JP2000258157A - 掘削壁計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定液の濃度が高く、掘削壁面までの距離が
長くても計測可能とし、安定液が静止状態になるまでま
つことなく、超音波計測装置による計測ができ、施工期
間の短縮がはかれ、しかも、正確な計測が可能な掘削壁
計測装置を提供する。 【解決手段】 地上から吊り下げた掘削機により泥水１
６中で掘削した掘削溝１０の掘削壁面５０を超音波計測
装置４４にて計測する掘削壁計測装置に関する。この場
合、超音波計測装置４４に設けられた超音波送受信器５
４の送受信口に、超音波の照射方向に沿って所定長さの
導波管５６を突出させて設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削壁計測装置に
関し、特に縦坑または溝の掘削壁面を超音波計測装置に
て計測する掘削壁計測装置に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】土木工事
における地下連続地中壁や立坑構築のための掘削は、例
えば、図６に示すように、安定液が注入された状態で、
掘削機により、１ガット分の掘削溝１０を鉛直方向に掘
削する。

【０００３】同様にして、例えば、３ガット分の掘削溝
１０を円弧状に連続させて１つのエレメント１２を形成
する。

【０００４】この１つのエレメント１２ができた状態
で、エレメント１２内に、鉄筋籠を挿入してコンクリー
トを打設する。

【０００５】そして、このような工程を繰り返して、例
えば、リング状に連続地中壁を形成し、その後連続地中
壁内部を掘削するようにしている。

【０００６】また、このような掘削溝１０の掘削を行う
場合、掘削機を吊りワイヤにて地上から吊り下げて掘削
することが行われている。

【０００７】この場合、掘削機の姿勢や位置を管理する
ことで、掘削方向制御を行うようにしている。

【０００８】例えば、掘削機の位置計測は、掘削機に、
地上から位置検出ワイヤを取り付け、この位置検出ワイ
ヤの鉛直度を維持して掘削機の水平方向における位置を
検出するようにしている。

【０００９】しかし、このような制御を行って掘削して
も、掘削溝が曲がってしまって、鉄筋籠等が挿入できな
くなるおそれがある。

【００１０】そのため、図７に示すように、掘削機によ
る所定掘削ごとに、地上から超音波計測装置４４を掘削
溝１０中におろして、掘削溝１０の掘削壁面５０を計測
することで、より確実な制御を行えるようにしている。

【００１１】この超音波計測装置４４には、掘削壁面５
０の形状を計測する２つの超音波送受信器５４が互いに
反対方向を向いた状態で組み込まれており、これら２つ
の超音波送受信器５４から前後の掘削壁面５０に向けて
超音波を発進し、戻ってくるまでの時間から掘削壁面５
０までの距離を測定するようになっている。

【００１２】掘削壁面５０の形状は、超音波送受信器５
４の深さ方向における位置と、超音波送受信器５４から
掘削壁面５０までの距離Ｌを２次元グラフに表示するこ
とにより求められるようになっている。

【００１３】しかし、このような超音波計測装置４４に
よる掘削壁の計測方法による場合には、安定液の濃度が
高いと、図８の２次元グラフに示すように、実際の掘削
壁面５０位置までの距離よりも短い部分Ａが生じたり、
掘削壁面５０までの距離が長いと、超音波が減衰してし
まい、反射波が戻らない部分Ｂが生じたりして、測定が
できなくなるものである。

【００１４】したがって、掘削機による掘削中には掘削
度が安定液中に溶け込んで安定液の濃度が高い状態にあ
るため、掘削をやめて、掘削土が沈降して安定液の濃度
が低くなるのを待って掘削壁の計測を行わなければなら
ず、時間がかかり、この状態の計測を何度も繰り返す
と、工期が長引くこととなる。

