
【０００８】
転圧データは、作業位置ごとに分別された各施工領域ごとに管理されるため、再度転圧されたブロックＢは、新たに転圧されたものとみなされて転圧データが作成され、各施工領域の転圧データを統合する際に、再度転圧されたブロックＢに関して、新たな転圧データが上書きされて保存されるようになっている。
すなわち、隣接する施工領域の接合部近辺において、すでに転圧が完了したブロックＢに関して、新たな転圧作業時におけるブロックＢの転圧回数が、そのブロックＢの累積転圧回数として新規に記録されてしまう場合がある。このとき、新規に記録されたブロックＢの転圧回数が規定の累積転圧回数よりも少なかった場合には、実際はブロックＢが規定の累積転圧回数を超えているにも係らず、ブロックＢの累積転圧回数が不十分であることが示されてしまう。
【０００９】
したがって、従来の締め固め領域の管理方法では、隣接する施工領域の接合部近辺において、ブロックＢの累積転圧回数が正確に算出されない可能性があり、累積転圧回数に基づいて施工領域の締め固め度を把握することが困難になるため、締め固め施工を正確に管理することができないという問題が存在している。
【００１０】
本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、締め固め施工領域を複数に分割したブロックの累積転圧回数を正確に算出し、各ブロックの締め固め度を把握することにより、締め固め施工を正確に管理することができる締め固め領域の管理方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、複数のブロックに分割された締め固め施工領域を転圧車両で転圧する場合に、各ブロックごとに累積転圧回数を把握し、転圧累積回数に基づいて締め固め度を管理する締め固め領域の管理方法において、各々のブロックに関して、対象とする転圧作業前後の標高差を比較し、標高差が基準値以上である場合には、対象とする転圧作業時におけるブロックの転圧回数を累積転圧回数として新規に記録し、標高差が基準値未満である場合には、対象とする転圧作業時におけるブロックの転圧回数を累積転圧回数に加算し、作業後における累積転圧回数を更新して記録することを特徴としている。
【００１２】
ここで、本発明に係る締め固め領域の管理方法の考え方について説明する。
施工領域を転圧すると、施工領域の地盤が締め固められて標高が下降する。このとき、施工領域の転圧作業が第１回目である場合には、空隙を多く含んだ地盤を転圧するため、転圧作業前後の施工領域の標高差が非常に大きくなる。また、転圧が完了している施工領域では、その地盤中の空隙が少ないため、施工領域が再度転圧された場合の転圧作業前後の標高差が非常に小さくなることが分っている。
【００１３】
したがって、本発明では、第１回目の転圧作業によるブロックの下降量を基準値として予め設定し、転圧作業前後の標高差が基準値以上である場合には、転圧作業前の地盤が、まだ転圧されていない空隙を多く含んだ地盤であると判定して、その転圧作業における転圧回数を累積転圧回数として新規に記録する。また、ブロックの標高差が基準値未満である場合には、転圧前の地盤が、すでに転圧が完了した空隙が少ない地盤であると判定して、その転圧作業における転圧回数を累積転圧回数に加算する。なお、基準値は、対象となる施工領域と同条件の領域において予め算出して設定することが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、ブロックの累積転圧回数を算出する際に、転圧作業前後のブロックの標高差に基づいて、すでに転圧されたブロックであるか否かを判定することにより、ブロックの累積転圧回数を正確に算出して締め固め度を把握することができるため、締め固め施工を正確に管理することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法は、盛土やアスファルト等の各種の地盤に対する締め固め施工に適用可能であるが、この実施形態では、転圧ローラを用いて施工領域の盛土を締め固める場合を例として説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法に用いる各装置を示した構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法に用いる各装置を示したブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係る転圧判定装置を示したブロック図である。