JP7113684B2 - 移動式含水比測定装置、及び転圧方法 - Google Patents

Description

本願発明は、宅地造成や、道路、河川堤防などにおいて構築される盛土に関する技術であり、より具体的には、測定した含水比に応じた転圧条件（振動ローラの起振力及び走行速度を含む）を決定する移動式含水比測定装置と、これを用いた転圧方法に関するものである。

盛土は、宅地造成や、道路、河川堤防などその用途に応じてあらかじめ要求性能（強度や、変形・圧縮特性、透水性など）が設定されており、この要求性能を満足するため盛土は適切な締固めが行われる。具体的には、盛土材をあらかじめ定めた所定厚（以下、「計画撒き出し厚」という。）だけ撒き出し、これを振動ローラなどの転圧機械があらかじめ定めた回数（以下、「計画転圧回数」という。）だけ転圧する。

転圧は、要求性能を満たす盛土となるように行われるが、この要求性能を直接的に確認することは難しく、一般的には転圧された盛土の品質として締固めの程度を確認している。締固めの程度を表すには、乾燥単位体積重量（乾燥密度）が用いられることが多く、この値が大きいほど強度が増大し、透水係数は小さくなり、すなわち締固めの程度が向上する。同じ締固め条件でも含有する水量によって得られる乾燥単位体積重量は異なるため、最大の乾燥単位体積重量を与える最適含水比を基準とした品質管理を行うこともある。あるいは、施工現場での乾燥密度を最大乾燥密度で除した「締固め度」という概念で品質管理を行うこともあり。例えば締固め度が９０％以上であれば要求品質を満たすとするケースもある。

また、転圧後の盛土の品質（施工乾燥密度や締固め度など）を確認することなく、工法規定方式によって盛土の品質管理を行うことも多い。この工程規定方式は、試験施工を行うことによって、盛土の転圧作業に用いる転圧機械や、計画撒き出し厚、計画転圧回数といった施工法そのものを規定する方法であり、これらの仕様で転圧を行えば目的の品質が達成されると考えるわけである。

盛土の品質管理を行う手法としては、工法規定方式のほかにも様々な手法がこれまで提案されている。例えば特許文献１では、あらかじめ試験施工を行うことにより補正係数を求め、この補正係数を用いて締固め後の盛土層の密度を算出し、目標密度と照らし合わせることで品質管理を行う技術について提案している。

特開２００９－１１４６９１号公報

振動ローラで転圧を行う場合、盛土の締固めの程度、すなわち盛土の品質は、振動ローラの締固め性能（走行速度や起振力、振幅など）と盛土材の含水比の組み合わせによって大きく異なることが知られている。ところが工法規定方式をはじめとする従来手法では、試験施工によって振動ローラの規格や計画撒き出し厚、計画転圧回数を規定するに留まり、振動ローラの締固め性能を規定することはなかった。振動ローラの締固め性能は、重機オペレータの感覚に委ねているのが現状であり、そのため盛土の品質が一定しないという問題が指摘されていた。

また含水比に関しても、従来手法では、試験施工等で測定された値をそのまま本施工の盛土に適用して品質管理を行っており、しかも本施工の盛土全体が同じ含水比として扱う品質管理が主流であった。しかしながら試験施工における盛土の含水比と本施工における盛土の含水比は相違することも多く、特に施工の盛土全体が同じ含水比となることはむしろ稀である。そのため実際の施工現場では、過転圧や転圧不足が生じた、いわば品質不良の盛土が構築されることも少なくなかった。

このように、盛土の品質が、振動ローラの締固め性能と盛土材の含水比の組み合わせに依存するにもかかわらず、従来手法では、本施工における盛土の含水比分布を測定することも、事前に振動ローラの締固め性能を計画することも、ましてや含水比分布に応じて振動ローラの締固め性能を適宜設定することも行われることはなかった。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち盛土の含水比分布を測定するとともに、含水比分布に応じて振動ローラなど転圧機械の締固め性能を適宜設定することができる移動式含水比測定装置と、これを用いた転圧方法を提供することである。

本願発明は、含水比測定手段によって盛土の含水比を移動測定し、あらかじめ設定した転圧条件と盛土材の含水比との関係に基づいて、施工領域ごとに転圧機械の転圧条件を決定する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。

本願発明の移動式含水比測定装置は、撒き出された盛土の含水比を移動しながら測定する移動式含水比測定装置であって、盛土上を移動し得る移動体と、移動体に搭載された含水比測定手段、そして転圧条件決定手段を備えたものである。このうち含水比測定手段は、非接触で盛土の含水比を測定する手段である。また転圧条件決定手段は、含水比測定手段で測定された盛土の含水比に応じて転圧機械の転圧条件（起振力及び走行速度を含む）を決定する手段であり、より詳しくは、あらかじめ設定した「転圧条件と盛土材の含水比との関係」に基づいて、含水比測定手段で測定された盛土の含水比から転圧機械の転圧条件を施工領域（盛土の全体領域を複数に分割した領域）ごとに決定する手段である。

