(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、
先行杭材を地中に配置する第一のステップと、
先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、  前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部の検知状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、
を有し、
前記先行杭材の開放された継手には、前記先行杭材の長手方向に沿って延びる電線が前記検知部として設けられ、
前記第三のステップは、前記電線の通電状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する施工状態監視方法。
【請求項２】
杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、
開放される継手に検知部を有する先行杭材を地中に配置する第一のステップと、
先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、  前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記検知部により発信された信号の有無に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、
を有する施工状態監視方法。
【請求項３】
前記先行杭材の開放された継手には、前記先行杭材の長手方向に沿って延びる電線が前記検知部として設けられ、
前記第三のステップは、前記電線の通電状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項２に記載の施工状態監視方法。
【請求項４】
杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、
先行杭材を地中に配置する第一のステップと、
先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、 前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部の検知状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、
を有し、
前記先行杭材の開放された前記継手に嵌合する前記後続杭材の継手には、杭材の長手方向に沿って延びる電線が前記検知部として設けられ、
前記先行杭材は、開放された継手の下端に、前記先行杭材の開放された継手における前記後続杭材の継手の嵌合領域内に突出する突出刃部を有し、
前記第三のステップは、前記先行杭材に嵌合しながら挿入される前記後続杭材に設けられた電線が前記突出刃部に接触することにより、前記電線が切断されて通電状態から非通電状態となることで、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、施工状態監視方法。
【請求項５】
前記電線の下端には、前記先行杭材の開放された継手における前記後続杭材の継手の嵌合領域内に突出する凸状部が形成され、
前記第三のステップは、前記先行杭材に嵌合しながら挿入される前記後続杭材の下端が前記凸状部に直接的または間接的に衝突することにより、前記電線の凸状部が切断されて通電状態から非通電状態となることで、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項１または３に記載の施工状態監視方法。
【請求項６】
杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、
先行杭材を地中に配置する第一のステップと、
先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、 前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部の検知状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、
を有し、
前記第一のステップは、前記検知部として開放された継手に設置された第１の光通信部を有する前記先行杭材を配置し、
前記第二のステップは、前記後続杭材の継手に設置された第２の光通信部を有する前記後続杭材を配置し、
前記第三のステップは、前記第１の光通信部または前記第２の光通信部により検知された光に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、施工状態監視方法。
【請求項７】
前記先行杭材の開放された前記継手に嵌合する前記後続杭材の継手には、杭材の長手方向の全長にわたって延びる電線が前記検知部として設けられ、
前記第三のステップは、前記電線の通電状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項１に記載の施工状態監視方法。
【請求項８】
前記電線は、前記継手に設けられる止水材に埋設されている、請求項１、３、４、５、７のうちいずれか１項に記載の施工状態監視方法。
【請求項９】
前記検知部は発信部を有し、
前記第三のステップは、前記検知部により送信された無線信号に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、  請求項１、２、４のいずれか１項に記載の施工状態監視方法。
【請求項１０】
前記第一のステップは、前記検知部として開放された継手に設置された第１の光通信部を有する前記先行杭材を配置し、
前記第二のステップは、前記後続杭材の継手に設置された第２の光通信部を有する前記後続杭材を配置し、
前記第三のステップは、前記第１の光通信部または前記第２の光通信部により検知された光に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項９に記載の施工状態監視方法。
【請求項１１】
前記先行杭材または前記後続杭材は前記検知部、および前記検知部により検知された信号を伝達する線路が収容される溝部を有し、
前記第三のステップは、前記線路に伝達された信号に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項１、２、４、６、９、１０のうちいずれか１項に記載の施工状態監視方法。
【請求項１２】
前記第三のステップは、前記検知部により出力されて前記先行杭材内または前記後続杭材内に伝達した信号に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項１、２、４、６、９から１１のうちいずれか１項に記載の施工状態監視方法。
【請求項１３】
前記第三のステップは、貫入長計測部により計測された貫入長と前記検知部の検知状態との対応関係に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する、
請求項１から１２のうちいずれか１項に記載の施工状態監視方法。
【請求項１４】
前記第一のステップまたは前記第二のステップは、保護材により前記検知部が保護された状態で前記先行杭材または前記後続杭材を配置する、
請求項１から１３のうちいずれか１項に記載の施工状態監視方法。
【請求項１５】
前記第一のステップまたは前記第二のステップは、内蔵電池により駆動する前記検知部を備える前記先行杭材または前記後続杭材を配置する、
請求項１、２、４、６、８から１４のうちいずれか１項に記載の施工状態監視方法。
【請求項１６】
前記第一のステップおよび前記第二のステップは、前記杭材として鋼矢板を配置する、請求項１から１４のうちいずれか１項に記載の施工状態監視方法。
【請求項１７】
先行して地中に配置された先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて前記後続杭材を挿入している最中に、前記先行杭材の前記継手に設置された検知部により出力された信号が入力される信号入力部と、
前記信号入力部に対し入力された信号の有無に基づいて、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する監視部と、
を有する施工状態監視装置。
【請求項１８】
