JP6833596B2 - 山留め壁の変形測定装置、変形測定システム、および山留め構造 - Google Patents

Description

本発明は、山留め壁の変形を測定する変形測定装置、この変形測定装置を備える変形測定システム、および、変形測定システムを備える山留め構造に関する。

従来より、山留め壁の傾きを計測する方法として、以下のような方法が知られている。
特許文献１には、地下連続壁を構築する際に、掘削溝内に建込むエレメントの鉛直精度を計測する鉛直精度計測装置が示されている。鉛直精度計測装置は、エレメントの鉛直軸と平行に中心軸を位置させてエレメントに取り付けられるものであり、最外周部に位置する保護管と、この保護管内に収納した縦溝を有するガイド管と、縦溝内を上下走行可能なロ−ラ−を有し保護管内に収納した傾斜計と、この傾斜計により計測したデ−タの処理部と、を備える。

特許文献２には、複数枚の矢板に反射部を複数個設け、反射部に対向した位置に二機のレーザ角度検出ユニットを所定の間隔離れた形で設け、レーザ角度検出ユニットからレーザ光を、反射部に対して射出走査し、各レーザレーザ光の走査角度を検出し、これら走査角度に基づいて、反射部の位置を検出することで、各矢板の変位を計測検出する矢板変位測定方法が示されている。

特許文献３には、山留め堀削工事の壁体の背面側に、壁体に沿って溝を形成し、この溝内に可撓性の袋体を設置し、この袋体内に流体を供給して、壁体の変位に追従して袋体を変形させて地盤変位を固定する、地盤変位抑制装置が示されている。
しかしながら、以上の特許文献１〜３の方法では、山留め壁の傾きを一目で確認できなかった。

特開平５−２８７７３２号公報 特開平６−３０７８６９号公報 特開平９−４１３８１号公報

本発明は、簡易な構成で山留め壁の傾きを一目で容易に確認できる山留め壁の変形測定装置、山留め壁の変形測定システム、および、山留め構造を提供することを課題とする。

本発明者らは、山留め壁の変形測定方法として、山留め壁面に沿って張設されたピアノ線の下方に、山留め壁の倒れ度合いの管理目標である１次管理領域、２次管理領域、及び管理値オーバー領域によって色分け区分された計測板を設けることで、計測板上のピアノ線の位置によって山留め壁の倒れ度合いが可視化され、山留め壁の傾き度を一目で確認できる点に着眼して、本発明の山留め壁の変形測定装置と、変形測定システム、およびその変形測定システムを備える山留め構造を発明するに至った。

第１の発明の山留め壁の変形測定装置（例えば、後述の変形測定装置２０）は、山留め壁の変形を測定する装置であって、山留め壁（例えば、後述の山留め壁１０）の水平方向両端部の頂部同士の間に張設されたピアノ線（例えば、後述のピアノ線２１）と、前記山留め壁のうち当該ピアノ線の下方となる位置に設置された平板状またはシート状の計測部（例えば、後述の計測板２３）と、を備え、当該計測部の上面には、当該計測部を設置した際の前記ピアノ線の位置である初期位置（例えば、後述の初期位置２３Ａ）と、当該初期位置を挟んで両側に設けられた前記山留め壁の傾きの管理目標である管理領域（例えば、後述の１次管理領域２３Ｂ、２次管理領域２３Ｃ）と、当該管理領域を挟んで両側に設けられたオーバー領域（例えば、後述のオーバー領域２３Ｄ）と、が設けられ、前記管理領域および前記オーバー領域は、目盛りおよび／または互いに異なる色で区分されていることを特徴とする。

