(57)【要約】      （修正有）【課題】水面下において杭を打ち込む場合においても、精度良く杭打ちを管理することができるシステムおよびプログラムを提供する。【解決手段】トータルステーション２１は、杭打ち機１５によって打ち込まれる杭２０の水面よりも上の部位における姿勢を計測する。水中超音波測定器２２は、基準位置に設けられ杭２０の水面よりも下の部位における姿勢を計測する。計測データ出力部３０は、トータルステーション２１と水中超音波測定器２２のそれぞれの計測結果に基づいて、杭の立設状況を表す計測データを出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭打ち機によって打ち込まれる杭の水面よりも上の部位における姿勢を計測する第１姿勢計測部と、
基準位置に設けられ前記杭の水面よりも下の部位における姿勢を計測する第２姿勢計測部と、
前記第１姿勢計測部と前記第２姿勢計測部のそれぞれの計測結果に基づいて、前記杭の立設状況を表す計測データを出力する計測データ出力部と
を有する杭打ち管理システム。
【請求項２】
前記計測データ出力部は、前記立設状況を前記杭の施工目標位置に対する前記杭の現在位置を表す画像データを表示部に表示させる
請求項１に記載の杭打ち管理システム。
【請求項３】
前記計測データ出力部は、前記計測結果に基づいて前記杭の傾斜量を表示部に表示させる
請求項１または請求項２に記載の杭打ち管理システム。
【請求項４】
前記第２姿勢計測部は、水中超音波測定器が用いられる請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の杭打ち管理システム。
【請求項５】
杭の姿勢を計測する第１姿勢計測部と第２姿勢計測部を設け、
前記第１姿勢計測部により前記杭の水面よりも上の部位における姿勢を計測し、
前記第２姿勢計測部により前記杭の水面よりも下の部位における姿勢を計測し、
前記第１姿勢計測部と前記第２姿勢計測部のそれぞれの計測結果に基づいて、前記杭の立設状況を表す計測データを出力する
ようにした杭打ち管理方法。
【請求項６】
前記第２姿勢計測部は、水中超音波測定器が用いられる請求項５に記載の杭打ち管理方法。
【請求項７】
コンピュータに、
杭打ち機によって打ち込まれる杭の水面よりも上の部位における姿勢を計測する第１姿勢計測部から計測結果を取得する第１取得手段、
基準位置に設けられ前記杭の水面よりも下の部位における姿勢を計測する第２姿勢計測部から計測結果を取得する第２取得手段、
前記第１姿勢計測部と前記第２姿勢計測部のそれぞれの計測結果に基づいて、前記杭の立設状況を表す計測データを出力する計測データ出力手段
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭打ち管理システム、杭打ち管理方法及びプログラムに関するもので、特に、河床等の水面下に杭打ちをするものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
建築現場では、杭打ち機を用いて杭の打設が行なわれている。杭は、施工図で定められた位置に正確に打ち込むことが望まれている。このような杭打ちを管理するためのシステムも提案されている（例えば特許文献１）。この特許文献１では、杭打ち機に備えられたハンマーにアンテナを設け、このアンテナによって人工衛星から発信される測位情報を用いて、杭打ちを行なう位置座標を求め、杭打ち管理をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１９７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、杭は、陸上において打設するだけでなく、水面上から河床等に打設する場合もある。このような場合、上述の杭打ち管理システムを用いると、水上部のみの測量結果（傾斜・平面位置）で杭精度を管理することとなり、水深が深い場合、水上では正規の位置であっても、河川流に杭が流されて杭先端の河床部で誤差が大きくなるといった問題がある。例えば、水深が２０ｍである場合、１／２００の高い鉛直精度で水面上から打設した場合でも、河床位置で約１０ｃｍの誤差が生じることとなる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、水面下において杭を打ち込む場合においても、精度良く杭打ちを管理することができる杭打ち管理システム、杭打ち管理方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、杭打ち機によって打ち込まれる杭の水面よりも上の部位における姿勢を計測する第１姿勢計測部と、基準位置に設けられ前記杭の水面よりも下の部位における姿勢を計測する第２姿勢計測部と、前記第１姿勢計測部と前記第２姿勢計測部のそれぞれの計測結果に基づいて、前記杭の立設状況を表す計測データを出力する計測データ出力部とを有する杭打ち管理システムである。
