JP6719985B2 - 施工状態監視方法、施工状態監視装置、および自動施工装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明を適用した第1の実施形態の鋼矢板圧入システムにおいて地中に圧入される鋼矢板1の構成を示し、(a)は上面図であり、(b)は側面図である。なお、本実施形態において、圧入される杭材をU形鋼矢板(以下、鋼矢板と称する)1として説明するが、杭材の長手方向に沿って形成され、隣り合う他の杭材と嵌合可能な継手を有する杭材であれば、例えばZ形鋼矢板やゼロ矢板や直線形鋼矢板や鋼管矢板やH形鋼矢板などといった他の形状の鋼杭や、例えばコンクリート杭といった鋼杭とは材質の異なる杭材など、他の形態の杭材であってもよい。
また、第1の実施形態においては、検知部20bが無線信号を発信するものについて説明するが、検知部20bは、保護材が被覆された線路によって受信部と接続されていてもよい。
施工状態監視装置300には、貫入長計測部120と、検知部20bと、表示部320とが接続される。表示部320は、施工状態監視装置300による監視処理の結果を表示する液晶ディスプレイ等の表示装置である。表示部320は、例えば、圧入施工を管理する作業者によって視認される。表示部320は、表示制御部310の制御に従って、上述したステップS108において施工状態に異常があることを示す画像を表示させる。これにより、施工状態監視装置300は、作業者に施工状態の異常に対する対処を促すことができる。表示制御部310は、監視部308における監視処理の結果に基づいて表示部320を駆動制御する。
以下、本発明を適用した第2の実施形態に係る鋼矢板圧入システムについて説明する。
第2の実施形態は、完成杭1Bに対する圧入杭1Aの通過を検知する検知部20bを備える点で第1の実施形態とは異なる。
diode)等の光源を備える。光出力部210bは、鋼矢板1における後方継手部16a−2に取り付けられ、U字状の内壁に向けて光を発する。光検知部210aは、光電変換回路などの光検出器を備える。光検知部210aは、鋼矢板1における前方継手部16b−1に取り付けられる。光出力部210bは、圧入杭1Aが圧入機本体100により圧入されたことに対して圧入方向において移動される。光検知部210aと光出力部210bとは、鋼矢板1の後方継手部16a−2と前方継手部16b−1とが嵌合し、光検知部210aと光出力部210bとが同じ貫入長に位置した状態において、光検知部210aの光出力面と光出力部210bの光検知面とが対向するように配置される。なお、地中には地下水が介在する場合における検知性能の低下を抑制するため、光検知部210aおよび光出力部210bは防水性能を有するものが好ましい。
以下、本発明を適用した第3の実施形態に係る鋼矢板圧入システムについて説明する。
第3の実施形態は、完成杭1Bに対する圧入杭1Aの通過を検知するための構成を、先行杭材または後続杭材の溝部に収容された、検知部、および検知部により検知された信号を伝達する線路とする。図8の(a)は先行杭材1−1と後続杭材1−2とが嵌合している状態を示し、図8の(b)は図8(a)における点線部分の拡大図であって、第3の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおいて、前方継手部16b−1と後方継手部16a−2とが嵌合している状態を示す断面図である。
保護材22は、検知部および線路を保護する材料であればいかなる材料でもよく、例えばゴム等の弾性体やウレタン素材の発泡フォームや鋼材やアクリル系接着剤などを用いることができる。
以下、本発明を適用した第4の実施形態に係る鋼矢板圧入システムについて説明する。
第4の実施形態は、検知部により検知された信号を、鋼矢板1内に伝達させて施工状態監視装置300に供給するものである。第4の実施形態に係る鋼矢板圧入システムは、上述した無線送信部200および無線通信機212に代えて、検知部20bにより検知された信号を鋼矢板1内に伝達させる信号出力部(不図示)を備える。
上述した第1〜第4の各実施形態は、先行杭材と後続杭材が継手部16同士で嵌合されるものについて説明したが、他の形態の杭材にも適用可能である。図9は、第1変形例に係る先行杭材1−1および後続杭材1−2を示す斜視図である。先行杭材1−1および後続杭材1−2は、熱間または冷間圧延鋼であり、長さ方向の寸法が5メートルから20メートル、最大で50メートルに形成される。先行杭材1−1は、断面がコの字状であり、後続杭材1−2は、先行杭材1−1の内空面に対して所定(1ミリメートルから3ミリメートル)のクリアランスを介して対向するように図中の矢印方向に圧入される。
以下、本発明を適用した第5の実施形態に係る鋼矢板圧入システムについて説明する。
