(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制御システム１において、演算処理部１３は、油圧ジャッキ７のストローク量を変化させたときの函体２の各支持点に生じる鉛直変位を用いて、ストローク量を変化させた支持点から他の支持点への鉛直変位に関する影響の度合いを[Ｆ]として算出するとともに、支持点での鉛直変位｛ｖ｝のうち、油圧ジャッキ７で相殺されるべき量を調整変位｛δ｝として設定し、これに[Ｆ]-1を乗じることで油圧ジャッキ７の必要ストローク量を算出し該必要ストローク量にしたがって油圧ジャッキ７を駆動制御するようになっている。【選択図】  図１
2014092008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重の受替え対象となる既設構造物の支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)にそれぞれ設置されたジャッキと、前記既設構造物の鉛直変位を前記支持点でそれぞれ計測する鉛直変位計測手段と、演算処理手段とを備え、該演算処理手段は、前記支持点のうち、ある支持点に単位量のジャッキストロークが与えられたときの前記各支持点に生じる鉛直変位を前記支持点ごとに算出して影響係数ｆij(i=1,2,・・・N, j=1,2,・・・N)とするとともに該影響係数を要素としたマトリックス［Ｆ］の逆マトリックスを［Ｆ］-1として算出し、前記既設構造物が鉛直変位の調整対象となる状態において前記支持点での鉛直変位｛ｖ｝(ｖi(i=1,2,・・・N))を前記鉛直変位計測手段で計測するとともに該鉛直変位｛ｖ｝のうち、前記ジャッキで相殺されるべき量として設定された調整変位｛δ｝を用いて、次式、
｛ｓ｝＝［Ｆ］-1｛δ｝
を演算することにより、必要ストローク量｛ｓ｝(ｓi(i=1,2,・・・N))を算出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操作量算出システム。
【請求項２】
前記演算処理手段は、前記各支持点において計測された鉛直変位｛ｖ｝と該支持点での目標鉛直変位｛ｖt｝(ｖti(i=1,2,・・・N))との間で差、大小、比率その他の比較演算を行うことにより、前記調整変位｛δ｝を設定するようになっている請求項１記載のアンダーピニングにおけるジャッキ操作量算出システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のジャッキのストローク量が、前記演算処理手段で算出された必要ストローク量｛ｓ｝となるように、該ジャッキをそれぞれ駆動制御する制御手段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制御システム。
【請求項４】
荷重の受替え対象となる既設構造物の支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)に設置されたジャッキのうち、ｊ番目のジャッキのストローク量を変化させてそのときの前記各支持点に生じる前記既設構造物の鉛直変位を計測するとともに該計測値を前記ストローク量で除することで影響係数ｆij(i=1,2,・・・N)を算出し、
前記ｊを１からＮまで順次変更しながら前記影響係数の算出工程を繰り返し行うことで、ｆij(i=1,2,・・・N, j=1,2,・・・N)を要素とするマトリックス［Ｆ］を算出し、
マトリックス［Ｆ］の逆マトリックス［Ｆ］-1を算出し、
前記既設構造物が鉛直変位の調整対象となる状態において前記支持点での鉛直変位｛ｖ｝(ｖi(i=1,2,・・・N))を計測し、
該鉛直変位｛ｖ｝のうち、前記ジャッキで相殺されるべき量として調整変位｛δ｝を設定するとともに、該調整変位を用いて、次式、
｛ｓ｝＝［Ｆ］-1｛δ｝
を演算することにより、必要ストローク量｛ｓ｝(ｓi(i=1,2,・・・N))を算出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操作量算出方法。
【請求項５】
前記各支持点において計測された鉛直変位｛ｖ｝と該支持点での目標鉛直変位｛ｖt｝(ｖti(i=1,2,・・・N))との間で差、大小、比率その他の比較演算を行うことにより、前記調整変位｛δ｝を設定する請求項４記載のアンダーピニングにおけるジャッキ操作量算出方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５記載の必要ストローク量｛ｓ｝の算出後、前記ジャッキのストローク量が前記必要ストローク量となるように該ジャッキをそれぞれ駆動制御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量算出システム及び方法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、例えば既設構造物の下方を掘削しつつその掘削箇所に仮受け桁を配置することで該仮受け桁で既設構造物の荷重を受け替え、かかる状態であらたな地中構造物の構築を行うが、その間、既設構造物の鉛直変位には細心の注意を払わねばならない。
【０００４】
既設構造物の鉛直変位を管理するには、既設構造物と上述の例では仮受け桁との間にジャッキを配置するとともに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場合、その箇所に配置されたジャッキを伸縮する。
【０００５】
ここで、比較的小規模なアンダーピニングでは、オペレータが個々のジャッキを操作する手動制御で足りるが、既設構造物が例えば鉄道や道路の函体であってジャッキの数が数百にも及ぶ場合には、手動制御に代えてコンピュータによる自動制御が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、受替え対象である既設構造物が地中構造物であれば、周辺地盤からさまざまな方向に変形拘束を受ける上、該既設構造物が鉄道トンネル等の函体の場合には、それ自体が連続した不静定構造物となるため、ジャッキ操作を行ったときの既設構造物の挙動はきわめて複雑となる。
【０００８】
そのため、オペレータの操作による手動制御にしろ、コンピュータによる自動制御にしろ、ある支持点で計測された鉛直変位が小さくなる方向に該支持点のジャッキを伸縮するといった操作では、意図した通りに既設構造物の鉛直変位を調整することが困難な場合が生じ、例えば、ジャッキ操作を行った支持点では許容範囲内に収めることができたものの、ジャッキ操作を行っていない支持点で鉛直変位が逆に許容範囲を上回ったり、ジャッキ操作を行っても鉛直変位をほとんど調整できなかったりといった事態を招く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を意図した通りに調整することが可能なジャッキ操作量算出システム及び方法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量算出システムは請求項１に記載したように、荷重の受替え対象となる既設構造物の支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)にそれぞれ設置されたジャッキと、前記既設構造物の鉛直変位を前記支持点でそれぞれ計測する鉛直変位計測手段と、演算処理手段とを備え、該演算処理手段は、前記支持点のうち、ある支持点に単位量のジャッキストロークが与えられたときの前記各支持点に生じる鉛直変位を前記支持点ごとに算出して影響係数ｆij(i=1,2,・・・N, j=1,2,・・・N)とするとともに該影響係数を要素としたマトリックス［Ｆ］の逆マトリックスを［Ｆ］-1として算出し、前記既設構造物が鉛直変位の調整対象となる状態において前記支持点での鉛直変位｛ｖ｝(ｖi(i=1,2,・・・N))を前記鉛直変位計測手段で計測するとともに該鉛直変位｛ｖ｝のうち、前記ジャッキで相殺されるべき量として設定された調整変位｛δ｝を用いて、次式、
｛ｓ｝＝［Ｆ］-1｛δ｝
を演算することにより、必要ストローク量｛ｓ｝(ｓi(i=1,2,・・・N))を算出するようになっているものである。
【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量算出システムは、前記演算処理手段を、前記各支持点において計測された鉛直変位｛ｖ｝と該支持点での目標鉛直変位｛ｖt｝(ｖti(i=1,2,・・・N))との間で差、大小、比率その他の比較演算を行うことにより、前記調整変位｛δ｝を設定するように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、請求項１又は請求項２記載のジャッキのストローク量が、前記演算処理手段で算出された必要ストローク量｛ｓ｝となるように、該ジャッキをそれぞれ駆動制御する制御手段を備えたものである。
