JP7188768B2 - Support layer determination system - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 株式会社総合土木研究所発行の令和1年10月28日、「月刊 基礎工 2019年11月号」に発表Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies Published in October 28, 2019, "Monthly Foundation Engineering November 2019 issue" published by General Public Works Research Institute Co., Ltd.

本開示は、掘削工事を行う際に任意のデータを取得して基礎杭の支持層に掘削孔が到達したか否かを判定する支持層判定システムに関する。 The present disclosure relates to a support layer determination system that acquires arbitrary data when performing excavation work and determines whether or not an excavation hole has reached a support layer of a foundation pile.

建造物等を支える基礎杭を構築する場合には、基礎杭を設置する現地において、適当な間隔を空けた複数個所のボーリング調査を行い、基礎杭を支持することができる強固な支持層の位置(深さ)を調べている。
上記のボーリング調査によって支持層の深さを知得した後、実際に基礎杭を構築する位置に軸部の掘削を行い、ケーシングの建込み、安定液の注入、拡底部の掘削などの各工程を施工する。
When constructing foundation piles to support a building, etc., the position of a strong support layer that can support the foundation piles by conducting a boring survey at multiple locations at appropriate intervals at the site where the foundation piles are to be installed. (depth) is being investigated.
After knowing the depth of the bearing layer by the above boring survey, the shaft is excavated at the position where the foundation pile is actually constructed, and each process such as casing erection, stabilizing liquid injection, and bottom expansion excavation. construction.

深い地層には、地表と異なるうねりが生じている場合がある。即ち、同一の地層でも、地表において若干離れた位置では異なる深さに存在する場合があり、支持層が各基礎杭を設ける位置によっては、ボーリング調査結果と若干異なる深さに存在することがある。
そのため、掘削を行いながら支持層に到達したか否かを検知するための技術が開発されている(例えば、特許文献1)。
In deep strata, undulations different from those on the ground surface may occur. In other words, even the same stratum may exist at different depths at slightly different positions on the ground surface, and depending on the position where each foundation pile is installed in the bearing layer, it may exist at a depth slightly different from the result of the boring survey. .
Therefore, a technique has been developed for detecting whether or not a support layer has been reached while excavating (for example, Patent Document 1).

特許文献1に開示されている支持層到達判定装置等は、掘削ドリルを回転させる電動モータに供給される電流値を測定し、所定時間毎に電流値の時間積分値を求める。また、支持層よりも浅い深度において、基準値取得深度を設定しておき、この基準値取得深度を掘削したときの、上記の電流値の時間積分値を基準値に設定する。
掘削を進行させながら、電流値の時間積分値を求め、求めた時間積分値と上記の基準値とを比較し、求めた時間積分値が基準値よりも大きくなったとき、支持層に到達したと判定している。
なお、特許文献1には、掘削途中に掘削ドリル等を引き抜き、掘削作業によって発生した土砂を孔外部へ排出するなどの記載がなく、掘削孔から掘削ドリル等を引き抜き、また、再び掘削孔に掘削ドリルを下降させて掘削を進行させる動作については記載されていない。
The support layer arrival determination device and the like disclosed in Patent Document 1 measure the current value supplied to the electric motor that rotates the excavation drill, and obtain the time integral value of the current value at predetermined time intervals. Also, a reference value acquisition depth is set at a depth shallower than the support layer, and the time integration value of the current value when excavating this reference value acquisition depth is set as the reference value.
As the excavation progressed, the time integrated value of the current value was obtained, and the obtained time integrated value was compared with the above reference value. I'm judging.
It should be noted that Patent Document 1 does not describe that the excavation drill or the like is pulled out during excavation and the earth and sand generated by the excavation work is discharged to the outside of the hole. No mention is made of the operation of lowering the drill to proceed with drilling.

特開2018-35635号公報JP 2018-35635 A

従来は、掘削作業を進行させて支持層と思われる土質サンプルを採取し、この土質サンプルと事前の調査で取得した土質サンプルとを比較して、支持層に到達したか否かを判定していた。このような土質サンプルの比較では、各地層のN値の違いなど、同様な土質の地層を識別することが難しい。
即ち、掘削現場に支持層と同様な土質でN値のみが違う地層が支持層の上部に存在すると、掘削孔が支持層に到達したことを正確に判断することが難しくなる。
また、アースドリル工法は、掘削孔に掘削バケット等を下降させ、また、引き上げる動作を繰り返すため、土質サンプルを採取する際に他の地層の土砂が混ざることがあり、どの深度で支持層に到達したのか分からなくなる場合がある。
Conventionally, excavation work proceeds to collect soil samples that are thought to be the bearing layer, and this soil sample is compared with soil samples obtained in advance surveys to determine whether or not the bearing layer has been reached. rice field. In such a comparison of soil samples, it is difficult to identify strata with similar soil characteristics such as differences in the N value of each stratum.
That is, if a stratum having the same soil quality as the bearing layer but a different N value exists above the bearing layer at the excavation site, it becomes difficult to accurately determine whether the borehole has reached the bearing layer.
In the earth drill method, since the excavation bucket, etc. is lowered into the borehole and then pulled up repeatedly, soil and sand from other strata may be mixed when taking soil samples. You may lose track of what you have done.

本開示は、上記のような問題に鑑みなされたもので、アースドリル工法を用いて掘削を行っているとき、掘削中の孔が支持層に到達したか否かを判定する支持層判定システムを提供する。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and provides a support layer determination system that determines whether or not the hole being drilled has reached the support layer when excavating using the earth drill method. offer.

