JPH0525987A - 地中連続壁壁面形状の測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削中および掘削直後からの正確な計測が可
能で、迅速な対応と定量的な掘削管理が実現でき、か
つ、分かり易い壁面形状のデータが自動的に得られるの
で施工に対して迅速なフィードバックが可能なものであ
る。 【構成】 距離センサ９と補正用センサ10とを掘削機７
に設け、これらのセンサとの出力データをコントローラ
11を介してコンピュータ14に導入し、また、変位計測装
置13の出力データをコンピュータに導入し、該コンピュ
ータ14で、変位計測装置13の出力データから掘削機７の
姿勢を計算し、これにもとづき距離センサ９の絶対位置
を算出し、次いで、距離センサ９のデータを補正用セン
サ10でもとめた超音波伝播速度の値で補正し、データか
ら三次元的面形状を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中連続壁工事におけ
る掘削精度、掘削出来形の計測を行う地中連続壁壁面形
状の測定方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９に従来の測定装置を示す。図中１は
受信記録機、２はウインチ、３はセンサで、地中連続壁
構築のための掘削ピット４上にウインチ２を設置し、こ
のウインチ２からワイヤー５で図10に示すような超音波
センサによるセンサ３を掘削ピット４内に吊り下しなが
ら壁面での距離を測定し、その測定結果を受信記録機１
に出力し、図11に示す記録例のように放電破壊式の記録
を受信記録機１で印刷する。これにより、吊り降ろした
地点の真下の断面が分かるものとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この図９に示す測定装
置では、計測は掘削中は行えず、掘削後、掘削機を掘削
ピット４内から搬出してから計測しなければならない。
従って、計測するまでに多くの時間が必要であり、掘削
中の管理としては掘削機オペレータの勘や経験に頼って
いるのが現状である。

【０００４】また、１回の計測では吊り降ろし地点の箇
所の断面しか分からず、壁面のごとき面を表現するには
数多くの計測を行わなければならない。さらに、記録は
超音波センサであるセンサ３からの距離信号をそのまま
アナログ的に記録紙６に表現したものであり、距離値を
求めるには人が記録紙６から読み取らなければならな
い。

【０００５】このようなことに加えて、掘削ピット４内
の安定液性状が均一でないので、センサ３を降ろしなが
ら超音波の受信感度を常時調整する必要があり、これが
誤差要因の一つになる。また、安定液性状や温度によ
り、超音波伝播速度が異なり、測定精度を高めるには伝
播速度を常時調整する必要があるが、現状では調整でき
ない。

【０００６】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、掘削中および掘削直後からの正確な計測が可能で、
迅速な対応と定量的な掘削管理が実現でき、かつ、分か
り易い壁面形状のデータが自動的に得られるので施工に
対して迅速なフィードバックが可能な地中連続壁壁面形
状の測定方法および装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、複数または水平移動可能な超音波センサによ
る距離センサと超音波伝播速度を計測する補正用センサ
とを掘削機に設け、これら距離センサと補正用センサと
の出力データをコントローラを介してコンピュータに導
入し、また、掘削機の位置を計測する変位計測装置の出
力データをコンピュータに導入し、該コンピュータで、
変位計測装置の出力データから掘削機の姿勢を計算し、
これにもとづき距離センサの絶対位置を算出し、次い
で、距離センサのデータを補正用センサでもとめた超音
波伝播速度の値で補正し、距離センサでのサンプリング
の数だけ壁面の絶対位置を求め、このデータを面補間す
ることにより三次元的面形状を出力することを要旨とす
るものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、掘削機に距離センサを取付
け、変位計測装置を組合わせることによって掘削中及び
掘削終了直後から計測できるため、掘削機をピット内か
ら搬出する必要がなく迅速な計測が可能になる。また、
掘削中のオペレータは定量的な掘削管理を行うことがで
きる。

【０００９】また、掘削機に複数個の超音波センサを並
列に配置するか又は水平移動して距離センサとし、これ
で計測することにより、掘削中に多くのデータが得ら
れ、また、これをコンピュータでそのまま処理し三次元
で表現することにより、人の判断が不要になるとともに
施工に対して迅速なフィードバックができる。

