JP6783111B2 - 地盤改良装置 - Google Patents

Description

本発明は、深層混合処理工法、高圧噴射撹拌工法、サンドコンパクションパイル工法などの地盤改良工法による地盤の改良に用いられる地盤改良装置に関し、特に、地盤中に貫入したときの地盤改良具の作業の様子を容易に把握することができる地盤改良装置に関する。

従来、地盤の強度増進を目的として地盤の改良を行う地盤改良工法としては、深層混合処理工法、高圧噴射撹拌工法、サンドコンパクションパイル工法、トレンチャー式撹拌混合工法などが知られている。

地盤改良工法の一つである深層混合処理工法による地盤の改良について説明する。
図１３は、深層混合処理工法による地盤の改良の工程を示す説明図である。
まず、地盤の改良に用いられる地盤改良装置は、図１３に示すように、立設するマスト９３を有する施工機械９１を備え、施工機械９１に地盤改良具９２を取り付ける。地盤改良具９２は、施工機械９１のマスト９３に沿うように縦に向かう２本の撹拌軸９４を設ける。なお、図１３にあっては、２本の撹拌軸９４が手前側と奥側に配置されるため、図中では１本しか見えない。２本の撹拌軸９４の下端それぞれには複数段の撹拌翼９５を有し、図示していないが、最下段の撹拌翼９５には固化材であるセメントミルクを噴出する噴出孔を有している。

次に、深層混合処理工法による地盤の改良は、施工機械９１に取り付けた地盤改良具９２の２本の撹拌軸９４を回転し、撹拌軸９４の下端の撹拌翼９５により地盤を掘削して撹拌軸９４及び撹拌翼９５を地盤中に貫入する。図１３Ａのように、撹拌軸９４及び撹拌翼９５を少し地盤中に貫入したら、撹拌翼９５の噴出孔から固化材であるセメントミルクを噴出する。次に、セメントミルクを噴出しながら撹拌軸９４及び撹拌翼９５を貫入して、撹拌翼９５にて地盤を掘削すると共に、掘削した地盤とセメントミルクを混合撹拌する。図１３Ｂのように、地盤の掘削と掘削した地盤とセメントミルクの混合撹拌を下方に向かって行う。これを、図１３Ｃのように、所定の深度まで行う。それから、図１３Ｄのように、所定の深度まで貫入した撹拌軸９４及び撹拌翼９５を引抜き、図１３Ｅのように、撹拌軸９４及び撹拌翼９５を地表面まで引抜く。これらの作業が完了した後、地盤と混合したセメントミルクが固化することにより、地盤中に所定の大きさの固結改良体Ｔが造成される。このようにして、地盤中に固結改良体Ｔを多数造成することで、地盤を強固なものへと改良することができる。

このような地盤改良装置を用いた地盤の改良では、その作業を確実に行うため、地盤中に貫入した地盤改良具９２の撹拌軸９４及び撹拌翼９５などの作業の様子を把握しながら作業を進める必要がある。このため、地盤中に貫入する撹拌軸９４及び撹拌翼９５の深度及びその貫入速度又は引抜速度、地盤中に貫入する撹拌軸９４及び撹拌翼９５の回転数、撹拌翼９５の噴出孔から噴出する固化材であるセメントミルクの噴出量などの各種の検出データをそれぞれの検出器で検出し、各検出器で検出した各データに基づいて施工機械９１の運転室内に設置したモニターの画面に、深度毎の各検出データの数値とその数値を棒グラフ化したものが表示されるようにしている（特許文献１参照）。

オペレーターは、モニターの画面に表示された深度毎の各検出データの数値とその数値を棒グラフ化したものを見ながら、地盤中に貫入した地盤改良具９２の撹拌軸９４及び撹拌翼９５などの作業の様子を把握して、これに基づいて地盤改良装置の各機器を操作して作業を行うようにしている。