先行して地中に配置された先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて前記後続杭材を挿入している最中に、前記先行杭材の前記継手に設置された検知部により出力された信号が入力される信号入力部と、
前記信号入力部に対し入力された信号の有無に基づいて、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する監視部と、
を有する施工状態監視装置を備えた自動施工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工状態監視方法、施工状態監視装置、および自動施工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼矢板や鋼管矢板等の杭材を地中に圧入する施工技術として、当該杭材の長手方向に沿って形成されている継手同士を嵌合させて複数の杭材を連続して地中に圧入する技術が知られている。この技術により、土留め壁や止水壁などといった、杭材が並んで連結してなる壁体が地中に構築される。従来の技術としては、例えば、特許文献１に記載されているような後続鋼矢板を先行鋼矢板に嵌合させる鋼矢板の打設方法が知られている。
【０００３】
また、従来において、地中の状態を計測する技術として、下記の特許文献２に記載された技術が知られている。特許文献２には、掘削機が所定の地盤に到達したか否かを判断することを可能とした地盤評価装置等が記載されている。特許文献２の地盤評価装置は、掘削機の作動状態に相関する音を解析して掘削機が地盤に達したか否かを判定している。
【０００４】
さらに、従来において、物体の嵌合状態を検出する技術としては、特許文献３および特許文献４に記載された技術が知られている。特許文献３には、物品に設けたスナップフィット機構の嵌合状態を、構造体同士の組付け音に基づいて判定することが記載されている。特許文献４には、環境雑音下においても構造体の嵌合が確実に行われているかを検証するために、嵌合音を含む音響信号の周波数解析を行い、特定の周波数の信号レベルが閾値を超えたことを判定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７０３６１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０３８２５７号公報
【特許文献３】特開２００４−２４３５０１号公報
【特許文献４】特開２０１０−１６１０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された鋼矢板の打設方法は、鋼矢板の継手における抵抗を低減する動作を行っているものの、鋼矢板が他の鋼矢板と嵌合した状態で圧入されていることを保証するものではない。また、特許文献２に記載された地盤評価装置等は、音に基づいて地盤を評価しているので、地中に圧入された構造体の状態を検出することができない。さらに、特許文献３および４に記載された技術では、構造体の動作に起因する急激な音の変化を検出するため、杭材が次第に地中に圧入されていることを保証するための技術に適用はできない。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、杭材が嵌合されて挿入されていることを保証することができる施工状態監視方法、施工状態監視装置、および自動施工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様は、杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、先行杭材を地中に配置する第一のステップと、先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部の検知状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、を有する施工状態監視方法である。
【０００９】
（２）本発明の一態様は、杭材の長手方向に沿って形成された継手によって互いに杭材を嵌合させて、複数の杭材の施工状態を監視する施工状態監視方法であって、開放される継手に検知部を有する先行杭材を地中に配置する第一のステップと、先行して地中に配置された前記先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて、前記後続杭材を地中に挿入する第二のステップと、前記第二のステップにおいて前記後続杭材を挿入しながら、前記検知部により発信された信号の有無に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する第三のステップと、を有する施工状態監視方法である。
【００１０】
（３）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記先行杭材の開放された継手には、杭材の長手方向の全長にわたって延びる電線が前記検知部として設けられ、前記第三のステップは、前記電線の通電状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００１１】
（４）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記電線は、前記先行杭材の開放された継手に設けられ、前記電線の下端には、前記先行杭材の開放された継手における前記後続杭材の継手の嵌合領域内に突出する凸状部が形成され、前記第三のステップは、前記先行杭材に嵌合しながら挿入される前記後続杭材の下端が前記凸状部に直接的または間接的に衝突することにより、前記電線の凸状部が切断されて通電状態から非通電状態となることで、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００１２】
（５）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記先行杭材の開放された前記継手に嵌合する前記後続杭材の継手には、杭材の長手方向の全長にわたって延びる電線が前記検知部として設けられ、前記第三のステップは、前記電線の通電状態に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００１３】
（６）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記電線は、前記先行杭材の開放された前記継手に嵌合する前記後続杭材の継手に設けられ、前記先行杭材は、開放された継手の下端に、前記先行杭材の開放された継手における前記後続杭材の継手の嵌合領域内に突出する突出刃部を有し、前記第三のステップは、前記先行杭材に嵌合しながら挿入される前記後続杭材に設けられた電線が前記突出刃部に接触することにより、前記電線が切断されて通電状態から非通電状態となることで、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００１４】
（７）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記電線は、前記継手に設けられる止水材に埋設されている。
【００１５】
（８）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記検知部は発信部を有し、前記第三のステップは、前記検知部により送信された無線信号に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００１６】
（９）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記第一のステップは、前記検知部として開放された継手に設置された第１の光通信部を有する前記先行杭材を配置し、前記第二のステップは、前記後続杭材の継手に設置された第２の光通信部を有する前記後続杭材を配置し、前記第三のステップは、前記第１の光通信部または前記第２の光通信部により検知された光に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００１７】
（１０）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記先行杭材または前記後続杭材は前記検知部、および検知部により検知された信号を伝達する線路が収容される溝部を有し、前記第三のステップは、前記線路に伝達された信号に基づいて前記後続杭材継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００１８】
