JP7243327B2

JP7243327B2 - 施工管理装置

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Publication number: JP7243327B2
Application number: JP2019048014A
Authority: JP
Inventors: 桂子三浦; 国春三浦; 雄宣稲川; 徹佐々木
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: JP2020148055A

Description

本発明は、地盤改良工事に用いる施工管理装置に関する。

一般に、地盤改良工事を実施する際には、施工対象領域の地盤に対して事前に専門技術者が地盤構成を推定し、推定した地盤構成に基づいて、地盤中に造成する地盤改良体の施工方法を決定する。そのうえで、地盤改良体の配置間隔や、改良径及び改良緒元等の改良仕様等を決定し、地盤中に造成する地盤改良体の２次元モデルを作図するなどして地盤改良体の設計を行い、これら設計情報に基づいて施工対象領域に地盤改良体を造成しつつ、施工管理を行う。

例えば、特許文献１には、現場で撮影した映像上に、造成予定の地盤改良体の設計形状の三次元画像データや、地盤改良装置から取得した作動状況データに基づいて算出した地盤改良体の出来形形状の三次元画像データを重ね合わせたオーバーレイ画像を作成し、地盤中のどの場所にどのような大きさおよび状態で地盤改良体が造成されているのかを確認することのできる地盤改良用施工管理システムが開示されている。

特開２０１８－１１１９８２号公報

特許文献１によれば、肉眼では見えない地盤中に造成した地盤改良体の施工状況や出来形を把握することができるが、現場の地盤状況を確認することができないため、造成する地盤改良体は、これまで同様、事前に実施する限られた数量の標準貫入試験結果を用いて推定した地盤構成に基づいて設計せざるを得ない。したがって、推定した地盤構成と現実の地盤構成に齟齬が生じている場合には、造成後の地盤改良体に対して所定の性能を確保することが難しい等、品質に課題が生じやすい。

また一般に、施工対象領域には複数の地盤改良体を造成するが、地盤改良体ごとの設計情報や施工時の管理記録値を一元管理する方法も明らかにされていない。このため、取得した膨大な量の管理記録値を検証したり、またこれらの中から先行して造成した地盤改良体の管理記録値を抽出し、これらを参照しながら隣接して造成する後行の地盤改良体の施工管理を実施しようとすると、煩雑な作業となりやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、高品質な地盤改良体を造成することができ、かつ地盤改良工事に係る様々な情報を一元管理することの可能な、施工管理装置を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明の施工管理装置は、地盤中に貫入するロッドから地盤改良材を該ロッドの貫入方向の複数位置で段階的に供給することにより地盤を改良する、地盤改良工法を採用する地盤改良工事に用いる施工管理装置であって、設計情報に基づいて、地盤中に造成される地盤改良体に対応する３次元モデルを作成する３次元モデル作成部と、前記３次元モデルにおける前記ロッドの貫入方向を複数に分割し、位置情報を有する複数のデータ収納要素を作成する収納要素作成部と、前記データ収納要素が有する位置情報と、地盤改良工事に係る情報が有する位置情報とを照らし合わせ、位置情報が合致する前記データ収納要素と前記地盤改良工事に係る情報とを関連付ける収納要素取込部と、前記ロッドを地盤に削孔貫入する際の削孔情報に基づいて、前記地盤改良体の造成位置の地盤情報を取得する地盤情報判定部と、前記地盤情報判定部で取得した前記地盤情報に基づいて再設定した、前記地盤改良体の改良仕様に関する再設定情報を取得する再設定値取得部と、前記地盤改良体の改良仕様について、前記設計情報と前記再設定情報を比較する比較検証部と、を備え、前記収納要素取込部により、前記設計情報及び前記地盤情報が前記データ収納要素に関連付けされるとともに、前記再設定情報が前記データ収納要素に関連付けされ、前記比較検証部により、前記データ収納要素ごとに関連付けられた前記設計情報と前記再設定情報が比較され、差分を生じる前記データ収納要素が選定されることを特徴とする。

さらに、本発明の施工管理装置は、地盤中に貫入するロッドから地盤改良材を該ロッドの貫入方向の複数位置で段階的に供給することにより地盤を改良する、地盤改良工法を採用する地盤改良工事に用いる施工管理装置であって、設計情報に基づいて、地盤中に造成される地盤改良体に対応する３次元モデルを作成する３次元モデル作成部と、前記３次元モデルにおける前記ロッドの貫入方向を複数に分割し、位置情報を有する複数のデータ収納要素を作成する収納要素作成部と、前記データ収納要素が有する位置情報と、地盤改良工事に係る情報が有する位置情報とを照らし合わせ、位置情報が合致する前記データ収納要素と前記地盤改良工事に係る情報とを関連付ける収納要素取込部と、前記ロッドを地盤に削孔貫入する際の削孔情報に基づいて、前記地盤改良体の造成位置の地盤情報を取得する地盤情報判定部と、を備え、前記収納要素取込部により、前記設計情報及び前記地盤情報が前記データ収納要素に関連付けされ、前記データ収納要素が、前記地盤改良材の供給位置の配置間隔に等しい厚さに設定されるとともに、その重心位置を、前記地盤改良材の供給位置に対応させることを特徴とする。

