JP7188768B2 - Support layer determination system - Google Patents
Support layer determination system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7188768B2 JP7188768B2 JP2019212134A JP2019212134A JP7188768B2 JP 7188768 B2 JP7188768 B2 JP 7188768B2 JP 2019212134 A JP2019212134 A JP 2019212134A JP 2019212134 A JP2019212134 A JP 2019212134A JP 7188768 B2 JP7188768 B2 JP 7188768B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excavation
- data
- depth
- bucket
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
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
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
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
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.
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
The
The
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
The base end side (upper end side) of the
That is, the
The
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
The Kelly
The Kelly
The
The Kelly
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
A sensor output
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
In the driver's
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
The excavation
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
The excavation
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
The data
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
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
An excavation step by the
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
When the
When the
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
The data control
Further, the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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/
The data control
The data control
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
In addition, the
That is, the
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
The
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
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
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
The
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
Specifically, the
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
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
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
Claims (4)
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:
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:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019212134A JP7188768B2 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Support layer determination system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019212134A JP7188768B2 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Support layer determination system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021085149A JP2021085149A (en) | 2021-06-03 |
JP7188768B2 true JP7188768B2 (en) | 2022-12-13 |
Family
ID=76085811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019212134A Active JP7188768B2 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Support layer determination system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7188768B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013072271A (en) | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Sanwa Kizai Co Ltd | Support layer arrival estimation method used in pile burying method and support layer arrival estimation support device |
JP2019031839A (en) | 2017-08-08 | 2019-02-28 | 株式会社大林組 | Method for determining arrival at support layer and determination support system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6361440U (en) * | 1986-10-03 | 1988-04-23 | ||
JPH07102557A (en) * | 1993-10-08 | 1995-04-18 | Sanki Giken Kogyo Kk | Rotation drive method for surface casing for underground vertical shaft excavation work |
JPH10252U (en) * | 1998-05-08 | 1998-10-23 | 三和機材株式会社 | Pile support layer detection device |
-
2019
- 2019-11-25 JP JP2019212134A patent/JP7188768B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013072271A (en) | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Sanwa Kizai Co Ltd | Support layer arrival estimation method used in pile burying method and support layer arrival estimation support device |
JP2019031839A (en) | 2017-08-08 | 2019-02-28 | 株式会社大林組 | Method for determining arrival at support layer and determination support system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021085149A (en) | 2021-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2916148C (en) | Arrangement for controlling percussive drilling process | |
JP6748566B2 (en) | Casting construction management device, casting construction management method, and casting construction management program | |
JP6911356B2 (en) | Support layer arrival judgment method and judgment support system | |
KR101642927B1 (en) | remote management wystem of excavator | |
JP6874378B2 (en) | Support layer arrival judgment method and judgment support system | |
JP5819152B2 (en) | Support layer arrival estimation method and support layer arrival estimation support device used in pile embedding method | |
Lande et al. | Effects of drilling for tieback anchors on surrounding ground: Results from field tests | |
JP4692883B2 (en) | Ground investigation method and equipment using rotary percussion drill | |
JP2016180206A (en) | Construction support information calculator, construction support information calculation system, vibro-hammer construction machine, and program | |
JP2008255765A (en) | N-value detection method, n-value detector, and pile hole drilling unit | |
JP3405207B2 (en) | Judgment method of ground supported by excavator | |
JP7188768B2 (en) | Support layer determination system | |
JP2011122335A (en) | Drilling management system | |
JP2005307607A (en) | Construction management device of pile | |
JP6850624B2 (en) | Construction status confirmation method of high-pressure injection agitator and construction method of ground improvement body using this method | |
JP3632023B2 (en) | Ground survey method based on drilling data of rock drill | |
JP2004060282A (en) | Structure or ground investigating method and investigating device | |
JP3943430B2 (en) | Method for predicting natural conditions ahead of face and excavation method | |
JP6696934B2 (en) | Method and device for extracting pile elements from the ground | |
JP3681813B2 (en) | Geological determination method | |
JP6914780B2 (en) | How to drill a hole for burying a ground anchor | |
KR101892714B1 (en) | Auger control system with reactor start and inverter control | |
JP2014234629A (en) | Foundation strength measurement analysis system | |
JP6016010B2 (en) | Geological and formation change detection device and detection method | |
JPS62291392A (en) | Detection of support layer by ground drilling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20191210 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220909 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20220921 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221025 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221026 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221124 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7188768 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |