JP7089962B2

JP7089962B2 - コンクリート締固めシステム、コンクリート締固め方法

Info

Publication number: JP7089962B2
Application number: JP2018121755A
Authority: JP
Inventors: 昌利宇野; 浩史根本; 裕司山下
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: JP2020002592A

Description

本発明は、コンクリート締固めシステム、コンクリート締固め方法に関する。

コンクリート施工工事では、コンクリートの打設を行った後、締固めを行う。締固めの作業では、特許文献１に示されるように、棒状のバイブレーターをコンクリート中に挿入して、コンクリートに振動を与える。この締固め作業は、バイブレーターの筒先やホースを移動させる作業員など、多くの人手を必要としている。

特開２０１４－１９８９９１号公報

締固めにおいてバイブレーターの筒先やホースを移動させる作業は、複数の作業員が連携して行う必要があり、作業員に対する負荷が大きい。また、人手による作業であるため、水平方向の位置や深さなどの管理が定性的に行われており、締固め作業が行われていない箇所が残っている可能性もある。このため、締固め作業が十分でない場合には、ジャンカと呼ばれるセメントと砂利の分離等の不具合が発生する要因となってしまう。

上述の課題を鑑み、本発明は、作業員の負担を軽減できるとともに、締固め作業を定量的に制御できるコンクリート締固めシステム、コンクリート締固め方法を提供することを目的とする。

上述の課題を鑑み、本発明の一態様に係るコンクリート締固めシステムは、先端に振動部を有するバイブレーターが取り付けられた巻き付け部と、前記巻き付け部の水平方向における位置を検出する水平位置検出部と、締固め対象のコンクリートの深さ方向の位置と水平方向の位置とを含む目標位置情報を記憶する目標位置記憶部と、前記目標位置記憶部に記憶された深さ方向の位置と水平方向の位置に前記振動部が位置するように、前記巻き付け部の巻き付けを制御する締固め制御部とを有する。

本発明によれば、締固め作業の進捗状況を定量的に管理していくことができる。また、本発明によれば、締固め作業の自動化を図り、人手による負担を軽減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステムの概要の説明図である。本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステムにおける締固め機械の概要の説明図である。本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステムにおける制御装置の機能に基づくブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る締固め機械の概要の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１の概要の説明図である。図１において、施工領域１０は、コンクリートの締固め工事を実施する領域である。施工領域１０の周囲には、例えば３台のトータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃが配置されている。各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃの水平方向の設置位置はＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星１２を用いて正確に計測されている。トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃの水平方向の設置位置は、締固め対象の水平方向の位置を管理するための基準点となる。

締固め機械２０は、施工領域１０においてコンクリートの締固め作業を実施する移動式の機械である。締固め機械２０には、コンクリートに振動を与えるためのバイブレーター３０が搭載されている。本実施形態では、後に説明するように、バイブレーター３０は可撓性のホース３２の先端に振動部３１を有して構成され、巻き付け部２４によりブーム２３の先端から吊下げられる。

また、ブーム２３の先端には、反射プリズム２１が設置されている。反射プリズム２１は、各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃのターゲットとなる。なお、この例では、切梁等の障害物もあるため、３台のトータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃを設置し、補完して水平方向の位置情報を把握するようにしている。

制御装置４０は、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃから取得された締固め対象の水平方向の位置情報と、バイブレーター３０のホース３２の送り量から取得された締固め対象の深さ方向の位置情報とから、締固め作業の進捗状況を定量的に管理する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１における締固め機械２０の概要の説明図である。図２（Ａ）はホース３２を巻き上げているときの状態を示し、図２（Ｂ）はホース３２を巻き下げているときの状態を示す。

図２において、バイブレーター３０は、可撓性のホース３２の先端に棒状の振動部３１を取り付けて構成される。振動部３１の内部にはモータが装着してあり、モータの回転により振動を発生する構造となっている。締固め機械２０は、移動式の車両２２と、ブーム２３と、巻き付け部２４とを有する。巻き付け部２４はブーム２３の先端に設けられ、巻き付け部２４には、バイブレーター３０のホース３２が巻き付けられて取り付けられる。巻き付け部２４の送り量は、送り量計測器２５により計測される。また、ブーム２３の先端には、反射プリズム２１が取り付けられる。