本開示に係る支持層判定システムは、杭孔を掘削する掘削バケットを有するアースドリル機と、前記アースドリル機に設けられ、前記掘削バケットが掘削しているときの各データを生成する掘削データ取得部と、前記掘削データ取得部が生成した前記各データを用いて、前記掘削バケットによる掘削が支持層に到達したか否かを検知する掘削データ管理部と、を備え、前記アースドリル機は、前記掘削バケットを前記杭孔の底部分に下降させて掘削を行い、前記掘削バケットの内部に掘削によって生じた土砂を取り込むと、該掘削バケットを引き上げて前記杭孔の外部に前記土砂を排出させる動作を繰り返し、前記掘削データ取得部は、前記掘削バケットが掘削している深度を検知するエンコーダと、掘削中の前記掘削バケットに発生する回転トルクを検知するトルクセンサと、前記エンコーダ、および、前記トルクセンサの各出力信号を入力し、複数の取得データを生成するデータ制御部と、前記データ制御部が生成した複数の取得データを前記掘削データ管理部へ送信するデータ取得通信部と、を有し、前記アースドリル機が、前記掘削バケットを前記杭孔の底部分に下降させて掘削を開始し、前記土砂を排出させるために前記掘削バケットの掘削を停止させるまでの期間を1回の掘削期間としたとき、前記データ制御部は、前記1回の掘削期間の時間長さを測定する時計を備え、前記エンコーダの出力信号が示す深度と前記トルクセンサの出力信号が示す回転トルクとを関連させた所定データを所定深度ごとに複数生成し、該複数の所定データに前記時計が測定した時間長さを付して前記1回の掘削期間毎にまとめた前記取得データを生成し、前記データ取得通信部は、前記データ制御部が前記1回の掘削期間毎に生成した複数の取得データを前記掘削データ管理部へ送り、前記掘削データ管理部は、前記掘削データ取得部から入力した前記複数の取得データに含まれている各回転トルクを、該複数の取得データに含まれている深度を用いて地表からの深さの順に並べ、前記深度と前記回転トルクとの関連性を示す特性曲線を求め、前記複数の取得データにそれぞれ含まれている前記時間長さと前記回転トルクとを用いて前記1回の掘削期間毎に積算トルクを求め、前記複数の取得データに含まれている前記時間長さと前記深度とを用いて前記1回の掘削期間毎に掘削速度を求め、前記深度と前記回転トルクとの関連性を示す特性曲線と、前記1回の掘削毎に求めた積算トルクと、前記1回の掘削期間毎に求めた掘削速度と、を用いて前記掘削バケットが前記支持層に到達したか否かを判定する、ことを特徴とする。 A support layer determination system according to the present disclosure includes an earth drill machine having an excavation bucket that excavates a pile hole, and excavation data acquisition that is provided in the earth drill machine and generates each data while the excavation bucket is excavating. and an excavation data management unit that detects whether or not excavation by the excavation bucket has reached a support layer using the data generated by the excavation data acquisition unit, wherein the earth drill machine includes: The excavation bucket is lowered to the bottom portion of the pile hole to excavate, and when the earth and sand generated by the excavation are taken into the interior of the excavation bucket, the excavation bucket is lifted to discharge the earth and sand to the outside of the pile hole. By repeating the operation, the excavation data acquisition unit includes an encoder that detects the depth at which the excavation bucket is excavating, a torque sensor that detects the rotational torque generated in the excavation bucket during excavation, the encoder, and the A data control unit that receives each output signal of a torque sensor and generates a plurality of acquired data, and a data acquisition communication unit that transmits a plurality of acquired data generated by the data control unit to the excavation data management unit. Then, the earth drill machine lowers the excavation bucket to the bottom portion of the pile hole to start excavation, and the period until the excavation of the excavation bucket is stopped to discharge the earth and sand is one excavation. The data control unit includes a clock for measuring the time length of one excavation period, and correlates the depth indicated by the output signal of the encoder and the rotational torque indicated by the output signal of the torque sensor. generating a plurality of predetermined data for each predetermined depth, attaching the time length measured by the clock to the plurality of predetermined data, and generating the obtained data summarized for each excavation period; The acquisition communication unit sends a plurality of acquired data generated by the data control unit for each excavation period to the excavation data management unit, and the excavation data management unit transmits the plurality of acquired data input from the excavation data acquisition unit. are arranged in order of depth from the ground surface using the depths contained in the plurality of acquired data, and a characteristic curve showing the relationship between the depth and the rotational torque is obtained, and the integrated torque is obtained for each excavation period using the time length and the rotational torque included in the plurality of acquired data, and the time included in the plurality of acquired data A digging speed is obtained for each of the digging periods using the length and the depth, and a relationship between the depth and the rotational torque is obtained. Whether or not the excavation bucket has reached the support layer using the characteristic curve indicating the stability, the integrated torque obtained for each excavation, and the excavation speed obtained for each excavation period characterized by determining

また、前記掘削データ管理部は、前記掘削データ取得部から入力した前記複数の取得データから、前記1回の掘削期間毎に前記回転トルクの最大値を抽出し、該抽出した回転トルクの最大値と前記深度との関連性を示す前記特性曲線を求め、前記回転トルクの最大値が急峻に大きくなる深度を抽出し、該抽出した深度を用いて前記判定を行うことを特徴とする。 Further, the excavation data management unit extracts the maximum value of the rotational torque for each excavation period from the plurality of acquired data input from the excavation data acquisition unit, and extracts the maximum value of the extracted rotational torque. and the depth, the depth at which the maximum value of the rotational torque steeply increases is extracted, and the determination is performed using the extracted depth.

また、前記掘削データ管理部は、予め行われたボーリング調査の結果を含めて前記判定を行うことを特徴とする。 Further, the excavation data management unit is characterized in that it makes the determination including the result of a boring survey performed in advance.

また、前記データ取得通信部は、前記取得データを、前記通信回線を介して前記掘削データ管理部へ送信し、前記掘削データ管理部は、前記通信回線にアクセスするデータ管理通信部を備え、前記データ取得通信部が前記通信回線を介して送信した前記取得データを、前記データ管理通信部を用いて受信することを特徴とする。 The data acquisition communication unit transmits the acquired data to the excavation data management unit via the communication line, the excavation data management unit includes a data management communication unit that accesses the communication line, The acquired data transmitted by the data acquisition communication unit via the communication line is received using the data management communication unit.

本開示によれば、掘削した孔が支持層に到達したことを的確に判定することができる。 According to the present disclosure, it is possible to accurately determine that the drilled hole has reached the support layer.

本開示の実施の形態による支持層検知システムに備えられるアースドリル機の構成を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing the configuration of an earth drilling machine provided in a support layer detection system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の実施の形態による支持層検知システムの概略構成を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a support layer detection system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 図1の掘削バケットによって軟らかい地層の掘削を行ったときに検知された回転トルクの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of rotational torque detected when a soft stratum is excavated by the excavating bucket of FIG. 1; 図1の掘削バケットによって軟らかい地層の掘削を行ったときに検知された押込み力の一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a pushing force detected when a soft stratum is excavated by the excavating bucket of FIG. 1; 図1の掘削バケットによって硬い地層の掘削を行ったときに検知された回転トルクの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of rotational torque detected when a hard stratum is excavated by the excavating bucket of FIG. 1; 図1の掘削バケットによって硬い地層の掘削を行ったときに検知された押込み力の一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a pushing force detected when a hard stratum is excavated by the excavating bucket of FIG. 1; 本開示の支持層検知システムの動作を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the support layer detection system of the present disclosure;

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
図1は、本開示の実施の形態による支持層検知システムに備えられるアースドリル機1の構成を示す説明図である。
アースドリル機1は、例えば、使用者が搭乗して各操作等を行う運転席12、および、キャタピラなどの走行機構部11を備えて自走可能に構成された本体10を有している。
また、アースドリル機1は、本体10の背面部分に基端側が支持され、本体10から起伏可能に設置されたブーム13を備えている。
An embodiment of the invention will be described below.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an earth drilling machine 1 provided in a support layer detection system according to an embodiment of the present disclosure.
The earth drill machine 1 has, for example, a driver's seat 12 in which a user sits and performs various operations, and a main body 10 having a traveling mechanism 11 such as a caterpillar and configured to be self-propelled.
The earth drilling machine 1 also includes a boom 13 whose base end side is supported by the rear portion of the main body 10 and which is installed so as to be able to rise and fall from the main body 10 .

ブーム13の先端には、主巻ロープ(図示省略)をガイドするトップシーブ14が設けられている。
上記の主巻ロープの先端には、ケリーバ16の基端側(上端側)が接続されており、主巻ロープの基端側は、例えば、運転席12の背後側に設置された、図示されない主巻ウインチのドラムに巻回されており、主巻ウインチを稼働させることにより、主巻ウインチのドラムから主巻ロープが送り出され、また、主巻ウインチのドラムに主巻ロープを巻き上げるように構成されている。
即ち、主巻ケーブルが接続されたケリーバ16は、ブーム13の先端から送り出され、また、ブーム13の先端へ引き戻されるように備えられている。
アースドリル機1は、主巻ロープの送り長さ、即ち、掘削孔に下降させた掘削バケット19の深度を検知するエンコーダ15を、例えば、上記の主巻ウインチのドラム、もしくはドラム近傍に設置している。
A top sheave 14 for guiding a main hoisting rope (not shown) is provided at the tip of the boom 13 .
The base end side (upper end side) of the kelly bar 16 is connected to the tip of the main hoisting rope, and the base end side of the main hoisting rope is, for example, installed behind the driver's seat 12 (not shown). It is wound around the drum of the main hoisting winch. By operating the main hoisting winch, the main hoisting rope is sent out from the drum of the main hoisting winch and is wound up on the drum of the main hoisting winch. It is
That is, the kelly bar 16 to which the main hoist cable is connected is sent out from the tip of the boom 13 and pulled back to the tip of the boom 13 .
The earth drill machine 1 has an encoder 15 for detecting the feeding length of the main hoisting rope, that is, the depth of the excavating bucket 19 lowered into the excavation hole. ing.

