JP6979503B1

JP6979503B1 - 締固め管理方法

Info

Publication number: JP6979503B1
Application number: JP2020178145A
Authority: JP
Inventors: 淳眞壁
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2040-10-23
Also published as: JP2022069144A

Abstract

【課題】締固め施工の作業時間を短縮することができる締固め管理方法を提供する。【解決手段】転圧車両による締固め施工を管理する締固め管理方法であって、所定領域の地盤のＣＣＶを計測する計測ステップと、前記所定領域の地盤全体に亘って前記転圧車両が規定転圧回数番目の転圧を行った後、前記所定領域の地盤全体に亘って前記計測ステップで計測されたＣＣＶが所定の目標値以上であるか否かを判定する判定ステップと、前記計測ステップで計測したＣＣＶとして、任意回数の転圧が行われた地盤のＣＣＶを表示デバイスに表示させる表示処理ステップと、を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、締固め管理方法に関する。

近年、i-Constructionによる技術開発が盛んに進められている。例えば、特許文献１には、路面の締固め度を施工路面の全体にわたって面的、且つ、直接的に管理し得る振動ローラの締固め管理装置が開示されている。

特開２０００−１１０１１１号公報

締固め施工の作業には多数の工程が存在する。前記工程として、例えば、振動ローラ等の転圧車両による所定回数の転圧、転圧後の地盤の現場密度測定（例：砂置換法、ＲＩ密度計による計測）、および、プルーフローリングがある。プルーフローリングは、施工した路面上に重量のあるダンプトラック等を走行させ、地面のたわみ具合を目視し、大きな変形を起こす不良箇所を見つける作業である。よって、これらの工程を含む締固め施工の作業には多大な時間を要するため、作業時間の短縮化が望まれている。

そこで、本発明は、締固め施工の作業時間を短縮することができる締固め管理方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明の締固め管理方法は、転圧車両による締固め施工を管理する締固め管理方法であって、所定領域の地盤のＣＣＶを計測する計測ステップと、前記所定領域の地盤全体に亘って前記転圧車両が規定転圧回数番目の転圧を行った後、前記所定領域の地盤全体に亘って前記計測ステップで計測されたＣＣＶが所定の目標値以上であるか否かを判定する判定ステップと、前記計測ステップで計測したＣＣＶとして、任意回数の転圧が行われた地盤のＣＣＶを表示デバイスに表示させる表示処理ステップと、を実行し、事前の試験施工で前記地盤と同じ土を用いてＣＣＶと乾燥密度との間に一定以上の相関関係を確認した後、当該ＣＣＶと転圧回数との関係式（曲線Ｌ１）を算出し、前記規定転圧回数よりも少ない回数の転圧を行った段階で、前記計測ステップで計測したＣＣＶが前記目標値以上となった位置が存在する場合、前記表示処理ステップにて、当該位置において以降の転圧を中止する旨を前記表示デバイスに表示させ、前記規定転圧回数よりも少ない回数の転圧を行った段階で、前記計測ステップで計測したＣＣＶが、前記関係式を下回った位置が存在する場合、前記表示処理ステップにて、当該位置を表示デバイスに表示させることを特徴とする。

前記構成によれば、所定の目標値を地盤の不良箇所がないとみなすことができる値とすることで、所定領域の地盤全体に亘って地盤の不良箇所が存在するか否かを客観的に判定することができる。このため、地盤の不良箇所が存在しないと判定することができた場合、プルーフローリングを省略することができる。その結果、締固め施工の作業時間を短縮することができる。
また、前記構成によれば、締固め施工の途中経過を都度確認することができる。
また、前記構成によれば、過転圧による地盤の破壊を未然に防ぐことができる。また、締固め施工の作業時間の短縮にも貢献し得る。

前記構成によれば、転圧車両の走行軌跡を管理することができるとともに、所定領域の地盤全体の位置ごとのＣＣＶの履歴を管理することができる。このため、所定領域の地盤全体に亘って地盤の不良箇所が存在するか否かの予測の精度を向上させることができる。

本発明によれば、締固め施工の作業時間を短縮することができる。

本実施形態の締固め管理装置の機能構成図の例である。施工条件のデータ構造図の例である。施工データのデータ構造図の例である。転圧車両による転圧の説明図である。規定転圧回数到達時における締固め管理装置の処理を示すフローチャートである。転圧回数とＣＣＶとの関係を示すグラフである。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張され、実際の比率とは異なる場合がある。また、各図面の同一の要素は、適宜配置変更されている場合がある。