【００１５】特に、大深度の掘削になると、計測頻度が
高くなるので、工期に大きく影響することとなる。

【００１６】本発明の目的は、安定液の濃度が高く、掘
削壁面までの距離が長くても計測可能とし、安定液が濃
度の低い状態になるまでまつことなく、超音波計測装置
による計測ができ、施工期間の短縮がはかれ、しかも、
正確な計測が可能な掘削壁計測装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、地上から吊り下げた掘削機
により安定液中で掘削した立坑または溝の掘削壁面を超
音波計測装置にて計測する掘削壁計測装置において、前
記超音波計測装置に設けられた超音波送受信器の送受信
口に、超音波の照射方向に沿って所定長さの導波管を突
出させて設けたことを特徴とする。

【００１８】この発明によれば、超音波送受信器の送受
信口に導波管を突出させて設けることで、導波管の長さ
の範囲で超音波が安定液中を通らないため、それだけ超
音波の減衰を減少させることができ、しかも、導波管の
長さ分掘削壁面までの距離を短くすることができる。

【００１９】その結果、安定液が濃度の低い状態になる
までまつことなく、超音波計測装置による計測ができ、
施工期間の短縮がはかれ、しかも、正確な計測が可能と
なる。

【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記超音波計測装置は、複数の超音波送受信器を有
し、これら複数の超音波送受信器は、任意方向に向けて
設置されていることを特徴とする。

【００２１】この発明によれば、安定液の濃度や掘削壁
面までの距離如何にかかわらず、複数の超音波送受信器
により任意の掘削壁面を同時に計測することができる。

【００２２】請求項３記載の発明は、請求項１におい
て、前記超音波送受信器の方向を異なる方向に向けた複
数の前記超音波計測装置を、前記立坑または溝の掘削壁
面に対して距離可変に支持部材に取り付けたことを特徴
とする。

【００２３】この発明によれば、複数の超音波計測装置
に設けた導波管に加え、超音波計測装置を立坑または溝
の掘削壁面に対して距離可変にすることで、より一層長
い距離で異なる方向の計測に容易に対応することができ
る。

【００２４】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかにおいて、前記導波管は、内部に超音波の減衰率
の小さな液体が充填されていることを特徴とする。

【００２５】この発明によれば、導波管内に超音波減衰
率の小さな液体を充填することで、より高精度の計測を
行うことが可能となる。

【００２６】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかにおいて、前記導波管は、前記超音波計測装置に
対し着脱可能にされていることを特徴とする。

【００２７】この発明によれば、導波管を着脱可能にす
ることで、掘削壁面までの距離が短いものから長いもの
までの計測に容易に対応することができる。

【００２８】請求項６記載の発明は、請求項５におい
て、予め長さの異なる複数の前記導波管が準備され、前
記超音波測定装置に対して交換可能にされていることを
特徴とする。

【００２９】この発明によれば、長さの異なる複数の導
波管を交換可能にすることで、より一層掘削壁面までの
距離が短いものから長いものまでの計測に自由度が増す
こととなる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して詳細に説明する。

【００３１】図１〜図４は、本発明の一実施の形態に係
る掘削壁計測装置を示す図である。

【００３２】この実施の形態では、図１に示すように、
掘削機１４を用いて掘削溝１０の掘削を行うようにして
いる。

【００３３】掘削溝１０内には、安定液として泥水１６
が充填されている。

【００３４】掘削機１４は、地上１８に設置したクレー
ン２０によって、吊りワイヤ２２を介し、掘削溝１０内
で吊り下げ状態で支持され、下端の回転ビット２４によ
り、掘削溝１０の底部を掘削する。

【００３５】この掘削機１４の掘削は、アジャスタブル
ガイド３０によって安定化されている。

【００３６】掘削機１４の鉛直方向の位置は、クレーン
２０に搭載したウィンチ２６による吊りワイヤ２２の長
さ調節によって制御されるようになっている。

【００３７】また、掘削機１４には、排泥管２８が接続
され、回転ビット２４により掘削された土砂は、排泥管
２８により泥水１６と共に地上１８に吸い上げられるよ
うになっている。

