JP7329927B2 - コンクリート締固めシステム、及びコンクリート締固め方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート締固めシステム、及びコンクリート締固め方法に関する。

コンクリート施工工事では、コンクリートの打設を行った後、締固めを行う。締固めの作業では、特許文献１に示されるように、バイブレータをコンクリート中に挿入して、コンクリートに振動を与える。バイブレータとしては、ホースの先端に振動部を有するものが用いられている。

特開２０１４－１９８９９１号公報

締固めにおいてバイブレータの先端やホースを移動させる作業は、人手による作業であるため、平面的な位置管理、深さ管理などが定性的に行われている。このため、締固め作業が行われていない箇所が残っている場合には、ジャンカと呼ばれるセメントと砂利の分離等の不具合が発生する要因となっている。

上述の課題を鑑み、本発明は、締固め作業を行った平面的な位置や深さを管理できるコンクリート締固めシステム、及びコンクリート締固め方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係るコンクリート締固めシステムは、長手方向における第１端部に振動部が配置され、前記第１端部とは反対側の端部である第２端部に対して前記長手方向に沿って離間して第１計測部と第２計測部とが設けられるバイブレータ装置と、前記バイブレータ装置の前記第１計測部及び第２計測部の位置を検出し、検出された第１計測部及び第２計測部の位置に基づいて、前記第１端部の振動部の位置を求める振動部位置情報算出部と、前記振動部位置情報算出部によって求められた振動部の位置を記憶する締固め位置記憶部とを有することを特徴とする。

本発明の一態様に係るコンクリート締固め方法は、長手方向における第１端部に振動部が配置され、前記第１端部とは反対側の端部である第２端部に対して前記長手方向に沿って離間して第１計測部と第２計測部とが設けられるバイブレータ装置を用意し、前記バイブレータ装置の前記第１計測部及び第２計測部の位置を検出し、検出された第１計測部及び第２計測部の位置に基づいて、前記第１端部の振動部の位置を求めることを特徴とする。

本発明によれば、バイブレータの振動部の位置情報を求めることができ、この振動部の位置の測定結果を適宜記録することで、どの位置において締固めが行われたかを定量的に管理することができる。

本発明の実施の形態に係るコンクリート締固めシステムの概要の説明図である。 本発明の実施の形態に係るコンクリート締固めシステムにおけるバイブレータ装置の概要の説明図である。 振動部の３次元位置情報の取得の説明図である。 本発明の実施の形態に係るコンクリート締固めシステムにおける制御装置の機能に基づくブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１の概要の説明図である。

図１において、施工領域１０は、コンクリートの締固め工事を実施する領域である。なお、施工領域１０において、足場等については省略してある。施工領域１０の周囲には、例えば３台のトータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃが配置されている。トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃの設置位置はＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星１２を用いて計測されている。トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃの設置位置は、締固めの位置を管理するための基準点となる。

作業員１５は、バイブレータ装置２０を使用して締固め作業を行う。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１におけるバイブレータ装置２０の概要の説明図である。図２に示すように、バイブレータ装置２０は棒状の形状をしており、竿部２１と、竿部２１の長手方向の先端に取り付けられた振動部２２と、竿部２１の長手方向の他端に取り付けられた第１の反射プリズム（第１計測部）２３ａと、第１の反射プリズム２３ａから所定の距離だけ長手方向に離間して取り付けられた第２の反射プリズム（第２計測部）２３ｂとから構成される。図１に示すように、作業員１５は、振動部２２を下方に向けて竿部２１を把持し、振動部２２をコンクリート内に挿入して締固め作業を行う。

振動部２２は、コンクリートに振動を与える。振動部２２の内部にはモータが装着されており、モータの回転により回転振動を発生する。振動部２２には、振動部２２内のモータを可動させるための電力を送るケーブル２４が接続されている。ケーブル２４は、第１の反射プリズム２３ａまたは第２の反射プリズム２３ｂの近傍から取り出され、振動部２２に接続される端子とは異なる端子が設けられており、制御装置３０に接続可能である。竿部２１には、図示されていないが、振動部２２の動作をオン／オフするスイッチが設けられている。ケーブル２４からの信号により、振動部２２内のモータのオン／オフを示す駆動情報を取得することができる。

第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂは３６０度反射プリズムであり、各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃからの光波のターゲットとなる。各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃからの光波は、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂで反射され、各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃで受信される。これにより、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂの位置が測量される。なお、この例では、切梁等の障害物もあるため、３台のトータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃを設置し、補完して位置情報を把握するようにしている。

