JP3849693B2 - Stirring evaluation method and excavator for underground continuous wall method - Google Patents
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Description
本発明は、TRD(Trench- cutting Re- mixing Deep Wall Method)工法に好適な撹拌評価方法およびその撹拌評価方法が適用される掘削機に関するものである。 The present invention relates to a stirring evaluation method suitable for a TRD (Trench-cutting Re-mixing Deep Wall Method) method and an excavator to which the stirring evaluation method is applied.
軟弱地盤を改良して地盤中に固化体を造成する地盤改良工法としてTRD工法が知られている。このTRD工法は、チェーンカッターを装着したカッターポストを地盤に建て込み、チェーンカッターの掘削ビットを地山に押し付けながら横方向に移動するものであり、カッターポストに内蔵されたノズルから固化材を掘削溝内に吐出し、固化材と掘削土とを混合、撹拌させ、壁状の固化体を地中に連続的に造成する(例えば、特許文献1参照)。 The TRD method is known as a ground improvement method for improving a soft ground and creating a solidified body in the ground. In this TRD method, a cutter post equipped with a chain cutter is built in the ground and moved laterally while pressing the excavation bit of the chain cutter against the ground, and the solidified material is excavated from the nozzle built in the cutter post. It discharges in a groove | channel, a solidification material and excavation soil are mixed and stirred, and a wall-shaped solidified body is continuously created in the ground (for example, refer patent document 1).
固化材として使用される例えばセメントグラウトは、水よりも比重、粘性が高いセメントミルクが使用されるが、その場合、水・セメント比を故意に大きくして含水率を高め、掘削時の流動化に必要な水分を補給している。 For example, cement grout used as a solidifying material is cement milk, which has a higher specific gravity and viscosity than water. In that case, the water / cement ratio is intentionally increased to increase the water content and fluidize during excavation. The necessary water is replenished.
また、チェーンカッターによって細かくほぐされた掘削土はセメントグラウトと混ぜ合わされて混合スラリー(以下、ソイルセメント流体と呼ぶ)となり、カッターポスト周辺の泥土状のソイルセメント流体は、チェーンカッターの回転によって渦を発生しながら対流し、撹拌、混合される。 The excavated soil finely loosened by the chain cutter is mixed with cement grout to form a mixed slurry (hereinafter referred to as soil cement fluid). Convection while generating, stirring and mixing.
掘削溝内はそのソイルセメント流体によって満たされ、一定時間を経て固化し、それにより、地中にソイルセメント固化体としての連続壁が形成される。
TRD工法ではソイルセメント流体の撹拌が地中で行われるため、十分に撹拌が行われているかどうかを評価する手段がなく、作業管理者は施工実績に基づいてチェーンカッターの回転速度やカッターポストの横行速度等を設定し、撹拌作業を行っていた。しかしながら、撹拌が不十分であると地中に形成される連続壁の製品にばらつきが発生し、また、撹拌が過剰に行われると例えばソイルセメント流体の粘度が増加し、チェーンカッターの回転負荷が増加することにもなるため、撹拌混合度を定量的に評価することのできる方法が要望されていた。 In the TRD method, since the soil cement fluid is agitated in the ground, there is no means to evaluate whether or not the agitation is sufficiently performed, and the work manager determines the rotation speed of the chain cutter and the cutter post based on the construction results. The traversing speed was set and stirring work was performed. However, inadequate agitation causes variations in the continuous wall product formed in the ground, and excessive agitation increases, for example, the viscosity of the soil cement fluid and causes the rotational load of the chain cutter to be reduced. Since this also increases, a method capable of quantitatively evaluating the degree of stirring and mixing has been desired.
なお、別の地盤改良方法としてのアースオーガを用いたセメントミルク工法がある。 As another ground improvement method, there is a cement milk method using an earth auger.
この工法は杭打ち機をベースとした地盤改良装置を使用するものであり、まず地盤にロッドを回転させながら貫入し、アースオーガで地盤内を所定深さまで掘り進む。この際、ロッド下端部の吐出口から固化材を吐出し、ロッドを引き上げながら吐出した固化材と掘削土とをアースオーガおよび撹拌翼で撹拌することによって地盤内に円柱状の固化体を造成する。 This method uses a ground improvement device based on a pile driving machine. First, a rod is inserted into the ground while rotating it, and the earth auger is used to dig the ground to a predetermined depth. At this time, the solidified material is discharged from the discharge port at the lower end of the rod, and the solidified material and the excavated soil discharged while pulling up the rod are stirred with an earth auger and a stirring blade to form a columnar solidified body in the ground. .
