JP5332943B2 - 鋼管の鉛直精度測定用ターゲット及びその設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、逆打工法のＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ）造に用いられる鋼管の鉛直精度をレーザー光を利用して計測する際に用いられる鉛直精度測定用ターゲットに関するものである。

例えば、多層階ビル等の地下架構部分を構築する際に用いられる逆打工法においては、地盤を掘削する前に躯体荷重を支持するための鋼管が地盤内に設置される。この鋼管は、梁との取り合い、地下架構部分の容積、地下架構部分のコンクリート工事、鉄筋工事、地上鉄骨等の品質に大きな影響を及ぼすため、鉛直精度を把握することが重要である。

鋼管の鉛直精度を確保しながら地盤内に挿入する方法として、例えば、特許文献１には、ガイド材としての鋼管の外周面に取り付けられた直管と、直管内の水面に浮かぶ浮子と、直管の上面に設けられ、浮子の位置を読み取るための目印が付された目印板と、浮子の変位を監視するためのカメラと、クレーンのフック等の吊り具と鋼管との間に介在し、鋼管の傾きを調整するための調整手段とを備えた鉛直精度調整装置を用いて、鉛直精度を調整しながら鋼管を地盤内に挿入する方法が開示されている。

しかし、上述したように鉛直精度を調整しながら鋼管を地盤内に設置しても、土圧や水圧の影響により、設置後に傾く場合がある。そして、深度により土圧や水圧が異なるため、その傾きが鋼管の全長にわたって一様ではなく、深度によって異なることが多い。そこで、通常、設置後の鉛直精度を所定の間隔毎に計測することを目的として、地下架構構築予定箇所の地盤を各階毎に掘削し、その掘削により露出した部分の傾きを適宜、トランシット等を用いて計測している。すなわち、各階分の地盤を掘削して傾きを計測する作業を構築予定の地下階数回だけ繰り返し行っている。

特開２０００−８４７９４

しかしながら、地下架構構築予定箇所の地盤を各階毎に掘削し、露出した部分の傾きを計測する方法では、以下のような問題点があった。

（１）露出した部分の計測結果に基づいて鋼管間の正確な水平距離を算出するとともに、長めに製作した梁の長さを調整するため、何らかの理由で梁の長さ調整が遅れると、地下架構部分の工事が停止する場合がある。

（２）鋼管の傾きが大きくなり、鋼管間の水平距離が設計値から乖離すると、地下架構部分の容積量が設計値と異なるので、地下架構部分の設計変更が必要となり、この設計変更には手間と時間がかかるため、地下架構部分の工事が停止する場合がある。そして、逆打工法では、地下架構部分の工事が進まないと地上架構部分の工事を進めることができないため、地下架構部分の工事が停止すると、地上架構部分の工事も停止し、工事全体の工程に影響を及ぼしてしまう。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、逆打ち工法のＣＦＴ造を構築すべく地盤内に挿入された鋼管の鉛直精度を、レーザー光を利用して地盤を掘削することなく計測可能にするための鉛直精度測定用ターゲット及びその設置方法を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明の鋼管の鉛直精度測定用ターゲットは、開口部を有するダイヤフラムを内側に備える、地盤に挿入された鋼管内に設置され、前記鋼管の鉛直精度を測定すべくレーザー光が照射される鋼管の鉛直精度測定用ターゲットであって、
前記鋼管の前記ダイヤフラム上に設置され、前記レーザー光を受光する受光板と、前記受光板の両側から側方へ突出するように設けられたガイド材とからなるターゲット本体と、
前記ターゲット本体に接続され、前記ターゲット本体を前記鋼管内に吊り降ろすための複数の紐状の吊り具とを備え、
前記ターゲット本体が、前記吊り具の操作によって前記ダイヤフラムの前記開口部を通過可能な姿勢を取り得るように構成されていることを特徴とする。