本願発明の移動式含水比測定装置は、小領域含水比設定手段と施工領域設定手段をさらに備えたものとすることもできる。このうち小領域含水比設定手段は、含水比測定手段で測定された盛土の含水比に基づいて、小領域（盛土の全体領域を複数に分割した領域）ごとに含水比を設定する手段である。また施工領域設定手段は、含水比測定手段で測定された盛土の含水比に応じて施工領域を設定する手段であり、より詳しくは、隣接する２以上の小領域であって、近似する（同一も含む）含水比が測定された２以上の小領域を、１の施工領域として設定する手段である。また施工領域設定手段は、盛土の全体領域における含水比のばらつき（分散や標準偏差）に応じて施工領域の数を決定したうえで、施工領域を設定することもできる。

本願発明の移動式含水比測定装置は、振動ローラを移動体とするものとすることもできる。振動ローラは、転圧条件決定手段によって決定された転圧条件で盛土の転圧を行う。

本願発明の転圧方法は、撒き出された盛土の含水比を移動測定した結果に応じて盛土の転圧を行う方法であって、含水比測定工程と転圧条件決定工程を備えた方法である。このうち含水比測定工程では、移動体で移動しながら含水比測定手段によって非接触で盛土の含水比を測定する。また転圧条件決定工程では、あらかじめ設定した「転圧条件と盛土材の含水比との関係」に基づいて、含水比測定工程で測定された盛土の含水比から転圧機械の転圧条件（起振力及び走行速度を含む）を施工領域ごとに決定する。そして、転圧条件決定工程で決定された転圧条件で、転圧機械が盛土の転圧を行う。

本願発明の転圧方法は、試験転圧工程と適応転圧条件設定工程をさらに備えた方法とすることもできる。このうち試験転圧工程では、異なる含水比を有する２種類以上の試験盛土材に対して、それぞれ異なる転圧条件で転圧機械が試験盛土材の転圧を行うとともに、転圧後における試験盛土材の品質を測定する。また適応転圧条件設定工程では、試験転圧工程で得られた「試験盛土材の品質と転圧条件と含水比との関係」から、要求品質を満たす適応転圧条件を含水比ごとに定める。この場合、転圧条件決定工程では、適応転圧条件設定工程で定められた含水比ごとの適応転圧条件に基づいて、転圧条件を決定する。

本願発明の移動式含水比測定装置、及び転圧方法には、次のような効果がある。
（１）含水比に適した締固め性能で転圧を行うことができる。その結果、従来に比べ過転圧や転圧不足を回避することができ、より高品質の盛土を構築することができる。
（２）盛土上を移動しながら含水比を測定することから、リアルタイムかつ面的に含水比を得ることができる。これにより、含水比分布に応じて適切な締固め性能を選択しながら転圧することができ、従来に比べ高い品質の盛土を構築することができる。
（３）高精度かつ短時間で含水比分布に応じた適切な締固め性能を決定することができることから、低品質や出来形不足による施工の手戻りを防ぐことができるうえ、品質保証（トレーサビリティ）を確保することができる。

本願発明の移動式含水比測定装置の主な構成を示すブロック図。 （ａ）は振動ローラを移動体とした移動式含水比測定装置を示す斜視図、（ｂ）は振動ローラを移動体とした移動式含水比測定装置を示す正面図と側面図。 スペクトルカメラを利用した含水比測定手段で測定した含水比と、実際の含水比との相関を示すグラフ図。 盛土の全体領域と複数の小領域を説明する平面図。 盛土全体の形状と寸法に基づいて設定された施工領域を説明する平面図。 含水比測定手段が測定した含水比に応じて設定された施工領域を説明する平面図。 「転圧条件と盛土材の含水比との関係」を設定する手順を示すフロー図。 （ａ）は４パターンの転圧条件と締固め度の関係を示すグラフ図、（ｂ）は４パターンの転圧条件と試験盛土材の品質との関係を示す説明図。 本願発明の転圧方法の主な工程を示すフロー図。

本願発明の移動式含水比測定装置、及び転圧方法の実施形態の例を図に基づいて説明する。なお本願発明は、種々の転圧機械を対象としてその転圧条件を決定することができるが、便宜上ここでは、転圧機械が振動ローラの場合で説明することとする。

１．全体概要
本願発明は、撒き出された盛土を振動ローラで転圧するに当たって、あらかじめ振動ローラの転圧条件を決定することをひとつの技術的特徴としている。ここで振動ローラの「転圧条件」とは、振動ローラの転圧性能である走行速度や起振力、振幅を含み、そのほか転圧回数や撒き出し厚などを含めることもできる。