この発明によれば、山留め壁の両端部同士の間にピアノ線を張設し、ピアノ線の下方に山留め壁の傾きを管理するための管理領域およびオーバー領域を設けた計測部を配置したので、計測部上のピアノ線の位置を読み取ることで、山留め壁の初期位置からの傾き量を一目で確認して管理できる。また、山留め壁の傾き度合いが予め設定した管理領域内の留まっているのか、あるいはオーバー領域まで達しているのか、についても、一目で確認して管理できる。
また、変形測定装置は、ピアノ線と平板状またはシート状の計測部とで構成された簡易な構造であり、低コストで簡単に製作できる。

第２の発明の山留め壁の変形測定システム（例えば、後述の変形測定システム３０）は、複数の上述の山留め壁の変形測定装置と、当該変形測定装置の計測部を撮影する撮影機器（例えば、後述の監視カメラ４０）と、当該撮影機器で撮影した画像を処理する画像処理装置（例えば、後述のコンピュータ５０）と、を備え、当該画像処理装置は、前記撮影機器で撮影した画像に基づいて、前記ピアノ線の前記計測部上の位置を計測し、前記ピアノ線が前記計測部上の所定の領域（例えば、後述の２次管理領域２３Ｃ、オーバー領域２３Ｄ）に位置した場合には、警報を発令することを特徴とする。

この発明によれば、ピアノ線が所定の管理領域（例えば、後述の１次管理領域２３Ｂ、２次管理領域２３Ｃ）から外れた場合、コンピュータが警報を発令する。ここで、管理領域とは、地下工事の精度や安全性を確保するために、山留め壁の変形を管理できる範囲である。例えば、１次管理領域は、山留め壁の変形を許容できる範囲であり、この１次管理領域内であれば、適切な処置を施すことによって山留め壁の変形を元に戻すことが可能である。また、２次管理領域は、山留め壁の変形を許容できる範囲であり、この２次管理領域内であれば、山留め壁の変形を元に戻すことはできないが、山留め壁を適宜補強することで維持することが可能である。オーバー領域は、山留め壁が倒壊する可能性が高いため、建設作業員に避難を指示すべき範囲である。よって、警報に従って適切な行動をとることで、山留め壁の過大な変形を防止して、山留め壁の自立性を確保できる。
また、コンピュータが警報を発令するため、作業員が各変形測定装置を巡回して目視で測定する必要がなく、山留め壁の管理に必要なコストを低減できる。

第３の発明の山留め構造（例えば、後述の山留め構造１）は、山留め壁と、当該山留め壁の変形を測定する上述の変形測定システムと、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、山留め壁の初期位置からの傾きを一目で確認して管理できる。また、警報に従って、ピアノ線が所定の管理領域内に収まるように適切な作業を行うことで、山留め壁の過大な変形を防止して、山留め壁の自立性を確保できる。

本発明によれば、簡易な構成で山留め壁の傾きを一目で容易に確認できる。

本発明の第１実施形態に係る山留め壁の平面図である 前記山留め壁の縦断面図である 図１の破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。 図２の破線Ｂおよび破線Ｃで囲んだ部分の拡大図である。 前記山留め壁の計測板の平面図および断面図である。 本発明の第２実施形態に係る山留め構造の構成を示すブロック図である。 前記山留め構造の山留め壁の縦断面図である 前記山留め構造のコンピュータの構成を示すブロック図である。

本発明は、山留め壁の変形測定方法として、山留め壁の倒れ度合いを管理するために、張設されたピアノ線の下方に計測板を備えた山留め壁の変形測定装置と、その変形測定装置の計測板上のピアノ線を管理カメラで撮影し、その撮影画像から読み取ったピアノ線の位置情報に基づき、山留め壁の倒れを管理して警報を発令する山留め壁の変形測定システム、およびこれらの装置を備えた山留め構造である。
具体的には、第１実施形態は、山留め壁の変形測定装置（図１〜図５）であり、第２実施形態は、山留め壁の変形測定システム（図６〜図８）である。

