JPH0613828B2 - 掘削機の水平変位量検出方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、大深度のリバース杭や連続地中壁等を構築
するための、構築溝を掘削する掘削機の水平変位量を検
出する方法とその装置に関するものである。

（従来の技術） 連続地中壁やリバース杭を構築する場合は、まず構築す
べき地盤に鉛直な構築溝を掘削することが必要である。

従来、このような構築溝を掘削する手段としては、底部
に回転ビットないしロータリカッタを備えたドリリン
グ、サクション方式の掘削機が使用されている。

第４図はロータリカッタを備えた油圧駆動形式の掘削機
を示するものである。この図で示すように掘削機Ａは、
ボックス型を呈する本体の底部に、一対のロータリカッ
タ２，２を装備したもので、このロータリカッタ２，２
を油圧駆動により回転させながら掘削し、掘削した土砂
は、掘削機Ａに接続されたガイド支柱兼用の泥水揚水管
３を介して外部に排出し、順に構築溝Ｂを堀り下げるよ
うに構成されている。

ところで、その堀り下げられる構築溝Ｂの鉛直度を維持
する手段として従来は、前記第４図に示すように、地上
に設けた架台４，４から掘削機Ａに、検出ワイヤ５，５
を吊り下げて連結するとともに、この検出ワイヤ５，５
の途中にこの検出ワイヤ５，５のＸ，Ｙ方向の変位を検
出するレーザを応用した水平変位計６，６を設定し、こ
の水平変位計６，６によ検出ワイヤ５，５のＸ，Ｙ方向
の変位を光学的に検出し、この検出信号を電気信号に変
換することにより掘削機ＡのＸ，Ｙ方向の水平変位量を
算出し、この水平変位量基づいて、掘削機Ａの前後左右
の側面上下２段に設けたアジャスタブルガイド７，７…
の張り出し長さを遠隔制御により調整し、掘削機Ａ自体
の掘削姿勢を水平状態に保持させることにより掘削溝Ｂ
の鉛直度を確保するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明したように、従来は地上に設けた架台側から検
出ワイヤを引き出して掘削機の機体に連結し、その検出
ワイヤのＸ，Ｙ方向の変位を、同じく架台に設けた水平
変位計で検出するようにしている。そのため次のような
欠点があった。

すなわち、地上に設けた架台は、掘削作業にともなって
地盤振動を受けることはもちろん、風荷重や熱応力等の
影響を受る。場合によっては架台自体が変形するような
場合もあった。

その結果、この架台に取り付けられた検出ワイヤおよび
水平変位計による検出変位量は、その振動や変形の影響
を含めた変位量として検出されるため、掘削機の正確な
水平姿勢の制御ができず、鉛直な構築溝の掘削が確保で
きないといった欠点があった。

そこで、これに対応する手段として、架台を免振構造等
にするなどの試みがなさているが、設備的に効果とな
り、またその有効性に難点がありさらに適切な検出方法
ないし装置の開発が要望されていた。

この発明は、このような従来技術の欠点を排除するた
め、地盤振動等の外的要因に支配されない、精度の高い
水平変位量の検出方法と、その装置を提供することを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成する手段として、本発明がとった方法の
特徴とするところは、地上に設けた架台より検出ワイヤ
を引き出して掘削機に連結し、さらに架台に前記検出ワ
イヤのＸ，Ｙ方向の変位を検出する水平変位計を設け、
この水平変位計による検出データを基づいて、掘削機の
Ｘ，Ｙ方向の水平変位量を検出する方法において、前記
掘削機のＸ，Ｙ方向の水平変位量の検出と同時に架台自
体のＸ，Ｙ方向の水平変位量を検出し、この架台自体の
水平変位量を前記掘削機の水平変位量から差引いて、架
台の掘削作業にともなう地盤振動やその他掘削現場にお
ける架台に対する風荷重や熱応力等のの影響による変位
を排除した掘削機の正味の水平変位量を検出するように
したことである。