ケリーバ16の先端側(下端部)にはケリードライブ装置17が設置されている。
ケリードライブ装置17は、ブーム13の下側に設置されたフロントフレーム20によって支持されている。また、ケリードライブ装置17には、当該ケリードライブ装置17、掘削バケット19等の位置を調整することができるように調整シリンダ22が備えられている。なお、調整シリンダ22は、例えば、ケリードライブ装置17にシリンダ先端側が設置され、シリンダ基端側がブーム13の下側に設置され、ケリードライブ装置17を本体2に対して前後方向に移動させるように設置されている。
ケリードライブ装置17は、ケリーバ16を下方に押し込むシリンダ(図示省略)を有し、当該シリンダが発生させた圧力を検知する第1圧力センサ23を備えている。
フロントフレーム20は、ケリードライブ装置17を支持し、上記の押込み力を検知する第2圧力センサ24を備えている。
ケリードライブ装置17は、ケリーバ16等に加わる回転トルクを検知するトルクセンサ25を備え、また、当該ケリードライブ装置17の下端側にロータリテーブル18が接続固定されている。ロータリテーブル18の上面には、例えば、センサ出力信号送信部26等が設置固定されている。
A Kelly drive device 17 is installed on the tip side (lower end) of the Kelly bar 16 .
The Kelly drive device 17 is supported by a front frame 20 installed below the boom 13 . Further, the Kelly drive device 17 is provided with an adjustment cylinder 22 so as to adjust the positions of the Kelly drive device 17, the excavation bucket 19, and the like. Note that the adjustment cylinder 22 is, for example, installed on the Kelly drive device 17 on the front end side of the cylinder and on the lower side of the boom 13 on the base end side of the cylinder so as to move the Kelly drive device 17 in the longitudinal direction with respect to the main body 2 . is set up.
The Kelly drive device 17 has a cylinder (not shown) that pushes the Kelly bar 16 downward, and is equipped with a first pressure sensor 23 that detects the pressure generated by the cylinder.
The front frame 20 supports the Kelly drive device 17 and includes a second pressure sensor 24 for detecting the pushing force.
The Kelly drive device 17 includes a torque sensor 25 for detecting rotational torque applied to the Kelly bar 16 and the like, and a rotary table 18 is connected and fixed to the lower end side of the Kelly drive device 17 . For example, a sensor output signal transmitter 26 and the like are installed and fixed on the upper surface of the rotary table 18 .

ロータリテーブル18の下側には、ケリードライブ装置17によって回転駆動される掘削バケット19が設置されている。図1に例示した掘削バケット19は、杭孔の軸部を掘削した後、杭孔の拡底部を形成させる拡底バケットである。掘削バケット19は、上記の拡底バケット、軸掘りに使用する軸掘り用バケット等(図示省略)であり、杭孔を掘削する工程に応じて上記の各バケットが使用される。
本体10の、例えば、運転席12の後方には、センサ出力信号受信部27が設置されており、センサ出力信号送信部26から送信された無線信号を受信したセンサ出力信号受信部27が、運転席12の室内に設置された掘削データ取得部30(データ制御部40)に上記の受信信号を入力するように配線接続されている。
A digging bucket 19 that is rotationally driven by a Kelly drive device 17 is installed below the rotary table 18 . The excavation bucket 19 exemplified in FIG. 1 is an enlarged-bottom bucket that forms an enlarged-bottom portion of the pile hole after excavating the shaft portion of the pile hole. The excavation bucket 19 is the above-mentioned expanded bottom bucket, a shaft digging bucket used for shaft digging, or the like (not shown), and each of the above buckets is used according to the process of excavating a pile hole.
A sensor output signal receiving unit 27 is installed behind the driver's seat 12 of the main body 10, for example, and the sensor output signal receiving unit 27 receives a wireless signal transmitted from the sensor output signal transmitting unit 26, A wiring connection is made so as to input the above received signal to an excavation data acquisition unit 30 (data control unit 40) installed in the room of the seat 12 .

なお、センサ出力信号送信部26は、例えば、トルクセンサ25の出力信号を無線通信によって送信するように構成されており、エンコーダ15、第1圧力センサ23、第2圧力センサ24の各出力信号は、ブーム13等に配設されたケーブル等によって、掘削データ取得部30(データ制御部40)等に配線接続されている。上記の各センサ等についても、無線通信によって掘削データ取得部30(データ制御部40)に出力信号を入力するように構成してもよい。
運転席12の室内には、使用者がアースドリル機1等を所望のように操る操作部が備えられている。この操作部として、例えば、タッチパネル等を有する表示・操作部42を備えてもよい。ここでは、表示・操作部42を備えたアースドリル機1を例示して説明する。
The sensor output signal transmission unit 26 is configured, for example, to transmit the output signal of the torque sensor 25 by wireless communication. , the boom 13 and the like are connected to the excavation data acquisition unit 30 (data control unit 40) and the like. Each of the above sensors and the like may also be configured to input an output signal to the excavation data acquisition unit 30 (data control unit 40) through wireless communication.
In the driver's seat 12, there is provided an operating section for the user to operate the earth drill machine 1 or the like as desired. As this operation unit, for example, a display/operation unit 42 having a touch panel or the like may be provided. Here, the earth drilling machine 1 having the display/operation unit 42 will be described as an example.

図2は、本開示の実施の形態による支持層検知システムの概略構成を示す説明図である。図2の支持層検知システムは、アースドリル機1に備えられる掘削データ取得部30、図示されない通信回線等を介して掘削データ取得部30と接続され、例えば、アースドリル機1から遠隔の位置に設置される掘削データ管理部31によって構成されている。
掘削データ取得部30は、前述のように設置された、エンコーダ15、第1圧力センサ23、第2圧力センサ24、トルクセンサ25を備え、これら各センサの出力信号を入力するデータ制御部40を備えている。なお、トルクセンサ25とデータ制御部40との接続は、前述のように、トルクセンサ25の出力信号をセンサ出力信号送信部26およびセンサ出力信号受信27を介してデータ制御部40へ入力するように構成されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a support layer detection system according to an embodiment of the present disclosure. The support layer detection system of FIG. It is composed of an excavation data management unit 31 that is installed.
The excavation data acquisition unit 30 includes the encoder 15, the first pressure sensor 23, the second pressure sensor 24, and the torque sensor 25 installed as described above, and a data control unit 40 that inputs the output signals of these sensors. I have. The connection between the torque sensor 25 and the data control unit 40 is such that the output signal of the torque sensor 25 is input to the data control unit 40 via the sensor output signal transmission unit 26 and the sensor output signal reception unit 27 as described above. is configured to

掘削データ取得部30は、データ制御部40の制御によって各データを記憶するメモリ41、前述の表示・操作部42を備えている。表示・操作部42は、データ制御部40の制御に応じて、例えば、使用者に設定操作等を行わせるスイッチ等を表示し、使用者の指接触などによって操作入力された内容をデータ制御部40へ出力するように接続構成されている。
掘削データ取得部30は、無線通信によってインターネットなどの通信回線にアクセスし、アースドリル機1の外部(掘削データ管理部31等)とデータなどの送受信を行う、例えば、モバイルルータであるデータ取得通信部43を備えている。
The excavation data acquisition unit 30 includes a memory 41 that stores each data under the control of the data control unit 40 and the aforementioned display/operation unit 42 . Under the control of the data control unit 40, the display/operation unit 42 displays, for example, switches for allowing the user to perform setting operations, etc., and displays the contents of operations input by the user's finger contact or the like to the data control unit. 40 is configured to output to.
The excavation data acquisition unit 30 accesses a communication line such as the Internet by wireless communication, and transmits and receives data to and from the outside of the earth drill machine 1 (excavation data management unit 31, etc.). A portion 43 is provided.