既述したとおり、締固め度等で表される盛土の品質は、振動ローラの締固め性能と盛土の含水比の組み合わせに大きく依存する。そのため本願発明では、撒き出された盛土の含水比を測定し、その結果に応じて転圧条件を決定することとした。さらに本願発明では、盛土全体に対して１通りの転圧条件を決定するのではなく、盛土の含水比分布に応じた転圧条件を決定することとしている。つまり、同一の転圧条件で盛土全体を転圧するのではなく、盛土のうち含水比が大きい領域と小さい領域で転圧条件を変えて転圧できるようにしたわけである。なお転圧条件は、盛土の全体領域（以下、単に「盛土全体」という。）を２以上に分割した領域ごとに決定され、便宜上ここでは転圧条件が決定される領域のことを「施工領域」ということとする。換言すれば、盛土全体は２以上の施工領域によって構成される。

２．移動式含水比測定装置
本願発明の移動式含水比測定装置について、図を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の転圧方法は、本願発明の移動式含水比測定装置を用いて転圧を行う方法であり、したがってまずは本願発明の移動式含水比測定装置について説明し、その後に本願発明の転圧方法について説明することとする。

図１は、本願発明の移動式含水比測定装置１００の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように本願発明の移動式含水比測定装置１００は、移動体１０１と含水比測定手段１０２、転圧条件決定手段１０３を含んで構成され、さらに測位手段１０４や含水比データ記憶手段１０５、小領域含水比設定手段１０６、小領域記憶手段１０７、施工領域設定手段１０８、施工領域記憶手段１０９、施工領域含水比設定手段１１０、適応転圧条件記憶手段１１１、ディスプレイやプリンタといった出力手段１１２を含んで構成することもできる。

移動式含水比測定装置１００のうち転圧条件決定手段１０３と小領域含水比設定手段１０６、施工領域設定手段１０８、施工領域含水比設定手段１１０は、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、ｉＰａｄ（登録商標）といったタブレット型ＰＣ、スマートフォンを含む携帯端末、あるいはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などによって構成することができる。コンピュータ装置は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含むものもある。また、含水比データ記憶手段１０５と小領域記憶手段１０７、施工領域記憶手段１０９、適応転圧条件記憶手段１１１は、例えばデータベースサーバに構築することができ、ローカルなネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に置くこともできるし、インターネット経由（つまり無線通信）で保存するクラウドサーバとすることもできる。

以下、移動式含水比測定装置１００を構成する主な要素ごとに説明する。

（移動体）
図２は、振動ローラを移動体１０１とした移動式含水比測定装置１００を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその正面図と側面図である。この図に示すように移動式含水比測定装置１００を構成する移動体１０１は、振動ローラを利用することができる。振動ローラを利用することによって、移動式含水比測定装置１００を移動させる移動体１０１としての機能と、実際に盛土の転圧を行う転圧機械としての機能を兼用することができるわけである。もちろん、撒き出された盛土上を移動することができれば、ダンプトラックやバックホウなど種々のものを移動式含水比測定装置１００の移動体１０１として利用することができる。

図２（ａ）に示すように移動体１０１には、測位手段１０４を設置することができる。この測位手段１０４は、移動体１０１の現在位置を計測する手段であり、例えば測位衛星ＳＴからの電波を受信するＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を利用するとよい。あるいは、移動体１０１の走行距離をカウントする距離計や、トータルステーションのターゲット（ミラー）など、移動体１０１の位置を測定するための様々な機器を測位手段１０４として用いることができる。

転圧機械としての振動ローラ（この場合、移動体１０１としてではない）のオペレータには、転圧条件決定手段１０３によって決定された転圧条件が示される。図２（ａ）では、転圧条件決定手段１０３が構築されたコンピュータＰＣが、振動ローラとは異なる場所に配置されており、そして無線通信によってコンピュータＰＣから転圧条件が振動ローラの受信手段に送信されるとともに、受信した転圧条件を振動ローラ内の出力手段１１２で表示している。これに限らず、転圧条件決定手段１０３が構築されたコンピュータＰＣを振動ローラ内に配置し、そのコンピュータＰＣが有する出力手段１１２に転圧条件を表示することもできる。

（含水比測定手段）
含水比測定手段１０２は、撒き出された盛土の含水比を測定し得る手段であり、移動体１０１に搭載される。すなわち、移動体１０１の移動に伴って任意位置の含水比を取得することができ、そのため測定した含水比の値とその測定位置は関連付けて記録するとよい。例えば、含水比測定手段１０２で測定した時刻と、測位手段１０４が移動体１０１の現在位置（つまり測定位置）を計測した時刻に基づいて（例えば同期させて）、含水比の値と測定位置を関連付けて記録することができる。便宜上ここでは、含水比の値と測定位置を関連付けた情報のことを「含水比データ（図１）」ということとする。この含水比データは、含水比データ記憶手段１０５に記憶される。