【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操作量算出方法は請求項４に記載したように、荷重の受替え対象となる既設構造物の支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)に設置されたジャッキのうち、ｊ番目のジャッキのストローク量を変化させてそのときの前記各支持点に生じる前記既設構造物の鉛直変位を計測するとともに該計測値を前記ストローク量で除することで影響係数ｆij(i=1,2,・・・N)を算出し、
前記ｊを１からＮまで順次変更しながら前記影響係数の算出工程を繰り返し行うことで、ｆij(i=1,2,・・・N, j=1,2,・・・N)を要素とするマトリックス［Ｆ］を算出し、
マトリックス［Ｆ］の逆マトリックス［Ｆ］-1を算出し、
前記既設構造物が鉛直変位の調整対象となる状態において前記支持点での鉛直変位｛ｖ｝(ｖi(i=1,2,・・・N))を計測し、
該鉛直変位｛ｖ｝のうち、前記ジャッキで相殺されるべき量として調整変位｛δ｝を設定するとともに、該調整変位を用いて、次式、
｛ｓ｝＝［Ｆ］-1｛δ｝
を演算することにより、必要ストローク量｛ｓ｝(ｓi(i=1,2,・・・N))を算出するものである。
【００１４】
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量算出方法は、前記各支持点において計測された鉛直変位｛ｖ｝と該支持点での目標鉛直変位｛ｖt｝(ｖti(i=1,2,・・・N))との間で差、大小、比率その他の比較演算を行うことにより、前記調整変位｛δ｝を設定するものである。
【００１５】
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５又は請求項６記載の必要ストローク量｛ｓ｝の算出後、前記ジャッキのストローク量が前記必要ストローク量となるように該ジャッキをそれぞれ駆動制御するものである。
【００１６】
本発明に係るアンダーピニングにおけるジャッキ操作量算出システムは、各ジャッキのストローク量を変化させたときの既設構造物の各支持点に生じる鉛直変位を計測することで、ストローク量を変化させた支持点からその支持点自身及び他の支持点への鉛直変位に関する影響の度合いを影響係数として算出するとともにそれらを要素としたマトリックス［Ｆ］及びその逆マトリックス［Ｆ］-1を算出する一方、既設構造物が鉛直変位の調整対象となる状態において計測された既設構造物の鉛直変位のうち、ジャッキで相殺されるべき量として調整変位｛δ｝を設定し、該調整変位を実現するための必要ストローク量｛ｓ｝を逆マトリックス［Ｆ］-1から算出するという手順で実施されるものであり、かかるシステムを用いて既設構造物の鉛直変位を調整するためのジャッキの操作量を算出するには、まず、荷重の受替え対象となる既設構造物の支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)に設置されたジャッキのうち、１番目のジャッキのストローク量を変化させてそのときの各支持点に生じる既設構造物の鉛直変位を鉛直変位計測手段で計測する。
【００１７】
鉛直変位計測手段は、各支持点での既設構造物の鉛直変位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、各支持点の鉛直変位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変位及び水平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点で鉛直変位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変位を求める間接的な計測構成も採用可能である。
【００１８】
鉛直変位計測手段は、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。
【００１９】
ジャッキは、従来のアンダーピニング工法と同様、既設構造物の下方、例えば既設構造物とそれを受ける仮受け桁や受替え版との間に設置しておく。
【００２０】
