JP7504837B2 - 孔壁形状特定システム - Google Patents
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Description
しかしながら、例えば均等係数の小さな砂層や礫層等のように、比較的崩壊性の高い地盤を掘削する場合には、掘削中に安定液の泥膜にて孔壁を十分に保持できないことに依拠して、孔壁の局所的な崩壊が生じ得る。このような局所的な崩壊箇所の形状を確認するには、例えば超音波測定による多点測定を要することになる。一般的な超音波測定器は、測定用センサを二箇所もしくは四箇所備えているに過ぎず、従って一回の測定で計測できる点は限定されることになるため、他の点を測定するために、地上にて超音波測定器本体を何度も据替えなければならなくなる。そのため、上記する多点測定においては、地上における超音波測定器の多数回の据替えが必要になる。
掘削孔の孔壁を超音波測定器にて測定する場合、一般には1分/m程度の速度で計測していくことになるが、掘削孔の深度が50m以上に及ぶ場合は、一回の測定に1時間程度を要してしまうことになり、従って上記するように多点を測定する場合は非常に長時間を要することになる。
また、このように、掘削孔の泥水内において超音波測定器を回転させながら孔壁の出来形を測定する場合、例えばモータ等のアクチュエータにて超音波測定器を回転させることになるが、超音波測定器の回転に応じてモータが供回りする可能性が高く、モータの供回りに起因して超音波測定器による孔壁の測定位置が不明確になるといった課題もある。
以上のことから、掘削孔の泥水内において、超音波測定器が回動もしくは回転しながら昇降して孔壁形状を特定するに当たり、超音波測定器を回動等させるアクチュエータの供回りを抑制しながら、掘削孔の孔壁の三次元形状を精度よく、効率的に特定できるシステムと方法が望まれる。
また、この孔壁形状測定装置においても、泥水中における超音波距離検出器の回転時のモータの供回りの課題が依然として存在する。
地盤に造成された掘削孔の孔壁形状を特定する、孔壁形状特定システムであって、
地上から伸びるワイヤによって前記掘削孔の内部にある泥水内に垂下される、回動駆動手段と、
前記ワイヤを介して前記回動駆動手段を昇降させ、該回動駆動手段の駆動と異なるタイミングで駆動する、昇降手段と、
前記回動駆動手段の備える回動軸に対して回動自在に取り付けられている、超音波距離検出器と、
前記昇降手段の昇降量を検出する、昇降量検出器と、
前記回動駆動手段の回動角度を検出する、回動角度検出器と、を有し、
前記回動駆動手段の回動反力を前記泥水に取る回動反力取得翼が、前記回動駆動手段の側面に対して直接的もしくは間接的に設けられていることを特徴とする。
本態様によれば、例えば上記するような地上における超音波測定器の多数回の据替えが不要になり、掘削孔の延長に沿った連続的な孔壁形状の特定が可能になることから、この孔壁形状の特定に要する時間を格段に短縮することができる。
ここで、「昇降手段が、回動駆動手段の駆動と異なるタイミングで駆動する」とは、昇降手段の駆動によって回動駆動手段が所定の深度レベルに昇降されて位置決めされ、昇降手段の駆動が停止した後、回動駆動手段が駆動して超音波距離検出器を回動させることを意味している。ここで、昇降手段には、電動ドラムやウインチ、重機等が含まれる。また、回動駆動手段には、サーボモータやステッピングモータ等のアクチュエータが含まれる。例えば、電動ドラムとモータを異なるタイミングで駆動する制御は、制御装置が実行してもよいし、管理者や作業員がマニュアル操作してもよい。
前記ワイヤに垂下されている筐体の内部に前記回動駆動手段が収容され、
前記筐体の底板から前記回動軸が下方へ回動自在に突出し、
前記筐体の側面に単数もしくは複数の前記回動反力取得翼が取り付けられ、前記底板から下方へ突出している前記回動軸に対して前記超音波距離検出器が取り付けられていることを特徴とする。
