JP7731764B2 - 型枠設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、型枠設置方法に関する。

特許文献１には、既設コンクリートに積層して新たなコンクリートを打設するために型枠を設置する型枠設置方法が開示されている。

特開２０１８－１９３７２４号公報

特許文献１に記載の型枠設置方法において、型枠は、新たなコンクリートを打設するために、既設コンクリート面の延長線上に設置される。このように既設コンクリート面の延長線上に型枠を単に設置した場合、既設コンクリート面が予め計画された設計面上から僅かにずれて形成されていると、新たに打設されたコンクリート面も設計面上からずれることになる。そして、このようなずれが累積されていくと、設計形状と実際の形状との差が次第に大きくなり、結果として、コンクリート構造物を設計通りに構築することができなくなるおそれがある。

本発明は、コンクリート構造物の構築精度を向上させることを目的とする。

本発明は、既設コンクリートに積層して新たなコンクリートを打設するための型枠を型枠装置によって設置する型枠設置方法であって、型枠装置は、既設コンクリートによって支持される基部と、基部上を既設コンクリートに対して近づく方向及び離れる方向に移動可能な移動部と、移動部に回動自在に支持された型枠と、移動部に対する型枠の角度を変更可能な角度変更部と、移動部及び角度変更部の作動を制御する制御部と、を備え、型枠設置方法は、移動部を既設コンクリートに対して近づけて、型枠の一部を既設コンクリートに当接させる型枠移動工程と、予め計画された型枠の計画位置と型枠の現在位置との差分を検出する差分検出工程と、差分に応じて角度変更部を作動させて型枠の位置を計画位置へと近付ける型枠位置調整工程と、を含み、差分検出工程では、予め記憶された型枠の計画位置を示す計画位置表示面と、型枠情報取得器により取得された型枠の現在位置を示す現在位置表示点と、の最短距離が、差分として検出される。

本発明によれば、コンクリート構造物の構築精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る型枠設置方法において用いられる型枠装置の概略構成を示す図である。 図１の矢印Ａで示される方向から型枠装置を見た図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ａに続く状態を示す図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ｂに続く状態を示す図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ｃに続く状態を示す図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ｄに続く状態を示す図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ｅに続く状態を示す図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ｆに続く状態を示す図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ｇに続く状態を示す図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ｈに続く状態を示す図である。 型枠装置を用いてコンクリートを打設する工程を説明するための図であり、図３Ｉに続く状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る型枠設置方法において用いられる型枠装置の制御システムの構成を示すブロック図である。 型枠の計画位置と現在位置との差分の検出方法の一例について説明するための図である。 本発明の実施形態に係る型枠設置方法の工程について説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る型枠設置方法において用いられる型枠装置１００について説明する。型枠装置１００は、型枠を所定の高さずつ段階的に上昇させ、コンクリートを順次打設することによって、コンクリート構造物を上方に向かって構築するために用いられる装置である。以下では、図１に示すように、型枠装置１００により構築されるコンクリート構造物がダム等の堤体である場合について説明する。なお、コンクリート構造物は、堤体に限定されず、例えば、橋脚であってもよいし、石炭等を貯留する筒状構造体であってもよい。

図１は、型枠装置１００の概略構成を示す図であり、図２は、型枠装置１００を図１の矢印Ａの方向から型枠装置１００を見た図である。なお、以下では、図１及び図２に示すように、上下・前後・左右の各方向を定義して説明する。

型枠装置１００は、図１に示すように、上下方向に積層して打設された既設コンクリート１（２ａ，２ｂ，２ｃ）上に、新設コンクリート２ｄをさらに打設するために、後述の型枠部材３０を設置する装置であって、既設コンクリート１の側面１ａに沿って自ら上昇可能な構成（セルフクライミング機構）を備えている。

図１に示す例では、型枠装置１００は、既設コンクリート１において上方側に打設された３つの層２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ埋設された後述の第１アンカー部材４を介して既設コンクリート１により支持されている。なお、型枠装置１００を支持する既設コンクリート１の層数は３つに限定されず、２つ以上であればよく、４つ以上であってもよい。

既設コンクリート１の各層２ａ，２ｂ，２ｃには、第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５がそれぞれ埋設されている。第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５は、内ネジアンカーであり、雌ネジ穴が既設コンクリート１の側面１ａにおいて露出するように埋設されている。

図１に示すように、各層２ａ，２ｂ，２ｃにおいて、第２アンカー部材５は、第１アンカー部材４よりも上方に配置されている。また、図２に示すように、第１アンカー部材４は、後述のレール部材７０に沿って、これと対向する位置に配置されている。一方、第２アンカー部材５は、後述の型枠部材３０の縦端太３３に対向して、左右方向において略等間隔で配置されている。なお、図２では、第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５の配置をわかりやすくするために、第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５の配置に関連する部材以外については図示を省略している。