掘削データ管理部31は、例えば、掘削現場から離れた場所に設けられたデータセンターなどに設置され、前述のインターネットなどの通信回線にアクセスし、掘削データ取得部30とデータ等の送受信を行うデータ管理通信部51、データ管理通信部51を介して取得したデータ等の解析処理などを行い、また、各データ等を記憶・格納するデータ処理部50を備えて構成されている。データ処理部50は、例えば、データ等を記憶する記憶部、データを用いた所定の演算等を行うプロセッサ、使用者に演算結果などを表示する表示部、使用者に設定等の操作を行わせる操作部などを備えたパソコン等の情報処理機器である。
なお、データ管理通信部51は、データ取得通信部43とデータ通信等が可能に構成されたものであれば、無線通信を行う装置または有線通信を行う装置のどちらでもよい。
The excavation data management unit 31 is installed, for example, in a data center or the like provided at a location away from the excavation site, accesses the above-described communication line such as the Internet, and transmits and receives data to and from the excavation data acquisition unit 30. It is configured with a data processing unit 50 that performs analysis processing of data acquired via the management communication unit 51 and the data management communication unit 51, and stores and stores each data. The data processing unit 50 includes, for example, a storage unit that stores data and the like, a processor that performs predetermined calculations using data, a display unit that displays calculation results and the like to the user, and a display unit that allows the user to perform operations such as settings. It is an information processing device such as a personal computer provided with an operation unit and the like.
The data management communication unit 51 may be either a device that performs wireless communication or a device that performs wired communication, as long as it is configured to enable data communication with the data acquisition communication unit 43 .

次に動作について説明する。
なお、以下に記載する深度は、地表からの深度(掘削孔に設置されたケーシングの上端を原点0とした深度)を表す。
例えば、アースドリル工法を用いて基礎杭を構築する杭孔を掘削するとき、軸掘り用の掘削バケット19(ドリリングバケット)を備えたアースドリル機1によって軸部の掘削を行い、予め定めた深さまで掘削したところでケーシングの建て込みを行う。この後、安定液の注入などを行い、さらにアースドリル機1を用いて杭孔の掘削を進行させ、軸掘りが所定深さに到達すると、後述するように、掘削した孔が支持層に到達したか否かを判定する。支持層に到達したと判定された場合には、掘削バケット19として拡底バケットを備えたアースドリル機1によって、杭孔の拡底部を形成するための掘削を行う。
Next, the operation will be explained.
In addition, the depth described below represents the depth from the surface of the earth (the depth with the upper end of the casing installed in the borehole as the origin 0).
For example, when excavating a pile hole for constructing a foundation pile using the earth drill method, the earth drill machine 1 equipped with an excavation bucket 19 (drilling bucket) for excavating the shaft excavates the shaft to a predetermined depth. After excavating up to the bottom, the casing is erected. After that, the stabilizing liquid is injected, and then the earth drilling machine 1 is used to excavate the pile hole. determine whether or not When it is determined that the support layer has been reached, the earth drilling machine 1 equipped with an enlarging bucket as the excavating bucket 19 excavates to form an enlarged bottom portion of the pile hole.

アースドリル機1は、杭孔を掘削するとき、掘削によって生じた土砂(以下、掘削土と記載する)が掘削バケット19の内部に所定量取り込むと、この掘削バケット19を引き上げて、掘削土を杭孔の外部へ排出させる。この後、掘削土を排出させた掘削バケット19を、杭孔の底部分まで下降させて掘削を再開する。
上記の掘削バケット19による掘削工程、掘削バケット19を引き上げて掘削土を杭孔の外部に排出させる工程、掘削土を排出した掘削バケット19を杭孔の底部分まで下降させて掘削を再開させる工程は、所望の深度に到達するまで複数回繰り返される。
When the earth drill 1 excavates a pile hole, when a predetermined amount of earth and sand (hereinafter referred to as excavated soil) generated by excavation is taken into the excavating bucket 19, the excavating bucket 19 is pulled up to remove the excavated soil. Discharge to the outside of the pile hole. Thereafter, the excavation bucket 19, which has discharged the excavated soil, is lowered to the bottom portion of the pile hole to resume excavation.
An excavation step by the excavation bucket 19, a step of pulling up the excavation bucket 19 to discharge the excavated soil to the outside of the pile hole, and a step of lowering the excavated bucket 19, which has discharged the excavated soil, to the bottom portion of the pile hole and restarting excavation. is repeated multiple times until the desired depth is reached.

本開示の支持層検知システムは、アースドリル機1が掘削バケット19を稼働させて、杭孔の掘削を行うとき、データ制御部40が各センサから出力される信号を処理し、掘削バケット19が支持層を掘削したか否かを検知する。
アースドリル機1によって杭孔の掘削を行うとき、エンコーダ15は、トップシーブ14から送り出された主巻ロープの長さを検知する。データ制御部40は、エンコーダ15の出力信号から主巻ロープに接続されたケリーバ16、掘削バケット19などが到達した深度を検知する。
ケリードライブ装置17が掘削バケット19を駆動して杭孔の底部分を掘削しているとき、第1圧力センサ23は、ケリードライブ装置17等に生じている圧力を検知し、第2圧力センサ24は、フロントフレーム20に生じているスラスタ力を検知する。また、ケリードライブ装置17に設置されたトルクセンサ25は、上記の掘削を行っているときに掘削バケット19に生じている回転トルクを検知する。
In the support layer detection system of the present disclosure, when the earth drill machine 1 operates the excavation bucket 19 to excavate a pile hole, the data control unit 40 processes the signals output from each sensor, and the excavation bucket 19 Detects whether or not the support layer has been excavated.
When the earth drill machine 1 excavates a pile hole, the encoder 15 detects the length of the main hoist rope sent out from the top sheave 14 . The data control unit 40 detects the depth reached by the kelly bar 16 and the excavation bucket 19 connected to the main hoisting rope from the output signal of the encoder 15 .
When the Kelly drive device 17 drives the excavation bucket 19 to excavate the bottom portion of the pile hole, the first pressure sensor 23 detects the pressure generated in the Kelly drive device 17 and the like, and the second pressure sensor 24 detects the thruster force generated in the front frame 20 . A torque sensor 25 installed in the Kelly drive device 17 detects rotational torque generated in the excavation bucket 19 during excavation.