しかしながら、運転室内のモニターの画面に表示される深度毎の各検出データの数値やその数値を棒グラフ化したものでは、熟練のオペレーターであれば、地盤中に貫入したときの地盤改良具９２の作業の様子を容易に把握することができるものの、工事発注者やその他の工事関係者にあっては、モニターの画面に表示される深度毎の各検出データの数値やその数値を棒グラフ化したものだけでは、地盤中に貫入したときの地盤改良具９２の作業の様子を把握することが困難である。

特開２００２−３８４６３号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、地盤改良装置を用いた地盤の改良において、熟練のオペレーター以外の人たちでも、地盤中に貫入したときの地盤改良具の作業の様子を容易に把握することができる地盤改良装置を提供することである。

本発明は、施工機械に取り付ける地盤改良具の撹拌軸及び撹拌翼を地盤中に貫入して、地盤を掘削するとともに地盤中に固化材を噴射し、掘削した地盤と固化材を混合攪拌する深層混合処理工法による地盤の改良を行う地盤改良装置であって、地盤中に貫入したときの地盤改良具の作動状況を示す作動状況データを検出する検出手段を有し、検出手段は、地盤中に貫入する撹拌軸及び撹拌翼の深度を検出する深度検出器、撹拌軸及び撹拌翼の地盤中への貫入速度又は引抜速度を検出する速度検出器、撹拌軸及び撹拌翼の回転数を検出する回転検出器、撹拌軸に供給される固化材の量を検出する流量検出器、撹拌軸に供給される圧縮空気の量をそれぞれ検出するエアー流量検出器、回転装置及び昇降装置の駆動部の電流値を検出して掘削する地盤の硬さを求める電流検出器であるとともに、検出手段で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データを表示する表示手段を有し、表示手段は、地盤改良具の姿図とともに、検出手段で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤を掘削している様子、固化材を噴射している様子、掘削した地盤と固化材が混合攪拌している様子を表示する地盤改良装置である。
また、本発明は、施工機械に取り付ける地盤改良具の管ロッドを地盤中に貫入して、固化材を噴射して地盤を切削し、切削した地盤と固化材を混合攪拌する高圧噴射攪拌工法による地盤の改良を行う地盤改良装置であって、地盤中に貫入したときの地盤改良具の作動状況を示す作動状況データを検出する検出手段を有し、検出手段は、地盤中に貫入する管ロッドの深度を検出する深度検出器、管ロッドの貫入及び引抜速度を検出する速度検出器、管ロッドの回転数を検出する回転検出器、管ロッドに供給される固化材の量を検出する流量検出器、管ロッドに供給される圧縮空気の量を検出するエアー流量検出器、回転装置及び昇降装置それぞれの駆動部の電流値を検出して切削する地盤の硬さを求める電流検出器であるとともに、検出手段で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データを表示する表示手段を有し、表示手段は、地盤改良具の姿図とともに、検出手段で検出した作動状況データに基づいて求めた固化材を噴射して地盤を切削している様子、噴射した固化材と地盤が混合攪拌している様子を表示する地盤改良装置である。

本発明によれば、表示手段に、地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データが表示されることで、作業の様子を直感的に理解することができ、これにより、熟練のオペレーターはもとより、工事発注者やその他の工事関係者といった熟練のオペレーター以外の人たちでも、作業の様子を容易に把握することができるようになる。

本発明の地盤改良装置の全体を示す説明図である。 地盤改良装置の施工機械と地盤改良具を示す側面図である。 地盤改良装置の地盤改良具の下端を示す正面図である。 表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。 表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。 表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。 表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。 表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。 地盤改良装置における通信手段及び外部表示手段を示す説明図である。 別の地盤改良装置の地盤改良具の下端を示す正面図である。 別の地盤改良装置における表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。 別の地盤改良装置における表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。 従来の深層混合処理工法による地盤の改良の工程を示す説明図である。