また、本発明の施工管理装置は、複数の前記データ収納要素を挟んで前記３次元モデルの両端部に、一対の端部データ収納要素が作成され、該端部データ収納要素が、前記地盤改良材の供給位置の配置間隔の１/２に等しい厚さに設定されることを特徴とする。

本発明の施工管理装置によれば、地盤改良体ごとに位置情報を有する複数のデータ収納要素で構成される３次元モデルを作成し、地盤改良工事に係る情報とデータ収納要素との関連付けを行う。これにより、調査、設計、施工、品質管理の各段階の取得した様々な情報を、３次元モデルを介して地盤改良体ごとで一元管理することが可能となる。

これにより、地盤改良体の造成時に、すでに造成した地盤改良体の情報を容易に検索し参照することも可能となる。したがって、例えば、先行して造成した地盤改良体に関する注入圧や注入量、隆起量等の施工管理値を参照しながら、これと隣接して後行の地盤改良体を造成することができ、不具合の生じる可能性のある個所を早期に確認し、事前に対応策を講じる等、地盤改良体の品質向上に寄与することが可能となる。

また、地盤改良工事に係る情報に含まれる改良仕様や施工管理値等の数値情報と、データ収納要素との関連付けを行うことにより、これら数値情報を３次元モデル上で可視化できる。これにより、地盤中の不可視部に造成される地盤改良体の品質を、地盤改良体に対応する３次元モデルを用いて把握することが可能となる。

さらに、造成作業時に取得される施工管理値を、リアルタイムでデータ収納要素に関連付けて３次元モデルで可視化することもでき、施工対象領域に造成する地盤改良体について施工済箇所と未施工箇所を、３次元モデルを用いて確認することができる。したがって、膨大な量の地盤改良体を造成する場合にも、地盤改良工事全体の進捗状況を容易に把握することが可能となる。

また、地盤改良体の造成位置のすべての位置でロッドの削孔貫入と併せて削孔検層を実施することにより、取得した削孔情報に基づいて造成位置ごとの地盤情報を把握できるとともに、地盤情報に基づいて設計段階で決定した改良仕様の再設定を行って、設計情報と再設定情報で差分が生じたデータ収納要素を選定することができる。このように、改良仕様について、３次元モデルを用いて設計情報と再設定情報を比較しながら、再計画を立てることができるため、施工対象領域に、現地盤に見合った所定の性能を確保した、効果的な地盤改良体を造成することが可能となる。

本発明によれば、造成する地盤改良体に対応する複数のデータ収納要素で構成された３次元モデルを用いることにより、地盤改良工事に係る様々な情報を地盤改良体ごとで一元管理を行うことが可能になるとともに、一元管理した情報を比較検証し改良仕様の再計画を行って、地盤改良体の高品質化を図ることが可能となる。

本実施の形態における薬液注入工法（二重管ダブルパッカー工法）の概略を示す図である。本実施の形態における施工管理装置を含む地盤改良システムを示す図である。本実施の形態における施工管理装置を含む地盤改良システムを用いた地盤改良の手順を示す図である。本実施の形態における改良体モデル（３次元モデル）及びデータ収納要素を示す図である。本実施の形態における施工管理装置による出力例を示す図である（その１）。本実施の形態における施工管理装置による出力例を示す図である（その２）。

本発明は、特に、地盤中に貫入したロッドを用いて地盤改良材を供給し地盤を改良する地盤改良工法による地盤改良工事に適しており、薬液注入工法、高圧噴射工法、及び静的圧入締固め工法等、いずれの工法にも適用可能である。本実施の形態では、上記の工法のなかでも薬液注入工法（二重管ダブルパッカー工法）による地盤改良工法を選択した地盤改良工事に、施工管理装置を採用する場合を事例に挙げる。

なお、薬液注入工法（二重管ダブルパッカー工法）は、図１（ａ）で示すように、地盤中の所定深度まで外管１１ａと内管１１ｂとを備える二重管ロッド１１を貫入し、内管１１ｂを注入管リフト装置１２に装着して、地盤の所定位置に薬液Ｃを注入して薬液の凝結効果によって固結体を造成する工程を、図１（ｂ）（ｃ）で示すように、外管１１ａの内方で内管１１ｂを貫入方向に移動させながら段階的に実施する方法である。これにより地盤中には、図１（ｄ）で示すような、所定の改良径および改良層厚Ｈ（改良下端から改良上端まので長さ）を有する地盤改良体（以下、改良体６０と称す）が地盤中に造成される。

また、造成される改良体６０は、設計時に決定された配置間隔をもって、平面視で施工対象領域の複数個所に造成され、連続する改良体６０によって地盤の透水性を減少させ、または地盤の強度を増加させるものである。

≪地盤改良システム≫
図２で示すように、地盤改良工事に採用される施工管理装置３０は、上記の薬液注入工法（二重管ダブルパッカー工法）で地盤を改良する地盤改良装置１０、及び削孔検層装置２０とともに、地盤改良システム１００を構成する。そこで、施工管理装置３０について、地盤改良システム１００と併せてその詳細を以下に説明する。