データ制御部40は、第1圧力センサ23が検知した上記の圧力を示す信号、第2圧力センサ24が検知した上記の圧力を示す信号を入力し、また、トルクセンサ25が検知した上記の回転トルクを示す信号を入力する。
データ制御部40は、第1圧力センサ23の出力信号および第2圧力センサ24の出力信号から、掘削バケット19を下方へ(掘削する地層に)押込む力を求め、掘削した杭孔の深度と、各深度において検知された押込み力を関連付けて、例えばデータテーブルを構築して記憶格納する。
また、データ制御部40は、トルクセンサ25の出力信号から、掘削を行っている掘削バケット19に生じていた回転トルクを求め、掘削した杭孔の深度と、各深度において検知された回転トルクとを関連付けて、例えばデータテーブルを構築して記憶格納する。
The data control unit 40 inputs a signal indicating the above pressure detected by the first pressure sensor 23 and a signal indicating the above pressure detected by the second pressure sensor 24, and also inputs a signal indicating the above pressure detected by the torque sensor 25. Input a signal indicating torque.
The data control unit 40 obtains the force for pushing the excavation bucket 19 downward (into the stratum to be excavated) from the output signal of the first pressure sensor 23 and the output signal of the second pressure sensor 24, and determines the depth of the excavated pile hole and the , the pushing forces detected at each depth are associated with each other, for example, a data table is constructed and stored.
Further, the data control unit 40 obtains the rotational torque generated in the excavating bucket 19 during excavation from the output signal of the torque sensor 25, the depth of the excavated pile hole, and the rotational torque detected at each depth. are associated with each other, for example, a data table is constructed and stored.

図3は、図1の掘削バケット19によって軟らかい地層の掘削を行ったときに検知された回転トルクの一例を示す説明図である。また、図4は、図1の掘削バケット19によって軟らかい地層の掘削を行ったときに検知された押込み力の一例を示す説明図である。
図3および図4は、深度15(m)~15.6(m)に存在する粘性土(N値6~8のシルト質粘土)の地層を掘削したときに検知された回転トルクおよび押込み力を示している。
この地層は、比較的軟らかいため、掘削バケット19に生じる回転トルクは、深度に応じて明確には変化せず、当該トルク値も比較的小さい状態で掘削が進行している。
また、この地層においては、掘削バケット19の押込み力も比較的小さい状態で掘削を行っている(小さい押込み力で掘削することができる)ことがわかる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of rotational torque detected when the excavation bucket 19 of FIG. 1 excavates a soft stratum. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the pushing force detected when excavating a soft stratum with the excavating bucket 19 of FIG.
Figures 3 and 4 show the rotational torque and pushing force detected when excavating a stratum of cohesive soil (silty clay with an N value of 6 to 8) at a depth of 15 (m) to 15.6 (m). is shown.
Since this stratum is relatively soft, the rotational torque generated in the excavating bucket 19 does not clearly change according to depth, and excavation proceeds with the torque value being relatively small.
In addition, it can be seen that in this stratum, excavation is performed with a relatively small pushing force of the excavating bucket 19 (excavation can be performed with a small pushing force).

図5は、図1の掘削バケット19によって硬い地層の掘削を行ったときに検知された回転トルクの一例を示す説明図である。また、図6は、図1の掘削バケット19によって硬い地層の掘削を行ったときに検知された押込み力の一例を示す説明図である。
図5および図6は、深度が概ね25.4(m)~26.4(m)に存在する砂質土(換算N値100の細砂)の地層を掘削したときに検知された回転トルクおよび押込み力を示している。
この砂質土の地層は、図3および図4において例示した粘性土の地層に比べて相当に硬い。この砂質土の地層を掘削するときには、掘削バケット19の回転トルクは、掘削が進行して深度が深くなるほど明確に大きくなり、深度に応じて大きな回転トルクが必要になることがわかる。また、掘削バケット19の押込み力も、掘削が進行して深度が深くなるほど、明確に強い力が必要になることがわかる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of rotational torque detected when a hard stratum is excavated by the excavating bucket 19 of FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the pushing force detected when a hard stratum is excavated by the excavating bucket 19 of FIG.
5 and 6 show the rotation torque detected when excavating a layer of sandy soil (fine sand with a conversion N value of 100) at a depth of approximately 25.4 (m) to 26.4 (m). and indentation force.
This sandy soil layer is considerably harder than the cohesive soil layer illustrated in FIGS. 3 and 4 . When excavating this sandy soil stratum, the rotational torque of the excavating bucket 19 clearly increases as the excavation progresses and the depth becomes deeper, and it can be seen that a greater rotational torque is required according to the depth. Also, it can be seen that the pushing force of the excavation bucket 19 clearly needs to be stronger as the excavation progresses and the depth becomes deeper.

なお、図3~図6に示した回転トルクならびに押込み力は、杭孔の底部分に掘削バケット19が到達した後、この掘削バケット19を稼働させて掘削を開始した時点から、掘削バケット19の内部に掘削土を取り込み、この掘削土を杭孔の外部へ排出するため、掘削バケット19の掘削動作を停止させる時点までの間に検知されたものである。 It should be noted that the rotational torque and pushing force shown in FIGS. This is detected until the excavation operation of the excavation bucket 19 is stopped in order to take in the excavated soil and discharge the excavated soil to the outside of the pile hole.

図7は、本開示の支持層検知システムの動作を示す説明図である。図7に示したグラフA~Eは、同一の杭孔を掘削したときに測定された各値、ならびに演算等のデータ処理によって求めた各値を示したもので、各グラフの縦軸は、掘削した深度を示している。
グラフAの横軸は、アースドリル機1を用いて杭孔を掘削した場合に測定されたトルク値(掘削バケット19の回転トルク)を示し、グラフBの横軸は、押込み力を示している。また、グラフCの横軸は、掘削バケット19を杭孔に下ろして掘削を開始し、掘削土を排出するために掘削を停止するまでの各掘削時間、グラフDは、演算によって求めた積算トルク、グラフEは、Borデータ(ボーリング調査によって得られたデータ)を示している。
FIG. 7 is an illustration showing the operation of the support layer detection system of the present disclosure. Graphs A to E shown in FIG. 7 show each value measured when excavating the same pile hole and each value obtained by data processing such as calculation, and the vertical axis of each graph is It indicates the depth of excavation.
The horizontal axis of graph A indicates the torque value (rotational torque of the excavation bucket 19) measured when a pile hole is excavated using the earth drill machine 1, and the horizontal axis of graph B indicates the pushing force. . In addition, the horizontal axis of graph C is each excavation time from when the excavation bucket 19 is lowered into the pile hole and excavation is started until the excavation is stopped to discharge the excavated soil, and graph D is the integrated torque obtained by calculation. , graph E show the Bor data (data obtained by boring survey).

アースドリル工法によって杭孔を掘削するアースドリル機1は、前述のように、掘削している杭孔に、掘削バケット19等の出し入れを複数回繰り返す。
グラフAのグラフ線tは、5(cm)掘り進む毎に測定された回転トルク値を示している。また、グラフ線a(深度と回転トルクとの関連性を示す特性曲線)は、グラフ線tにおいて、杭孔の底部分に下降させた掘削バケット19が掘削を開始し、掘削土を排出するために掘削を停止するまでの間、即ち、1回の掘削期間中に生じた回転トルクのピーク値を抽出し、各掘削期間中に生じた回転トルクのピーク値を繋ぎ合わせたものである。なお、グラフAでは、上記の1回の掘削期間中に生じた回転トルクのピーク値を、1バケット最大トルクと記載している。
As described above, the earth drill machine 1 that excavates a pile hole by the earth drill method repeatedly moves the excavation bucket 19 or the like into and out of the pile hole being excavated a plurality of times.
A graph line t in graph A indicates a rotational torque value measured every 5 (cm) of digging. Graph line a (characteristic curve showing the relationship between depth and rotational torque) is a graph line t, because the excavation bucket 19 lowered to the bottom of the pile hole starts excavation and discharges the excavated soil. The peak value of the rotational torque generated during one excavation period is extracted and the peak values of the rotational torque generated during each excavation period are connected. In graph A, the peak value of rotational torque generated during one excavation period is described as one bucket maximum torque.