さらに、筐体の内部に回動駆動手段を収容したことにより、回動駆動手段を周囲の泥水から液密にシールすることができ、泥水による回動駆動手段の耐久低下を抑制できる。
前記回動軸の下方には、側方に延設するブラケットと前記超音波距離検出器が取り付けられており、
前記ブラケットには、前記泥水の表面上に突出しながら前記回動軸の回動に同期して該回動軸の周囲を公転し、該回動軸の回動状態を地上から確認自在とする回動状態確認用ポールが取り付けられていることを特徴とする。
例えば、目視による回動状態確認用ポールの経時的な確認結果を管理者等が記録しておき、この記録された確認結果と回動角度検出器による経時的な検出結果とを照合し、双方の結果が不整合な場合(不整合な時刻等)において回動角度検出器による検出結果の校正を図ることができる。
ここで、回動状態確認用ポールは、上方へ伸長自在な多重管構造を有していてもよい。この形態によれば、掘削孔の深度に応じて回動状態確認用ポールの長さを適宜伸長させ、孔壁の測定深度に関わらず、回動状態確認用ポールの上方を泥水の水面上に常時突出させておくことができ、地上からの回動状態確認用ポールの目視確認を保証することが可能になる。
前記超音波距離検出器が、前記回動軸に直交する方向において、180度間隔の二方向に超音波を照射するように二つ設けられている、もしくは、120度間隔の三方向に超音波を照射するように三つ設けられている、もしくは、90度間隔の四方向に超音波を照射するように四つ設けられていることを特徴とする。
前記回動駆動手段がステッピングモータにより形成され、
前記昇降手段により、前記掘削孔の所定の深度レベルに前記超音波距離検出器が位置決めされ、前記ステッピングモータにより単数もしくは複数の該超音波距離検出器が回動することにより、該所定の深度レベルにおける該掘削孔の内壁全周の孔壁形状が特定され、
前記昇降手段により、前記超音波距離検出器が昇降されて別の深度レベルに位置決めされ、同様に該別の深度レベルにおける該掘削孔の内壁全周の孔壁形状が特定されるようになっていることを特徴とする。
また、例えば、所定の深度レベルにおいてステッピングモータの回動軸を90度や180度回動させることにより孔壁の全周の測定を行った後、ステッピングモータを上方の別の深度レベルに上昇させて停止させ、この別の深度レベルにおいては、ステッピングモータの回動軸を先ほどとは逆方向に90度や180度(先ほどと同じ角度)反転させることにより、超音波距離検出器から地上へ延設するセンサケーブルやモータ制御ケーブル、電源ケーブル等の各種ケーブルがステッピングモータ廻りに捻れる(何重にも亘って巻装される)ことを抑制できる。
表示装置をさらに備え、
前記表示装置では、特定された各深度レベルにおける孔壁全周の孔壁形状を、前記掘削孔の深度方向に合成することにより、該掘削孔の全域の孔壁形状図面を作成し、表示することを特徴とする。
ここで、作成される孔壁形状図面は、例えば掘削孔の延長の任意の深度レベルにおける水平断面図や、掘削孔の三次元図面(例えば三次元斜視図)等が含まれる。
地盤に造成された掘削孔の孔壁形状を特定する、孔壁形状特定方法であって、
回動軸に対して回動自在に超音波距離検出器を備えた回動駆動手段を、地上から伸びるワイヤによって前記掘削孔の内部にある泥水内に垂下させ、
前記泥水中の所定の深度レベルにおいて、前記回動駆動手段を回動させて、前記超音波距離検出器にて孔壁までの距離を測定して孔壁全周の孔壁形状を特定し、該回動駆動手段を昇降させて別の深度レベルに位置決めし、該回動駆動手段を回動させて同様に該別の深度レベルにおける孔壁全周の孔壁形状を特定する方法において、
前記回動駆動手段の回動の際に、該回動駆動手段の側面に直接的もしくは間接的に設けられている回動反力取得翼にて、該回動駆動手段の回動反力を前記泥水に取ることを特徴とする。
図1乃至図5を参照して、実施形態に係る孔壁形状特定システムと孔壁形状特定方法の一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る孔壁形状特定システムの一例を示す構成図であり、図2は、図1のII部の拡大図である。
