JP5729694B2 - 位置計測用ターゲットの取付装置および打設杭の位置計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置計測用ターゲットの取付装置および打設杭の位置計測方法に関し、さらに詳しくは、打設杭に対して付替えが容易であるとともに、計測精度を向上させることができる位置計測用ターゲットの取付装置および打設杭の位置計測方法に関するものである。

打設杭の上下位置を計測する際に、レーザ変位計を用いた方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の発明では、レーザ反射板が打設杭の外周面に対して、溶接やマグネット式に台座等を用いて取付られる。打設杭は、油圧ハンマーによって打設されるため、打設の際に衝撃や振動が生じる。したがって、単なるマグネット式の台座では、レーザ反射板をずれることなく取り付けることが難しく、レーザ反射板にずれが生じると計測精度に誤差が生じることになる。それ故、高い計測精度が要求される場合は、レーザ反射板を溶接によって打設杭に取り付ける必要がある。しかしながら、溶接でレーザ反射板を取り付けると、打設杭は打ち込みにより下方移動するので、別の位置に付け替えるには多大な作業時間が必要になるという問題がある。

特開２００５−２６４５０５号公報

本発明の目的は、打設杭に対して付替えが容易であるとともに、計測精度を向上させることができる位置計測用ターゲットの取付装置および打設杭の位置計測方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の位置計測用ターゲットの取付装置は、位置計測用ターゲットを打設杭に取付ける位置計測用ターゲットの取付装置において、複数の剛体プレートを折りたたみ可能に連結した帯状のベース部と、これら剛体プレートの裏面に取付けられた磁石と、前記打設杭に巻き付くようにして、前記ベース部を打設杭の外周面に向かって押し付ける締め付けベルトと、前記ベース部から上方に延びる取付フレームと、前記打設杭に巻き付くようにして、前記取付フレームを打設杭の外周面に向かって押し付ける締め付けベルトとを有し、前記ベース部が前記取付フレームよりも前記打設杭の周方向に突出して延在し、前記ベース部に位置計測用ターゲットが間接的または直接的に取り付けられ、それぞれの前記締め付けベルトが繊維製、樹脂製または金属製であり、その打設杭と当接するすべての部分がゴム材であることを特徴とする。

本発明の打設杭の位置計測方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の位置計測用ターゲットの取付装置を用いて打設杭に取り付けたターゲットからの光を位置計測装置により受光し、この光に基づいて演算装置によって前記打設杭の上下位置を算出することを特徴とする。

本発明によれば、帯状のベース部を構成する剛体プレートの裏面に取り付けられた磁石の磁力と、締め付けベルトによる締め付け力とによって、位置計測用ターゲットが打設杭に取り付けられる。しかも、締め付けベルトの打設杭と当接するすべての部分がゴム材なので、このゴム材による摩擦力が得られ、加えて、ベース部は複数の剛体プレートを折りたたみ可能に連結した構造なので、様々な表面形状の打設杭に対しても磁石が有効な磁力を発揮する向きに設定されるので、位置計測用ターゲットを安定して強固に打設杭の外周面に固定できる。これに伴って、計測精度を向上させるには有利になる。また、打設杭に対して位置計測用ターゲットを別の位置に付替える作業も迅速に行なえる。

さらに、締め付けベルトの裏面と打設杭の外周面に間にゴム材が介在するので、打設杭の外周面に傷が生じ難くなり、例えば、打設杭の外周面に防食塗料が塗布されている場合は、防食塗料の剥がれを防止するには有利になる。

本発明の取付装置では、それぞれの前記締め付けベルトを長手方向中途で分割し、この分割したベルト両端部のうち、一方のベルト端部側に設けた支点を中心にして回動するレバーを設け、このレバーに前記他方のベルト端部を取り付けた構成にすることもできる。この構成によれば、締め付けベルトの締め付けおよび締め付け解除がより簡単に行なえる。この際に、前記支点を一方のベルト端部側でベルト長手方向にスライド可能に設け、前記他方のベルト端部を前記レバーの長手方向にスライド可能に設けた構成にすることもできる。この構成によれば、外径（外周長）の異なる様々な打設杭に対して、締め付けベルトの締め付けおよび締め付け解除が簡単に行なえる。

前記位置計測用ターゲットがそれぞれの前記締め付けベルトの上下方向の間の位置で前記ベース部に間接的または直接的に取り付けられている構成にすることもできる。

前記磁石が弾性部材を介在させて剛体プレートの裏面に取付けられている構成にすることもできる。この構成によれば、磁石を打設杭の表面形状にさらに追従させ易くなり、様々な表面形状の打設杭に一段と安定して取付け易くなる。