第１アンカー部材４は、図１に示すように、レール部材７０を支持する支持部材６を既設コンクリート１に取り付けるために用いられ、第２アンカー部材５は、既設コンクリート１に対して型枠部材３０を連結させるために設けられる連結部材３６を既設コンクリート１に取り付けるために用いられる。なお、支持部材６は、レール部材７０が設けられていない領域においては、第１アンカー部材４から取り外される。また、連結部材３６は、既設コンクリート１に対して型枠部材３０が固定される間だけ、既設コンクリート１の最上部に埋設された第２アンカー部材５に取り付けられる。

型枠装置１００は、既設コンクリート１によって支持される基部１０と、基部１０上を既設コンクリート１に対して近づく方向及び離れる方向に移動可能な移動部２０と、移動部２０に回動自在に支持される型枠部材３０と、移動部２０に対する型枠部材３０の角度を変更可能な角度変更部４０と、支持部材６を介して第１アンカー部材４により支持されるレール部材７０と、既設コンクリート１に対して基部１０を上方へと移動可能なジャッキ８０と、移動部２０、角度変更部４０及びジャッキ８０の作動を制御する制御部５０と、を備える。

レール部材７０は、図２に示すように、断面がＨ形状の長尺部材であり、図１に示すように、各層２ａ，２ｂ，２ｃに埋設された第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６によって支持された状態で既設コンクリート１の側面１ａに沿って配置される。このように、レール部材７０は、複数の支持部材６によって既設コンクリート１の側面１ａに沿って移動可能にガイドされた状態で支持される。なお、レール部材７０には、支持部材６に係止可能な図示しない係止部が設けられており、レール部材７０が下方へ滑り落ちることは、この係止部が支持部材６に係止することによって防止される。

基部１０は、前後方向に延び移動部２０を支持する第１梁部材１１と、第１梁部材１１の下方に配置され前後方向に延びる第２梁部材１２と、第２梁部材１２の下方に配置され前後方向に延びる第３梁部材１３と、これら梁部材１１，１２，１３を連結する複数の斜材及び束材と、で構成された枠体であり、各梁部材１１，１２，１３には、図示しない作業用足場が設けられる。

第１梁部材１１の前端部、すなわち、既設コンクリート１側の端部には、第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６に係止可能な係止部１４が設けられる。係止部１４は、支持部材６に対して係止可能な構成だけではなく、レール部材７０に対して係止可能な構成を併せ持っている。

このため、基部１０は、第１梁部材１１に設けられた係止部１４が支持部材６及びレール部材７０に係止した状態となることで、第１アンカー部材４を介して既設コンクリート１により支持された状態となる。

また、基部１０には、既設コンクリート１の側面１ａと基部１０との間の間隔を、第２梁部材１２の周辺において調整する間隔調整部材１５が設けられる。なお、既設コンクリート１の側面１ａと基部１０との間の間隔を調整する部材は、複数箇所に設けられていてもよく、例えば、第３梁部材１３の周辺にも設けられていてもよい。

また、第１梁部材１１に設けられた係止部１４は、レール部材７０を左右方向から挟み込むような形状を有しており、後述のように、第１梁部材１１を含む基部１０を、既設コンクリート１の側面１ａに沿って上方へと移動させる際に、基部１０がレール部材７０に沿って移動するように案内するガイド部材としても機能する。

ジャッキ８０は、既設コンクリート１の側面１ａに沿って伸縮自在に配置された油圧ジャッキであり、シリンダ部８１とロッド部８２とを有する。シリンダ部８１は、第１梁部材１１の係止部１４に固定されており、シリンダ部８１から突出したロッド部８２の先端は、係止部８３を介してレール部材７０に対して係止可能となっている。具体的なジャッキ８０の作動については、後述の型枠設置方法において説明する。なお、ジャッキ８０は、油圧ジャッキに限定されず、伸縮自在な構成を有していればどのような機構であってもよく、例えば、電動スクリュージャッキや電動ラックジャッキであってもよい。

型枠部材３０は、移動部２０及び角度変更部４０とともに、基部１０の第１梁部材１１上に設けられる。

型枠部材３０は、新設コンクリート２ｄが打設される領域に平滑な表面３１ａが臨むパネル部材３１（型枠）と、パネル部材３１の背面３１ｂに設けられる補強部材３２と、を有する。

補強部材３２は、上下方向に延びる複数の縦端太３３と、左右方向に延びる複数の横端太３４と、を有する。縦端太３３は、図２に示すように、左右方向において所定の間隔を空けて平行に並んで配置され、図１の矢印Ａで示される方向で見たとき、所定の縦端太３３間には、レール部材７０が位置している。

また、補強部材３２は、パネル部材３１の下端部より下方に延長された延長部分３２ａを有し、この延長部分３２ａは、既設コンクリート１の最上部に埋設された第２アンカー部材５に取り付けられた連結部材３６（例えばシーボルト）を介して既設コンクリート１に着脱可能に連結される。