含水比測定手段１０２は、移動体１０１に搭載された状態で盛土の含水比を測定し、すなわち移動しながら盛土の含水比を測定する。そのため、移動式含水比測定装置１００で利用される含水比測定手段１０２は、非接触形式のものが望ましい。例えば図（ｂ）では、電磁波を利用した含水比測定手段１０２を示しており、発信側含水比測定手段１０２ａから出力された電磁波を、受信側含水比測定手段１０２ｂで受信し、その受信信号から含水比を推定している。

また、含水比測定手段１０２としてスペクトルカメラを利用することもできる。以下、スペクトルカメラを利用して盛土材の含水比を推定する手法について説明する。まず種々の含水比を有する盛土試料を用意し、それぞれの盛土試料に対してスペクトルカメラでスペクトル強度を取得する。さらにその結果を分析することで、スペクトル強度と盛土材の含水比との関係を示す含水比推定式を設定する。そして、実際に撒き出された盛土のスペクトル強度をスペクトルカメラで取得し、含水比推定式に基づいて、スペクトル強度から盛土の含水比を推定するわけである。なお、本願発明者らがスペクトルカメラを利用した含水比測定手段１０２で盛土材の含水比を測定したところ、図３に示すように、その測定値が実際の含水比と極めて高い相関（相関係数の２乗が０．９４４７）を示すことを確認することができた。

移動式含水比測定装置１００を構成する含水比測定手段１０２は、移動しながら盛土の含水比を非接触で測定することができるものであれば、電磁波を利用したものや、スペクトルカメラを利用したもののほか、レーダーを利用したものや、加速度応答値ＣＣＶ（Ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｕｅ）を利用したものなど、様々な方式のものを利用することができる。

（小領域と小領域含水比）
一般的に、転圧対象となる盛土は比較的広い範囲で計画されることから、移動しながら含水比測定手段１０２で測定していくと多数の含水比データが得られ、しかもこれら含水比データの測定点は不規則な配置となることが多い。そこで、含水比データの取り扱いを容易にするため、盛土全体を複数に分割した領域を設定し、その分割された領域ごとに含水比を与えるとよい。なお便宜上ここでは、盛土全体が分割された領域のことを「小領域」ということとし、小領域ごとに付与された含水比のことを「小領域含水比」ということとする。以下、小領域と小領域含水比を設定する処理について詳しく説明する。

まず小領域含水比設定手段１０６が、盛土全体の形状と寸法に基づいて設定された小領域を、小領域記憶手段１０７から読み出す。あるいは小領域含水比設定手段１０６が、小領域を設定する仕様としてもよい。例えば図４では、盛土全体Ａｗをいわゆるメッシュ分割することで複数（図では８×１１）の小領域Ｍｓを設定している。この小領域Ｍｓは、数１０ｃｍ×数１０ｃｍ（例えば５０ｃｍ×５０ｃｍ）程度で設定することができるが、これに限らず施工現場の状況に応じて任意寸法の小領域Ｍｓを設定することもできるし、図４に示す形状に限らず種々の形状で小領域Ｍｓを設定することができる。

小領域記憶手段１０７から小領域Ｍｓを読み出すと、小領域含水比設定手段１０６は、小領域Ｍｓ内に含まれる含水比データに基づいて小領域含水比を設定する。このとき、小領域Ｍｓ内に１のみの含水比データが含まれる場合はその含水比データの含水比を小領域含水比とし、小領域Ｍｓ内に２以上含水比データが含まれる場合は平均値や中央値、最頻値など種々の統計値に基づいて小領域含水比を設定することができる。なお、小領域Ｍｓ内に含水比データが含まれない場合は、周辺の小領域Ｍｓで設定された小領域含水比を利用するとよい。盛土全体Ａｗ内にある小領域Ｍｓに対して小領域含水比を設定すると、盛土全体Ａｗにおける含水比の分布を示す「含水比分布図」としてディスプレイ等の出力手段１１２に出力し、振動ローラのオペレータに示すとよい。

（施工領域と施工領域含水比）
本願発明の移動式含水比測定装置１００は盛土全体の含水比分布に応じた転圧条件を適宜決定するわけであるが、通常の振動ローラは相当の転圧幅を有することから、例えば５０ｃｍ×５０ｃｍで設定された小領域ごとに転圧条件を決定するのは現実的でない。そこで本願発明では、振動ローラの施工寸法を勘案した「施工領域」を設定し、この施工領域ごとに転圧条件を設定することとしている。したがって施工領域は、振動ローラの走行方向（転圧方向）における幅寸法を、振動ローラの転圧幅（つまり転圧レーンの幅）と同程度、あるいはそれ以上として設定するとよい。

施工領域を設定する手法としては、盛土全体の形状と寸法に基づいて設定する手法と、含水比測定手段１０２が測定した含水比に応じて設定する手法に大別することができる。以下、それぞれの設定手法について説明する。

図５は、盛土全体の形状と寸法に基づいて設定された施工領域Ａｄを説明する平面図である。この図では、長方形の盛土全体Ａｗを縦横に２等分して４つの施工領域Ａｄを設定している。もちろん盛土全体Ａｗの大きさに応じて、６等分や９等分あるいはそれ以上に等分した分とした施工領域Ａｄを設定することもできるし、盛土全体Ａｗが不規則な形状である場合などそれぞれの寸法や形状が異なるように複数の施工領域Ａｄを設定することもできる。

図６は、含水比測定手段１０２が測定した含水比に応じて設定された施工領域Ａｄを説明する平面図である。含水比に応じて施工領域Ａｄを設定する場合、隣接する（周辺にある）こと、小領域含水比が同一又は近似する（以下、「同等の」という。）値であること、という２つの条件を満足する小領域Ｍｓをまとめて１の施工領域Ａｄを設定する。なお「近似する値」とは、小領域含水比の差が事前に設定した閾値未満となる値のことである。図６では、網掛けされた１８個の小領域Ｍｓがそれぞれ同等の小領域含水比を示しており、その結果、これら１８個の小領域Ｍｓを含む２０個の小領域Ｍｓ（破線で示す領域）をまとめて施工領域Ａｄを設定している。このように、周囲の小領域Ｍｓとは異なる（同等ではない）小領域含水比を示す小領域Ｍｓ（図６では施工領域Ａｄ内の網掛けされていない２個の小領域Ｍｓ）であっても、周囲に同等の小領域含水比を示す小領域Ｍｓが数多く配置されていれば（あるいは囲まれていれば）、同等ではない小領域含水比を示す小領域Ｍｓを含めて施工領域Ａｄを設定することもできる。これにより振動ローラによる転圧施工が容易となり好適である。

また、含水比に応じて施工領域Ａｄを設定する場合、「設定する施工領域Ａｄの数」をあらかじめ定めておくこともできる。具体的には、盛土全体Ａｗにある小領域Ｍｓの小領域含水比に基づいて、分散や標準偏差といったばらつきを示す統計値を求め、その標準偏差等に応じて施工領域Ａｄの設定数を定める。例えば、事前に標準偏差等を「ばらつきが大きいレンジ」と「ばらつきが中程度のレンジ」、「ばらつきが小さいレンジ」の３つのレンジに分けておき、実際に得られた標準偏差等が「ばらつきが中程度のレンジ」であれば標準的な設定数とし、「ばらつきが大きいレンジ」であればそれより多い設定数、「ばらつきが小さいレンジ」であればそれより少ない設定数とする。盛土全体Ａｗをみたとき、含水比がばらついていればよりこまめに転圧条件を変更して転圧し、含水比がばらついていなければそれほど転圧条件を変更することなく転圧できるようにするわけである。もちろん、事前に分ける標準偏差等のレンジ数や、レンジに応じた施工領域Ａｄの設定数は、施工現場に合わせて適宜設計することができる。

盛土全体Ａｗに対して設定された施工領域Ａｄは、小領域記憶手段１０７に記憶される。そして、施工領域含水比設定手段１１０が、この小領域記憶手段１０７から施工領域Ａｄを読み出し、それぞれの施工領域Ａｄに対して代表的な含水比（以下、「施工領域含水比」という。）を設定する。具体的には、施工領域Ａｄ内にある複数の小領域Ｍｓの小領域含水比（あるいは含水比データ）から、平均値や中央値、最頻値など種々の統計値を求め、その値を施工領域含水比として設定することができる。

（転圧条件決定手段）
転圧条件決定手段１０３は、盛土全体Ａｗ内の施工領域Ａｄごとに転圧条件を決定する手段である。なお既述したとおり転圧条件は、振動ローラが転圧する際の施工条件であり、振動ローラの転圧性能である走行速度や起振力、振幅を含み、そのほか転圧回数や撒き出し厚などを含めることもできる。以下、転圧条件決定手段１０３が転圧条件を決定する処理について詳しく説明する。

転圧条件決定手段１０３は、施工領域含水比設定手段１１０で設定された施工領域含水比に基づいて施工領域Ａｄごとに転圧条件を決定する。例えば、適応転圧条件記憶手段１１１に対して施工領域含水比を照会することによって、その施工領域含水比に適した転圧条件を取得し、これを当該施工領域Ａｄにおける転圧条件として決定する。ここで、施工領域含水比に適した転圧条件は、あらかじめ設定した「転圧条件と盛土材の含水比との関係」に基づいて選定することができる。