図４は、本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法を示した図で、（ａ）は施工領域を転圧する際を示した概念図、（ｂ）はブロックの転圧の有無を判定する際を示した概念図である。図５は、本発明の実施形態に係る施工管理装置で作成された施工管理データを示した図である。図６は、本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法において、ブロックの転圧の有無が誤って判定される際を示した概念図である。
【００１８】
本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法は、図１に示すように、転圧手段である自走式の転圧ローラ２０と、転圧ローラ２０の位置を３次元で示した位置データを作成する自動追尾型トータルステーション（以下、「トータルステーション」という）１０と、施工の対象領域外に設置され、全ての施工領域の累積転圧回数を示した施工管理データを作成する施工管理装置（図示せず）とを用いて行われる。
【００１９】
まず、トータルステーション１０について説明する。
トータルステーション１０は、図１に示すように、移動する転圧ローラ２０の位置を３次元で示した位置データを作成するものである。トータルステーション１０は、図２に示すように、転圧ローラ２０のプリズム部２１を標的として自動追尾する自動追尾手段１１と、プリズム部２１の位置を３次元で計測して位置データを作成する位置計測手段１２と、転圧ローラ２０と通信可能な無線機１３とを備えている。
そして、トータルステーション１０は、自動追尾手段１１でプリズム部２１を自動的に追尾しながら、位置計測手段１２でプリズム部２１の位置を３次元で計測して位置データを作成し、この位置データを無線機１３から転圧ローラ２０の無線機２４に送信する。
なお、位置計測手段１２には、転圧ローラ２０のプリズム部２１から転圧輪Ｒの側端部及び地盤までの距離が予め記憶されており、位置計測手段１２では、前記各距離を用いて転圧輪Ｒの側端部の位置及び地盤の標高を示した位置データを作成するように構成されている。
【００２０】
次に、転圧ローラ２０について説明する。
転圧ローラ２０は、図１及び図２に示すように、転圧輪Ｒで地盤を転圧する自走式の転圧手段であり、トータルステーション１０の標的となるプリズム部２１と、操作手段２２及び駆動手段２３と、トータルステーション１０と通信可能な無線機２４と、施工領域の転圧データを作成する転圧判定装置３０と、施工管理装置１と通信可能な携帯電話２５とを備えている。
【００２１】
転圧判定装置３０は、図３に示すように、施工領域の形状及び面積を示した領域データを入力するための領域データ入力手段３１と、領域データを複数のブロックに分割するブロック作成手段３２と、各種データを記憶する記憶手段３３と、領域データに施工領域を示す施工領域作成手段３４と、ブロックの転圧の有無を判定して転圧データを作成する転圧判定手段３５と、転圧データを表示する出力手段３６とを備えており、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を有するコンピュータ（マイクロコンピュータを含む）により構成されている。
【００２２】
次に、転圧判定装置３０の各構成要素について説明する。
領域データ入力手段３１は、施工領域の形状及び面積を示した領域データを入力してブロック作成手段３２に出力するものであり、磁気記録媒体に記録された領域データを読み込む入力デバイスなど、その構成は限定されるものではない。
【００２３】
ブロック作成手段３２は、領域データを所定数に区画して複数のブロックに分割するものである。さらに、この領域データを記憶手段３３に出力する。
【００２４】
記憶手段３３は、各手段から入力された各種データを記憶し、適宜に各手段に出力するものであり、無線機２４及び携帯電話２５に接続されている。
【００２５】
施工領域作成手段３４は、図４（ａ）に示すように、トータルステーション２０で作成された転圧ローラ２０の位置データに基づいて、領域データに転圧ローラ２０による施工領域を示すものである。
【００２６】
転圧判定手段３５は、施工領域における各ブロックの転圧の有無を判定した後に、各ブロックの転圧回数を加算して、施工領域における各ブロックの累積転圧回数及び各ブロックの転圧作業時ごとの標高を示した転圧データを作成し、出力手段３６及び記憶手段３３に出力するものである。