図１に示した各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃからの光波は反射プリズム２１で反射され、各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃで受信される。これにより、各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃと反射プリズム２１との間の距離が測量される。前述したように、各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃの水平方向の設置位置は基準点として管理されている。また、反射プリズム２１の水平方向位置とバイブレーター３０の振動部３１の水平方向の位置は一致している。よって、各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃと反射プリズム２１との間の距離を測量することで、締固め対象の水平方向の位置情報が取得される。すなわち、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び反射プリズム２１は、巻き付け部２４の水平方向における位置を検出する水平位置検出部となる。

巻き付け部２４には、バイブレーター３０のホース３２が巻き付けられ、巻き付け部２４からはバイブレーター３０がその振動部３１が下方を向くように吊下げられる。図２（Ａ）に示すように、巻き付け部２４にホース３２を巻き上げているときには、振動部３１は、コンクリートより上にある。図２（Ｂ）に示すように、巻き付け部２４のホース３２を巻き下げていくと、振動部３１が下がっていき、振動部３１がコンクリート内に侵入していく。ここで、コンクリート表面から巻き付け部２４までの高さをＨとし、巻き付け部２４でのホース３２の送り量をＸとすると、コンクリート内の振動部３１の深さＤは、（Ｄ＝Ｘ－Ｈ）となる。したがって、巻き付け部２４の送り量の計測値から、締固め対象の深さ方向の位置情報が取得できる。巻き付け部２４の送り量は、送り量計測器２５により計測される。

このように、本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１では、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃの測量値から、締固め対象の水平方向の位置情報を取得できる。また、送り量計測器２５の計測値から、締固め対象の深さ方向の位置情報を取得できる。これにより、バイブレーター３０による締固め作業の進捗状況を定量的に管理していくことができる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１における制御装置４０の機能に基づくブロック図である。制御装置４０は、例えばＰＣ（Personal Computer）で実現できる。制御装置４０は、施工領域１０の外部に設けても良いし、締固め機械２０内に設けても良い。図３に示すように、制御装置４０は、水平方向位置情報取得部４１と、深さ方向位置情報取得部４２と、目標位置記憶部４３と、施工位置記憶部４４と、締固め制御部４５とを有している。制御装置４０と、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び締固め機械２０の各部との間は、例えば無線でデータ通信を行うことができる。また、制御装置４０と、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び締固め機械２０の各部との間を、ネットワークを介して接続されるようにしても良い。

水平方向位置情報取得部４１は、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃの測量値から、締固め対象の水平方向の位置情報を取得する。深さ方向位置情報取得部４２は、送り量計測器２５の計測値から、締固め対象の深さ方向の位置情報を取得する。なお、まき付け部２４の高さ方向の位置（垂直方向の位置）については、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃの測量値から求めることができる。そのため、まき付け部２４の垂直方向の位置と、送り量計測器２５の計測値とに基づいて、施工対象物のどの位置を基準としてどの深さにおいてバイブレータを駆動させたかについて把握することができる。

施工位置記憶部４４には、水平方向位置情報取得部４１で取得された締固め対象の水平方向の位置情報と、深さ方向位置情報取得部４２で取得された締固め対象の深さ方向の位置情報と、締固めを行った時間情報とが順次記憶されていく。この施工位置記憶部４４に記録された情報から、どの水平位置でどの位の深さで締固めが実施されたかを定量的に管理していくことができる。

また、目標位置記憶部４３には、締固めを実施する対象となる場所の水平方向及び深さ方向の目標位置情報が記憶されている。締固め制御部４５は、目標位置記憶部４３から読み出された水平方向及び深さ方向の目標位置情報と、水平方向位置情報取得部４１及び深さ方向位置情報取得部４２で取得された水平方向及び深さ方向の位置情報とから、目標位置が締固められるように、締固め機械２０の水平方向の位置及び巻き付け部２４の送り量を制御する。これにより、締固め作業の自動化を図ることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１では、バイブレーター３０による締固め作業の進捗状況を定量的に管理していくことができる。また、本発明の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１では、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃから取得された締固め対象の水平方向の位置情報及び送り量計測器２５の計測値から取得された締固め対象の深さ方向の位置情報とを用いて、締固め作業を自動化していくことも可能である。