＜構成＞
本実施形態の締固め管理装置は、転圧車両による締固め施工を管理する計算機である。図１に示すように、締固め管理装置１は、検出部１１と、計測部１２と、判定部１３と、表示処理部１４と、設定部１５とを備えている。また、締固め管理装置１は、地図データｄ１と、施工条件ｄ２と、施工データｄ３とを記憶している。

検出部１１は、転圧車両の位置を検出する。検出部１１は、例えば、転圧車両が備えるＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）アンテナによって転圧車両の位置を検出することができるが、これに限定されない。

計測部１２は、締固め施工の対象となる所定領域の地盤のＣＣＶ（Compaction Control Value）を計測する。ＣＣＶは、加速度応答法に従い、締固めされた地盤の剛性値を示す指標である。ＣＣＶの詳細は、例えば、特開２０１８−１５４９７５号公報に開示されているため、説明は省略する。なお、特許文献１には、ＣＣＶと実質的に同等のＣＭＶ（ＣＯＭＰＡＣＴＩＯＮＭＥＴＥＲＶＡＬＵＥ）が開示されている。

判定部１３は、所定位置の地盤において計測部１２が計測したＣＣＶが所定の目標値以上であるか否かを判定する。所定の目標値は、設定部１５が設定する目標値であるが、詳細については後記する。

表示処理部１４は、所定の表示デバイスが締固め施工の管理状況を所定の表示態様で表示するように処理する。表示処理部１４は、判定部１３の判定結果を表示デバイスに表示させることができる。表示デバイスは、例えば、締固め管理装置１が備える表示部（図示略）や、締固め施工の作業員が携帯し、表示処理部１４からの情報を取得可能なディスプレイ機器とすることができるが、これらに限定されない。

設定部１５は、締固め施工の各種目標値を設定する。設定部１５が設定する各種目標値については後記する。

地図データｄ１は、締固め施工の対象となる所定領域についての地形等を示すデータである。地図データｄ１は、例えば、ＧＮＳＳから取得可能なデータとすることができるが、これに限定されない。

施工条件ｄ２は、締固めに用いる土（盛土）に関するデータである。図２に示すように、施工条件ｄ２は、締固め施工の対象となる地盤に対応する土質、最大乾燥密度、最適含水比、および管理基準を対応付けたデータであり、施工現場ごとにエントリが作成されている。

土質は、例えば、レキ、砂、細粒との混合比で決定することができる。レキは、粒径が２ｍｍ〜７５ｍｍの土であり、粗粒に分類される。砂は、粒径が０．０７５ｍｍ〜２ｍｍの土であり、粗粒に分類される。細粒は、粒径が０．０７５ｍｍ以下の土である。細粒は、シルト（粒径：０．０７５ｍｍ〜０．００５ｍｍ）、および、粘土（粒径：０．００５ｍｍ以下）にさらに分類することができる。土質は、周知の室内試験によって決定することができる。

最大乾燥密度は、対応の土に対する周知の突固め試験を行うことで得られる土の乾燥密度の最大値である。突固め試験において、対象の土に含水させる水の量を変えて所定条件下で突固めを行うことにより、最大乾燥密度を求めることができる。

最適含水比は、対応の土の最大乾燥密度を実現する水の量（含水比）である。一般的には、土質に対して、最大乾燥密度および最適含水比は、一意に決まる。

管理基準は、対応の土を用いた締固め施工を管理するための基準値である。具体的には、管理基準は、後記する規定乾燥密度であるがこれに限定されない。

施工データｄ３は、転圧車両による締固め施工の進捗状況を示すデータである。図３に示すように、施工データｄ３は、走行軌跡、転圧回数、ＣＣＶを含むデータであるが、施工データｄ３が含むデータは、これらに限定されない。

施工データｄ３の走行軌跡は、地図データｄ１が示す領域における転圧車両の走行軌跡である。
施工データｄ３の転圧回数は、地図データｄ１が示す領域の位置ごとの転圧車両による転圧回数である。
施工データｄ３のＣＣＶは、地図データｄ１が示す領域の位置ごとのＣＣＶである。
表示処理部１４は、施工データｄ３の内容を表示デバイスに表示させることができる。