【００２７】
ここで、転圧判定手段３５によるブロックの転圧の有無の判定は、図４（ｂ）に示すように、転圧輪Ｒの側端部の移動軌跡Ｋに対して、ブロックＢの中心Ｃから引かれた垂線Ｓの長さに基づいて決定する。なお、転圧判定手段３５には、ブロックＢが転圧されたと定めることができる領域における垂線Ｓの長さが基準距離として予め設定されている。そして、転圧判定手段３５は、垂線Ｓの長さが基準距離以上である場合には、ブロックＢが転圧されたと判定してブロックＢの転圧回数を加算し、垂線Ｓの長さが基準距離未満である場合には、ブロックＢが転圧されなかったと判定してブロックＢの転圧回数を加算しない。
【００２８】
出力手段３６は、施工領域の転圧データを表示可能なモニタであり、転圧ローラ２０のオペレータが容易に見ることができるようにして操作室２６内に設置されている。また、携帯電話２５は、記憶手段３３に記憶された転圧データを施工管理装置１の受信機２に送信する通信手段である。
【００２９】
次に、施工管理装置１について説明する。
施工管理装置１は、図２に示すように、転圧判定装置３０で作成された各転圧データを統合して、全ての施工領域の転圧状態が示された施工管理データを作成するものである。施工管理装置１は、転圧データを受信する受信機２と、各転圧データを統合するデータ統合手段３と、転圧データが重複したブロックの転圧回数を算出して施工管理データを作成する転圧回数算出手段４と、施工管理データを記憶する記憶手段５と、施工管理データを表示する出力手段６とを備えており、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を有するコンピュータ（マイクロコンピュータを含む）により構成されている。
【００３０】
受信機２は、転圧ローラ２０の携帯電話２５から送信された転圧データを受信してデータ統合手段３に出力するものである。
【００３１】
データ統合手段３は、各転圧データを統合したデータを転圧回数算出手段４に出力するものである。
【００３２】
転圧回数算出手段４は、データ統合手段３で転圧データを統合した際に、転圧データが重複したブロックの転圧状態の違いを考慮して、全ての施工領域におけるブロックの転圧回数が示された施工管理データを作成するものである。さらに、この施工管理データを記憶手段５に出力する。なお、転圧回数算出手段４には、施工領域と同条件の領域における第１回目の転圧作業前後の標高差が基準標高差として設定されている。
【００３３】
ここで、転圧データの統合方法は、転圧データが重複するブロックを抽出して、転圧作業前後の標高差を算出し、標高差が基準標高差以上である場合には、転圧前の地盤が、まだ転圧されていない空隙を多く含んだ地盤であると判定して、その転圧作業の転圧回数を累積転圧回数として新規に記録する。また、標高差が基準値未満である場合には、転圧前の地盤が、すでに転圧された空隙が少ない地盤であると判定して、その転圧作業における転圧回数を累積転圧回数に加算する。
【００３４】
これにより、施工領域の転圧データの統合において、ブロックの累積転圧回数が算出する際に、各施工領域の接合部近辺におけるブロックの転圧データが重複した場合であっても、すでに転圧されたブロックであるか否かを判定した後に、累積転圧回数が算出されるため、全ての施工領域における各ブロックの累積転圧回数が正確に算出される。
【００３５】
記憶手段５は、転圧回数算出手段４で作成された施工管理データを記憶するものであり、データ統合手段４と出力手段６に接続されている。また、出力手段６は、施工管理データを表示可能なモニタである。
【００３６】
次に、本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法について説明する。
（１）ブロック作成段階
まず、施工領域の形状及び面積を示した領域データを予め作成し、図３に示すように、転圧判定装置３０の領域データ入力手段３１に入力してブロック作成手段３２に出力する。ブロック作成手段３２では、領域データを所定数に区画して複数のブロックに分割する。さらに、この領域データをブロック作成手段３２から記憶手段３３に出力して記憶する。
【００３７】
（２）締め固め段階
次に、図１に示すように、転圧ローラ２０を作動させるとともに、トータルステーション１０を作動させ、トータルステーション１０の自動追尾手段１１で転圧ローラ２０のプリズム部２１を捕らえる。そして、転圧ローラ２０を移動させ、転圧輪Ｒで施工領域を転圧して締め固める。