本発明による鋼管の鉛直精度測定用ターゲットによれば、ターゲット本体を吊り降ろすための吊り具を備えているので、鋼管内にターゲット本体を挿入し、ダイヤフラムの開口部内を挿通させることができる。そして、深さの異なる各位置のダイヤフラム上に鉛直精度測定用ターゲットを設置し、鋼管の傾きを計測することにより鉛直精度を全長にわたって正確に把握することができる。

また、受光板の両側から側方へ突出するように設けられたガイド材を備えているので、鉛直精度測定用ターゲットをダイヤフラム上に設置した際に、受光板を鋼管内の中央部に配置することができる。

また、本発明において、前記受光板は、前記鋼管が鉛直状態であるときに前記レーザー光が照射される位置を示すマーカが表示されていることとすれば、鋼管が傾いた状態では、レーザー光が照射される位置がマーカからずれるので、そのずれた距離及び向きを計測することにより、鋼管の鉛直精度を評価することができる。

また、本発明において、前記ガイド材は棒状で、その先端は尖った形状に形成されていることとすれば、ガイド材の先端は鋼管の内周面に点で接することにより、内周面とガイド材との間にがたつきが生じないので、受光板を所望の位置に正確に設置することができる。

また、本発明において、前記鋼管は、角型管からなり、前記ガイド材の両端間の長さは、当該角型管の内寸の対角線の長さと同一であることとすれば、受光板を水平にすることにより、ガイド材が自然に対角線上に配置され、基準点が鋼管の軸心と一致する。したがって、短時間で容易に鉛直精度測定用ターゲットを設置することができる。

また、本発明において、前記鋼管は、丸型管からなり、前記ガイド材の両端間の長さは、当該丸型管の内径と同一であることとすれば、受光板を水平にすることにより、基準点が自然に鋼管の軸心と一致する。したがって、短時間で容易に鉛直精度測定用ターゲットを設置することができる。

また、本発明において、前記ガイド材は伸縮自在であることとすれば、鋼管の内径が異なる場合でも使用することができる。

また、本発明において、水平度を計測するための水準器を更に備えることとすれば、ターゲット本体を水平にすることができるので、基準点とレーザー光との距離を正確に計測することができる。したがって、正確な鉛直精度を評価することができる。

また、本発明の鋼管の鉛直精度測定用ターゲットを前記鋼管内のダイヤフラム内に設置する設置方法は、
前記ターゲット本体を前記吊り具で支持しながら前記鋼管内にその上端から挿入し、前記鋼管内を、前記吊り具の操作により前記ターゲット本体が前記開口部を通過可能となる姿勢に支持しつつ、前記ターゲット本体を設置すべきダイヤフラムである目標ダイヤフラムよりも上方のダイヤフラムの開口部を通過させながら降下させる降下工程と、
前記ターゲット本体が、前記目標ダイヤフラムの１つ上のダイヤフラムの開口部を通過したら、前記吊り具の操作により前記ターゲット本体の姿勢を変えて、前記ターゲット本体を前記吊り具で支持しながら、前記鋼管内のダイヤフラムの上に設置する設置工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の鉛直精度測定用ターゲットの設置方法によれば、吊り具でターゲット本体を支持して当該ターゲット本体を傾けた状態で鋼管内に挿入するので、ダイヤフラムの開口部内を挿通させることができる。

また、本発明において、ターゲット本体をダイヤフラムの上に設置すれば水平が確保されるので、水平度を考慮せずに設置することができる。

また、本発明において、前記鋼管は、角型管からなり、内周の角部に枕木を備え、前記ガイド材の端部を前記枕木の側面と前記鋼管の内周とから形成される隅部に設置することとすれば、ターゲット本体を水平にしたときにターゲット本体が水平方向に回転することを防止できるので、吊り具がターゲット本体に絡まることを防止できる。