本発明の打設杭の位置計測方法では、例えば、前記位置計測装置により受光した光に基づいて、打設杭の経時上下位置データを取得し、この取得したデータにおいて、打ち込み毎に、最大変位量およびその打ち込みで生じる上下位置データの上下動が収束した時の上下変位量を算出し、複数回の打ち込みに対して、前記最大変位量および収束した時の上下変位量とにより、打設杭の貫入量およびリバウンド量を算出する。これにより、打設杭の支持力を把握することができる。

前記位置計測装置が、ＪＩＳ Ｃ ６８０２で規定するクラス２のレーザ変位計であり、前記ターゲットがレーザ反射板にすることもできる。この場合、安全性が高いレーザ光を使用するため、作業の安全性を高めることができる。

本発明の位置計測用ターゲットの取付装置を例示する正面図である。 図１の取付装置のＡ−Ａ断面図である。 図１の取付装置の側面図である。 図１の取付装置を用いて取り付けたレーザ反射板を打設杭に取り付けた状態を例示する平面図である。 図１の締め付けベルトを締め付ける工程を平面視で例示する説明図である。 図５の締め付けベルトの構造を一部拡大して平面視で例示する説明図である。 図１の取付装置によって取り付けたレーザ反射板を使用して打設杭の位置を計測している状態を例示する説明図である。 取付装置の参考形態を例示する正面図である。 図８の取付装置の側面図である。 図８の締め付けベルトを締め付ける工程を平面視で例示する説明図である。 図８の取付装置によって取り付けたＬＥＤターゲットを使用して打設杭の位置を計測している状態を例示する説明図である。 打設杭の経時上下位置データを例示するグラフ図である。

以下、本発明の位置計測用ターゲットの取付装置および打設杭の位置計測方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図６に例示するように、本発明の位置計測用ターゲットの取付装置１（以下、取付装置１という）は、位置計測用ターゲットを打設杭１９に取付けるものである。この実施形態では、位置計測用ターゲットがレーザ反射板２になっている。

取付装置１は、複数の剛体プレート８を連結部９を介して折りたたみ可能に連結した帯状のベース部７と、これら剛体プレート８の裏面に取付けられた磁石１０と、締め付けベルト１２とを有している。

ベース部７にはレーザ反射板２が間接的または直接的に取り付けられる。この実施形態では、取付フレーム３を介してレーザ反射板２がベース部７に対して、水平方向前方に突出して取り付けられている。

それぞれの剛性プレート８は、図２に例示するように断面コ字状であり、その幅方向両端部の前方に突出した部分に挿入孔８ａを有している。剛体プレート８としては、鋼板等の金属板や硬質樹脂板等を用いる。

連結部９としては、蝶番などのヒンジ機構、ゴムなどの可撓性部材を用いることができる。連結部９を介して適宜の数の剛体プレート８が連結される。

取付フレーム３は、ベース部７に対して溶接やボルト固定などによって一体化されていて、ベース部７から上方に延びている。取付フレーム３の上端部は、剛体プレート８と同様に断面コ字状であり、幅方向両端部の前方に突出した部分に挿入孔３ａを有している。また、取付フレーム３の上端部の裏面は磁石１０が取り付けられている。

それぞれの磁石１０の裏面には、磁力の強さに実質的に影響を及ぼさない保護フィルム１０ａが貼り付けられている。保護フィルム１０ａとしては、例えば、０．２ｍｍ以下の薄肉の各種樹脂フィルムを用いる。保護フィルム１０ａは任意に設けることができる。

締め付けベルト１２は、それぞれの剛性プレート８の挿通孔８ａを挿通して、打設杭１９に巻き付くようにして、ベース部７を打設杭１９の外周面に向かって押し付ける。また、取付フレーム３の挿通孔３ａにも、締め付けベルト１２が挿通して打設杭１９に巻き付くようになっている。

締め付けベルト１２としては、例えば、繊維製、樹脂製、金属製等のベルトを用いることができる。これら締め付けベルト１２の打設杭１９と当接するすべての部分がゴム材１２ａになっている。

図５に例示するように、締め付けベルト１２は長手方向中途で分割され、この分割されたベルト両端部のうち、一方のベルト端部１２ｂ側には支点１３が設けられるとともに、この支点１３を中心にして回動するレバー１４が設けられている。このレバー１４には他方のベルト端部１２ｃが取り付けられている。他方のベルト端部１２ｃにはスプリング等の弾性部材１５が設けられている。

