JP4530358B2

JP4530358B2 - 柱列式地中連続壁の施工における削孔管理装置

Info

Publication number: JP4530358B2
Application number: JP2005101113A
Authority: JP
Inventors: 淳三宅; 敦生高木
Original assignee: ライト工業株式会社
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006283289A

Description

本発明は、柱列式連続壁を施工する際に削孔位置を管理する装置に関するものである。

柱列式地中連続壁は地下ダムにおける止水等に広く採用されている。周知のように、柱列式地中連続壁は、杭を一部オーバーラップさせつつ列状に並設することにより造成されるものであり、壁の連続性を確保するために高い削孔精度が要求される。

このため、例えば従来の３軸削孔機を用いた柱列式連続壁工法では、計画深度まで掘削した後にロッド内に挿入式傾斜計を挿入して３軸の出来形を算出し、隣接杭とのラップ状態を確認してきた。

しかしながら、この方法では掘削してしまった後にラップしていないことが判明するケースも少なくなく、ラップ外れを補完するための調整杭施工が高い頻度で発生していた。

また、施工精度を上げるための固定式傾斜計をロッド先端部等に設置し、削孔中の削孔軸の傾斜を計測することも行われているが、鉛直方向に沿って曲げずに削孔するためのものであり、ラップ状況を把握できるものではない。
特開昭６１−１７９１号公報

そこで、本発明の主たる課題は、柱列式連続壁の施工に際してラップ状況を把握できるようにすることにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
柱列式連続壁の施工に際して削孔位置を管理するための装置であって、
結束バンドにより回転可能に保持され且つ軸相互間隔が保持された多軸削孔機の各軸の、いずれかの削孔軸先端部の平面位置及び深度を深さ方向複数箇所で計測する計測手段を備え、
この計測手段として、基準方向に対する削孔軸の傾斜を検出する傾斜センサと絶対方位検出センサとからなる検出手段、及び、前記結束バンドと対応する位置に固設した近接スイッチ、を前記いずれかの削孔軸先端部の軸内に設け、
前記結束バンドに被検出体を固設し、前記近接スイッチが前記被検出体に反応する位置に前記いずれかの削孔軸を回転し位置決めした状態で、前記検出手段の傾斜センサの基準軸と前記いずれかの削孔軸以外の削孔軸とが所定の位置関係を有するように構成するとともに、
前記計測した平面位置及び深度を記録する記録手段と、
表示装置と、
計測した削孔軸先端部の現在深度と対応する深度における既削孔の平面位置を前記記録手段から読み出すとともに、この読み出した既削孔の平面位置と、計測した現在の削孔軸先端部の平面位置とを併せて前記表示装置に表示させる処理手段と、
を備えたことを特徴とする柱列式地中連続壁の施工における削孔管理装置。

＜請求項２記載の発明＞
前記処理手段は、現在の削孔軸の向きと直交する平面座標系を表示平面座標系として前記各位置の表示を行うように構成されている、請求項１記載の柱列式地中連続壁の施工における削孔管理装置。

本発明の管理装置では、計測手段により、削孔軸先端部の平面位置及び深度を深さ方向複数箇所で計測するとともに、これを記録手段に記録しておき、現在位置と対応する深度の位置を読み出すことで、現在位置とともに既削孔（先に行った削孔）の位置を表示装置に表示することができる。よって、現在位置におけるラップ状況を把握することができ、柱列式連続壁の削孔管理を容易に行うことができる。

多軸削孔機を用いて柱列式地中連続壁を施工する場合、特にラップ外れの原因となる孔曲がりが発生し易く、また孔曲がりの修正が困難である。よって、このような場合に本発明は好適である。

現在位置のラップ状況のみを見ると十分にラップしていても、削孔軸の向きが斜めになっていると、より深い深度ではラップが外れてしまうことになる。よって、本発明では、現在位置よりも深い所定の予測深度における予測平面位置と、当該予測深度における既削孔の平面位置とを併せて表示するようにするのが好ましい。

本発明は表示形態に限定されるものではないが、特に、現在の削孔軸の向きと直交する平面座標系を表示平面座標系として各位置の表示を行うようにすると、ラップ状況の確認がし易く好ましい。

