(57)【要約】 【課題】アンダーピニングにおいて既設構造物の鉛直変位やジャッキの支持荷重を意図した通りに調整する。【解決手段】本発明に係るジャッキ操作システム１は、函体２の下方に配置された油圧ジャッキ７、該函体の鉛直位置を計測する変位計８、油圧ジャッキ７の支持荷重を計測する圧力計１３及び演算処理部９を備え、該演算処理部は、変位計８で得られた鉛直位置の変動傾向を判定するとともに、圧力計１３で得られた支持荷重の変動傾向を判定し、該判定結果を、鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ支持荷重の変動傾向が増加である場合、鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ支持荷重の変動傾向が減少である場合、鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向が減少である場合、及び鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加である場合に分類し、これをディスプレイ１１に表示するようになっている。【選択図】  図１
2014095199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物とその下方に位置し該既設構造物の荷重を受け替える受替え構造物との間に配置されたジャッキと、
前記既設構造物の鉛直位置を前記ジャッキの支持点で計測する位置計測手段と、
前記ジャッキが負担している荷重を支持荷重として計測する荷重計測手段と、
前記位置計測手段で得られた相異なる２つの時刻における前記鉛直位置の計測値から該鉛直位置の変動傾向を判定するとともに前記荷重計測手段で得られた前記２つの時刻における前記支持荷重の計測値から該支持荷重の変動傾向を判定し、該判定結果を、前記鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が増加である場合、前記鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が減少である場合、前記鉛直位置の変動傾向が上向きで前記支持荷重の変動傾向が減少である場合、及び前記鉛直位置の変動傾向が下向きで前記支持荷重の変動傾向が増加である場合に分類する演算処理手段と、
該演算処理手段で行われた分類結果を出力する出力手段とを備えたことを特徴とするアンダーピニングにおけるジャッキ操作システム。
【請求項２】
前記分類結果が前記ジャッキごとにかつ該ジャッキの配置状況と合わせて出力されるように前記出力手段を構成した請求項１記載のアンダーピニングにおけるジャッキ操作システム。
【請求項３】
既設構造物とその下方に位置し該既設構造物の荷重を受け替える受替え構造物との間に配置されたジャッキと、前記既設構造物の鉛直位置を前記ジャッキの支持点で計測する位置計測手段と、前記ジャッキが負担している荷重を支持荷重として計測する荷重計測手段と、前記ジャッキを駆動制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記位置計測手段で得られた相異なる２つの時刻における前記鉛直位置の計測値から該鉛直位置の変動傾向を判定するとともに前記荷重計測手段で得られた前記２つの時刻における前記支持荷重の計測値から該支持荷重の変動傾向を判定し、前記鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が増加であるときは前記ジャッキが収縮するように、前記鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が減少であるときは前記ジャッキが伸長するように該ジャッキをそれぞれ駆動制御するとともに、前記鉛直位置の変動傾向が上向きで前記支持荷重の変動傾向が減少であるとき又は前記鉛直位置の変動傾向が下向きで前記支持荷重の変動傾向が増加であるときは前記ジャッキを操作対象外とするようになっていることを特徴とするアンダーピニングにおけるジャッキ制御システム。
【請求項４】
既設構造物とその下方に位置する受替え構造物との間に配置されたジャッキを介して前記既設構造物の荷重を前記受替え構造物で受け替えるアンダーピニングにおけるジャッキ操制御作方法において、
前記既設構造物の鉛直位置を前記ジャッキの支持点で計測するとともに前記ジャッキが負担している荷重を支持荷重として計測し、
前記計測された鉛直位置のうち、相異なる２つの時刻における計測値から前記鉛直位置の変動傾向を判定するとともに、前記支持荷重のうち、前記２つの時刻における計測値から該支持荷重の変動傾向を判定し、
前記鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が増加であるときは前記ジャッキを収縮させ、前記鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が減少であるときは前記ジャッキを伸長させるとともに、前記鉛直位置の変動傾向が上向きで前記支持荷重の変動傾向が減少であるとき又は前記鉛直位置の変動傾向が下向きで前記支持荷重の変動傾向が増加であるときは前記ジャッキを操作対象外とすることを特徴とするアンダーピニングにおけるジャッキ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンダーピニング工法で地中構造物を構築する際に適用されるジャッキ操作システム並びにジャッキ制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下空間に地中構造物を構築する際には、地上に構築されたビルや高架橋といった既設構造物に影響が及ばないよう、該既設構造物の荷重を受け替えた上で地中構造物を構築するアンダーピニング工法が採用されるが、都市部においては、道路トンネルや鉄道トンネルなどの地中構造物が既に構築されている場合が多く、その場合には、これらの地中構造物も既設構造物として荷重の受替えを行う必要があるため、アンダーピニング工法にはより高い信頼性や安全性が求められる。