このアースオーガを用いた工法では、撹拌翼による羽根切り回数と撹拌混合度との間に相関関係があることが確認されており一定の関係式が導き出されている。したがってその関係式に基づいて撹拌混合度を評価することができる。 In the construction method using this earth auger, it has been confirmed that there is a correlation between the number of blade cutting by the stirring blade and the mixing degree of stirring, and a certain relational expression is derived. Therefore, the degree of stirring and mixing can be evaluated based on the relational expression.
この撹拌混合度の評価方法をTRD工法における撹拌混合度に応用することも検討されたが、TRD工法ではアースオーガのように撹拌翼を備えていないため、撹拌混合度と相関関係を有する羽根切り回数が得られず、撹拌混合度を評価するに至っていない。 Although the application of this method for evaluating the degree of stirring and mixing to the degree of stirring and mixing in the TRD method was also studied, the TRD method does not have a stirring blade as in the earth auger, so that the blade cutter has a correlation with the degree of mixing and mixing. The number of times has not been obtained, and the degree of stirring and mixing has not been evaluated.
本発明は以上のような従来のTRD工法における課題を考慮してなされたものであり、固化材と掘削土との撹拌混合度を定量的に把握することができる地中連続壁工法の撹拌評価方法および掘削機を提供するものである。 The present invention has been made in consideration of the problems in the conventional TRD method as described above, and the agitation evaluation of the underground continuous wall method that can quantitatively grasp the agitation and mixing degree of the solidified material and the excavated soil. A method and excavator are provided.
本発明は、チェーン式のカッターを具備したカッターポストを地中に差し込み、カッターを回転させた状態でカッターポストを横方向に移動させることにより掘削溝を形成し、その掘削溝に固化材を注入しつつ上記カッターの回転によって、注入した固化材と掘削により発生した発生土との撹拌を行い、地中に壁状の固化体を連続形成する地中連続壁工法において、カッターの切込み深さを掘削条件から計算し、その切込み深さによる横行単位区間の切込み回数を計算し、計算されたその切込み回数を、横行工程における所定区間について累積し、この累積切込み回数と上記所定区間で予め設定した目標切込み回数とを比較し、比較結果に応じて撹拌混合度を評価する地中連続壁工法の撹拌評価方法である。 The present invention inserts a cutter post equipped with a chain-type cutter into the ground, forms the excavation groove by moving the cutter post in the lateral direction with the cutter rotated, and injects solidified material into the excavation groove However, in the underground continuous wall construction method in which the injected solidified material and the generated soil generated by excavation are agitated by the rotation of the cutter, and the wall-shaped solidified body is continuously formed in the ground, the cutting depth of the cutter is reduced. Calculate from the excavation conditions, calculate the number of cuts in the traversing unit section by the depth of cut, accumulate the calculated number of cuts for a predetermined section in the traversing process, and preset this cumulative number of cuts and the above predetermined section This is an agitation evaluation method of the underground continuous wall method that compares the target number of cuts and evaluates the agitation mixing degree according to the comparison result.
上記撹拌評価方法において、累積切込み回数と目標切込み回数とを比較した結果、累積切込み回数が目標切込み回数に満たない場合に、掘削機の横行速度を低下させるとともにカッターの回転速度を増加させ、累積切込み回数が目標切込み回数を超えた場合に撹拌が終了したと判断することができる。 In the above agitation evaluation method, as a result of comparing the cumulative number of cuts with the target number of cuts, if the cumulative number of cuts is less than the target number of cuts, the traverse speed of the excavator is reduced and the rotational speed of the cutter is increased to accumulate When the number of cuts exceeds the target number of cuts, it can be determined that stirring has been completed.
また、上記切込み回数に、戻り側の上記カッターによる撹拌を係数として乗じることが好ましい。また、上記切込み回数に、カッタービットのビット高さを係数として乗じることもできる。さらにまた、上記切込み回数に、所定区間内でのカッターポストの前進および後進移動回数を係数として乗じることもできる。 Moreover, it is preferable that the number of times of cutting is multiplied by the stirring by the cutter on the return side as a coefficient. The number of cuts can be multiplied by the bit height of the cutter bit as a coefficient. Furthermore, the number of cuts can be multiplied by the number of forward and backward movements of the cutter post within a predetermined section as a coefficient.