グラフEのグラフ線bは、アースドリル機1による掘削を開始する前にボーリング調査を行い、このボーリング調査から得られた各深度のN値を示している。
また、グラフEには、前述のグラフ線aをグラフ線bとともに示している。グラフ線bとグラフ線aとを比較すると、グラフ線bが急峻に大きくなった深度と、グラフ線aが急峻に大きくなった深度が概ね一致することがわかる。
上側の地層に比べて下側の地層が明らかに硬くなると、N値が急峻に大きくなる。即ち、支持層に到達した可能性が高くなる。このようにN値が急峻に大きくなる深度において、1バケット最大トルクも急峻に大きなっている。また、グラフBから、1バケット最大トルクが急峻に大きくなった深度において押込み力も大きくなることがわかり、グラフDから、積算トルクも当該深度において大きくなることがわかる。
Graph line b of graph E indicates the N value of each depth obtained from a boring survey conducted before starting excavation by the earth drill machine 1 .
Graph E also shows the aforementioned graph line a together with graph line b. Comparing the graph line b and the graph line a, it can be seen that the depth at which the graph line b sharply increases and the depth at which the graph line a sharply increases generally match.
When the lower stratum becomes significantly harder than the upper stratum, the N value increases steeply. That is, the possibility of reaching the support layer increases. At such a depth where the N value sharply increases, the maximum torque for one bucket also sharply increases. Further, from graph B, it can be seen that the pushing force also increases at depths where the maximum torque for one bucket increases sharply, and from graph D, it can be seen that the integrated torque also increases at that depth.

例えば、使用者が表示・操作部42所定の操作を行い、掘削バケット19を稼働させたとき、データ制御部40は、このときのエンコーダ15の出力信号から、掘削バケット19が掘り進んだ深度を検知し、第1圧力センサ23及び第2圧力センサ24の出力信号から、掘削中の掘削バケット19に発生している押込み力を検知する。また、トルクセンサ25の出力信号から、掘削中の掘削バケット19に発生している回転トルクを検知する。
データ制御部40は、検知した深度に対応させた押込み力を示すデータ、および、検知した深度に対応させた回転トルクを示すデータを、前述の1回の掘削期間毎にまとめる。
データ制御部40は、図示されない時計を備えており、掘削作業を行った時間長さ(1回の掘削期間の時間長さ)等を測定している。データ制御部40は、上記の押込み力に関するデータ、回転トルクに関するデータを1回の掘削期間毎にまとめるとき、当該1回の掘削期間の時間長さを示すデータを付加した取得データを生成する。
For example, when the user performs a predetermined operation on the display/operation unit 42 to operate the excavation bucket 19, the data control unit 40 detects the depth to which the excavation bucket 19 has dug from the output signal of the encoder 15 at this time. From the output signals of the first pressure sensor 23 and the second pressure sensor 24, the pushing force generated in the excavation bucket 19 during excavation is detected. Further, from the output signal of the torque sensor 25, the rotational torque generated in the excavation bucket 19 during excavation is detected.
The data control unit 40 collects the data indicating the pushing force corresponding to the detected depth and the data indicating the rotational torque corresponding to the detected depth for each excavation period described above.
The data control unit 40 has a clock (not shown) and measures the length of time during which excavation work is performed (the length of time for one excavation period) and the like. When the data on the pushing force and the data on the rotational torque are collected for each excavation period, the data control unit 40 generates acquisition data to which data indicating the time length of the excavation period is added.

データ制御部40は、(例えば表示・操作部42に行われた操作に応じて)1回の掘削期間毎にまとめた取得データを複数生成してデータ取得通信43へ出力し、データ取得通信部43を制御して掘削データ管理部31へ送信する。
また、データ制御部40は、(例えば表示・操作部42に行われた操作に応じて)前述の5(cm)掘り進む毎に測定されたデータを、その都度メモリ41に記憶格納し、バックアップデータとして保存する。
即ち、データ制御部40は、アースドリル機1が、杭孔の底部分に下降させた掘削バケット19を稼働させて掘削を開始し、掘削土を排出するために掘削を停止し、掘削バケット19を地上へ引き上げる動作(工程)を繰り返す間、1回の掘削期間毎にまとめた取得データを生成して、メモリ41への記憶格納、データ取得通信部43による掘削データ管理部31への送信を行う。
The data control unit 40 generates a plurality of pieces of acquired data collected for each excavation period (for example, according to an operation performed on the display/operation unit 42), outputs the acquired data to the data acquisition communication unit 43, and outputs the acquired data to the data acquisition communication unit 43. 43 to transmit to the excavation data management unit 31 .
In addition, the data control unit 40 stores the data measured every 5 (cm) of excavation (for example, according to the operation performed on the display/operation unit 42) in the memory 41 each time, and stores the data as backup data. Save as .
That is, the data control unit 40 causes the earth drill machine 1 to operate the excavation bucket 19 lowered to the bottom of the pile hole to start excavation, stop excavation to discharge the excavated soil, and operate the excavation bucket 19. During the repetition of the operation (process) of pulling up to the ground, the acquired data collected for each excavation period is generated, stored in the memory 41, and transmitted to the excavation data management unit 31 by the data acquisition communication unit 43. conduct.

掘削データ管理部31は、順次、掘削データ取得部30から送信された複数の取得データをデータ管理通信部51が受信する。データ管理通信部51は、受信した各取得データをデータ処理部50へ入力する。
データ処理部50は、データ管理通信部51から前述の1回の掘削期間毎にまとめた取得データを順次入力し、これらの1回の掘削期間毎にまとめた取得データを、掘削した深度に対応させて整理し(例えば、地表からの深さの順に並べて)、図7に示した各グラフが形成されるように処理する。
具体的には、例えば、各々の1回の掘削期間毎にまとめた取得データから回転トルクの最大値(最大トルク値)を抽出し、各回の掘削期間の最大トルク値を深度に対応させて並べて(地表からの深さの順に並べて)、例えば、深度と回転トルクとの関連性を示す特性曲線を求め、この特性曲線から最大トルク値が急峻に大きくなった深度を抽出する。
The data management communication unit 51 of the excavation data management unit 31 sequentially receives the plurality of pieces of acquired data transmitted from the excavation data acquisition unit 30 . The data management communication unit 51 inputs each received acquisition data to the data processing unit 50 .
The data processing unit 50 sequentially receives the obtained data collected for each excavation period from the data management communication unit 51, and converts the obtained data collected for each excavation period to correspond to the excavated depth. are sorted (for example, arranged in order of depth from the ground surface), and processed so that each graph shown in FIG. 7 is formed.
Specifically, for example, the maximum value of rotational torque (maximum torque value) is extracted from the acquired data collected for each excavation period, and the maximum torque values for each excavation period are arranged in correspondence with the depth. (Arranged in order of depth from the ground surface), for example, a characteristic curve showing the relationship between depth and rotational torque is obtained, and the depth at which the maximum torque value sharply increases is extracted from this characteristic curve.