締め付けベルト１２を締め付ける場合は、支点１３を中心にしてレバー１４を一方のベルト端部１２ｂ側に向かって回動させる。締め付けを解除する場合は、レバー１４を締め付ける場合を反対方向（他方のベルト端部１２ｃ側）に回動させる。

締め付けベルト１２の締め付け機構は、図５に示した構造に限らないが、この構造によれば、締め付けベルト１２の締め付けおよび締め付け解除がより簡単に行なえる。

この実施形態では、図６に例示するように支点１３が一方のベルト端部１２ｂ側でベルト長手方向にスライド可能に設けられている。そして、他方のベルト端部１２ｃはレバー１４の長手方向にスライド可能に設けられている。これにより、外径（外周長）の異なる様々な打設杭１９に対して、締め付けベルト１２の締め付けおよび締め付け解除をより簡単に行なうことができる。

尚、締め付けベルト１２の本数や配置は適宜、決定することができる。取付フレーム３の上端部は必要に応じて設ければよい。即ち、取付フレーム３の上端部の裏面の磁石１０や挿通孔３ａを挿通する締め付けベルト１２は任意に設けることができる。

打設杭１９の上下位置を計測する場合は、図７に例示するように、この取付装置１を用いてレーザ反射板２を打設杭１９に取り付けて、水平方向に突出させた状態にする。そして、レーザ反射板２に対向させてレーザ変位計１６を配置する。

この状態で、作業船２２に搭載されたクレーン２１により吊下げられた杭打ち機２０によって杭１９を打設する。この際に、レーザ変位計１６から投射されたレーザ光が打設杭１９に取り付けたレーザ反射板２に反射し、この反射光をレーザ変位計１６により受光して、この光に基づいて演算装置１８によって打設杭１９の上下位置を算出する。算出した結果はモニタ１８ａに表示される。演算装置１８としては、パーソナルコンピュータ等を用いる。

この取付装置１によれば、磁石１０の磁力と、締め付けベルト１２の締め付け力とによって、レーザ反射板２が打設杭１９に取り付けられる。そのため、打設杭１９に対してレーザ反射板２を別の位置に付替える作業が迅速に行なえる。

また、締め付けベルト１２の打設杭１９と当接するすべての部分がゴム材１２ａなので、このゴム材１２ａによる摩擦力が得られる。これに加えて、ベース部７は複数の剛体プレート８を折りたたみ可能に連結した構造なので、様々な表面形状の打設杭１９に対して有効な磁力を発揮するように磁石１０の向きが設定できる。それ故、レーザ反射板２を安定して強固に打設杭１９の外周面に固定することが可能になる。したがって、レーザ反射板２のずれが防止され、計測精度を向上させるには有利になる。

締め付けベルト１２は、締め付け時に、打設杭１９の外周面を擦るので、打設杭１９の外周面を傷つけ易い。ところが、本発明では、締め付けベルト１２の裏面と打設杭１９の外周面に間にはゴム材１２ａが介在するので、打設杭１９の外周面には傷が生じ難くなる。例えば、打設杭１９の外周面には防食塗料１９ａが塗布されている場合があるが、この場合には防食塗料１９ａの剥がれを防止するには有利になる。

さらに、この実施形態では、磁石１０の裏面に保護フィルム１０ａが設けられているので、磁石１０によって打設杭１９の外周面を傷つけることも防止できる。

レーザ変位計１６としては、種々の装置を使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｃ ６８０２で規定するクラス２、クラス３の装置を用いることができるが、クラス２の装置を用いれば、安全性が高いレーザ光を使用するため、作業の安全性を高めることができる。

図８〜図１０に取付装置１の参考形態を例示する。

この参考形態では、位置計測用ターゲットがＬＥＤターゲット４になっている。

この取付装置１は、先の実施形態と同様に、複数の剛体プレート８を折りたたみ可能に連結した帯状のベース部７を、上下に間隔をあけて２組有している。これら剛体プレート８の裏面には磁石１０が取付けられている。また、それぞれの剛体プレート８の挿通孔８ａには、締め付けベルト１２が挿通している。

ベース部７にはＬＥＤターゲット４が、間接的または直接的に取り付けられる。この実施形態では、取付板５は上下のベース部７に対して溶接やボルト固定などによって一体化されて、上下のベース部７の間に配置されている。取付板５にＬＥＤターゲット４が載置され、この取付板５を介してＬＥＤターゲット４がベース部７に取り付けられている。ＬＥＤターゲット４から延びるターゲットケーブル６は、後述するＰＳＤカメラ１７に接続される。