以下、本発明の一実施形態について多軸削孔機を用いた施工例に基づき詳説する。

図１及び図２は三軸削孔機例１を示しており、本装置例１では、ベースマシン２により支承されたリーダ３に沿って減速機４が前後動可能とされ、先端にオーガービット部分５Ｂを有し、その基端側の所定範囲にスクリューオーガー部分５Ｓを有する削孔軸５の基端部が減速機４にそれぞれ連結されている。かくして削孔軸５はその長手方向に沿う前後動ならびに中心軸周りの回転駆動が可能なように構成されている。またこの種の多軸装置において一般的に採用されているように、削孔軸５の先端部は、結束バンド６により回転可能に保持され且つ軸相互間隔が保持されている。また、図３に示すように、各削孔軸５は直線軸列Ｌに沿って、且つ回転軌跡円Ｒ相互がラップするように並設されている。

中央の削孔軸５の先端部の軸内には、基準方向に対する削孔軸５の傾斜を検出する傾斜センサと絶対方位検出センサとからなる検出手段１０が設けられている。傾斜センサとしては、削孔軸５の基準方向（通常の場合は鉛直軸）に対する傾斜を直接検出できる、あるいは算出等により求め得るような値を検出できるものであれば、特に限定なく用いることができ、例えば検出原理にしても差動トランス、歪みゲージ、静電容量、加速度計方式等を採用したものを用いることができる。具体的には、図３に示すように、削孔軸４の中心軸上に原点を有する、水平面の直交座標軸（ｘ軸及びｙ軸）を基準軸として定め、各基準軸方向において削孔軸が鉛直方向に対してどの程度傾斜（ｘ軸方向傾斜角度もしくは変位量、ｙ軸方向傾斜角度もしくは変位量）しているかを検出するように傾斜計を構成することができる。以下では、この構成の傾斜計を例にとり説明する。

絶対方位検出センサは、絶対方位を検出しうるものである限り特に限定されるものではなく、磁気コンパスを用いることもできるが、所謂ジャイロコンパスが好適である。本発明では、絶対方位検出センサは、傾斜センサの基準軸（本例ではＸ軸およびＹ軸の少なくとも一方）の絶対方位を検出しうるように、例えば傾斜計に対して所定の相対方位を有するように取り付けられる。

本実施形態のように多軸削孔機１を用いる場合、他の削孔軸５の位置についても正確に計測する必要がある。この場合、全ての削孔軸５に検出手段１０を設けることもできるが、簡易に且つ正確に他の削孔軸５の位置を計測することができればより好ましい。具体的には、例えば図３に示すように、中央の削孔軸５に検出手段１０を設けるとともに、この軸内における結束バンド６と対応する位置に近接スイッチ３０を固設し、かつ結束バンド６に被検出体３１を固設し、近接スイッチ３０が被検出体３１に反応する位置に当該削孔軸５を回転し位置決めした状態で、検出手段１０の傾斜センサの基準軸（本例では図中のｘ軸、ｙ軸）と両脇の削孔軸５とが所定の位置関係を有するように構成する。この所定の位置関係は適宜定めることができるが、図示例では中央の削孔軸５を中心とした両側の削孔軸５の回転角を検出するべく、傾斜センサの基準ｙ軸と軸列方向（または結束バンドの長手方向）とが直交するように構成されている。この場合、近接スイッチ３０が被検出体３１を検出する位置で検出手段１０により中央の削孔軸５の計測を行うと、両側の削孔軸５は中央の削孔軸５に対して傾斜センサの基準ｙ軸の方位に直交する方位に存在するものと定めることができる。そして結束バンド６位置における軸間距離は略一定と推定することができるから、前述のようにして中央の削孔軸５の位置を計測すれば、既知の軸間距離を加味することにより、両側の削孔軸５の位置も算出することができる。