データ処理部50は、最大トルク値が、例えば、予め設定した所定の変化率を超えて急峻に大きくなった深度(急峻に大きくなっている深度範囲)が抽出されたとき、杭孔の掘削(掘削バケット19)が支持層に到達したと判定する。
また、予め行われたボーリング調査の結果(例えば、ボーリング調査によって得られた各深度のN値のうち、急峻にN値が大きくなる深度、詳しくは、急峻に大きくなる深度の範囲)と、上記の抽出された最大トルク値が急峻に大きくなった深度(深度と回転トルクとの関連性を示す特性曲線)とを対比し、例えば、これらの差異が予め設定した範囲に入るとき、当該抽出された最大トルク値が急峻に大きくなった深度が支持層であると判定するようにしてもよい。即ち、例えば、各値の変化量が大きくなった深度などを探すことによって、掘削バケット19が支持層に到達したか否かを判定するようにしてもよい。
The data processing unit 50, for example, extracts a depth where the maximum torque value sharply increases beyond a predetermined rate of change (a steeply increasing depth range), excavation of the pile hole ( It is determined that the excavating bucket 19) has reached the support layer.
In addition, the result of a boring survey performed in advance (for example, among the N values of each depth obtained by the boring survey, the depth where the N value increases sharply, specifically, the depth range where the N value increases sharply), and the above The extracted maximum torque value is compared with the depth (characteristic curve showing the relationship between the depth and the rotational torque) at which it sharply increases. For example, when these differences fall within a preset range, the extracted The depth at which the maximum torque value increases steeply may be determined to be the support layer. That is, for example, it may be determined whether or not the excavation bucket 19 has reached the support layer by searching for a depth at which the amount of change in each value is large.

また、データ管理通信部51が受信した各取得データには、深度と押込み力とを関連させたデータが含まれている。
データ処理部50は、前述の最大トルク値に関する処理と同様に、データ管理通信部51が受信した各取得データから1回の掘削期間毎に押込み力の最大値を抽出し、各掘削期間の押込み力の最大値を深度に対応させて並べたとき(地表からの深さの順に並べたとき)、押込み力の最大値が急峻に大きくなる深度を抽出する。抽出した押込み力の最大値が急峻に大きくなった深度を、前述の最大トルク値が急峻に大きくなった深度(深度と回転トルクとの関連性を示す特性曲線)と対比し、例えば、これらの差異が予め設定した範囲に入るとき、杭孔の掘削(掘削バケット19)が支持層に到達したと判定するようにしてもよい。また、最大トルク値に基づいて抽出した深度(深度と回転トルクとの関連性を示す特性曲線)、ボーリング調査の結果、押込み力の最大値に基づいて抽出した深度等をそれぞれ対比することにより、例えば、各値の変化量が大きくなった深度などを探すことによって、掘削バケット19が支持層に到達したか否かを判定するようにしてもよい。
Each piece of acquired data received by the data management communication unit 51 includes data that associates the depth with the pressing force.
The data processing unit 50 extracts the maximum value of the pushing force for each excavation period from each acquired data received by the data management communication unit 51, and extracts the pushing force during each excavation period. When the maximum force values are arranged in correspondence with the depth (arranged in order of depth from the ground surface), the depth at which the maximum pushing force value sharply increases is extracted. The extracted depth at which the maximum value of the pressing force abruptly increases is compared with the depth at which the maximum torque value abruptly increases (characteristic curve showing the relationship between depth and rotational torque). When the difference falls within a preset range, it may be determined that the excavation of the pile hole (excavation bucket 19) has reached the support layer. In addition, by comparing the depth extracted based on the maximum torque value (characteristic curve showing the relationship between depth and rotational torque) and the depth extracted based on the maximum pushing force as a result of the boring survey, For example, it may be determined whether or not the excavating bucket 19 has reached the support layer by searching for a depth at which the amount of change in each value is large.

また、データ処理部50が、データ管理通信部51から入力した各取得データを用いて、1回の掘削期間に検知された回転トルク値と当該1回の掘削期間の時間長さとを積算し、掘削期間毎の積算トルクを求める。
具体的には、データ処理部50は、各取得データから1回の掘削期間毎に積算トルクを演算によって求め、これらの積算トルクを、積算に用いた回転トルク値が検知された深度(取得データに含まれている深度)に応じて並べたとき(地表からの深さの順に並べたとき)、積算トルクが明らかに大きくなっている深度を抽出する。このように積算トルクに関して抽出した深度を、前述の最大トルク値を用いて抽出した深度(深度と回転トルクとの関連性を示す特性曲線)、ボーリング調査の結果、また、押込み力の最大値を用いて抽出した振動等をそれぞれ対比することにより、例えば、各値の変化量が大きくなった深度などを探すことによって、掘削バケット19が支持層に到達したか否かを判定するようにしてもよい。
Further, the data processing unit 50 integrates the rotation torque value detected during one excavation period and the time length of the one excavation period using each acquired data input from the data management communication unit 51, Calculate the integrated torque for each excavation period.
Specifically, the data processing unit 50 calculates the integrated torque for each excavation period from each acquired data, and converts the integrated torque to the depth (acquired data When arranging them according to the depths included in ) (arranging them in order of depth from the ground surface), the depths where the integrated torque is clearly large are extracted. The depth extracted with respect to the integrated torque in this way, the depth extracted using the maximum torque value (characteristic curve showing the relationship between depth and rotational torque), the result of boring investigation, and the maximum value of the pushing force It may be determined whether or not the excavation bucket 19 has reached the support layer by comparing the vibrations and the like extracted using the good.

また、データ処理部50は、取得データに含まれている深度と1回の掘削期間の時間長さとを用いて、当該1回の掘削期間における掘削速度を演算によって求める。具体的には、この掘削速度を各取得データについて求め、即ち、1回の掘削期間毎に求める。
これらの掘削速度を、深度に応じて並べたとき(地表からの深さの順に並べたとき)、明らかに掘削速度が遅くなった深度を抽出する。このように掘削速度に関して抽出した深度を、前述の最大トルク値を用いて抽出した深度(深度と回転トルクとの関連性を示す特性曲線)、ボーリング調査の結果、また、押込み力の最大値を用いて抽出した深度等をそれぞれ対比することにより、例えば、各値の変化量が大きくなった深度などを探すことによって、掘削バケット19が支持層に到達したか否かを判定するようにしてもよい。
The data processing unit 50 also uses the depth and the length of time of one excavation period included in the acquired data to calculate the excavation speed in the one excavation period. Specifically, this excavation speed is obtained for each acquired data, that is, it is obtained for each excavation period.
When these excavation speeds are arranged according to depth (arranged in order of depth from the ground surface), depths at which the excavation speed is obviously slow are extracted. The depth extracted with respect to the excavation speed in this way, the depth extracted using the maximum torque value (characteristic curve showing the relationship between depth and rotation torque), the result of boring survey, and the maximum value of the pushing force By comparing the depths extracted using the good.

データ処理部50は、データ管理通信部51から入力した各データ、また前述のように処理して抽出した各深度、また、当該深度を抽出する際に用いた各値等を、杭孔毎にまとめて記憶し、基礎杭の構築に関する履歴等として保存するようにしてもよい。 The data processing unit 50 stores each data input from the data management communication unit 51, each depth extracted by processing as described above, each value used when extracting the depth, etc. for each pile hole They may be collectively stored and saved as a history or the like relating to construction of foundation piles.