以下、本発明の第１、第２実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態は、山留め壁の倒れ度合いを管理するために、張設されたピアノ線の下方に、目盛りとともに色分け区分された計測板を備えた山留め壁の変形測定装置である。図１は、本発明の第１実施形態に係る変形測定装置２０が取り付けられた山留め壁１０の平面図であり、図２は、山留め壁１０の縦断面図である。図３は、図１の破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。図４は、図２の破線Ｂおよび破線Ｃで囲んだ部分の拡大図である。

山留め壁１０は、ＳＭＷ（Soil Mixing Wall）工法や親杭矢板工法により、地盤１１に構築されている。この山留め壁１０で囲まれた内側の地盤１１は、床付面１２まで掘削されている。山留め壁１０には、Ｈ形鋼である芯材１３が所定間隔おきに配置されている。
変形測定装置２０は、図１および図２に示すように、山留め壁１０の変形を測定する装置であり、山留め壁１０の水平方向両端側の芯材１３の頂部同士の間に張設されたピアノ線２１と、山留め壁１０の所定の芯材１３の下端側に設けられたブラケット２２と、ブラケット２２の上面に設置されてピアノ線２１の下方に位置する平板状の計測部としての計測板２３と、を備える。

図５は、計測板２３の平面図および断面図である。
計測板２３の上面には、この計測板２３を設置した際のピアノ線２１の平面上の位置である初期位置２３Ａと、初期位置２３Ａを挟んで両側に設けられて山留め壁１０の傾きの１次管理目標である１次管理領域２３Ｂと、１次管理領域２３Ｂを挟んで両側に設けられて山留め壁１０の傾きの２次管理目標である２次管理領域２３Ｃと、２次管理領域２３Ｃを挟んで両側に設けられたオーバー領域２３Ｄと、が設けられている。１次管理領域２３Ｂ、２次管理領域２３Ｃ、およびオーバー領域２３Ｄは、目盛りおよび互いに異なる色で区分されている。

また、計測板２３の上面には、計測位置を表わすピアノ線計測番号と、山留め壁の計測高さ位置を示す山留めＣＡＳＥ番号が示されており、これにより、計測位置を明確に表示する。
また、計測板２３の下面には、磁石２３１が設けられており、この磁石２３１により、計測板２３は、鋼製のブラケット２２の上面に固定される。
例えば、地盤面から床付面までが１０ｍ程度の山留め壁では、山留め壁の掘削側への倒れ度合いの１次管理領域は１０ｃｍ程度の幅であり、２次管理領域は２ｃｍ程度の幅であり、オーバー領域は初期位置から１２ｃｍ以上離れた部分である。また、山留め壁の背面側への傾斜度合いの１次管理領域は１０ｃｍ程度の幅であり、２次管理領域は１０ｃｍ程度の幅であり、オーバー領域は初期位置から２０ｃｍ以上離れた部分である。

以上の変形測定装置２０は、以下のようにして使用する。
まず、図４に示すように、現場の作業員がピアノ線２１を真上から見下ろすことで、ピアノ線２１の計測板２３上の位置を目視で確認し、このピアノ線２１の計測板２３上の位置を初期位置２３Ａとする。
その後、定期的に、現場の作業員がピアノ線２１を真上から見下ろすことで、ピアノ線２１の計測板２３上の位置を目視で確認する。

山留め壁１０が変形すると、例えば、図１および図２中二点鎖線で示すように、平面視では、山留め壁１０の中央部が内側（掘削側）に膨らんでくるとともに、立面視では、山留め壁１０の上端部が内側（掘削側）に倒れてくる。この場合、ピアノ線２１の位置は、初期位置２３Ａから、図５の下方側に移動する。一方、山留め壁１０の上端部が外側（背面側）に倒れてくる場合、ピアノ線２１の位置は、初期位置２３Ａから、図５の上方側に移動する。
このピアノ線２１が所定の領域例えば２次管理領域２３Ｃに位置した場合には、作業員は、警報を発令する。その後、この山留め壁１０に適切な補強を行って、ピアノ線２１がオーバー領域２３Ｄまで到達するのを防止する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）山留め壁１０の両端部同士の間にピアノ線２１を張設し、ピアノ線２１の下方に山留め壁１０の傾きを管理するための１次管理領域２３Ｂ、２次管理領域２３Ｃ、およびオーバー領域２３Ｄを設けた計測板２３を配置したので、計測板２３上のピアノ線２１の位置を読み取ることで、山留め壁１０の初期位置からの傾きを一目で確認して管理できる。また、変形測定装置２０をピアノ線２１と板材である計測板２３とで構成したので、簡易な構造であり、変形測定装置２０を低コストで簡単に製作できる。