さらにこの検出方法を実施するための装置として、地上
に設けた架台に、この架台自体のＸ，Ｙ方向の変位を検
出する水平変位計と、同じく掘削機のＸ，Ｙ方向の変位
を検出する水平変位計の複数とを同一高さレベルに取り
付け、さらに架台に掘削機の深度を検出する検出ワイヤ
を備えたトルクモータ付の深度計の複数を設置し、各深
度計の検出ワイヤを架台に取り付けた固定シーブと前記
掘削機の変位を検出する水平変位計を介して掘削機に連
結し、各水平変位計および深度計の検出データを取り込
み、これらのデータから正味の掘削機の水平変位量を演
算処理するＣＰＵを前記各水平変位計および深度計に接
続した装置構成としたことにある。

（作用） 本発明方法および装置によると、前記説明したように、
架台自体の振動や変形等の影響を含めた水平変位量を、
掘削機自体の水平変位量から差引いて算出するようにし
ているため、掘削機の正味の水平変位量、すなわち正確
なＸ，Ｙ，方向の水平変位量が検出される。

その結果、掘削作業における構築溝の鉛直度確保に対す
る信頼性が高められる。特に大深度の連続地中壁等の構
築における精度は向上し、構築溝の掘削技術の向上に役
立つ。

（実施例） 次に実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明す
る。

まず第１図は本発明方法を実施する装置の構成を示すも
ので、第２図は第１図のＩ−Ｉ線横断平面図である。

まず第１図に示す１１は掘削機であり、１４は、この掘
削機１１の水平変位量を検出するための計測器類を装備
させる地上の架台である。なお、掘削機１１は、第４図
で説明したように、ボックス型を呈し、その底面にロー
タリカッタ１２，１２を装備するとともに、上面に掘削
した土砂を外部へ排出するための泥水揚水管１３を備
え、さらに前後左右の側面には機体の姿勢を制御するた
めの上下２段のアジャスタブルガイド１７，１７が装備
されている。

１５は架台１４に取り付けた架台１４のＸ，Ｙ方向の変
位を検出する水平変位計であり、１６は、前記掘削機１
１のＸ，Ｙ方向の変位を検出する水平変位計である。こ
れらの水平変位計１５および１６は、いずれも、第１図
で示すように同一高さのレベルをもって架台１４に取り
付けてある。そして各水平変位計１５および１６はいず
れもレーザ応用の光学的変位計が用いられている。

第３図(イ)および(ロ)は、このレーザ応用の水平変位計の
原理を説明するもので、レーザの発光部１８と受光部１
９を備え、発光部１８より発振された平行光の中に被検
出部２０、本発明の場合は、後述する検出ワイヤを介在
させると、その平行光の一部が遮られ、その結果、その
遮られた位置、すなわちＸ方向およびＹ方向の位置を光
学的に検出し、この検出した信号を受光部１９側に組み
込まれた受光素子によって、電気信号に変換して前記検
出ワイヤのＸ方向とＹ方向との位置を検出することがで
きるように構成されたものである。

なお、第３図で(イ)はＹ方向の変位を、(ロ)はＸ方向の変
位を検出するもので、双方が一対となってＸ，Ｙ方向の
一を検出することができるように構成されているもので
ある。

また、実施例では掘削機１１のＸ，Ｙ方向の変位を検出
するための水平変位計１６は、第２図で示すように、ボ
ックス型の掘削機１１の両端部寄りに対応するようにし
て架台１４上に取付けてある。すなわち架台１４上に２
台セットしてある。

さらに架台１４のＸ，Ｙ方向の変位を検出する水平変位
計１５は、第１図で示すように架台１４のほぼ中央位置
に設け、架台１４の上部より下げ振りワイヤＷを吊下
し、この下げ振りワイヤＷを前記水平変位計１５に関係
させてある。すなわち下げ振りワイヤＷを水平変位計１
５の発光部１８と受光部１９との間に介在させてある。

次に掘削機１１のＸ，Ｙ方向の変位を検出するための検
出ワイヤ２０は、掘削機１１の深度を検出するトルクモ
ータ付の深度計２１に装備された検出ワイヤ２０を供用
している。すなわち第１図で示すように架台１４上にト
ルクモータ付の深度計２１を設置し、この深度計２１の
検出ワイヤ２０を架台１４の上部に取り付けた反転シー
ブ２２と固定シーブ２３を介して水平変位計１６の発光
部１８と受光部１９との間を通して、前記掘削機１１の
両端部に連結している。