1 アースドリル機
10 本体
11 走行機構部
12 運転席
13 ブーム
14 トップシーブ
15 エンコーダ
16 ケリーバ
17 ケリードライブ装置
18 ロータリテーブル
19 掘削バケット
20 フロントフレーム
21 スラスタシリンダ
22 調整シリンダ
23 第1圧力センサ
24 第2圧力センサ
25 トルクセンサ
26 センサ出力信号送信部
27 センサ出力信号受信部
30 掘削データ取得部
31 掘削データ管理部
40 データ制御部
41 メモリ
42 表示・操作部
43 データ取得通信部
50 データ処理部
51 データ管理通信部
1 Earth Drill Machine 10 Main Body 11 Traveling Mechanism Section 12 Driver's Seat 13 Boom 14 Top Sheave 15 Encoder 16 Kelly Bar 17 Kelly Drive Device 18 Rotary Table 19 Excavation Bucket 20 Front Frame 21 Thruster Cylinder 22 Adjustment Cylinder 23 First Pressure Sensor 24 Second Pressure Sensor 25 Torque sensor 26 Sensor output signal transmission unit 27 Sensor output signal reception unit 30 Excavation data acquisition unit 31 Excavation data management unit 40 Data control unit 41 Memory 42 Display/operation unit 43 Data acquisition communication unit 50 Data processing unit 51 Data management communication Department

Claims (4)

杭孔を掘削する掘削バケットを有するアースドリル機と、
前記アースドリル機に設けられ、前記掘削バケットが掘削しているときの各データを生成する掘削データ取得部と、
前記掘削データ取得部が生成した前記各データを用いて、前記掘削バケットによる掘削が支持層に到達したか否かを検知する掘削データ管理部と、
を備え、
前記アースドリル機は、
前記掘削バケットを前記杭孔の底部分に下降させて掘削を行い、前記掘削バケットの内部に掘削によって生じた土砂を取り込むと、該掘削バケットを引き上げて前記杭孔の外部に前記土砂を排出させる動作を繰り返し、
前記掘削データ取得部は、
前記掘削バケットが掘削している深度を検知するエンコーダと、
掘削中の前記掘削バケットに発生する回転トルクを検知するトルクセンサと、
前記エンコーダ、および、前記トルクセンサの各出力信号を入力し、複数の取得データを生成するデータ制御部と、
前記データ制御部が生成した複数の取得データを前記掘削データ管理部へ送信するデータ取得通信部と、
を有し、
前記アースドリル機が、前記掘削バケットを前記杭孔の底部分に下降させて掘削を開始し、前記土砂を排出させるために前記掘削バケットの掘削を停止させるまでの期間を1回の掘削期間としたとき、
前記データ制御部は、
前記1回の掘削期間の時間長さを測定する時計を備え、
前記エンコーダの出力信号が示す深度と前記トルクセンサの出力信号が示す回転トルクとを関連させた所定データを所定深度ごとに複数生成し、
該複数の所定データに前記時計が測定した時間長さを付して前記1回の掘削期間毎にまとめた前記取得データを生成し、
前記データ取得通信部は、
前記データ制御部が前記1回の掘削期間毎に生成した複数の取得データを前記掘削データ管理部へ送り、
前記掘削データ管理部は、
前記掘削データ取得部から入力した前記複数の取得データに含まれている各回転トルクを、該複数の取得データに含まれている深度を用いて地表からの深さの順に並べ、前記深度と前記回転トルクとの関連性を示す特性曲線を求め、
前記複数の取得データにそれぞれ含まれている前記時間長さと前記回転トルクとを用いて前記1回の掘削期間毎に積算トルクを求め、
前記複数の取得データに含まれている前記時間長さと前記深度とを用いて前記1回の掘削期間毎に掘削速度を求め、
前記深度と前記回転トルクとの関連性を示す特性曲線と、前記1回の掘削毎に求めた積算トルクと、前記1回の掘削期間毎に求めた掘削速度と、を用いて前記掘削バケットが前記支持層に到達したか否かを判定する、
ことを特徴とする支持層判定システム。
an earth drill machine having a digging bucket for drilling a pile hole;
an excavation data acquisition unit provided in the earth drill machine for generating each data when the excavation bucket is excavating;
an excavation data management unit that uses the data generated by the excavation data acquisition unit to detect whether or not excavation by the excavation bucket has reached a support layer;
with
The earth drill machine is
The excavation bucket is lowered to the bottom portion of the pile hole to excavate, and when the earth and sand generated by the excavation are taken into the interior of the excavation bucket, the excavation bucket is lifted to discharge the earth and sand to the outside of the pile hole. repeat the action
The excavation data acquisition unit
an encoder that detects the depth at which the excavation bucket is excavating;
a torque sensor that detects rotational torque generated in the excavation bucket during excavation;
a data control unit that receives output signals from the encoder and the torque sensor and generates a plurality of acquired data;
a data acquisition communication unit that transmits a plurality of acquired data generated by the data control unit to the excavation data management unit;
has
A period from when the earth drill machine lowers the excavation bucket to the bottom portion of the pile hole to start excavation to when the excavation bucket is stopped in order to discharge the earth and sand is defined as one excavation period. when
The data control unit
A clock for measuring the length of time of one excavation period;
generating a plurality of predetermined data for each predetermined depth, which associates the depth indicated by the output signal of the encoder and the rotational torque indicated by the output signal of the torque sensor;
adding the time length measured by the clock to the plurality of predetermined data to generate the obtained data summarized for each excavation period;
The data acquisition communication unit
Sending a plurality of acquired data generated by the data control unit for each excavation period to the excavation data management unit;
The excavation data management unit
The rotational torques included in the plurality of acquired data input from the excavation data acquisition unit are arranged in order of depth from the ground surface using the depths included in the plurality of acquired data, and the depth and the Obtaining a characteristic curve showing the relationship with rotational torque,
Obtaining an integrated torque for each excavation period using the time length and the rotational torque respectively included in the plurality of acquired data;
Obtaining an excavation speed for each excavation period using the time length and the depth included in the plurality of acquired data;
The excavation bucket is operated using a characteristic curve showing the relationship between the depth and the rotational torque, the integrated torque obtained for each excavation, and the excavation speed obtained for each excavation period. Determining whether the support layer has been reached,
A support layer determination system characterized by:
前記掘削データ管理部は、
前記掘削データ取得部から入力した前記複数の取得データから、前記1回の掘削期間毎に前記回転トルクの最大値を抽出し、該抽出した回転トルクの最大値と前記深度との関連性を示す前記特性曲線を求め、前記回転トルクの最大値が急峻に大きくなる深度を抽出し、該抽出した深度を用いて前記判定を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の支持層判定システム。
The excavation data management unit
The maximum value of the rotational torque is extracted for each excavation period from the plurality of acquired data input from the excavation data acquisition unit, and the relationship between the extracted maximum value of the rotational torque and the depth is shown. Obtaining the characteristic curve, extracting a depth at which the maximum value of the rotational torque sharply increases, and performing the determination using the extracted depth.
The support layer determination system according to claim 1, characterized in that:
前記掘削データ管理部は、
予め行われたボーリング調査の結果を含めて前記判定を行う、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の支持層判定システム。
The excavation data management unit
Making the determination including the results of boring surveys conducted in advance,
The support layer determination system according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記データ取得通信部は、
前記取得データを、通信回線を介して前記掘削データ管理部へ送信し、
前記掘削データ管理部は、
前記通信回線にアクセスするデータ管理通信部を備え、
前記データ取得通信部が前記通信回線を介して送信した前記取得データを、前記データ管理通信部を用いて受信する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の支持層判定システム。
The data acquisition communication unit
transmitting the acquired data to the excavation data management unit via a communication line ;
The excavation data management unit
A data management communication unit that accesses the communication line,
receiving, using the data management communication unit, the obtained data transmitted by the data acquisition communication unit via the communication line;
The support layer determination system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
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