【０００３】
アンダーピニング工法を用いて地中構造物を構築するには、仮受け桁や仮受け杭からなる受替え構造物を予め地中に構築し、該受替え構造物で既設構造物の荷重を受け替えながら、該既設構造物の下方を掘削してその掘削箇所にあらたな地中構造物を構築する。
【０００４】
ここで、受替え構造物に沈下や隆起が生じることがあり、その場合には、該受替え構造物が支持する既設構造物に鉛直変位が生じたり、既設構造物から受替え構造物への力の流れが変動したりする。
【０００５】
そのため、アンダーピニング工法で地中構造物を構築する際は、既設構造物の鉛直変位を計測しつつその計測値が許容値を上回らないかどうかを監視し、該鉛直変位が許容値を上回る懸念があるときは、既設構造物と受替え構造物との間に配置されたジャッキを伸縮することで既設構造物の鉛直変位を調整する必要があり、特に、既設構造物が道路トンネルや鉄道トンネルであってそれらの供用を中断できない場合には、車両走行時の安全性の観点で既設構造物の鉛直変位を例えば数ｍｍ程度以下に抑えねばならない。
【０００６】
また、ジャッキが負担する荷重を支持荷重として計測することで既設構造物から受替え構造物への荷重伝達の流れを監視し、ジャッキの支持荷重が許容値を上回る懸念がある場合、そのジャッキを縮めることで、既設構造物や受替え構造物に過大な応力が発生しないよう留意する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2004-150151号公報
【特許文献２】特開2004-107971号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、受替え構造物の沈下や隆起は、様々な要因が複雑に影響し合って生じるため、ある支持点での鉛直変位や支持荷重が許容値を上回った場合において、その鉛直変位や支持荷重が小さくなる方向に該支持点のジャッキを操作したとしても、意図した通りに鉛直変位や支持荷重を調整できるとは限らず、例えば、鉛直変位が許容値を上回った支持点でジャッキを伸縮操作してもその鉛直変位を許容値以下に抑えることができなかったり、支持荷重が許容値を上回った支持点でジャッキを収縮操作しても、支持荷重が下がらないばかりか、周囲の支持点における鉛直変位が過大になったりといった事態が生じるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、アンダーピニング工法で地中構造物を構築するにあたり、既設構造物の鉛直変位やジャッキの支持荷重を意図した通りに調整することが可能なアンダーピニングにおけるジャッキ操作システム並びにジャッキ制御システム及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作システムは請求項１に記載したように、既設構造物とその下方に位置し該既設構造物の荷重を受け替える受替え構造物との間に配置されたジャッキと、
前記既設構造物の鉛直位置を前記ジャッキの支持点で計測する位置計測手段と、
前記ジャッキが負担している荷重を支持荷重として計測する荷重計測手段と、
前記位置計測手段で得られた相異なる２つの時刻における前記鉛直位置の計測値から該鉛直位置の変動傾向を判定するとともに前記荷重計測手段で得られた前記２つの時刻における前記支持荷重の計測値から該支持荷重の変動傾向を判定し、該判定結果を、前記鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が増加である場合、前記鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が減少である場合、前記鉛直位置の変動傾向が上向きで前記支持荷重の変動傾向が減少である場合、及び前記鉛直位置の変動傾向が下向きで前記支持荷重の変動傾向が増加である場合に分類する演算処理手段と、
該演算処理手段で行われた分類結果を出力する出力手段とを備えたものである。
【００１１】
また、本発明に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作システムは、前記分類結果が前記ジャッキごとにかつ該ジャッキの配置状況と合わせて出力されるように前記出力手段を構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係るアンダーピニングにおけるジャッキ制御システムは請求項３に記載したように、既設構造物とその下方に位置し該既設構造物の荷重を受け替える受替え構造物との間に配置されたジャッキと、前記既設構造物の鉛直位置を前記ジャッキの支持点で計測する位置計測手段と、前記ジャッキが負担している荷重を支持荷重として計測する荷重計測手段と、前記ジャッキを駆動制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記位置計測手段で得られた相異なる２つの時刻における前記鉛直位置の計測値から該鉛直位置の変動傾向を判定するとともに前記荷重計測手段で得られた前記２つの時刻における前記支持荷重の計測値から該支持荷重の変動傾向を判定し、前記鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が増加であるときは前記ジャッキが収縮するように、前記鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が減少であるときは前記ジャッキが伸長するように該ジャッキをそれぞれ駆動制御するとともに、前記鉛直位置の変動傾向が上向きで前記支持荷重の変動傾向が減少であるとき又は前記鉛直位置の変動傾向が下向きで前記支持荷重の変動傾向が増加であるときは前記ジャッキを操作対象外とするようになっているものである。