本発明の地盤改良装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の地盤改良装置の全体を示す説明図、図２は、地盤改良装置の施工機械と地盤改良具を示す側面図、図３は、地盤改良装置の地盤改良具の下端を示す正面図である。

本実施形態に関わる地盤改良装置については、地盤改良工法の一つである深層混合処理工法による地盤の改良に用いるものである。

地盤改良装置は、図１に示すように、自走可能となる施工機械１と、施工機械１に取り付けて地盤中に貫入されて地盤の改良を行う地盤改良具２と、施工機械１と地盤改良具２の周辺に設置する周辺設備３とから構成される。

施工機械１としては、図２に示すように、下部に走行体１１を備えると共に、エンジン（図示していない）が搭載されて自走可能となる。また、運転室１２を有し、その前部にマスト１３を立設している。

地盤改良具２としては、図２に示すように、施工機械１のマスト１３に沿うように縦に向かう撹拌軸２１を２本設ける２軸方式であって、２本の撹拌軸２１の上部に回転装置２２を有すると共に、撹拌軸２１と施工機械１のマスト１３の間に昇降装置２３を有して、２本の撹拌軸２１が回転自在かつ昇降動自在となるようにしている。なお、図２にあっては、２本の撹拌軸２１が手前側と奥側に配置されるため、図中では１本しか見えない。撹拌軸２１は、その内部に固化材であるセメントミルクや圧縮空気が通るようにするため、中空状の鋼管にしている。また、図３に示すように、２本の撹拌軸２１の下端それぞれには複数段、例えば、３段の撹拌翼２４を有するようにしている。撹拌翼２４を有する２本の撹拌軸２１の下端では、上下２本の連結アーム２５を介して２本の撹拌軸２１が連結されている。さらに、３段の撹拌翼２４の最下段の撹拌翼２４には固化材であるセメントミルクを噴出する噴出孔２６を有している。また、最下段の撹拌翼２４と２本の撹拌軸２１の最下端それぞれには地盤を掘削するための掘削ビット２７を複数有している。

なお、本実施形態の地盤改良具にあっては、撹拌軸２１を２本設ける２軸方式であるが、これに限定されるものではなく、撹拌軸２１を１本設ける単軸方式あるいは３本以上の複数本設ける複数軸方式でもよい。また、撹拌軸２１の下端の３段の撹拌翼２４についても、これに限定されるものではなく、１段や２段あるいは４段以上の複数段でもよい。

周辺設備３としては、図１に示すように、地盤改良具２の２本の撹拌軸２１に固化材であるセメントミルクや圧縮空気を供給するための設備である。圧縮空気を供給する設備は、コンプレッサー３１を備え、コンプレッサー３１からエアー流量検出器３２を経由して地盤改良具２の２本の撹拌軸２１それぞれに圧縮空気を供給する。固化材を供給する設備は、セメント生成プラント３３を備え、セメント生成プラント３３において、セメントサイロ３４からセメント原料を流入すると共に、水槽３５から水を流入し、これらを混合することにより、固化材であるセメントミルクを生成する。セメント生成プラント３３から管路が分岐して２つのグラウトポンプ３６によって生成したセメントミルクを送り出し、２つの流量検出器３７ａ、３７ｂを経由して地盤改良具２の２本の撹拌軸２１それぞれにセメントミルクを供給する。なお、周辺設備３における各機器には、図示はしていないが、それぞれ発電機を備えている。

このような構成となる地盤改良装置には、地盤中に貫入したときの地盤改良具２の作動状況を示す作動状況データを検出する検出手段を有する。
検出手段としては、地盤中に貫入する撹拌軸２１及び撹拌翼２４の深度を検出する深度検出器４１、撹拌軸２１及び撹拌翼２４の地盤中への貫入速度又は引抜速度を検出する速度検出器４２、撹拌軸２１及び撹拌翼２４の回転数を検出する回転検出器４３、２本の撹拌軸２１に供給される固化材であるセメントミルクの量を検出する第１の流量検出器３７ａと第２の流量検出器３７ｂ、２本の撹拌軸２１それぞれに供給される圧縮空気の量をそれぞれ検出するエアー流量検出器３２、回転装置２２及び昇降装置２３それぞれの駆動部の電流値を検出して掘削する地盤の硬さを求める電流検出器４４などである。これらの各検出器で検出したデータが、地盤改良具２の作動状況を示す作動状況データとなる。