「転圧条件と盛土材の含水比との関係」は、試験施工を行うなどあらかじめ設定されるものであり、例えば図７に示す手順で設定することができる。この場合、まず試験盛土材を用意する（Ｓｔｅｐ１０１）。このとき、それぞれ含水比が異なる２種類以上の試験盛土材を用意する。試験盛土材を用意すると、そのうちの１の試験盛土材を撒き出し（Ｓｔｅｐ１０２）、その状態でその試験盛土材の含水比を測定する（Ｓｔｅｐ１０３）。ただし、あらかじめ用意した試験盛土材の含水比が既知であり、撒き出した後もその値が大きく変わらないと判断できるときは、試験盛土材の含水比測定工程（Ｓｔｅｐ１０３）を省略してもよい。

試験盛土材を撒き出すと、転圧条件を変えながら試験盛土材に対して転圧を行う（Ｓｔｅｐ１０４～Ｓｔｅｐ１０５）。このとき、本施工で転圧する際に可変条件としたい条件を転圧条件に含めるとよい。例えば、本施工において走行速度と起振力を変更しながら転圧しようとするときは、ここでの転圧工程（Ｓｔｅｐ１０４～Ｓｔｅｐ１０５）でも走行速度と起振力の組み合わせを変えながら転圧を行い、本施工において走行速度と起振力に加え振幅も変更しながら転圧しようとするときは、ここでの転圧工程でも走行速度と起振力と振幅からなる組み合わせを変えながら転圧を行うとよい。あるいは、転圧機械の規格や撒き出し厚、転圧回数といった条件を変えながら、ここでの転圧工程を行うこともできる。

当該転圧条件で試験盛土材に対して転圧を行うと、転圧後の盛土の品質を確認する（Ｓｔｅｐ１０６）。具体的には、施工乾燥密度や締固め度などを用いた評価手法により、「最もよく締まる」、「締まる」、「締まりが弱い」、「締まらない」のように段階的にその品質を評価することができる。当該転圧条件で転圧後の盛土の品質を確認すると、次の転圧条件に変更して（Ｓｔｅｐ１０４）、転圧工程（Ｓｔｅｐ１０５）～品質確認工程（Ｓｔｅｐ１０６）を行う。

１の試験盛土材に対して予定したすべての転圧条件で一連の工程（Ｓｔｅｐ１０４～Ｓｔｅｐ１０６）を行うと、次の試験盛土材に対して試験盛土材の撒き出し工程（Ｓｔｅｐ１０２）～品質確認工程（Ｓｔｅｐ１０６）を繰り返し行う。そして予定したすべての試験盛土材に対して一連の工程（Ｓｔｅｐ１０２～Ｓｔｅｐ１０６）を行うと、用意した試験盛土材の含水比に適した転圧条件を設定する。ここで設定される転圧条件のことを、便宜上ここでは「適応転圧条件」ということとする。すなわち「転圧条件と盛土材の含水比との関係」は、換言すれば「その含水比における適応転圧条件を定めたもの」である。

適応転圧条件は、それぞれ試験盛土材で確認した品質に基づいて設定される。図８は、適応転圧条件を設定する過程を説明するための図であり、（ａ）は４パターンの転圧条件と締固め度の関係を示すグラフ図、（ｂ）は４パターンの転圧条件と試験盛土材の品質との関係を示す説明図である。なお、図８（ａ）と図８（ｂ）は、特定の含水比における関係を示すものである。したがって図８（ａ）と図８（ｂ）は、用意された試験盛土材の数（つまり含水比の数）だけ作成される。また図８（ａ）と図８（ｂ）の例では、転圧条件として走行速度と起振力が選択されており、さらに走行速度は高速と低速に、起振力はＬｏｗとＨｉｇｈに変更可能であるとされ、すなわち４パターンの転圧条件で行われた結果に基づいて作成されたものである。

要求される締固め度と、計画された転圧回数が与えられると、その含水比における適応転圧条件が設定される。例えば図８（ａ）において、要求される締固め度が９５％以上、計画転圧回数が４回とされた場合、第１の転圧条件（起振力Ｈｉｇｈ－低速）と第３の転圧条件（起振力Ｌｏｗ－低速）は要求品質（締固め度が９５％以上）を満たしているが、第２の転圧条件（起振力Ｈｉｇｈ－高速）と第４の転圧条件（起振力Ｌｏｗ－高速）は要求品質を満たしていないことが分かる。そして、この結果をまとめた 図８（ｂ）を見ると、第１の転圧条件は「最もよく締まる」と評価されており、第２の転圧条件は「締まりが悪い」、第３の転圧条件は「締まる」、第４の転圧条件は「締まらない」とそれぞれ評価されている。