第5の実施形態は、図10及び図11に示すように、鋼矢板(先行杭材1−1)の開放された継手(前方継手部16b−1)には、先行杭材1−1の長手方向の全長にわたって延びる止水材30が設けられ、この止水材30内に長手方向に沿って電線3(検知部)が埋設されている。止水材30は、下端30bにおいて、先行杭材1−1の前方継手部16b−1に嵌合する後続杭材1−2の継手(後方継手部16a−2)が配置される側(すなわち、先行杭材1−1の前方継手部16b−1における後続杭材1−2の後方継手部16a−2の嵌合領域内)に向けて電線3とともに突出する凸部31が設けられている。止水材30は、先行杭材1−1の前方継手部16b−1の内面に、例えば両面テープや接着剤等によって貼付されている。止水材30としては、例えば特開2010−112054号公報に記載されるような高吸収ポリマーとゴムの複合材である水膨張性ゴムからなる止水材を採用することができる。なお、止水材30の凸部31は、止水材30の長手方向に延びる部分に対して一体的に設けられていてもよいし、別体であってもよい。別体の場合には、止水材30と異なる部材から形成されるものであってもかまわない。
第5の実施形態の鋼矢板圧入システムでは、図12及び図13に示すように、電線3を埋設させた止水材30を備えた先行杭材1−1の前方継手部16b−1に対して、上方から後続杭材1−2の後方継手部16a−2を嵌合させながら挿入する。このときの挿入時には、止水材30内の電線3は切断されることがなく正常であるので、電線3は通電状態であり、通電表示部32における電球や回転灯の点灯を確認することで、正常な嵌合により挿入されていることを監視することができる。そして、後続杭材1−2の下端が先行杭材1−1の下端の深さに一致する打設完了位置まで打設され、先行杭材1―1と後続杭材1−2の継手同士が正常に嵌合されたときには、止水材30の凸部31に、下方に向けて挿入される後続杭材1−2の下端が衝突することによって、その凸部31が破断される。凸部31には電線3の折返し部分3aが埋設されているため、凸部31が破断されると電線3も折返し部分3aで切断されて非通電状態(非検知状態)となり、通電表示部32において電球や回転灯が消灯することで通電表示が消える。つまり、電線3の通電状態を通電表示部32で監視し、非通電状態を確認することで、後続杭材1−2が継手同士で正常に嵌合しながら挿入されて、先行杭材1−1の下端まで到達したことを確認することができる。
なお、凸部31は、凸部31内の電線3(折返し部分3a)が切断していれば良いため、後続杭材1−2の衝突によって止水材30の本体部分から切り離された状態で破断されている必要はない。
なお、第5の実施形態では、先行杭材1−1に止水材30を設ける構成としているが、これに限定されることはない。例えば、図14に示す第2変形例のように、後続杭材1−2の後方継手部16a−2に、上述したような凸部31(図12参照)を備えない止水材30を設けた構成であってもよい。第2変形例の電線3は、止水材30の内部において、止水材30の一端(上端30a)から凸部を備えない他端(下端30b)に向けて延び、さらにこの下端30b内で折り返されて上端30a側に戻るように埋設されている。また、第2変形例では、先行杭材1−1の前方継手部16b−1の下端部分に、嵌合時に後続杭材1−2の後方継手部16a−2が配置される側(すなわち、先行杭材1−1の前方継手部16b−1における後続杭材1−2の後方継手部16a−2の嵌合領域内)に向けて突出する突出刃部33が設けられている。
この場合も上述した第5の実施形態と同様に、後続杭材1−2の下端が先行杭材1−1の下端の深さに一致する打設完了位置まで打設され、先行杭材1―1と後続杭材1−2の継手同士が正常に嵌合されたときには、止水材30内の電線3の下端の折返し部分3cが突出刃部33に接触することによって切断され非通電状態(非検知状態)となり、これを上述した通電表示部32で確認することができる。
上述した各実施形態では、杭材が嵌合されて挿入されていることを保証するにあたっての嵌合が、複数の杭材を予め定めた施工方向に連続して地中に配置する施工において、先行して地中に配置された先行杭材の施工方向前方側の継手と、後続して地中に配置される後続杭材の施工方向後方側の継手との嵌合である例を挙げて説明したが、このような嵌合に限定されることはなく、複数の杭材の施工における先行杭材の開放された継手と後続杭材の継手との嵌合であればよい。例えば、複数の杭材を連続して地中に圧入してなる壁体に対して杭材の長手方向に沿わせて補強材を配置するような施工における杭材と補強材との嵌合などにも本発明を適用できる。
鋼矢板のウェブ部には、ウェブ部の外面から直交方向に突出し、鋼矢板の長手方向の上端から下端に亘って形成される側方継手部が設けられている。補強材は、例えば、外周面に長手方向の上端から下端に亘って形成される継手部が設けられた鋼管からなる。あるいは、補強材は、例えば、一方のフランジの外面に長手方向の上端から下端に亘って形成される継手部が設けられたH形鋼矢板からなる。この場合の施工状態監視方法としては、先行して地中に配置された鋼矢板(先行杭材)の開放された側方継手部に対して後続して地中に配置される補強材(後続杭材)の継手部を嵌合させて、補強材を地中に挿入する。このとき、補強材を挿入しながら、鋼矢板または補強材に設置された検知部の検知状態や、検知部により発信された信号の有無に基づいて補強材の継手部が鋼矢板の側方継手部と嵌合しながら挿入されていることを上述した施工状態監視装置を使用して監視することができる。