なお、本実施の形態では、地盤改良システム１００に、地盤改良装置１０と削孔検層装置２０と施工管理装置３０が利用可能なコンピューティング資源としてネットワーク上に配置される、クラウドサーバ５０を備え、地盤改良装置１０、削孔検層装置２０、及び施工管理装置３０の間で、クラウドコンピューティングシステム（以下、クラウド環境と称す）を構成している。

地盤改良装置１０は、前述した薬液注入工法（二重管ダブルパッカー工法）の施工装置と同様のものであり、図２で示すように、薬液Ｃを地盤中で注入する際に用いる外管１１ａと内管１１ｂとを備える二重管ロッド１１と、内管１１ｂを外管１１ａ内で段階的に上昇させる注入管リフト装置１２と、薬液Ｃの注入量と注入圧力を監視する流量圧力監視装置１３とを備える。流量圧力監視装置１３は、取得した薬液Ｃの注入量と注入圧力に関する情報を、インターネット経由でクラウドサーバ５０に出力するデータロガー（図示せず）を備える。

二重管ロッド１１の内管１１ｂは、は、図１（ａ）で示すように、下端近傍に一対のパッカー１４を設置された中空管よりなり、管内を流下した薬液Ｃを外管１１ａに供給する供給口１５が、一対のパッカー１４の間に配置されている。また、外管１１ａは、内管１１ｂを収納可能な中空管よりなり、薬液Ｃを地盤中に注入する逆止弁付き注入口１６が、軸線方向に間隔を設けて複数設けられている。

施工管理者は、注入管リフト装置１２を介して外管１１ａ内で内管１１ｂを移動させ、外管１１ａの逆止弁付き注入口１６のうち、最も下端に位置するものの上下に内管１１ｂの一対のパッカー１４を配置し、内管１１ｂの供給口１５から外管１１ａへ供給した薬液Ｃを、外管１１ａの逆止弁付き注入口１６から地盤中に注入する。この時、注入する薬液Ｃは、粗詰め材による一次注入と、中詰～緩詰の注入材による二次注入の順に注入する。このような作業を、内管１１ｂを段階的に上昇させながら、外管１１ａに設けたすべての逆止弁付き注入口１６で実施し、また、地盤に薬液Ｃを注入するごとに流量圧力監視装置１３を用いて、薬液Ｃの流量と注入圧力を管理しながら、改良体６０の造成作業を行う。

なお、二重管ロッド１１を改良下端から段階的に上昇させる施工手順では、薬液Ｃを注入する際の注入ステップは、１ステップあたり約２５～５０ｃｍの範囲が標準とされ、注入方式や土質条件等を考慮し決定される。したがって、改良体６０の設計時に、薬液Ｃの注入位置Ｐ（外管１１ａに設けた複数の逆止弁付き注入口１６）が、約２５～５０ｃｍの間隔で二重管ロッド１１の貫入方向に複数設定されている。

削孔検層装置２０は、地盤中に二重管ロッド１１を設置するための削孔作業と並行して削孔検層を実施するための装置であり、図２で示すように、二重管ロッド１１の設置位置を削孔する削孔ケーシング２７と、削孔ケーシング２７に回転力と推進力を付与する削孔機２１と、削孔時に生じるスライムを排出するべく、削孔ケーシング２７内に削孔水を送水する送水ポンプ２２と、送水圧を測定する圧力センサ２３とを備える。

また、削孔ケーシング２７の先端に装着されているビット２７１の地中深度を測定する変位量センサ２４と、削孔ケーシング２７の回転圧、推進圧、打撃圧、打撃回数等を測定する圧力センサ２５とを備える。さらに、上記の各種センサ（２３、２４、２５）各々が取得する情報を読み取るとともに、削孔時間及び削孔速度を読み取り、インターネット経由でクラウドサーバ５０に出力するデータロガー２６を備える。

削孔検層装置２０により、後に二重管ロッド１１が設置される削孔ケーシング２７の貫入位置、つまり改良体６０の造成位置における地盤削孔時の回転トルク、削孔速度、推進圧、打撃圧、打撃回数等の削孔情報を連続的に取得することができる。

≪施工管理装置≫
施工管理装置３０は、演算処理装置３１、入力部３２、出力部３３、記憶部３４等を備えた、いわゆるノート型パソコンやタブレット等の端末装置である。入力部３２は、マウス、キーボード等の入力装置を、出力部３３は、ディスプレイやプリンタ等の出力装置をそれぞれ備えるとともに、インターネット経由で情報をクラウドサーバ５０に送受信する機能を備える。

記憶部３４は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置であり、演算処理装置３１によって実行可能なプログラムが格納されている。また、記憶部３４には、少なくともＣＩＭデータ（例えば、施工対象領域Ａの３次元地形データや施工対象領域Ａに造成する複数の改良体６０の設計情報等）があらかじめ格納されている。

なお、ＣＩＭとは、「Construction Information Modeling/Management」と定義され、施工対象となる構造物のライフサイクル全体（調査、設計、施工、維持管理）を見通した情報マネジメントと、３次元モデルを活用した情報の見える化を並行して実践する取り組みである。

また、改良体６０の設計情報は少なくとも、注入量、複数の改良体６０の配置間隔、及び改良体６０ごとのＩＤ番号、平面視上の配置位置、改良深度、改良層厚Ｈ、改良仕様を含む。また、改良体６０ごとに設定される改良仕様は、改良径、及び注入緒元（注入量や注入速度、注入圧力、ステップ長等の地盤改良工法ごとで規定される管理項目）を含む。