（１１）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記第三のステップは、前記検知部により出力されて前記先行杭材内または前記後続杭材内に伝達した信号に基づいて前記後続杭材が前記先行杭材と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００１９】
（１２）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記第三のステップは、貫入長計測部により計測された貫入長と前記検知部の検知状態との対応関係に基づいて前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する。
【００２０】
（１３）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記第一のステップまたは前記第二のステップは、保護材により前記検知部が保護された状態で前記先行杭材または前記後続杭材を配置する。
【００２１】
（１４）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記第一のステップまたは前記第二のステップは、内蔵電池により駆動する前記検知部を備える前記先行杭材または前記後続杭材を配置する。
【００２２】
（１５）本発明の一態様は、上述の施工状態監視方法であって、前記第一のステップおよび前記第二のステップは、前記杭材として鋼矢板を配置する。
【００２３】
（１６）本発明の一態様は、先行して地中に配置された先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて前記後続杭材を挿入している最中に、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部により出力された信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部に対し入力された信号に基づく検知状態に基づいて、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する監視部と、を有する施工状態監視装置である。
【００２４】
（１７）本発明の一態様は、先行して地中に配置された先行杭材の開放された継手に対して後続して地中に配置される後続杭材の継手を嵌合させて前記後続杭材を挿入している最中に、前記先行杭材または前記後続杭材に設置された検知部により出力された信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部に対し入力された信号に基づく検知状態に基づいて、前記後続杭材の継手が前記先行杭材の開放された継手と嵌合しながら挿入されていることを監視する監視部と、を有する施工状態監視装置を備えた自動施工装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一態様によれば、杭材が嵌合されて挿入されていることを保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態の鋼矢板圧入システムにおいて地中に圧入される鋼矢板１の構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図２】複数の鋼矢板１が嵌合されている状態を示す側面図である。
【図３】本発明を適用した第１の実施形態の鋼矢板圧入システムの構成を示す図である。
【図４】本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおける圧入施工手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおける施工状態監視装置３００の機能的な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおいて、無線信号の状態と鋼矢板１の貫入長との関係を示す図である。
【図７】本発明を適用した第２の実施形態の鋼矢板圧入システムにおける検知部２０ｂの構成を示す図である。
【図８】本発明を適用した第３の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおける前方継手部１６ｂと後方継手部１６ａとが嵌合している状態を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は一部拡大断面図である。
【図９】第１変形例に係る先行杭材１−１および後続杭材１−２を示す斜視図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る鋼矢板圧入システムにおいて前方継手部と後方継手部とが嵌合している状態を示す一部拡大断面図である。
【図１１】図１０に示す前方継手部に設けられる電線３を埋設した止水材３０の斜視図である。
【図１２】先行杭材１−１に後続杭材１−２が嵌合されている途中の施工状態を示す側面図である。
【図１３】図１２に続く施工状態を示す図であって、先行杭材１−１に対して後続杭材１−２の嵌合が完了した状態を示す側面図である。
【図１４】第２変形例に係る鋼矢板圧入システムにおける先行杭材１−１に後続杭材１−２が嵌合されている途中の施工状態を示す側面図であって、図１２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を適用した施工状態監視方法、施工状態監視装置、および自動施工装置を、図面を参照して説明する。以下の実施形態では杭材を圧入するものとして説明するがこれに限ることはなく、少なくとも、先行杭材が予め地中に配置されている状態で、後続して地中に配置される後続杭材の継手を先行杭材の開放された継手に嵌合させた状態で後続杭材を地中に挿入する技術に適用可能である。先行杭材および後続杭材ともに、圧入以外に、例えば打込みや埋込みにより地中に配置するものとしても良い。杭材の打込みの場合には振動打込みや、打撃による打込みなどがある。また、杭材の埋込みでは、予めオーガなどにより掘削して掘削した部分に杭材を挿入するものでも良いし、杭材の先端にオーガなどを取り付けて、掘削しながら挿入するものとしても良い。また、これら配置方法について組み合わせても良い。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は本発明を適用した第１の実施形態の鋼矢板圧入システムにおいて地中に圧入される鋼矢板１の構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。なお、本実施形態において、圧入される杭材をＵ形鋼矢板（以下、鋼矢板と称する）１として説明するが、杭材の長手方向に沿って形成され、隣り合う他の杭材と嵌合可能な継手を有する杭材であれば、例えばＺ形鋼矢板やゼロ矢板や直線形鋼矢板や鋼管矢板やＨ形鋼矢板などといった他の形状の鋼杭や、例えばコンクリート杭といった鋼杭とは材質の異なる杭材など、他の形態の杭材であってもよい。
【００２９】
鋼矢板１は、図１（ａ）に示すように、ウェブ部１２と、フランジ部１４と、継手部１６とを有する。ウェブ部１２は、後述する圧入機本体１００を直線状に移動させながら鋼矢板１を設置する直線施工を行っている場合には、鋼矢板圧入システムにおける圧入施工の進行方向（Ｘ方向）と平行となり、後述の圧入機本体にＹ方向の両側から掴まれる。フランジ部１４は、ウェブ部１２の両端部のそれぞれに一体に接続される。１対のフランジ部１４は、ウェブ部１２から外側（Ｘ方向）に広がるテーパ状に形成されている。一対のフランジ部１４は、ウェブ部１２の略中心位置から互いに対称となる形状を有する。継手部１６は、フランジ部１４の端部のそれぞれに一体に接続される。この継手部１６は、施工方向（鋼矢板１の配列方向）における前方および後方において隣り合う他の杭材と嵌合可能な継手である。
【００３０】
一対の継手部１６は、上面から見て略Ｕ字状に形成されている。一対の継手部１６は、鋼矢板１における幅方向の両側の端部であって、鋼矢板１の長手方向の上端から下端に亘って形成される。一対の継手部１６は、圧入施工の初期において他の鋼矢板１の継手部１６と嵌合されるように位置決めされ、圧入施工中において鋼矢板１同士の位置関係の変化によって他の鋼矢板１の継手部１６と接触する。−Ｘ方向側の継手部１６ａは、圧入施工の進行方向（Ｘ方向）の反対側となり、＋Ｘ方向側の継手部１６ｂは、圧入施工の進行方向（Ｘ方向）側となる。以下、継手部１６ａと継手部１６ｂとを区別して記載しない場合には単に「継手部１６」と記載し、施工方向後方側の継手部である継手部１６ａを「後方継手部１６ａ」と記載し、施工方向前方側の継手部である継手部１６ｂを「前方継手部１６ｂ」と記載する。前方継手部１６ｂと後方継手部１６ａとは、圧入施工において互いに嵌合される。
【００３１】
鋼矢板１における前方継手部１６ｂには、検知部２０ｂが設置される。検知部２０ｂは、複数の鋼矢板１を地中に設置する圧入施工において、先行杭材と後続杭材とが嵌合した状態において後続杭材の後続継手に接触しうる位置に設置される。検知部２０ｂは、例えば接着剤により前方継手部１６ｂのＵ字状の内壁に取り付けられる。
【００３２】
検知部２０ｂは、第１の実施形態において無線信号を発信する発信部である。無線信号は、信号線等の媒体を介さずに送信および受信される信号であって、例えば無線電波、磁波、または音等の各種の振動が含まれる。本実施形態において、無線信号が無線電波である一例について説明する。検知部２０ｂは、内蔵電池により駆動して、無線電波を発信する。内蔵電池は、施工期間に亘って検知部２０ｂを駆動できればよく、例えば２〜３日に亘り検知部２０ｂを駆動させる電力を蓄えている。検知部２０ｂは、継手部１６の長手方向における複数の位置に設置される。検知部２０ｂにより発信された無線電波は、後述する受信部により受信される。なお、地中には土砂に地下水が介在するケースが多いため、検知部２０ｂは防水性能を有するものが好ましい。なお、検知部２０ｂは、鋼矢板１に取り付けた送信コイルの動力源であってもよく、送信コイルから発信させた無線信号を、鋼矢板１を信号伝達媒体として受信コイル（受信部）まで送信させるものであってもよい。
また、第１の実施形態においては、検知部２０ｂが無線信号を発信するものについて説明するが、検知部２０ｂは、保護材が被覆された線路によって受信部と接続されていてもよい。
【００３３】
検知部２０ｂは、当該検知部２０ｂを保護するための保護材２２で覆われる。保護材２２は、鋼矢板１を地中に圧入する際に検知部２０ｂを保護する材料であって、例えばウレタン素材の発泡フォームである。これにより、検知部２０ｂは、鋼矢板１を地中に圧入する際に地中の障害物から保護される。また、保護材２２は、自身の継手部１６と他の鋼矢板１における継手部１６とが嵌合され、他の鋼矢板１が圧入されることにより削り取られる。これにより、保護材２２は、他の鋼矢板１と嵌合されていない状態で圧入された場合には検知部２０ｂを保護し、他の鋼矢板１と嵌合された状態で圧入された場合には削り取られて検知部２０ｂと他の鋼矢板１とを接触させる。
【００３４】
図２は、複数の鋼矢板１が嵌合されている状態を示す側面図である。鋼矢板（先行杭材）１−１の開放された継手（前方継手部１６ｂ−１）には、鋼矢板１−１の長手方向に複数の検知部２０ｂ−１、・・・検知部２０ｂ−ｎが設置される。複数の検知部２０ｂ−１、・・・検知部２０ｂ−ｎは、少なくとも鋼矢板１−１の杭先端（−Ｚ方向側の端部付近）に設けられる。先行の鋼矢板１−１（先行杭材）の地中への圧入が完了した状態において、後続の鋼矢板１−２（後続杭材）は、自身の後方継手部１６ａ−２を鋼矢板１−１の前方継手部１６ｂ−１に嵌合させるように位置決めされる。後続の鋼矢板１−２は、自身の後方継手部１６ａ−２と前方継手部１６ｂ−１との嵌合状態が正常に維持されたまま、地中に圧入される。これによって、複数の鋼矢板１−１と鋼矢板１−２とは、地中に構築される壁体の一部となる。
【００３５】
鋼矢板１−１の前方継手部１６ｂ−１に設置された検知部２０ｂ−１は、鋼矢板１−２の後方継手部１６ａ−２が前方継手部１６ｂ−１に嵌合して圧入されると、鋼矢板１−２の前方継手部１６ｂ−１と接触して、破壊される。検知部２０ｂ−１は、鋼矢板１−２の前方継手部１６ｂ−１により破壊されるまで無線電波を送信し、鋼矢板１−２の前方継手部１６ｂ−１により破壊されたことに応じて無線電波の送信を停止する。なお、ここでいう破壊されるとは、検知部２０ｂが無線電波を送信可能な状態から少なくとも無線電波の送信が停止する状態に変化され、後述する受信部により受信される無線電波が途絶することをいう。
【００３６】
図３は、本発明を適用した第１の実施形態の鋼矢板圧入システムの構成を示す図である。鋼矢板圧入システムは、圧入機本体１００と、パワーユニット（ＰＵ）とを備える。圧入機本体１００は、鋼矢板１を地中に圧入する。パワーユニットは、圧入機本体１００が油圧により鋼矢板１を圧入する動力を与える動作を行う。なお、実施形態においては、圧入機本体１００が鋼矢板１を圧入するものについて説明するが、圧入以外の施工において圧入機本体１００に代えて杭材を地中に挿入する挿入機を備える。
【００３７】
圧入機本体１００は、後述する施工状態監視装置３００を有し、自動的に鋼矢板１を圧入施工する自動施工装置である。圧入機本体１００は、複数のクランプ１０２と、サドル１０４と、スライドフレーム１０６と、リーダマスト１０８と、チャック１１０と、チャックフレーム１１２と、メインシリンダ１１４とを備える。また、圧入機本体１００は、貫入長計測部１２０と、施工状態監視装置３００とを備える。
【００３８】
複数のクランプ１０２は、先行して地盤Ｇに圧入された複数の鋼矢板１（先行杭材、以下、完成杭１Ｒとも記載する。）の杭天端から所定高さまでのウェブ部１２のＹ方向の両側を掴む。複数のクランプ１０２により複数の完成杭１Ｒを掴むことにより、圧入機本体１００を圧入機本体１００が鋼矢板１を地盤Ｇに圧入するための反力基盤を形成する。複数のクランプ１０２は、圧入施工が進むにつれて、圧入施工の進行方向の他の完成杭１Ｒを掴む。
【００３９】
サドル１０４は、複数のクランプ１０２と接続される。サドル１０４は、複数のクランプ１０２を完成杭１Ｒに取り付ける基盤となる。
【００４０】
スライドフレーム１０６は、サドル１０４に対して圧入施工の進行方向およびその逆方向に動作する。これにより、スライドフレーム１０６は、圧入機本体１００により地盤Ｇに圧入しようとする鋼矢板１（後続杭材、以下、圧入杭１Ａとも記載する。）を圧入施工の進行方向およびその逆方向において位置決めするように動作する。さらに具体的には、スライドフレーム１０６は、完成杭１Ｒのうち、圧入施工の進行方向の端部（＋Ｘ方向の端部）に圧入施工が完了した完成杭（先行杭材、以下、完成杭１Ｂとも記載する。）における前方継手部１６ｂと嵌合するように、圧入杭１Ａの後方継手部１６ａの位置（Ｘ方向位置およびＹ方向位置の双方）を決める。
【００４１】
リーダマスト１０８は、圧入杭１Ａを上下方向（Ｚ方向）に移動させるためのガイドとして機能する。また、リーダマスト１０８は、スライドフレーム１０６の動作に従って圧入施工の進行方向およびその逆方向に移動される。リーダマスト１０８の内部には、貫入長計測部１２０と施工状態監視装置３００とが収容される。
【００４２】
チャック１１０は、圧入杭１Ａのウェブ部１２をＹ方向における両端から掴む。チャックフレーム１１２は、チャック１１０の上側（−Ｚ方向側）に配設され、メインシリンダ１１４により与えられた動力によってチャック１１０を上下方向に移動させる。
【００４３】
メインシリンダ１１４は、圧入杭１Ａを下方向（＋Ｚ方向）に移動させ、圧入杭１Ａを地盤Ｇに圧入させる動力を発生させる油圧シリンダである。メインシリンダ１１４は、パワーユニットの制御に従って圧入杭１Ａを上下方向に移動させる。
【００４４】
以下、上述した鋼矢板圧入システムにおける圧入施工手順について説明する。図４は、本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおける圧入施工手順を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、鋼矢板圧入システムは、他の鋼矢板１が設置されていない地盤Ｇに先行杭材を圧入施工する（ステップＳ１００）。これにより、鋼矢板圧入システムは、完成杭１Ｂを設置する。次に鋼矢板圧入システムは、完成杭１Ｂの前方継手部１６ｂに圧入杭１Ａ（後続杭材）の後方継手部１６ａを嵌合させて、圧入杭１Ａを地盤Ｇに圧入する（ステップＳ１０２）。鋼矢板圧入システムは、圧入杭１Ａを地盤Ｇに圧入しながら、施工状態監視装置３００により圧入杭１Ａの施工状態を監視する監視処理を実施する（ステップＳ１０４）。
【００４６】
施工状態監視装置３００は、ステップＳ１０２の圧入施工をしている最中に、施工状態監視装置３００により、検知部２０ｂにより送信された無線電波に基づく監視処理を行う。施工状態監視装置３００は、監視処理の結果、施工状態に異常があるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。施工状態監視装置３００は、施工状態に異常があると判定した場合には異常を表示させて（ステップＳ１０８）、処理を終了する。これにより、鋼矢板圧入システムは、圧入施工の管理者などに圧入杭１Ａの施工異常を通知する。鋼矢板圧入システムは、施工状態監視装置３００により施工状態に異常があると判定されなかった場合、全ての鋼矢板１の圧入が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。鋼矢板圧入システムは、全ての鋼矢板１の圧入が終了したと判定した場合には施工を終了させ、全ての鋼矢板１の圧入が終了したと判定しない場合にはステップＳ１０２に処理を戻す。
【００４７】
図５は、本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおける施工状態監視装置３００の機能的な構成を示すブロック図である。
施工状態監視装置３００には、貫入長計測部１２０と、検知部２０ｂと、表示部３２０とが接続される。表示部３２０は、施工状態監視装置３００による監視処理の結果を表示する液晶ディスプレイ等の表示装置である。表示部３２０は、例えば、圧入施工を管理する作業者によって視認される。表示部３２０は、表示制御部３１０の制御に従って、上述したステップＳ１０８において施工状態に異常があることを示す画像を表示させる。これにより、施工状態監視装置３００は、作業者に施工状態の異常に対する対処を促すことができる。表示制御部３１０は、監視部３０８における監視処理の結果に基づいて表示部３２０を駆動制御する。
【００４８】
貫入長計測部１２０は、メインシリンダ１１４の動作に基づいて圧入杭１Ａの貫入長を示す信号（以下、貫入長信号と記載する。）を生成する。貫入長計測部１２０は、例えば所定時間毎に貫入長信号を施工状態監視装置３００に出力する。検知部２０ｂは、無線通信ＩＣなどにより構成される無線送信部２００を備える。無線送信部２００は、例えば所定時間毎に無線電波を送信する。無線送信部２００は、他の検知部２０ｂと異なるタイミングで無線電波を送信する時分割方式、または他の検知部２０ｂと異なる識別情報を含む無線電波を送信する方式などに従って動作する。なお、無線送信部２００は、無線送信部２００が無線電波を送信する送信間隔と圧入杭１Ａの圧入速度とによって決まる貫入長の精度に基づいて、無線電波を送信する間隔を設定してもよい。
【００４９】
施工状態監視装置３００は、入出力回路、演算回路、制御回路、および記憶装置を含むコンピュータである。施工状態監視装置３００は、信号入力部３０２と、無線受信部３０４と、同期処理部３０６と、監視部３０８と、表示制御部３１０とを備える。
【００５０】
無線受信部３０４は、無線送信部２００により送信された無線電波を受信する。無線受信部３０４は、所定の信号処理を施した無線信号を信号入力部３０２に出力する。信号入力部３０２には、貫入長計測部１２０により出力された貫入長信号、および無線受信部３０４により出力された無線信号が入力される。
【００５１】
同期処理部３０６および監視部３０８は、演算回路および制御回路としてのＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のプロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで機能するソフトウェア機能部であってもよいし、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
【００５２】
同期処理部３０６は、貫入長信号と無線信号との同期を取る。同期処理部３０６は、貫入長信号の入力タイミングと無線信号との入力タイミングとに基づいて、互いに同期した貫入長信号および無線信号を記憶部３１２に記憶させる。図６は、本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおいて、無線電波の状態と鋼矢板１の貫入長との関係を示す図である。
【００５３】
記憶部３１２は、ＨＤＤ（Hard  Disc  Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、またはＲＡＭ（Random  Access  Memory）等により実現される。また、記憶部３１２には、ファームウェアやアプリケーションプログラム等の各種プログラム、施工状態監視装置３００の各部における設定情報や処理結果の情報などが記憶される。
【００５４】
記憶部３１２には、図６に示すように、圧入杭１Ａの施工状態を監視するための情報および監視結果が記憶される。圧入杭１Ａの施工状態を監視するための情報は、少なくとも検知部２０ｂが設置された位置と、当該検知部２０ｂにより送信される無線電波が途絶した時刻と、貫入長計測部１２０により計測された貫入長との組を示す情報である。
【００５５】
同期処理部３０６は、杭番号に対応させて、検知部２０ｂの位置情報Ｔ−１、・・・Ｔ−ｎと、無線電波が途絶した時刻ｔ１、・・・ｔｎと、無線電波が途絶した時刻において貫入長計測部１２０により計測されている貫入長との組を対応づけて記憶部３１２に記憶させる。
【００５６】
監視部３０８は、記憶部３１２に記憶された検知部２０ｂの位置情報と、無線電波が途絶した時刻において貫入長計測部１２０により計測されている貫入長とに基づいて、圧入杭１Ａを圧入する施工状態を監視する。監視部３０８は、無線電波が途絶した時刻において検知部２０ｂが設置されている位置（貫入長）を圧入杭１Ａが通過したことを判定する。監視部３０８は、無線電波が途絶した時刻における貫入長計測部１２０により計測された貫入長と、検知部２０ｂの取り付け位置とを比較する。監視部３０８は、無線電波が途絶した時刻における貫入長計測部１２０により計測された貫入長と検知部２０ｂの取り付け位置とが所定の範囲内である場合には、施工状態に異常がないことを判定する。すなわち、施工状態監視装置３００は、圧入機本体１００が圧入杭１Ａを圧入した貫入長と完成杭１Ｂに対する圧入杭１Ａの位置との間に整合がとれている場合には、施工状態に異常がないことを判定する。監視部３０８は、無線電波が途絶した時刻における貫入長計測部１２０により計測された貫入長と検知部２０ｂの取り付け位置とが所定の範囲内にはない場合には、施工状態に異常があることを判定する。
【００５７】
以上説明したように、本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムによれば、検知部２０ｂが設置された完成杭１Ｂを設置した状態で、先行杭材の前方継手部１６ｂと後続杭材の後方継手部１６ａとを嵌合させて圧入杭１Ａを圧入しながら、検知部２０ｂの検知状態に基づいて圧入杭１Ａが完成杭１Ｂと嵌合していることを監視する。これにより、鋼矢板圧入システムによれば、圧入杭１Ａが検知部２０ｂの位置を通過したことを検知できる。この結果、鋼矢板圧入システムによれば、圧入杭１Ａが嵌合されて圧入されていることを保証することができる。
【００５８】
また、本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムによれば、検知部２０ｂにより送信された無線電波の有無に基づいて先行杭材の後方継手部１６ａが後続杭材の前方継手部１６ｂと嵌合していることを監視する。これにより、鋼矢板圧入システムによれば、圧入杭１Ａが検知部２０ｂの位置を通過して検知部２０ｂが破壊されたことに基づく無線電波の途絶に基づいて、圧入杭１Ａが検知部２０ｂの位置を通過したことを検知できる。この結果、鋼矢板圧入システムによれば、圧入杭１Ａが嵌合されて圧入されていることを保証することができる。
【００５９】
