JPH05231865A

JPH05231865A - 沈下挙動の計測装置

Info

Publication number: JPH05231865A
Application number: JP3362992A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Ogura; 浩一郎小倉
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】一人操作が可能であって、しかも高精度であ
る、沈下挙動の計測装置を提供する。【構成】原油タンク６の基礎地盤構造物に多数の測点５
を設け、上端に高さ方向列状に配置した複数の受光素子
とを有する可変尺部で、受光した受光素子の可変尺部下
端からの高さに相当する高さ信号を発生する受光手段３
を載置する。光束発生手段２より発生する水平光束１を
受光手段３に受光させ、受光手段３へ選択的に接続され
るデータレコータ４により、複数回の前記水平光束１の
受光に対応する複数の前記高さ信号を受信し、それら高
さ信号の平均値を測点計測値として算出の上記憶させ
る。このデータレコーダ４に接続されるデータ処理手段
９によって前記測点計測値を受取り、特定の測点計測値
を基準とする他の測点計測値に対応するターン標高を算
出して記憶し、前記複数の測点計測値に対するターン標
高の算出が一巡した時にその一巡における閉合誤差を算
出し、前記ターン標高をその閉合誤差に対して修正して
閉合補正標高を算出し記憶させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沈下挙動の計測装置に
関し、特に原油タンク基礎地盤等の沈下の挙動を複数の
測点における沈下量の経時的変化として計測する装置に
関する。本発明の計測装置はまた、橋梁架設時のたわみ
計測、大型タンクの液体充填・開放に伴う当該タンク底
板の沈下・起伏の計測、さらに暗い場所での計測にも利
用することができる。

【０００２】

【従来の技術】石油貯蔵用の大型タンク等を建設後最初
に使用し始める時には慎重に水張りをしその際の沈下を
計測する。図１を参照するに，従来はタンク６の基礎構
造物に多数の測点５を設け、各測点５の高さを毎日の水
張りに応じてレベル測量により正確に測定して野帳に記
録し、その野帳を事務所12に持帰り例えば測定結果を計
算機等のデータ処理装置９に手動で入力し、いわゆる表
計算ソフトウエアを用いる等の手法により沈下量を数時
間のうちに計算して整理し、その結果をプリンタ10やプ
ロッタ11によって出力して翌日の水張り工程の検討資料
としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の計
測方法には次の欠点がある。

【０００４】(1) レベル測量は熟練者を含む２−３人の
組によって行うので、複数の要員が不可欠である。

【０００５】(2) レベル測量の視準作業は熟練を要する
だけでなく、測定者による読み違いや測定誤差を完全に
避けることが困難である。

【０００６】(3) 計測データを野帳に記入して事務所に
持ち帰って計算する方法では、データの手動入力に時間
がかかり誤りも出やすい。手計算は大型タンク等の水張
等のように多数の測点と頻繁な計測を要する場合には時
間的に無理が生じ、計算時間のために工程が影響される
場合も予想される。

【０００７】(4) 沈下量の算出と解析において、閉合誤
差の算出、閉合誤差に対する修正、前回沈下量との比
較、矛盾点の発見・修正等は熟練者の判断で行われる
が、時間がかかり誤りも出やすい。

【０００８】本発明の目的は、一人操作が可能であって
しかも高精度である沈下挙動の計測装置を提供するにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の実施例を示す図
１及び図２を参照して説明する。本発明による沈下挙動
の計測装置は、水平光束１を発生する光束発生手段２；
測点５に載置可能な可変尺部とその上端に高さ方向列状
に配置した複数の受光素子とを有し、前記水平光束を受
光した前記受光素子の前記可変尺部下端からの高さに相
当する高さ信号を発生する受光手段３；前記受光手段３
へ選択的に接続されるデータレコーダ４であって、複数
回の前記水平光束１の受光に応答する複数の前記高さ信
号を受信し且つそれら高さ信号の平均値を測点計測値
（以下、単に計測値という場合がある。）として算出の
上記憶するデータレコーダ４；及び前記データレコーダ
４に接続されて前記測点計測値を受取り特定の測点計測
値を基準とする他の測点計測値に対応するターン標高を
算出して記憶し、前記複数の測点計測値に対するターン
標高の算出が一巡した時にその一巡における閉合誤差Ｅ
（図９(B)参照）を算出し、前記ターン標高をその閉合
誤差Ｅに対して修正して閉合補正標高を算出して記憶
し、前回閉合補正標高と今回閉合補正標高との差として
沈下量を算出するデータ処理手段９を備えてなる構成を
用いる。