本発明によれば、逆打ち工法のＣＦＴ造を構築すべく地盤内に挿入された鋼管の鉛直精度を全長にわたって、レーザー光を利用して地盤を掘削することなく計測可能にする。

本発明の第一実施形態に係る鉛直精度測定用ターゲットを鋼管内に設置した状態を示す概略側面図である。 本実施形態に係るターゲットを示す斜視図である。 受光板にレーザー光が照射された状態を示す平面図である。 鋼管内にターゲット本体を第１の吊り具を用いて吊り降ろしている状態を示す図である。 鋼管の上端にレーザー鉛直器を設置した状態を示す図である。 受光板にレーザー光が照射された状態を示す図である。 本発明の第二実施形態に係るターゲットを示す斜視図である。 ターゲットを鋼管内に設置した状態を示す平断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る鉛直精度測定用ターゲット５を鋼管２内に設置した状態を示す概略側面図である。
図１に示すように、レーザー鉛直器４から照射されるレーザー光を受光するための鉛直精度測定用ターゲット（以下、ターゲット５という）は、地盤Ｅに挿入された鋼管２内のダイヤフラム３上に設置される。本実施形態においては、鋼管２として、筒状の角型鋼管を用いた。この鋼管２の内部にコンクリートを充填することでＣＦＴが構築される。

ダイヤフラム３は、鋼管２の長手方向に所定の間隔で設けられている。このダイヤフラム３には開口が設けられていて、その開口の形状は、例えば、円形であり、その直径をＤとする。

ターゲット５は、鋼管２の鉛直精度を計測するための計測システム１を構成する装置の一つである。

計測システム１は、ターゲット５の他に、鋼管２内にレーザー光を鉛直に照射するためのレーザー鉛直器４と、ターゲット５上に照射されたレーザー光の到達位置を撮影するための撮像装置６と、撮像装置６により撮影した映像を表示するための表示装置７と、を備える。なお、レーザー鉛直器４は、レーザー光を鋼管２の上端面における軸心位置から鉛直方向下向きに照射するように設置されている。

図２は、本実施形態に係るターゲット５を示す斜視図である。
図２に示すように、ターゲット５は、レーザー光を受光するための長方形状の受光板８と受光板８の対向する辺８ａから両側に突出するように設けられた棒状のガイド材９とからなるターゲット本体と、このターゲット本体を鋼管２内に吊り降ろすための第１の吊り具１０及び第２の吊り具１１とから構成される。

受光板８の中心には、基準点となる点マーカ１４が表示されている。また、受光板８には、点マーカ１４上で直交する２本の基準線１６と、基準線１６に平行な複数の目盛線１７とが格子状に表示されている。

ガイド材９が接続されている受光板８の辺８ａの長さＬ１は、ダイヤフラム３に設けられた開口の直径Ｄよりも短い。また、ガイド材９が接続されていない受光板８の辺８ｂの長さＬ２は、上記開口の直径Ｄよりも長く、かつ、鋼管２の内寸よりも短い。

ガイド材９は１本の棒鋼からなり、その中央部が受光板８の下面に接着材や溶接等により接続されている。

ガイド材９の長さは、鋼管２の内寸の対角線の長さと同一になるように設定されている。また、ガイド材９の両端は、鋼管２の角部に点で接するように、尖った形状に形成されている。

第１の吊り具１０及び第２の吊り具１１はワイヤーロープからなり、一端がガイド材９の両側にそれぞれ接続されている。

ガイド材９を鋼管２内の対角線上に配置し、ダイヤフラム３上に設置すると、受光板８の点マーカ１４が鋼管２の軸心と一致する。したがって、鋼管２が鉛直状態のときに、受光板８に照射されたレーザー光のスポット１５は点マーカ１４上に存在し、鋼管２が鉛直状態から傾くとスポット１５は点マーカ１４からずれることとなる。

再び、図１を参照すると、撮像装置６は、受光板８を撮影するための電子カメラと、受光板８を照明するためのライトとから構成される。

本実施形態においては、電子カメラとして防雨型ＣＣＤカメラを、ライトとしてＬＥＤライトを用いた。

表示装置７は、地上に設置され、撮像装置６により撮影された受光板８の映像を表示するためのモニタである。すなわち、受光板８に照射されたレーザー光のスポット１５が撮像装置６で撮影され、表示装置７に表示される。