また、本発明は、チェーン式のカッターを具備したカッターポストを地中に差し込み、カッターを回転させた状態でカッターポストを横行シリンダによって横方向に移動させることにより掘削溝を形成し、その掘削溝に固化材注入手段から固化材を注入しつつ上記カッターの回転によって注入した固化材と掘削により発生した発生土との撹拌を行い、地中に壁状の固化体をを連続形成する掘削機において、カッターの回転速度を検出するカッター回転速度検出手段と、カッターポストの横行速度を検出する横行速度検出手段と、カッターの駆動モータおよび上記横行シリンダを制御する制御手段とを有し、この制御手段は、掘削条件からカッターの切込み深さを計算する切込み深さ算出部と、算出された切込み深さによる横行単位区間の切込み回数を計算する切込み回数算出部と、計算されたその切込み回数を、横行工程における所定区間について累積し、この累積切込み回数と上記所定区間で予め設定した目標切込み回数とを比較する比較部と、比較結果を出力する出力部とから構成される掘削機である。 Further, the present invention inserts a cutter post equipped with a chain type cutter into the ground, and forms the excavation groove by moving the cutter post laterally by a traverse cylinder while the cutter is rotated, and the excavation groove In an excavator that stirs the solidified material injected by the rotation of the cutter and the generated soil generated by excavation while continuously injecting the solidified material from the solidifying material injecting means, and continuously forms a wall-shaped solidified material in the ground A cutter rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the cutter, a traverse speed detection means for detecting the traverse speed of the cutter post, and a control means for controlling the drive motor of the cutter and the traverse cylinder. The cutting depth calculation unit that calculates the cutting depth of the cutter from the excavation conditions, and the cutting of the traversing unit section by the calculated cutting depth A cutting number calculation unit that calculates the number of times, and a comparison unit that accumulates the calculated number of cuttings for a predetermined section in the traversing process, and compares this cumulative cutting number of times with a target cutting number set in advance in the predetermined section; The excavator includes an output unit that outputs a comparison result.
上記掘削機において、制御手段は、比較部の比較結果に応じてカッターの回転速度および横行速度を制御するように構成することができる。また、比較部の比較結果に応じてカッターの回転方向を切り換えるように構成することもできる。 In the excavator, the control means can be configured to control the rotation speed and the traverse speed of the cutter according to the comparison result of the comparison unit. Moreover, it can also comprise so that the rotation direction of a cutter may be switched according to the comparison result of a comparison part.
また、カッターの回転負荷を検出する回転負荷検出手段を有する構成では、制御手段は、検出された回転負荷が所定値を上回る場合に、固化材の注入量を減少させるように構成することができる。 Further, in the configuration having the rotational load detection means for detecting the rotational load of the cutter, the control means can be configured to reduce the amount of solidified material injected when the detected rotational load exceeds a predetermined value. .
また、制御手段は、検出された回転負荷が所定値を上回る場合に、固化材としてのセメントグラウトの水/セメント比を変更するように構成することもできる。 Further, the control means can be configured to change the water / cement ratio of the cement grout as the solidifying material when the detected rotational load exceeds a predetermined value.
本発明の撹拌評価方法によれば、地中連続壁工法においてソイルセメント流体の撹拌混合度を定量的に把握することができるという長所を有する。 According to the stirring evaluation method of the present invention, it is possible to quantitatively grasp the stirring mixing degree of the soil cement fluid in the underground continuous wall construction method.
本発明の掘削機によれば、横行工程における所定区間について切込み回数を累積し、この累積切込み回数と撹拌管理区間の目標切込み回数とを比較し、比較結果を出力部に出力するように構成したため、撹拌混合度を出力部によって確認しながら撹拌作業を進めることができる。 According to the excavator of the present invention, the number of cuts is accumulated for a predetermined section in the traversing process, the cumulative number of cuts is compared with the target number of cuts in the stirring management section, and the comparison result is output to the output unit. The stirring operation can be performed while confirming the degree of stirring and mixing by the output unit.
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
図1は、本発明に係る地中連続壁工法に使用される掘削機1の全体構成を示したものである。 FIG. 1 shows an overall configuration of an excavator 1 used in the underground continuous wall construction method according to the present invention.
同図において、掘削機1は地表GLを移動するためのクローラ2を装着したベースマシン3と、このベースマシン3に搭載された門型フレーム4とを有し、この門型フレーム4に掘削装置5が装備されている。
In the figure, an excavator 1 has a
掘削装置5は、多数の掘削ビット6を外周面に配列したエンドレスのカッターチェーン7と、このカッターチェーン7を回転自在に支持する柱状のカッターポスト8とを有し、カッターチェーン7はカッターポスト8の上端部に設けられた駆動輪9と、下端部に設けられた遊動輪10とに架け渡されて周回するようになっている。
The
矢印A方向に回転するカッターチェーン7は、地盤Grの地山端面を掘削してカッターポスト8の後方に溝Trを形成する。この際、カッターポスト8の下端に設けられた吐出口(図示しない)より固化材としてのセメントグラウト(セメントと水の混合物で減水剤や各種混和材料を加えたもの)が吐出され、吐出されたセメントグラウトは、掘削によって発生した発生土と混合される。
The
詳しくは、掘削ビット6によって細かくほぐされた土砂はセメントグラウトと混ぜ合わされてソイルセメント流体となり、カッターポスト8周辺のソイルセメント流体は、カッターチェーン7が回転することによって渦を発生しながら対流し、撹拌、混合される。
Specifically, the fine sand loosened by the
図2は上記掘削装置5による掘削モデルを模式的に示したものである。
FIG. 2 schematically shows an excavation model by the
同図において掘削装置5は、地中に挿入されたカッターポスト8を水平方向(掘削方向)に押圧しつつカッターチェーン7の掘削ビット6を略垂直方向に走行させ、カンナで削る原理によって掘削を行うようになっている。
In the figure, the
また、カッターポスト8の上端部後側には一対の横行上シリンダ11および横行下シリンダ12が平行に備えられており、掘削時には横行下シリンダ12の推力Fpによってカッターポスト8を地山に押し付けるようになっている。なお、横行上シリンダ11は横行下シリンダ12の押圧方向と逆方向のシリンダ保持力Frを発生させる。なお、図中、Hoは掘削深度を示している。
In addition, a pair of a traverse
図2では斜め上向き方向に掘削するように描いているが、実際は接線速度Vbに対して掘削速度が圧倒的に小さいため、1パターン掘削体積Sは同図に示したものよりも細く、且つその傾斜も小さくほぼ垂直に近い状態となる。 In FIG. 2, the drilling is performed in an obliquely upward direction, but since the drilling speed is actually much smaller than the tangential speed Vb, the one-pattern drilling volume S is smaller than that shown in FIG. The inclination is small and almost vertical.
図3はカッターチェーン7の一部を拡大して示したものであり、(a)は正面図、(b)は側面図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a part of the
両図において、カッターチェーン7の外周面に固定された4枚のビットプレート13a〜13d上にビットプレート13の幅方向に順次位置をずらせた状態で複数の掘削ビット6が配設されている。これら一群の掘削ビット6は協働することによってビットプレート13の全幅Wを掘削するようになっている。また、図中、Lpは全幅Wを掘削する掘削ビット群の1パターン長さを示している。
In both figures, a plurality of
また、掘削ビット6は超硬チップ6aとその超硬チップ6aを支持するビット本体6bとから構成されており、Hbはビット高さを示している。
The
このような構成からなる掘削装置5を用い、ソイルセメント流体の撹拌混合度を評価する方法について説明する。
A method for evaluating the degree of stirring and mixing of the soil cement fluid using the
本実施形態では掘削モデルから切込み深さtpxを求め、その逆数、すなわち1/tpxを切込み回数Neと定義し、この切込み回数Neを撹拌回数Ngに置き換えている。 In the present embodiment, the depth of cut tpx is obtained from the excavation model, the reciprocal thereof, that is, 1 / tpx is defined as the number of times of cutting Ne, and the number of times of cutting Ne is replaced with the number of times of stirring Ng.
この撹拌回数Ngを求める計算式は、切込み回数Neを求めるそれと同じであるが、1パス施工のような場合は単に掘削だけでなくセメントグラウトを吐出しながら造成掘削を行うことになるため、掘削時の切込み回数Neと識別する上で撹拌回数Ngという表現を用いるものとする。 The calculation formula for obtaining the number of stirring times Ng is the same as that for obtaining the number of times of cutting Ne. However, in the case of one-pass construction, for example, excavation is performed not only by excavation but also by discharging cement grout. The expression “the number of times of stirring Ng” is used to distinguish from the number of times of cutting “Ne”.
また、地山の掘削においては単位体積をカッターが何回通過したかで掘削効率を評価するが、本実施形態による撹拌混合度は、単位体積をカッターが何回通過したかで評価する。当然、通過回数が多いほど多く掻き混ぜられたことになる。 In excavation of natural ground, the excavation efficiency is evaluated by how many times the cutter has passed through the unit volume. The stirring mixing degree according to this embodiment is evaluated by how many times the cutter has passed through the unit volume. Of course, the greater the number of passes, the greater the amount of stirring.
さらに、上記撹拌回数Ngに係数αを考慮することにより、アースオーガ工法の撹拌翼による羽根切り回数と等価な羽根切り回数が撹拌回数Ntとして求められる。撹拌回数Ntが求められると、羽根切り回数(アースオーガ工法による)と撹拌混合度との間の相関関係に基づいて撹拌混合度を評価する手法と同様の手法により、TRD工法においても撹拌混合度を求めることができるようになる。 Further, by considering the coefficient α in the number Ng of stirring, the number of blade cutting equivalent to the number of blade cutting by the stirring blade of the earth auger method is obtained as the number of stirring Nt. When the number of stirring times Nt is obtained, the mixing degree of stirring in the TRD method is the same as the method of evaluating the mixing degree of stirring based on the correlation between the number of blade cutting (by the earth auger method) and the mixing degree of stirring. Can be requested.