〔第２実施形態〕
本実施形態は、第１実施形態の変形測定装置におけるピアノ線の計測板上の位置を撮影し、この撮影画像に基づいて山留め壁の倒れを管理し、警報を発令する山留め壁の変形測定システムである。
図６は、本発明の第２実施形態に係る変形測定装置２０が適用された山留め構造１の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、変形測定装置２０を作業員が目視で確認するのではなく、監視カメラ４０で変形測定装置２０を撮影し、この撮影した画像をコンピュータ５０で処理する点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、山留め構造１は、山留め壁１０と、この山留め壁１０の変形を測定する複数の変形測定システム３０と、を備える。

変形測定システム３０は、山留め壁１０の変形を測定するための第１実施形態の変形測定装置２０と、変形測定装置２０を撮影する撮影機器としての監視カメラ４０と、監視カメラ４０に有線あるいは無線の通信回線３１を介して接続された画像処理装置としてのコンピュータ５０と、を備える。
例えば、監視カメラ４０を、ワイヤレスネットワークカメラとすることで、監視カメラ４０とコンピュータ５０を有線ケーブルで接続する必要がなく、本実施形態の山留め壁の変形測定システム３０を容易に構築できる。

図７は、山留め壁１０の縦断面図である。
監視カメラ４０は、ブラケット４１を介して芯材１３の頂部に固定されている。この監視カメラ４０は、計測板２３の直上でかつピアノ線２１の上方に配置されており、ピアノ線２１の計測板２３上の位置を撮影して、画像情報として送信するものである。

図８は、コンピュータ５０の構成を示すブロック図である。
コンピュータ５０は、受信部５１、表示部５２、および演算処理部５３、および記憶部５４を備える。
受信部５１は、監視カメラ４０から送信される画像情報を受信するものである。
表示部５２は、受信部５１で受信した画像情報や演算処理部５３から出力された情報を表示するものであり、例えば、モニタである。

演算処理部５３は、記憶部５４に記憶されたプログラムを読み出して、動作制御を行うＯＳ（Operating System）上に展開して実行するものである。
具体的には、演算処理部５３は、監視カメラ４０で撮影した画像情報に基づいて、ピアノ線２１の計測板２３上の位置を計測する計測部５３１と、ピアノ線２１が計測板２３上の所定の領域例えば２次管理領域２３Ｃあるいはオーバー領域２３Ｄに位置した場合には、警報を発令する警報発令部５３２と、を備える。
記憶部５４は、種々の情報を記憶するものであり、例えばハードディスクである。この記憶部５４は、ピアノ線２１の計測板２３上の位置を計測時刻とともに記憶する。

以上の変形測定システム３０は、以下のように動作する。
すなわち、常時、監視カメラ４０により計測板２３上のピアノ線２１の位置を撮影し、コンピュータ５０により、この画像情報を解析して、ピアノ線２１上の計測板２３上の位置を求めて、記憶部５４に記憶する。また、コンピュータ５０は、ピアノ線２１が計測板２３上の２次管理領域２３Ｃあるいはオーバー領域２３Ｄに位置した場合には、警報を発令する。

