JP2014201873A - 締固め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】盛土構造物を簡易かつ均等に締固めることを可能とした締固め装置を提案する。【解決手段】ベースマシン１０と、ベースマシン１０のアーム１２に取り付けられた転圧体２０とを備えた締固め装置１であって、転圧体２０は、盛土構造物Ｂの法面を転圧する法面整形部２１と盛土構造物Ｂの上面を転圧する上面整形板２２とを備え、法面整形部２１は法尻側端部の幅が法肩側端部の幅よりも小さい台形状を呈しており、上面整形板２２は法面整形部２１側の幅が法面と反対側の幅よりも小さい台形状を呈している。【選択図】図１

Description

本発明は、法面の締固め装置に関する。

高速道路、鉄道、堤防、住宅造成地等において、低い地盤や斜面に対して土砂を盛りあげて盛土構造物を構築することで、平坦な地盤面を形成する場合がある。

盛土構造物を締固める場合において、法面の締固めと上面の締固めとを個別に実施すると、上面を締固めることにより法面が変形してしまうおそれがある。

そのため、盛土構造物を締固める場合には、その上面と法面とを同時に締固めるのが望ましい。
例えば、特許文献１には、バックホウ（ベースマシン）に着脱自在な転圧体が開示されている。この転圧体をバックホウに装着し、バックホウの油圧力により法肩に転圧体を押し当てると、盛土構造物の上面と法面とを同時に締固めることが可能となる。

特開２００５−１６３２８３号公報

前記従来の転圧体は一様な法面を対象としているため、法面が折れ点（入り隅部）を有するような場合には、法面形状に追従することができず、連続して均等に締固めることができなかった。そのため、入り隅部（折れ点）等のように転圧体により締固めることができない部分に関しては、手作業によりを締固める必要があり、その作業に手間を要していた。

本発明は、前記の問題点を解決するものであり、盛土構造物を簡易かつ均等に締固めることを可能とした締固め装置を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の締固め装置は、ベースマシンと、前記ベースマシンのアームに取り付けられた転圧体とを備えるものであって、前記転圧体は、盛土構造物の法面を転圧する法面整形部と前記盛土構造物の上面を転圧する上面整形部とを有し、前記法面整形部は、法尻側の幅が前記上面整形部側の幅よりも小さい台形状を呈していることを特徴としている。

かかる締固め装置によれば、法面整形部が台形状であるため、法面の入り隅部の折れ点に沿って転圧することが可能となる。そのため、盛土構造物を簡易かつ均等に締固めることができる。

また、前記上面整形部が、前記法面整形部側の幅が前記法面と反対側の幅よりも小さい台形状を呈していれば、折れ点を有する盛土構造物に対して、法面とともに上面の締固めを均一に行うことができる。

前記法面整形部は、左右に羽板を備えていてもよいし、法尻側端部に法尻整形板を備えていてもよい。
羽板としては、入り隅部を形成する二つの法面のうちの一方の法面に前記法面整形部を押し当てた際に他方の法面に当接するものが望ましい。
また、法尻整形板としては、前記法面整形部を法面に押し当てた際に法尻につながる平面に当接するものが望ましい。

前記締固め装置が、ベースマシンのブームに取り付けられた角度センサと、前記ベースマシンに取り付けられたＧＰＳアンテナとを備えていれば、転圧体やベースマシン等の位置などを確認しながら転圧作業を実施することが可能となる。

本発明の締固め装置によれば、盛土構造物を簡易かつ均等に締固めることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る締固め装置を示す側面図である。 盛土構造物の概要を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、転圧体を示す斜視図である。 （ａ）は転圧体の取り付け状況を示す拡大図、（ｂ）は取付部材を示す正面図である。 締固め装置による施工状況を示す概略図である。 （ａ）〜（ｅ）は、盛土構造物の入り隅部の締固め時の各施工段階を示す平面図である。 締固め装置を利用した施工の管理方法を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態に係る締固め装置１は、図１に示すように、ベースマシン１０と、ベースマシン１０に取り付けられた転圧体２０とを備えている。

