(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良などの施工機や作業船に装備した、リーダーに沿って上下方向に移動する地盤改良等の造成装置に移動局ＧＰＳを設置し、前記ＧＰＳと造成装置の造成軸・管との相互位置を特定して、ＧＰＳの座標位置を計測することにより、造成軸・管下端位置の上下方向の軌跡を検知することを特徴とするＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置。
【請求項２】
地盤改良などの施工機や作業船に装備した、リーダーに沿って上下方向に移動する地盤改良等の造成装置に、ほぼ、水平面内で往復または循環移動する移動局ＧＰＳを設置し、前記ＧＰＳの移動軌道内における少なくとも特定の２か所と造成装置の造成軸・管との相互位置を特定し、移動局ＧＰＳの前記２か所の座標位置を計測することにより、造成軸・管座標位置と前記軸・管下端の上下方向の軌跡を検知することを特徴とする
ＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置。
【請求項３】
地盤改良などの施工機や作業船に装備した、リーダーに沿って上下方向に移動する地盤改良等の造成装置に対し、その装置の打設軸・管に並行して回転軸を設け、前記軸に支承された回転台に移動局ＧＰＳを設置すると共に、前記回転台の回転角位相の少なくとも特定の２乃至３か所と造成装置の造成軸・管との相互位置関係を特定し、移動局ＧＰＳの前記特定位置の位置及び座標を計測することにより、造成軸・管座標位置または傾き、前記軸・管下端の上下方向の軌跡を検知することを特徴とする
ＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置。
【請求項４】
地盤改良などの施工機や作業船に装備した、リーダーに沿って上下方向に移動する地盤改良等の造成装置に支柱を取付け、その支柱の上端部に移動局ＧＰＳ及び付属設備を施したことよりなる請求項１乃至３のうちの何れか一項記載のＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤改良装置や作業船施工機における、移動局ＧＰＳを用いた改良位置、改良深度の計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業船に搭載した地盤改良等の造成装置により海底地盤の改良を行う場合に、地盤の特定の位置、深度を施工対象に選択しても、施工時間中に潮位が変化すれば、地盤に対して作業船の標高が変化し、船上から計測した造成装置の下端深度に狂いが生じてしまう。たとえば、造成装置の打設前と打設後との間に潮位差が生じたときは、水底地盤の打設深さに対してその時々の潮位の変化を調整しなければ、所定の地盤改良範囲に施工することができない。さらに、造成装置の重量が作業船の浮力に比べて比較的に大きい場合は、造成時に作業船の喫水が変化し、それだけ、造成装置の先端位置に狂いが生じることになる。
【０００３】
また、陸上において施工する地盤改良造成装置についても、広範囲に亘って地盤に固化材を注入、混合し、パイルを造成して地盤改良を行なう間に当該地表面高さが変化して、上述の作業船における潮位変化と同様な不都合が生じ得る。
陸上施工の場合はさておき、いま、水底地盤の改良を行う場合について、従来の施工例を図面に沿って説明すると、次のとおりである。
【０００４】
図３は、従来の施工手順を示すもので、施工条件を、たとえば
・水深    −８ｍ
・改良深度    標高−１０ｍ〜標高−２０ｍ
・当該海水面における作業時期の潮位の変化例    ＋１．０ｍ〜０．０ｍ
・施工開始時では、潮位＋１．０ｍ
・最深部施工時、    潮位＋０．５ｍ
・施工終了時では、潮位    ０．０ｍ
とする。
【０００５】