【００１３】
また、本発明に係るアンダーピニングにおけるジャッキ制御方法は請求項４に記載したように、既設構造物とその下方に位置する受替え構造物との間に配置されたジャッキを介して前記既設構造物の荷重を前記受替え構造物で受け替えるアンダーピニングにおけるジャッキ操作方法において、
前記既設構造物の鉛直位置を前記ジャッキの支持点で計測するとともに前記ジャッキが負担している荷重を支持荷重として計測し、
前記計測された鉛直位置のうち、相異なる２つの時刻における計測値から前記鉛直位置の変動傾向を判定するとともに、前記支持荷重のうち、前記２つの時刻における計測値から該支持荷重の変動傾向を判定し、
前記鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が増加であるときは前記ジャッキを収縮させ、前記鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が減少であるときは前記ジャッキを伸長させるとともに、前記鉛直位置の変動傾向が上向きで前記支持荷重の変動傾向が減少であるとき又は前記鉛直位置の変動傾向が下向きで前記支持荷重の変動傾向が増加であるときは前記ジャッキを操作対象外とするものである。
【００１４】
アンダーピニング工法で既設構造物の荷重を受替え構造物で受け替える際、既設構造物に鉛直変位が生じる、換言すれば既設構造物の鉛直位置に変動を生じる要因、あるいはジャッキの支持荷重が変動する要因は、主として受替え構造物の沈下や隆起にあるところ、既設構造物が一定の平面的拡がりを持っていてその拡がり範囲にわたってジャッキが複数配置されている場合、ある支持点での受替え構造物の沈下や隆起は、その支持点のみならず、他の支持点にも該支持点における鉛直位置の変動や支持荷重の変動という形で影響を及ぼす。
【００１５】
そのため、ある支持点で既設構造物の鉛直位置が変動したからといって、その支持点で受替え構造物が沈下隆起したとは限らず、上向きの変動に対してジャッキを収縮させ、あるいは下向きの変動に対してジャッキを伸長させても、鉛直位置の変動を元に戻すことができない場合がある。
【００１６】
支持荷重についても同様であり、ある支持点でジャッキの支持荷重が変動したからといって、その支持点で受替え構造物が沈下隆起したとは限らず、支持荷重の増加に対してジャッキを収縮させ、あるいは支持荷重の減少に対してジャッキを伸長させても、支持荷重の変動を元に戻すことができない場合がある。
【００１７】
本出願人は、このような状況を踏まえつつ、実際の工事で得られた計測データを詳細に分析検討したところ、ある支持点における既設構造物の鉛直位置変動だけをジャッキ操作の判断対象にするのではなく、該支持点におけるジャッキの支持荷重変動も判断対象に加えることにより、上記支持点で観測された既設構造物の鉛直位置変動が、該支持点での受替え構造物の沈下隆起を原因とするものなのか、それとも他の支持点での受替え構造物の沈下隆起を原因とするものなのかを区別し、あるいは、ある支持点におけるジャッキの支持荷重変動だけをジャッキ操作の判断対象にするのではなく、該支持点における既設構造物の鉛直位置変動も判断対象に加えることにより、上記支持点で観測されたジャッキの支持荷重変動が、該支持点での受替え構造物の沈下隆起を原因とするものなのか、それとも他の支持点での受替え構造物の沈下隆起を原因とするものなのかを区別した上でジャッキ操作の判断を行うことができるというあらたな知見を見出したものである。
【００１８】
［第１の発明］
すなわち、第１の発明に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作システムにおいては、既設構造物とその荷重を受け替える受替え構造物との間にジャッキを配置するとともに該ジャッキを操作するようになっているが、ジャッキを操作するにあたっては、まず、位置計測手段で得られた相異なる２つの時刻における鉛直位置の計測値から、その変動傾向が上向きなのか下向きなのかを演算処理手段で判定するとともに、荷重計測手段で得られた上述の２つの時刻における支持荷重の計測値から、その変動傾向が増加なのか減少なのかを演算処理手段で判定する。
【００１９】
次に、判定された鉛直位置及び支持荷重の各変動傾向を以下のように分類する。すなわち、
(a)  鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ支持荷重の変動傾向が増加である場合
(b)  鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ支持荷重の変動傾向が減少である場合
(c)  鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向が減少である場合
(d)  鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加である場合
【００２０】
ある支持点で鉛直位置が上向きに変動するのは、受替え構造物の隆起が原因であると概ね判断することはできるが、隆起箇所がその支持点であるかどうかはわからない。
【００２１】
しかし、その支持点での支持荷重の変動傾向を調べて該変動傾向とも併せて判断するようにすれば、支持荷重の増加が、その直下で受替え構造物が隆起したことを意味し、支持荷重の減少が、その近傍で受替え構造物の隆起が生じたために、それまで負担していた荷重が近傍に流れるようになったことを意味することから、(a)の場合には、その支持点直下に存在する受替え構造物が隆起し、(c)の場合には、その支持点ではなく、他の支持点、特に近傍支持点の下方に存在する受替え構造物が隆起したと判断することができる。
【００２２】
また、ある支持点で鉛直位置が下向きに変動するのは、受替え構造物の沈下が原因であると概ね判断することはできるが、沈下箇所がその支持点であるかどうかはわからない。