制御装置３０は、各トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃから、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂの位置情報を取得する。そして、制御装置３０は、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂの位置情報から、振動部２２の三次元位置情報（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）を算出する。ここでは、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂ、振動部２２の竿部２１に設けられる位置については、予め決められており、把握可能である。また、制御装置３０は、バイブレータ装置２０のケーブル２４からの信号により、振動部２２内のモータのオン／オフを示す駆動情報取得する。そして、制御装置３０は、各時間毎に振動部２２の位置情報に駆動情報を対応づけて記憶する。これにより、締固め作業を行った平面的な位置や深さを定量的に管理できる。

次に、振動部２２の３次元の位置情報の取得について説明する。図３は、振動部２２の３次元位置情報の取得の説明図である。図３（Ａ）は、バイブレータ装置２０の竿部２１をコンクリート面に対して鉛直方向に操作したときを示し、図４（Ｂ）は、バイブレータ装置２０の竿部２１をコンクリート面に対して斜め方向に操作したときを示している。なお、図３において、ｘ軸及びｙ軸は互いに直行する水平面の方向を示し、ｚ軸は深さ方向を示している。

図３（Ａ）に示すように、バイブレータ装置２０の竿部２１をコンクリート面に対して鉛直方向に操作したとする。このとき、第１の反射プリズム２３ａの位置は（ｘ１，ｙ１，ｚ１）であり、第２の反射プリズム２３ｂの位置は（ｘ１，ｙ１，ｚ２）であったとする。竿部２１をコンクリート面に対して鉛直方向に操作したときには、第１の反射プリズム２３ａと第２の反射プリズム２３ｂとは、その水平方向の位置は等しくなる。この例では、第１の反射プリズム２３ａのｘ方向の位置と第２の反射プリズム２３ｂのｘ方向の位置は共にｘ１であり、第１の反射プリズム２３ａのｙ方向の位置と第２の反射プリズム２３ｂのｙ方向の位置は共にｙ１である。第２の反射プリズム２３ｂの深さ方向の位置ｚ２は、第１の反射プリズム２３ａの深さ方向の位置ｚ１に、第１の反射プリズム２３ａと第２の反射プリズム２３ｂとの間の距離ｄを加算した値（ｚ２＝ｚ１＋ｄ）となる。

振動部２２は、第１の反射プリズム２３ａの位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と第２の反射プリズム２３ｂの位置（ｘ１，ｙ１，ｚ２）との延長線上の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ３）にある。バイブレータ装置２０の竿部２１をコンクリート面に対して鉛直方向に操作したときには、振動部２２の水平方向の位置は、第１の反射プリズム２３ａ及び第２の反射プリズム２３ｂの水平方向の位置と等しくなる。すなわち、振動部２２のｘ方向の位置は、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂのｘ方向の位置ｘ１と等しく、振動部２２のｙ方向の位置は、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂのｙ方向の位置ｙ１と等しい。振動部２２のｚ方向の位置ｚ３は、第１の反射プリズム２３ａのｚ方向の位置ｚ１に、竿部２１の長さＬを加算した値（ｚ３＝ｚ１＋Ｌ）となる。

これに対して、図３（Ｂ）に示すように、バイブレータ装置２０の竿部２１をｘ方向に傾斜するように操作したとする。なお、ｙ方向への傾斜は無いものとする。このとき、第１の反射プリズム２３ａの位置は（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）であり、第２の反射プリズム２３ｂの位置は（ｘ１２，ｙ１１，ｚ１２）であったとする。竿部２１をｘ方向に傾斜して操作したとき、その傾きθは、第１の反射プリズム２３ａのｘ方向の位置ｘ１１と第２の反射プリズム２３ｂのｘ方向の位置ｘ１２と、第１の反射プリズム２３ａと第２の反射プリズム２３ｂとの間の距離ｄとから求められる。

振動部２２の位置は、第１の反射プリズム２３ａの位置（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）と第２の反射プリズム２３ｂの位置（ｘ１２，ｙ１１，ｚ１２）との延長線上にあり、振動部２２の位置は（ｘ１３，ｙ１１，ｚ１３）となる。ここで、振動部２２のｘ方向の位置ｘ１３は、第１の反射プリズム２３ａのｘ方向の位置ｘ１１に対してＬｓｉｎθだけずれが生じ、（ｘ１３＝ｘ１１＋Ｌｓｉｎθ）となる。ｙ方向の傾斜ないとしているので、振動部２２のｙ方向の位置は、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂのｙ方向の位置ｙ１１と等しい。また、振動部２２のｚ方向の位置ｚ１３は、第１の反射プリズム２３ａの深さ方向の位置ｚ１１にＬｃｏｓθを加算した値（ｚ１３＝ｚ１１＋Ｌｃｏｓθ）となる。