以下に、上記撹拌回数Ntを求める手順について説明する。
(a) 図2に示した掘削モデルにおいて、
Vb:カッターチェーン7の接線速度[m/min],
Ve:カッターポスト8の地山横行掘削速度[m/min],
Lp:掘削ビット群の1パターンの長さ[m],
tpx:1パターン当たりの切込み深さ[m],
とすると、
Lp:tpx=Vb:Veの関係から切込み深さtpxは、
tpx=Ve・Lp/Vb[m] ……式(1)
から求められる。
(b) 次に、横行工程における任意区間dの間で地山が何回、切り込まれたかを求める。
Below, the procedure for obtaining the number of stirring times Nt will be described.
(a) In the excavation model shown in FIG.
Vb: Tangent speed of cutter chain 7 [m / min],
Ve: Ground excavation speed of cutter post 8 [m / min],
Lp: length of one pattern of drill bit group [m],
tpx: depth of cut per pattern [m],
Then,
From the relationship of Lp: tpx = Vb: Ve, the cutting depth tpx is
tpx = Ve · Lp / Vb [m] (1)
It is requested from.
(b) Next, how many times the natural ground has been cut between arbitrary sections d in the traversing process is obtained.
この切込み回数Neを下記式(2)より算出する。 The number of times of cutting Ne is calculated from the following formula (2).
Ne=d/tpx=Vb・d/Ve・Lp[回/m] ……式(2)
撹拌時には、カッターチェーン7を回転させながらカッターポスト8をセメント流体中で移動させることになる。
Ne = d / tpx = Vb · d / Ve · Lp [times / m] (2)
At the time of stirring, the
従って、上記地山横行掘削速度Veを、連続壁を造成するための造成横行速度Vgと置き換える。また、撹拌回数Ngを求める計算式は、切込み回数Neを求める計算式と同じであるため、上記切込み回数Neについてはソイルセメント流体を撹拌する撹拌回数Ngと置き換えて説明する。
(c) それにより、上記式(2)は、
Ng=Vb・d/Vg・Lp[回/m] ……式(3)
となる。
(d) カッターポスト8が任意区間dを横行する時間をTdとすると、
Td=d/Vg[min] ……式(4)
であるため、Td=1分あたりの撹拌回数Ng1=Vb/Lp[回/min] ……式(5)
と簡略化される。
(e) 次いで1秒毎に1回サンプリングするとすれば、1サンプリング当たりの撹拌回数Ngsは、
Ngs=Vb/Lp・60[回/sec] ……式(6)
となる。
Therefore, the natural mountain traverse excavation speed Ve is replaced with a creation traverse speed Vg for creating a continuous wall. The calculation formula for obtaining the number of stirring Ng is the same as the formula for obtaining the number of times of cutting Ne. Therefore, the number of times of cutting Ne will be described by replacing it with the number of times of stirring Ng of stirring the soil cement fluid.
(c) Therefore, the above equation (2) is
Ng = Vb · d / Vg · Lp [times / m] (3)
It becomes.
(d) If the time for the
Td = d / Vg [min] (4)
Therefore, Td = number of stirrings per minute Ng 1 = Vb / Lp [times / min] (5)
And simplified.
(e) Then, if sampling once per second, the number of stirring times Ngs per sampling is
Ngs = Vb / Lp · 60 [times / sec] (6)
It becomes.
サンプリング毎に求められる撹拌回数Ngsは、後述する本願システムのコントローラ17(図4参照)からモニタ26に出力される。
(f) 次に、撹拌回数Ngsに、カッターチェーン7機構特有の係数を導入する。
The number of stirring times Ngs obtained for each sampling is output to the
(f) Next, a coefficient specific to the
掘削モデルにおいて、カッターポスト8の前後両側でカッターチェーンが走行し撹拌が行われるため、2倍の撹拌効果があるものとし係数α1=2を導入する。
In the excavation model, the cutter chain runs on both the front and rear sides of the
また、ビット高さHb(図3参照)による影響を係数α2として導入する。 Further, the influence of the bit height Hb (see FIG. 3) is introduced as a coefficient α 2 .
係数α2=Vb・Hb/Ve・Lp ……式(7)
上記式(7)は、ビット高さHbの間に切込み深さtpxがいくつあるかを求めるものであり、α2はビット高さHbに比例して大きくなるように設定されており、α2が大きいほど撹拌効果は高くなる。
(g) 上記各係数α1,α2を考慮すると、撹拌回数Ntは最終的に、
Nt=Ngs・α1・α2[回/sec] ……式(8)
によって求められる。
Coefficient α 2 = Vb · Hb / Ve · Lp Equation (7)
The equation (7) is cut depth tpx between the bit height Hb are those ask how many there are, alpha 2 is set to be larger in proportion to the bit height Hb, alpha 2 The larger the value, the higher the stirring effect.
(g) Considering the coefficients α 1 and α 2 , the number of stirring times Nt is finally
Nt = Ngs · α 1 · α 2 [times / sec] (8)
Sought by.