また、縦端太３３は、補強部材３２の延長部分３２ａよりもさらに下方に延長された延出部３３ａを有し、この延出部３３ａには、既設コンクリート１の側面１ａと縦端太３３との間の間隔の大きさを所定の大きさに保持するために、高剛性材料で形成された間隔保持部材３７が設けられる。なお、延出部３３ａ及び間隔保持部材３７は、すべての縦端太３３に設けられてもよいし、左右方向において、２～３本おきに設けられてもよい。

ここで、新設コンクリート２ｄが打設される際に、パネル部材３１を後方に押す圧力が作用すると、連結部材３６により連結された部分が支点となって、縦端太３３の延出部３３ａと既設コンクリート１の側面１ａとの間の間隔が小さくなり、結果として、パネル部材３１の位置が不安定となったり、所定の位置からずれたりすることで、新設コンクリート２ｄの側面が既設コンクリート１の側面１ａに対してずれてしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態では、図１に示すように、連結部材３６よりも下方に間隔保持部材３７が配置されている。換言すれば、連結部材３６を挟んでパネル部材３１とは反対側に間隔保持部材３７が配置されている。

このため、パネル部材３１を後方に押す圧力が作用したとしても、縦端太３３の延出部３３ａと既設コンクリート１の側面１ａとの間の間隔が小さくなることは、間隔保持部材３７によって抑制される。

したがって、打設時にパネル部材３１がふらついたり、所定の位置からずれたりすることが抑制され、結果として、新設コンクリート２ｄの側面を既設コンクリート１の側面１ａの延長線上に位置させることが可能となる。

移動部２０は、基部１０の第１梁部材１１上に設けられた図示しないレールに沿って前後方向に往復移動可能な本体部２１と、本体部２１によって回動自在に支持され型枠部材３０の後側に連結される型枠部材支持部２２と、を有し、上記構成の型枠部材３０を既設コンクリート１に対して近づけたり離したりすることが可能である。

本体部２１は、移動機構として、例えば、第１梁部材１１に沿って伸縮自在に配置された図示しない油圧ジャッキを有し、油圧ジャッキのシリンダ部を本体部２１に固定し、シリンダ部から突出したロッド部を第１梁部材１１に連結することにより、前後方向に往復移動可能となっている。なお、移動機構は、油圧ジャッキに限定されず、第１梁部材１１に対して移動部２０を前後方向に移動させることが可能な構成を有していればどのような機構であってもよい。

型枠部材支持部２２は、本体部２１の前端部、すなわち、既設コンクリート１側の端部において、その下端部が回動自在に支持されている。本体部２１に対する型枠部材支持部２２の傾きは、角度変更部４０によって変更される。

角度変更部４０は、シリンダ部４１とロッド部４２とを有する油圧ジャッキであり、シリンダ部４１が移動部２０の本体部２１に連結され、ロッド部４２が移動部２０の型枠部材支持部２２に連結されている。このように設置された油圧ジャッキを伸縮させることにより、本体部２１に対する型枠部材支持部２２の傾きが変更される。つまり、パネル部材３１（型枠）の傾きは、角度変更部４０によって変更可能である。なお、角度変更部４０は、油圧ジャッキに限定されず、本体部２１に対する型枠部材支持部２２の傾きを変更可能な構成を有していればどのような機構であってもよく、例えば、電動スクリュージャッキや電動ラックジャッキであってもよい。

このように型枠部材３０の傾きを変更したり、型枠部材３０を前後方向、すなわち、型枠部材３０を既設コンクリート１に近付ける方向及び既設コンクリート１から遠ざける方向に移動させたりするために設けられる移動部２０及び角度変更部４０は、左右方向において複数配置される。

制御部５０は、オペレータの操作に応じて、上記構成の移動部２０、角度変更部４０及びジャッキ８０の作動を制御する。制御部５０が行う具体的な制御については、後述の型枠設置方法において説明する。なお、制御部５０は、型枠装置１００に設けられるすべての移動部２０の作動を制御してもよいし、一部の移動部２０の作動のみを制御し、他の移動部２０の作動については、これに追従させるようにしてもよい。角度変更部４０及びジャッキ８０の作動の制御についても同様である。

制御部５０は、具体的には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは制御部５０に接続された装置や検出器との情報の入出力に使用される。制御部５０は、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよい。なお、動作回路としては、ＣＰＵに代えてまたはＣＰＵとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。

続いて、新設コンクリート２ｄ，２ｅを打設するために型枠部材３０を設置する工程（型枠設置方法）について、図１に加えて図３Ａ～図３Ｊを参照して説明する。図３Ａ～図３Ｊには、型枠装置１００の状態が工程順に示されている。

まず、既設コンクリート１上に新設コンクリート２ｄを打設するために、図３Ａに示すように、新設コンクリート２ｄが打設される領域にパネル部材３１の表面３１ａが臨むように、型枠部材３０が設置される。型枠部材３０の設置は、移動部２０の前後方向への移動量及び角度変更部４０の伸縮量を調整することによって行われる。