このように、本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１では、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂが取り付けられた棒状のバイブレータ装置２０を用いて締固め作業を行っている。これにより、振動部２２の３次元の位置情報を求めることができる。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート締固めシステム１における制御装置３０の機能に基づくブロック図である。制御装置３０は、例えばＰＣ（Personal Computer）で実現できる。制御装置３０と、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びバイブレータ装置２０との間は、例えば無線でデータ通信を行うことができる。また、制御装置３０と、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びバイブレータ装置２０との間を、ネットワークを介して接続されるようにしても良い。

図４に示すように、制御装置３０は、計測部位置情報取得部３１と、振動部位置情報算出部３２と、駆動情報取得部３３と、位置情報管理部３４と、締固め位置記憶部３５とを備えている。

計測部位置情報取得部３１は、トータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃから、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂの位置情報を取得する。振動部位置情報算出部３２は、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂの位置情報から、振動部２２の３次元の位置情報（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）を算出する。駆動情報取得部３３は、バイブレータ装置２０のケーブル２４から、振動部２２がオンであるか否かの駆動状態を表す駆動情報を取得する。位置情報管理部３４は、各時間毎に、振動部２２の位置と駆動情報取得部３３によって取得した駆動情報を対応づけて締固め位置記憶部３５に記憶させ、締固め位置の管理を行う。

以上説明したように、本実施形態では、バイブレータ装置２０として棒状の形状のものを用いており、バイブレータ装置２０の竿部２１には、第１及び第２の反射プリズム２３ａ及び２３ｂが取り付けられている。これにより、振動部２２の３次元の位置情報を求めることができる。そして、振動部２２の位置の測定結果を適宜記録することで、どの位置において締固めが行われたかを把握することができ、バイブレータ装置２０による締固め作業の進捗状況を定量的に管理していくことができる。

また、本実施形態では、バイブレータ装置２０の位置をトータルステーション１１ａ、１１ｂ、１１ｃで測量している。なお、バイブレータ装置２０にＧＰＳ端末を設けて位置を計測しても良い。しかしながら、バイブレータ装置２０にＧＰＳ端末を設けたとしても、施工現場の環境によっては、遮蔽物等が周囲にあると、ＧＰＳ電波を受信できない場合もあり得るが、トータルステーションを用いることで、ＧＰＳ電波を受信できない環境であっても位置を測定することができる。

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

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

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…トータルステーション、２０…バイブレータ装置、２１…竿部、２２…振動部、２３ａ…第１の反射プリズム、２３ｂ…第２の反射プリズム、３０…制御装置

Claims (4)

1. 長手方向における第１端部に振動部が配置され、前記第１端部とは反対側の端部である第２端部に対して前記長手方向に沿って離間して第１計測部と第２計測部とが設けられるバイブレータ装置と、
   前記バイブレータ装置の前記第１計測部及び第２計測部の位置を検出し、検出された第１計測部及び第２計測部の位置に基づいて、前記第１端部の振動部の位置を求める振動部位置情報算出部と、
   前記振動部位置情報算出部によって求められた振動部の位置を記憶する締固め位置記憶部と
   を有するコンクリート締固めシステム。
2. 前記振動部がオンであるか否かの駆動状態を表す駆動情報を取得する駆動情報取得部と、
   前記振動部の位置に前記駆動情報取得部によって取得した駆動情報を対応づけて前記締固め位置記憶部に記憶する位置情報管理部
   を有する請求項１記載のコンクリート締固めシステム。
3. 前記振動部位置情報算出部は、トータルステーションを用いて前記第１計測部及び第２計測部の位置を測定する
   請求項１から請求項２のうちいずれか１項に記載のコンクリート締固めシステム。
4. 長手方向における第１端部に振動部が配置され、前記第１端部とは反対側の端部である第２端部に対して前記長手方向に沿って離間して第１計測部と第２計測部とが設けられるバイブレータ装置を用意し、
   前記バイブレータ装置の前記第１計測部及び第２計測部の位置を検出し、
   検出された第１計測部及び第２計測部の位置に基づいて、前記第１端部の振動部の位置を求める
   コンクリート締固め方法。

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