また、検出手段１０を削孔軸５の先端部のみに設けただけでは、前述したとおり、基端側部分が先端部の軌跡どおりに追従することを前提として削孔軸全体の位置を判断せざるを得ない。よって、図示形態のように、削孔軸５の先端部に対して、その基端側に間隔をおいて一箇所または複数箇所の軸内に傾斜センサからなる検出手段１１を設けるのが好ましい。この場合、各計測段階において、各検出手段１１による計測を行うことにより、削孔軸５全体の位置を正確に計測できる。より正確な計測を行うために、各箇所に、削孔軸５先端部と同様、傾斜センサおよびその基準軸の絶対方位を検出する絶対方位検出センサを組み合わせて設けることもできる。

さらに、削孔軸５の深度検出手段としては、削孔機１が通常備えるストローク計を利用することができる。

一方、図４は、本発明に係る管理装置の構成例を示しており、主に、削孔機１側システムと管理部システム２０とにより構成されている。削孔機１側システムは、主に上記各検出手段１０，１１，３０からなる計測手段１５と、計測手段１５による計測データを受信し、通信装置７を介して管理部システム２０に対して送信する処理手段８とから構成されている。処理手段８としてはコンピュータを用いることができる。図示しないが、内部信号ケーブルが計測手段１５から削孔軸５上端部まで延在しており、削孔軸５上端部に設けられた回転継手方式のコネクタを介して外部信号ケーブルに接続され、この外部信号ケーブルが処理手段８に接続されており、これによって処理手段８が計測データを受信するようになっている。この他、必要に応じて、処理手段８に対して各種入力を行うための入力装置や、処理手段８による処理出力を表示するために液晶モニタ等の表示装置９を備えることができる。

管理部システム２０は、主に、削孔機１側システムから送信される計測データを通信装置２２を介して受信し、受信した計測データの処理および記録手段２４への記録を行う処理手段２１と、処理手段２１による処理出力を表示する表示装置２３とから構成されている。処理手段２１としてはコンピュータを用いることができ、記録手段２４は処理手段２１に付属する記憶装置の他、この処理手段２１から通信可能な別のコンピュータ等の処理手段の記憶装置、あるいはネットワークアクセスストレージ等により構成できる。記録手段２４の記録方式は適宜選択すれば良いが、計測データの入出力が容易である点でデータベースを用いるのが好ましく、例えばリレーショナルデータベースの場合、Ｘ軸座標フィールド、Ｙ軸座標フィールド、およびＺ軸座標（深度）フィールドを含むテーブルによりデータの入出力を行うのが好ましい。この他、必要に応じて、処理手段２１に対して各種入力を行うための入力装置や、印刷装置等を備えることができる。

なお、本例では、通信装置７、２２は、無線方式を採用しているが有線方式を採用することもできる。また、本例では、削孔機１には計測機能だけを搭載し、残りの各種の処理、表示、記録は削孔機１から分離して管理部システム２０として構成しているが、図５に示すように、両機能を一つにまとめ、通信装置や処理手段、表示装置を一部省略することもできる。さらに本例のように削孔機１側システムと管理部システム２０とを分離する場合、両システムに表示装置９，２３をそれぞれ設置し、処理手段８，２１間において通信装置７，２２により表示内容を通信し、両表示装置９，２３に実質的に同じ削孔位置表示を行うように構成するのが好ましい。

そして、上述のような装置構成では、例えば図６に示すフローに従って削孔管理を行うことができる。先ず削孔現場において現場座標軸を定める。現場座標軸は、例えば設計上の軸列方向をＸ軸方向とし、これに直交する方向をＹ軸方向とすることができる。また、定めた現場座標軸の絶対方位をジャイロコンパス等の絶対方位計を用いて計測する。これらの計測値は、予め管理部システム２０に入力し、記憶させておくことができる。

続いて、削孔作業において地盤内に削孔軸５を挿入する過程で、孔口位置を計測始点とする所定の深度間隔をもって削孔軸５を停止させ、各停止状態で、削孔機１側管理システムを作動させて計測手段１５により計測を行い、計測データを管理部システム２０に送信する。この計測は、例えば削孔軸５の延長作業中（単位軸の連結作業中）に行うと、作業ロスが無いため好ましい。

