JP6272404B2 - Ground cutting condition monitoring device - Google Patents
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Description
本発明は、軟弱地盤改良工法のうち、地盤中に挿入された注入管の噴射ノズルから高圧噴射される固化剤と原土とを撹拌混合して地盤改良体を造成する際の地盤の切削状態を、モニタリングするために、前記注入管から所定間隔を隔てて地盤中に埋設される計測パイプ内に挿入して、用いられるモニタリング装置に関するものである。 The present invention is a soft ground improvement method, the ground cutting state when creating a ground improvement body by stirring and mixing the solidifying agent and the raw soil injected with high pressure from the injection nozzle of the injection pipe inserted into the ground Is to be used by being inserted into a measurement pipe buried in the ground at a predetermined interval from the injection pipe.
一般に、高圧噴射撹拌工法は、地中に挿入した注入管を介し、その先端の噴射ノズルから固化材を高圧噴射し、その強力なエネルギーによって原地盤を切削崩壊し、かつ固化材と原土とを強制的に撹拌混合して円柱状の改良体を造成する方法であり、仮設から本設工事まで多目的に利用可能な地盤改良工法として知られている。
しかしながら、原土と固化材との撹拌混合が地中で行われ目視できないため、何らかの方法により施工状況を確認する必要がある。従来、この種の確認は、施工後に行うチェックボーリングや造成された地盤改良体の頭部を一部露出させる等の方法によって行っていた。
また、例えば、特許文献1(特開平07−18660号公報)には、注入管の先端に吊したゾンデ内の電極群により、その周囲の地盤改良柱と土の比抵抗を測定し、その測定値に基づいて形成されつつある地盤改良体の出来上がり状況を推定する確認方法が記載されている。
In general, the high-pressure jet agitation method is a method in which a solidified material is injected at a high pressure from an injection nozzle at its tip through an injection pipe inserted into the ground, and the ground is cut and collapsed by its powerful energy, and the solidified material and the soil This is a method for forcibly stirring and mixing to create a cylindrical improvement body, and is known as a ground improvement method that can be used for multiple purposes from temporary installation to main construction.
However, since the stirring and mixing of the raw earth and the solidified material is performed in the ground and cannot be visually observed, it is necessary to confirm the construction status by some method. Conventionally, this type of confirmation has been performed by methods such as check boring performed after construction or a part of the head of the ground improvement body that has been created.
Further, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-18660), the resistivity of the ground improvement column and soil around it is measured by an electrode group in a sonde suspended from the tip of the injection tube, and the measurement is performed. A confirmation method for estimating the completion status of the ground improvement body being formed based on the value is described.
また、特許文献2(特開2007−182695号公報)には、酸化系カルシウムを主成分とするセメント系固化材を含むスラリーを地中に噴射撹拌して円柱状の地盤改良体を造成する高圧噴射撹拌工法において、酸化カルシウムの含有率が大きいほど造成される地盤改良体の径が小さいという関係を利用して、酸化カルシウムの含有率から地盤改良体の径を推定する方法が記載されている。
また、特許文献3(特開2012−62626号公報)には、注入管の周囲に挿入される複数の建込み管と、当該建込み管内にそれぞれ設置され、注入管先端の噴射ノズルから高圧噴射される固化材の建込み管に当たる音をモニタリングする複数の集音器と、噴射ノズルのステップアップに連動して集音器をステップアップさせる巻き上げ装置と、集音器によってモニタリングされた音のデータを集中管理する管理装置と、モニタリングされた音のデータを記録する記録装置とを備えて構成するモニタリング装置が記載されている。
Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182695) discloses a high pressure in which a slurry containing a cement-based solidified material mainly composed of oxidized calcium is jetted and stirred into the ground to form a cylindrical ground improvement body. In the jet agitation method, a method is described in which the diameter of the ground improvement body is estimated from the content of calcium oxide by utilizing the relationship that the diameter of the ground improvement body formed is smaller as the content ratio of calcium oxide is larger. .
In Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2012-62626), a plurality of built-in pipes inserted around the injection pipe, and a high-pressure jet from the injection nozzle at the tip of the injection pipe are installed in the built-in pipe, respectively. Sound collectors that monitor the sound that strikes the built-in pipe of the solidified material, a hoisting device that steps up the sound collector in conjunction with stepping up the injection nozzle, and sound data monitored by the sound collector A monitoring device is described that includes a management device that centrally manages the sound and a recording device that records monitored sound data.
しかしながら、チェックボーリングや地盤改良体の頭部を一部露出して地盤改良体の径を確認する方法は、いずれも地盤改良体を造成した後に行う方法であるため、たとえ未改良部分が確認されても、すぐには対応ができず、また改めて装置を備え付けて施工する必要がありきわめて効率のわるいものであった。
また、特許文献1の検出装置は、注入管の先端に吊したゾンデ内の電極群により、その周囲の地盤改良柱と土の比抵抗を測定し、地質改良体の出来より状況を推定する方法であるため、地盤改良体の径を、瞬時に且つ的確に測定し得るものではない。
また、特許文献2にあっては、地盤改良体の酸化カルシウム含有率を測定するものであるため、リアルタイム処理とはいえず、また、地盤改良体の径を正確に予測することは、困難といわざるを得ない。
However, check boring and the method of confirming the diameter of the ground improvement body by partially exposing the head of the ground improvement body are methods that are performed after the ground improvement body is created. However, it was not possible to respond immediately, and it was necessary to install a new device for construction.