この参考形態では、磁石１０とベース部７との間に弾性部材１１が介在している。この弾性部材１１は任意に設けることができる。弾性部材１１としては、スプリングやゴム等を用いることができる。この構成では、それぞれの磁石１０が打設杭１９の表面形状に応じて弾性部材１１によって押圧されるので、磁石１０を打設杭１９の表面形状にさらに追従させ易くなる。

この参考形態では、ゴム製の締め付けベルト１２が用いられている。そのため、先の実施形態のように、特別に、締め付けベルト１２の裏面にゴム材１２ａを設ける必要がない。図１０に例示するように、締め付けベルト１２の締め付け機構は、先の実施形態と基本的に同じであるが、ゴム製のベルト１２なので、図６に示した弾性部材１５を不要にできる。締め付けベルト１２の本数や配置は適宜、決定することができる。

打設杭１９の上下位置を計測する場合は、図１１に例示するように、この取付装置１を用いてＬＥＤターゲット４を打設杭１９に取り付ける。そして、ＬＥＤターゲット４に対向させてＰＳＤカメラ１７を設置して、ピントおよび光量を合わせる。

この状態で、作業船２２に搭載されたクレーン２１により吊下げられた杭打ち機２０によって杭１９を打設する。この際に、ＬＥＤターゲット４からの光をＰＳＤカメラ１７により受光して、この光に基づいて演算装置１８によって打設杭１９の上下位置を算出する。算出した結果はモニタ１８ａに表示される。

この参考形態においても、先の実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、ＬＥＤターゲット４を安定して強固に打設杭１９の外周面に固定できる。これに伴って、計測精度を向上させるには有利になる。また、打設杭１９に対してＬＥＤターゲット４を別の位置に付替える作業も迅速に行なえる。そして、打設杭１９の外周面には傷が生じ難くなる。

尚、本発明の取付装置１により取り付けるターゲットは、実施形態や参考形態に例示したレーザ反射板２やＬＥＤターゲット４に限定されるものではない。

以下に、具体的な打設杭１９の上下位置の計測方法を説明する。

ターゲット（レーザ反射板２、ＬＥＤターゲット４）は、取付装置１を用いて打設杭１９に取り付ける。そして、位置計測装置（レーザ変位計１６、ＰＳＤカメラ１７）により受光した光に基づいて、図１２に例示するように、打設杭１９の経時上下位置データを取得する。

取得したデータにおいて、１回の打ち込み毎に、最大変位量およびその打ち込みで生じる上下位置データの上下動が収束した時の上下変位量を算出する。例えば、予め所定の上下振幅を設定しておき、経時上下位置データが、設定した上下振幅範囲内になった時点を上下位置データの上下動が収束した時点とする。

１回目の打ち込みでは、上下位置データの上下動が収束した時の上下変位量（貫入量）はＳ１となる。最大変位量は最も下方に位置する点となる。そして、この最大変位量からＳ１を差し引くとリバウンド量Ｋ１になる。

ここで、例えば、打設杭１９の動的極限支持力Ｒｄｕを算出する場合は、打設作業の最後の１０回の打ち込みに対して、打ち込み毎の最大変位量および収束した時の上下変位量（貫入量）により、打設杭１９の貫入量Ｓおよびリバウンド量Ｋを算出する。打ち込みによって打設杭１９は徐々に下方移動するので、適宜、ターゲット２、４を別の位置に付け替える。１回の打ち込み（打撃）に要する時間は、０．０１秒程度なので、データの取得頻度は例えば、３０００回〜５０００回／秒にする。

具体的には、１回目〜１０回目のそれぞれの打ち込みでの貫入量Ｓ１〜Ｓ１０の合計値を１０で割った平均値Ｓを貫入量として算出する。また、リバウンド量Ｋ１〜Ｋ１０の合計値を１０で割った平均値Ｋをリバウンド量として算出する。この算出した貫入量Ｓ（ｍ）およびリバウンド量Ｋ（ｍ）を下記（１）に代入してＲｄｕを求める。
Ｒｄｕ（ｋＮ）＝（ｅｆ・Ｆ・ｆ）／（Ｓ＋Ｋ／２）・・・（１）
ここで、ｅｆはハンマー効率、Ｆは衝撃エネルギー、ｆは補正係数である。