1−1 先行杭材
1−2 後続杭材
1A 圧入杭
1B 完成杭
1R 完成杭
3 電線(検知部)
3a 折返し部分(凸状部)
3b 両端部
3c 折返し部分
16 継手部
16a 後方継手部
16b 前方継手部
161、162 溝部
20b 検知部
22 保護材
30 止水材
30a 上端(一端)
30b 下端(他端)
31 凸部
32 通電表示部
33 突出刃部
100 圧入機本体
120 貫入長計測部
200 無線送信部
210a 光検知部
210b 光出力部
212 無線通信機
300 施工状態監視装置
302 信号入力部
304 無線受信部
306 同期処理部
308 監視部
310 表示制御部
312 記憶部
320 表示部
Claims (18)
- 杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、
先行杭材を地中に配置する第一のステップと、
先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、 前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部の検知状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、
を有し、
前記先行杭材の開放された継手には、前記先行杭材の長手方向に沿って延びる電線が前記検知部として設けられ、
前記第三のステップは、前記電線の通電状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する施工状態監視方法。 - 杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、
開放される継手に検知部を有する先行杭材を地中に配置する第一のステップと、
先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、 前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記検知部により発信された信号の有無に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、
を有する施工状態監視方法。 - 前記先行杭材の開放された継手には、前記先行杭材の長手方向に沿って延びる電線が前記検知部として設けられ、
前記第三のステップは、前記電線の通電状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項2に記載の施工状態監視方法。 - 杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、
先行杭材を地中に配置する第一のステップと、
先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、 前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部の検知状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、
を有し、
前記先行杭材の開放された前記継手に嵌合する前記後続杭材の継手には、杭材の長手方向に沿って延びる電線が前記検知部として設けられ、
前記先行杭材は、開放された継手の下端に、前記先行杭材の開放された継手における前記後続杭材の継手の嵌合領域内に突出する突出刃部を有し、
前記第三のステップは、前記先行杭材に嵌合しながら挿入される前記後続杭材に設けられた電線が前記突出刃部に接触することにより、前記電線が切断されて通電状態から非通電状態となることで、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、施工状態監視方法。 - 前記電線の下端には、前記先行杭材の開放された継手における前記後続杭材の継手の嵌合領域内に突出する凸状部が形成され、
前記第三のステップは、前記先行杭材に嵌合しながら挿入される前記後続杭材の下端が前記凸状部に直接的または間接的に衝突することにより、前記電線の凸状部が切断されて通電状態から非通電状態となることで、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項1または3に記載の施工状態監視方法。 - 杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、
先行杭材を地中に配置する第一のステップと、