【００２３】
しかし、その支持点での支持荷重の変動傾向を調べて該変動傾向とも併せて判断するようにすれば、支持荷重の減少が、その直下で受替え構造物が沈下したことを意味し、支持荷重の増加が、その近傍で受替え構造物の沈下が生じたために、該近傍の支持点が負担していた荷重が直下に流れるようになったことを意味することから、(b)の場合には、その支持点直下に存在する受替え構造物が沈下し、(d)の場合には、その支持点ではなく、他の支持点、特に近傍支持点の下方に存在する受替え構造物が沈下したと判断することができる。
【００２４】
したがって、(a)〜(d)の分類結果を出力手段で出力するようにすれば、ある支持点で観測された既設構造物の鉛直位置変動やジャッキの支持荷重変動が、その支持点直下の受替え構造物の挙動に起因して生じたのか、それとも該支持点近傍の他の支持点における受替え構造物の挙動に起因して生じたのかを容易に判別することができるとともに、その判別に基づいて、(a)の場合にはジャッキが収縮するように、(b)の場合にはジャッキが伸長するようにそれぞれジャッキを駆動制御し、(c)又は(d)の場合にはジャッキ操作の対象外とするといった操作内容の決定が可能となり、かくして試行錯誤によるのではなく、必要十分なジャッキだけを操作対象とした合理的なジャッキ操作で、既設構造物における鉛直位置の変動、換言すれば鉛直変位の発生やジャッキの支持荷重の変動を未然に防止することができる。
【００２５】
出力手段は、プリンタ、ディスプレイといった表示手段あるいは音声出力手段で構成することが可能である。
【００２６】
ここで、(a)〜(d)の分類結果をどのような形態で出力するかは任意であるが、上述の分類結果が、ジャッキごとにかつ該ジャッキの配置状況と合わせて出力されるように出力手段を構成したならば、どのジャッキをどのように操作すればよいかが一目瞭然に把握されることとなり、かくしてアンダーピニングにおけるジャッキの操作をより合理的に行うことが可能となる。
【００２７】
［第２の発明］
第２の発明に係るアンダーピニングにおけるジャッキ制御システム及び方法においては、既設構造物とその荷重を受け替える受替え構造物との間にジャッキを配置するとともに該ジャッキを制御手段で駆動制御するようになっているが、ジャッキを駆動制御するにあたっては、まず、位置計測手段で得られた相異なる２つの時刻における鉛直位置の計測値から、その変動傾向が上向きなのか下向きなのかを判定するとともに、荷重計測手段で得られた上述の２つの時刻における支持荷重の計測値から、その変動傾向が増加なのか減少なのかを判定する。
【００２８】
次に、判定された鉛直位置及び支持荷重の各変動傾向に基づいて以下のようにジャッキ操作の内容を決定する。すなわち、
(a′)  鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ支持荷重の変動傾向が増加であるときは、その支持点のジャッキを収縮させる。
(b′)  鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ支持荷重の変動傾向が減少であるときは、その支持点のジャッキを伸長させる。
(c′)  鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向が減少であるときは、その支持点のジャッキを操作対象外とし、特段の操作を行わない。
(d′)  鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加であるときも(c)と同様、その支持点のジャッキを操作対象外とし、特段の操作を行わない。
【００２９】
このようにすると、第１の発明で述べたように、ある支持点で観測された既設構造物の鉛直位置変動やジャッキの支持荷重変動が、その支持点直下の受替え構造物の挙動に起因して生じたのか、それとも該支持点近傍の他の支持点における受替え構造物の挙動に起因して生じたのかを区別した上でジャッキ操作の内容を判断することが可能となり、かくして試行錯誤によるのではなく、必要十分なジャッキだけを操作対象とした合理的なジャッキ操作で、既設構造物における鉛直位置の変動、換言すれば鉛直変位の発生やジャッキの支持荷重の変動を未然に防止することができる。
【００３０】
位置計測手段は、各支持点での既設構造物の鉛直位置を把握することができる限り、どのように構成するかは任意であって、各支持点の鉛直位置を個別かつ直接的に計測する場合をはじめ、既設構造物の代表点で鉛直位置及び水平２軸回りの傾斜角度を計測し、あるいは既設構造物の相異なる２点で鉛直位置をそれぞれ計測して、それらの計測値を座標変換することで各支持点での鉛直位置を求める間接的な計測構成も採用可能である。
【００３１】
位置計測手段は、例えば既設構造物を構成する函体の底版に変位計を設置して構成すればよい。
【００３２】
荷重計測手段は、ジャッキに内蔵されている圧力計を用いて構成することが可能である。
【００３３】
受替え構造物の沈下あるいは隆起とは、受替え構造物又はそれを構成する構造要素の全体移動による沈下あるいは隆起をはじめ、受替え構造物又はそれを構成する構造要素の変形による局所的な沈下あるいは隆起を含むものであって、受替え構造物が例えば仮受け杭及びそれに架け渡された仮受け桁で構成される場合であれば、仮受け杭の沈下や隆起、それに伴う仮受け桁の沈下や隆起、仮受け桁の撓みなどが包摂される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作システムの図であり、(a)は配置図、(b)はブロック図。
【図２】本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作システムの作用を示した説明図。