管理部システム２０の処理部２１は計測データを受信すると、所定の算出・表示プログラムを実行し、傾斜センサによる検出値を、絶対方位検出センサにより検出される傾斜センサの基準軸の絶対方位により、絶対方位を基準とした値に変換し、更にこれを予め入力した現場座標軸の絶対方位により現場座標軸に変換することにより、現場座標軸における傾斜（直線状態からのずれ）を削孔軸先端部の傾斜として算出する。多軸削孔機の場合、両側の削孔軸５の位置座標も前述の方法等により算出する。そして、各計測段階において削孔軸５の挿入深度を加味することにより、現在の削孔軸５先端部の位置座標を先の計測深度における位置座標に対する相対位置として算出することができる。先の計測深度における位置座標は一時的に揮発性メモリ等に保持しておくか、必要に応じて記録手段２４から読み出すようにする。この傾斜センサを用いた位置座標の算出方法については公知の方法を採用することができる。削孔軸５の挿入深度は、削孔軸長さの実測により計測することもでき、この場合には削孔機１側システムまたは管理部システム２０において入力装置により計測データを入力する。

さらに、処理部２１は、算出した各軸の位置座標および深度を関連付けて記録手段２４に記憶する。具体的に、上記データベース例の場合、各軸ごとにＸ軸座標、Ｙ軸座標、深度を関連付けてデータベースに登録する。このような登録処理が計測の度に実行され、既削孔位置のデータが蓄積される。

一方、処理部２１は、計測の度に表示処理を実行する。すなわち、先ず、前述の処理により算出された現在の削孔軸５先端部の傾斜と位置座標とに基づき、中軸先端部の向きが表示装置２３，９の表示平面と直交し、先端部の位置が表示領域の中心に位置するように、表示平面座標系Ｃを設定する。これにより、削孔軸５先端部の向きに視線が合った表示形態となる。

しかる後、先に算出した現在の削孔軸の位置座標を表示平面座標系Ｃにおける位置座標に変換した後、この変換座標値に基づいて図８に示すように現在の削孔軸５の位置３０を表示装置２３，９上に表示させる。この位置３０は、杭径を加味して算出した円により表示するのが好ましい（後述する他の位置表示に同じ）。

また、処理部２１は、先に算出した現在の削孔軸５の深度に基づき記録手段２４を参照し、対応する深度、例えば同じか最も近い深度における既削孔の位置座標を記録手段２４から読み出す。この場合、既削孔のうち隣接するもののみ（例えば本実施形態の場合はＸ軸座標が最も近いもののみ）を読み出すようにする。該当データがない場合には本ステップは終了する。該当データが存在した場合には、その深度を現在位置の深度と実質同一とみなして既削孔の位置座標をそのまま表示平面座標系Ｃにおける位置座標に変換するか、あるいは深度が異なる場合にその影響を避けるために表示平面座標系Ｃに対する投影座標を算出し、この座標値に基づいて図８に示すように現在の削孔軸５の位置３０とともに、両側の既削孔の位置３１，３２を表示装置２４上に表示させる。

さらに、より好ましい形態では、処理手段２１は、現在深度よりも深い所定の予測深度における削孔軸５先端部の予測平面位置を算出する。これは、前述の処理により算出された現在の削孔軸先端部の傾斜、位置座標、および予測深度に基づいて算出することができる。予測深度は任意に設定できるように構成するのが好ましく、現在深度に対して常に同じだけ深い深度、例えば削孔機の１ストローク分を予測深度とするか、または管理部システム２０において随時入力できるように構成する。また、当該予測深度と対応する深度、例えば同じか最も近い深度における既削孔の平面位置を記録手段２４から読み出し、当該予測深度における予測平面位置４０および両脇の既削孔の平面位置４１，４２を併せて表示装置２３，９に表示させる。これは深度が予測深度であるか現在深度であるかの相違を除いて、前述の既削孔の位置表示と同様にして行うことができる。

以上の全ての表示が、図８に示されている。この表示においては、現在深度における既削孔の平面位置３１，３２と現在の削孔軸５先端部の平面位置３０とが併せて表示されており、ラップ状況を容易に把握できる。また、現在位置よりも深い所定の予測深度における予測平面位置４０と、当該予測深度における既削孔の平面位置４１，４２とが併せて表示されており、更に任意の深度まで削孔を行ったときのラップ状況までも把握できるようになっている。