【０００７】
本発明は、杭の姿勢を計測する第１姿勢計測部と第２姿勢計測部を設け、前記第１姿勢計測部により前記杭の水面よりも上の部位における姿勢を計測し、前記第２姿勢計測部により前記杭の水面よりも下の部位における姿勢を計測し、前記第１姿勢計測部と前記第２姿勢計測部のそれぞれの計測結果に基づいて、前記杭の立設状況を表す計測データを出力するようにした杭打ち管理方法である。
【０００８】
本発明は、杭打ち機によって打ち込まれる杭の水面よりも上の部位における姿勢を計測する第１姿勢計測部から計測結果を取得する第１取得手段、基準位置に設けられ前記杭の水面よりも下の部位における姿勢を計測する第２姿勢計測部から計測結果を取得する第２取得手段、前記第１姿勢計測部と前記第２姿勢計測部のそれぞれの計測結果に基づいて、前記杭の立設状況を表す計測データを出力する計測データ出力手段として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水面よりも上の部位における姿勢を計測する第１姿勢計測部と水面よりも下の部位における姿勢を計測する第２姿勢計測部のそれぞれの計測結果に基づいて、杭の立設状況を表す計測データを出力するようにしたので、水面下における杭の姿勢も反映させた測定結果を得ることができる。これにより、水面上における測定結果だけでなく水面下における姿勢も把握することができるので、打設位置が水面下である杭であっても、杭全体の姿勢を把握することができ、精度よく杭の姿勢を計測することができる。よって、杭先端部が水流等の影響を受けるような環境であっても、精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による杭打ち管理システムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における計測データ出力部の一例を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における計測データ出力部の表示部に表示される立設状況の一例の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における計測データ出力部での処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態による杭打ち管理システム１の概略構成図である。図１において、桟橋１１は、複数の桟橋支持杭１２により支持されて、河川上に設置されている。鋼管矢板井筒基礎の工事を施工するにあたり、桟橋１１上に杭打ち機１５が配置される。杭打ち機１５は、ベースマシン１６に搭載されている。
【００１２】
また、桟橋１１上には、トータルステーション２１（第１姿勢計測部）が配置されている。トータルステーション２１としては、例えばノンプリズム方式のものが用いられる。ノンプリズム方式のトータルステーションは、目標物に直接レーザー光を照射し、戻ってくる反射光を使って目標物の位置や角度を測定する。トータルステーション２１は、水面よりも上の部位（水上）における鋼管矢板の杭２０の上下２箇所の表面を連続計測して、杭２０の位置及び傾斜角度を測定する。
【００１３】
また、桟橋支持杭１２の周方向における外面には、水中超音波測定器２２（第２姿勢計測部）が設置されている。水中超音波測定器２２は、水面よりも下の部位（水中）における杭２０の位置及び傾斜角度を計測する。水中超音波測定器２２は、位置座標が既知である桟橋支持杭１２を基準位置として設置されている。水中超音波測定器２２は、杭２０の水中における姿勢を計測することができれば、桟橋支持杭１２の垂直方向におけるいずれの位置に設けられてもよい。
【００１４】
計測データ出力部３０には、トータルステーション２１で計測された水上での杭２０の計測結果と、水中超音波測定器２２で計測された水中での杭２０の計測結果が入力される。そして、計測データ出力部３０は、トータルステーション２１で計測された計測結果と、水中超音波測定器２２で計測された計測結果とに基づいて、杭２０の立設状況（姿勢）を表す計測データを出力する。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態における計測データ出力部３０の一例を示す概略ブロック図である。図２に示すように、計測データ出力部３０は、制御部３１、データ記憶部３２、入力部３３、及び表示部３４を備えている。
【００１６】