また、施工機械１の運転室１２内には、検出手段である各検出器で検出した地盤改良具２の作動状況を示す作動状況データを演算処理及び加工処理する処理装置部５０を有する。処理装置部５０としては、例えば、コンピューターであって、検出手段である各検出器で検出した作動状況データに基づいて、作動状況データを演算処理して前処理段階の画像用数値データＧｐを求め、この求めた画像用数値データＧｐを加工処理して地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧを求める。

地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧは、画面上に地盤改良具２の姿図を描いて、これを動かすように視覚的に表現することで、リアルタイムな作業の様子を直感的に理解することができ、要するに見てすぐにイメージを掴めるようにしたものである。具体的には、貫入時の地盤改良具２の撹拌軸２１及び撹拌翼２４の深度である貫入状態及び回転状態が表されて地盤を掘削している様子が表されると共に、撹拌翼２４の噴出孔２６から噴出する固化材であるセメントミルクを噴出している様子も表され、掘削した地盤とセメントミルクが混合撹拌される様子も表される。また、引抜き時の地盤改良具２の撹拌軸２１及び撹拌翼２４を引抜いている様子も表される。

このような処理装置部５０における地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧの具体的な求め方について説明する。
貫入時の地盤改良具２の撹拌軸２１及び撹拌翼２４の深度である貫入状態及び回転状態が表されて地盤を掘削している様子、撹拌軸２１及び撹拌翼２４の貫入が終了している様子、引抜き時の地盤改良具２の撹拌軸２１及び撹拌翼２４を引抜いている様子は、検出手段である深度検出器４１と速度検出器４２と回転検出器４３とで検出した各データから求める。また、固化材であるセメントミルクを噴出している様子は、検出手段である２つの流量検出器３７ａ、３７ｂとエアー流量検出器３２とで検出した各データから求める。また、掘削した地盤とセメントミルクが混合撹拌される様子は、検出手段である回転検出器４３と電流検出器４４とで検出した各データから求める。
このようにして、各検出器で検出したデータから地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧを求めている。

また、地盤改良装置には、処理装置部５０にて演算処理及び加工処理して求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧを表示する表示手段を有する。
表示手段としては、例えば、施工機械１の運転室１２内の運転席の前に設けるモニター６０である。

なお、表示手段であるモニター６０の画面には、地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示されると共に、表示されている画像データＧの横に、各検出器で検出した作動状況データの数値Ｎも同時に表示される。

次に、地盤改良装置を用いて行う深層混合処理工法による地盤の改良における表示手段であるモニター６０の画面について説明する。なお、深層混合処理工法による地盤の改良は、従来と同じである。
図４、図５、図６、図７、図８は、表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。

深層混合処理工法による地盤の改良において、施工機械１に取り付けた地盤改良具２の２本の撹拌軸２１を回転し、撹拌軸２１の下端の撹拌翼２４により地盤を掘削して撹拌軸２１及び撹拌翼２４を地盤中に貫入する。撹拌軸２１及び撹拌翼２４を少し地盤中に貫入したら、撹拌翼２４の噴出孔２６から固化材であるセメントミルクＭを噴出する。次に、セメントミルクＭを噴出しながら撹拌軸２１及び撹拌翼２４を貫入して、撹拌翼２４にて地盤を掘削すると共に、掘削した地盤とセメントミルクＭを混合撹拌する。このときの表示手段であるモニター６０の画面には、図４に示すように、地盤を掘削している様子、撹拌翼２４の噴出孔２６からセメントミルクＭを噴出している様子、掘削した地盤とセメントミルクＭを混合撹拌している様子といった具体的な作業の様子、要するに地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示される。

