JPH0151636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は地中連続壁あるいは地中現場打杭等の
施工に用いられる竪孔掘削機の掘進偏位制御装置
に関する。

［従来技術］ 従来、例えば地中連続壁、地中現場打杭等の竪
孔掘削に際して、掘削機の偏位（竪孔の径方向の
偏位など）が生じる恐れが多々あり、この掘削機
の偏位は不良工事を招く結果となるため、掘削精
度の向上はきわめて重要な問題である。

そのために、本出願人は、特開昭53−85902号
公報に開示されている竪孔掘削機の掘進制御方法
を開発した。この選考技術は、掘削機の偏位を測
定し、かつ偏位の修正を行いうる制御方法を提案
するものであつて、地中竪孔内に挿入された掘削
機の上端部に、竪孔の径方向に送受波可能な超音
波送受波器を設け、昇降可能な中空の重錘を掘削
機の上方に吊下げて送受波器の外方周囲を覆い、
重錘の中空部内面を反射体として送受波器間を往
復する音波の伝播時間の変化を検出し、その検出
値が異常値であるとき、掘削機に竪孔の径方向に
伸縮調節可能に取付けられた流体圧シリンダを音
波伝播時間の変化に対応して伸縮させることによ
り掘削器の偏位を修正するようになつている。

しかしながら、かかる先行技術では、水平面の
Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ２箇所合計４箇所に送受波
器を設け、重錘の内面の反射によるデータから、
掘削機の位置を求めるので、Ｘ方向およびＹ方向
から角度的に偏位した場合に、必ずしも正確な値
を得られなかつた。

［解決しようとする課題］ したがつて本発明の目的は、掘削機が偏位する
方向に関係なく、常に正確な偏位を求めることが
でき、もつて、掘削機を正確な位置に維持できる
竪孔掘削機の掘進偏位制御装置を提供するにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明による竪孔掘削機の掘進偏位制御装置
は、地中竪孔内を掘進する掘削機の上端部に竪孔
の掘進方向に垂立した測定ポールを設け、その測
定ポールが中心になるように下端が開放した重錘
を被せるように吊下し、この重錘の内面下端部付
近には重錘の直径方向に送受波可能な超音波送受
波器が円周状に複数個取付けられ、前記測定ポー
ルを反射体としてその位置を重錘と相対的に測定
可能とし、掘削機には竪孔の径方向に伸縮調節可
能な流体圧シリンダを設け、前記した測定ポール
の位置の偏位によつて流体圧シリンダに制御され
た流体圧を送り、掘削機の偏位を制御できるよう
になつている。

［発明の作用効果の説明］ したがつて、重錘の内面に取付けられた複数個
の超音波送受波器の送波器から発信された超音波
は測定ポールで反射されて受波器に戻る。そして
前記の先行技術のようにこの受波器から出力を超
音波距離系および演算器で処理演算して、流体圧
シリンダを制御すればよい。このように本発明に
よれば、重錘の内面に円周状に設けた複数の超音
波送受波器から実質的に点であるポールまでの距
離を測定してその偏位量と方向とを求めるので、
ポールに対する偏位量と方向とを正確に求めるこ
とができる。その結果、垂直な正しい竪孔を掘削
できる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を添付図面を参照しながら
さらに詳細に説明する。

第１図に示された掘削機械それ自体は従来から
知られているもので、これは断面長孔状の竪孔１
の上開口部に設置された掘削機の地上本体２と、
その地上本体２上に載置された揚重装置３により
懸吊ワイヤー４を介して昇降可能に吊下げられた
掘削機５とから構成されている。

掘削機５の下端部には複数の連動掘削ドリル６
が設けられ、これが適当な駆動手段によつて各々
回転させられ、自重により地中を垂下掘進するよ
うになつている。さらに掘削機５の下端部には竪
孔１の径方向すなわち竪孔１の水平長さ方向Ｘ
（第１図の面に対して垂直方向）と水平巾方向Ｙ
（第１図の面に対して水平方向）に伸縮する油圧
ジヤツキ等の流体圧ジヤツキ７（以下油圧ジヤツ
キという）が取付けられ、そのピストンロツドの
先端が進出したとき竪孔１の内壁面に当接し、こ
れを反力壁として掘削機５をＸ、Ｙ方向に移動可
能となつている。符号９は当接を安定させるため
のガイドプレートである。

また、竪孔１の開口部付近に重錘用巻上機１０
ガ設置され、これに接続されたワイヤー１１の先
端に中空の重錘１２が吊下げられ、これによつて
重錘１２は掘削機５の上方に位置して掘削機５と
同期速度または単独で昇降可能となつている。符
号１３は重錘１２の竪孔１内における長さ方向Ｘ
および巾方向Ｙの方向位置を調整する調整装置で
中継リール１４が設けられている。

重錘１２は第２図に示すように竪孔１内の泥水
中の浮遊物等が中空部内に浸入したり、乱流が中
空部内を通過して送受波器１５の超音波伝播範囲
内に外乱が浸入するのを防止するために上部１２
Ａが閉塞されている。上部１２Ａは円錐状の屋根
形状で本体部１２Ｂは円筒状に形成され、これに
よつて中空部が確保されている。上部１２Ａを屋
根形とする理由は上部の外面に泥土等が付着する
のを防止するためである。さらに重錘１２の中空
部内に溜る気泡を抜くために上部１２Ａには空気
孔１２Ｃが設けられている。