制御部３１は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)からなり、データ記憶部３２に記憶されているプログラムに基づいて各部の制御を行う。また、制御部３１は、必要な情報をデータ記憶部３２に記憶させる。
【００１７】
データ記憶部３２は、ＲＡＭ（Random access memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成される。データ記憶部３２は、各種のプログラムや各種のデータを記憶する。また、データ記憶部３２には、予め、施工図における打設位置である設計値のデータが記憶されている。
【００１８】
入力部３３は、トータルステーション２１で計測された計測結果や、水中超音波測定器２２で計測された計測結果を入力する。
【００１９】
表示部３４は、制御部３１の制御に応じて各種情報を表示する。表示部３４は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイからなる。
【００２０】
図３は、本発明の一実施形態における計測データ出力部３０の表示部３４に表示される立設状況の一例の説明図である。図３に示すように、表示部３４には、表示領域５１と表示領域５２とが設けられる。表示領域５１には、河床での杭２０の現在地と設計値とを図形によって示すことで、これら図形の重なり具合（ズレ）が画像データとしてリアルタイムに表示される。また、表示領域５２には、杭２０の傾斜量を示す数値がリアルタイムに表示される。
【００２１】
このように、本実施形態では、杭２０の施工目標位置に対する杭２０の現在位置を表す画像データを立設状況として表示部３４の表示領域５１に表示させている。これにより、杭打ち設の管理者は、目標の打設位置（施工図における打設位置）と、実際の杭２０の打設位置や姿勢とを見比べて、杭２０の打設状況を把握した上で、必要に応じて、杭２０の姿勢が好ましい状況になるように打設管理をすることができる。これにより、高い精度の杭打ち設をすることができる。
【００２２】
また、画面上に施工図における打設位置と、計測結果に基づく現在の杭２０の打設位置及び姿勢（例えば、トータルステーション２１によって測定された水面上における杭２０の位置）が重ねて表示されるので、杭打ち設の管理者は、施工図に対する実際の杭２０の打設状況を簡単に把握することができる。ここで、画面上に表示される水面上における杭２０の位置は、水面上における杭２０の垂直方向におけるトータルステーション２１によって測定された位置の姿勢について表示される。
【００２３】
また、本実施形態では、表示部３４の表示領域５２に、杭２０の傾斜量をリアルタイムに表示するようにしたので、この傾斜量も把握しつつ、打設管理をすることができる。
【００２４】
図４は、本発明の一実施形態における計測データ出力部３０での処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ１）制御部３１は、データ記憶部３２から、施工図における打設位置である杭打ちの設計値のデータを読み出し、ステップＳ２に処理を進める。
【００２５】
（ステップＳ２）制御部３１は、トータルステーション２１からの計測結果を受信したか否かを判定し、トータルステーション２１からの計測結果を受信したら（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３に処理を進める。
【００２６】
（ステップＳ３）制御部３１は、トータルステーション２１の計測結果を入力して、ステップＳ４に処理を進める。トータルステーション２１の計測結果から、杭２０の水面よりも上の部位における姿勢情報を取得できる。
【００２７】
（ステップＳ４）制御部３１は、水中超音波測定器２２からの計測結果を受信したか否かを判定し、水中超音波測定器２２からの計測結果を受信したら（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５に処理を進める。
【００２８】
（ステップＳ５）制御部３１は、水中超音波測定器２２の計測結果を入力して、ステップＳ６に処理を進める。水中超音波測定器２２の計測結果から、杭２０の水面よりも下の部位における姿勢情報を取得できる。
【００２９】
（ステップＳ６）制御部３１は、杭２０の位置や深度を算出して、ステップＳ７に処理を進める。水上での杭２０の位置座標は、トータルステーション２１の計測結果から求めることができる。水中での杭２０の位置座標は、位置座標が既知である桟橋支持杭１２を基準位置として、水中超音波測定器２２の計測結果から求めることができる。打設する杭２０の長手方向の全体の長さは、設計値のデータを参照することで予め把握可能である。打設された杭２０の先端部の深度は、打設中の杭２０の杭頭の位置（３次元の座標位置）を測定することで、その杭頭の位置と杭の全体の長さから割り出すことが可能である。