演算処理装置３１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードウェアインタフェース等を有するコンピュータであり、３次元モデル作成部３１１、収納要素作成部３１２、収納要素取込部３１３、地盤情報判定部３１４、再設定値取得部３１５、比較検証部３１６を備えている。

３次元モデル作成部３１１は、記憶部３４に格納されている改良体６０の設計情報に基づいて、図２及び図４（ａ）で示すように、複数の改良体６０各々を円柱体に見立てた３次元モデル（以下、改良体モデル４０と称す）を作成し、記憶部３４に格納もしくは出力部３３に出力するものである。

改良体モデル４０はそれぞれ、ディスプレイ等の出力部３３に施工対象領域Ａの３次元地形データと重ね合わせて出力させた際に、対応する改良体６０と同様の、配置位置、改良深度、改良層厚Ｈをもった円柱体として表示させるよう作成され、改良体モデル４０の軸線が、二重管ロッド１１の貫入位置となる。また、改良体モデル４０は、対応する改良体６０の設計情報（ＩＤ番号を含む）と３次元地形データとが関連付けされている

収納要素作成部３１２は、図２及び図４（ａ）で示すように、３次元モデル作成部３１１で作成された改良体モデル４０を、改良体６０の造成時に二重管ロッド１１の内管１１ｂを段階的に上昇させる際の１ステップ分のステップ長（注入位置Ｐの配置間隔）と一致する厚さに分割した複数のデータ収納要素４１と、複数のデータ収納要素４１を挟んで改良体モデル４０の両端部に位置する一対の端部データ収納要素４２を作成し、記憶部３４に格納もしくは出力部３３に出力するものである。

データ収納要素４１は、図２で示すように、対応する改良体６０に設定される複数の注入位置Ｐ（外管１１ａに設けた複数の逆止弁付き注入口１６）が重心となるように形成されるが、これらを挟むように配置される一対の端部データ収納要素４２は、注入位置Ｐが重心ではなくそれぞれ下端及び上端に配置され、その厚さは、データ収納要素４１の１／２となっている。

また、データ収納要素４１及び端部データ収納要素４２は、注入位置Ｐの位置情報、改良体６０を造成する際の注入ステップのステップ番号、及び施工対象領域の３次元地形データとが関連付けされており、ディスプレイ等の出力部３３に３次元地形データと重ね合わせて出力させた際に、図４（ａ）で示すように、改良体モデル４０を構成した状態で表示される。なお、データ収納要素４１及び端部データ収納要素４２は、注入位置Ｐの位置情報および注入ステップのステップ番号を、自己の位置情報として利用する。

収納要素取込部３１３は、収納要素作成部３１２で作成されたデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２が有する位置情報（本実施の形態では、注入位置Ｐの位置情報もしくは注入ステップのステップ番号）と、地盤改良工事に係る様々な情報が有する位置情報とを照らし合わる。そして、位置情報が合致するデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２と、地盤改良工事に係る情報との関連付けを行い、記憶部３４に格納もしく出力部３３に出力するものである。

なお、地盤改良工事に係る様々な情報とは、例えば、注入位置Ｐごとに規定される改良仕様や、施工時に取得される施工管理値等の品質情報、後述する再設定値取得部３１５で再設定された改良仕様や、ＣＩＭデータ等、地盤改良工事に係るすべての情報を含む。

地盤情報判定部３１４は、削孔検層装置２０を用いて削孔検層を実施することにより取得した削孔情報に基づいて解析処理を行い、削孔検層を実施した二重管ロッド１１の配置位置、つまり改良体６０の造成位置の土質情報や推定Ｎ値等の地盤情報を自動的に判定し、記憶部３４に格納もしく出力部３３に出力するものである。

図５に、施工管理装置３０が備えるディスプレイ等の出力部３３に、「削孔検層による地盤評価法」と題して、削孔情報に基づいて自動判定した土質情報や推定Ｎ値等の地盤情報を出力した例を示す。図５をみると、削孔検層で取得した地盤の深度方向に連続する削孔情報により、同じく地盤の振動方向に連続する推定Ｎ値を取得できる様子が見て取れる。

再設定値取得部３１５は、地盤情報判定部３１４で判定した、改良体６０の造成位置周辺における地盤情報に基づいて、改良体６０ごとで改良仕様の再設定を行うものである。改良仕様の中でも特に、改良径及び注入緒元（薬液注入工法（二重管ダブルパッカー工法）では、少なくとも注入量と注入速度）を再設定し、これら改良体６０ごとの再設定情報を記憶部３４に格納もしく出力部３３に出力する。

比較検証部３１６では、改良体６０ごとで、データ収納要素４１及び端部データ収納要素４２に設計情報に基づく改良仕様（改良径及び注入緒元）を反映させた改良体モデル４０と、データ収納要素４１及び端部データ収納要素４２に再設定情報に基づく改良仕様（改良径及び注入緒元）を反映させた改良体モデル４０とを対比させる。そのうえで、両者の差分を生じるデータ収納要素４１もしくは端部データ収納要素４２が存在する場合には、これを選定し、警告表示をするなど視認判別可能な状態にして、記憶部３４に格納もしく出力部３３に出力する。