型枠部材３０の設置が完了した後、パネル部材３１の表面３１ａに、新設コンクリート２ｄに埋設されることになる第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５が仮固定される。なお、第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５は、型枠部材３０の設置が完了する前に、パネル部材３１の表面３１ａに予め仮固定されていてもよい。

また、図３Ａに示す状態では、パネル部材３１（型枠）の下方の一部である下端部が、既設コンクリート１の最上層（２ｃ）に当接した状態となっており、補強部材３２の延長部分３２ａが、既設コンクリート１の最上層（２ｃ）に埋設された第２アンカー部材５に取り付けられた連結部材３６を介して、既設コンクリート１に連結されており、補強部材３２の縦端太３３の延出部３３ａが、間隔保持部材３７を介して既設コンクリート１に当接した状態となっている。

なお、図３Ａに示す状態では、レール部材７０は、既設コンクリート１（２ａ，２ｂ，２ｃ）に埋設された第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６に係止固定されており、基部１０は、第１梁部材１１に設けられた係止部１４を介して、レール部材７０に係止固定されるとともに、既設コンクリート１の最上層（２ｃ）に埋設された第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６に係止固定されている。

次に、図３Ｂに示すように、型枠部材３０のパネル部材３１で仕切られた領域に新設コンクリート２ｄが打設され、パネル部材３１の表面３１ａに仮固定されていた第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５が新設コンクリート２ｄに埋設される。

新設コンクリート２ｄが打設される際、パネル部材３１を後方に押圧する荷重が生じるが、上述のように、縦端太３３の延出部３３ａに間隔保持部材３７を設けておくことにより、連結部材３６により連結された部分が支点となって、型枠部材３０全体が傾動してしまうことは抑制される。このため、打設時にパネル部材３１がふらついたり、所定の位置からずれたりすることが抑制され、結果として、新設コンクリート２ｄの側面を既設コンクリート１の側面１ａの延長線上に位置させることができる。

打設された新設コンクリート２ｄが硬化した後、パネル部材３１に対する第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５の仮固定が解除されるとともに、補強部材３２の延長部分３２ａに対する連結部材３６の固定が解除される。

そして、図３Ｃに示すように、角度変更部４０を収縮させるとともに、移動部２０を後方へと移動させることによって、型枠部材３０が新設コンクリート２ｄから取り外される。

このように型枠部材３０を既設コンクリート１及び新設コンクリート２ｄから遠ざけた状態において、既設コンクリート１の最上層（２ｃ）に埋設された第２アンカー部材５に取り付けられていた連結部材３６が取り外されるとともに、新設コンクリート２ｄに埋設された第１アンカー部材４に対して支持部材６が取り付けられる。なお、新設コンクリート２ｄに埋設された第１アンカー部材４への支持部材６の取り付けは、新設コンクリート２ｄから型枠部材３０を遠ざける前に行われもよく、例えば、第１アンカー部材４の設置箇所に対応して型枠部材３０に設けられた図示しない開閉部を開放することによって行われてもよい。

続いて、図３Ｄ～図３Ｆを参照し、レール部材７０の移設工程について説明する。なお、以下では、硬化した新設コンクリート２ｄは既設コンクリート１の一部になったものとして扱う。

まず、図３Ｄに示すように、第１梁部材１１に設けられた係止部１４が支持部材６に係止固定された状態を維持することによりジャッキ８０のシリンダ部８１が支持部材６に対して固定された状態とする。そして、ロッド部８２の先端に設けられた係止部８３とレール部材７０との係止を一旦解除し、ジャッキ８０を１ストローク分伸長させる。このようにジャッキ８０を伸長させた後（図３Ｄに示す状態）、再びロッド部８２の先端に設けられた係止部８３をレール部材７０に係止固定する。

そして、支持部材６に対するレール部材７０の係止固定を解除した後、図３Ｅに示すように、ジャッキ８０を収縮させる。ジャッキ８０が収縮することにより、ロッド部８２の先端に設けられた係止部８３に係止固定されたレール部材７０は、ジャッキ８０によって上方へと引き上げられる。なお、支持部材６に対するレール部材７０の係止は、レール部材７０が下方へ滑り落ちることを防止するものであって、上方へのレール部材７０移動は許容される構造となっている。

このようにジャッキ８０の伸縮を繰り返すことによって、やがてレール部材７０の上端は、図３Ｆに示すように、既設コンクリート１の最上層（２ｄ）に埋設された第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６に到達する。

そして、既設コンクリート１の最上層（２ｄ）に埋設された第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６にレール部材７０の上端が係止固定されることにより、レール部材７０の移設工程が完了する。なお、レール部材７０が上方に移設されると、既設コンクリート１の下層（２ａ）に埋設された第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６は、レール部材７０を支持する必要がなくなるため、第１アンカー部材４から取り外される。