図３（ａ）は、作業船１上のリーダー２に沿って上下動する造成装置３との関係を示しており、前記リーダーに沿って上下動する造成装置（ここでは撹拌機）３の一端に連結したワィヤーを介して造成装置３の上下移動状態、すなわち、造成軸５下（先）端の撹拌翼６の移動状態をＧＬ計に入力し、前記造成装置３の移動軌跡を時間軸に対して記録するようにし、図４に示す図表を作成する従来手段を模式的に説明している。
図３（ｂ）は、造成軸５の下端による地盤改良範囲の最深部施工時を示し、そのときの潮位は、＋０．５ｍであったことを表わしている。
図３（ｃ）は、造成軸５の下端による地盤改良範囲の天場施工時を示し、その時の潮位は、０．ｍであった。
図４は、ＧＬ計に記録された時間軸に対する造成装置３の移動軌跡を示す図である。
【０００６】
図３，４を参照して、従来の施工手順は、
▲１▼    造成装置の下端を標高０ｍに合わせ、ＧＬ計＝０とする。
▲２▼    施工開始時の潮位計測    潮位＋１．０ｍ
▲３▼    その時の地盤改良範囲はＧＬ計上では、−１０ｍ〜−２０ｍとなる。
【０００７】
（１）施工開始、潮位確認、潮位差があれば補正。
地盤改良施工開始（貫入）
（２）改良範囲の最深部で潮位確認、潮位差があれば補正する。
▲１▼    地盤改良施工時に比べて潮位差−０．５ｍが生じているので、ＧＬ計上では、−２０＋（１．０−０．５）＝−１９．５ｍが、改良範囲の最深部となる。
▲２▼    引き抜き撹拌工程開始、固化材供給、撹拌混合、
（３）改良範囲の天場で潮位確認し、潮位差があれば補正して改良範囲をキープする。−１０＋（１．０−０）＝−９．０ｍ
▲１▼    地盤改良施工時に比べて、潮位差が−１．０ｍあるので、ＧＬ計上では、−９．０ｍが標高−１０．０ｍを示して、改良範囲の天場となり、そこで、固化材の供給、撹拌・混合を停止する。
【０００８】
以上、従来の施工手順の一例について述べたが、上記工程においては、施工開始時における潮位に対して少なくとも、地盤改良範囲の最深部施工時の潮位差、天場での潮位差をそれぞれ確認してＧＬ計上で補正し、改良範囲をキープするといった手間の掛る作業が必要であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本願発明は、従来装置に内在する上記不都合を解消し、
▲１▼    地盤改良範囲をキープするための潮位補正の手間を無くする。
▲２▼    現有のＧＬ計の構成を簡素化する。
▲３▼    深度補正をリアルタイムに行う。
ことを目的とし、作業船に装備した造成装置に対する移動局ＧＰＳを用いた位置、深度計測装置を提供するものである。
また、陸上用造成装置の場合も、上記の潮位補正を、施工中の地表面高さの変化と読み換えれば、同一目的のために、ＧＰＳを用いた深度計測装置を提供できることが明らかである。
ここで、上述地盤改良のための造成装置には、砂杭造成に用いる中空管体装置、地盤土壌と固化材とを撹拌・混合する処理装置等を含むものである。
要するに、作業船、施工機側に対して、地盤に貫入、抜出しする側の部材を総称する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本件発明は、上記目的を達成するため、次に述べるとおりの各構成要件からなる。
（１）地盤改良などの施工機や作業船に装備した、リーダーに沿って上下方向に移動する地盤改良等の造成装置に移動局ＧＰＳを設置し、前記ＧＰＳと造成装置の造成軸・管との相互位置を特定して、ＧＰＳの座標位置を計測することにより、造成軸・管下端位置の上下方向の軌跡を検知することを特徴とする
ＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置。
【００１１】
（２）地盤改良などの施工機や作業船に装備した、リーダーに沿って上下方向に移動する地盤改良等の造成装置に、ほぼ、水平面内で往復または循環移動する移動局ＧＰＳを設置し、前記ＧＰＳの移動軌道内における少なくとも特定の２か所と造成装置の造成軸・管との相互位置を特定し、移動局ＧＰＳの前記２か所の座標位置を計測することにより、造成軸・管座標位置と前記軸・管下端の上下方向の軌跡を検知することを特徴とする
ＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置。
【００１２】
（３）地盤改良などの施工機や作業船に装備した、リーダーに沿って上下方向に移動する地盤改良等の造成装置に対し、その装置の打設軸・管に並行して回転軸を設け、前記軸に支承された回転台に移動局ＧＰＳを設置すると共に、前記回転台の回転角位相の少なくとも特定の２乃至３か所と造成装置の造成軸・管との相互位置関係を特定し、移動局ＧＰＳの前記特定位置の位置及び座標を計測することにより、造成軸・管座標位置または傾き、前記軸・管下端の上下方向の軌跡を検知することを特徴とする
ＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置。
【００１３】
（４）地盤改良などの施工機や作業船に装備した、リーダーに沿って上下方向に移動する地盤改良等の造成装置に支柱を取付け、その支柱の上端部に移動局ＧＰＳ及び付属設備を施したことよりなる上記第（１）乃至（３）項のうちの何れか一項記載のＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
▲１▼    造成装置の貫入深度（標高）ｚは、造成装置に取り付けた移動局ＧＰＳから前記造成軸・管下端部迄の距離を予め計測しておけば、施工開始時にセットした条件に基づき、造成軸・管が地盤に貫入して造成装置などが下方に移動するにつれて移動局ＧＰＳの高さ（標高）も低くなるので、そのときの前記ＧＰＳの標高位置を計測し、造成軸・管下端の貫入軌跡を把握することができる。
その際、移動局ＧＰＳの取付け位置が、造成装置のセンター上にあれば、造成位置座標、深さを、一度に計測可能となる。
【００１５】
▲２▼    造成軸・管の施工位置ｘ，ｙは、造成装置の中心位置と、移動装置上の移動局ＧＰＳの少なくとも２か所の特定位置との相互関係を予め計測して置き、施工開始時、前記２か所の前記ＧＰＳ位置ｘ，ｙを計測することにより、造成装置の中心座標を掌握することができる。それら移動局ＧＰＳ位置の計測から、造成軸・管下端を施工位置へ誘導することが可能になる。
【００１６】
▲３▼    造成軸・管に並行な回転軸に支承された回転台に設置した移動局ＧＰＳの少なくとも特定の３か所の回転角位置における前記ＧＰＳの位置（標高）ｚを計測すれば、当該ｚ位置の違いから施工時または施工中における造成軸・管の垂直線に対する傾きを検知することができる。
また、前記特定２か所以上の前記ＧＰＳ位置の、それぞれｘ，ｙ座標が判れば、それにより造成装置の施工中心の位置を求めることができる。
【００１７】
【実施例】
図１は、本発明位置、深度計測装置を搭載した混合処理用作業船の模式図で、作業船１は水面、特に海水面上に浮かんでいる。前記作業船１上に垂直方向に装備したリーダー２に沿い上下方向に移動可能に設けた造成装置３は、ワイヤーにより前記リーダー２を介して巻取りドラム４に連結されており、前記ドラムの巻取り操作に応じて上下動する。
前記造成装置３は、リーダー２にほぼ並行に吊下された造成軸・管５の上端と連結し、前記造成軸・管５の下（先）端には、本実施例では、複数段に亘って撹拌翼６が設けられ、図示の場合、水面に、ほぼ接触している。
【００１８】
移動局ＧＰＳ７を造成装置３の上端付近で、好ましくは上方及び周辺に衛星電波を遮蔽するような障害物がない場所を選択して設置する。
上記条件をクリヤーするため要すれば、造成装置３に、造成軸・管５に対して並行し垂直上方に伸びるコラムを取付け、前記コラムの上端付近に移動局ＧＰＳ７を設置することができる。
【００１９】
図１（ｂ）は、地盤改良施工時における造成装置３、造成軸・管５の位置（標高）ｚを計測しているところ示す。
図１（ａ）と（ｂ）との間には、作業時間の経過があり、そのため、海水面の高さには潮位の変化が生じている。当然のことながら、作業船１の絶対高さ（標高）も変動している。
図示の場合、図１（ｂ）の潮位が下がっているけれども、逆であっても施工精度に影響を及ぼすことはない。
【００２０】