次いで、求められた1サンプリングあたりの撹拌回数Ntを逐次累積し、単位撹拌管理区間(所定区間)dで予め設定した目標撹拌回数と比較することにより、単位撹拌管理区間内での撹拌混合度を判断することができる。 Next, the obtained number of stirrings Nt per sampling is sequentially accumulated and compared with the target number of stirrings set in advance in the unit stirring management section (predetermined section) d, thereby obtaining the stirring mixing degree in the unit stirring management section. Judgment can be made.
ただし、目標撹拌回数は、対象現場土砂を用いた室内配合試験や類似地盤で実際に掘削機を用いて土砂とセメントグラウトとを撹拌して得られたウエットサンプリング供試体強度を参考に対象現場地盤特性を考慮して予め決定しておくものとする。 However, the target number of times of mixing is determined based on the strength of the wet sampling specimen obtained by mixing the soil and cement grout using an excavator in an indoor mix test using the target site soil and similar ground. It is determined in advance in consideration of characteristics.
上記比較結果に基づいて図4に示す掘削機1のコントローラ(制御手段)17は、掘削装置5およびセメント混合プラント22におけるセメントグラウトの注入量を制御する。
Based on the comparison result, the controller (control means) 17 of the excavator 1 shown in FIG. 4 controls the amount of cement grout injected in the
同図において、掘削機1のカッターポスト8には駆動輪9を回転駆動する油圧モータ14が設けられており、この油圧モータ14は油圧ポンプ、方向制御弁等から構成される油圧制御部15によってその回転方向および回転速度が制御されるようになっている。
In the figure, the
また、カッターポスト8は横行下シリンダ12のロッド12aを伸長させることによって地山掘削時に掘削方向に押圧されるようになっており、この横行下シリンダ12の動作も上記油圧制御部15によって制御される。
Further, the
上記油圧モータ14にはエンコーダやポテンショメータ等から構成される回転計(カッター回転速度検出手段)16が備えられており、カッターチェーン7の接線速度Vbを求めるためのカッターチェーン回転数を検出してコントローラ17に与えるようになっている。
The
18はGPS(全地球測位システム),自動追尾測距儀、レーザー距離計等から構成される位置センサであり、掘削機1の絶対位置を検出し、検出した位置データをコントローラ17に与えるようになっている。
19は横行下シリンダ12のストロークを検出するストロークセンサであり、上記位置センサ18とともに、横行速度を計算するための位置データをコントローラ17に与えるようになっている。上記位置センサ18およびストロークセンサ19は横行速度検出手段として機能する。
20はカッター圧力計(回転負荷検出手段)であり、カッターチェーン7の回転負荷を検出してコントローラ17に与えるようになっている。
各データが与えられるコントローラ17は演算部17aを有し、この演算部17aは回転計16から与えられるカッターチェーン回転数と位置センサ18およびストロークセンサ19から与えられる位置データに基づいて上述した(a)〜(g)の各処理をプログラム上で行い、1サンプリングあたりの撹拌回数Ntを算出し、これを逐次累積することによって単位撹拌管理区間dにおける累積撹拌回数ΣNtを算出し、このΣNtを撹拌制御部17bに与える。
The
上記演算部17aは切込み深さを計算する切込み深さ算出部および切込み回数を計算する切込み回数算出部として機能する。
The
撹拌制御部(比較部)17bは、与えられたΣNtと入力部21から予め入力されている目標撹拌回数Na、換言すれば撹拌管理区間での必要撹拌回数とを比較する。
The stirring control unit (comparison unit) 17b compares the given ΣNt with the target number of stirring Na previously input from the
また、入力部21からは撹拌管理区間の目標セメントグラウト注入量も入力するようになっている。
Further, the target cement grout injection amount in the agitation management section is also input from the
掘削機1にはセメントグラウトを注入するため、セメント混合プラント22が搭載されており、このセメント混合プラント22からのセメントグラウト吐出量は流量計23によって検出され、撹拌制御部17bに与えられるようになっている。
The excavator 1 is equipped with a
そこで撹拌制御部17bは、まず、累積撹拌回数ΣNtと目標撹拌回数Naとを比較した結果、ΣNt<Naである場合は、指令信号生成部24を通じて油圧制御部15を制御することによって横行下シリンダ12のロッド伸長量を減少また停止させる一方で油圧モータ14の回転数を増加させ、撹拌効果を高めるように制御する。
Accordingly, the agitation control unit 17b first compares the cumulative number of agitation ΣNt with the target agitation number Na. If ΣNt <Na, the agitation control unit 17b controls the
この間も撹拌制御部17bはカッターチェーン回転数と位置データに基づいて算出される累積撹拌回数ΣNtを監視しており、ΣNtがNaを上回った時点で次の撹拌管理区間にカッターポスト8が移動することを許可する。
During this time, the agitation control unit 17b monitors the cumulative agitation number ΣNt calculated based on the cutter chain rotation speed and the position data, and the