次に、図３Ｆ～図３Ｉを参照し、レール部材７０の移設工程に続いて行われる基部１０の移設工程について説明する。

図３Ｆに示すように、レール部材７０の移設工程が完了すると、支持部材６及びレール部材７０に対する第１梁部材１１の係止部１４の係止が解除され、ジャッキ８０のシリンダ部８１が支持部材６に対して固定されていない状態とされる。一方で、ロッド部８２の先端に設けられた係止部８３は、レール部材７０に係止固定された状態とされる。

この状態でジャッキ８０を１ストローク分伸長させると、図３Ｇに示すように、基部１０全体がジャッキ８０のシリンダ部８１とともに既設コンクリート１及びレール部材７０に対して相対的に上方へと移動する。

このようにジャッキ８０を伸長させた後、再び、レール部材７０に対して第１梁部材１１の係止部１４を係止固定させる一方で、ロッド部８２の先端に設けられた係止部８３とレール部材７０との係止を一旦解除し、ジャッキ８０を収縮させる。

ロッド部８２の先端に設けられた係止部８３とレール部材７０との係止を解除した状態でジャッキ８０を収縮させると、図３Ｈに示すように、既設コンクリート１及びレール部材７０に対する基部１０の位置が維持されたまま、ロッド部８２の先端に設けられた係止部８３のみが、シリンダ部８１に引き寄せられる。

そして、再び、レール部材７０に対する第１梁部材１１の係止部１４の係止を解除する一方で、ロッド部８２の先端に設けられた係止部８３をレール部材７０に係止固定し、ジャッキ８０を伸長させることによって、基部１０全体を既設コンクリート１及びレール部材７０に対して相対的に上方へと移動させる。

このようにジャッキ８０の伸縮を繰り返すことによって、やがて第１梁部材１１の係止部１４は、図３Ｉに示すように、既設コンクリート１の最上層（２ｄ）に埋設された第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６に到達する。

そして、既設コンクリート１の最上層（２ｄ）に埋設された第１アンカー部材４に取り付けられた支持部材６及びレール部材７０に対して第１梁部材１１の係止部１４が係止固定されることにより、基部１０の移設工程が完了する。

続いて、既設コンクリート１上に新設コンクリート２ｅを打設するために、図３Ｊに示すように、新設コンクリート２ｅが打設される領域にパネル部材３１の表面３１ａが臨むように、図３Ｉに示す状態から型枠部材３０を移動する型枠移動工程が行われる。

型枠移動工程は、移動部２０の前後方向への移動量及び角度変更部４０の伸縮量を調整することによって行われる。具体的には、パネル部材３１の表面３１ａの傾斜が既設コンクリート１の側面１ａの傾斜とほぼ一致するように角度変更部４０を伸長させるとともに、パネル部材３１（型枠）の下方の一部である下端部が、既設コンクリート１の最上層（２ｄ）に当接するように移動部２０を前方へと移動させる。

型枠部材３０の設置が完了した後、パネル部材３１の表面３１ａに、新設コンクリート２ｅに埋設されることになる第１アンカー部材４及び第２アンカー部材５が仮固定される。

このようにして図３Ａに示される状態と同じように型枠部材３０の設置が完了すると、型枠部材３０のパネル部材３１で仕切られた領域に新設コンクリート２ｅを打設する打設工程が行われる。

以上のような工程を経て、既設コンクリート１に対して型枠装置１００が上方へと順次移動し、既設コンクリート１上に新設コンクリートが順次打設される。

ここで、既設コンクリート１上に新設コンクリートを打設するために、上述の型枠移動工程において、型枠部材３０は、パネル部材３１の表面３１ａが既設コンクリート１の側面１ａのほぼ延長線上に位置するように設置されるが、既設コンクリート１の側面１ａが予め計画された設計面上から僅かにずれて形成されていると、新設コンクリートの側面も設計面上からずれてしまうことになる。このようなずれが累積されていくと、設計形状と実際の形状との差が次第に大きくなり、結果として、コンクリート構造物を設計通りに構築することができなくなるおそれがある。

このようなずれが生じないようにパネル部材３１の傾きを作業員が確認しながら移動部２０の前後方向への移動量及び角度変更部４０の伸縮量を作業員が調整することも考えられるが、このように人によって行われる調整には時間と労力がかかってしまい、結果として、コンクリート構造物の施工コストの増大や施工期間の長期化を招くこととなる。

そこで本実施形態では、予め計画されたコンクリート構造物の設計面に対して、パネル部材３１（型枠）がどの程度ずれているかを自動的に検出するとともに、検出されたずれが解消されるようにパネル部材３１の姿勢を自動的に調整している。