【００３８】掘削機１４の上部には、一端側に基準位置
計測装置３２が接続され、他端側に光ファイバジャイロ
計測装置３４が取り付けられている。

【００３９】基準位置計測装置３２は、地上１８から位
置検出ワイヤ３６を掘削機１４の上部に接続し、この位
置検出ワイヤ３６を地上１８側で、図示せぬが、支持点
を水平方向に移動させて、位置検出ワイヤ３６の上下２
点の座標を一致させ、位置検出ワイヤ３６の鉛直度を維
持することにより、掘削機１４の水平方向の絶対移動量
を計測するようにしている。

【００４０】光ファイバジャイロ計測装置３４は、真北
を示すコンパスとして利用しているもので、真北とのず
れから掘削機１４のねじれを計測するようにしている。

【００４１】そして、このような基準位置計測装置３
２、光ファイバジャイロ計測装置３４等によって、掘削
機１４の姿勢、位置等を計測して、偏位量を算出し、そ
れに基づいて掘削機１４の制御を行うようにしている。

【００４２】また、掘削壁の計測は、掘削壁計測装置４
２にて行われるようになっている。

【００４３】この掘削壁計測装置４２は、便宜上、図１
に組み込んで表示しているが、掘削中には設置されず、
掘削を停止して掘削機１４を取り出した後、設置される
ようになっている。

【００４４】この掘削壁計測装置４２は、図２にも示す
ように、超音波計測装置４４と、駆動ワイヤ４６とを有
している。

【００４５】駆動ワイヤ４６は、一端が超音波計測装置
４４の上面に接続され、他端側が図１に示すように地上
１８に配設したウィンチ４８により巻き取り、巻き戻し
可能にされている。

【００４６】超音波計測装置４４は、図２に示すよう
に、ハウジング５２内に２つの超音波送受信器５４を有
し、これら２つの超音波送受信器５４が互いに反対方向
に向けて配置され、対向する掘削壁５０を同時に計測可
能にされている。

【００４７】また、各超音波送受信器５４には、図３に
も示すように、導波管５６が設けられている。

【００４８】この導波管５６は、基端側にフランジ部５
８を有する例えばアルミニウム製の所定長さの筒体６０
の先端にポリカーボネイト板６２を取り付け、内部に超
音波の減衰率の低い液体としてシリコーンオイル６４を
充填して密封した状態となっている。

【００４９】そして、各超音波送受信器５６対応位置の
ハウジング５２に形成した送受信口６６の周囲にパッキ
ン６８を介して筒体６０のフランジ部５８を締め付け固
定することで、超音波の照射方向に沿って導波管５６を
突出状態にしている。

【００５０】したがって、導波管５６の長さの範囲で超
音波が泥水１６中を通らないため、それだけ超音波の減
衰を減少させることができ、しかも、導波管５６の長さ
分掘削壁面５０までの距離を短くすることができるた
め、反射波が確実に戻ってくることとなる。

【００５１】その結果、泥水１６が濃度の低い状態にな
るまでまつことなく、超音波計測装置４４による計測が
でき、施工期間の短縮がはかれ、しかも、その計測状態
は、図４の２次元グラフに示すように、掘削壁面位置が
正確に計測できることとなる。

【００５２】また、導波管５６内には、超音波減衰率の
小さなシリコーンオイル６４が充填されているため、よ
り一層正確な計測が可能となる。

【００５３】この場合、導波管５６内の音速と、泥水１
６中の音速を予め測定しておけば、演算によって容易に
掘削壁面５０までの距離を算出することが可能である。

【００５４】さらに、導波管５６を着脱可能にすること
で、掘削壁面５０までの距離が短いものから長いものま
での計測に容易に対応することができ、しかも、長さの
異なる複数の導波管を交換可能にすることで、より一層
掘削壁面までの距離が短いものから長いものまでの計測
に自由度が増すこととなる。