【００３８】
このとき、トータルステーション１０は、図２に示すように、自動追尾手段１１が転圧ローラ２０のプリズム部１１を自動追尾しながら、位置計測手段１２がプリズム部２１の位置を３次元で計測する。そして、位置計測手段１２では、転圧輪Ｒの側端部の位置及び地盤の標高を示した位置データを作成する。この位置データは、位置計測手段１２から無線機１３に出力されて転圧ローラ２０の無線機２４に送信され、無線機２４から転圧判定装置３０の記憶手段３３に出力されて記憶される。
【００３９】
（３）転圧回数算出段階
次に、図３に示すように、転圧判定装置３０の記憶手段３３に記憶された領域データを施工領域作成手段３４に出力するとともに、記憶手段３３に記憶された位置データを施工領域作成手段３４に出力する。
そして、施工領域作成手段３４では、図４（ａ）に示すように、位置データに基づいて転圧ローラ２０の施工領域及び転圧作業ごとの各ブロックの標高を領域データに示した後に、この領域データを転圧判定手段６に出力する。
【００４０】
転圧判定手段３５では、図４（ｂ）に示すように、転圧輪Ｒの側端部の移動軌跡Ｋに対してブロックＢの中心Ｃから引かれた垂線Ｓの長さを算出する。この垂線Ｓの長さが予め設定された基準距離以上である場合には、ブロックＢが転圧されたと判定して、領域データのブロックＢの転圧回数を加算して転圧データを作成する。また、垂線Ｓの長さが基準距離未満である場合には、ブロックＢが転圧されなかったと判定して、領域データのブロックＢの転圧回数を加算することなく、転圧データを作成する。そして、転圧データを記憶手段３３に出力して記憶するとともに、操作室２６の出力手段３６に出力して表示する。
【００４１】
これにより、転圧ローラ２０のオペレータは、出力手段３６に表示された転圧データの転圧回数に基づいて締め固め度を把握しながら、転圧ローラ２０を施工領域で移動させて転圧することができる。
そして、施工領域の転圧を完了し、隣接する施工領域に移動する際に、転圧データを転圧ローラ２０の携帯電話２５から施工管理装置１に送信する。
【００４２】
次に、施工管理装置１では、図２に示すように、転圧ローラ２０の携帯電話２５から送信された転圧データを受信機２で受信し、データ統合手段３に出力する。ここで、第１回目に受信した転圧データは、データ統合手段３及び転圧回数算出手段４を通過して、施工管理データとして記憶手段５に記憶される。
【００４３】
次に、各転圧データの統合について説明する。
受信機２で受信した各転圧データがデータ統合手段３に出力されるとともに、記憶手段５から施工管理データがデータ統合手段３に出力される。データ統合手段３では、施工管理データに新たな転圧データを統合したデータを転圧回数算出手段４に出力する。
【００４４】
転圧回数算出手段４では、転圧データを統合する際に、転圧データが重複したブロックに関して、転圧作業前後の各ブロックの標高差に基づいて、すでに転圧されたブロックであるか否かを求めた後に、ブロックの累積転圧回数を算出して施工管理データを完成する。したがって、施工領域の接合部近辺において、ブロックの累積転圧回数を正確に示した施工管理データが作成される。
【００４５】
（４）締め固め度把握段階
また、転圧回数算出手段４で作成された施工管理データは記憶手段５に記憶された後に、図５に示すように、出力手段６に出力されて表示される。なお、本実施形態の施工管理データでは、規定の累積転圧回数（図５では８回）を基準としてブロックＢを色別に表示している。これにより、全ての施工領域におけるブロックＢの累積転圧回数を正確に算出して締め固め度を把握することができるため、締め固め施工を正確に管理することができる。
【００４６】
なお、本発明は、転圧判定手段３５で作業対象であるブロックＢが転圧されたか否かを判定するにあたり、施工領域作成手段３４における転圧輪Ｒの側端部の移動軌跡Ｋの作成において、図６に示すように、所定時間（例えば、１秒間）間隔で転圧輪Ｒの位置を計測し、その位置データに基づいて転圧輪Ｒの側端部の位置をポイントＰで領域データ上に示し、各ポイントＰ，Ｐ間を線形補間して移動軌跡Ｋを作成するプログラムを適用した場合に特に有効である。このような構成のプログラムでは、各ポイントＰ，Ｐ間において、実際には転圧輪Ｒの側端部がブロックＢ内で図６の下方に湾曲した走行経路Ｗで通過した場合に、各ポイントＰ，Ｐ間を線形補間した移動軌跡Ｋが作成されると、ブロックＢの中心Ｃから移動軌跡Ｋに対して引かれた垂線Ｓの長さは基準距離以上となる。