【００１０】距離センサとは別に安定液性状および超音
波伝搬速度計測のための補正用センサを同時に吊り降ろ
して距離センサの補正を行うことにより、最適な受信感
度と正確な伝搬速度がリアルタイムで得られ、コンピュ
ータにより適確なデータ補正ができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面について本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明の地中連続壁壁面形状の測定方
法および測定装置の１実施例を示す正面図で、図中７は
地中連続壁施工用の掘削機である。図示の例ではこの掘
削機７は吊りワイヤー８で吊支され、先端に回転掘削ド
ラムを有するものを示したが特にこれに限定されるもの
でなく、他軸オーガその他のタイプの掘削機でもよい。

【００１２】本発明装置は、掘削機７の位置を計測する
変位計測装置13、距離センサ９、データ補正用の補正用
センサ10、超音波センサのコントローラ11および地上の
パーソナルコンピュータ14で構成される。掘削機７に、
超音波センサによる距離センサ９と同じく超音波センサ
による補正用センサ10とを設ける。この距離センサ９は
掘削機７の両側に複数個の超音波センサを並列に配列
し、互いに干渉しない時間間隔で逐次切替えながら計測
するか又は超音波センサを水平移動するかして面形状を
計測するものである。

【００１３】また、補正用センサ10は図２に示すように
それぞれ発信機、受信機として動作する発信側センサ10
ａと受信側センサ10ｂの２個の超音波センサで構成さ
れ、これらは相互に一体の間隔（例えば50cm) に配置す
るもので、このとき送信信号の大きさは一定とする。

【００１４】さらに、掘削機７にコントローラ11を設け
る。このコントローラ11は距離センサ９や補正用センサ
10の出力をアナログ・デジタル変換して後述のパーソナ
ルコンピュータ14に伝送するものであるが、補正用セン
サ10に対しては受信側センサ10ｂからのデータをデジタ
ル変換し、発信側センサ10ａと受信側センサ10ｂ間の超
音波透過量の大きさからピット内の安定液の性状に応じ
た超音波信号の増幅率を算出し、距離センサ９の入力電
圧を自動調整するとともに、発信と受信の時間差から超
音波伝搬速度を算出して距離センサの補正データを求め
る。

【００１５】また、該コントローラ11は距離センサ９に
対しては、図４に示すように受信波形を整流し（ｂ）、
ゲート処理によって受信信号を有効範囲を区切り
（ｃ）、次に、最大計測電圧範囲（Ｖｍ）の数％〜数十
％に設定した、閾値電圧（Ｖｌ）以上の受信波の最大値
を求め（ｅ）、そのときの時間を計測する。こうして求
めた時間（Ｔｍ）に補正センサ10を用いた速度を乗じ、
２で割って、距離データのデジタル変換を行うものであ
る（ｆ）。

【００１６】図中13は掘削機の位置を計測する変位計測
装置でその本体は地上に設置するが、変位計測用センサ
12は掘削機７に設ける。また、コントローラ11や変位計
測装置13は信号ケーブル15で地上に設置したパーソナル
コンピュータ14に接続する。この変位計測装置13には特
公昭59-30878号公報や特公平2-23673 号公報に示したも
のを利用できる。

【００１７】次に、以上の計測装置を使用して行う本発
明の地中連続壁壁面形状の測定方法について説明する。
先に述べたように掘削機７に設けた距離センサ９は複数
個の超音波センサを並列に配列し互いに干渉しない時間
間隔で逐次切替えながら計測するか又は超音波センサを
水平移動するかして面形状を計測するもので、掘削ピッ
ト４内で掘削機７の掘削中及び掘削終了直後から計測を
開始する。

【００１８】図３に処理フローを示すと、距離センサ９
のデータはコントローラ11におくられ、デジタル変換さ
れるが、補正用センサ10の役割は先にも述べたが、図５
に示すように発信側センサ10ａと受信側センサ10ｂ間の
超音波透過量の大きさからピット内の安定液16の性状に
応じた超音波信号の増幅率を算出し、距離センサ９の入
力電圧を自動調整するとともに、発信と受信の時間差か
ら超音波伝搬速度を算出して距離センサ９の補正データ
を求めることにある。