【００５５】図５は、本発明の他の実施の形態に係る掘
削壁計測装置を示す図である。

【００５６】この実施の形態では、２枚の支持部材とし
ての固定板７０間に、２台の超音波計測装置７２を取り
付けている。

【００５７】各超音波計測装置７２は、それぞれ１個の
超音波送受信器５４を有し、それぞれに導波管５６が取
り付けられた状態となっている。

【００５８】また、各超音波送受信器５４が互いに反対
方向に向いた状態で固定板に取り付けられている。

【００５９】さらに、固定板７０には、超音波の照射方
向で複数の取付孔７４が形成されており、各超音波計測
装置７２を超音波の照射方向で取付け位置を可変にして
いる。

【００６０】したがって、２台の超音波計測装置７２に
設けた導波管５６に加え、超音波計測装置７２を掘削壁
面５０に対して距離可変にすることができ、より一層長
い距離で異なる方向の計測に容易に対応することができ
る。

【００６１】他の構成及び作用は、前記各実施の形態と
同様につき、説明を省略する。

【００６２】本発明は、前記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の実
施の形態に変形可能である。

【００６３】たとえば、超音波計測装置の超音波送受信
器が互いに反対方向を向いた状態を示したが、これに限
らず、任意の方向を向けるようにすることもできる。

【００６４】また、超音波計測装置の数は、１台または
２台に限らず３台以上にすることも可能である。

【００６５】さらに、図５の実施の形態において、固定
板に代えて種々の形状の支持部材を用いることも可能で
ある。

【００６６】また、図５の実施の形態において、固定板
で掘削壁面までの距離を十分に確保できる場合には、導
波管を省略して超音波送受信器のみで計測することも可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る掘削壁計測装置を
用いて計測する掘削溝の掘削を行う状態を示す断面図で
ある。

【図２】図１の掘削壁計測装置による計測状態を示す部
分拡大斜視図である。

【図３】図２の導波管の拡大断面図である。

【図４】図２の導波管の状態を示す拡大断面図である。

【図５】本実施の形態にかかる掘削壁計測装置を用いて
計測した掘削壁の２次元グラフである。

【図６】掘削溝の状態を示す平面図である。

【図７】従来の掘削壁計測装置を示す部分断面図であ
る。

【図８】従来の掘削壁計測装置を用いて計測した掘削壁
の２次元グラフである。

【符号の説明】

１０ 掘削溝 １４ 掘削機 １６ 泥水 １８ 地上 ２２ 吊りワイヤ ４２ 掘削壁計測装置 ４４ 超音波計測装置 ４６ 駆動ワイヤ ５０ 掘削壁 ５４、７２ 超音波送受信器 ５６ 導波管 ６４ シリコーンオイル ７０ 固定板 ７４ 取付孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江頭 正基 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 山久 芳伸 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2F068 AA06 AA36 BB08 CC11 FF12 JJ03 JJ06 JJ07 JJ12 JJ14 JJ17 KK12 KK17 KK18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上から吊り下げた掘削機により安定液
   中で掘削した立坑または溝の掘削壁面を超音波計測装置
   にて計測する掘削壁計測装置において、 前記超音波計測装置に設けられた超音波送受信器の送受
   信口に、超音波の照射方向に沿って所定長さの導波管を
   突出させて設けたことを特徴とする掘削壁計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記超音波計測装置は、任意の方向に向けて配置された
   複数の超音波送受信器を有し、これら複数の超音波送受
   信器の送受信口にそれぞれ前記導波管が設けられている
   ことを特徴とする掘削壁計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記超音波送受信器の方向を異なる方向に向けた複数の
   前記超音波計測装置を、前記立坑または溝の掘削壁面に
   対して距離可変に支持部材に取り付けたことを特徴とす
   る掘削壁計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記導波管は、内部に超音波の減衰率の小さな液体が充
   填されていることを特徴とする掘削壁計測装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記導波管は、前記超音波計測装置に対し着脱可能にさ
   れていることを特徴とする掘削壁計測装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、 予め長さの異なる複数の前記導波管が準備され、前記超
   音波測定装置に対して交換可能にされていることを特徴
   とする掘削壁計測装置。