Moreover, the detection apparatus of
In
また、特許文献3にあっては、高速噴射される固化材の建込み管に当たる音が建込み管の中で、上下方向に広がり、または共鳴するため、固化材の建込み管に当たる位置を的確に検知し得ないという課題がある。
さらに、特許文献3にあっては、集音マイクを任意の位置に固定することができる、としているが、移動するには集音器を内装したパッカー内に別途地上から下したエアホースをもって、パッカー内の空気を抜いて収納させ、そして、パッカー内に空気を注入して膨脹させることにより固定する、という厄介な作業を強いられるという、不便さがあると共に、巻上機とは別途にエアポンプや送風管を設けなければならないので、製造コスト、作業コストが嵩む要因となる。
Further, in
Further, in
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、第1の目的とするところは、地中に挿入された注入管の噴射ノズルから高圧噴射される固化材が、注入管の周囲の地盤内に挿入された計測パイプに当たることを、施工中に的確に検出することができ、それによって、原地盤の切削状態をリアルタイムに把握することが可能なモニタリング装置を提供することにあり、
第2の目的とするところは、注入管の噴射ノズルの移動に伴って本体部に固定された加速度変換器を任意に、または連動して円滑に連続的に移動することが可能な地盤の切削状態モニタリング装置を提供することにあり、第3の目的とするところは、注入管の噴射ノズルの上昇速度や上昇開始時点、停止情報などが知り得ない状況にあっても、計測パイプに内挿された加速度変換器付きの本体部の位置を、噴射ノズルの位置に追従させ得る地盤の切削状態モニタリング装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a first object is to provide a solidified material, which is injected at high pressure from an injection nozzle of an injection pipe inserted into the ground, around the injection pipe. It is to provide a monitoring device that can accurately detect during construction that it hits a measuring pipe inserted into the pipe, and thereby can grasp the cutting state of the original ground in real time.
The second object is to cut the ground which can smoothly and continuously move the acceleration converter fixed to the main body part arbitrarily or in conjunction with the movement of the injection nozzle of the injection tube. The third purpose is to provide a condition monitoring device. Even if the rising speed of the injection nozzle of the injection pipe, the starting point of the rising, and stop information cannot be known, it is inserted into the measuring pipe. An object of the present invention is to provide a ground cutting state monitoring device capable of causing the position of a main body portion with an acceleration transducer to follow the position of an injection nozzle.
請求項1に記載した発明に係る地盤の切削状態モニタリング装置は、上述した第1および第2の目的を達成するために、
地盤中に挿入された注入管の噴射ノズルから高速噴射される固化材による地盤の切削状態をモニタリングするため、前記注入管から所定間隔を隔てて地盤中に埋設される計測パイプ内に挿入して用いられるモニタリング装置において、
前記計測パイプの内壁に向けて拡圧弾力が付与された複数のローラ付きアームによって保持される本体部と、
前記計測パイプの内壁面に受感軸を垂直に向けるようにして、前記本体部に取着された加速度変換器と、
前記本体部の下方に設けられる重りと、
前記本体部を吊下する吊り下げワイヤと、
前記加速度変換器から送出される検出信号を地上側に導出する電気ケーブルと、を有し、
前記噴射ノズルから高速噴射される固化材によって、前記計測パイプが受ける加速度を前記ローラ付きアームを介して前記加速度変換器で検出し得るように構成したことを特徴としている。
In order to achieve the first and second objects described above, the ground cutting state monitoring device according to the invention described in
In order to monitor the cutting state of the ground due to the solidified material sprayed at high speed from the injection nozzle of the injection pipe inserted into the ground, it is inserted into a measurement pipe embedded in the ground at a predetermined interval from the injection pipe. In the monitoring device used,
A main body held by a plurality of arms with rollers to which an expanding elasticity is applied toward the inner wall of the measuring pipe;
An acceleration transducer attached to the main body so that the sensing axis is directed vertically to the inner wall surface of the measurement pipe;
A weight provided below the main body,
A hanging wire for suspending the main body,
An electrical cable for deriving a detection signal sent from the acceleration converter to the ground side,
It is characterized in that the acceleration received by the measurement pipe by the solidified material jetted at a high speed from the jet nozzle can be detected by the acceleration converter via the arm with a roller.
請求項1に記載した発明に係る地盤の切削状態モニタ装置によれば、
地盤中に挿入された注入管の噴射ノズルから高速噴射される固化材による地盤の切削状態をモニタリングするため、前記注入管から所定間隔を隔てて地盤中に埋設される計測パイプ内に挿入して用いられるモニタリング装置において、
前記計測パイプの内壁に向けて拡圧弾力が付与された複数のローラ付きアームによって保持される本体部と、
前記計測パイプの内壁面に受感軸を垂直に向けるようにして、前記本体部に取着された加速度変換器と、
前記本体部の下方に設けられる重りと、
前記本体部を吊下する吊り下げワイヤと、
前記加速度変換器から送出される検出信号を地上側に導出する電気ケーブルと、を有し、
前記噴射ノズルから高速噴射される固化材によって、前記計測パイプが受ける加速度を前記ローラ付きアームを介して前記加速度変換器で検出し得るように構成したので、第1には、地中に挿入された注入管の噴射ノズルから高圧噴射される固化材が注入管の周囲の地盤内に挿入された計測パイプに当たることを加速度変換器をもって施工中に的確に検出することができ、延いては、地盤改良体を造成しながら、造成されつつある地盤改良体の外形を同時に把握することができ、
第2には、注入管の噴射ノズルの移動に伴って、本体部に取着された加速度変換器を計測パイプの内壁に沿って円滑に、連続的に、移動させることができる。
According to the ground cutting state monitoring device according to the invention described in
In order to monitor the cutting state of the ground due to the solidified material sprayed at high speed from the injection nozzle of the injection pipe inserted into the ground, it is inserted into a measurement pipe embedded in the ground at a predetermined interval from the injection pipe. In the monitoring device used,
A main body held by a plurality of arms with rollers to which an expanding elasticity is applied toward the inner wall of the measuring pipe;
An acceleration transducer attached to the main body so that the sensing axis is directed vertically to the inner wall surface of the measurement pipe;
A weight provided below the main body,
A hanging wire for suspending the main body,
An electrical cable for deriving a detection signal sent from the acceleration converter to the ground side,
Since the acceleration applied to the measurement pipe by the solidified material jetted at high speed from the spray nozzle can be detected by the acceleration converter via the arm with the roller, the first is inserted into the ground. It is possible to accurately detect during solidification that the solidified material injected from the injection nozzle of the injection pipe hits the measurement pipe inserted into the ground around the injection pipe. While creating the improved body, it is possible to grasp the outer shape of the ground improved body being created at the same time,
Secondly, the acceleration converter attached to the main body can be moved smoothly and continuously along the inner wall of the measurement pipe as the injection nozzle of the injection tube moves.