本実施形態では、締固め装置１を利用して、盛土構造物における端部法面の施工を行う場合ついて説明する。
盛土構造物の施工方法は、図２に示すように、盛土構造物Ｂの一層目Ｂ_１を築造する工程、盛土構造物Ｂの前面にプレキャスト型枠Ｂ_Ｆを設置する工程、盛土構造物Ｂの二層目Ｂ_２を築造する工程および保護コンクリートＢ_Ｃの打設をする工程とを含んでいる。なお、盛土構造物Ｂの層数は限定されるものではない。また、プレキャスト型枠Ｂ_Ｆは、必要に応じて設置すればよく、省略してもよい。

本実施形態では、ベースマシン１０としてバックホウを使用する。
ベースマシン１０は、走行手段として無限軌道を左右に備えた、いわゆるクローラ型のバックホウである。なお、ベースマシン１０の走行手段は限定されるものではなく、例えばホイール型であってもよい。

ベースマシン１０には、後部の左右にＧＰＳアンテナ３０が取り付けられており、通信衛星を利用したベースマシン１０の位置確認が可能に構成されている。なお、ベースマシン１０に設置するＧＰＳアンテナ３０の配置や数は限定されるものではない。

ベースマシン１０のブーム１１は、アーム用回転軸１１ａによりアーム１２を軸支しており、アーム１２は、上下方向への回動が可能となっている。
アーム用回転軸１１ａには、角度センサ３１が取り付けられていて、アーム１２の角度の測定が可能に構成されている。

ベースマシン１０のアーム１２には、バケットに代えて転圧体２０が取り付けられている。
アーム１２は、転圧体２０を転圧体用回転軸１２ａにより軸支しており、転圧体２０は、上下方向への回動が可能となっている。

アーム１２の転圧体用回転軸１２ａには、転圧版２０の角度を測定する角度センサ３２が取り付けられている。

転圧体２０は、図１に示すように、盛土構造物Ｂの法面を転圧する法面整形部２１と盛土構造物Ｂの上面を転圧する上面整形部２２とを有し、さらに、羽板２３，２３、法尻整形板２４、固定板２５などを有している。

法面整形部２１は、図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、鋼板により構成された押圧板２１ａと、押圧板２１ａの上面に配設されたリブ２１ｂとにより構成されている。

押圧板２１ａは、法尻側の幅が上面整形部２２側の幅よりも小さい台形状を呈している。押圧板２１ａの板厚は、締固め時に作用する押圧力に応じて適宜設定する。

上面整形部２２は、鋼板により構成された押圧板２２ａと、押圧板２２ａの上面に配設されたリブ２２ｂとにより構成されている。

押圧板２２ａは、法面整形部側の幅が法面と反対側の幅よりも小さい台形状を呈している。押圧板２２ａの板厚は、締固め時に作用する押圧力に応じて適宜設定する。

リブ２２ｂは、複数の鋼板を格子状に組み合わせることにより構成されており、押圧板２２ａの上面に固定されている。このリブ２２ｂにより押圧板２２ａが補強されている。

羽板２３，２３は、押圧板２１ａの左右に取り付けられている。
羽板２３は、押圧板２１ａと同等の板厚を備える鋼板からなる。
羽板２３は、法面整形部２１に対して傾斜しており、入り隅部を形成する二つの法面のうちの一方の法面に法面整形部２１を押し当てた際に他方の法面に当接する。

リブ２１ｂは、複数の鋼板を格子状に組み合わせることで構成されており、押圧板２１ａの上面に固定されている。このリブ２１ｂにより押圧板２１が補強されている。

法尻整形板２４は、法面整形部２１の法尻側端部に取り付けられている。
法尻整形板２４は、鋼板により構成されていて、法面整形部２１を法面に押し当てた際に法尻につながる平面に当接する。

法尻整形板２４は、法面整形部２１に対する角度の変更が可能となるように、回動軸を介して法面整形部２１に取り付けられている。法尻整形板２４と法面整形部２１との間には、巻きバネが配設されていて、締固め後、法面整形部２１と平行に復元するように構成されている。なお、巻きバネに代えて縦バネを採用してもよい。

固定板２５は、法面整形部２１と上面整形部２２の接合部（角部）の上方に配設されている。
固定板２５は、複数のボルト孔が形成された鋼板であって、法面整形部２１の上面と上面整形部２２の上面とに跨って配設されたリブ２５ａを介して法面整形部２１および上面整形部２２に固定されている。

リブ２５ａは、法面整形部２１の上面と上面整形部２２の上面に立設された鋼板により構成されている。
なお、本実施形態では、取付板２５とリブ２５ａとの間に、補助プレート２５ｂを介在させているが、補助プレート２５ｂは省略してもよい。