≪地盤改良システムを用いた施工管理方法≫
次に、施工管理装置３０を含む地盤改良システム１００を用いた地盤改良工事の施工管理方法を、図３のフロー図で示す改良体６０の造成手順を追いながら説明する。

≪調査段階ＳＴＥＰ１≫
施工対象領域Ａの地盤を改良するにあたり、施工対象領域Ａ及びその周辺領域について地盤調査を実施し、地盤構成を推定する。具体的には、施工対象領域Ａにおいて適宜選定した複数地点で標準貫入試験を実施するとともに標準貫入試験により得られた土試料による土質試験を行って、柱状図やＮ値等の土質データを取得する。

取得した柱状図やＮ値等の土質データは、施工対象領域Ａの３次元地形データと関連付けたうえで、施工管理装置３０の記憶部３４に格納しておく。なお、図５に、施工管理装置３０が備えるディスプレイ等の出力部３３に、地盤調査と題してこれら土質情報や設計Ｎ値を出力した例を示す。

≪設計段階Ｓｔｅｐ２≫
＜改良仕様の決定Ｓ２１＞
専門技術者は、取得した土質データや施工対象領域Ａ周辺の既知情報等に基づいて施工対象領域Ａの地盤構成を推定し、これら推定した地盤構成から施工対象領域Ａに造成する複数の地盤改良体の施工方法を決定するとともに、設計情報として前述した、改良率、複数の地盤改良体の配置間隔、及び地盤改良体ごとの、平面視上の配置位置、改良深度、改良層厚Ｈ、改良仕様を決定する。

取得した設計情報は、施工対象領域Ａの３次元地形データとの関連付けを行ったうえで、施工管理装置３０の記憶部３４に格納しておく。なお、設計情報及び３次元地形データは、先に説明したＣＩＭで用いることの可能なデータであり、設計図やＣＡＤ等いずれでもよい。

＜改良体モデル及びデータ収納要素の作成Ｓ２２＞
次に、記憶部３４に格納された設計情報に基づいて、演算処理装置３１の３次元モデル作成部３１１により、複数の改良体６０ごとに対応する改良体モデル４０を作成するとともに、収納要素作成部３１２により、改良体モデル４０ごとでデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２を作成する。

作成したデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２には、収納要素取込部３１３により、記憶部３４に格納された設計情報のうち、注入位置Ｐの位置情報や注入ステップのステップ番号が合致する、改良仕様に関係する情報を抽出して関連付けを行う。これにより、改良体６０ごとで、設計情報に基づく改良仕様を改良体モデル４０を介して可視化することが可能となる。

参考例として、収納要素取込部３１３に、施工中のデータであるが注入圧力を反映させた改良体モデル４０を、施工管理装置３０が備えるディスプレイ等の出力部３３に出力した例を、図６に示す。図６では、数値情報である注入圧力を可視化する手段として、注入圧力を５段階（０．１Ｍｐａ～、０．２Ｍｐａ～、０．４Ｍｐａ～、０．６Ｍｐａ～、０．８Ｍｐａ～、）に分類するとともに、分類ごとで異なるカラーを割り当て、データ収納要素４１及び端部データ収納要素４２ごとで注入圧力に対応するカラーを表示している。なお、数値情報である注入圧力を可視化する手段は、上記の方法に限定されるものではなく、いずれの手段を採用してもよい。

≪施工段階Ｓｔｅｐ３≫
推定した地盤構成に基づいて設計した改良体６０の配置位置ごとに、以下に説明する削孔工程（Ｓ３１）、造成工程（Ｓ３２）、出来形確認行程（Ｓ３３）を実施して改良体６０を造成する工程を繰り返すことにより、施工対象範囲Ａ全体の地盤を改良する。

≪施工段階Ｓｔｅｐ３：削孔工程（Ｓ３１）≫
＜削孔検層Ｓ３１１＞
削孔検層装置２０を、設計段階Ｓｔｅｐ２で決定された配置位置に据え付け、削孔ケーシング２７の貫入に伴う削孔と併せて削孔検層を実施する。削孔検層により削孔ケーシング２７の貫入方向に連続的に取得した削孔情報（回転トルク、削孔速度、推進圧、打撃圧、打撃回数）を、削孔検層装置２０のデータロガー２６からインターネット経由でクラウドサーバ５０を介して、施工管理装置３０の入力部３２から記憶部３４に格納する。なお、削孔情報は、３次元地形データと関連付けを行っておく。

そして、削孔ケーシング２７の削孔作業が終了した後、削孔ケーシング２７を含む削孔検層装置２０を撤去し、地盤改良装置１０を据え付ける。地盤改良装置１０の二重管ロッド１１を設置する際の具体的な手順としては、例えば、地盤中に貫入された状態の削孔ケーシング２７内に外管１１ａを建込んだのち、削孔ケーシング２７を地盤から引抜くとともに、地盤中に残置した外管１１ａ内に内管１１ｂを挿入する。