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る地盤の切削状態モニタリング装置を詳細に説明する。
先ず、初めに本発明の地盤の切削状態モニタリング装置が使用される高圧噴射工事の設備について、図5〜図7を用いて説明する。
高圧噴射撹拌工法は、地中に挿入した注入管50を介し、その先端の噴射ノズル51から固化材を高圧噴射し、その強力なエネルギーによって原地盤を切削崩壊し、且つ固化材と原土とを強制的に撹拌混合して円柱状の改良体を造成するものである。
注入管50の先端には、側方に固化材を高圧噴射するための噴射ノズル51と下方に削孔水を放水するための放水口(図省略)がそれぞれ設けられている。
尚、固化材は、セメント供給車58から送出されるセメントと、水供給車60から送出される水とが、ミキシングマシン兼高圧ポンプ59で加圧されて、固化材注入口52から注入管50に注入される。
Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, a ground cutting state monitoring device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, equipment for high-pressure injection work in which the ground cutting state monitoring device of the present invention is used will be described with reference to FIGS.
In the high-pressure jet agitation method, the solidified material is injected at a high pressure from the
At the tip of the
Note that the cement is sent from the
また、削孔水は、水供給車60から送出され、一部は、ミキシングマシン兼高圧ポンプ59に供給され、残りは、高圧ポンプ61で加圧され、残りは、高圧ポンプ61で加圧されて、高圧水注入口53から注入管50に注入される。
また、圧縮空気は、コンプレッサ62で適宜加圧されて圧縮空気注入口54から注入される。
55は、注入管50の上端(地上側)に、注入管50を介して地盤中に原土と固化材とからなる円柱状の地盤改良体66(図7参照)を造成するための施工機である。
このような構成において、注入管50先端の放水口から加圧された削孔水を放水しながら、施工機55によって、注入管50を回転させながら、地盤中に挿入する。
また、注入管50先端の噴射ノズル51から側方に固化材を高圧噴射し、その強力なエネルギーによって原地盤を切削崩壊しつつ、注入管50を回転することにより、固化材と原土とを強制的に撹拌混合して地盤改良体66を造成することができる。
さらに、注入管50を徐々に引き上げることにより、地盤改良体66を円柱状に造成することができる。
このようにして造成される地盤改良体67の計画径内またはその近傍には、複数本(この場合、3本)の計測パイプ64が埋設される。
この計測パイプ64の内部には、後述する本発明に係る地盤の切削状態モニタリング装置65が、上下動可能なるように設けられる。
Further, the drilling water is sent from the water supply vehicle 60, a part is supplied to the mixing machine / high pressure pump 59, the rest is pressurized by the high pressure pump 61, and the rest is pressurized by the high pressure pump 61. Then, it is injected into the
The compressed air is appropriately pressurized by the compressor 62 and injected from the
55 is a construction machine for creating a cylindrical ground improvement body 66 (see FIG. 7) made of raw soil and solidified material in the ground via the
In such a configuration, the drilling water pressurized from the water outlet at the tip of the
In addition, the solidification material is injected into the side from the
Furthermore, the
A plurality of (in this case, three) measuring
Inside the measuring
〔第1の実施の形態〕
次に、本発明の第1の実施の形態に係るモニタリング装置について、図1を用いて説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る地盤の切削状態モニタリング装置の要部の構成を示す縦断面図、図2は、第2の実施の形態に係る図1のモニタリング装置の縦断面構成とブロック構成を示す全体構成図である。
図1および図2において、本体部4には、計測パイプ64の内壁に向けて拡大張力が付与された第1のローラ付きアーム1および第2のローラ付きアーム2が支軸9および支軸9によって回動可能に軸支されている。
ローラ3、3は、第1のローラ付きアーム1の両端に回動可能に軸支され、計測パイプ64の内壁に沿って移動する。
[First Embodiment]
Next, the monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of a ground cutting state monitoring device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of the monitoring device of FIG. 1 according to a second embodiment. It is a whole lineblock diagram showing a longitudinal section configuration and a block configuration.