【００１０】橋梁仮設時のたわみ計測のように、光束発
生手段２を固定して使用する場合は、データレコーダ４
を省略して、その機能をデータ処理手段９に含めること
もできる。

【００１１】

【作用】図１のタンク６に水張りをする時の沈下量測定
の場合について本発明の沈下挙動の計測装置の作用を説
明する。光束発生手段２は、例えば鉛直下向きに発射し
たレーザー光束をペンタプリズムで直角に曲げ水平面上
を旋回させて水平光束１を発生させる。このような光束
発生手段２の例は（株）ニコン製の商品名AL−30として
知られる電子レベルである。受光手段３は、高さを調節
することができる可変尺部の上に複数の受光素子を高さ
方向に列状に密着配置した構造を有し、水平光束１を何
れかの受光素子が受光した時に当該受光素子の前記可変
尺部下端からの高さに相当する高さ信号を発生する。こ
の種の受光手段３の例は（株）ニコン製の商品名EPS−0
5Aとして知られる電子スタッフである。計測時にはこの
受光手段３を、図３(B)のタンク測点５又は防護壁７上
の測点８の上に置く。図３(A)にタンク測点５及び防護
壁測点８を別系列の測点として選定する場合の測点配置
例を示す。以下に説明する計測例では、図４に示すよう
にタンク測点５及び防護壁測点８に一連番号を付けると
共に測量基準点（ベンチマーク）BMを用い、光束発生手
段２を図９(A)に示すようにタンク６の外周の適当な位
置L-1から順次L-5まで移動させた。

【００１２】まず、表１の原始データを作成する。光束
発生手段２を図９(A)の位置L-1に据えて受光手段３をベ
ンチマークBM（図４）に載置し、データレコーダ４を受
光手段３に接続した上で計測によりデータをとった。デ
ータレコーダ４は、例えば液晶部、キーボード、データ
記録用メモリ等を持つ一種のハンドヘルドコンピュータ
であり、RS-232Cケーブルを介して選択的に受光手段３
やデータ処理手段９に接続される。表１におけるデータ
名101110を６桁にしたのは、その最初の２桁10で後続の
２桁11によって示される対象に対する計測開始を示し、
後続の２桁11で沈下測定の対象の記号（この場合タンク
＃11）を示し、最後の２桁10で第10回目の沈下測定であ
ることを示すためである。データ名101110の右の計測値
344.8は既知の標高5502mmを有するベンチマークBMに載
置した受光手段３が発生する複数の高さ信号の平均値と
して与えられる計測値である。高さ信号は、この場合旋
回する水平光束１が受光手段３と交差する度に発生さ
れ、複数個の高さ信号をデータレコーダ４が平均して計
測値としこれを記憶する。複数の高さ信号の平均値をと
るのは主として、工事振動、交通振動、風、かげろう、
乱反射等の原因により水平光束１が常に上下に不規則な
微振動をくり返すため受光手段３の発生する高さ信号が
ばらつくことによる誤差を除外するためである。

【００１３】表１の例では、最初の測点としての測点N
O.45に受光手段３を載置して高さを計測した。この測点
に対する計測値には３桁データ名145が与えられるが、
その第１の桁は光束発生手段２の位置を示し、この例で
はL-1に対応する１であり、次の２桁が測点番号を示
し、この例では45である。隣接測点へ受光手段３を順次
移しながら計測値を求めた。光束発生手段２を移動（タ
ーニング）した時には、同一測点（ターニングポイン
ト）で光束発生手段２移動前と移動後との両計測値を求
め、光束発生手段２の移動に伴う光束１の高さの変化を
確認した。表１のデータ名157と257は、測点No.57で光
束発生手段２が位置L-1から位置L-2へ移動し、光束１の
高さが(78.2-49.7)mmだけ変化したことを示す。同様に
して、L-2からL-3、L-4と光束発生手段２を移しながら
計測を進め、最後に始点の測点NO.45に戻って計測し
た。表１におけるデータ名145と545は、測点NO.45で始
点としての計測と終点としての計測の両者が行われたこ
とを示す。