20:電動ドラム(昇降手段)
21:昇降量検出器
22,23:電動ドラム
25:主ワイヤ(ワイヤ)
26:センサケーブル
27:モータ制御ケーブル
28:分岐ワイヤ
29:吊りワイヤ
30:制御装置
41:ハンガーバー
42:ハンガープレート
50:第一筐体(筐体)
51:本体
52:天板
52a:ケーブル孔
53:底板
54:回動軸孔
55:回動反力取得翼
60:回動駆動手段(ステッピングモータ)
62:回動軸
64:回動角度検出器
65:ブラケット
66:ポール孔
68:回動状態確認用ポール
70:第二筐体
71:本体
72:天板
72a:ケーブル孔
74:観察窓
80:超音波距離検出器
100:孔壁形状特定システム
G:地盤
P0:掘削孔基準座標位置
K:口元パイプ
H:掘削孔
S:孔壁
D:泥水(安定液)
Claims (5)
- 地盤に造成された掘削孔の孔壁形状を特定する、孔壁形状特定システムであって、
地上から伸びるワイヤによって前記掘削孔の内部にある泥水内に垂下される、回動駆動手段と、
前記ワイヤを介して前記回動駆動手段を昇降させ、該回動駆動手段の駆動と異なるタイミングで駆動する、昇降手段と、
前記回動駆動手段の備える回動軸に対して回動自在に取り付けられている、超音波距離検出器と、
前記昇降手段の昇降量を検出する、昇降量検出器と、
前記回動駆動手段の回動角度を検出する、回動角度検出器と、を有し、
前記回動駆動手段の回動反力を前記泥水に取る回動反力取得翼が、前記回動駆動手段の側面に対して直接的もしくは間接的に設けられており、
前記回動軸の下方には、側方に延設するブラケットと前記超音波距離検出器が取り付けられており、
前記ブラケットには、前記泥水の表面上に突出しながら前記回動軸の回動に同期して該回動軸の周囲を公転し、該回動軸の回動状態を地上から確認自在とする回動状態確認用ポールが取り付けられていることを特徴とする、孔壁形状特定システム。 - 前記ワイヤに垂下されている筐体の内部に前記回動駆動手段が収容され、
前記筐体の底板から前記回動軸が下方へ回動自在に突出し、
前記筐体の側面に単数もしくは複数の前記回動反力取得翼が取り付けられ、前記底板から下方へ突出している前記回動軸に対して前記超音波距離検出器が取り付けられていることを特徴とする、請求項1に記載の孔壁形状特定システム。 - 前記超音波距離検出器が、前記回動軸に直交する方向において、180度間隔の二方向に超音波を照射するように二つ設けられている、もしくは、120度間隔の三方向に超音波を照射するように三つ設けられている、もしくは、90度間隔の四方向に超音波を照射するように四つ設けられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の孔壁形状特定システム。
- 前記回動駆動手段がステッピングモータにより形成され、
前記昇降手段により、前記掘削孔の所定の深度レベルに前記超音波距離検出器が位置決めされ、前記ステッピングモータにより単数もしくは複数の該超音波距離検出器が回動することにより、該所定の深度レベルにおける該掘削孔の内壁全周の孔壁形状が特定され、
前記昇降手段により、前記超音波距離検出器が昇降されて別の深度レベルに位置決めされ、同様に該別の深度レベルにおける該掘削孔の内壁全周の孔壁形状が特定されるようになっていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の孔壁形状特定システム。 - 表示装置をさらに備え、
前記表示装置では、特定された各深度レベルにおける孔壁全周の孔壁形状を、前記掘削孔の深度方向に合成することにより、該掘削孔の全域の孔壁形状図面を作成し、表示することを特徴とする、請求項4に記載の孔壁形状特定システム。
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