【００１９】コントローラ11および変位計測装置13から
のデータは、全て地上のパーソナルコンピュータ14に伝
送され、パーソナルコンピュータ14では、変位計測装置
13のデータから掘削機７の姿勢を計算し、これにもとづ
き、それぞれの距離センサ９の絶対位置を算出する。次
に、距離センサ９のデータを補正用センサ10によって求
めた超音波伝搬速度の値で補正する。その結果距離セン
サ９を構成するそれぞれの超音波センサの数だけ又は超
音波センサを水平移動させながらサンプリングした数だ
けの壁面の絶対位置が求まり、このデータを面補間する
ことにより壁面形状が分かる。

【００２０】図６〜図８にパーソナルコンピュータ14の
出力図の例を示す。図６は任意ライン（図７のα）の断
面図、図７は鳥瞰図、図８は等深線図である。このよう
にしてパーソナルコンピュータ14では掘削形状を三次元
的に表現し、プリンタまたはＣＲＴ表示画面に出力す
る。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明の地中連続壁壁
面形状の測定方法および装置は、掘削中及び掘削終了直
後から計測できるため、掘削機をピット内から搬出する
必要がなく、従来のように計測のための余分な作業がな
くなり、人手や時間が省けるものであり、掘削中に面的
なデータが得られ、また、これをコンピュータ処理し三
次元で表現することにより、施工に対して迅速なフィー
ドバックができ、施工の効率化が図れ、施工精度が向上
するものである。

【００２２】さらに、超音波センサからの信号をデジタ
ルにするため、コンピュータでそのまま処理でき、人の
判断が不要になるため人的誤差が軽減するとともにデー
タの保管が簡便で、必要に応じて図表を出力することが
できる。

【００２３】また、補正センサを同時に吊り降ろすこと
により、最適な受信感度と正確な伝搬速度がリアルタイ
ムで得られ適確なデータ補正ができ計測精度が向上する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地中連続壁壁面形状の測定方法および
装置の１実施例を示す正面図である。

【図２】補正用センサの説明図である。

【図３】処理のフローを示す説明図である。

【図４】距離センサのデータのデジタル変換手順を示す
説明図である。

【図５】補正用センサの役割を示す説明図である。

【図６】パーソナルコンピュータでの出力の１例を示す
説明図である。

【図７】パーソナルコンピュータでの出力の他例を示す
説明図である。

【図８】パーソナルコンピュータでの出力のさらに他例
を示す説明図である。

【図９】従来装置を示す説明図である。

【図１０】従来装置のセンサ部分の斜視図である。

【図１１】従来装置の記録紙の正面図である。

【符号の説明】

１…受信記録機 ２…ウインチ ３…センサ ４…掘削ピット ５…ワイヤー ６…記録紙 ７…掘削機 ８…吊りワイヤー ９…距離センサ 10…補正用センサ 10ａ…発信側センサ 10ｂ…受信側セン
サ 11…コントローラ 12…変位計測用セ
ンサ 13…変位計測装置 14…パーソナルコ
ンピュータ 15…信号ケーブル 16…安定液

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波センサによる距離センサと超音波
   伝播速度を計測する補正用センサとを掘削機に設け、こ
   れら距離センサと補正用センサとの出力データをコント
   ローラを介してコンピュータに導入し、また、掘削機の
   位置を計測する変位計測装置の出力データをコンピュー
   タに導入し、該コンピュータで、変位計測装置の出力デ
   ータから掘削機の姿勢を計算し、これにもとづき距離セ
   ンサの絶対位置を算出し、次いで、距離センサのデータ
   を補正用センサでもとめた超音波伝播速度の値で補正
   し、距離センサでのサンプリングの数だけ壁面の絶対位
   置を求め、このデータを面補間することにより三次元的
   面形状を出力することを特徴とする地中連続壁壁面形状
   の測定方法。
2. 【請求項２】 掘削機の位置を計測する変位計測装置
   と、掘削機に設けた複数または水平移動可能な超音波セ
   ンサによる距離センサと、同じく掘削機に設けた超音波
   センサで超音波伝播速度を計測する補正用センサと、こ
   れらセンサの出力をアナログ・デジタル変換してコンピ
   ュータに導入するコントローラと、変位計測装置からの
   データとコントローラからのデータが伝送され、変位計
   測装置のデータをもとに距離センサの絶対位置を算出し
   かつ補正用センサの求めた超音波伝播速度の値で補正し
   たデータをもとに壁面形状を出力するパーソナルコンピ
   ュータとからなることを特徴とする地中連続壁壁面形状
   の測定装置。