適応転圧条件を設定するときの要件は、施工現場の条件に応じて適宜設計できる。例えば「最もよく締まる」を適応転圧条件の設定要件とした場合、図８の例では、その含水比における適応転圧条件としては第１の転圧条件（起振力Ｈｉｇｈ－低速）が設定される。また、「締まる」を適応転圧条件の設定要件とした場合、その含水比における適応転圧条件としては第３の転圧条件（起振力Ｌｏｗ－低速）が設定される。このように適応転圧条件の設定要件として「最もよく締まる」ではなく「締まる」を採用することもできるし、場合によっては「締りが弱い」を採用することもできる。施工性や経済性を考えたとき、必ずしも最高の転圧条件（最高性能）が最善の転圧条件とはならないからである。

ここまで説明したように「転圧条件と盛土材の含水比との関係」、すなわち「その含水比における適応転圧条件」が設定される。そして転圧条件決定手段１０３は、施工領域含水比設定手段１１０で設定された施工領域Ａｄごとの施工領域含水比から、それぞれの含水比に対応する適応転圧条件を抽出し、施工領域Ａｄごとに転圧条件を決定する。

（出力手段）
施工領域Ａｄごとに決定された転圧条件は、ディスプレイ等の出力手段１１２に出力され、転圧機械としての振動ローラ（この場合、移動体１０１としてではない）のオペレータに示される。このとき、測位手段１０４によって計測された振動ローラの位置情報を利用し、音声によって転圧条件を出力することもできる。具体的には、振動ローラの位置情報と施工領域（位置情報）を照らし合わせ、現在の施工領域Ａｄから出ようとするときに（あるいは出る直前に）、後続の（次工程の）の施工領域Ａｄの転圧条件をオペレータに案内するわけである。

３．転圧方法
次に本願発明の転圧方法について図を参照しながら説明する。なお、本願発明の転圧方法は、ここまで説明した移動式含水比測定装置１００を使用して行う方法であり、したがって移動式含水比測定装置１００で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の転圧方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「２．移動式含水比測定装置」で説明したものと同様である。

図９は、本願発明の転圧方法の主な工程を示すフロー図である。この図に示すように、まず盛土全体Ａｗに盛土材を撒き出し（Ｓｔｅｐ２０１）、そして本願発明の移動式含水比測定装置１００で移動しながら、盛土全体Ａｗにわたって含水比を測定する（Ｓｔｅｐ２０２）。ここで測定された含水比は、測位手段１０４によって計測された測定位置と関連付けた含水比データとして記録するとよい。

盛土全体Ａｗにわたって含水比を測定すると、小領域Ｍｓごとに小領域含水比を設定し（Ｓｔｅｐ２０３）、小領域含水比や含水比データに基づいて（あるいは盛土全体Ａｗの形状と寸法に基づいて）施工領域Ａｄを設定するとともに（Ｓｔｅｐ２０４）、施工領域Ａｄごとに施工領域含水比を設定し（Ｓｔｅｐ２０５）、さらに施工領域Ａｄごとに転圧条件を決定する（Ｓｔｅｐ２０６）。なお、施工領域Ａｄごとの転圧条件を決定するにあたっては、図７に示す手順によって「転圧条件と盛土材の含水比との関係」、すなわち「その含水比における適応転圧条件」をあらかじめ設定しておくとよい。

施工領域Ａｄごとの転圧条件が決定されると、いよいよ本施工を行う。まずオペレータが最初の施工領域Ａｄに対応する転圧条件を設定した（Ｓｔｅｐ２０７）うえで、当該施工領域Ａｄの転圧を行う（Ｓｔｅｐ２０８）。そして測位手段１０４によって振動ローラの位置情報を計測し（Ｓｔｅｐ２０９）、施工領域（位置情報）と照らし合わせることで、当該施工領域Ａｄの転圧作業が完了したと判断されると、オペレータは後続の（次工程の）の施工領域Ａｄの転圧条件に変更して（Ｓｔｅｐ２０７）、その施工領域Ａｄの転圧を行う（Ｓｔｅｐ２０８）。そして、すべての施工領域Ａｄに対して、計画された回数だけ転圧が行われると、その施工領域Ａｄにおける転圧施工が完了する。

本願発明の移動式含水比測定装置、及び転圧方法は、造成盛土に利用できるほか、道路、河川堤防、海岸堤防、ダム、堰堤などの盛土構造物や地盤改良等に広く利用することができる。本願発明が、社会インフラストラクチャーとして高品質の土構造物を提供することを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。