＜地盤判定Ｓ３１２＞
記憶部３４に格納された削孔検層で取得した削孔情報に基づいて、地盤情報判定部３１４により解析処理を行って改良体６０の造成位置の土質情報や推定Ｎ値等、地盤情報の自動判定を行う。また、自動判定した削孔情報に基づく地盤情報は、記憶部３４に格納するとともに、収納要素取込部３１３により、位置情報と、データ収納要素４１及び端部データ収納要素４２が有する注入位置Ｐの位置情報との照らし合わせを行い、位置情報が合致する地盤情報を対応するデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２にそれぞれ関連付けさせておく。

具体的には、図４（ｂ）で示すように、削孔検層を実施した位置に造成される改良体６０に対応する改良体モデル４０のデータ収納要素４１および端部データ収納要素４２に、位置情報が合致する地盤情報を関連付ける。このとき、例えば、粘性土はグレー、砂質土はブラックといった具合に、データ収納要素４１及び端部データ収納要素４２に関連付けた情報とカラーを対応させる処理を行ったうえで、ディスプレイ等の出力部３３に出力すると、削孔情報に基づく地盤情報を可視化することができる。

図４（ｂ）ではさらに、設計段階Ｓｔｅｐ２で専門技術者が推定した地盤構成Ｔを重ね合わせて表示している。これをみると、調査段階Ｓ２で推定した地盤構成Ｔにおいて、砂質土層と推定した範囲に、粘性土が混在している様子が確認できる。このような位置に薬液Ｃを注入すると、割裂浸透や地盤隆起を生じることも想定されることから、この位置について事前に注入緒元を変更する等の対策を行うことができ、薬液Ｃの注入に起因する不具合を防止することが可能となる。

なお、設計した配置位置ごとに改良体６０を造成する工程を繰り返すことにより、削孔検層による削孔情報が蓄積されるとともに、改良体６０の造成位置の地盤情報が蓄積される。すると、図４（ｃ）で示すような、施工対象領域Ａ全体の地盤情報を可視化することが可能となる。

＜改良仕様の再設定Ｓ３１３＞
次に、削孔情報に基づいて判定した地盤情報に基づいて、再設定値取得部３１５により改良体６０について改良仕様（改良径及び注入緒元）を再設定する。そして、これら改良体６０ごとの再設定情報について、収納要素取込部３１３により、注入ステップのステップ番号と、データ収納要素４１及び端部データ収納要素４２が有するステップ番号との照らし合わせを行い、ステップ番号が合致する再設定情報を対応するデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２に関連付けておく。

＜改良仕様の比較検証Ｓ３１４＞
これらの作業が終了した後、比較検証部３１６により、改良仕様について、再設定情報を反映させた改良体モデル４０に、設計情報を反映させた改良体モデル４０を重ね合わせる。そして、両者で差分を生じるデータ収納要素４１もしくは端部データ収納要素４２が存在すればこれを選定し、選定したデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２に警告表示４３を行う。

図５に、「地盤調査」と題して表示した、調査段階Ｓｔｅｐ１で推定した柱状図及び設計Ｎ値と並列させて、設計情報に基づく注入量を反映した改良体モデル４０の２次元表示を、ディスプレイ等の出力部３３の出力した例を示す。同様に、「削孔検層による地盤評価法」と題して、地盤判定Ｓ３１２で取得した柱状図及び推定Ｎ値と並列させて、再設定情報に基づく注入量を反映した改良体モデル４０の２次元表示を出力した例を示す。

図５をみると、再設定情報に基づく注入量を反映した改良体モデル４０において、設計Ｎ値と推定Ｎ値が相違することにより、注入量に差分が生じているデータ収納要素４１を含む領域に、警告表示４３を行っている様子がわかる。

＜改良仕様の最計画Ｓ３１５＞
施工管理者は、上記の出力結果を参照しつつ、警告表示４３がなされたデータ収納要素４１に対応する薬液Ｃの注入位置Ｐやその近傍について、改良仕様の再計画を行い、施工時に採用する改良仕様を最終決定する。そして、最終決定した改良仕様を施工時の管理目標値とし、改良体６０の造成作業を開始する。

なお、再計画により改良仕様を設計情報から変更する場合には、入力部３２を介して変更情報を入力し、収納要素取込部３１３により対応するデータ収納要素４１もしくは端部データ収納要素４２に変更情報を関連付け、改良仕様に係る最終決定値を記憶部３４に格納しておく、もしくはデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２で構成される改良体モデル４０で出力部３３に出力するとよい。

≪施工段階Ｓｔｅｐ３：造成工程（Ｓ３２）≫
改良仕様の再計画を行った結果、最終決定された改良仕様を管理目標値とし、地盤改良装置１０により、改良体６０の造成を開始する。また、造成作業を行いつつ、地盤改良装置１０に備えた流量圧力監視装置１３により、注入量、注入速度、注入圧力等の施工管理値を取得する。取得した施工管理値は、流量圧力監視装置１３からインターネット経由でクラウドサーバ５０を介して、施工管理装置３０の記憶部３４に格納する。

なお、記憶部３４に格納する造成工程Ｓ３２で取得した施工管理値は、施工対象領域Ａの３次元地形データと関連付けを行っておくとともに、収納要素取込部３１３により、注入ステップのステップ番号が合致するデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２各々との関連付けを行う。