本実施形態では、予め計画された設計面に対するパネル部材３１のずれを検出するために、図１に示すように、パネル部材３１の表面３１ａを撮像可能な位置にカメラ６０（型枠情報取得器）が設置される。カメラ６０によって撮像された画像は、図４に示されるように、型枠装置１００の各部の作動を制御する制御部５０へと無線または有線により送信される。また、カメラ６０から制御部５０へは、画像だけではなく、カメラ６０の位置情報（緯度、経度、高度）、カメラ６０の撮像方位及びカメラ６０の傾きといったカメラ情報も送信される。図４は、型枠装置１００の作動を制御する制御システムの構成を示したブロック図である。

制御部５０は、図４に示すように、コンクリート構造物の設計データである３Ｄモデルのデータが予め記憶されたモデル記憶部５０ａと、モデル記憶部５０ａに記憶された３Ｄモデルのデータとカメラ６０により撮像された画像のデータとに基づいて、予め計画された設計面に対応するパネル部材３１の計画位置とパネル部材３１の現在位置との差分を検出する差分検出部５０ｂと、差分検出部５０ｂで検出された差分に応じて角度変更部４０の伸縮量を制御する機器制御部５０ｃと、を有する。

なお、モデル記憶部５０ａ、差分検出部５０ｂ及び機器制御部５０ｃは、制御部５０の各機能を、仮想的なユニットとして示したものであり、物理的に存在することを意味するものではない。また、制御部５０には、カメラ６０により撮像された画像とモデル記憶部５０ａに記憶された３Ｄモデルとが重畳表示される表示装置５２が接続されている。

続いて、制御部５０で行われる差分の検出とそれに伴う角度変更部４０の制御について説明する。

制御部５０の差分検出部５０ｂでは、カメラ６０によって撮像されたパネル部材３１の表面３１ａの所定の位置における画像が現在位置情報として取得されるとともに、取得された画像におけるパネル部材３１の表面３１ａの所定の位置が、計画上はどのような位置であったのかが、モデル記憶部５０ａに記憶された３Ｄモデル（図５中の符号Ｍ）から計画位置情報として取得される。そして、このように取得された現在位置情報と計画位置情報とに基づいて、パネル部材３１を移動すべき移動量（差分）が検出される。

具体的には、例えば図５に示すように、撮像された画像のデータからパネル部材３１の表面３１ａの任意の点Ｐ１を抽出し、抽出された点Ｐ１とモデル記憶部５０ａに記憶された３ＤモデルＭの設計面ＭＰとの最短距離Ｌ１を、パネル部材３１を移動すべき移動量（差分）として検出する。なお、図５は、パネル部材３１の計画位置とパネル部材３１の現在位置との差分を検出する方法の一例について説明するために、図１の矢印Ｂで示された部分を拡大して示した図であって、表示装置５２の画面に表示される内容とは異なる。

図５に示す例では、３ＤモデルＭの設計面ＭＰがパネル部材３１の計画上の位置を示す計画位置表示面に相当し、パネル部材３１の表面３１ａの上端の点Ｐ１（抽出された点Ｐ１）がパネル部材３１の現在位置を示す現在位置表示点に相当する。そして、計画位置表示面と現在位置表示点との最短距離Ｌ１が差分として検出されている。

なお、現在位置表示点（点Ｐ１）としては、例えば、角度変更部４０が伸長したときの作動軸線と収縮したときの作動軸線とを含む角度変更部４０の作動平面と、パネル部材３１の表面３１ａと、が交わることで生じる交線上の点が抽出されてもよく、この場合、交線に相当する３Ｄモデル上の直線と、抽出された点と、の最短距離が移動量（差分）として検出される。パネル部材３１の表面３１ａ上には、現在位置表示点の抽出を容易とするために、上述の交線に相当する線が予め表示されていてもよい。

また、現在位置表示点（点Ｐ１）は、図５に示されるパネル部材３１の表面３１ａの上端の点や上述の交線上の点に限定されず、パネル部材３１の表面３１ａ上において予め設定された点であれば、どのような点であってもよい。

差分検出部５０ｂで検出された移動量は、機器制御部５０ｃに送られ、機器制御部５０ｃにおいて角度変更部４０の伸縮量に換算される。そして、機器制御部５０ｃは、角度変更部４０が設定された伸縮量だけ伸縮するように、例えば、角度変更部４０に対して供給される作動油の量や角度変更部４０から排出される作動油の量を制御する。

また、検出された差分は、抽出された点Ｐ１やカメラ６０により撮像された画像、３Ｄモデルの設計面ＭＰとともに、いわゆる拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）により表示装置５２にリアルタイムで表示される。このため、作業員は、表示装置５２を見ることによって、パネル部材３１（型枠）が設計面からどの程度ずれているかを把握することができるとともに、差分に応じて角度変更部４０が伸縮することによって、カメラ６０によって撮影されるパネル部材３１と、拡張現実として表示される３Ｄモデルの設計面と、の間隔が徐々に小さくなっていく状況を確認することができる。