In FIG. 1 and FIG. 2, the
The
第1および第2のローラ付きアーム1および2には、本体部4に植設されたばね掛け8と第1のアーム1との間に、ばね7がそれぞれ掛け渡され、図1において、第1のローラ付きアーム1は、反時計方向にばね付勢されており、
第2のローラ付きアーム2は、時計方向にばね付勢されており、
計測パイプ64に挿入された状態では、4つのローラ3が計測パイプ64の内壁に向けて拡圧弾力が付与され、密接した状態で、移動可能となっている。
この条件を満たすためには、2組のローラ付きアーム1、2の全長、即ち、(アーム1の長さ)+(ローラ3の半径×2)の長さが、計測パイプ64の内径より充分長い必要がある。
また、本体部4の上下方向の中間部には、2つの第1の加速度変換器5aと第2の加速度変換器5bとが、上方から見て互いに90度ずれた角度関係で本体部4に取着されている。
それぞれ第1の加速度変換器5aと第2の加速度変換器5bは、受感軸を計測パイプ64の内壁面に垂直に向けるように、本体部4に、ねじ止め、その他の手段により取着され、その外周をカバー部材6によってカバーされている。
各加速度変換器5(5a、5b)からは、加速度に応じた検出信号が出力されるが、その検出信号は、電気ケーブル14を介して、地上側へ導出される。
A
The
In the state of being inserted into the
In order to satisfy this condition, the total length of the two pairs of
Further, in the middle part of the
The first acceleration transducer 5a and the second acceleration transducer 5b are respectively attached to the
Each acceleration converter 5 (5a, 5b) outputs a detection signal corresponding to the acceleration, and the detection signal is derived to the ground side via the
本体部4の上端と下端には、それぞれ吊り環10と11が連結されており、上端の吊り環10には、本体部4を吊り下げる吊り下げワイヤ13が連結され、下端の吊り環11には、重り12が連結される。
上記のような構成よりなる本体部4に付設されているローラ付きアーム1、2、加速度変換器5、重り12等を含む加速度検出ユニット22は、吊り下げワイヤ13を上下動することにより、全体がが円滑に応動するように、ばね7のばね定数、重り12の重量、その他の各部の摩擦力等を総合して調整がはかられているものとする。
Suspension rings 10 and 11 are connected to the upper end and lower end of the
The
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態に係る地盤の切削状態モニタリング装置の全体構成について、図2を参照して説明する。
この第2の実施の形態に係る地盤の切削状態モニタリング装置は、加速度検出ユニット22が図1の第1の実施の形態のものと共通の構成であるが、加速度検出ユニット22を上・下動させるための巻上機(以下、「電動巻上機」という)24、スイッチ25および予測変換回路26、処理回路27、記録部28およびモニタ部29を加えた構成となっている。
ここで、第2の実施の形態に係る地盤の切削状態モニタリング装置の作動を噴射撹拌工法の実施要領と共に説明する。
先ず、高圧噴射撹拌工事の設備については、図5〜図7を参照して説明したところであるが、改めて補足的に説明する。
最初に、造成される地盤改良体66(図7参照)の計画範囲の複数地点にボーリングを用いて縦孔を削孔する。
各縦孔内に3本の計測パイプ64(64A、64B、64C)を挿入して固定する。
[Second Embodiment]
Next, the whole structure of the ground cutting state monitoring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the ground cutting state monitoring apparatus according to the second embodiment, the
Here, the operation of the ground cutting state monitoring apparatus according to the second embodiment will be described together with the procedure for carrying out the jet stirring method.
First, the equipment for high-pressure jet agitation work has been described with reference to FIGS.
First, a vertical hole is drilled using boring at a plurality of points in the planned range of the ground improvement body 66 (see FIG. 7) to be created.
Three measuring pipes 64 (64A, 64B, 64C) are inserted and fixed in each vertical hole.
尚、計測パイプ64は、1本でもよいが、複数本埋設した方が、噴射ノズル51との対峙頻度が多くなるため、加速度変換器から得られる信号が増え、より的確なモニタリングができる。
次に、地盤改良体66の造成位置の中心に施工機55を据え付け、施工機55に注入管50をクレーン等を用いて吊って挿入する。
そして、注入管50の上端の高圧水注入口53から削孔水を注入し、施工機55によって注入管50を回転させながら、地盤中の計画深度まで挿入する。
次に、各計測パイプ64A、64B、64C(以下、総称して「64」として説明する)の上端から重り12を最も下にして、図1および図2に示すように、第2のローラ付きアーム2をばね7を伸ばすように、反時計方向に回動した状態を維持すると共に、第1のローラ付きアーム1を、ばね7を伸ばしながら、時計方向に回動した状態を維持しつつ、加速度検出ユニット22の全体を、計測パイプ64の内部に挿入する。
この挿入状態では、第1のローラ付きアーム1および第2のローラ付きアーム2がばね7、7の弾性力によって、ローラ3、3が計測パイプ64の内壁を圧接し、振動の伝達を直に受けることになる。
One
Next, the
And drilling water is inject | poured from the high voltage | pressure
Next, as shown in FIGS. 1 and 2, a second roller is attached with the
In this inserted state, the
このとき、重り12の重量が、第1、第2のローラアーム1、2の摩擦力よりも大きく設定してあるので、吊り下げワイヤ13を離せば落下することになるが、位置を調整するには、吊り下げワイヤ13の引き上げ量、即ち、電動巻上機24の巻上げ量を制御することによって行う。
次に、注入管50を介し、噴射ノズル51から固化材を高圧噴射し、その強力な衝撃力によって原地盤を切削崩壊しながら、施工機55によって注入管50を一定速度で回転させることにより、原土と固化材とを強制的に撹拌混合して地盤改良体66を造成する。