鋼管２の傾きの計測は、ダイヤフラム３上に設置された受光板８を撮像装置６で撮影し、その映像を表示装置７に表示してレーザー光の照射されたスポット１５位置が点マーカ１４からどの向きへどれだけずれているかを読み取る。例えば、図３に示すように、スポット１５が点マーカ１４から北へ５ｍｍ、西へ１０ｍｍずれている場合には、鋼管２の鉛直精度はターゲット５の深さ位置において、南へ５ｍｍ、東へ１０ｍｍずれていることとなる。

以下に、ターゲット５の設置方法について説明する。

図４は、鋼管２内にターゲット本体を第１の吊り具１０を用いて吊り降ろしている状態を示す図である。
図４に示すように、ターゲット本体を第１の吊り具１０で吊り下げて、ターゲット本体の長手方向が鋼管２の長手方向を向くように傾けた状態で鋼管２の上端から挿入する。

ターゲット本体をダイヤフラム３の開口内を挿通させながら所定の深さのダイヤフラム３の位置まで降下させる。上述したように、ガイド材９が接続されている受光板８の辺８ａの長さＬ１は、ダイヤフラム３に設けられた開口の直径Ｄよりも小さいので、この開口を通してターゲット５を吊り降ろすことができる。

次に、ターゲット本体が設置予定のダイヤフラム３に近づいたら、第１の吊り具１０及び第２の吊り具１１を操作してガイド材９を鋼管２の対角線上に配置する。そして、ガイド材９の両端をそれぞれ鋼管２の角部に当接させるように第１の吊り具１０及び第２の吊り具１１で支持しながらターゲット本体をダイヤフラム３上に設置する。その際、受光板８の辺８ｂの長さＬ２は、ダイヤフラム３に設けられた開口の直径Ｄよりも大きいので、ダイヤフラム３上に安定した状態で設置される。

ターゲット本体をダイヤフラム３上に設置すると、第１の吊り具１０及び第２の吊り具１１を緩めるなどにより、撮像装置６を吊り下げるためのワイヤーロープ１２や、撮像装置６から表示装置７に撮影画像を送信するためのケーブル１３を鋼管２内に挿入する際に邪魔にならないようにすることができる。

次に、ターゲット５を用いて鋼管２の鉛直精度を評価する方法について説明する。

図５は、鋼管２の上端にレーザー鉛直器４を設置した状態を示す図である。
図５に示すように、鋼管２の上端にレーザー鉛直器４を設置する。このとき、レーザー鉛直器４から照射されるレーザー光が鋼管２内に鉛直方向下向きで、かつ、鋼管２上面の軸心位置から照射されるように正確にレーザー鉛直器４を設置する。設置後、レーザー光を鋼管２内に照射する。

レーザー鉛直器４から発射されたレーザー光が受光板８に照射されて当該レーザー光のスポット１５が映し出されると、これを撮像装置６で撮影して表示装置７に表示する。

図６は、受光板８にレーザー光が照射された状態を示す図である。
図６に示すように、ターゲット５に記載されている基準線１６、目盛線１７を利用して、レーザー光のスポット１５位置と点マーカ１４とのずれ及びそのずれの向きを目視にて計測する。計測方法は、例えば、点マーカ１４から北方向にａ［ｍｍ］、西方向へｂ［ｍｍ］ずれていることを目視にて読み取る。

そして、この計測結果に基づいて、計測深度における鋼管２の鉛直精度は、南方向へａ［ｍｍ］、東方向へｂ［ｍｍ］であることを評価する。

以上説明した本実施形態におけるターゲット５によれば、ターゲット本体を吊り降ろすための第１の吊り具１０及び第２の吊り具１１を備えているので、鋼管２内にターゲット本体を挿入し、ダイヤフラム３の開口を挿通させることができる。そして、深さの異なる各位置のダイヤフラム３上にターゲット５を設置し、傾きを計測することにより鋼管２の鉛直精度を全長にわたって正確に把握することができる。

また、ガイド材９を備えているので、受光板８の点マーカ１４を常に鋼管２の軸心に一致させることができる。

また、ガイド材９の先端は尖った形状に形成されていて、鋼管２の内周面に点で接するため、内周面とガイド材９との間にがたつきが生じないので、点マーカ１４を容易に鋼管２の軸心に一致させることができる。