また、改良体６０の造成工程では、注入地点Ｐで薬液Ｃを注入するごとに隆起量を観測し、施工管理装置３０の記憶部３４に格納するとともに、収納要素取込部３１３により、注入ステップのステップ番号が合致するデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２と隆起量を関連付けすることもできる。こうすると、注入地点Ｐ各々で薬液Ｃを注入した際の隆起量を反映させた改良体モデル４０を、出力部３３に出力することができ、数値情報である隆起量を可視化することが可能となる。

≪施工段階Ｓ３：出来形確認（Ｓ３３）≫
上記の手順で改良体６０の造成作業が終了した後、調査ボーリングを行って改良径出来形を確認する。確認後の結果についても施工管理装置３０の記憶部３４に格納するとともに、収納要素取込部３１３により、位置情報が合致するデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２と改良径出来形の情報を関連付けしておくとよい。

上記の削孔工程（Ｓ３１）、造成工程（Ｓ３２）、出来形確認工程（Ｓ３３）を、設計段階Ｓ２で決定された改良体６０の配置位置の全箇所で繰り返し、施工対象範囲Ａの全域に対する地盤改良を終了する。

＜施工段階ＳＴＥＰ３における出力例＞
上記の作業により、施工管理者は施工段階において、ディスプレイ等の出力部３３に、例えば、図５で示すような出力結果を確認することができる。

つまり、「現場平面図」の欄で示した施工対象領域Ａのうち、太四角枠で囲った範囲に造成する予定の改良体６０の各々を、「薬液注入工の３次元モデル」の欄に、複数のデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２で構成された改良体モデル４０として表示することができる。

改良体モデル４０のうち、いずれか１本を選択すると、選択した改良体モデル４０に対応する改良体６０の造成位置について、調査段階Ｓｔｅｐ１で取得した地盤構成に基づく柱状図及び設計Ｎ値と、これら土質データに基づいて設計した改良仕様を確認できる。また、これと併せて、地盤判定Ｓ３１２で判定した柱状図及び推定Ｎ値と、これらの情報に基づき再設定した改良仕様も、比較参照することができる。改良仕様はいずれも、改良体モデル４０に反映させて２次元表示している。

また、選択した改良体モデル４０を構成する複数のデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２のうち、いずれか１つを選択すると、選択したデータ収納要素４１もしくは端部データ収納要素４２に対応する注入位置Ｐにおける改良仕様について、設計情報に基づく数量、再設定情報に基づく数量、施工管理記録値等を、数値で比較することもできる。

≪品質管理段階Ｓｔｅｐ４≫
施工対象領域Ａの地盤改良工事に係る情報を整理し、施工管理装置３０に格納していない情報（施工時の管理表や報告書、図面等のＰＤＦデータ等）があれば、これら整理した情報を入力部３２を介して記憶部３４に入力する。このとき、これらの情報と関連する改良体６０に対応する改良体モデル４０やデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２と関連付けを行っておく。

＜品質管理段階ＳＴＥＰ４における出力例＞
上記の作業により、地盤改良工事終了後の品質管理段階において、ディスプレイ等の出力部３３に、例えば、図６で示すような出力結果を確認することができる。

つまり、改良体モデル４０のうち、いずれか１本を選択すると、選択した改良体モデル４０に対応する改良体６０について、改良体６０の、配置位置、改良層厚、施工管理値、施工日等の情報を確認できるとともに、ＰＤＦデータ等の最終成果簿を閲覧することができる。また、施工対象領域Ａに造成した複数の改良体６０全体を選択すると、計画注入量、実施率、注入圧力等の所望の情報を、改良体６０各々に対応する改良体モデル４０に反映させて全体を可視化でき、施工対象領域Ａ全体の品質情報を確認できる。

上記のとおり、地盤改良工事に施工管理装置３０を採用することにより、調査段階、設計段階、施工段階、品質管理段階の各段階で取得される地盤改良工事に係る様々な情報を、改良体モデル４０を介して改良体６０ごとで一元管理することが可能になるとともに、ＣＩＭデータとして取り扱うことが可能となる。

これにより、地盤改良体の造成時に、既に造成した改良体６０に関する情報を容易に検索し参照することができる。したがって、例えば、先行して造成した改良体６０の注入圧や注入量、隆起量等の施工管理値を参照しながら、これと隣接して後行の改良体６０を造成することにより、不具合の生じる可能性のある個所を早期に確認し、事前に対応策を講じることができ、改良体６０の品質向上に寄与することが可能となる。

また、改良仕様や施工管理値等の数値情報とデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２との関連付けを行うことにより、これら数値情報を改良体モデル４０上で可視化できる。これにより、地盤中の不可視部に造成される改良体６０の品質を、これに対応する３次元モデルを用いて把握することが可能となる。

さらに、造成作業時に取得される施工管理値を、リアルタイムでデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２に関連付けて改良体モデル４０で可視化することもでき、施工対象領域Ａに造成する改良体６０について施工済箇所と未施工箇所を、改良体モデル４０を用いて確認することができる。したがって、膨大な量の改良体６０を造成する場合にも、地盤改良工事全体の進捗状況を容易に把握することが可能となる。

また、改良体６０の造成位置のすべての位置で、二重管ロッド１１の削孔貫入と併せて削孔検層を実施することにより、取得した削孔情報に基づいて造成位置ごとの地盤情報を改良体モデル４０で可視化できる。