ジャッキにストローク量の変化を与える操作は、ある支持点でのストローク量の変化が、その支持点をはじめ、他の支持点において既設構造物の鉛直変位にどのような影響を及ぼすかを把握するための操作であり、既設構造物が例えば道路トンネルや鉄道トンネルである場合には、例えば夜間の時間帯を利用することにより、必要に応じてそれらの供用を一時的に中断する。
【００２１】
次に、各支持点で計測された既設構造物の鉛直変位を１番目のジャッキのストローク量で除し、これを影響係数ｆi1(i=1,2,・・・N)として算出する。
【００２２】
ジャッキ操作による既設構造物の挙動が弾性範囲に収まると仮定することは工学的に妥当であり、それゆえ、上述の影響係数ｆi1は、１番目のジャッキに付与される任意量のジャッキストロークに対する支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)での鉛直変位の比例係数に相当するものであって、ストローク量を乗じることによって支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)に生じる鉛直変位を推測可能な指標として定義することができる。
【００２３】
次に、２番目のジャッキのストローク量を変化させることにより、上述と同様の手順で影響係数ｆi2(i=1,2,・・・N)を算出し、以下同様にして、ｆiN(i=1,2,・・・N)までそれぞれ算出する。
【００２４】
ある支持点における既設構造物の挙動は、重ね合わせの原理から、その支持点自身も含め、各支持点でのジャッキ操作による影響の総和であると考えることができる。
【００２５】
そのため、上述の手順で得られた影響係数ｆij(i=1,2,・・・N,j=1,2,・・・N)を要素とするマトリックス［Ｆ］は、支持点で付与されるストローク量を｛ｓ′｝、支持点での鉛直変位を｛δ′｝としたとき、次式、
｛δ′｝＝［Ｆ］｛ｓ′｝
を満たすこととなる。
【００２６】
次に、マトリックス［Ｆ］の逆マトリックス［Ｆ］-1を算出する。ここで、逆マトリックス[Ｆ]-1は、次式、
｛ｓ′｝＝［Ｆ］-1｛δ′｝
を満たすため、支持点に鉛直変位｛δ′｝をもたらすことが可能なストローク量｛ｓ′｝を逆算することができる。
【００２７】
このように算出された逆マトリックス[Ｆ]-1は、随時読み出すことができるように、ハードディスク等の記憶手段に適宜保存しておく。
【００２８】
次に、既設構造物が鉛直変位の調整対象となる状態において、該既設構造物における支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)での鉛直変位｛ｖ｝(ｖi(i=1,2,・・・N))を鉛直変位計測手段を用いて計測する。
【００２９】
次に、計測された鉛直変位｛ｖ｝のうち、ジャッキで相殺されるべき量として調整変位｛δ｝を設定する。
【００３０】
既設構造物に生じた鉛直変位を調整するにあたっては、該鉛直変位に対する許容値が定められていることが多く、それゆえ、調整変位｛δ｝は、計測された鉛直変位｛ｖ｝から許容値を差し引いたものとして設定されることが想定されるが、既設構造物における車両走行時の安全性その他の事情により、許容値がきわめて小さい場合には、例えば計測された鉛直変位｛ｖ｝の全量が常にジャッキで相殺されるべき量であるとしてもかまわない。
【００３１】
この場合、計測された鉛直変位｛ｖ｝がそのまま調整変位｛δ｝となる。
【００３２】
次に、［Ｆ］-1を必要に応じて記憶手段から適宜読み出した上、設定された調整変位｛δ｝を用いて、次式、
｛ｓ｝＝［Ｆ］-1｛δ｝
を演算することにより、必要ストローク量｛ｓ｝(ｓi(i=1,2,・・・N))を算出する。
【００３３】
このようにすると、各ジャッキに付与されるべき必要ストローク量｛ｓ｝が、自らの支持点はもちろん、他の支持点からの影響が考慮された形で算出されるとともに、既設構造物に対し実際にジャッキストロークを与えることで算出されるため、かかる必要ストローク量｛ｓ｝に従ってジャッキを操作するようにすれば、オペレータの経験や試行錯誤による手動操作あるいは対象支持点のみに着目した単純な自動操作とは異なり、既設構造物に生じた鉛直変位を確実かつ迅速に調整することが可能となる。
【００３４】