なお、上述の例では、締固め機械２０を移動式の車両２２上に構成し、締固め機械２０を施工領域１０の足場の上を自走して締固めの対象となる水平方向の位置を移動させているが、締固め機械２０を自走式とはせず、ブーム２３を回動或いは揺動させることで、締固めの対象となる水平方向の位置を自在に移動させる機構としても良い。

＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る締固め機械１２０の概要の説明図である。図４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る締固め機械１２０は、移動式の車両１２２と、ブーム１２３と、巻き付け部１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃとを有する。巻き付け部１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃからは、バイブレーター１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃが吊下げられている。バイブレーター１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃは、ホース１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの先端に棒状の振動部１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃを取り付けて構成される。

ブーム１２３の先端には、ブーム１２３の長軸方向に対して長手方向が直交する支持体が取り付けられており、その支持体の長手方向における略中央の位置に、反射プリズム１２１が設置されている。また、この反射プリズム１２１が取り付けられる位置は、巻き付け部１２４ｂにほぼ一致しているため、反射プリズム１２１を用いることで、巻き付け部１２４ｂの位置を把握することができる。この場合、巻き付け部１２４ａ、巻き付け部１２４ｃの水平方向の位置は、巻き付け部１２４ｂと同じ位置を用いてもよい。また、巻き付け部１２４ａ、巻き付け部１２４ｃのそれぞれの位置にそれぞれプリズム１２１を設け、それぞれのプリズム１２１を用いてトータルステーションによって位置を測定することで、巻き付け部１２４ａ、巻き付け部１２４ｂ、巻き付け部１２４ｃの位置を測定するようにしてもよい。これにより、巻き付け部１２４ａ、巻き付け部１２４ｂ、巻き付け部１２４ｃがある程度離間して設置されていたとしても、バイブレータを駆動させた位置をより正確に測定することができる。

前述の第１の実施形態に係る締固め機械２０では、移動式の車両２２に１つのバイブレーター３０が搭載されている。これに対して、この実施形態に係る締固め機械１２０には、移動式の車両１２２に３つのバイブレーター１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃが並んで搭載されている。このように、複数のバイブレーター１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを搭載することで、より効率的に、締固めを実施することができる。

上述した実施形態におけるコンクリート締固めシステム１の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０…施工領域、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…トータルステーション、２０…締固め機械、２１…反射プリズム、２２…車両、２３…ブーム、２４…巻き付け部、２５…送り量計測器、３０…バイブレーター、３１…振動部、３２ホース、４０制御装置

Claims

先端に振動部を有するバイブレーターが取り付けられた巻き付け部と、
前記巻き付け部の水平方向における位置を検出する水平位置検出部と、
締固め対象のコンクリートの深さ方向の位置と水平方向の位置とを含む目標位置情報を記憶する目標位置記憶部と、
前記目標位置記憶部に記憶された深さ方向の位置と水平方向の位置に前記振動部が位置するように、前記巻き付け部の巻き付けを制御する締固め制御部と、
を有するコンクリート締固めシステム。
前記振動部が締固め対象のコンクリートの深さ方向に巻き下げられた送り量を測定する送り量計測器と、
前記巻き付け部の水平方向における位置を検出する水平位置検出部と、
を有し、
前記制御部は、前記測定された送り量と前記検出された位置とに基づいて、前記振動部の位置が、前記目標位置情報が表す深さ方向の位置と水平方向の位置となるように制御する
請求項１記載のコンクリート締固めシステム。
前記締固め制御部によって巻き下げられて駆動した前記振動部の深さ方向の位置と水平方向の位置とを取得する取得部と、
前記取得された前記振動部の深さ方向の位置と水平方向の位置とを記憶する施工位置記憶部とを有する
請求項１または請求項２に記載のコンクリート締固めシステム。
前記巻き付け部は移動式の車両のブームに取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンクリート締固めシステム。
水平位置検出部が、先端に振動部を有するバイブレーターが取り付けられた巻き付け部の水平方向における位置を検出し、
締固め制御部が、締固め対象のコンクリートの深さ方向の位置と水平方向の位置とを含む目標位置情報を記憶する目標位置記憶部に記憶された深さ方向の位置と水平方向の位置に前記振動部が位置するように、前記巻き付け部の巻き付けを制御する
コンクリート締固め方法。