このように制御部５０において行われる上述の制御は、上述の型枠設置方法の型枠移動工程に引き続いて実施される。

次に、図６のフロー図を参照して、制御部５０で行われる上述の制御の流れについて説明する。

まず、ステップＳ１１では、上述の型枠設置方法において行われる型枠移動工程が完了したか否か、つまり、移動部２０を既設コンクリート１に対して近づけることによって、パネル部材３１（型枠）の下端部が既設コンクリート１に当接した状態となったか否かが判定される。パネル部材３１の下端部が既設コンクリート１に当接しているか否かは、例えば、近接センサや圧力スイッチによって検知される。

型枠移動工程が完了したと判定されると、ステップＳ１２に進み、カメラ６０によりパネル部材３１の表面３１ａが撮像される。

続くステップＳ１３では、モデル記憶部５０ａに予め記憶された３Ｄモデルのデータと、ステップＳ１２においてカメラ６０により撮像された画像のデータと、に基づいて、予め計画されたパネル部材３１の計画位置とパネル部材３１の現在の位置との差分が検出される（差分検出工程）。

具体的には、上述のように、撮像された画像のデータから抽出されたパネル部材３１の表面３１ａ上の任意の点Ｐ１と、モデル記憶部５０ａに記憶された３ＤモデルＭの設計面ＭＰと、の最短距離Ｌ１が差分として検出される。

ステップＳ１３において差分が検出されると、ステップＳ１４において、差分が予め設定された閾値よりも大きいか否か、つまり、計画面に対するパネル部材３１の表面３１ａのずれが、パネル部材３１の位置を修正しなければならないほど大きいか否かが判定される。

ステップＳ１４において、差分が閾値よりも大きいと判定されると、パネル部材３１の位置を修正する必要があるとしてステップＳ１５に進み、差分が閾値以下であると判定されると、パネル部材３１の位置を修正する必要がないとして角度変更部４０の制御を終了する。

ステップＳ１５では、検出された差分に応じて角度変更部４０を作動させることによって、パネル部材３１の位置を予め計画されたパネル部材３１の計画位置、すなわち、モデル記憶部５０ａに記憶された３ＤモデルＭの設計面ＭＰへと近付ける（型枠位置調整工程）。具体的には、ステップＳ１３において検出された差分が小さくなる方向に、差分から換算された伸縮量だけ角度変更部４０を伸縮させる。

ステップＳ１５において角度変更部４０の伸縮が完了し、パネル部材３１の位置が変更されると、ステップＳ１６に進み、再びカメラ６０によりパネル部材３１の表面３１ａが撮像される。なお、カメラ６０による撮像は、ステップＳ１２から開始され、上述のステップＳ１３～Ｓ１５が行われる間にわたって継続して行われてもよい。

続くステップＳ１７では、ステップＳ１３と同様にして、予め計画されたパネル部材３１の計画位置とパネル部材３１の現在の位置との差分が、パネル部材３１の位置調整が行われた後の調整後の差分として検出される。

そして、ステップＳ１７において調整後の差分が検出されると、ステップＳ１８において、ステップＳ１５で角度変更部４０を伸縮させたことによって、ずれが十分に解消されたか否かが検証される（調整後差分確認工程）。具体的には、ステップＳ１４と同様にして、差分が予め設定された閾値よりも大きいか否かが判定される。

ステップＳ１８において、差分が閾値よりも大きいと判定されると、パネル部材３１の位置を再度修正する必要があるとしてステップＳ１５に戻り、再びパネル部材３１の位置を予め計画されたパネル部材３１の計画位置へと近付ける工程（型枠位置再調整工程）が行われる。一方、差分が閾値以下であると判定されると、パネル部材３１の位置の修正が完了したとして角度変更部４０の制御を終了する。

なお、ステップＳ１８において、複数回にわたって差分が閾値よりも大きいと判定され、ステップＳ１５～ステップＳ１８の工程が何度も繰り返される場合、角度変更部４０や差分の検出に異常があるおそれがあることから、このような場合には何らかの異常が生じたとして角度変更部４０の制御を終了するようにしてもよい。

このように、これら一連のステップにより、予め計画された設計面に対して、パネル部材３１（型枠）がどの程度ずれているのかが自動的に検出されるとともに、ずれが解消されるように角度変更部４０が適宜伸縮制御されることによって、パネル部材３１が予め計画された設計面に沿って位置するように自動的に調整される。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