この間、注入管50先端(下端)の噴射ノズル51から高圧噴射された固化材が、各計測パイプ64(64A、64B、64C)に到達していれば、各計測点の地盤は切削崩壊されており、各計測点に挿入された計測パイプ64に固化材が当たり、各計測パイプ64A、64B、64Cに固化材の当たる衝撃(振動)が発生する。
各計測点の衝撃(加速度)は、各計測パイプ64内に内挿された加速度検出ユニット22の第1、第2のローラ付きアーム1、2、本体部4を順に介して2つの加速度変換器5a、5bに直に伝達され、計測パイプ64が受ける振動(加速度)に、直接的に応動し、的確な加速度が検出される。
At this time, since the weight of the
Next, by injecting the solidified material at a high pressure from the
During this time, if the solidified material injected at high pressure from the
The impact (acceleration) at each measurement point is converted into two acceleration converters through the first and
即ち、計測パイプ64が受けた振動を、剛性の大きいローラ3、アーム1、2、本体部4を順に介して加速度変換器5a、5bが受けるため、音とは異なり伝達に減衰や広がりがなく、当該衝撃位置と加速度レベルを正確に検出できる利点がある。
このようにして計測パイプ64から受ける加速度(振動)を、2つの互いに直交するように、計測パイプ64の内壁に向けて配設した加速度変換器5a、5bにより加速度に対応する検出信号を発せられ、その検出信号は、電気ケーブル14を介して、地上側に設けられた予測変換回路26、処理回路27、記録部28、モニタ部29に伝送それる。
上記の予測変換回路26は、詳しくは、後述するが、上記検出信号を内部に設けた増幅器により増幅した後、A/D変換器によりデジタル量に変換し、そのデジタル量の最大値を時系列的に蓄積し、最大値の予測を演算し、その予測変換後のデータをD/A変換器によりアナログ信号に戻して、処理回路27、記録部28、モニタ部29に向けて出力する。
一方、加速度変換器5a、5bから出力された検出信号は、処理回路27により、適宜、増幅処理、A/D変換処理、加速度値への演算処理が施された上、各種データは、記録部28および必要に応じてモニタ部29に出力される。例えば、加速度変換器5a、5bの検出信号を基に、処理回路27、記録部28で処理された波形図(図8参照)をもって、モニタ部29に表示される。この図8の波形図を確認することによって、造成されつつある地盤改良体の径を施工段階においてリアルタイムで容易に判定することができる。
That is, the vibrations received by the
In this way, the acceleration (vibration) received from the
As will be described in detail later, the
On the other hand, the detection signals output from the acceleration converters 5a and 5b are appropriately subjected to amplification processing, A / D conversion processing, and arithmetic processing for acceleration values by the
上述したように構成された加速度変換器5a、5bを含む加速度検出ユニット22は、計測パイプ64内に吊り下げワイヤ13を介して垂下され、注入管50の下降および上昇に関連して下降および上昇するようになっている。
吊り下げワイヤ13は、地上側に設けられた滑車23を介して、電動巻上機24によって、巻上調整される。
即ち、最初のステージにおける地盤改良体の造成が完了したら、施工機55を作動させて、注入管50を、第二、第三ステージ、・・・へと地盤改良体を円柱状に造成することができる(図6、図7参照)。
また、その間、各ステージにおいて、計測パイプ64に固化材の当たる振動(衝撃)を加速度検出ユニット22の加速度変換器5a、5bによって的確にモニタリングすることができる。
The
The
That is, when the construction of the ground improvement body in the first stage is completed, the
In the meantime, at each stage, the vibration (impact) hitting the solidifying material against the
加速度変換器5a、5bから出力された微小な出力信号は、処理回路27に入力され、増幅器により増幅され、さらにA/D変換器によりデジタルデータに変換され、演算回路によって加速度データが算出されて、記録部28に保存される。処理回路27によって求められた加速度データは、デジタル値として保存されると共に、さらにアナログデータとしても保存され、必要に応じモニタ部29にて、加速度の値を数値でリアルタイムに表示したり、加速度の波形データをリアルタイムで表示することができる。
一方、加速度変換器5a、5bが取着されている本体部4は、吊り下げ13を介して、電動巻上機24によって、上下位置を調整されることになるが、例えば、図2に示す第2の実施の形態にあっては、加速度変換器5a、5bの上下方向の位置(以下、「センサ位置」という)が、噴射ノズル51から高圧噴射された固化材が計測パイプ64に衝突した位置(以下、「衝突位置」という)に一致していれば、最大の加速度レベルを検出するが、センサ位置が衝突位置から外れれば、加速度レベルは小さくなる。このことを応用して、予測変換回路26では、加速度変換器の検出信号を増幅し、A/D変換したデジタル値の最大値を時系列的に蓄積し、その最大値の予測をモニタ部29上に、例えば図9に示すようなグラフなどの分かり易い形式で表示する。これにより、最大値が下降を始めたことを、視覚により確認し、電動巻上機24を制御するスイッチ25を、巻上げ方向(上昇方向)へ操作し、検出信号が大きくなるようにする。
The minute output signals output from the acceleration converters 5a and 5b are input to the
On the other hand, the vertical position of the
ここで、電動巻上機24を巻上げ制御する回路について、詳述する。
先ず、予測変換回路26は、
前記加速度変換器5a、5bの検出信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、
当該デジタル信号の最大値を時系列的に蓄積する記録部と、
前記記録部に蓄積された各最大値からの増減を複数回に亘って演算し、数値動向を判断して最大値の平均化を行い、当該平均化されたデジタル数値を基に上り下りの予測を行う演算回路と、
前記演算回路より出力される予測後のデジタル数値をアナログ電圧に変換するD/A変換器と、
を有する。
この予測変換回路26の前記D/A変換器からの出力を受け予測表示画像を表示するモニタ部29と、
前記吊り下げワイヤ13を上下動する前記巻上機24を通電制御するスイッチ25と、をさらに具備する。
Here, a circuit for controlling the hoisting of the electric hoist 24 will be described in detail.