【００１４】次にデータレコーダ４をデータ処理手段９
に接続し、表１の原始データをデータ処理手段９に読込
み、標高及び沈下量を算出した。表２はこの回の計測の
計測値から直接に定まる「ターン標高」を示す。ここに
「ターン標高」とは、光束発生手段２の移動（ターニン
グ）に伴う、水平光束の高さの変化を補正して、各測点
の標高を計算したもので、閉合補正を行う前の実測標高
値である。ベンチマークBMの標高は既知の値5502mmであ
り、始点としての測点NO.45の標高は5772.9mm（=5502+
(344.8+8)-(77.4+4.5)）である（図７に関して説明する
表１のスタッフオフセット参照）。以下、同様にして各
測点のターン標高を表２のように順次算出した。

【００１５】最後にデータ処理手段９は、終点としての
測点NO.45の標高を、計測値中の光束発生手段２の移動
による光束１の高さ変化を考慮して5772.2mmと算出し、
閉合誤差Ｅは0.7mm(=5772.9-5772.2）となった。閉合誤
差Ｅが図９(B)に示すように線形であると仮定し、表２
のターン標高をその計測順序に応ずる閉合誤差配分によ
って補正した。

【００１６】表３及び表４の閉合補正（閉補とした）標
高は、このようにして補正した標高を測点５、８の番号
順に並べたものである。例えば始点である測点NO.45は
閉合誤差零であって、閉補標高はターン標高と同じ577
2.9mmであるが、終点に近い測点NO.44に対するターン標
高と閉補標高との差は閉合誤差に等しい0.7mmである。
複数の測点に対する上記閉補標高を対応する前回計測の
閉補標高（表示せず）と比較することにより、各測点の
実沈下を表３及び表４のように算出した。即ち、位置及
び時間に関する沈下の挙動を閉合誤差に対する補正をも
含めて正確に計測することができた。しかも、表１の原
始データは図１に示す受光手段３及びデータレコーダ４
の移動によって得られるので、一人操作で処理すること
が可能であり，表２以降の演算はデータ処理手段９が行
うのでこれも一人操作による処理が可能である。

【００１７】こうして、本発明の目的である「一人操作
が可能であってしかも高精度である沈下挙動計測装置の
提供」を達成することができた。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】

【表４】

【００２２】

【実施例】図５は、データレコーダ４の機能の一例を示
すブロック図である。いわゆる電子スタッフなどの受光
手段３に対し各測点ごとに水平光束をN₁回受光した平均
値としての高さ信号を時間間隔T1で発生させ、N₂個の高
さ信号を受信したら、そのばらつきが許容値D₁以下であ
ることをチェックし、最大値の２個と最小値の２個との
高さ信号を除いて平均値をとり、それを計測値とするも
のである。即ち、

【００２３】計測値＝{ΣD-(D₁+D₂+D₃+D₄)｝／（N₂-4）

【００２４】ここにΣDは上記N₂個の高さ信号の値の
和、D₁及びD₂はそれぞれ上記２個の最大値、D₃及びD₄は
それぞれ上記２個の最小値である。なおデータのばらつ
きが許容値D₁より大きい場合は、再計測を行う。

【００２５】このような計測値を使えば、水平光束が、
工事振動、交通振動、風、かげろう、乱反射等の影響を
受けやすく、不規則な振動をくり返すことに伴う受光手
段３の出力ばらつきに起因する誤差を抑制することがで
きる。なお、受光手段３に高さ信号の表示器を設け、又
は通常のレベル測量を行って、その読みを手動でデータ
レコーダ４に入力することも可能である。

【００２６】データレコーダ４から計測値をデータ処理
手段９へ自動入力する場合の流れ図の一例を図６(A)に
示す。入力した計測値を画面表示しチェックし、画面上
で必要に応じ修正を加えることができる。チェック及び
修正の済んだ計測値を原始データファイルとしてフレキ
シブルデ_イスク等の記憶装置に保存することができる。
なお、データレコーダ４の表示器の読みを手動でデータ
処理手段９に入力することも可能である。