すなわち、実際にはブロックＢは、転圧されたとみなすことができる領域が転圧されていないにも係らず、転圧データにはブロックＢの転圧回数が加算されてしまう。しかし、本発明では、転圧データを統合する際に、転圧作業前後のブロックＢの標高差に基づいて、すでに転圧されたブロックＢであるか否かを判定するため、ブロックＢの累積転圧回数を正確に算出することができる。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、転圧ローラ２０の位置を３次元で計測する手段は、自動追尾型トータルステーション１０に限定されるものではなく、例えば、ＧＰＳを用いて計測してもよい。
また、転圧判定手段３５によるブロックの転圧の有無の判定方法は限定されるものではなく、例えば、ブロックＢを通過した転圧輪Ｒの側端部の移動軌跡Ｋに基づいて転圧された領域の面積を求め、この面積とブロックＢ全体の面積とを比較して、ブロックＢの転圧の有無を判定してもよい。
また、転圧ローラ２０は有人操作に限定されるものではなく、無線による無人操作でもよい。この構成では、オペレータは、離れた場所で施工領域の締め固め度を正確に把握しながら、転圧ローラ２０を効率良く操作することができるため、災害発生地など、作業員が立ち入ることができない危険領域の締め固め施工に対して有効である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の締め固め領域の管理方法によれば、転圧データの統合において、ブロックの累積転圧回数を算出する際に、ブロックの転圧データが重複した場合であっても、転圧作業前後のブロックの標高差に基づいて、すでに転圧されたブロックであるか否かを判定した後に、累積転圧回数を算出するため、全ての施工領域におけるブロックの累積転圧回数を正確に算出して締め固め度を把握することができ、締め固め施工を正確に管理することができる。
また、作業員が施工領域で直接地盤の締め固め度を計測することなく、施工領域の締め固め度を正確に把握することができるため、締め固め施工を効率良くかつ安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法に用いる各装置を示した構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法に用いる各装置を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る転圧判定装置を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法を示した図で、（ａ）は施工領域を転圧する際を示した概念図、（ｂ）はブロックの転圧の有無を判定する際を示した概念図である。
【図５】本発明の実施形態に係る施工管理装置で作成された施工管理データを示した図である。
【図６】本発明の実施形態に係る締め固め領域の管理方法において、ブロックの転圧の有無が誤って判定される際を示した概念図である。
【符号の説明】
１・・・・施工管理装置
２・・・・受信機
３・・・・データ統合手段
４・・・・転圧回数算出手段
１０・・・・トータルステーション
１１・・・・自動追尾手段
１２・・・・位置計測手段
２０・・・・転圧ローラ
２１・・・・プリズム部
３０・・・・転圧判定装置
３１・・・・領域データ入力手段
３２・・・・ブロック作成手段
３３・・・・記憶手段
３４・・・・施工領域作成手段
３５・・・・転圧判定手段

Claims (1)

1. 複数のブロックに分割された締め固め施工領域を転圧車両で転圧する場合に、前記各ブロックごとに累積転圧回数を把握し、前記転圧累積回数に基づいて締め固め度を管理する締め固め領域の管理方法において、
   各々の前記ブロックに関して、対象とする転圧作業前後の標高差を比較し、
   前記標高差が基準値以上である場合には、前記対象とする転圧作業時における前記ブロックの転圧回数を累積転圧回数として新規に記録し、
   前記標高差が基準値未満である場合には、前記対象とする転圧作業時における前記ブロックの転圧回数を累積転圧回数に加算し、作業後における累積転圧回数を更新して記録することを特徴とする締め固め領域の管理方法。

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