先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、 前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部の検知状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、
を有し、
前記第一のステップは、前記検知部として開放された継手に設置された第1の光通信部を有する前記先行杭材を配置し、
前記第二のステップは、前記後続杭材の継手に設置された第2の光通信部を有する前記後続杭材を配置し、
前記第三のステップは、前記第1の光通信部または前記第2の光通信部により検知された光に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、施工状態監視方法。 - 前記先行杭材の開放された前記継手に嵌合する前記後続杭材の継手には、杭材の長手方向の全長にわたって延びる電線が前記検知部として設けられ、
前記第三のステップは、前記電線の通電状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項1に記載の施工状態監視方法。 - 前記電線は、前記継手に設けられる止水材に埋設されている、請求項1、3、4、5、7のうちいずれか1項に記載の施工状態監視方法。
- 前記検知部は発信部を有し、
前記第三のステップは、前記検知部により送信された無線信号に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、 請求項1、2、4のいずれか1項に記載の施工状態監視方法。 - 前記第一のステップは、前記検知部として開放された継手に設置された第1の光通信部を有する前記先行杭材を配置し、
前記第二のステップは、前記後続杭材の継手に設置された第2の光通信部を有する前記後続杭材を配置し、
前記第三のステップは、前記第1の光通信部または前記第2の光通信部により検知された光に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項9に記載の施工状態監視方法。 - 前記先行杭材または前記後続杭材は前記検知部、および前記検知部により検知された信号を伝達する線路が収容される溝部を有し、
前記第三のステップは、前記線路に伝達された信号に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項1、2、4、6、9、10のうちいずれか1項に記載の施工状態監視方法。 - 前記第三のステップは、前記検知部により出力されて前記先行杭材内または前記後続杭材内に伝達した信号に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項1、2、4、6、9から11のうちいずれか1項に記載の施工状態監視方法。 - 前記第三のステップは、貫入長計測部により計測された貫入長と前記検知部の検知状態との対応関係に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項1から12のうちいずれか1項に記載の施工状態監視方法。 - 前記第一のステップまたは前記第二のステップは、保護材により前記検知部が保護された状態で前記先行杭材または前記後続杭材を配置する、
請求項1から13のうちいずれか1項に記載の施工状態監視方法。 - 前記第一のステップまたは前記第二のステップは、内蔵電池により駆動する前記検知部を備える前記先行杭材または前記後続杭材を配置する、
請求項1、2、4、6、8から14のうちいずれか1項に記載の施工状態監視方法。 - 前記第一のステップおよび前記第二のステップは、前記杭材として鋼矢板を配置する、請求項1から14のうちいずれか1項に記載の施工状態監視方法。
- 先行して地中に配置された先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて前記後続杭材を挿入している最中に、前記先行杭材の前記継手に設置された検知部により出力された信号が入力される信号入力部と、
前記信号入力部に対し入力された信号の有無に基づいて、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する監視部と、
を有する施工状態監視装置。 - 先行して地中に配置された先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて前記後続杭材を挿入している最中に、前記先行杭材の前記継手に設置された検知部により出力された信号が入力される信号入力部と、
前記信号入力部に対し入力された信号の有無に基づいて、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する監視部と、
を有する施工状態監視装置を備えた自動施工装置。
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