（規定転圧回数について）
設定部１５は、締固め施工の目標値として規定転圧回数を設定することができる。規定転圧回数とは、締固めに用いる土の乾燥密度が規定乾燥密度に到達するまでに要する転圧回数をいう。規定乾燥密度は、例えば、最大乾燥密度の９５％とすることができるが、これに限定されない。

設定部１５は、締固め材料に起因する材料的条件と、転圧車両に起因する機械的条件とに基づいて規定転圧回数を設定することができる。材料的条件には、例えば、土の含水比、土質、撒き出し厚、地盤剛性が含まれるが、これらに限定されない。機械的条件には、転圧車両の起振力、振幅、振動数、輪荷重、走行速度が含まれるが、これらに限定されない。一般的には、転圧回数が増大すると土の乾燥密度が増大する傾向にあるが、地盤の破壊を引き起こす過転圧にならないように規定転圧回数が設定される。

（目標ＣＣＶについて）
設定部１５は、締固め施工の目標値として目標ＣＣＶを設定することができる。目標ＣＣＶとは、締固め施工の対象となる所定領域の地盤のＣＣＶの目標値をいう。目標ＣＣＶは、例えば、規定転圧回数の転圧が行われた地盤に対して得られるＣＣＶとすることができるが、これに限定されない。

設定部１５は、前記した材料的条件および前記した機械的条件に基づいて目標ＣＣＶを設定することができる。一般的には、ＣＣＶと土の乾燥密度との間に一定以上の相関が確認されれば、ＣＣＶが増大すると土の乾燥密度が増大する傾向にあるが、地盤の破壊を引き起こす過転圧にならないように目標ＣＣＶが設定される。なお、本実施形態では、事前の試験施工によって、ＣＣＶと土の乾燥密度との間に一定以上の相関が確認されている土質を選択できた上で締固め施工を行うこととして説明を続ける。

また、本実施形態では、指定の転圧車両を用いることとするため、機械的条件は決定済みであるとして説明を続ける。よって、材料的条件おいて撒き出し厚などの設計事項が決定している場合、設定部１５によって、土質に対して、規定転圧回数および目標ＣＣＶは、一意に決まる。

＜処理＞
次に、締固め管理装置１の処理について説明する。締固め管理装置１は、締固め施工の所定領域の規定転圧回数到達時（より詳細には、規定転圧回数番目の転圧完了時）に、本実施形態の処理を開始する。ここで、設定部１５によって、規定転圧回数および目標ＣＣＶは設定済みであるとする。

なお、図４に示すように、締固め施工の所定領域を転圧車両Ｖが転圧する場合、当該領域を複数のレーンに区切り、１レーン目から転圧車両Ｖが往復走行することで転圧（往復により２回分）を行う。１レーン目における１往復の走行が終了すると、引き続き同レーンを往復するか、または点線表示で示すように転圧車両Ｖのレーンチェンジを行い、２レーン目の転圧を行う。結果的に、転圧車両Ｖはすべてのレーンについて規定転圧回数の転圧を行う。

図５に示すように、まず、締固め管理装置１は、計測部１２によって、締固め施工の所定領域の各位置のＣＣＶを計測する（ステップＳ１）。ＣＣＶを計測する位置は、検出部１１によって検出される。結果的に、計測部１２は、所定領域の地盤全体に亘って規定転圧回数番目の転圧がなされた地盤の各位置のＣＣＶを計測することができる。

次に、締固め管理装置１は、判定部１３によって、計測部１２が計測したＣＣＶのうち目標ＣＣＶを下回るＣＣＶが存在するか否かを判定する（ステップＳ２）。存在しない場合（ステップＳ２でＮｏ）、締固め管理装置１は、完了処理を実行する（ステップＳ３）。完了処理は、例えば、所定領域の地盤全体に亘って規定転圧回数番目の転圧がなされた地盤の各位置のＣＣＶが目標ＣＣＶ以上となったことを通知する処理、追加転圧を必要としないことを通知する処理であるが、これらに限定しない。完了処理実行後、図５の処理を終了する。

一方、計測部１２が計測したＣＣＶのうち目標ＣＣＶを下回るＣＣＶが存在する場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、締固め管理装置１は、追加転圧処理を実行する（ステップＳ４）。追加転圧処理は、例えば、目標ＣＣＶを下回る位置を表示デバイスから通知する処理、目標ＣＣＶを下回る位置にて追加転圧（規定転圧回数を超える回数の転圧）を要求する処理、追加転圧後の地盤のＣＣＶを計測部１２が計測する処理、計測したＣＣＶが目標ＣＣＶ以上となるか否かを判定部１３が判定する処理であるが、これらに限定しない。追加転圧処理実行後、図５の処理を終了する。

本実施形態によれば、目標ＣＣＶを地盤の不良箇所がないとみなすことができる値とすることで、所定領域の地盤全体に亘って地盤の不良箇所が存在するか否かを客観的に判定することができる。このため、地盤の不良箇所が存在しないと判定することができた場合、プルーフローリングを省略することができる。その結果、締固め施工の作業時間を短縮することができる。

また、計測部１２は、検出部１１が検出した位置ごとの地盤のＣＣＶを計測することができる。このため、転圧車両の走行軌跡を管理することができるとともに、所定領域の地盤全体の位置ごとのＣＣＶの履歴を管理することができる。このため、所定領域の地盤全体に亘って地盤の不良箇所が存在するか否かの予測の精度を向上させることができる。

例えば、規定転圧回数が１０回であり、９回転圧した位置の地盤のＣＣＶが９回転圧によって得られるＣＣＶ予測値よりも下回っていた場合、１０回目の転圧をする前に、当該位置の地盤が不良箇所であることを予測することができる。この場合、１０回よりも多く転圧を行った方が良いと予測される。９回転圧時にＣＣＶ予測値よりも大きく下回っていた場合は転圧を繰り返しても目標ＣＣＶに到達しないとの予測も可能となり、早期に地盤そのものに対策を打つことができる。

また、表示処理部１４は、計測部１２が計測したＣＣＶとして、任意回数の転圧が行われた地盤のＣＣＶを表示デバイスに表示させることができる。このため、締固め施工の途中経過を都度確認することができる。任意回数は、規定転圧回数以下の回数を含むが、規定転圧回数を超える回数であることを妨げない。

図６の曲線Ｌ１に示すように、前記事前の試験施工によって、規定転圧回数：１０回の転圧を行い目標ＣＣＶに到達可能な土を用いた締固め施工について説明する。計測部１２は、所定領域の地盤について、転圧ごとのＣＣＶを計測することができる。つまり、計測部１２は、任意回数の転圧が行われたＣＣＶを計測することができる。表示処理部１４は、当該ＣＣＶを表示デバイスに表示させることができる。作業員は、表示デバイスを介して転圧ごとのＣＣＶが適正であるか否かを確認することができる。例えば、転圧ごとのＣＣＶが曲線Ｌ１（図６）と略同等であった場合、適正であるといえる。

表示処理部１４は、図６のグラフや、当該グラフ相当の数値群を表示デバイスに画面表示させることができる。また、表示処理部１４は、ＣＣＶに代えて最大乾燥密度を用いて、グラフや数値群を表示デバイスに画面表示させることができる。

図６の曲線Ｌ２の実線部分に示すように、７回転圧後に計測部１２が計測したＣＣＶが、前記事前の試験施工によって得られた７回転圧後のＣＣＶよりも大きく下回っていたとする。この場合、８回目以降の転圧を行っても、材料不良等により目標ＣＣＶに到達しないおそれがある（曲線Ｌ２の破線部分（予測値））。よって、作業員は、材料の入れ替えを実施すべきであると早期に判断することができる。

また、図６の曲線Ｌ３の実線部分に示すように、３回転圧後に計測部１２が計測したＣＣＶが、前記事前の試験施工によって得られた３回転圧後のＣＣＶよりも大きく上回っていたとする。この場合、４回目以降の転圧で早期に目標ＣＣＶに到達するため、規定転圧回数分の転圧を行うと過転圧のおそれがある（曲線Ｌ３の破線部分（予測値））。よって、作業員は、規定転圧回数よりも少ない回数の転圧を実施すべきであると早期に判断することができる。

なお、規定転圧回数よりも少ない回数の転圧を行った段階で、計測部１２が計測したＣＣＶが目標ＣＣＶ以上となった位置が存在する場合、表示処理部１４は、当該位置において以降の転圧を中止する旨を表示デバイスに表示させてもよい。かかる表示により、過転圧による地盤の破壊を未然に防ぐことができる。また、締固め施工の作業時間の短縮にも貢献し得る。