本実施形態によれば、上述の（１）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（２）ピアノ線２１が１次管理領域２３Ｂから外れた場合、コンピュータ５０が警報を発令する。よって、作業員が各変形測定装置を巡回して目視で測定する必要がなく、山留め壁１０の管理に必要なコストを低減できる。また、この警報に従って、ピアノ線２１が所定の管理領域内に収まるように適切な作業を行うことで、山留め壁１０の過大な変形を防止して、山留め壁１０の自立性を確保できる。
（３）ピアノ線２１の計測板２３上の位置をコンピュータ５０の記憶部５４に記録したので、山留め壁１０の経時変化を容易に管理できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第１実施形態では、作業員がピアノ線２１の計測板２３上の位置を目視で確認したが、これに限らず、ピアノ線と計測板との距離が離れており、ピアノ線の計測板上の位置を目視で確認することが難しい場合には、ピアノ線に下げ振りを取り付けて、下げ振りの下端がピアノ線の計測板上の位置を指すようにしてもよい。

また、第２実施形態では、監視カメラ４０とコンピュータ５０とを通信回線３１を介して、直接、接続したが、これに限らず、インターネット回線を介して接続してもよい。
また、第２実施形態では、監視カメラ４０で撮影した画像に基づいて、コンピュータ５０が山留め壁１０を監視したが、これに限らない。すなわち、作業員が、コンピュータ５０の表示部５２に表示された画像を見ることで、山留め壁１０を監視してもよいし、コンピュータ５０と作業員とで二重に山留め壁を監視してもよい。
また、上述の各実施形態では、計測板２３を山留め壁１０の下端側に設置されたが、これに限らず、山留め壁の上端側に設けて、山留め壁の頂部の変形を測定してもよい。この場合、計測板を山留め壁の上端側の腹起し材の上面に設置してもよい（実施図は省略）。
また、上述の各実施形態では、計測部を平板状の計測板２３としたが、これに限らず、計測部をシート状の計測シートとしてもよい。

１…山留め構造 １０…山留め壁 １１…地盤 １２…床付面 １３…芯材
２０…変形測定装置 ２１…ピアノ線 ２２…ブラケット ２３…計測板（計測部）
２３Ａ…初期位置 ２３Ｂ…１次管理領域 ２３Ｃ…２次管理領域
２３Ｄ…オーバー領域
３０…変形測定システム ３１…通信回線 ４０…監視カメラ ４１…ブラケット
５０…コンピュータ ５１…受信部 ５２…表示部 ５３…演算処理部
５４…記憶部 ２３１…磁石 ５３１…計測部 ５３２…警報発令部

Claims (3)

1. 山留め壁の変形を測定する装置であって、
   山留め壁の水平方向両端部の頂部同士の間に張設されたピアノ線と、
   前記山留め壁のうち当該ピアノ線の下方となる位置に設置された平板状またはシート状の計測部と、を備え、
   当該計測部の上面には、当該計測部を設置した際の前記ピアノ線の位置である初期位置と、当該初期位置を挟んで両側に設けられた前記山留め壁の傾きの管理目標である管理領域と、当該管理領域を挟んで両側に設けられたオーバー領域と、が設けられ、
   前記管理領域および前記オーバー領域は、目盛りおよび／または互いに異なる色で区分されていることを特徴とする山留め壁の変形測定装置。
2. 複数の請求項１に記載の山留め壁の変形測定装置と、当該変形測定装置の計測部を撮影する撮影機器と、当該撮影機器で撮影した画像を処理する画像処理装置と、を備え、
   当該画像処理装置は、前記撮影機器で撮影した画像に基づいて、前記ピアノ線の前記計測部上の位置を計測し、前記ピアノ線が前記計測部上の所定の領域に位置した場合には、警報を発令することを特徴とする山留め壁の変形測定システム。
3. 山留め壁と、当該山留め壁の変形を測定する請求項２に記載の変形測定システムと、を備えることを特徴とする山留め構造。