それから、地盤を掘削すると共に、掘削した地盤とセメントミルクＭの混合撹拌を下方に向かって行う。このときの表示手段であるモニター６０の画面には、例えば、深度６．２ｍのとき、また深度１１．４ｍのとき、図５、図６に示すように、地盤を掘削している様子、撹拌翼２４の噴出孔２６からセメントミルクＭを噴出している様子、掘削した地盤とセメントミルクＭを混合撹拌している様子といった具体的な作業の様子、要するに地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示される。

その後、所定の深度、例えば、深度１２．８ｍまで，地盤を掘削すると共に、掘削した地盤とセメントミルクＭの混合撹拌を行ったら、撹拌軸２１及び撹拌翼２４の貫入が終了する。このときの表示手段であるモニター６０の画面には、図７に示すように、撹拌軸２１及び撹拌翼２４の貫入が終了している様子といった具体的な作業の様子、要するに地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示される。

それから、所定の深度まで貫入した撹拌軸２１及び撹拌翼２４の引抜きを開始する。このときの表示手段であるモニター６０の画面には、図８に示すように、撹拌軸２１及び撹拌翼２４を引抜いている様子といった具体的な作業の様子、要するに地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示される。その後、貫入した撹拌軸２１及び撹拌翼２４を地表面まで引抜く。これにより、地盤中に固結改良体Ｔを造成する作業が完了する。

このように、施工機械１の運転室１２内に設けた表示手段であるモニター６０の画面には、検出手段である各検出器で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示されることで、作業の様子を直感的に理解することができることから、熟練のオペレーターはもとより熟練のオペレーター以外の人たち、例えば、工事発注者やその他の工事関係者でも、モニター６０の画面に表示される画像データＧから作業の様子を容易に把握することができる。

また、地盤改良装置には、施工機械１の運転室１２内に表示手段であるモニター６０の画面で表示された画像データＧ又は画像データＧの前処理段階の画像用数値データＧｐを記録する記録手段を有する。記録手段としては、前記処理装置部５０として用いるコンピューターであって、ここに記憶して保存される。ただし、記録手段は、これに限定されるものではない。記録手段に記録した画像データＧ又は画像用数値データＧｐにあっては、これらに基づいて表示手段であるモニター６０において画像データＧとして再生して表示可能する。これにより、作業完了後に、オペレーター以外の人たちが表示手段であるモニター６０の画面を見て、どのような作業が実際に行われたのかといったことを確認することができる。

さらに、記録手段に記録した画像データＧ又は画像用数値データＧｐについては、外部に出力可能にし、例えば、記憶媒体に記憶させることができる。記憶媒体としては、ＣＤやＤＶＤなどの光学ディスク、ＵＳＢメモリなどである。これにより、記録した画像データＧ又は画像用数値データＧｐを記憶媒体に作業管理情報として記憶させておき、後日、必要な時にその作業管理情報を検証することもでき、また、記憶媒体に記憶させた作業管理情報について、作業が確実に行われたという証明の資料にすることもできる。

これらのことから、地盤の改良の作業では、作業を行ったオペレーターが、その日にどのような作業を行ったかといった作業の内容について、前記のような記憶媒体に画像データＧ又は画像用数値データＧｐを作業管理情報として記憶させ、これを保管することにより、作業の管理を行うことができるようになる。

図９は、地盤改良装置における通信手段及び外部表示手段を示す説明図である。
地盤改良装置には、図９に示すように、表示手段で表示された地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧ又は画像データＧの前処理段階の画像用数値データＧｐを送信する通信手段を有する。また、通信手段を介して送信された画像データＧ又は画像用数値データＧｐに基づいて画像データＧを表示する外部表示手段を有する。通信手段としては、施工機械１の運転室１２内に設ける表示手段であるモニター６０あるいは処理装置部５０に接続して、これらから画像データＧ又は画像用数値データＧｐを受け取って無線で送信する送信機７１と、送信機７１から無線で送信されてきた画像データＧ又は画像用数値データＧｐを受信する受信機７２と、からなる。なお、送信機７１と受信機７２では、無線で送信を行っているが、無線の代わりに、有線で行うようにしてもよい。