さらに、本発明を適用した第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムによれば、貫入長計測部１２０により計測された貫入長と検知部２０ｂの検知状態との対応関係に基づいて圧入杭１Ａが完成杭１Ｂと嵌合していることを監視する。これにより、鋼矢板圧入システムによれば、圧入機本体１００が圧入した圧入杭１Ａの貫入長と実際の圧入杭１Ａが通過した貫入長とが整合しているか否かを監視することができる。この結果、鋼矢板圧入システムによれば、圧入杭１Ａが嵌合されて圧入されていることを高精度で保証することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した第２の実施形態に係る鋼矢板圧入システムについて説明する。
第２の実施形態は、完成杭１Ｂに対する圧入杭１Ａの通過を検知する検知部２０ｂを備える点で第１の実施形態とは異なる。
【００６１】
図７は、本発明を適用した第２の実施形態の鋼矢板圧入システムにおける検知部２０ｂの構成を示す図である。検知部２０ｂは、光を媒体として通信を行う光通信部である。この検知部２０ｂは、光通信部として、前方継手部１６ｂ−１の少なくとも先端部に取り付けられた光検知部２１０ａと、後方継手部１６ａ−２の先端部に取り付けられた光出力部２１０ｂとを含む。第２の実施形態における鋼矢板１は、例えば接着剤により、前方継手部１６ｂ−１に光検知部２１０ａが取り付けられ、後方継手部１６ａ−２に光出力部２１０ｂが取り付けられる。光検知部２１０ａは、少なくとも鋼矢板１における杭先端を含む、前方継手部１６ｂ−１における長手方向の複数の位置に取り付けられていてもよい。
【００６２】
光出力部２１０ｂは、常時または所定期間毎に光を出力するＬＥＤ（light  emitting
diode）等の光源を備える。光出力部２１０ｂは、鋼矢板１における後方継手部１６ａ−２に取り付けられ、Ｕ字状の内壁に向けて光を発する。光検知部２１０ａは、光電変換回路などの光検出器を備える。光検知部２１０ａは、鋼矢板１における前方継手部１６ｂ−１に取り付けられる。光出力部２１０ｂは、圧入杭１Ａが圧入機本体１００により圧入されたことに対して圧入方向において移動される。光検知部２１０ａと光出力部２１０ｂとは、鋼矢板１の後方継手部１６ａ−２と前方継手部１６ｂ−１とが嵌合し、光検知部２１０ａと光出力部２１０ｂとが同じ貫入長に位置した状態において、光検知部２１０ａの光出力面と光出力部２１０ｂの光検知面とが対向するように配置される。なお、地中には地下水が介在する場合における検知性能の低下を抑制するため、光検知部２１０ａおよび光出力部２１０ｂは防水性能を有するものが好ましい。
【００６３】
光検知部２１０ａは、無線通信機２１２と接続され、光出力部２１０ｂにより出力された光を検知したことに応じて光検知信号を示す無線電波として送信させる。無線通信機２１２は、例えば鋼矢板１の凹部に埋込まれて保護材により保護されて、鋼矢板１に設置される。光検知信号を示す無線電波は、施工状態監視装置３００の無線受信部３０４により受信される。なお、光検知部２１０ａは、鋼矢板１に取り付けた送信コイルおよび送信コイルの動力源と接続され、光検出信号に基づいて動力源を制御して送信コイルから無線信号を発信させ、鋼矢板１を信号伝達媒体として受信コイル（受信部）まで送信させるものであってもよい。
【００６４】
監視部３０８は、記憶部３１２に記憶された光検知部２１０ａの位置情報と、光検知信号を受信した時刻において貫入長計測部１２０により計測されている貫入長とに基づいて、圧入杭１Ａを圧入する施工状態を監視する。監視部３０８は、光検知信号を受信した時刻において光検知部２１０ａが設置されている位置（貫入長）を圧入杭１Ａが通過したことを判定する。監視部３０８は、光検知信号を受信した時刻における貫入長計測部１２０により計測された貫入長と、光検知部２１０ａの取り付け位置とを比較する。監視部３０８は、無線電波が途絶した時刻における貫入長計測部１２０により計測された貫入長と光検知部２１０ａの取り付け位置とが所定の範囲内である場合には、施工状態に異常がないことを判定する。すなわち、施工状態監視装置３００は、圧入機本体１００が圧入杭１Ａを圧入した貫入長と完成杭１Ｂに対する圧入杭１Ａの位置との間に整合がとれている場合には、施工状態に異常がないことを判定する。
【００６５】
第２の実施形態の鋼矢板圧入システムは、光検知部２１０ａにより検知された光に基づいて圧入杭１Ａを圧入する施工状態を監視する。具体的には、鋼矢板圧入システムは、光の有無、または光の状態の変化に基づいて、圧入杭１Ａが通過したことを判定することができる。光の有無は、光検知部２１０ａが光出力部２１０ｂにより光の照射範囲に存在しない場合には光検知部２１０ａにより光が検知されず、光検知部２１０ａが光出力部２１０ｂにより光の照射範囲に存在する場合には光検知部２１０ａにより光が検知されることによって、監視部３０８により検知される。光の状態の変化は、光検知部２１０ａが光出力部２１０ｂにより光の照射範囲に存在しない場合には光検知部２１０ａにより低い強度光が検知され、光検知部２１０ａが光出力部２１０ｂにより光の照射範囲に存在する場合には光検知部２１０ａにより高い強度の光が検知されることによって、監視部３０８により検知される。光の状態の変化は、光の強度にかぎらず、圧入杭１Ａが完成杭１Ｂと嵌合しながら地中に挿入されることによって変わるものであればよい。
【００６６】
以上のように、第２の実施形態に係る鋼矢板圧入システムによれば、先行杭材の前方継手部１６ｂに光検知部２１０ａを設置した先行杭材を圧入し、先行杭材の後方継手部１６ａに設置された光出力部２１０ｂ有する後続杭材を圧入し、光検知部２１０ａにより検知された光の強度に基づいて後続杭材が先行杭材と嵌合していることを監視することができる。
【００６７】
なお、第２の実施形態に係る鋼矢板圧入システムは、光検知部２１０ａおよび光出力部２１０ｂにより後続杭材が先行杭材を嵌合していることを監視しているが、先行杭材の前方継手部１６ｂ−１に光検知部２１０ａを設置し、後続杭材の後方継手部１６ａ−２に光出力部２１０ｂを設置してもよい。
【００６８】
また、第２の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおいて、光出力部２１０ｂは、少なくとも鋼矢板１における杭先端を含む、前方継手部１６ｂ−１における長手方向の複数の位置に取り付けられていてもよい。これにより、第２の実施形態に係る鋼矢板圧入システムによれば、圧入杭１Ａが次第に地中に挿入される途中において複数の前方継手部１６ｂ−１を後方継手部１６ａ−２に設置された光検知部２１０ａにより検知でき、圧入杭１Ａが次第に地中に挿入される途中を監視することができる。
【００６９】
（第３の実施形態）
以下、本発明を適用した第３の実施形態に係る鋼矢板圧入システムについて説明する。
第３の実施形態は、完成杭１Ｂに対する圧入杭１Ａの通過を検知するための構成を、先行杭材または後続杭材の溝部に収容された、検知部、および検知部により検知された信号を伝達する線路とする。図８の（ａ）は先行杭材１−１と後続杭材１−２とが嵌合している状態を示し、図８の（ｂ）は図８（ａ）における点線部分の拡大図であって、第３の実施形態に係る鋼矢板圧入システムにおいて、前方継手部１６ｂ−１と後方継手部１６ａ−２とが嵌合している状態を示す断面図である。
【００７０】
先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１には、その先端部に溝部１６１が形成されている。溝部１６１は、前方継手部１６ｂ−１により形成される凹状部分から外側が開口部となるように形成される。溝部１６１は、鋼矢板１の長手方向において杭天端から杭先端に亘って形成される。後続杭材１−２の後方継手部１６ａ−２には、前方継手部１６ｂ−１により形成される凹状部分の内側が開口部となるように溝部１６２が形成される。溝部１６２は、鋼矢板１の長手方向において杭天端から杭先端に亘って形成される。溝部１６１と溝部１６２とは、先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１と後続杭材１−２の後方継手部１６ａ−２とが嵌合した状態において開口部の少なくも一部同士が対向するように配置される。なお、本実施形態のように、鋼矢板１に溝部１６１および１６２を形成することは、例えば、Ｊポケットパイル（登録商標、以下同様）などで実現されている技術（http://www.jfe-steel.co.jp/products/construction/items/jpocket-pile/index.html）を利用することができる。
【００７１】