具体的には、横行下シリンダ12のロッドを伸長させることによりカッターポスト8を次の撹拌管理区間に移動させる。
Specifically, the
また、撹拌制御部17bはカッター圧力計20によって検出されるカッターチェーン7の回転負荷も検出しており、この回転負荷が所定値を上回った場合には、セメントグラウト注入量を減少させるように指令信号生成部24を通じてセメント混合プラント22を制御する。
The agitation control unit 17b also detects the rotational load of the
例えば土丹(粘土層が長い年月の圧密によって硬化し泥岩化したもの)によって掘削速度が上がらない状態で掘削ビット6の通過回数だけが増加すると、セメントグラウトの粘性が高くなってゲル化現象が誘発され、その結果、ソイルセメントの品質が低下することがある。
For example, if the number of passes of the
このように必要以上に撹拌を行うと却って弊害が発生する。そこでカッターチェーン7の回転負荷を検出することにより、累積撹拌回数が必要以上に高くならないように制御すれば、ソイルセメントの品質を高めることができる。
In this way, if the stirring is performed more than necessary, adverse effects occur. Therefore, the quality of the soil cement can be improved by detecting the rotational load of the
なお、図中25はセメント混合プラントとカッターポスト8の吐出口とを接続するセメントグラウト供給配管を示している。
In the figure,
また、コントローラ17にはモニタ(出力部)26が接続されており、図5はその表示画面を示したものである。
Further, a monitor (output unit) 26 is connected to the
表示画面の略中央にはカッターポスト8の面内モニタイメージ26a、面外モニタイメージ26bがそれぞれ表示され、深度方向のカッターポスト各部位における変位量がグラフィック表示される。
An in-
また、画面右側上段には施工モード(造成横行)、横行上シリンダおよび横行下シリンダの各ストローク等の掘削時の条件が数値で表示される。 In the upper right part of the screen, numerical values are displayed for conditions during excavation, such as the construction mode (construction traverse), the strokes of the traverse upper cylinder and the traverse lower cylinder.
その下段には撹拌混合度を管理するための撹拌管理エリア26dが割り当てられている。
A stirring
この撹拌管理エリア26dには、平均横行速度Vg、平均切込み深さtpx、セメントグラウトの瞬時流量等が刻々表示されるとともに、撹拌管理区間のセメントグラウト注入量と撹拌回数がグラフィック表示される。
In this
セメントグラウト注入量については必要注入量と現在注入量が数値でも表示される。画面上に表示されている「管理距離1.7m」はカッターポスト8の掘削方向の幅に対応している。
Regarding the cement grout injection amount, the required injection amount and the current injection amount are also displayed numerically. “Management distance 1.7 m” displayed on the screen corresponds to the width of the
一方、撹拌係数のグラフィック表示では、目標撹拌回数(図では119203回)に対して現在の累積撹拌回数(図では49083回)がどのくらいかであるかを幅広の棒グラフ26eで示している。棒グラフ26eの高さが上限26fに達すると撹拌が終了したことになる。
On the other hand, in the graphic display of the stirring coefficient, a
なお、上記実施形態ではカッターポスト構造による撹拌効果への係数α1と、カッターのビット高さの影響による係数α2とを考慮して撹拌回数Ntを求めたが、考慮すべき係数としてはα1,α2に限らず、例えばカッターポスト8の移動パターンを考慮することもできる。
In the above embodiment, the number of times of stirring Nt is determined in consideration of the coefficient α 1 for the stirring effect by the cutter post structure and the coefficient α 2 by the influence of the cutter bit height. For example, the movement pattern of the
具体的には、施工現場の地盤状況に応じ、カッターポスト8に装着されたチェーンカッターを駆動させながらセメントグラウトを注入し、カッターポスト8の横行を連続して行う1パス施工の途中であっても、横行シリンダの伸縮動作によってカッターポスト8を前後方向に往復移動させ撹拌を行う場合がある。
Specifically, in accordance with the ground conditions at the construction site, the cement grout is injected while driving the chain cutter attached to the
このような場合、体積の大きなカッターポスト8の往復移動自体が撹拌効果をもたらすため、カッターポスト8の移動パターンが、例えば前進→後退→前進であれば移動パターンに見合った係数α3(ターン回数係数)を含むことができる。
In such a case, since the reciprocating movement of the
カッターポスト8の移動パターンを考慮した場合、上述した式(8)は
Nt=Ngs・α1・α2・α3[回/sec] ……式(9)
となる。
When considering the movement pattern of the
Nt = Ngs · α 1 · α 2 · α 3 [times / sec] (9)
It becomes.