外部表示手段としては、通信手段の受信機７２と接続して、受信機７２で受信した画像データＧ又は画像用数値データＧｐに基づいて画像データＧを表示するモニター６１である。これは、例えば、持ち運び可能なパソコンやタブレット、あるいは工事現場の事務所内に備えるコンピューター、工事を行う会社の本社や支社その他の関連部署などに備えるコンピューターなどであって、施工機械１の運転室１２内以外の場所に配置することができる。

このように、通信手段を利用して、地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧを外部表示手段であるモニター６１の画面に表示させることができ、これにより、地盤の改良の作業を行っている最中でも、施工機械１の運転室１２内以外の場所において、オペレーター以外の人たちが外部表示手段であるモニター６１の画面を見て、その作業の様子を確認することができる。

また、前述した実施形態において、地盤改良装置については、深層混合処理工法による地盤の改良に用いるものであったが、これに限定されるものではない。そこで、別の工法による地盤の改良に用いる地盤改良装置について説明する。例えば、高圧噴射撹拌工法による地盤の改良に用いる地盤改良装置の場合である。
図１０は、別の地盤改良装置の地盤改良具の下端を示す正面図である。

地盤改良装置は、基本的には、前述と同様、施工機械１と地盤改良具２と周辺設備３とから構成されている。
地盤改良具２としては、施工機械１のマストに沿うように縦に向かう１本の管ロッド８１を設けるものであって、図１０に示すように、管ロッド８１の下端には固化材であるセメントミルクＭを水平方向に噴射する噴射孔８２を有している。また、管ロッド８２の最下端には地盤を掘削するための掘削ビット８３を複数有している。

地盤改良装置における地盤の改良は、地盤改良具２の管ロッド８１を回転装置及び昇降装置により所定の深度まで貫入し、貫入した管ロッド８１の下端に有した噴射孔８２から固化材であるセメントミルクＭを水平方向に高速高圧で噴射して、その噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射したセメントミルクＭと地盤を混合撹拌し、これを下方から上方に向かって行うことで、地盤中に固結改良体Ｔを造成する。

このような地盤改良装置においても、地盤中に貫入したときの地盤改良具２の作動状況を示す作動状況データを検出する検出手段を有する。
検出手段としては、地盤中に貫入する管ロッド８１の深度を検出する深度検出器、管ロッド８１の貫入及び引抜速度を検出する速度検出器、管ロッド８１の回転数を検出する回転検出器、管ロッド８１に供給されるセメントミルクの量を検出する流量検出器、管ロッド８１に供給される圧縮空気の量を検出するエアー流量検出器、回転装置及び昇降装置それぞれの駆動部の電流値を検出して切削する地盤の硬さを求める電流検出器などである。

検出手段である各検出器で検出した地盤改良具２の作動状況を示す作動状況データは、処理装置部５０において演算処理及び加工処理されて、作動状況データに基づいた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが求められる。

このような処理装置部５０における地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧの具体的な求め方について説明する。
地盤改良具２の管ロッド８１を貫入している様子、引抜いている様子は、検出手段である深度検出器と速度検出器と回転検出器とで検出した各データから求める。また、セメントミルクを高速高圧で噴射して地盤を切削している様子、噴射したセメントミルクと地盤が混合撹拌している様子は、検出手段である流量検出器とエアー流量検出器と電流検出器とで検出した各データから求める。
このようにして、各検出器で検出したデータから地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧを求めている。