この重錘１２の内面には第４図に示すように複
数の超音波送受波器１５が円周状に等間隔で取付
けられており、これには、２台一対となつた超音
波送波器と受波器とが組込まれている。この重錘
１２の内方中心位置には測定ポール２０が挿入さ
れている。この測定ポール２０は掘削機５に固着
されたもので、超音波送受波器１５でその位置が
測定され、掘削機５の偏位測定の基礎とするもの
である。

なお、重錘１２が反動による回り止めを施すた
めワイヤー１１を２本とするのが好ましい。

このようにして、重錘１２の内面に設けられた
超音波送受波器１５と測定ポール２０との間には
所定の間隔が保たれ、送波器から発信された超音
波は測定ポール２０あるいは重錘１２の内面を反
射体として反射し、再び受波器に戻るようになつ
ている。

超音波送受波器１５からの出力は超音波距離計
および演算器で処理演算されて流体圧ジヤツキ７
を調節制御する。この演算処理の方法および調節
制御の方法は、前述した先願において詳述したの
で、ここでは説明は省略する。演算処理された情
報は適当な表示装置によつて測定ポール２０の位
置Ｐが第３図に示すように表示され、同時に、掘
削機５の偏位が測定されれば、ブザー等の警報手
段を動作し、かつ掘削機の地上本体２の揚重装置
３および掘削機５の駆動を停止することもでき
る。

なお、重錘１２の内面に設けられる複数の超音
波送受波器１５はICスイツチ等の従来手段によ
つて短時間に次々と各超音波送受波器を切り換え
て使用することも可能である。

制御装置類は掘削機の地上本体２に搭載し、表
示器類を運転台に配置することにより監視および
操作が容易となる。また制御装置類は、掘削機偏
位の検出および測定、偏位に対応する油圧ジヤツ
キ７の伸縮調節等の各セクシヨン別のマニユアル
操作機構とするか、あるいは全自動制御とする。
望ましくは両者を併用するのがよい。この制御方
法は従来技術によつて最適のものが設計可能であ
るので、ここでは詳細に説明することはしない。

以上の実施例は送受波器を設けた重錘１２を一
組使用した偏位制御装置について説明したが、こ
の発明の偏位制御装置は二組の測定ポールおよび
送受波器を設けた二組の重錘を使用して掘削精度
を向上することができる。

すなわち、第５図に示すように、掘削機５１の
上端部に互に適当な間隔を置いて二本の測定ポー
ル５２Ａ，５２Ｂを設け、これらに対してそれぞ
れ内面に超音波送受波器を設けた重錘５４，５５
を吊下げて各々対応する測定ポールに被せればよ
い。そして前述の実施例と同様に偏位制御を行う
が、その際信号処理過程において二組の送受波器
の両出力信号を演算器に入力すればよい。ここで
送受波器を二台設けることにより、両出力信号の
比較値を求め、ねじれの偏位を修正することがで
き、掘削機中心位置の検出誤差値が小となるの
で、精度を向上することができる。さらには複雑
な傾斜もしくは偏位方向成分を解析でき、かつ修
正できる。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、掘削機の上部に
竪孔の径方向に送受波可能な超音波送受波器を取
付けた中空の重錘を吊下げて掘削機の上方に垂立
した測定ポールの外方周囲を覆い、そのポールを
反射体として送受波器間を往復する超音波伝播時
間の変化を検出することにより、重錘は吊下げら
れて測定基準点に位置し、その中空内面が常に鉛
直方向に位置するのでこれを基準として掘削機の
偏位を検出することができる。そしてその検出量
に対応して掘削機に取付けられた流体圧シリンダ
を作動することにより掘削機の水平移動、ねじ
れ、傾斜等の偏位を正確に修正できる。

そして、本発明の装置においては、複数の超音
波送受波器を重錘の内面に円周状に取付けたの
で、掘削機の振動を受けることがなく超音波送受
波器の寿命を長くし、また重錘の重量も大きくな
つて安定性が高くなり、竪孔内における泥水の移
動による揺れ等の影響も少くなる。特に複数の超
音波送受波器を設けたので、重錘を回転させる必
要もなく、また偏位の方向および距離に関する精
度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は掘削装置の全体構成を示す断面図、第
２図は重錘と測定ポールの相互関係を示す部分拡
大図、第３図は測定ポールの測定位置Ｐを示すブ
ラウン管等の表示面、第４図は本発明の実施例を
示す重錘の断面拡大図、第５図は二組の送受波器
を取付けた実施例の部分拡大立面図である。 １……竪孔、２……掘削機地上本体、３……揚
重装置、４……懸吊ワイヤー、５……掘削機、６
……掘削ドリル、７……油圧ジヤツキ、９……ガ
イドプレート、１０……重錘用巻上機、１１……
ワイヤー、１２……重錘、１２Ａ……上部、１２
Ｂ……本体部、１２Ｃ……空気孔、１３……重錘
調整装置、１４……中継リール、１５……超音波
送受波器、２０……測定ポール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地中竪孔内を掘進する掘削機の上端部に竪孔
   の掘進方向に垂立した測定ポールを設け、その測
   定ポールが中心になるように下端が開放した重錘
   を被せるように吊下し、この重錘の内面下端部付
   近には重錘の直径方向に送受波可能な超音波送受
   波器が円周状に複数個取付けられ、前記測定ポー
   ルを反射体としてその位置を重錘と相対的に測定
   可能とし、掘削機には竪孔の径方向に伸縮調節可
   能な流体圧シリンダを設け、前記した測定ポール
   の位置の偏位によつて流体圧シリンダに制御され
   た流体圧を送り、掘削機の偏位を制御できるよう
   にしたことを特徴とする竪孔掘削機の掘進偏位制
   御装置。