上記のように、締固め施工の途中経過を都度確認することで、現場で起こり得る不均一なＣＣＶを略同等にし、入れ替えようとする材料の選択や、転圧の必要回数を正しく評価することができる。また、ＣＣＶの増大または土の乾燥密度の増大を客観的に判定することができる。

＜ハードウェア構成＞
また、上述してきた締固め管理装置１は、所定のハードウェア構成で示されるコンピュータによって実現される。このコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）、入出力Ｉ／Ｆ、およびメディアＩ／Ｆを有する。

ＣＰＵは、ＲＯＭまたはＨＤＤに格納されたプログラムに基づいて動作し、各部（検出部１１、計測部１２、判定部１３、表示処理部１４、設定部１５を含む）の制御を行う。ＲＯＭは、コンピュータの起動時にＣＰＵによって実行されるブートプログラムや、コンピュータのハードウェアに依存するプログラム等を格納する。

ＨＤＤは、ＣＰＵによって実行されるプログラム、および、かかるプログラムによって使用されるデータ等を格納する。通信Ｉ／Ｆは、通信網を介して他の機器からデータを受信してＣＰＵへ送り、ＣＰＵが生成したデータを、通信網を介して他の機器へ送信する。

ＣＰＵは、入出力Ｉ／Ｆを介して、ディスプレイやプリンタ等の出力装置、および、キーボードやマウス等の入力装置を制御する。ＣＰＵは、入出力Ｉ／Ｆを介して、入力装置からデータを取得する。また、ＣＰＵは、生成したデータを入出力Ｉ／Ｆを介して出力装置へ出力する。

メディアＩ／Ｆは、記録媒体に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭを介してＣＰＵに提供する。ＣＰＵは、かかるプログラムを、メディアＩ／Ｆを介して記録媒体からＲＡＭ上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto Optical disk）等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等である。

例えば、コンピュータが締固め管理装置１として機能する場合、コンピュータのＣＰＵは、ＲＡＭ上にロードされたプログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。プログラム実行の際、ＨＤＤが格納するデータ等が使用される。コンピュータのＣＰＵは、これらのプログラムを記録媒体から読み取って実行するが、他の例として、他の装置から通信網を介してこれらのプログラムを取得してもよい。

上記プログラムによれば、締固め管理装置１の普及を促進させることができる。

＜変形例＞
（ａ）：図５の処理に対して、判定部１３による判定は、計測部１２が各位置でのＣＣＶの計測ごとに行うようにしてもよい。計測したＣＣＶが目標ＣＣＶを下回っていた場合、転圧車両Ｖはその場で追加転圧を行うようにしてもよい。

（ｂ）：その他、各実施形態で説明した技術的特徴は、適宜組み合わせることが可能である。

１締固め管理装置
１１検出部
１２計測部
１３判定部
ｄ１地図データ
ｄ２施工条件
ｄ３施工データ
Ｖ転圧車両

Claims

転圧車両による締固め施工を管理する締固め管理方法であって、
所定領域の地盤のＣＣＶを計測する計測ステップと、
前記所定領域の地盤全体に亘って前記転圧車両が規定転圧回数番目の転圧を行った後、前記所定領域の地盤全体に亘って前記計測ステップで計測されたＣＣＶが所定の目標値以上であるか否かを判定する判定ステップと、
前記計測ステップで計測したＣＣＶとして、任意回数の転圧が行われた地盤のＣＣＶを表示デバイスに表示させる表示処理ステップと、を実行し、
事前の試験施工で前記地盤と同じ土を用いてＣＣＶと乾燥密度との間に一定以上の相関関係を確認した後、当該ＣＣＶと転圧回数との関係式（曲線Ｌ１）を算出し、
前記規定転圧回数よりも少ない回数の転圧を行った段階で、前記計測ステップで計測したＣＣＶが前記目標値以上となった位置が存在する場合、前記表示処理ステップにて、当該位置において以降の転圧を中止する旨を前記表示デバイスに表示させ、
前記規定転圧回数よりも少ない回数の転圧を行った段階で、前記計測ステップで計測したＣＣＶが、前記関係式を下回った位置が存在する場合、前記表示処理ステップにて、当該位置を表示デバイスに表示させることを特徴とする締固め管理方法。