図１１は、表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。
処理装置部５０にて演算処理及び加工処理して求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが、表示手段であるモニター６０に表示される。このときの表示手段であるモニター６０の画面には、例えば、図１１に示すように、地盤中に貫入した管ロッド８１の下端の噴射孔８２からセメントミルクを高速高圧で噴射して地盤を切削している様子、噴射したセメントミルクと地盤が混合撹拌している様子といった具体的な作業の様子が表示される。

このように、表示手段であるモニター６０の画面には、検出手段である各検出器で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示されることで、作業の様子を直感的に理解することができるようになる。

また、別の工法による地盤の改良に用いる地盤改良装置について説明する。例えば、サンドコンパクションパイル工法の一つである静的締固め砂杭工法の場合である。
地盤改良装置は、基本的には、前述と同様、施工機械１と地盤改良具２と周辺設備３とから構成され、地盤改良具２としては、施工機械１のマストに沿うように縦に向かう１本のケーシングパイプを設け、ケーシングパイプの上部にケーシングパイプ内に砂を投入する投入口を有すると共に、下端に砂を排出する排出口を有している。

地盤改良装置における地盤の改良は、地盤改良具２のケーシングパイプを回転装置及び昇降装置により所定の深度まで貫入し、貫入したケーシングパイプを上方に引抜きながら下端の排出口から砂を排出し、排出後、ケーシングパイプを打戻して排出した砂と周囲の地盤を締め固める。この引抜きと打戻しを細かく繰り返し、これを上方に向かって行うことで、地盤中に拡径した砂杭を造成する。

このような地盤改良装置においても、地盤中に貫入したときの地盤改良具２の作動状況を示す作動状況データを検出する検出手段を有する。
検出手段としては、ケーシングパイプの深度を検出する深度検出器、ケーシングパイプの引抜き及び打戻しの速度を検出する速度検出器、ケーシングパイプの回転数を検出する回転検出器、ケーシングパイプに投入する砂の量を検出する砂量検出器、回転装置及び昇降装置それぞれの駆動部の電流値を検出して地盤の硬さを求める電流検出器などである。

検出手段である各検出器で検出した地盤改良具２の作動状況を示す作動状況データは、処理装置部５０において演算処理及び加工処理されて、作動状況データに基づいた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが求められる。

このような処理装置部５０における地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧの具体的な求め方について説明する。
地盤改良具２のケーシングパイプを上方に引抜いている様子、ケーシングパイプを打戻している様子、ケーシングパイプにて砂と周囲の地盤を締め固めている様子は、検出手段である深度検出器と速度検出器と回転検出器と電流検出器とで検出した各データから求める。また、ケーシングパイプの下端の排出口から砂を排出している様子は、検出手段である砂量検出器で検出したデータから求める。
このようにして、各検出器で検出したデータから地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧを求めている。

図１２は、表示手段であるモニターの画面を示す説明図である。
処理装置部５０にて演算処理及び加工処理して求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが、表示手段であるモニター６０に表示される。このときの表示手段であるモニター６０の画面には、例えば、図１２に示すように、ケーシングパイプを上方に引抜きながら下端の排出口から砂を排出している様子、ケーシングパイプを打戻して排出した砂と周囲の地盤を締め固めている様子といった具体的な作業の様子が表示される。

このように、表示手段であるモニター６０の画面には、検出手段である各検出器で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示されることで、作業の様子を直感的に理解することができるようになる。

なお、地盤の改良を行う地盤改良工法としては、前述した工法などに限定されるものではなく、その他の打戻し式サンドコンパクションパイル工法などのサンドコンパクションパイル工法、トレンチャー式撹拌混合工法などでもよい。

この打戻し式サンドコンパクションパイル工法などのサンドコンパクションパイル工法、トレンチャー式撹拌混合工法などによる地盤の改良に用いる地盤改良装置の場合も、表示手段であるモニター６０の画面には、検出手段である各検出器で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データＧが表示されることで、作業の様子を直感的に理解することができるようになっている。