【図３】鉛直位置の変動傾向及び支持荷重の変動傾向の分類結果がディスプレイ１１に表示された様子を示した図。
【図４】本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ制御システムの図であり、(a)は配置図、(b)はブロック図。
【図５】本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ制御方法の実施手順を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作システム並びにジャッキ制御システム及び方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３６】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作システムを示した図である。同図に示すように、本実施形態に係るジャッキ操作システム１は、鉄道トンネルの函体２を受替え対象の既設構造物とし、該函体の荷重を、地盤３に構築された仮受け杭４及び該仮受け杭に架け渡された仮受け桁５からなる受替え構造物で受け替えつつ、仮受け桁５の下方にあらたな地中構造物６を構築するアンダーピニング工法に適用されるものであって、函体２の下面を支持点として該函体を支持できるように仮受け桁５との間に複数台配置された油圧ジャッキ７と、函体２の鉛直位置を計測する位置計測手段としての変位計８と、油圧ジャッキ７が負担している荷重を支持荷重として計測する荷重計測手段としての圧力計１３と、演算処理手段としての演算処理部９とを備える。
【００３７】
演算処理部９は、パソコン１２を構成するＣＰＵ、マザーボード、メモリーといったハードウェアと該ハードウェア上で動作するソフトウェアとで構成することが可能であり、パソコン１２には、各種データを格納する記憶手段としてのハードディスク１０と、演算処理部９で行われた演算処理結果を出力する出力手段としてのディスプレイ１１を備えてある。
【００３８】
変位計８は、函体２を構成する底版上であって油圧ジャッキ７による支持点の直上位置にそれぞれ据え付けてあり、該支持点での函体２の鉛直位置を計測できるようになっている。
【００３９】
圧力計１３は、油圧ジャッキ７にそれぞれ内蔵する形で構成することができる。
【００４０】
演算処理部９は、変位計８で得られた相異なる２つの時刻ｔ1，ｔ2における鉛直位置の計測値から該鉛直位置の変動傾向を判定するとともに、圧力計１３で得られた２つの時刻ｔ1，ｔ2における支持荷重の計測値から該支持荷重の変動傾向を判定し、該判定結果を、鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ支持荷重の変動傾向が増加である場合、鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ支持荷重の変動傾向が減少である場合、鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向が減少である場合、及び鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加である場合に分類するようになっている。
【００４１】
本実施形態に係るジャッキ操作システム１においては、管理対象が鉛直変位であれば、基準となる鉛直位置からの時刻ｔ2の鉛直位置の偏差が許容値を上回ったとき、管理対象が支持荷重であれば、基準となる支持荷重からの時刻ｔ2の支持荷重の偏差が許容値を上回ったとき、変位計８で得られた相異なる２つの時刻ｔ1，ｔ2における鉛直位置の計測値から、その変動傾向が上向きなのか下向きなのかを演算処理部９で判定するとともに、圧力計１３で得られた２つの時刻ｔ1，ｔ2における支持荷重の計測値から、その変動傾向が増加なのか減少なのかを演算処理部９で判定する。
【００４２】
鉛直位置や支持荷重の計測データは、記憶手段であるハードディスク１０に適宜保存するとともに、必要に応じてディスプレイ１１に表示するようにすればよい。
【００４３】
次に、判定された鉛直位置及び支持荷重の各変動傾向を以下のように分類する。すなわち、
(a)  鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ支持荷重の変動傾向が増加である場合
(b)  鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ支持荷重の変動傾向が減少である場合
(c)  鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向が減少である場合
(d)  鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加である場合
【００４４】
図２(a)は、受替え構造物を構成する３本の仮受け杭４のうち、右側の仮受け杭４が隆起したときの様子を示したものであって、かかる場合には、該仮受け杭の隆起を受けて、函体２が水平姿勢の状態（時刻ｔ1）から右上がりの状態（時刻ｔ2）へと移行するため、図１(a)における油圧ジャッキ７の配置箇所に対応する支持点Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5での鉛直位置変動はいずれも上向きで、その傾向は右側に行くほど大きくなる。
【００４５】
一方、各支持点における油圧ジャッキ７の支持荷重は、例えば均等荷重状態（時刻ｔ1）から、支持点Ｒ3や支持点Ｒ4で小さく支持点Ｒ5で大きい不均等状態へと移行する。
【００４６】
これは、右側の仮受け杭４が隆起したことにより、それまで支持点Ｒ2〜Ｒ4で支持されていた荷重が、Ｒ5に流れるという荷重伝達の流れの変化が生じたためである。
【００４７】
そのため、支持荷重変動は、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4で減少傾向となり，Ｒ5で増加傾向となる。