First, the
An amplifier for amplifying the detection signals of the acceleration converters 5a and 5b;
An A / D converter for converting an analog signal of the amplifier into a digital signal;
A recording unit for accumulating the maximum value of the digital signal in time series;
Calculate the increase / decrease from each maximum value accumulated in the recording unit multiple times, judge the numerical trend, average the maximum value, and predict the up and down based on the averaged digital numerical value An arithmetic circuit for performing
A D / A converter that converts a predicted digital value output from the arithmetic circuit into an analog voltage;
Have
A
And a
前記モニタ部29の予測表示に基づき、前記スイッチ25を操作することで、前記噴射ノズルの上下移動に追随し得るように構成してある。
即ち、モニタ部29の予測表示の例について、図9を参照して説明する。
図9において、横軸は時間(分)を示し、縦軸は、電圧を示す。
予測変換回路26内のD/A変換器から出力される予測表示画像を一例を示せば、図9に示す通りであり、例えば、時点t1から時点t2に至る間は、センサ位置が「衝突位置」に対峙する「センサ位置」(時点t1)から、上下方向にずれていく過程の電圧の低下を示しており、この間は巻上げは、停止状態である。
時点t2に至ると、「センサ位置」が「衝突位置」から大きくずれたことになるので、スイッチ25を操作して、巻上機24を、加速度検出ユニット22が上昇する方向に駆動制御し、時点t3に至るまで継続する。
時点t3に至ると、「センサ位置」と「衝突位置」とが対峙する(最接近する)ので、電圧値が最大となるので、スイッチ25を操作して、巻上機24による吊下げワイヤ13の巻上げ動作を停止させる。
Based on the prediction display of the
That is, an example of the prediction display of the
In FIG. 9, the horizontal axis represents time (minutes), and the vertical axis represents voltage.
An example of the predicted display image output from the D / A converter in the
When the time t2 is reached, the “sensor position” is greatly deviated from the “collision position”, so the
When reaching the time point t3, the “sensor position” and the “collision position” face each other (closest to each other), and therefore the voltage value becomes maximum. Therefore, the
時点t3から時点t4までは、「センサ位置」が「衝突位置」から離れていくため、電圧の低下が生じる。そこで時点t4になったら、再びスイッチ25を操作して、巻上機24を上昇方向へ駆動すべく制御する。
すると、「センサ位置」が「衝突位置」に次第に近づくため、電圧が上昇し時点t5になると電圧値が最大値となるので、スイッチ25を操作して巻上機24の回動を停止させる。
このように構成することで、噴射ノズル51の上下動に関する情報が得られない場合であっても、予測変換回路26、処理回路27、記録部28、モニタ部29等を備えることによって、噴射ノズル51の上下動方向位置に、加速度変換器5a、5bの上下方向位置を追従させることができる。
From the time point t3 to the time point t4, the “sensor position” moves away from the “collision position”, and thus the voltage decreases. At time t4, the
Then, since the “sensor position” gradually approaches the “collision position”, the voltage rises and the voltage value reaches the maximum value at time t5. Therefore, the
With such a configuration, even if information regarding the vertical movement of the
もっとも、噴射ノズル51が、一定の速度で、例えば上昇する構造である場合は、電動巻上機24による加速度変換器5a、5bの上昇速度も一定の巻上げ速度となるように設定しておくこともできる。
その場合、上述した予測変換回路26により得られた予測情報により、最大値の下降を確認した場合は、電動巻上機24の回転速度を増速させるように、スイッチ25の操作を行い、逆にこの操作の段階でセンサ位置が衝突位置より上がり過ぎ、再び最大値が下降することになるので、電動巻上機24の回転速度を減速させるようにスイッチ25の操作を行う。
上述の加速度変換器5として、第1の加速度変換器5aと、第2の加速度変換器5bの2つからなり、例えば、第1の加速度変換器それぞれ受感方向を計測パイプ64の内壁に垂直になるように向けて、配置すると共に、第2の加速度変換器5bの方向(Y軸方向)に対し、加速度変換器5aの方向(X軸方向)を上方から見て互いに90度の間隔を隔てて、本体部4に取着してある。
Of course, when the
In that case, when the decrease in the maximum value is confirmed based on the prediction information obtained by the
As the above-described