【００２７】図６(B)は、上記原始データファイルを修
正するシステムの流れ図の一例である。沈下量の計算結
果が得られてから原始データファイルの誤りに気付くこ
とも多いので、フレキシブルデ_イスク等に保存したデー
タを読み出して画面表示してチェック・修正の上再格納
することができるようにするものである。

【００２８】既に説明した沈下量算出過程の流れ図の一
例を図７に示す。ステップ701でこの場合タンク番号と
計測回数からなる原始データのファイル名を指定し、ス
テップ702でベンチマークBMの標高や受光手段３の高さ
調整用支柱の高さであるスタッフオフセット等の計算条
件を入力し、ステップ703で指定の原始データを読み込
む。（表１参照）

【００２９】ステップ704では、無効データを排除する
が、これは例えば入力の誤りに気付いた直後の計測にお
いて測点番号の先頭に”９”等の無効マークを付加した
データであって、このマークにより直前の計測データを
排除するものである。計測データのうち、入力過程や通
信回線上の異常などによって意味をなさないものとなっ
たデータをステップ705で排除する。測点のうち特に重
要なものについては、データレコーダ４の平均値算出に
加えてさらに同一測点で複数回の計測を行うがその場合
の異常データの検出・排除及び正常データの平均値算出
がステップ706である。

【００３０】このようにして正確な計測値の準備をした
後、ステップ707で受光手段３の移動（ターニング）に
伴う水平光束１の高さの変化を計算し、ステップ708で
各測点の標高を表２について説明したようにして算出
し、次いで閉合誤差をも算出する。この算出結果をステ
ップ709で画面表示し、視察により手動修正を行う。表
３及び表４の修正標高の項はこの手動修正の結果を示す
が、例示した両表の場合計測精度に伴う不可避的な誤差
がタンクの浮き上りという矛盾した結果になって表われ
ているため、その部分の沈下量が０になるように手動修
正している。今回の算出が第１回のもの（初期値）であ
るか否かをステップ710で判断し、初期値である場合は
ステップ711で初期値全データの平均値をセットして沈
下量の算出に備え、初期値でない場合には前回計測値
（実値、修正値）を以下に説明する標高データファイル
からステップ712で読出す。ステップ713で今回沈下量
（実値、修正値）を算出する。ステップ714で今回沈下
量の標準偏差を求め、ステップ715で今回沈下量の表示
による異常値の検出・手動修正を行い，さらにステップ
716で修正標高値、修正沈下量及び累計修正沈下量を計
算する。例示である表３及び表４はこのステップでの修
正により、矛盾のない修正沈下が得られたことを示す。
一連の手動修正は、修正沈下量のみを手動で与えること
により、最小の労力で行うことができる。以上の計算過
程及び結果をステップ717でデータリストとして出力
し、ステップ718でそれらを今回計測分標高データファ
イル（実値、修正値）としてフレキシブルデ_イスク等の
記憶装置に書き込む。

【００３１】適当なフォーマットの報告書として以上の
計算結果を出力する場合の流れ図の一例を図８に示す。

【００３２】現実の水平光束１が微小の傾斜を持つこと
は避けられないので、好ましくは図９(A)の矢印に示す
ように電子レベル等の光束発生手段２自体に一定の方向
性を定め、光束発生手段２を移動する時にその方向性を
測点群の中心、例えばタンク６の中心に向ける。こうす
れば、水平光束１の傾きによる誤差が光束発生手段２の
位置の如何にかかわらず図９(B)に示すように一様にな
り、閉合誤差Ｅに対する補正をその誤差が線形に分布し
ているとの仮定に基づいて行うことが合理的になる。

【００３３】図10は、タンクの水張りの進行に伴う沈下
の実測値の一例を示す。図中、上の沈下カーブは最大値
の変化を示し、下の沈下カーブは最小値の変化を示し、
中間の沈下カーブは平均値の変化を示す。図11は、その
場合におけるタンク外周（図３参照）の沈下挙動の実測
値の一例を示す。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る沈下挙動の計測装置は、測点に載置された受光手段が
水平光束に応答して発生する複数の高さ信号の平均値を
計測値とするデータレコーダとその計測値から測点のタ
ーン標高及び閉合誤差を算出しさらに閉合誤差に対する
修正後の標高から沈下量を求めるので、次の顕著な効果
を奏する。