【００４８】
以上のことから、鉛直位置及び支持荷重の各変動傾向は、支持点Ｒ2〜支持点Ｒ4では上述の(c)に分類され、支持点Ｒ5では(a)に分類される。
【００４９】
次に、分類された結果をディスプレイ１１に表示する。
【００５０】
図３(a)は、上述の分類結果をディスプレイ１１に表示した様子を示したものであって、函体２の下面に配置された油圧ジャッキ７の平面配置状況を、該各油圧ジャッキの支持点の平面位置が格子中心となる格子模様２１として示してあるとともに、各格子内を上述した分類結果に対応する色で着色することで、各支持点における分類結果がわかるように構成してある。
【００５１】
格子模様２１は、函体２の材軸直交方向（幅方向）が画面の横方向に対応し、該函体の材軸方向が画面の縦方向に対応するように作成してあるとともに、画面を上下にスクロールすることで、油圧ジャッキ７の配置状況及び該各支持点における分類結果を、函体２の材軸方向に沿ってスムーズに閲覧できるようになっている。
【００５２】
ここで、支持点Ｒ1〜支持点Ｒ5は、図１(a)に示した断面位置での油圧ジャッキ７の支持点に対応する。
【００５３】
このように上述の分類結果をディスプレイ１１に表示すると、格子２２ａは、鉛直位置及び支持荷重ともに実質的な変動がないことを示す「グレー」に着色され、格子２２ｂ〜２２ｄは、上述の分類で(c)に該当する、すなわち、鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向が減少であることを示す「青」に着色され、格子２２ｅは、上述の分類で(a)に該当する、すなわち鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ支持荷重の変動傾向が増加であることを示す「赤」に着色されているので、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4では、鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向は減少であり、よって該各支持点の直下ではなく、他の支持点の下方で受替え構造物の隆起が生じていると判断することができる。また、支持点Ｒ5では、鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向が増加であり、よって該支持点の直下で受替え構造物の隆起が生じていると判断することができる。
【００５４】
図２(b)は、受替え構造物を構成する３本の仮受け杭４のうち、右側の仮受け杭４が沈下したときの様子を示したものであって、かかる場合には、該仮受け杭の沈下を受けて、函体２が水平姿勢の状態（時刻ｔ1）から右下がりの状態（時刻ｔ2）へと移行するため、支持点Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5での鉛直位置変動はいずれも下向きで、その傾向は右側に行くほど大きくなる。
【００５５】
一方、各支持点における油圧ジャッキ７の支持荷重は、例えば均等荷重状態（時刻ｔ1）から、支持点Ｒ3や支持点Ｒ4で大きく支持点Ｒ5で小さい不均等状態へと移行する。
【００５６】
これは、右側の仮受け杭４が沈下したことにより、それまで支持点Ｒ5で支持されていた荷重が、Ｒ2〜Ｒ4に流れるという荷重伝達の流れの変化が生じたためである。
【００５７】
そのため、支持荷重変動は、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4で増加傾向となり，Ｒ5で減少傾向となる。
【００５８】
以上のことから、鉛直位置及び支持荷重の各変動傾向は、支持点Ｒ2〜支持点Ｒ4では上述の(d)に分類され、支持点Ｒ5では(b)に分類される。
【００５９】
この分類結果を図３(a)と同様にディスプレイ１１に表示したものが図３(b)である。
【００６０】
このように上述の分類結果をディスプレイ１１に表示すると、格子２３ａは、鉛直位置及び支持荷重ともに実質的な変動がないことを示す「グレー」に着色され、格子２３ｂ〜２３ｄは、上述の分類で(d)に該当する、すなわち、鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加であることを示す「緑」に着色され、格子２３ｅは、上述の分類で(b)に該当する、すなわち鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ支持荷重の変動傾向が減少であることを示す「黄」に着色されるているので、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4では、鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加であり、よって該各支持点の直下ではなく、他の支持点の下方で受替え構造物の沈下が生じていると判断することができる。また、支持点Ｒ5では、鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が減少であり、よって該支持点の直下で受替え構造物の沈下が生じていると判断することができる。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作システム１によれば、鉛直位置の変動傾向及び支持荷重の変動傾向が上述した(a)〜(d)のいずれに分類されるのかによって、ある支持点で観測された函体２の鉛直位置変動や油圧ジャッキ７の支持荷重変動が、その支持点直下の受替え構造物の挙動に起因して生じたのか、それとも該支持点近傍の他の支持点における受替え構造物の挙動に起因して生じたのかを容易に判別することができるとともに、その判別に基づいて、(a)の場合には油圧ジャッキ７が収縮するように、(b)の場合には油圧ジャッキ７が伸長するようにそれぞれ油圧ジャッキ７を駆動制御し、(c)又は(d)の場合には、ジャッキ操作の対象外とするといった操作内容の決定が可能となり、かくして試行錯誤によるのではなく、必要十分な油圧ジャッキ７だけを操作対象とした合理的なジャッキ操作で、函体２における鉛直位置の変動、換言すれば鉛直変位の発生や油圧ジャッキ７の支持荷重の変動を未然に防止することができる。