溝部１６１および溝部１６２には、圧入杭１Ａを検知する検知部、および検知部と施工状態監視装置３００とを接続する線路が設置される。検知部および線路は、当該検知部および線路を保護するための保護材２２により覆われる。
【００７２】
検知部は、例えば、上述した第２の実施形態において説明した光通信部である。さらに具体的には、圧入杭１Ａ（図８の後続杭材１−２）の溝部１６２には、光検知部２１０ａおよび光検知部２１０ａと施工状態監視装置３００とを接続する線路とが設置される。光検知部２１０ａは、少なくとも鋼矢板１における杭先端を含む、前方継手部１６ｂにおける長手方向の複数の位置に取り付けられていてもよい。一方、先行杭材１−１の溝部１６１には、光出力部２１０ｂおよび光出力部２１０ｂと施工状態監視装置３００とを接続する線路とが設置される。施工状態監視装置３００は、圧入杭１Ａを圧入している最中において、光出力部２１０ｂにより光を出力するよう制御すると共に、光検知部２１０ａにより検知された光の強度に基づく信号が線路を介して伝達される。これにより、施工状態監視装置３００は、光検知部２１０ａにより検知された光の強度が所定値以上となった時に、圧入杭１Ａが完成杭１Ｂと嵌合されて圧入されていることを検知する。
【００７３】
なお、溝部１６１および１６２において検知部が取り付けられた部分以外は、保護材２２を設置しなくてもよく、検知部が取り付けられた部分の近傍の部分に保護材２２を設置してもよく、検知部が取り付けられた部分以外のすべてに保護材２２を設置してもよい。
保護材２２は、検知部および線路を保護する材料であればいかなる材料でもよく、例えばゴム等の弾性体やウレタン素材の発泡フォームや鋼材やアクリル系接着剤などを用いることができる。
【００７４】
（第４の実施形態）
以下、本発明を適用した第４の実施形態に係る鋼矢板圧入システムについて説明する。
第４の実施形態は、検知部により検知された信号を、鋼矢板１内に伝達させて施工状態監視装置３００に供給するものである。第４の実施形態に係る鋼矢板圧入システムは、上述した無線送信部２００および無線通信機２１２に代えて、検知部２０ｂにより検知された信号を鋼矢板１内に伝達させる信号出力部（不図示）を備える。
【００７５】
信号出力部は、例えば、検知部と線路を介して接続され、磁波である磁気信号により検知部の信号を磁気信号に変換し、磁気信号を、鋼矢板１を媒体として伝達させる。信号出力部は、例えば、鋼矢板１の杭先端付近に設けられた送信コイルと、鋼矢板１の杭先端から杭天端側に設けられ、施工状態監視装置３００と信号線路により接続された受信コイルとを備える。送信コイルは、杭材が鋼矢板１である場合、杭先端に取り付けられ、保護材が被覆される。また、送信コイルは、杭材が鋼管である場合、例えば、鋼管の杭先端付近に鋼管の外周面に巻き付けられ、保護材が被覆される。保護材は、例えば鋼管が回転圧入される状態において送信コイルが保護可能なものである。信号出力部は、検知部の信号を発振器により変換して送信コイルに供給し、鋼矢板１に磁気信号を伝達させる。鋼矢板１に伝達された磁気信号は、受信コイルにおける電磁誘導を利用して電気信号に変換されて、施工状態監視装置３００に電気信号として受信される。施工状態監視装置３００は、発振器における変換処理に対応した受信処理を行って、検知部の信号を受信する。なお、磁気信号を鋼矢板１に伝達させる構成は、例えば、「磁気信号伝送方式における伝送距離シミュレーション」（T.IEE  Japan,  Vol.  113-D,  No.  12,  ‘93）に記載された技術を利用して、公知技術により実現できる。
【００７６】
これにより、第４の実施形態に係る鋼矢板圧入システムによれば、第１の実施形態に係る鋼矢板圧入システムのように、検知部２０ｂが破壊されたことに応じた信号の途絶を施工状態監視装置３００により検知させることができる。また、第４の実施形態の鋼矢板圧入システムによれば、第２の実施形態に係る鋼矢板圧入システムのように、光の強度の増加を施工状態監視装置３００により検知させることができる。この結果、第４の実施形態の鋼矢板圧入システムによれば、上述した実施形態と同様に、完成杭１Ｂと圧入杭１Ａが嵌合しながら圧入されていることを監視することができる。
【００７７】
（第１変形例）
上述した第１〜第４の各実施形態は、先行杭材と後続杭材が継手部１６同士で嵌合されるものについて説明したが、他の形態の杭材にも適用可能である。図９は、第１変形例に係る先行杭材１−１および後続杭材１−２を示す斜視図である。先行杭材１−１および後続杭材１−２は、熱間または冷間圧延鋼であり、長さ方向の寸法が５メートルから２０メートル、最大で５０メートルに形成される。先行杭材１−１は、断面がコの字状であり、後続杭材１−２は、先行杭材１−１の内空面に対して所定（１ミリメートルから３ミリメートル）のクリアランスを介して対向するように図中の矢印方向に圧入される。
【００７８】
先行杭材１−１には、複数の検知部が設けられる。先行杭材１−１には、後続杭材１−２が先行杭材１−１の先端部まで圧入されたことを検知する先端センサを備える。また、先行杭材１−１には、後続杭材１−２が先行杭材１−１の中途位置まで圧入されたことを検知する中間センサを備えていてもよい。
【００７９】
（第５の実施形態）
以下、本発明を適用した第５の実施形態に係る鋼矢板圧入システムについて説明する。
第５の実施形態は、図１０及び図１１に示すように、鋼矢板（先行杭材１−１）の開放された継手（前方継手部１６ｂ−１）には、先行杭材１−１の長手方向の全長にわたって延びる止水材３０が設けられ、この止水材３０内に長手方向に沿って電線３（検知部）が埋設されている。止水材３０は、下端３０ｂにおいて、先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１に嵌合する後続杭材１−２の継手（後方継手部１６ａ−２）が配置される側（すなわち、先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１における後続杭材１−２の後方継手部１６ａ−２の嵌合領域内）に向けて電線３とともに突出する凸部３１が設けられている。止水材３０は、先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１の内面に、例えば両面テープや接着剤等によって貼付されている。止水材３０としては、例えば特開２０１０−１１２０５４号公報に記載されるような高吸収ポリマーとゴムの複合材である水膨張性ゴムからなる止水材を採用することができる。なお、止水材３０の凸部３１は、止水材３０の長手方向に延びる部分に対して一体的に設けられていてもよいし、別体であってもよい。別体の場合には、止水材３０と異なる部材から形成されるものであってもかまわない。
【００８０】
電線３は、止水材３０の内部において、止水材３０の一端（上端３０ａ）から他端（下端３０ｂ）に向けて延び、さらに下端３０ｂの凸部３１内で折り返されて上端３０ａ側に戻るように埋設され、止水材３０の上端３０ａから電線３の両端部３ｂ、３ｂが突出している。このように電線３の下側の折返し部分３ａ（凸状部）が凸部３１内に埋設されているために、この折返し部分３ａも、後続杭材１−２の継手（後方継手部１６ａ−２）が配置される側に向けて突出することとなる。電線３の両端部３ｂ、３ｂは、それぞれ不図示の電源、及び例えば電球や回転灯等の通電表示部３２を介して直列の回路を形成するように接続されている。通電表示部３２では、前述の回路が正常な場合において電線３の通電状態、すなわち検知状態であることが電球や回転灯の点灯により表示される。つまり、電線３の一部が断線すると非通電状態（非検知状態）となり、通電表示部３２において電球や回転灯が消灯することで通電表示が消える。
【００８１】
なお、止水材３０が設けられる先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１の下端には、凸部３１を覆うカバー体等で防護されていてもよい。このようなカバー体としては、先行杭材１−１の打設時に止水材３０の下端部（凸部３１）が土の先端抵抗や周面摩擦によって破断しない程度に防護され、かつ後続杭材１−２の挿入によって凸部３１が破断するように設定される。
【００８２】
図１２及び図１３は、図１０に示す継手部分を紙面上側から見たときの先行杭材１−１に後続杭材１−２を嵌合する施工状態を示している。