【００３５】(イ) 複数の測点の沈下量を作業員一人で
測定し省力化を図ることができる。

【００３６】(ロ) 測点ごとに複数の高さ信号の平均値
を算出するので、読取り誤りを避け信頼性の高い計測を
行うことができる。

【００３７】(ハ）データレコーダによって計測値処理
をするので、計測データの整理，解析、保存、検索等の
作業の効率を飛躍的に向上させることができる。

【００３８】(ニ）水平光束に対する電気的応答を使う
ので、暗い場所、構造物の内部、夜間の屋外等の計測が
可能である。

【００３９】(ホ) 高さ信号の測定回数や、高さ信号に
対する許容ばらつき幅等を適当に選択することにより、
通常の水準測量より高い精度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図である。

【図２】本発明の原理を示すブロック図である。

【図３】測点配置の一例を示す図である。

【図４】測点と光束発生手段の位置との関係を示す図で
ある。

【図５】データレコーダの動作の流れ図である。

【図６】データ転送の動作の流れ図である。

【図７】データ処理手段の動作の流れ図である。

【図８】データ処理手段の出力動作の流れ図である。

【図９】光束発生手段の方向性を含めた実測方法の説明
図である。

【図10】タンクに対する水張りと沈下の関係を示す実測
値のグラフである。

【図11】図10のタンク周壁における沈下量分布の変化を
示す実測値のグラフである。

【符号の説明】

１水平光束２光束発生手段３受光手段４データレコーダ５測点６タンク７防護壁８防護壁測点９データ処理手段 10 プリンタ 11 プロッタ 12 事務所

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数測点の沈下挙動を測定する装置にお
いて、水平光束を発生する光束発生手段；測点に載置可
能な可変尺部とその上端に高さ方向列状に並べた複数の
受光素子とを有し、前記水平光束を受光した前記受光素
子の前記可変尺部下端からの高さに相当する高さ信号を
発生する受光手段；前記受光手段へ選択的に接続されて
複数回の前記水平光束の受光に応答する複数の前記高さ
信号を受信し且つそれら高さ信号の平均値を測点計測値
として算出の上記憶するデータレコーダ；及び前記デー
タレコーダに接続されて複数の前記測点計測値を受取り
その内の特定測点計測値を基準とする他の測点計測値を
ターン標高として算出の上記憶し、前記複数の測点計測
値に対するターン標高の算出が一巡した時にその一巡に
おける閉合誤差を算出し、前記ターン標高をその閉合誤
差に対して修正して閉合補正標高を算出の上記憶し、各
測点計測値ごとに前回閉合補正標高と今回閉合補正標高
との差として沈下量を算出するデータ処理手段を備えて
なる沈下挙動の計測装置。
【請求項２】請求項１の計測装置において、前記水平
光束を水平レーザビームとしてなる沈下挙動の計測装
置。
【請求項３】請求項１の計測装置において、前記デー
タレコーダにより各受光手段からの前記複数の高さ信号
が所与のばらつき以内であることを判定した後その複数
の高さ信号のうち最大値と最小値とを除外した後の高さ
信号平均値として前記高さ計測値を求めてなる沈下挙動
の計測装置。
【請求項４】請求項１の計測装置において、前記光束
発生手段に固有の中心方向を設け、構造物の外側の異な
る位置に前記光束発生手段をその中心方向を前記構造物
の中心に向けて配置することにより前記構造物の周囲の
すべての測点における受光手段に前記水平光束を入射さ
せる沈下挙動の計測装置。
【請求項５】請求項１の計測装置において、前記デー
タレコーダが沈下測定対象の記号及び沈下測定回数の記
号をヘッダーとして記憶し、前記ヘッダーに続けて前記
光束発生手段の位置の記号及び測点の記号を各測点計測
値と共に記憶し、前記データ処理手段が前記ヘッダーを
前記閉合補正標高及び沈下量と共に記憶してなる沈下挙
動の計測装置。