また、転圧体２０には、締固め力のベクトル方向を示すベクトルセンサ（図示せず）が装着されている。

転圧体２０は、図４の（ａ）に示すように、取付部材４０を介して、アーム１２に取り付けられている。

図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、取付部材４０は、アーム取付部４１と振動部４２と転圧体取付部４３とを備えて構成されている。

アーム取付部４１は、ベースマシン１０のアーム１２に軸支されており、転圧体用回転軸１２ａを中心に回動可能である。
アーム取付部４１には、アームシリンダー１２ｂが取り付けられている。アーム取付部４１は、アームシリンダー１２ｂの伸縮に応じて、転圧体用回転軸１２ａを中心に回転する。

振動部４２は、アーム取付部４１の下端に固定されたいわゆるバイブレータであって、転圧体２０に振動を付与する。本実施形態では、油圧駆動式振動バイブレータを採用している。

転圧体取付部４３は、振動部４２の下端に固定された鋼板であって、転圧体２０の固定板２５のボルト孔の位置に応じてボルト孔が形成されている。
転圧体取付部４３は、固定板２５に重ねた状態でボルトを締着することにより転圧体２０を固定する。

次に締固め装置１を利用した締固め方法について説明する。
まず、ブルドーザ等の重機を利用して敷き均された盛土材上で、ベースマシン１０を走行させることにより、所定の位置（例えば、法肩から走行手段までの距離が２．９ｍの位置）に締固め装置１を配置する。

このとき、ベースマシン１０は、ＧＰＳアンテナを介して位置管理を行う（図５参照）。
なお、施工場内には、無線ＬＡＮを設置されており、ベースマシン１０の配置や作業状況をデータ通信することで、施工状況をリアルタイムでモニター管理する。

次に、転圧体２０を法肩に接地させる。このとき、転圧体２０を、ベースマシンの走行手段との離隔距離が予め定められた大きさとなるように、傾斜計により角度を調節しながら配置する。また、転圧体２０に装着されたベクトルセンサに従い、締固め力のベクトル方向が所定の方向となるように接地させる。

次に、転圧体２０により、法面と上面とを同時に一定時間（例えば、３０秒）転圧する。このとき、法面と上面に転圧体２０の自重だけがかかるようにする。つまり、ブーム１１を利用して押す力を法面及び上面にかけないようにする。こうすることで、盛土構造物Ｂ全体を同一条件で締固める。
また、締固め時間や、押圧エネルギー等の各データを無線ＬＡＮにより送信し、各データを保存する。

転圧体２０による転圧が終了したら、転圧体２０を法肩から離地させ、ベースマシン１０を走行させることにより、締固め装置１を次の位置に配置する。次の締固め位置は終了した直前の締固め位置にラップさせてもよい。
以上の作業を繰り返し行うことにより、盛土構造物Ｂの全体を均等に締固める。

盛土構造物Ｂが、図６の（ａ）に示すように、継目止水板設置のための凹部Ｂ_Ｄを備えている場合には、図６の（ｂ）〜（ｅ）に示すように、入り隅部を均等に締固める。

つまり、先ず図６の（ｂ）に示すように、法面整形部２１を、入り隅部を形成する二つの法面のうちの一方の法面に押し当てるとともに、羽板２３を他方の法面に押し当てた状態で、締固める。

次に、締固め装置１を移動させた後、図６の（ｃ）に示すように、法面整形部２１を、他方の法面に押し当てるとともに、羽板２３を一方の法面に押し当てた状態で、締固める。

図６の（ｄ）および（ｅ）に示すように、同様の作業を繰り返すことにより、盛土構造物Ｂの凹部Ｂ_Ｄを均等に締固める。

次に、施工の管理方法について図７を参照して説明する。

まず、設計データ（例えば、盛土構造物Ｂの計画高や延長距離等）に基づいて、施工範囲の各情報の３次元データを作成する（Ｓ１）。
次に、作成した３次元データを、無線ＬＡＮによるオンラインまたはＵＳＢメモリー等を利用したオフラインにより、コンピュータに入力する（Ｓ２）。