図２は、作業船に搭載した計測器における作業（経過）時間軸に対する移動局ＧＰＳ（造成軸・管下端）の軌跡線図を示している。
図１，２を参照して施工例を説明すれば、次のとおりである。
ここで施工条件は、従来工法において説明したものと同一とする。
【００２１】
▲１▼    施工直前に、固定局からのデータにより、移動局ＧＰＳ７の位置ｘ，ｙ，ｚの計測値（標高など）を補正し、精度を高める。
▲２▼    あらかじめ、造成軸・管５の中心と少なくとも２つの特定位置における移動局ＧＰＳ７との相対位置間係を測定しておいて、移動局ＧＰＳの座標ｘ，ｙを求めて、造成軸・管５の中心を目標位置に誘導する。
▲３▼    その際、前記ＧＰＳ７の取付け位置を高くして置けば、移動局ＧＰＳ７が衛星からの電波の妨害を受ける機会を少なくすることができる。
【００２２】
▲４▼    回転台の円周上の少なくとも特定の３か所における移動局ＧＰＳ７の位置、高さを計測すれば、それに基づき造成軸・管５の中心を目標位置に誘導することができる。
▲５▼    また、移動局ＧＰＳ７の特定３か所における高さ（標高）の違いを捉えて、造成軸・管５の垂線に対する傾きの程度を、高さｚの変化値から造成軸・管５下端の掘進深さを計測できる。
【００２３】
（１）造成軸・管を降ろして地盤中に貫入する。造成軸・管下端が地盤改良範囲あるときは、固化材を供給、撹拌して地盤改良を行なう。
（２）以後は、設計（標高）値に合わせて、打設する。
たとえば、標高深度−２０ｍまで打設軸の撹拌翼６を掘進させた後に、引き抜きながら固化材を地盤中に供給、混合して改良範囲天場−１０ｍまで繰り返し、海底地盤に固化構造物を形成する。
【００２４】
本実施例によれば、従来、水面の高さを基準にして造成軸・管下端の深度軌跡を記録し、潮位の補正を行っていたものを、標高（絶対値）を基準に軌跡を記録するから、作業中における潮位の補正が不要になり高精度の施工が可能になる。
以上、もっぱら、顕著な効果が得られる海上で使用の造成装置について解説をしたが、潮位の差を、作業中に生じる地表面の高さ変化と読み換えれば、陸上用造成装置の場合においても、同様な技術が要望されていることは明らかである。
【００２５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明ＧＰＳを用いた地盤改良等造成装置の位置、深度計測装置を利用することにより、
（１）施工深度を直接計測することができる。
（２）施工中の潮位の変化、地表面の高さの変化などの外乱が深度計に入る余地がないから、軌跡の記録に深度補正が必要でく計測精度が向上する。
といった、外乱に影響されない計測精度を保証することができる。
【００２６】
また、前記移動局ＧＰＳの少なくとも２乃至３か所の位置、高さを計測することにより、造成軸・管５の中心位置の精度のよい誘導が可能で、また、造成軸・管５下端の掘進深さを正確に計測すること、掘進時における造成軸・管５の傾斜角を計測することが可能となる。
といった、従来の工法、装置においては期待することができない格別の作用、効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の移動局ＧＰＳ付き深度計測装置を取付けた造成装置を装備した作業船の模式図と作業態様の一部を示す図である。
【図２】ＧＰＳ付き深度計測装置における施工時間軸に対するＧＰＳ軌跡（打設軸下端部）深度線図である。
【図３】従来装置、工法の模式図及び同装置による施工例を示す。
【図４】従来装置の記録計における施工時間軸に対する打設軸下端の深度軌跡線図を示す。
【符号の説明】
１    作業船
２    リーダー
３    造成装置（撹拌機）
４    巻取りドラム
５    造成軸・管
６    撹拌翼
７    移動局ＧＰＳ
【図１】
0003571585.tif 000002
【図２】
0003571585.tif 000003
【図３】
0003571585.tif 000004
【図４】
0003571585.tif 000005