【００６２】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
図４は、本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ制御システムを示した図である。同図に示すように、本実施形態に係るジャッキ制御システム４１は、鉄道トンネルの函体２を受替え対象の既設構造物とし、該函体の荷重を、地盤３に構築された仮受け杭４及び該仮受け杭に架け渡された仮受け桁５からなる受替え構造物で受け替えつつ、仮受け桁５の下方にあらたな地中構造物６を構築するアンダーピニング工法に適用されるものであって、函体２の下面を支持点として該函体を支持できるように仮受け桁５との間に複数台配置された油圧ジャッキ７と、函体２の鉛直位置を計測する位置計測手段としての変位計８と、油圧ジャッキ７が負担している荷重を支持荷重として計測する荷重計測手段としての圧力計１３と、制御手段としての制御部４２とを備え、該制御部で油圧ジャッキ７を駆動制御できるようになっている。
【００６４】
制御部４２は、パソコン１２を構成するＣＰＵ、マザーボード、メモリーといったハードウェアと該ハードウェア上で動作するソフトウェアとで構成することが可能であり、パソコン１２には、各種データを格納する記憶手段としてのハードディスク１０とディスプレイ１１とを備えてある。
【００６５】
ここで、制御部４２は、変位計８で得られた相異なる２つの時刻ｔ1，ｔ2における鉛直位置の計測値から該鉛直位置の変動傾向を判定するとともに、圧力計１３で得られた２つの時刻ｔ1，ｔ2における支持荷重の計測値から該支持荷重の変動傾向を判定し、鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ支持荷重の変動傾向が増加であるときは、その支持点の油圧ジャッキ７が収縮するように、鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ前記支持荷重の変動傾向が減少であるときは、その支持点の油圧ジャッキ７が伸長するように該ジャッキをそれぞれ駆動制御するとともに、鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動傾向が減少であるとき又は鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加であるときは、その支持点の油圧ジャッキ７を操作対象外とするようになっている。
【００６６】
図５は、本実施形態に係るジャッキ制御システム４１を用いて油圧ジャッキ７を制御する手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係るジャッキ制御システム４１においては、管理対象が鉛直変位であれば、基準となる鉛直位置からの時刻ｔ2の鉛直位置の偏差が許容値を上回ったとき、管理対象が支持荷重であれば、基準となる支持荷重からの時刻ｔ2の支持荷重の偏差が許容値を上回ったとき、変位計８で得られた相異なる２つの時刻ｔ1，ｔ2における鉛直位置の計測値から、その変動傾向が上向きなのか下向きなのかを判定するとともに（ステップ１０１）、圧力計１３で得られた２つの時刻ｔ1，ｔ2における支持荷重の計測値から、その変動傾向が増加なのか減少なのかを判定する（ステップ１０２）。
【００６７】
鉛直位置や支持荷重の計測データは、記憶手段であるハードディスク１０に適宜保存するとともに、必要に応じてディスプレイ１１に表示するようにすればよい。
【００６８】
次に、上述の判定結果にしたがって、鉛直位置の変動傾向が上向きでかつ支持荷重の変動傾向が増加であるときは（ステップ１０３, YES）、その支持点の油圧ジャッキ７が収縮するように該ジャッキを制御部４２で駆動制御し（ステップ１０７）、鉛直位置の変動傾向が上向きであるが支持荷重の変動傾向が減少であるときは（ステップ１０５, YES）、その支持点の油圧ジャッキ７を操作対象外とし、特段の操作を行わない（ステップ１０９）。
【００６９】
これを図２(a)の例で説明すると、Ｒ5で鉛直位置が上向きで支持荷重も増加しているとの判定がなされるので、該判定にしたがって油圧ジャッキ７を収縮させ（ステップ１０７）、支持点Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4では、鉛直位置の変動傾向が上向きで支持荷重の変動が減少傾向であるとの判定がなされるので、該支持点では、油圧ジャッキ７を操作対象外とし、特段の操作を行わない（ステップ１０９）。
【００７０】
このようにすると、支持点Ｒ5での油圧ジャッキ７の収縮操作によって、該支持点をはじめ、支持点Ｒ2〜支持点Ｒ4の鉛直位置が時刻ｔ1時の状態に戻るとともに、それに伴って荷重の流れも元通りになる。
【００７１】
ちなみに、従来のように、変動が生じた支持点すべての油圧ジャッキを操作対象に含める考え方に従うと、図２(a)の例では、支持点Ｒ2〜支持点Ｒ5の４つの支持点で鉛直位置が上昇しているので、それらに配置された油圧ジャッキ７を全て収縮させることになるところ、この場合、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4は、支持点Ｒ5における仮受け杭４の隆起の影響を受けているだけであって、それらの直下で受替え構造物の隆起が生じているわけではないため、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4でのジャッキの収縮は不要になり、効率の悪いジャッキ操作となる。