【００３０】
（ステップＳ７）制御部３１は、杭２０の傾斜を算出して、ステップＳ８に処理を進める。杭２０の傾斜量は、トータルステーション２１と水中超音波測定器２２とのうち、少なくとも一方の測定結果に基づいて算出することが可能である。例えば、杭２０の表面上であって垂直方向において異なる位置の２箇所について、計測装置（トータルステーション２１または水中超音波測定器２２）からその２箇所までの距離を測定し、杭２０が垂直に打設された場合における測定結果の差分を求めることで、傾斜量を算出することが可能である。
【００３１】
（ステップＳ８）制御部３１は、杭２０の現在値と設計値とのズレを算出して、処理をステップＳ９に進める。
【００３２】
（ステップＳ９）制御部３１は、杭２０の立設状態を表す計測データを表示部３４に表示して、処理をステップＳ２にリターンする。表示部３４の表示には、図３に示したように、河床での杭２０の現在値と設計値とのズレをリアルタイムに表示する表示領域５１と、杭の傾斜量をリアルタイムに表示する表示領域５２が含まれる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、トータルステーション２１と水中超音波測定器２２のそれぞれの計測結果に基づいて、杭２０の立設状況を表す計測データを出力するようにしたので、水面下における杭２０の姿勢も反映させた測定結果を得ることができる。これにより、水面上における測定結果だけでなく水面下における姿勢も把握することができるので、打設位置が水面下である杭２０であっても、杭２０全体の姿勢を把握することができ、精度よく杭２０の姿勢を計測することができる。よって、杭２０の先端部が水中（例えば、河床部）において、水流等の影響を受けるような環境であっても、精度良く計測することができる。
【００３４】
また、杭２０を打設していき、杭２０の水面上の長さが短くなると、トータルステーション２１による計測可能な範囲が少なくなり、水面上における杭の姿勢の計測が難しくなるが、水中超音波測定器２２によって水面下における杭２０の姿勢は測定できる。そのため、杭２０の打設が進行して水面上における杭２０の部位が短くなっても、継続して杭２０の姿勢を計測することが可能となる。
【００３５】
すなわち、河床等に杭を打設する場合であっても、一般的には、水面上に露出している杭の部位を測定することで、杭２０の姿勢を測定している。そのため、少なくとも、打設がある程度進んで、水面上に露出する杭２０の部位が短くなった場合には、測定精度が低下してしまう。そうすると、鉛直精度が高い状態で打設したとしても、杭２０の姿勢を正しく把握できていない状況に基づく打設になってしまい、打設精度が必ずしも高くない場合もある。
【００３６】
これに対し、本実施形態では、トータルステーション２１の計測結果だけでなく、水中超音波測定器２２によって得られた測定結果を用いることで、水深がある程度深い位置に杭２０を打設する場合であっても、水面下における杭２０の姿勢を直接測定することができるので、この水面下において測定された結果も用いることで、測定精度を向上させることができる。例えば、水深が２０ｍである場合、１／２００の高い鉛直精度で水面上から打設した場合でも、河床位置で約１０ｃｍの誤差が生じてしまうような場合であっても、水中超音波測定器２２の測定結果も参照することで、水面下における杭の傾斜量や平面位置を把握することができるので、河床位置における打設位置のズレ等を測定し、その測定結果を用いて杭２０の打設位置のズレをなくすように打設管理をすることができる。
【００３７】
なお、本発明に係る杭打ち管理システム１は、護岸工事、橋梁工事、港湾工事等、水中に杭を打設する各種の工事に利用可能である。
【００３８】
上述した実施形態における杭打ち管理システム１における計測データ出力部３０をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００３９】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１…杭打ち管理システム，１２…桟橋支持杭，１５…杭打ち機，１６…ベースマシン，２０…杭，２１…トータルステーション，２２…水中超音波測定器，３０…計測データ出力部，３１…制御部，３２…データ記憶部，３３…入力部，３４…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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