また、改良体６０を造成する前に、削孔情報に基づいて判定した地盤情報に基づいて、改良体６０の改良仕様について再設定を行い、改良仕様について設計情報と再設定情報で差分を生じたデータ収納要素４１もしくは端部データ収納要素４２を選定し、警告表示４３を表示することもできる。このように、改良仕様について、改良体モデル４０を用いて設計情報と再設定情報を比較しながら、再計画を立てることができるため、施工対象領域Ａに、現地盤に見合った所定の性能を確保した、効果的な改良体６０を造成することが可能となる。

本発明の施工管理装置３０は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、改良体モデル４０を構成するデータ収納要素４１及び端部データ収納要素４２の位置情報として、注入位置Ｐの位置情報および注入ステップのステップ番号を採用したが、関連付けをしようとする地盤改良工事に係る情報との間で対応を図ることのできる情報であれば、いずれを採用してもよい。

また、本実施の形態では、改良体モデル４０を円柱体で表示したが、その形状はいずれであってもよい。

１００地盤改良システム
１０地盤改良装置
１１二重管ロッド
１１ａ外管
１１ｂ内管
１２注入管リフト装置
１３流量圧力監視装置
１４パッカー
１５供給口
１６逆止弁付き注入口
２０削孔検層装置
２１削孔機
２２送水ポンプ
２３圧力センサ
２４変位量センサ
２５圧力センサ
２６データロガー
２７削孔ケーシング
２７１ビット
３０施工管理装置
３１演算処理装置
３１１３次元モデル作成部
３１２収納要素作成部
３１３収納要素取込部
３１４地盤情報判定部
３１５再設定値取得部
３１６比較検証部
３２入力部
３３出力部
３４記憶部
４０改良体モデル（３次元モデル）
４１データ収納要素
４２端部データ収納要素
４３警告表示
５０クラウドサーバ
６０改良体（地盤改良体）
Ａ施工対象領域
Ｃ薬液（地盤改良材）
Ｐ注入位置（供給位置）
Ｔ調査段階で推定した地盤構成
Ｈ改良層厚

Claims

地盤中に貫入するロッドから地盤改良材を該ロッドの貫入方向の複数位置で段階的に供給することにより地盤を改良する、地盤改良工法を採用する地盤改良工事に用いる施工管理装置であって、
設計情報に基づいて、地盤中に造成される地盤改良体に対応する３次元モデルを作成する３次元モデル作成部と、
前記３次元モデルにおける前記ロッドの貫入方向を複数に分割し、位置情報を有する複数のデータ収納要素を作成する収納要素作成部と、
前記データ収納要素が有する位置情報と、地盤改良工事に係る情報が有する位置情報とを照らし合わせ、位置情報が合致する前記データ収納要素と前記地盤改良工事に係る情報とを関連付ける収納要素取込部と、
前記ロッドを地盤に削孔貫入する際の削孔情報に基づいて、前記地盤改良体の造成位置の地盤情報を取得する地盤情報判定部と、
前記地盤情報判定部で取得した前記地盤情報に基づいて再設定した、前記地盤改良体の改良仕様に関する再設定情報を取得する再設定値取得部と、
前記地盤改良体の改良仕様について、前記設計情報と前記再設定情報を比較する比較検証部と、を備え、
前記収納要素取込部により、前記設計情報及び前記地盤情報が前記データ収納要素に関連付けされるとともに、前記再設定情報が前記データ収納要素に関連付けされ、
前記比較検証部により、前記データ収納要素ごとに関連付けられた前記設計情報と前記再設定情報が比較され、差分を生じる前記データ収納要素が選定されることを特徴とする施工管理装置。
地盤中に貫入するロッドから地盤改良材を該ロッドの貫入方向の複数位置で段階的に供給することにより地盤を改良する、地盤改良工法を採用する地盤改良工事に用いる施工管理装置であって、
設計情報に基づいて、地盤中に造成される地盤改良体に対応する３次元モデルを作成する３次元モデル作成部と、
前記３次元モデルにおける前記ロッドの貫入方向を複数に分割し、位置情報を有する複数のデータ収納要素を作成する収納要素作成部と、
前記データ収納要素が有する位置情報と、地盤改良工事に係る情報が有する位置情報とを照らし合わせ、位置情報が合致する前記データ収納要素と前記地盤改良工事に係る情報とを関連付ける収納要素取込部と、
前記ロッドを地盤に削孔貫入する際の削孔情報に基づいて、前記地盤改良体の造成位置の地盤情報を取得する地盤情報判定部と、を備え、
前記収納要素取込部により、前記設計情報及び前記地盤情報が前記データ収納要素に関連付けされ、
前記データ収納要素が、前記地盤改良材の供給位置の配置間隔に等しい厚さに設定されるとともに、その重心位置を、前記地盤改良材の供給位置に対応させることを特徴とする施工管理装置。
請求項１または２に記載の施工管理装置において、
複数の前記データ収納要素を挟んで前記３次元モデルの両端部に、一対の端部データ収納要素が作成され、
該端部データ収納要素が、前記地盤改良材の供給位置の配置間隔の１/２に等しい厚さに設定されることを特徴とする施工管理装置。