【００７２】
加えて、支持点Ｒ5に配置された油圧ジャッキ７だけを収縮操作すれば足りる、すなわち、右側の仮受け杭４の隆起の影響を相殺すべく、その直上にある支持点Ｒ5の油圧ジャッキ７のストロークだけを短くすれば足りる状況において、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の油圧ジャッキ７に対しても収縮操作を行う、すなわちそれらのストローク量を短くしてしまうと、函体２が元の水平姿勢に戻ったとき、本来であれば、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4に流れるべき荷重が支持点Ｒ5に流れてしまい、該支持点で不測の支持荷重増加を招く懸念もある。
【００７３】
一方、鉛直位置の変動傾向が下向きでかつ支持荷重の変動傾向が減少であるときは（ステップ１０４, YES）、その支持点の油圧ジャッキ７が伸長するように該ジャッキを制御部４２で駆動制御し（ステップ１０８）、鉛直位置の変動傾向が下向きであるが支持荷重の変動傾向が増加であるときは（ステップ１０６, YES）、その支持点の油圧ジャッキ７を操作対象外とし、特段の操作を行わない（ステップ１１０）。
【００７４】
これを図２(b)の例で説明すると、Ｒ5で鉛直位置が下向きで支持荷重も減少しているとの判定がなされるので、該判定にしたがって油圧ジャッキ７を伸長させ（ステップ１０８）、支持点Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4では、鉛直位置の変動傾向が下向きで支持荷重の変動傾向が増加であるとの判定がなされるので、該支持点では、油圧ジャッキ７を操作対象外とし、特段の操作を行わない（ステップ１１０）。
【００７５】
このようにすると、支持点Ｒ5での油圧ジャッキ７の伸長操作によって、該支持点をはじめ、支持点Ｒ2〜支持点Ｒ4の鉛直位置が時刻ｔ1時の状態に戻るとともに、それに伴って荷重の流れも元通りになる。
【００７６】
ちなみに、従来のように、変動が生じた支持点すべての油圧ジャッキを操作対象に含める考え方に従うと、図２(b)の例では、支持点Ｒ2〜支持点Ｒ5の４つの支持点で鉛直位置が降下しているので、それらに配置された油圧ジャッキ７を全て伸長させることになるところ、この場合、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4は、支持点Ｒ5における仮受け杭４の沈下の影響を受けているだけであって、それらの直下で受替え構造物の沈下が生じているわけではないため、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4でのジャッキの伸長は不要になり、効率の悪いジャッキ操作となる。
【００７７】
加えて、支持点Ｒ5に配置された油圧ジャッキ７だけを伸長操作すれば足りる、すなわち、右側の仮受け杭４の沈下の影響を相殺すべく、その直上にある支持点Ｒ5の油圧ジャッキ７のストロークだけを長くすれば足りる状況において、支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の油圧ジャッキ７に対しても伸長操作を行う、すなわちそれらのストローク量を長くしてしまうと、函体２が元の水平姿勢に戻ったとき、本来であれば、支持点Ｒ5に流れるべき荷重が支持点Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4に流れてしまい、該支持点で不測の支持荷重増加を招く懸念もある。
【００７８】
また、管理対象が支持荷重である場合において、従来のように、荷重変動が許容値を超えた支持点の油圧ジャッキを収縮させるという考え方に従うと、例えばＲ2,Ｒ3,Ｒ4の３つの支持点で油圧ジャッキ７を収縮させることになるところ、この場合、支持点Ｒ5直下で沈下が生じているため、支持点Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4で収縮操作を行ってもそれらの支持荷重を小さくすることができないばかりか、支持点Ｒ5でのさらなる鉛直変位の増大を招く懸念がある。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ制御システム４１及び方法によれば、ある支持点で観測された函体２の鉛直位置変動や油圧ジャッキ７の支持荷重変動が、その支持点直下の受替え構造物の挙動に起因して生じたのか、それとも該支持点近傍の他の支持点における受替え構造物の挙動に起因して生じたのかを区別した上でジャッキ操作の内容を判断することができるため、必要十分な油圧ジャッキ７だけを操作対象とすることが可能となり、かくして試行錯誤によるのではなく、合理的なジャッキ操作で、函体２における鉛直位置の変動、換言すれば鉛直変位の発生や支持荷重変動を防止することができる。
【００８０】
また、本実施形態に係るアンダーピニングにおけるジャッキ制御システム及び方法によれば、伸縮操作が不要な油圧ジャッキ７を操作対象外とすることにより、無用なストローク調整によって不測の鉛直位置変動や支持荷重変動が生じるのを未然に防止することも可能となる。
【符号の説明】
【００８１】
１    ジャッキ操作システム
２    函体（既設構造物）
４    仮受け杭（受替え構造物）
５    仮受け桁（受替え構造物）
７    油圧ジャッキ（ジャッキ）
８    変位計（位置計測手段）
９    演算処理部（演算処理手段）
１１    ディスプレイ（出力手段）
１３    圧力計（荷重計測手段）
４１    ジャッキ制御システム
４２    制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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