第５の実施形態の鋼矢板圧入システムでは、図１２及び図１３に示すように、電線３を埋設させた止水材３０を備えた先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１に対して、上方から後続杭材１−２の後方継手部１６ａ−２を嵌合させながら挿入する。このときの挿入時には、止水材３０内の電線３は切断されることがなく正常であるので、電線３は通電状態であり、通電表示部３２における電球や回転灯の点灯を確認することで、正常な嵌合により挿入されていることを監視することができる。そして、後続杭材１−２の下端が先行杭材１−１の下端の深さに一致する打設完了位置まで打設され、先行杭材１―１と後続杭材１−２の継手同士が正常に嵌合されたときには、止水材３０の凸部３１に、下方に向けて挿入される後続杭材１−２の下端が衝突することによって、その凸部３１が破断される。凸部３１には電線３の折返し部分３ａが埋設されているため、凸部３１が破断されると電線３も折返し部分３ａで切断されて非通電状態（非検知状態）となり、通電表示部３２において電球や回転灯が消灯することで通電表示が消える。つまり、電線３の通電状態を通電表示部３２で監視し、非通電状態を確認することで、後続杭材１−２が継手同士で正常に嵌合しながら挿入されて、先行杭材１−１の下端まで到達したことを確認することができる。
なお、凸部３１は、凸部３１内の電線３（折返し部分３ａ）が切断していれば良いため、後続杭材１−２の衝突によって止水材３０の本体部分から切り離された状態で破断されている必要はない。
【００８３】
（第２変形例）
なお、第５の実施形態では、先行杭材１−１に止水材３０を設ける構成としているが、これに限定されることはない。例えば、図１４に示す第２変形例のように、後続杭材１−２の後方継手部１６ａ−２に、上述したような凸部３１（図１２参照）を備えない止水材３０を設けた構成であってもよい。第２変形例の電線３は、止水材３０の内部において、止水材３０の一端（上端３０ａ）から凸部を備えない他端（下端３０ｂ）に向けて延び、さらにこの下端３０ｂ内で折り返されて上端３０ａ側に戻るように埋設されている。また、第２変形例では、先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１の下端部分に、嵌合時に後続杭材１−２の後方継手部１６ａ−２が配置される側（すなわち、先行杭材１−１の前方継手部１６ｂ−１における後続杭材１−２の後方継手部１６ａ−２の嵌合領域内）に向けて突出する突出刃部３３が設けられている。
この場合も上述した第５の実施形態と同様に、後続杭材１−２の下端が先行杭材１−１の下端の深さに一致する打設完了位置まで打設され、先行杭材１―１と後続杭材１−２の継手同士が正常に嵌合されたときには、止水材３０内の電線３の下端の折返し部分３ｃが突出刃部３３に接触することによって切断され非通電状態（非検知状態）となり、これを上述した通電表示部３２で確認することができる。
【００８４】
なお、上述した第５の実施形態及び第２変形例では、止水材３０に電線３が埋設された例について説明したが、電線が止水材に埋設される構成に限定されることはない。例えば、上述したＪポケットパイル等のように継手部にパイプ等が設置可能なポケット部（溝部）を有する場合などでは、先行杭材の継手にその長手方向に沿って電線のみが設けられる構成とすることも可能である。さらに、電線のみを設ける場合には、後続杭材の衝突によって破断可能な部材からなる保護材（例えば樹脂製の管材など）によって電線を保護し、先行杭材の挿入中、あるいは後続杭材の挿入中における電線の切断を防止する構成としてもよい。
【００８５】
（第３変形例）
上述した各実施形態では、杭材が嵌合されて挿入されていることを保証するにあたっての嵌合が、複数の杭材を予め定めた施工方向に連続して地中に配置する施工において、先行して地中に配置された先行杭材の施工方向前方側の継手と、後続して地中に配置される後続杭材の施工方向後方側の継手との嵌合である例を挙げて説明したが、このような嵌合に限定されることはなく、複数の杭材の施工における先行杭材の開放された継手と後続杭材の継手との嵌合であればよい。例えば、複数の杭材を連続して地中に圧入してなる壁体に対して杭材の長手方向に沿わせて補強材を配置するような施工における杭材と補強材との嵌合などにも本発明を適用できる。
【００８６】
以下、本発明を適用した第３変形例に係る鋼矢板圧入システムについての具体例を説明する。
鋼矢板のウェブ部には、ウェブ部の外面から直交方向に突出し、鋼矢板の長手方向の上端から下端に亘って形成される側方継手部が設けられている。補強材は、例えば、外周面に長手方向の上端から下端に亘って形成される継手部が設けられた鋼管からなる。あるいは、補強材は、例えば、一方のフランジの外面に長手方向の上端から下端に亘って形成される継手部が設けられたＨ形鋼矢板からなる。この場合の施工状態監視方法としては、先行して地中に配置された鋼矢板（先行杭材）の開放された側方継手部に対して後続して地中に配置される補強材（後続杭材）の継手部を嵌合させて、補強材を地中に挿入する。このとき、補強材を挿入しながら、鋼矢板または補強材に設置された検知部の検知状態や、検知部により発信された信号の有無に基づいて補強材の継手部が鋼矢板の側方継手部と嵌合しながら挿入されていることを上述した施工状態監視装置を使用して監視することができる。
【００８７】
上述した各実施形態は、鋼矢板圧入システムの圧入機本体１００が施工状態監視装置３００を有する例を挙げて説明したが、その施工状態監視装置３００の機能を、圧入機本体とは独立したコンピュータで実現するようにしても良い。例えば、施工状態監視装置３００は、鋼矢板１を設置する施工を管理する管理者が保有する端末のコンピュータにより実現してもよい。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良い。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良い。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良く、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良い。
【００８８】
また、上述した各実施形態は、貫入長計測部が、杭材を挿入する挿入機に設置されたものである例を挙げて説明したが、貫入長計測部は、杭材を挿入する挿入機に設置されていなくてもよい。例えば、地上に設置したワイヤ式のストロークセンサにより実現してもよい。この場合、地中に挿入する杭材にワイヤを連結しておくことで、杭材の挿入に伴うストロークセンサにおけるワイヤの繰り出し量の変化に基づいて貫入長を計測することができる。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９０】
１  鋼矢板
１−１  先行杭材
１−２  後続杭材
１Ａ  圧入杭
１Ｂ  完成杭
１Ｒ  完成杭
３  電線（検知部）
３ａ  折返し部分（凸状部）
３ｂ  両端部
３ｃ  折返し部分
１６  継手部
１６ａ  後方継手部
１６ｂ  前方継手部
１６１、１６２  溝部
２０ｂ  検知部
２２  保護材
３０  止水材
３０ａ  上端（一端）
３０ｂ  下端（他端）
３１  凸部
３２  通電表示部
３３  突出刃部
１００  圧入機本体
１２０  貫入長計測部
２００  無線送信部
２１０ａ  光検知部
２１０ｂ  光出力部
２１２  無線通信機
３００  施工状態監視装置
３０２  信号入力部
３０４  無線受信部
３０６  同期処理部
３０８  監視部
３１０  表示制御部
３１２  記憶部
３２０  表示部
【図１】
0006719985.tif 000002
【図２】
0006719985.tif 000003
【図３】
0006719985.tif 000004
【図４】
0006719985.tif 000005
【図５】
0006719985.tif 000006
【図６】
0006719985.tif 000007
【図７】
0006719985.tif 000008
【図８】
0006719985.tif 000009
【図９】
0006719985.tif 000010
【図１０】
0006719985.tif 000011
【図１１】
0006719985.tif 000012
【図１２】
0006719985.tif 000013
【図１３】
0006719985.tif 000014
【図１４】
0006719985.tif 000015