本実施形態では、パネル部材３１（型枠）が、型枠移動工程と差分検出工程と型枠位置調整工程とを経て、予め計画されたパネル部材３１の計画位置、すなわち、モデル記憶部５０ａに記憶された３ＤモデルＭの設計面ＭＰへと近付けられる。このように、新たなコンクリートを打設するために設置されるパネル部材３１の位置は、既設コンクリート１が計画に対して僅かにずれて形成された場合であっても、予め計画された計画位置へと自動的に調整される。これにより、ずれが累積されることが抑制され、結果として、パネル部材３１を用いて構築されるコンクリート構造物の構築精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、予め計画されたコンクリート構造物の設計面ＭＰに対して、パネル部材３１（型枠）がどの程度ずれているかが自動的に検出されるとともに、ずれが解消されるようにパネル部材３１の傾きが自動的に調整される。このように、パネル部材３１の傾きの調整が自動的に行われるようにすることによって、パネル部材３１の傾きを作業員が確認しながら移動部２０及び角度変更部４０の作動を作業員が調整する場合と比較し、調整作業を効率的に行うことが可能となり、結果として、コンクリート構造物の施工コストを低減させることができるとともに、施工期間を短縮化することができる。

また、本実施形態では、撮像された画像のデータからパネル部材３１の表面３１ａの任意の点Ｐ１が抽出され、抽出された点Ｐ１とモデル記憶部５０ａに記憶された３ＤモデルＭの設計面ＭＰとの最短距離Ｌ１が、パネル部材３１を移動すべき移動量（差分）として検出される。

ここで、抽出された点Ｐ１の位置を修正する方法としては、抽出された点Ｐ１が計画上はどのような位置にあるべきであったのかを３ＤモデルＭから座標で求め、求められた座標と抽出された点Ｐ１の座標と比較することも考えられる。

しかしながら、前後や上下、左右に座標がずれていたとしても、パネル部材３１を前後や上下、左右それぞれの方向に沿って僅かに移動させてずれを解消するには、複雑な機構が必要になるとともに、多大な労力と時間を要することから、現実的ではない。

これに対して、本実施形態では、上述のように、面に対する点の最短距離からパネル部材３１を移動すべき移動量が求められる。したがって、比較的簡素な機構によって容易にパネル部材３１の位置を予め計画された計画位置へと調整することが可能である。

次に、本実施形態の変形例について説明する。なお、以下のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

上記実施形態では、型枠情報取得器として、パネル部材３１の表面３１ａを撮像可能なカメラ６０が用いられている。型枠情報取得器としては、カメラ６０に限定されず、レーザ光等の光波を用いてパネル部材３１の表面３１ａに設けられた視標の位置情報を取得可能なトータルステーションが用いられてもよい。

この場合、パネル部材３１の表面３１ａの所定の位置には、トータルステーションから照射された光波を反射可能な視標が設けられる。視標は、例えば、角度変更部４０が伸長したときの作動軸線と収縮したときの作動軸線とを含む角度変更部４０の作動平面と、パネル部材３１の表面３１ａと、が交わることで生じる交線上に複数配置される。

そして、制御部５０では、トータルステーションによって測定された視標の位置と、視標が設計上位置すべき設計線と、の最短距離が差分として検出される。なお、視標が設計上位置すべき設計線は、上述の３ＤモデルＭの設計面ＭＰ上の線であって、直線式として制御部５０に予め記憶される。

このように差分が検出されると、上記実施形態と同様にして、差分が小さくなるように、角度変更部４０が適宜伸縮制御されることによって、パネル部材３１が予め計画された設計面に沿って位置するように自動的に調整される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００・・・型枠装置
１・・・既設コンクリート
１０・・・基部
２０・・・移動部
３０・・・型枠部材
３１・・・パネル部材（型枠）
４０・・・角度変更部
５０・・・制御部
６０・・・カメラ（型枠情報取得器）

Claims (2)

1. 既設コンクリートに積層して新たなコンクリートを打設するための型枠を型枠装置によって設置する型枠設置方法であって、
   前記型枠装置は、
   前記既設コンクリートによって支持される基部と、
   前記基部上を前記既設コンクリートに対して近づく方向及び離れる方向に移動可能な移動部と、
   前記移動部に回動自在に支持された前記型枠と、
   前記移動部に対する前記型枠の角度を変更可能な角度変更部と、
   前記移動部及び前記角度変更部の作動を制御する制御部と、を備え、
   前記型枠設置方法は、
   前記移動部を前記既設コンクリートに対して近づけて、前記型枠の一部を前記既設コンクリートに当接させる型枠移動工程と、
   予め計画された前記型枠の計画位置と前記型枠の現在位置との差分を検出する差分検出工程と、
   前記差分に応じて前記角度変更部を作動させて前記型枠の位置を前記計画位置へと近付ける型枠位置調整工程と、を含み、
   前記差分検出工程では、予め記憶された前記型枠の前記計画位置を示す計画位置表示面と、型枠情報取得器により取得された前記型枠の前記現在位置を示す現在位置表示点と、の最短距離が、前記差分として検出される、
   型枠設置方法。
2. 前記型枠位置調整工程が行われた後に前記型枠の前記計画位置と前記型枠の現在の位置との調整後差分を確認する差分確認工程と、
   前記調整後差分に応じて前記角度変更部を作動させて前記型枠の位置を前記計画位置へと近付ける型枠位置再調整工程と、をさらに含む、
   請求項１に記載の型枠設置方法。