１…施工機械、２…地盤改良具、３…周辺設備、１１…走行体、１２…運転室、１３…マスト、２１…撹拌軸、２２…回転装置、２３…昇降装置、２４…撹拌翼、２５…連結アーム、２６…噴出孔、２７…掘削ビット、３１…コンプレッサー、３２…エアー流量検出器、３３…セメント生成プラント、３４…セメントサイロ、３５…水槽、３６…グラウトポンプ、３７ａ…流量検出器、３７ｂ…流量検出器、４１…深度検出器、４２…速度検出器、４３…回転検出器、４４…電流検出器、５０…処理装置部、６０…モニター、６１…モニター、７１…送信機、７２…受信機、８１…管ロッド、８２…噴射孔、８３…掘削ビット、９１…施工機械、９２…地盤改良具、９３…マスト、９４…撹拌軸、９５…撹拌翼。

Claims (4)

1. 施工機械に取り付ける地盤改良具の撹拌軸及び撹拌翼を地盤中に貫入して、地盤を掘削するとともに地盤中に固化材を噴射し、掘削した地盤と固化材を混合攪拌する深層混合処理工法による地盤の改良を行う地盤改良装置であって、
   地盤中に貫入したときの地盤改良具の作動状況を示す作動状況データを検出する検出手段を有し、検出手段は、地盤中に貫入する撹拌軸及び撹拌翼の深度を検出する深度検出器、撹拌軸及び撹拌翼の地盤中への貫入速度又は引抜速度を検出する速度検出器、撹拌軸及び撹拌翼の回転数を検出する回転検出器、撹拌軸に供給される固化材の量を検出する流量検出器、撹拌軸に供給される圧縮空気の量をそれぞれ検出するエアー流量検出器、回転装置及び昇降装置の駆動部の電流値を検出して掘削する地盤の硬さを求める電流検出器であるとともに、
   検出手段で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データを表示する表示手段を有し、表示手段は、地盤改良具の姿図とともに、検出手段で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤を掘削している様子、固化材を噴射している様子、掘削した地盤と固化材が混合攪拌している様子を表示することを特徴とする地盤改良装置。
2. 施工機械に取り付ける地盤改良具の管ロッドを地盤中に貫入して、固化材を噴射して地盤を切削し、切削した地盤と固化材を混合攪拌する高圧噴射攪拌工法による地盤の改良を行う地盤改良装置であって、
   地盤中に貫入したときの地盤改良具の作動状況を示す作動状況データを検出する検出手段を有し、検出手段は、地盤中に貫入する管ロッドの深度を検出する深度検出器、管ロッドの貫入及び引抜速度を検出する速度検出器、管ロッドの回転数を検出する回転検出器、管ロッドに供給される固化材の量を検出する流量検出器、管ロッドに供給される圧縮空気の量を検出するエアー流量検出器、回転装置及び昇降装置それぞれの駆動部の電流値を検出して切削する地盤の硬さを求める電流検出器であるとともに、
   検出手段で検出した作動状況データに基づいて求めた地盤改良具の姿図が描かれてリアルタイムな作業の様子を模式的に表した画像データを表示する表示手段を有し、表示手段は、地盤改良具の姿図とともに、検出手段で検出した作動状況データに基づいて求めた固化材を噴射して地盤を切削している様子、噴射した固化材と地盤が混合攪拌している様子を表示することを特徴とする地盤改良装置。
3. 請求項１又は２に記載された地盤改良装置において、
   表示手段で表示された画像データ又は画像データの前処理段階の画像用数値データを記録する記録手段を有し、記録手段に記録した画像データ又は画像用数値データに基づいて表示手段に画像データを表示可能に又は外部に出力可能にすることを特徴とする地盤改良装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された地盤改良装置において、
   表示手段で表示された画像データ又は画像データの前処理段階の画像用数値データを送信する通信手段を有し、
   通信手段を介して送信された画像データ又は画像用数値データに基づいて画像データを表示する外部表示手段を有することを特徴とする地盤改良装置。

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