続いて、盛土構造物端部法肩での盛土材の盛土・整形を行う（Ｓ３）。
このとき、１ブロック長（例えば１５ｍ）の中で１ヶ所につき約３０秒間締固めを行う。締固めは、隣接する締固め箇所とラップ部（例えば約１０ｃｍ）を持たせながら行う。なお、ベースマシンの運転席には、コンピュータと無線ＬＡＮにより接続されたモニターが設置されている。

締固め装置１による施工は、ベースマシン１０に取り付けたＧＰＳアンテナ３０，３０と角度センサ３１により、転圧体２０の位置を特定し、さらに転圧体２０のＯＮ／ＯＦＦ信号を取得して締固め時間をコンピュータにより管理しながら行う。

施工箇所毎の転圧体２０による締固め時間をコンピュータに記録する（Ｓ４）。
施工箇所毎に累積締固め時間を算出し、累積締固め時間が規定時間に達した段階で、当該施工箇所の締固めが完了する。このとき、締固め施工完了時間をコンピュータに記録する（Ｓ５）。
なお、締固め時間や締固め装置１の位置等に基づく締固め状態は、運転席のモニターに表示することよりオペレータが確認できるようする。モニターには、盛土構造物Ｂとベースマシン１０との位置関係が示されるとともに、盛土構造物Ｂの場所毎の累積締固め時間が色分けにより表示されることで、オペレータが一目で施工状況を確認できるようにする。

施工が完了したら、締固め時間管理の帳票の作成および出力を行う（Ｓ６）。

本実施形態の締固め装置１によれば、法面整形部２１による法面の締固めと、上面整形部２２による盛土構造物の上面の締固めとを同時に行うため、均一な整形を簡易に行うことができる。

法面整形部２１は、台形状に形成されているため、入り隅部の形状に応じて締固めることができる。同様に、上面整形部２２も台形状に形成されているため、入り隅部の形状に応じて盛土構造物の上面を締固めることが可能である。
そのため、締固め不十分により品質的な弱点部（図６の（ａ）斜線部分参照）となる部分が発生することを抑制できる。なお、従来の矩形状の転圧体により入り隅部を締固めると、締固め不能な箇所が生じてしまう（図６の（ａ）斜線部分参照）。

ベースマシンと転圧体２０との離隔距離を一定の距離に設定して締固め作業を行うため、盛土構造物全体に対する締固めエネルギーを一定として締固めることができる。

ＧＰＳを利用した位置管理により、施工位置と施工仕様（締固めエネルギーや締固め時間等）を満足しているか否かを確認しながら作業することができる。

ベースマシンが搭載するＧＰＳアンテナと、施工場内の無線ＬＡＮとを利用したリアルタイムでの締固め位置や累積締固め時間等をオペレータ、工事係、事務所、発注者がそれぞれモニターを介して確認することができるため、施工をより確実かつ高品質に実施することができる。

法面を切除することなく、継目止水板を設置するための凹部を形成することができるため、法面の切除に伴い発生する廃棄物処分費および施工費や施工の手間を省略することができる。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

１ 締固め装置
１０ ベースマシン
２０ 転圧体
２１ 法面整形部
２２ 上面性径部
２３ 羽板
２４ 法尻整形板
３０ ＧＰＳアンテナ
３１ 角度センサ

Claims (5)

1. ベースマシンと、前記ベースマシンのアームに取り付けられた転圧体と、を備える締固め装置であって、
   前記転圧体は、盛土構造物の法面を転圧する法面整形部と前記盛土構造物の上面を転圧する上面整形部とを有し、
   前記法面整形部は、法尻側の幅が前記上面整形部側の幅よりも小さい台形状を呈していることを特徴とする、締固め装置。
2. 前記上面整形部は、前記法面整形部側の幅が前記法面と反対側の幅よりも小さい台形状を呈していることを特徴とする、請求項１に記載の締固め装置。
3. 前記法面整形部の左右に羽板を備え、
   前記羽板は、入り隅部を形成する二つの法面のうちの一方の法面に前記法面整形部を押し当てた際に他方の法面に当接することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の締固め装置。
4. 前記法面整形部の法尻側端部に法尻整形板を備え、
   前記法尻整形板は、前記法面整形部を法面に押し当てた際に法尻につながる平面に当接することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の締固め装置。
5. 前記ベースマシンのブーム取り付けられた角度センサと、
   前記ベースマシンに取り付けられたＧＰＳアンテナと、を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の締固め装置。

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