また、ガイド材９の長さが鋼管２の対角線の長さと同一なので、受光板８を水平にすることにより、ガイド材９が自然に対角線上に配置され、点マーカ１４が鋼管２の軸心と一致する。したがって、短時間で容易にターゲット５を設置することができる。

また、ターゲット５、撮像装置６は回収可能なので、鉛直精度を計測した後に回収して、再び他の鋼管２内に挿入することができるので、設備投資費が少なくてすむ。

なお、本実施形態においては、長方形の受光板８を用いた場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、三角形、円形、台形等でもよく、ダイヤフラム３の開口を挿通可能で、かつ、開口から脱落することなくダイヤフラム３上に設置可能な形状であればよい。

なお、受光板８に水準器を設けて、撮像装置６でその水準器を撮影した映像を表示装置７で確認してもよい。

次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

図７は、本発明の第二実施形態に係るターゲット２５を示す斜視図である。また、図８は、ターゲット２５を鋼管２内に設置した状態を示す平断面図である。
図７及び図８に示すように、ターゲット２５は、受光板８と２本のガイド材９ａ、９ｂとからなるターゲット本体と、受光板８の端部に設けられ、吊り具を接続するための第１の接続具２６及び第２の接続具２７と、一端が接続具２６、２７にそれぞれ接続された第１の吊り具１０及び第２の吊り具１１とから構成される。ガイド材９ａ、９ｂは、受光板８の下で交差するように配置されている。

第１の接続具２６及び第２の接続具２７は、受光板８の表面（すなわち基準線１６や目盛線１７が記載されている面。図７は基準線１６及び目盛線１７の記載を省略している。）に取り付けられている。両接続具２６、２７が受光板８の表面に取り付けられていることにより、ターゲット本体を両吊り具１０、１１で吊り下げたときに、両吊り具１０、１１が受光板８やガイド材９ａ、９ｂに巻き付かないので、受光板８の表面が必ず上を向くこととなる。

そして、ターゲット２５は、鋼管２の角部に設けられた枕木２３の側面と鋼管２の内周面との間に形成される隅部にガイド材９ａ、９ｂが当接するように設置される。鋼管２の角部に枕木２３が取り付けられているので、ターゲット本体を水平にしたときにターゲット２５が水平方向に回転することを防止し、両吊り具１０、１１がターゲット本体に絡まることを防止できる。ガイド材９ａとガイド材９ｂの一端側端部間の距離Ｇは、隣接する枕木２３間の長さと同じになるように調整されている。

以上説明した本実施形態におけるターゲット２５によれば、受光板８の表面に第１の接続具２６及び第２の接続具２７を設けるので、ターゲット２５を所定の深さ位置に設置する際に、両接続具２６、２７を介して両吊り具１０、１１でターゲット本体を吊ることにより、常に両接続具２６、２７を取り付けた側の面、すなわち受光板８の表面を上向きにすることができる。したがって、両吊り具１０、１１がターゲット２５に巻き付いて、ターゲット２５を操作できなくなることを防止できる。

また、鋼管２の角部に枕木２３が取り付けられているので、ターゲット２５を水平にしたときにターゲット２５が水平方向に回転することを防止し、両吊り具１０、１１がターゲット２５に絡まることを防止できる。

また、上述した各実施形態においては、受光板８に格子状の目盛線１７が表示されている場合について説明したが、この表示方法に限定されるものではなく、点マーカ１４を中心とする同心円状の目盛線が記載されていてもよい。

なお、上述した各実施形態においては、鋼管２として、角型鋼管を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、丸型鋼管でもよい。丸型鋼管を用いる場合には、ガイド材９、９ａ、９ｂの長さを丸型管の内径と同一にすれば、受光板８をダイヤフラム３上に設置することにより、点マーカ１４が自然に軸心と一致する。したがって、短時間で容易にターゲット５を設置することができる。