上記実施形態ではセメントグラウトを注入しながら小刻みな往復移動(ターン工程)を伴う1パス施工時の係数α1〜α3について説明したが、カッターポスト8の仕様や動作に応じて係数α1,α2を適宜変更することができ、係数α3を変更することで1パス施工に限らず2パスや3パス施工の評価を行うことができるようになる。 In the above-described embodiment, the coefficients α 1 to α 3 at the time of one-pass construction involving small reciprocating movements (turn process) while injecting cement grout have been described. However, the coefficients α 1 , alpha 2 can be appropriately changed, it is possible to evaluate the two-pass and three-pass construction is not limited to one pass construction by changing the coefficient alpha 3.
また、上記実施形態では上記コントローラ17は、累積撹拌回数と目標撹拌回数との比較結果に応じてカッターチェーン7の回転速度および横行速度を切り換えるように構成したが、これに限らず、比較結果に応じてカッターチェーン7の回転方向を切り換えるように構成してもよく、また、それらを組み合わせて制御するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態ではカッター圧力計によって計測されたカッターチェーンの回転負荷が所定値を上回る場合に、セメントグラウトの注入量を減少させるように構成したが、これに限らず、水の配合比を高めるなどセメントグラウトの水/セメント比を変更するようにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, when the rotational load of the cutter chain measured by the cutter pressure gauge exceeded a predetermined value, it was configured to reduce the injection amount of cement grout. You may make it change the water / cement ratio of cement grout, such as raising.
1 掘削機
2 クローラ
3 ベースマシン
4 門型フレーム
5 掘削装置
6 掘削ビット
7 カッターチェーン
8 カッターポスト
9 駆動輪
10 遊動輪
11 横行上シリンダ
12 横行下シリンダ
14 油圧モータ
15 油圧制御部
16 回転計
17 コントローラ
18 位置センサ
19 ストロークセンサ
20 カッター圧力計
21 入力部
22 セメント混合プラント
23 流量計
24 指令信号生成部
26 モニタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
上記カッターの切込み深さを掘削条件から計算し、その切込み深さによる横行単位区間の切込み回数を計算し、計算されたその切込み回数を、横行工程における所定区間について累積し、この累積切込み回数と上記所定区間で予め設定した目標切込み回数とを比較し、比較結果に応じて撹拌混合度を評価することを特徴とする地中連続壁工法の撹拌評価方法。 A cutter post equipped with a chain-type cutter is inserted into the ground, and the cutter post is moved in the lateral direction while the cutter is rotated to form a drilling groove, and the above-mentioned cutter is poured while injecting solidified material into the drilling groove. In the underground continuous wall construction method, which stirs the injected solidified material and the generated soil generated by excavation by continuously rotating, and continuously forms a solidified body in the ground,
The cutting depth of the cutter is calculated from the excavation conditions, the number of cuttings in the traversing unit section according to the cutting depth is calculated, and the calculated number of cuttings is accumulated for a predetermined section in the traversing process. An agitation evaluation method of the underground continuous wall construction method, which compares a predetermined number of cuttings set in advance in the predetermined section and evaluates the agitation mixing degree according to the comparison result.
上記カッターの回転速度を検出するカッター回転速度検出手段と、上記カッターポストの横行速度を検出する横行速度検出手段と、上記カッターの駆動モータおよび上記横行シリンダを制御する制御手段とを有し、
この制御手段は、掘削条件から上記カッターの切込み深さを計算する切込み深さ算出部と、算出された切込み深さによる横行単位区間の切込み回数を計算する切込み回数算出部と、計算されたその切込み回数を、横行工程における所定の区間について累積し、この累積切込み回数と上記所定区間で予め設定した目標切込み回数とを比較する比較部と、比較結果を出力する出力部とから構成されることを特徴とする掘削機。 A cutter post equipped with a chain-type cutter is inserted into the ground, and the cutter post is moved laterally by a traverse cylinder while the cutter is rotated to form a drilling groove, and from the solidification material injection means to the drilling groove In the excavator that stirs the solidified material injected by the rotation of the cutter and the generated soil generated by excavation while injecting the solidified material, and continuously forms a wall-shaped solidified body in the ground,
Cutter rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the cutter, traverse speed detection means for detecting the traverse speed of the cutter post, control means for controlling the drive motor of the cutter and the traverse cylinder,
The control means includes a cutting depth calculation unit that calculates the cutting depth of the cutter from excavation conditions, a cutting number calculation unit that calculates the number of cuttings in the traversing unit section based on the calculated cutting depth, The number of cuts is accumulated for a predetermined section in the traversing process, and is configured of a comparison unit that compares the cumulative number of cuts with a target cut number set in advance in the predetermined section, and an output unit that outputs a comparison result. Excavator characterized by.
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