＜その他＞
（イ）本発明は、例えば地中連続壁における先行削孔等にも適用可能である。

（ロ）図２に示すように、通常の削孔軸５は単位軸５Ｕ（図中の範囲は中央の削孔軸５における単位軸範囲を表している）を連結して延長されるものであり、この場合、検出手段１０，１１を単位軸５Ｕの端部（特に基端部）内に内蔵するのが好ましい。この場合、メンテナンスやキャリブレーションが容易になる利点がもたらされる。

（ハ）検出手段１０，１１をユニットとして削孔軸５に対して着脱自在とするのも好ましい形態である。この場合、検出手段１０，１１のユニットは、それ自体を単位軸５Ｕ相互を連結するための連結体としたり、単位軸５Ｕ内に対して着脱自在に内蔵させたりすることができる。

（ニ）検出手段１０を中央の削孔軸５にのみ設けているが、特に中央に限定されるものではなく、また全ての削孔軸５に設けることもできる。また、近接スイッチ３０を用いる形態を採用する場合、近接スイッチ３０は共通の削孔軸５内に検出手段１０が設けられる限り、中央の削孔軸５に限られず、他の削孔軸５に設けることもできる。

（ホ）上記例では、計測までの構成例であるが、その計測結果に基づいて公知技術により削孔方向の修正を行うことができる。

（ヘ）本発明は、上記例の計測手段１５（検出手段１０，１１，３０等）に限定されず、他の手法を採用することもできる。

本発明は、柱列式連続壁であれば特に工法の種類に関係無く、広く適用できるものである。

削孔装置例の側面図である。削孔軸部分の正面図である。削孔軸の横断面概略図である。本発明に係る削孔管理装置のシステム構成図（ブロック図）である。別の削孔管理装置のシステム構成図（ブロック図）である。本発明に係る処理のフロー図である。表示平面座標系の概略図である。表示装置における表示状態を示す図である。

１…削孔装置、２…ベースマシン、３…リーダ、４…減速機、５…削孔軸、６…結束バンド、７…通信装置、８…処理手段、９…表示装置、１０…検出手段（傾斜センサ及び絶対方位検出センサ）、１１…検出手段（傾斜センサのみ）、１５…計測手段、２０…管理部システム、２１…処理手段、２２…通信装置、２３…表示装置、２４…記録手段、３０…近接スイッチ、３１…被検出体。

Claims

柱列式連続壁の施工に際して削孔位置を管理するための装置であって、
結束バンドにより回転可能に保持され且つ軸相互間隔が保持された多軸削孔機の各軸の、いずれかの削孔軸先端部の平面位置及び深度を深さ方向複数箇所で計測する計測手段を備え、
この計測手段として、基準方向に対する削孔軸の傾斜を検出する傾斜センサと絶対方位検出センサとからなる検出手段、及び、前記結束バンドと対応する位置に固設した近接スイッチ、を前記いずれかの削孔軸先端部の軸内に設け、
前記結束バンドに被検出体を固設し、前記近接スイッチが前記被検出体に反応する位置に前記いずれかの削孔軸を回転し位置決めした状態で、前記検出手段の傾斜センサの基準軸と前記いずれかの削孔軸以外の削孔軸とが所定の位置関係を有するように構成するとともに、
前記計測した平面位置及び深度を記録する記録手段と、
表示装置と、
計測した削孔軸先端部の現在深度と対応する深度における既削孔の平面位置を前記記録手段から読み出すとともに、この読み出した既削孔の平面位置と、計測した現在の削孔軸先端部の平面位置とを併せて前記表示装置に表示させる処理手段と、
を備えたことを特徴とする柱列式地中連続壁の施工における削孔管理装置。
前記処理手段は、現在の削孔軸の向きと直交する平面座標系を表示平面座標系として前記各位置の表示を行うように構成されている、請求項１記載の柱列式地中連続壁の施工における削孔管理装置。