調整変位｛δ｝は上述したように、計測された鉛直変位｛ｖ｝の全量が常にジャッキで相殺されるべき量であるとしてもかまわないが、鉛直変位に対する許容値として目標鉛直変位｛ｖt｝が定められている場合においては、各支持点において計測された鉛直変位｛ｖ｝と該支持点での目標鉛直変位｛ｖt｝(ｖti(i=1,2,・・・N))との間で比較演算を行って設定する構成を採用することができる。
【００３５】
ここで、目標鉛直変位｛ｖt｝は、既設構造物の安全性の観点から、既設構造物が道路トンネルや鉄道トンネルの場合には特に車両走行時の安全性の観点から、許容値として適宜与えられる既知量である。
【００３６】
鉛直変位｛ｖ｝と目標鉛直変位｛ｖt｝との比較演算は、例えばそれらの差、大小、比率といった演算とすることができるが、どのように設定するかは任意であって、鉛直変位ｖiが目標鉛直変位ｖtiの例えば７０％を上回ったときにその鉛直変位ｖiの全量を調整変位δiとするといった設定や、鉛直変位ｖiが目標鉛直変位ｖtiを上回ったときにその超過分を調整変位δiとするといった設定が考えられる。
【００３７】
必要ストローク量｛ｓ｝の算出対象である支持点をどのように決定するかも任意であり、支持点Ｒi(i=1,2,・・・N)のうち、鉛直変位｛ｖ｝が目標鉛直変位｛ｖt｝あるいはその所定割合を上回った支持点だけを調整対象とする方法が想定される一方、１ヶ所でも鉛直変位｛ｖ｝が目標鉛直変位｛ｖt｝あるいはその所定割合を上回った箇所があれば、その箇所の支持点のみならず、その周囲、あるいは他の全ての支持点を鉛直変位の調整対象とするという方法も採用可能である。
【００３８】
また、鉛直変位として沈下のみを考えるのか隆起も含めるのかも任意である。
【００３９】
具体的に説明すると、鉛直変位として沈下のみを考え、鉛直変位ｖiが目標鉛直変位ｖtiを上回ったときにその超過分を調整変位δiとするのであれば、
δi＝−（ｖi−ｖti）    ；ｖi＞ｖti
δi＝０    ；ｖi≦ｖti
となる。この場合、例えば目標鉛直変位ｖtiが３ｍｍ、計測された鉛直変位ｖiが１０ｍｍである場合、その差である−７ｍｍがジャッキによる鉛直変位の調整変位δiとなり、計測された鉛直変位が２ｍｍである場合、鉛直変位の調整変位δiは０となり、その支持点については調整対象とはならない。
【００４０】
一方、沈下だけではなく隆起も考慮すると、沈下側を正、隆起側を負として、
δi＝−(ｖi−ｖtdi)  ；ｖi＞ｖtdi
δi＝0  ；ｖtui＜ｖi＜ｖtdi
δi＝−(ｖi−ｖtui)  ；ｖi＜ｖtui
ｖtdi；ｉ番目の支持点における沈下側の目標鉛直変位
ｖtui；ｉ番目の支持点における隆起側の目標鉛直変位
となる。
【００４１】
なお、上述したように、１ヶ所でも鉛直変位｛ｖ｝が目標鉛直変位｛ｖt｝あるいはその所定割合を上回った場合、その箇所をはじめ、全ての支持点にける鉛直変位を調整するようにしてもかまわない。
【００４２】
上述したように本発明に係るジャッキ操作量算出システムは、ある支持点でのストローク量の変化が、その支持点をはじめ、他の支持点において既設構造物の鉛直変位にどのような影響を及ぼすかを逆マトリックスを［Ｆ］-1の形で把握する工程（予備工程）と、既設構造物の鉛直変位が許容範囲に収まるように逆マトリックスを［Ｆ］-1を用いて各ジャッキに付与すべき必要ストローク量｛ｓ｝を算出する工程（操作量算出工程）の２つを順次行うことになるが、操作量算出工程を行うための鉛直変位の計測は、既設構造物に生じた鉛直変位が調整されるべきであると判断し得るのであれば、任意のタイミングで行ってかまわない。
【００４３】
予備工程と操作量算出工程との関係については、アンダーピニング工事における地盤構造の変化が小さいために逆マトリックス［Ｆ］-1を繰り返し用いることができるのであれば、予備工程の後に操作量算出工程を繰り返し行うようにしてもよいし、アンダーピニング工事における地盤構造の変化が比較的大きい場合には、予備工程と操作量算出工程を繰り返し行うことで、操作量算出に用いる逆マトリックス［Ｆ］-1をそのつど算出し直すようにしてもよい。
【００４４】
本発明に係るジャッキ操作量算出システムは、各ジャッキに付与することによって既設構造物に生じた鉛直変位を調整することができる必要ストローク量｛ｓ｝を算出することを特徴とするものであって、算出された必要ストローク量｛ｓ｝に従って実際にジャッキを操作するかどうかは任意事項であるとともに、ジャッキ操作を行うとしても、手動で行うのか自動制御で行うのかはやはり任意である。
【００４５】
ここで、請求項１又は請求項２記載のジャッキのストローク量が、前記演算処理手段で算出された必要ストローク量｛ｓ｝となるように、該ジャッキをそれぞれ駆動制御する制御手段を備えたジャッキ制御システムによれば、あるいは請求項４又は請求項５記載の必要ストローク量｛ｓ｝の算出後、前記ジャッキのストローク量が前記必要ストローク量となるように該ジャッキをそれぞれ駆動制御するジャッキ制御方法によれば、支持点の数が多いためにジャッキ操作に関する判断に時間を要し、さらにはジャッキの数が多くて手動操作では時間を要するような場合であっても、鉛直変位調整を迅速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【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制御システム１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制御方法の実施手順（予備工程）を示したフローチャート。
【図３】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（操作量算出工程及び変位調整工程）を示したフローチャート。
【図４】ジャッキ制御システム１の作用を示した説明図。
【図５】変形例に係るブロック図であり、(a)はジャッキ制御システム、(b)はジャッキ操作量算出システム。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
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量算出システム及び方法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。
【００４８】
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４，４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体で受け替えつつ、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の鉛直変位を計測する鉛直変位計測手段としての変位計８，８と、演算処理手段としての演算処理部１３と、制御手段としての制御部９とを備え、該制御部で油圧ジャッキ７を駆動制御することにより、上述した各支持点における函体２の鉛直変位を調整し、ひいては該函体を所望の位置及び姿勢に保持することができるようになっている。
【００４９】
演算処理部１３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。
【００５０】
変位計８，８は、函体２を構成する底版上であって該底版から立ち上がる各側壁の脚部近傍にそれぞれ据え付けてあり、該２点における鉛直変位の計測値を座標変換することで、函体２の下面に拡がる油圧ジャッキ７の支持点での函体２の鉛直変位を算出できるようになっている。
【００５１】
演算処理部１３は、予備工程においては、各油圧ジャッキ７のストローク量を変化させたときの函体２の各支持点に生じる鉛直変位を用いて、ストローク量を変化させた支持点からその支持点自身あるいは他の支持点への鉛直変位に関する影響の度合いを影響係数として算出するとともにそれらを要素としたマトリックス［Ｆ］及びその逆マトリックス［Ｆ］-1を算出する一方、操作量算出工程においては、計測された函体２の鉛直変位のうち、油圧ジャッキ７で相殺されるべき量として調整変位を設定し、その調整変位を実現させるための必要ストローク量を逆マトリックスから算出するようになっている。
【００５２】
制御部９は、演算処理部１３で演算された必要ストローク量に基づいて各油圧ジャッキ７を駆動制御することにより、函体２の鉛直変位を調整できるようになっている。
【００５３】
図２及び図３は、本実施形態に係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、図４は、油圧ジャッキ７で支持される支持点が３×３の平面格子状に分布していて、それらを支持点Ｒi(i=1,2,・・・9)と表した場合の該支持点の分布状況を示した斜視図である。
【００５４】