なお、深度計２１は第２図で示すように架台１４上に前
記掘削機１１の水平変位計１６，１６と同様に２台設置
し、それぞれの深度計２１，２１における検出ワイヤ２
０を反転シーブ２２および固定シーブ２３を介して掘削
機１１に連結させてある。また、前記下げ振りワイヤＷ
の架台１４に対する取り付け位置は、第１図で示すよう
に反転シーブ２２および固定シーブ２３の取り付け高さ
位置と同じ高さ位置としてある。２４は、その下げ振り
ワイヤＷの取り付けフックである。

次に前記架台１４の水平変位を検出する水平変位計１５
および掘削機１１の水平変位を検出する水平変位計１
６，１６さらに深度を検出するトルクモータ付の深度計
２１２１は、いずれも第２図で示すように、それぞれの
検出データをＣＰＵに取り込み、このＣＰＵによって最
終的に掘削機１１の水平変位量を検出するように構成さ
れてある。すなわち、各水平変位計１５，１６，１６お
よび深度計２１，２１からのデータ前記ＣＰＵに取り込
んで演算処理し、掘削機１１の水平変位量を検出するよ
うになっている。なお、第２図で示す表示・指示器は前
記ＣＰＵで演算処理して得られたデータに基づいて、掘
削器１１のアジャスタブルガイド１７，１７を作動し、
掘削機１１の姿勢を制御するための表示および指示器を
意味するものである。

なお実施例では第２図で示すように掘削機１１の本体に
傾斜計を組み付けて、この傾斜計からの検出データを取
り込み、より精度の高い掘削機１１の水平変位検出が確
保できるように配慮されている。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように、架台の地盤振動や風荷
重、熱応力等による水平変位と掘削機の水平変位とを同
時に検出するとともに、架台の水平変位量を掘削機の水
平変位量から控除して掘削機自体の正味の水平変位量を
検出するようにしているため、より精度の高い掘削機の
水平変位量が検出され、その結果、きわめて信頼性の高
い鉛直な構築溝を掘削することが可能である。しかも水
平変位計としてレーザ応用の変位計を利用し、精度の高
い水平変位の検出を行うようにしているため、装置構成
が簡素となる。すなわち架台自体を従来のように地盤振
動や風荷重、熱応力等の影響から排除するため、例えば
免振構造等にする必要もない。

したがって、本発明方法および装置を利用すればきわめ
て経済性、汎用性の高い掘削作業を確保することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法および方法を実施する装置の実施例を
示すもので、第１図は装置の構成を示す側面図、第２図
は第１図におけるＩ−Ｉ線横断平面図、第３図は本発明
方法および装置に利用したレーザ応用の水平変位計の原
理図である。なお第４図は従来の水平変位量検出装置を
備えた掘削機の構成を示す側面図である。 １１……掘削機、１２……ロータリカッタ １３……泥水揚水管、１４……架台 １５……架台の水平変位計 １６……掘削機の水平変位計 １７……アジャスタブルガイド １８……レーザの発光部、１９……レーザの受光部 ２０……被検出部（検出ワイヤ） ２１……深度計、２２…反転シーブ ２３……固定シーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−145293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−170397（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−253695（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地上に設けた計測器類を装備させる架台よ
   り検出ワイヤを引き出して掘削機に連結し、掘削機の掘
   削作業にともなって発生する検出ワイヤの水平方向の変
   位を検出すると同時に、架台自体の地盤振動等による水
   平変位を検出し、この双方の検出データから掘削機の水
   平変位量を検出することを特徴とする掘削機の水平変位
   量の検出方法。
2. 【請求項２】地上に設けた計測器類を装備させる架台よ
   り、複数本の検出ワイヤを垂下して掘削機に連結し、同
   じく架台より重錘を介して検出ワイヤを垂下し、さらに
   架台には、前記垂下した各検出ワイヤの水平変位を検出
   するレーザ利用の水平変位計を設置し、これらの水平変
   位計は、各水平変位計による検出データに基づいて掘削
   機の水平変位量を演算処理するＣＰＵに接続させたこと
   を特徴とする掘削機の水平変位検出装置。