このように、第1の加速度変換器5aをX軸方向、第2の加速度変換器5bをX軸と直交するY方向に本体部4に取着し、両加速度変換器5a、5bに接続された2つの電気ケーブルを並列接続(例えば、2つのブリッジ回路を並列接続)することにより、X軸方向の加速度信号とY軸方向の加速度信号との合成信号を得ることができるため、安定した加速度検出が可能となるとと共に、増幅器やA/D変換器も1台で済む、という利点がある。
また、モニタ部29には、加速度変換器5a、5bの検出信号を、処理回路27にて処理された信号を受けて加速度データの波形グラフ表示をリアルタイムで行う。
一方、加速度変換器5a、5bの検出信号を受けて、増幅、A/D変換、最大値蓄積、最大値の下降を示す予測表示信号を出力する処理回路27より受けて、モニタ部29において、予測表示を、例えば、折れ線表示の形式で表示することが望ましい。
In this way, the first acceleration converter 5a is attached to the
The
On the other hand, the
〔第3の実施の形態〕
次に、本発明の第3の実施の形態に係る地盤の切削状態モニタリング装置について、図3を参照して説明する。
この第3の実施の形態に係る地盤の切削状態モニタリング装置は、加速度変換器5a、5b、ローラ付きアーム1、2を含む本体部4を、2基、上下方向に縦列状に吊り環11をもって連結し、計測パイプ64内に挿入した状態で、上・下二段に設けた加速度変換器5a、5b(X軸方向、Y軸方向に向けた加速度変換器5a、6bを合わせると、合計4個)の検出信号を、自動巻上装置31に入力する。
この自動巻上装置31では、上・下二段に縦列状に連結された加速度変換器5a、5bからの検出信号を、アンプ32で増幅し、これをコントローラ33でA/D変換し、2つの信号のレベルを比較し、大きい方向のレベルを出力した加速度変換器5a、5bが設けられた方向、例えば、上方(上段)に設けられた加速度変換器の信号レベルが大きい場合には、サーボモータ34により、本体部4を、上昇する方向にサーボモータ34を回転させ、上・下二段に設けた加速度変換器5a、5bの出力が等しくなったか、一定の範囲に入ったときサーボモータ34の回転を停止させるように構成する。
[Third Embodiment]
Next, a ground cutting state monitoring apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The ground cutting state monitoring apparatus according to the third embodiment has two
In the
また、逆に、例えば、下段に設けられた加速度変換器5a、5bから出力された検出信号の方が大きいレベルであると判定された場合には、サーボモータ34を制御し、本体部4を下降させ、その過程で、上段と下段の加速度変換器の出力が等しくなったとき、または一定の範囲内に至ったとき、サーボモータ34の回転を停止させるように構成してある。
尚、図3において、上段と下段に配設された、加速度検出ユニット30は、図1および図2に示した加速度検出ユニット22を、二段に縦列状に連結した構成であるため、重複した説明は省略する。
また、第3の実施の形態における処理回路27、記録部28およびモニタ部29は、第2の実施の形態と同様の構成であるが、処理回路27よりアナログ信号を自動巻上装置31に供給する点が異なっている。
上記のように構成された第3の実施の形態に係る地盤の切削状態モニタリング装置によれば、注入管50の噴射ノズル51の上昇速度や、上昇開始時点、停止情報などが知り得ない状況にあっても、計測パイプ64に内挿された加速度変換器5a、5b付きの本体部4の位置を、噴射ノズル51の位置に円滑に且つ自動的に追従させることができる。
On the other hand, for example, when it is determined that the detection signal output from the acceleration converters 5a and 5b provided in the lower stage has a higher level, the
In FIG. 3, the
In addition, the
According to the ground cutting state monitoring apparatus according to the third embodiment configured as described above, the rising speed of the
〔第4の実施の形態〕
次に、本発明の第4の実施の形態に係る地盤の切削状態モニタリング装置について、図4を用いて説明する。
図4の(a)は、切削状態モニタリング装置の要部の構成を示す縦断面図、(b)は、収納ボックス47の内部を、上方から見た平面図、(c)は、収納ボックス47の内部を正面から見た正面図である。
この第4の実施の形態にあっては、上記第1〜第3の実施の形態に係る加速度検出ユニットの構成が異なっているだけである。
即ち、本発明の第4の実施の形態に係る加速度検出ユニット40は、ローラ付きアームは、3組からなり、第1のローラ(44)付きアーム41、第2のローラ(44)付きアーム42は、所定間隔を隔てて本体部46に同じ向き(図4(a)においては、右向き)に取着し、第3のローラ(44)付きアーム43は、第1と第2のローラ付きアーム41、42とは180度反射側の本体部46に揺動可能に取着し、この第3のローラ付きアーム43が、外方に拡がるように、即ち、計測パイプ64の内壁を押圧するように、弾性部材としてのばね48を、本体部46上に植設したばね掛け49と第3のローラ付きアーム43の間に懸架するように構成したものである。
本体部46の下端には、吊り環11を介して、所定重量の重り12が連結されている。
[Fourth Embodiment]
Next, a ground cutting state monitoring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
4A is a longitudinal sectional view showing the configuration of the main part of the cutting state monitoring device, FIG. 4B is a plan view of the inside of the
In the fourth embodiment, only the configuration of the acceleration detection unit according to the first to third embodiments is different.