また、下記（２）により許容支持力Ｒｄａが求めることができる。
Ｒｄａ（ｋＮ）＝Ｒｄｕ／３・・・（２）

レーザ変位計１６が船から延ばされたポールに支持されている場合は、取得した打設杭１９の経時上下位置データに船の上下動のノイズが混在する。そのため、取得した経時上下位置データを、例えば、ＦＦＴ処理等のデータ処理することにより、このノイズを除去して打設杭１９の真の経時上下位置データを取得する。

尚、打設杭１９の位置計測方法として、本発明の取付装置１を用いて打設杭１９に取り付けたターゲット２、４を使用する形態を示したが、この位置計測方法は取付装置１の仕様を問わずに適用することができる。即ち、溶接等によって打設杭１９に固定したターゲット２、４を使用する場合にも、上述した位置計測方法を用いることができる。

１ 取付装置
２ レーザ反射板（ターゲット）
３ 取付フレーム
３ａ 挿通孔
４ ＬＥＤターゲット（ターゲット）
５ 取付板
６ ターゲットケーブル
７ ベース部
８ 剛体プレート
８ａ 挿通孔
９ 連結部
１０ 磁石
１０ａ 保護フィルム
１１ 弾性部材
１２ 締め付けベルト
１２ａ ゴム材
１２ｂ 一方のベルト端部
１２ｃ 他方のベルト端部
１３ 支点
１４ レバー
１５ 弾性部材
１６ レーザ変位計（位置計測装置）
１７ ＰＳＤカメラ（位置計測装置）
１８ 演算装置
１８ａ モニタ
１９ 打設杭
１９ａ 防食塗料
２０ 杭打ち機
２１ クレーン
２２ 作業船

Claims (8)

1. 位置計測用ターゲットを打設杭に取付ける位置計測用ターゲットの取付装置において、複数の剛体プレートを折りたたみ可能に連結した帯状のベース部と、これら剛体プレートの裏面に取付けられた磁石と、前記打設杭に巻き付くようにして、前記ベース部を打設杭の外周面に向かって押し付ける締め付けベルトと、前記ベース部から上方に延びる取付フレームと、前記打設杭に巻き付くようにして、前記取付フレームを打設杭の外周面に向かって押し付ける締め付けベルトとを有し、前記ベース部が前記取付フレームよりも前記打設杭の周方向に突出して延在し、前記ベース部に位置計測用ターゲットが間接的または直接的に取り付けられ、それぞれの前記締め付けベルトが繊維製、樹脂製または金属製であり、その打設杭と当接するすべての部分がゴム材であることを特徴とする位置計測用ターゲットの取付装置。
2. それぞれの前記締め付けベルトを長手方向中途で分割し、この分割したベルト両端部のうち、一方のベルト端部側に設けた支点を中心にして回動するレバーを設け、このレバーに前記他方のベルト端部を取り付けた請求項１に記載の位置計測用ターゲットの取付装置。
3. 前記支点を一方のベルト端部側でベルト長手方向にスライド可能に設け、前記他方のベルト端部を前記レバーの長手方向にスライド可能に設けた請求項２に記載の位置計測用ターゲットの取付装置。
4. 前記位置計測用ターゲットがそれぞれの前記締め付けベルトの上下方向の間の位置で前記ベース部に間接的または直接的に取り付けられている請求項１〜３のいずれかに記載の位置計測用ターゲットの取付装置。
5. 前記磁石が弾性部材を介在させて剛体プレートの裏面に取付けられている請求項１〜４のいずれかに記載の位置計測用ターゲットの取付装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の位置計測用ターゲットの取付装置を用いて打設杭に取り付けたターゲットからの光を位置計測装置により受光し、この光に基づいて演算装置によって前記打設杭の上下位置を算出することを特徴とする打設杭の位置計測方法。
7. 前記位置計測装置により受光した光に基づいて、打設杭の経時上下位置データを取得し、この取得したデータにおいて、打ち込み毎に、最大変位量およびその打ち込みで生じる上下位置データの上下動が収束した時の上下変位量を算出し、複数回の打ち込みに対して、前記最大変位量および収束した時の上下変位量とにより、打設杭の貫入量およびリバウンド量を算出する請求項６に記載の打設杭の位置計測方法。
8. 前記位置計測装置が、ＪＩＳ Ｃ ６８０２で規定するクラス２のレーザ変位計であり、前記ターゲットがレーザ反射板である請求項６または７に記載の打設杭の位置計測方法。

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