１００ 移動式含水比測定装置
１０１ （移動式含水比測定装置の）移動体
１０２ （移動式含水比測定装置の）含水比測定手段
１０３ （移動式含水比測定装置の）転圧条件決定手段
１０４ （移動式含水比測定装置の）測位手段
１０５ （移動式含水比測定装置の）含水比データ記憶手段
１０６ （移動式含水比測定装置の）小領域含水比設定手段
１０７ （移動式含水比測定装置の）小領域記憶手段
１０８ （移動式含水比測定装置の）施工領域設定手段
１０９ （移動式含水比測定装置の）施工領域記憶手段
１１０ （移動式含水比測定装置の）施工領域含水比設定手段
１１１ （移動式含水比測定装置の）適応転圧条件記憶手段
１１２ （移動式含水比測定装置の）出力手段
ＰＣ コンピュータ
ＳＴ 測位衛星
Ａｗ 盛土全体
Ｍｓ 小領域
Ａｄ 施工領域

Claims (5)

1. 撒き出された盛土の含水比を、移動しながら測定する移動式含水比測定装置であって、
   前記盛土上を移動する移動体と、
   前記移動体に搭載され、非接触で前記盛土の含水比を測定する含水比測定手段と、
   前記含水比測定手段で測定された前記盛土の含水比に基づいて、前記盛土の全体領域を複数に分割した小領域ごとに含水比を設定する小領域含水比設定手段と、
   前記含水比測定手段で測定された前記盛土の含水比に応じて、施工領域を設定する施工領域設定手段と、
   前記含水比測定手段で測定された前記盛土の含水比に応じて、転圧機械の転圧条件を決定する転圧条件決定手段と、を備え、
   前記施工領域設定手段は、隣接する２以上の前記小領域であって、同一又は近似する含水比が測定された２以上の前記小領域を、１の前記施工領域として設定し、
   前記転圧条件決定手段は、あらかじめ設定した前記転圧条件と盛土材の含水比との関係に基づいて、前記含水比測定手段で測定された前記盛土の含水比から、起振力及び走行速度を含む該転圧条件を、前記施工領域ごとに決定する、
   ことを特徴とする移動式含水比測定装置。
2. 前記施工領域設定手段は、前記盛土の全体領域における含水比の分散又は標準偏差に応じて、設定する前記施工領域の数を決定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の移動式含水比測定装置。
3. 前記移動体が振動ローラであり、該振動ローラは前記転圧条件決定手段によって決定された前記転圧条件で前記盛土の転圧を行う、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の移動式含水比測定装置。
4. 撒き出された盛土の含水比を移動測定した結果に応じて、該盛土の転圧を行う方法であって、
   移動体で移動しながら、該移動体に搭載された含水比測定手段によって非接触で前記盛土の含水比を測定する含水比測定工程と、
   前記含水比測定手段で測定された前記盛土の含水比に基づいて、前記盛土の全体領域を複数に分割した小領域ごとに含水比を設定する小領域含水比設定工程と、
   前記含水比測定手段で測定された前記盛土の含水比に応じて、施工領域を設定する施工領域設定工程と、
   前記含水比測定工程で測定された前記盛土の含水比に応じて、転圧機械の起振力及び走行速度を含む転圧条件を決定する転圧条件決定工程と、を備え、
   前記施工領域設定工程では、隣接する２以上の前記小領域であって、同一又は近似する含水比が測定された２以上の前記小領域を、１の前記施工領域として設定し、
   前記転圧条件決定工程では、あらかじめ設定した前記転圧条件と盛土材の含水比との関係に基づいて、前記含水比測定手段で測定された前記盛土の含水比から、前記施工領域ごとに該転圧条件を決定し、
   前記転圧条件決定工程で決定された前記転圧条件で、転圧機械が前記盛土の転圧を行う、
   ことを特徴とする転圧方法。
5. 撒き出された盛土の含水比を移動測定した結果に応じて、該盛土の転圧を行う方法であって、
   異なる含水比を有する２種類以上の盛土材に対して、それぞれ異なる転圧条件で転圧機械が該盛土材の転圧を行うとともに、転圧後における該盛土材の品質を測定する試験転圧工程と、
   前記試験転圧工程で得られた前記盛土材の品質と、前記転圧条件と、含水比と、の関係から、要求品質を満たす適応転圧条件を含水比ごとに定める適応転圧条件設定工程と、
   移動体で移動しながら、該移動体に搭載された含水比測定手段によって非接触で前記盛土の含水比を測定する含水比測定工程と、
   前記含水比測定工程で測定された前記盛土の含水比から、転圧機械の起振力及び走行速度を含む前記転圧条件を、前記盛土の全体領域を複数に分割した施工領域ごとに決定する転圧条件決定工程と、を備え、
   前記転圧条件決定工程では、前記適応転圧条件設定工程で定められた含水比ごとの前記適応転圧条件に基づいて、前記転圧条件を決定し、
   前記転圧条件決定工程で決定された前記転圧条件で、転圧機械が前記盛土の転圧を行う、
   ことを特徴とする転圧方法。

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