That is, in the
A
図4(b)に示すように、2つの加速度変換器のうち、第1の加速度変換器45aを前記本体部46に受感方向を計測パイプ64の内壁に垂直になるように向けて取着し、第2の加速度変換器45bを、第1の加速度変換器45aに対し、上方から見て、互いに90度の間隔を隔てて取着してなる。
このように、2つの加速度変換器45a、45bを、90度ずらせて配置することにより、計測パイプ64内における加速度検出ユニット40の回転に関係なく、安定した計測を行うことができる。
この第4の実施の形態における加速度検出ユニット40の加速度変換器45a、45bから出力される検出信号は、図2に示した信号処理と同様に、処理回路27、記録部28、モニタ部29を用いて同様に処理されるものであるので、重ねての説明は省略する。
尚、図示は省略したが、図2、図13等に示される滑車23または吊り下げワイヤ13が掛け渡される他の滑車等の回転軸に回転パルス発生器を取り付け、その回転パルス発生器の出力を受けるパルスカウンタを設けて、吊り下げワイヤ13の移動量、延いては、本体部4の移動量を監視したり、加速度変換器の検出信号より得られに波形図の高さ位置情報を関連付けて記録するようにすることもできる。
As shown in FIG. 4B, of the two acceleration transducers, the first acceleration transducer 45a is attached to the
Thus, by arranging the two acceleration converters 45a and 45b so as to be shifted by 90 degrees, stable measurement can be performed regardless of the rotation of the
The detection signals output from the acceleration converters 45a and 45b of the
Although not shown, a rotation pulse generator is attached to the rotation shaft of the
1 第1のアーム(ローラ付きアーム)
2 第2のアーム
3 ローラ
4 本体部
5 加速度変換器
5a 第1の加速度変換器
5b 第2の加速度変換器
6 カバー部材
7 ばね(弾性部材)
8 ばね掛け
9 支軸
10、11 吊り環
12 重り
13 吊り下げワイヤ
14 電気ケーブル
15 滑車
22 第1の加速度検出ユニット
23 滑車
24 電動巻上機
25 スイッチ
26 予測変換回路
27 処理回路
28 記録部
29 モニタ部
30 第3の実施の形態の加速度検出ユニット
31 自動巻上装置
32 アンプ
33 コントローラ
34 サーボモータ
40 第4の加速度検出ユニット
41 第1のローラ付きアーム
42 第2のローラ付きアーム
43 第3のローラ付きアーム
44 ローラ
45、45a、45b 加速度変換器
46 本体部
46a 支軸
47 収納ボックス
48 ばね
49 ばね掛け
64 計測パイプ
1 First arm (arm with roller)
2
8
Claims (10)
前記計測パイプの内壁に向けて拡圧弾力が付与された複数のローラ付きアームによって保持される本体部と、
前記計測パイプの内壁面に受感軸を垂直に向けるようにして、前記本体部に取着された加速度変換器と、
前記本体部の下方に設けられる重りと、
前記本体部を吊下する吊り下げワイヤと、
前記加速度変換器から送出される検出信号を地上側に導出する電気ケーブルと、を有し、
前記噴射ノズルから高速噴射される固化材によって、前記計測パイプが受ける加速度を前記ローラ付きアームを介して前記加速度変換器で検出し得るように構成したことを特徴とする地盤の切削状態モニタリング装置。 In order to monitor the cutting state of the ground due to the solidified material sprayed at high speed from the injection nozzle of the injection pipe inserted into the ground, it is inserted into a measurement pipe embedded in the ground at a predetermined interval from the injection pipe. In the monitoring device used,
A main body held by a plurality of arms with rollers to which an expanding elasticity is applied toward the inner wall of the measuring pipe;
An acceleration transducer attached to the main body so that the sensing axis is directed vertically to the inner wall surface of the measurement pipe;
A weight provided below the main body,
A hanging wire for suspending the main body,
An electrical cable for deriving a detection signal sent from the acceleration converter to the ground side,
A ground cutting state monitoring device configured to be able to detect the acceleration received by the measurement pipe by the solidified material jetted at high speed from the spray nozzle by the acceleration converter via the arm with a roller.
前記アームと前記本体部との間に弾性部材を設け、前記ローラが前記計測パイプの内壁を押圧するように構成してなることを特徴とする請求項1に記載の地盤の切削状態モニタリング装置。 The arm with roller is composed of two sets, each supporting a roller at both ends, and an intermediate part is attached to the main body part so as to be swingable at a predetermined interval, and its total length is the measuring pipe. Is set larger than the inner diameter of
The ground cutting state monitoring device according to claim 1, wherein an elastic member is provided between the arm and the main body, and the roller presses an inner wall of the measurement pipe.
前記吊り下げワイヤを上下動させる巻上機と
前記巻上機を駆動するモータの回転制御をするコントローラと、
前記加速度変換器から出力される検出信号を前記電気ケーブルを介して受けて、適宜、増幅処理、A/D変換処理、演算処理をそれぞれ施し、加速度値を演算する処理回路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の地盤の切削状態モニタリング装置。 On the ground side where the measurement pipe is buried,
A hoisting machine that moves the hanging wire up and down; and a controller that controls the rotation of a motor that drives the hoisting machine;
A processing circuit that receives a detection signal output from the acceleration converter via the electric cable, appropriately performs amplification processing, A / D conversion processing, and arithmetic processing, and calculates an acceleration value;
The ground cutting state monitoring device according to claim 1, wherein the ground cutting state monitoring device is provided.
前記増幅器のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、
当該デジタル信号の最大値を時系列的に蓄積する記録部と、
前記記録部に蓄積された各最大値からの増減を複数回に亘って演算し、数値動向を判断して最大値の平均化を行い、当該平均化されたデジタル数値を基に上り下りの予測を行う演算回路と
前記演算回路より出力される予測後のデジタル数値をアナログ電圧に変換するD/A変換器と、
を有する予測変換回路を具備すると共に、
前記D/A変換器からの出力を受け予測表示画像を表示するモニタ部と、
前記吊り下げワイヤを上下動する巻上機を通電制御する手動スイッチと、
をさらに具備し、
前記モニタ部の予測表示に基づき、前記手動スイッチを操作することで、前記噴射ノズルの上下移動に追随し得るように構成したことを特徴とする請求項1に記載の切削状態モニタリング装置。 An amplifier for amplifying a detection signal from the acceleration converter;
An A / D converter for converting an analog signal of the amplifier into a digital signal;
A recording unit for accumulating the maximum value of the digital signal in time series;
Calculate the increase / decrease from each maximum value accumulated in the recording unit multiple times, judge the numerical trend, average the maximum value, and predict the up and down based on the averaged digital numerical value A D / A converter that converts the predicted digital value output from the calculation circuit into an analog voltage;
And a predictive conversion circuit having
A monitor unit that receives the output from the D / A converter and displays a predicted display image;
A manual switch for energization control of the hoist you move up and down the suspension wire,
Further comprising
The cutting state monitoring apparatus according to claim 1, wherein the cutting state monitoring apparatus is configured to be able to follow up and down movement of the injection nozzle by operating the manual switch based on a prediction display of the monitor unit.
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