なお、上述した各実施形態においては、ガイド材９、９ａ、９ｂとして棒鋼を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、カメラ用三脚等に使用されているような、大径な外パイプの内側に小径な内パイプを挿通し、両パイプをパイプクランプによって固定する機構として、長さを調整可能なものとしてもよい。ガイド材９、９ａ、９ｂを伸縮自在な機構とすることにより、鋼管２の内径が異なるものにも使用することができる。

１ 計測システム
２ 鋼管
３ ダイヤフラム
４ レーザー鉛直器
５ ターゲット
６ 撮像装置
７ 表示装置
８ 受光板
８ａ、８ｂ 辺
９ ガイド材
９ａ、９ｂ ガイド材
１０ 第１の吊り具
１１ 第２の吊り具
１２ ワイヤーロープ
１３ ケーブル
１４ 点マーカ
１５ スポット
１６ 基準線
１７ 目盛線
２３ 枕木
２５ ターゲット
２６ 第１の接続具
２７ 第２の接続具
Ｌ１、Ｌ２ 辺の長さ
Ｇ 距離
Ｄ 開口の直径
Ｅ 地盤

Claims (9)

1. 開口部を有するダイヤフラムを内側に備える、地盤に挿入された鋼管内に設置され、前記鋼管の鉛直精度を測定すべくレーザー光が照射される鋼管の鉛直精度測定用ターゲットであって、
   前記鋼管の前記ダイヤフラム上に設置され、前記レーザー光を受光する受光板と、前記受光板の両側から側方へ突出するように設けられたガイド材とからなるターゲット本体と、
   前記ターゲット本体に接続され、前記ターゲット本体を前記鋼管内に吊り降ろすための複数の紐状の吊り具とを備え、
   前記ターゲット本体が、前記吊り具の操作によって前記ダイヤフラムの前記開口部を通過可能な姿勢を取り得るように構成されていることを特徴とする鋼管の鉛直精度測定用ターゲット。
2. 前記受光板は、前記鋼管が鉛直状態であるときに前記レーザー光が照射される位置を示すマーカが表示されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の鉛直精度測定用ターゲット。
3. 前記ガイド材は棒状で、その先端は尖った形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の鉛直精度測定用ターゲット。
4. 前記鋼管は、角型管からなり、前記ガイド材の両端間の長さは、当該角型管の内寸の対角線の長さと同一であることを特徴とする請求項１又は３に記載の鋼管の鉛直精度測定用ターゲット。
5. 前記鋼管は、丸型管からなり、前記ガイド材の両端間の長さは、当該丸型管の内径と同一であることを特徴とする請求項１又は３に記載の鋼管の鉛直精度測定用ターゲット。
6. 前記ガイド材は伸縮自在であることを特徴とする請求項１、３〜５のうち何れか一項に記載の鋼管の鉛直精度測定用ターゲット。
7. 水平度を計測するための水準器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の鉛直精度測定用ターゲット。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の鉛直精度測定用ターゲットを、前記鋼管内の前記ダイヤフラム上に設置する設置方法において、
   前記ターゲット本体を前記吊り具で支持しながら前記鋼管内にその上端から挿入し、前記鋼管内を、前記吊り具の操作により前記ターゲット本体が前記開口部を通過可能となる姿勢に支持しつつ、前記ターゲット本体を設置すべきダイヤフラムである目標ダイヤフラムよりも上方のダイヤフラムの開口部を通過させながら降下させる降下工程と、
   前記ターゲット本体が、前記目標ダイヤフラムの１つ上のダイヤフラムの開口部を通過したら、前記吊り具の操作により前記ターゲット本体の姿勢を変えて、前記ターゲット本体を前記吊り具で支持しながら、前記鋼管内のダイヤフラムの上に設置する設置工程と、を備えることを特徴とする鋼管の鉛直精度測定用ターゲットの設置方法。
9. 前記鋼管は、角型管からなり、内周の角部に枕木を備え、前記ガイド材の端部を前記枕木の側面と前記鋼管の内周とから形成される隅部に設置することを特徴とする請求項８に記載の鋼管の鉛直精度測定用ターゲットの設置方法。

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