これらの図でわかるように、本実施形態に係るジャッキ制御システム１を用いて函体２の鉛直変位を調整するには、まず、ステップ１０１〜１０６に示した一連の予備工程を実施し、しかる後、ステップ１０７〜１０９に示した操作量算出工程及びステップ１１０に示した変位調整工程を順次実施する。
【００５５】
まず、予備工程においては、函体２が鉄道トンネルとして供用が一時的に中断されている時間帯、例えば深夜帯を利用して、函体２の支持点Ｒj(j=1,2,・・・9)に設置された油圧ジャッキ７のうち、１番目の油圧ジャッキ７のストローク量を変化させる、すなわち該油圧ジャッキにｓ′1のストローク増分を与えるとともに、そのときの各支持点Ｒi(i=1,2,・・・9)に生じる函体２の鉛直変位δ′i1(i=1,2,・・・9)を変位計８，８で計測する（ステップ１０１）。なお、図４は、支持点Ｒ8に鉛直変位δ′81が生じている様子を示す。
【００５６】
次に、各支持点Ｒi(i=1,2,・・・9)で計測された函体２の鉛直変位δ′i1(i=1,2,・・・9)を１番目の油圧ジャッキ７のストローク量ｓ′1で除し、これを影響係数ｆi1(i=1,2,・・・9)として演算処理部１３で算出する（ステップ１０２）。
【００５７】
次に、２番目の油圧ジャッキ７のストローク量を変化させることにより、上述と同様の手順で影響係数ｆi2(i=1,2,・・・9)を算出し（ステップ１０１〜ステップ１０２）、以下同様にして、ｆi9(i=1,2,・・・9)になるまで（ステップ１０３）、影響係数をそれぞれ算出する。
【００５８】
次に、上述の手順で得られた影響係数ｆij(i=1,2,・・・9, j=1,2,・・・9)を要素とするマトリックス［Ｆ］を次式に示すように演算処理部１３で作成する（ステップ１０４）。すなわち、
【数１】
2014092008.tif 000003
【００５９】
次に、マトリックス［Ｆ］の逆マトリックス［Ｆ］-1を演算処理部１３で算出する（ステップ１０５）。
【００６０】
次に、算出された逆マトリックス[Ｆ]-1をハードディスク１０に保存し、後述する操作量算出工程での読み出し操作に備える（ステップ１０６）。
【００６１】
次に、操作量算出工程においては、任意の時間帯において支持点Ｒi(i=1,2,・・・9)での鉛直変位｛ｖ｝(ｖi(i=1,2,・・・9))を変位計８，８を用いて計測しておく（ステップ１０７）。
【００６２】
次に、計測された鉛直変位｛ｖ｝のうち、油圧ジャッキ７で相殺されるべき量として調整変位｛δ｝を設定する（ステップ１０８）。
【００６３】
調整変位｛δ｝は例えば、ある支持点において鉛直変位ｖiが目標鉛直変位ｖtiの７０％を上回ったとき、その支持点をはじめ、全ての支持点における鉛直変位ｖiの全量を調整変位δiとする設定が可能である。
【００６４】
次に、既に算出されている逆マトリックス[Ｆ]-1をハードディスク１０から読み出し、設定された調整変位｛δ｝とともに、次式、
｛ｓ｝＝［Ｆ］-1｛δ｝
に代入することにより、必要ストローク量｛ｓ｝(ｓi(i=1,2,・・・9))を演算処理部１３で算出する（ステップ１０９）。
【００６５】
次式は、調整変位｛δ｝の各値が支持点Ｒ1から順に、1mm, 2mm, 5mm, 2mm, 7.5mm, 3mm, 4mm, 5mm, 4mmである場合において、該調整変位に逆マトリックス[Ｆ]-1を乗じることで、各油圧ジャッキ７における必要ストローク量｛ｓ｝(ｓi(i=1,2,・・・9))を求める様子を示したものである。
【数２】
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【００６６】
ここで、計測された鉛直変位｛ｖ｝、調整変位｛δ｝及び必要ストローク量｛ｓ｝は、図４と同様の三次元グラフィックの形でディスプレイ１１に表示することが可能であり、かかる構成によれば、函体２の鉛直変位状況とそれを踏まえたジャッキ操作状況を視覚的に把握することが可能となる。
【００６７】
上述した一連の操作量算出工程は、その実施の時点では、算出結果を変位調整工程で用いるかどうか確定していないため、予備工程の実施時間帯を除く他の全ての時間帯で継続実施するようにしてもかまわない。
【００６８】
次に、各油圧ジャッキ７のストローク量が必要ストローク量｛ｓ｝となるように、該油圧ジャッキを制御部９でそれぞれ駆動制御する（ステップ１１０）。
【００６９】
油圧ジャッキ７を用いた上記変位調整工程は、函体２に対し鉛直変位調整が必要であると判断された場合、例えば、函体２の供用中に計測された鉛直変位｛ｖ｝が目標鉛直変位｛ｖt｝に近づいているためにその調整が必要であると判断された場合において、その鉛直変位｛ｖ｝を用いて算出された必要ストローク量｛ｓ｝を用いて、函体２の供用終了後に行われるのが望ましい。
【００７０】
また、必要ストローク量｛ｓ｝は、アンダーピニング工事における地盤構造の変化に応じて逆マトリックス[Ｆ]-1が予備工程において適宜更新されているため、できる限り直近に算出された逆マトリックス[Ｆ]-1を用いて算出するのが望ましい。
【００７１】
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１及び方法によれば、各油圧ジャッキ７に付与される必要ストローク量｛ｓ｝が、自らの支持点はもちろん、他の支持点からの影響が考慮された形で算出されるとともに、函体２に対して実際にジャッキストロークを与えることで算出されるため、オペレータの経験や試行錯誤による手動操作あるいは対象支持点のみに着目した単純な操作とは異なり、函体２に生じた鉛直変位を確実かつ迅速に調整することが可能となる。
【００７２】
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１及び方法によれば、各油圧ジャッキ７のストローク量が必要ストローク量｛ｓ｝となるように、該油圧ジャッキを制御部９でそれぞれ駆動制御するようにしたので、油圧ジャッキ７の数が多くて手動操作では時間を要するような場合であっても、函体２の鉛直変位調整を迅速に行うことが可能となる。
【００７３】
本実施形態では、各油圧ジャッキ７のストローク量が必要ストローク量｛ｓ｝となるように、該油圧ジャッキを制御部９でそれぞれ駆動制御するようにしたが、これに代えて、図５(a)に示すように、ジャッキ制御システム１から制御部９を省略したジャッキ制御システムとし、油圧ジャッキ７を手動操作するようにしてもかまわない。
【００７４】
かかる構成においては、自動制御による作用効果は享受できないものの、オペレータの経験や試行錯誤による手動操作あるいは対象支持点のみに着目した単純な操作とは異なり、上述の実施形態と同様、算出された必要ストローク量｛ｓ｝を用いて油圧ジャッキ７の操作を行うことで、函体２に生じた鉛直変位を確実かつ迅速に調整することが可能である。
【００７５】
また、本実施形態では、各油圧ジャッキ７のストローク量が必要ストローク量｛ｓ｝となるように、該油圧ジャッキを制御部９でそれぞれ駆動制御するようにしたが、これに代えて、図５(b)に示すように、油圧ジャッキ７と、函体２の鉛直変位を計測する変位計８と、演算処理部１３とを備えるとともに、該演算処理部を、予備工程においては、各油圧ジャッキ７のストローク量を変化させたときの函体２の各支持点に生じる鉛直変位を用いて、ストローク量を変化させた支持点からその支持点自身あるいは他の支持点への鉛直変位に関する影響の度合いを影響係数として算出するとともにそれらを要素としたマトリックス［Ｆ］及びその逆マトリックス［Ｆ］-1を算出する一方、操作量算出工程においては、計測された函体２の鉛直変位のうち、油圧ジャッキ７で相殺されるべき量として調整変位を設定し、その調整変位を実現させるための必要ストローク量を逆マトリックスから算出するように構成してなるジャッキ操作量算出システム５１としてもかまわない。
【００７６】
かかるジャッキ操作量算出システム５１は、油圧ジャッキ７を自動制御で操作する構成が、ジャッキ制御システム１から省略されたものであるが、必要ストローク量｛ｓ｝を算出するための構成はジャッキ制御システム１と同様であって、上述の実施形態と同様、自らの支持点はもちろん、他の支持点からの影響が考慮された形で各油圧ジャッキ７に付与すべき必要ストローク量｛ｓ｝を算出することができるという作用効果を奏する点については何ら変わりはない。
【符号の説明】
【００７７】
１    ジャッキ制御システム
２    函体（既設構造物）
７    油圧ジャッキ（ジャッキ）
８    変位計（鉛直変位計測手段）
９    制御部（制御手段）
１３    演算処理部（演算処理手段）
【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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