(57)【要約】【課題】基礎杭の鉛直に対する傾斜度を簡便に精度よく計測できる傾斜度計測装置および建込み制御装置を提供する。【解決手段】基礎杭の施工では基礎杭が鉛直に建込まれることが極めて重要である。本発明の基礎杭の鉛直に対する傾斜度計測装置１０は、基礎杭表面の上下の２点Ｐ１，Ｐ２までの距離を計測するレーザ距離計１１ａ，１１ｂと、該２点までの距離から鉛直に対する傾斜度を演算する演算処理手段１３とその結果を表示する表示手段１４を備えている。また、基礎杭の建て込み制御装置は、基礎杭から任意の距離離れた２方向に設置して計測する傾斜度計測装置１０（１５，１５ａ）と、計測された鉛直に対する傾斜度と傾斜方向に基づいて、ケーシング５の建込みが鉛直になるように、回転圧入装置１のジャッキ３ａ〜３ｄを作動させる鉛直制御手段２５とを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎杭表面の上下の２点までの距離を計測する光学距離計測手段と、該２点までの距離から鉛直に対する傾斜度を演算する演算処理手段と、演算結果を表示する表示手段を備えたことを特徴とする基礎杭の鉛直に対する傾斜度計測装置。
【請求項２】
基礎杭から任意の距離離れた２方向の位置にそれぞれ配置した基礎杭表面の上下の２点までの距離を計測する光学距離計測手段と、該光学距離計測手段に距離計測を指令するとともに計測値を演算処理して基礎杭の鉛直に対する傾斜度と傾斜方向を出力する傾斜度処理手段とからなることを特徴とする基礎杭の鉛直に対する傾斜度計測装置。
【請求項３】
基礎杭が四隅の下部にジャッキを備えたベースフレーム上に把持手段と昇降シリンダを備えた回転圧入装置で建て込まれ、基礎杭から任意の距離離れた２方向に設置して計測する前記請求項１または請求項２の傾斜度計測装置と、計測された鉛直に対する傾斜度と傾斜方向に基づいて、基礎杭の建込みが鉛直になるように、該各ジャッキを作動させる鉛直制御手段とを備えたことを特徴とする基礎杭の建て込み制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎杭の建て込み時の鉛直に対する傾斜度の計測および基礎杭を鉛直に建込む制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基礎工事などで施工される基礎杭は、地中に鉛直に建て込まれることが重要であり、このため基礎杭の鉛直に対する傾斜度を計測しながら施工している。
従来、基礎杭の鉛直に対する傾斜度の計測は、一般に下げ振りやトランシットが用いられ、鉛直な指標と杭の外形線を照合させることによっている。しかし、この方法による場合は、計測者の目視によっているので計測者によってバラツキがあり、計測に熟練を必要としている。このため、一定の精度で鉛直に建込むことが困難であるという問題がある。
【０００３】
そこで、既設杭の建て込み時の鉛直に対する傾斜度を簡便な手段によって計測するようにしたものが開発されている（例えば、特許文献１）。
また、傾斜度の計測に基づいて建込みの制御を行うものが開発されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
特許文献１の計測器具は、中央に尖頭部を備えた円形リングを固定板の一端に立設し、縦糸を等間隔に多数張設するとともに水平な基準横線を張設した計測板を、該円形リングに対向する固定板の他端に立設している。そして、杭を円形リングの尖頭部から目視して杭芯と縦糸とを照合させて鉛直に対する傾斜度を計測している。
【０００５】
また、特許文献２は、オールケーシング工法で基礎杭を造成する場合のもので、ケーシングを保持して回転させつつ傾き自在な複数本の押込ジャッキで地中へ押し込む回転圧入装置に傾斜計を設けている。そして、傾斜計の検知出力に応じてケーシングが鉛直になるように、各押込ジャッキの押込量を制御している。
【０００６】
【特許文献１】登録実用新案第３０５２６１４号公報。
【特許文献２】特公平２−１９２８号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１の傾斜度計測機は下げ振りやトランシットを使用したものに比べて傾斜度の計測が簡便であり、熟練者でなくてもある程度の精度が確保できるものといえるが、やはり目視によっているので計測者によるバラツキがでることは避けられない。
【０００８】
また、特許文献２のケーシングの建込み制御装置では、傾斜計を押込ジャッキに設けてケーシングの傾斜度を計測しているので、ケーシングの把持状態によって、ケーシングの鉛直に対する傾斜度とは異なったものとなってしまう。
また、押込ジャッキの同調が難しく、ケーシングがより傾いて押し込まれることがあるという難点もある。
【０００９】
そこで、本発明は、基礎杭の鉛直に対する傾斜度を簡便に精度よく計測できる傾斜度計測装置および建込み制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明である基礎杭の鉛直に対する傾斜度計測装置は次の手段を採った。即ち、
基礎杭表面の上下の２点までの距離を計測する光学距離計測手段と、該２点までの距離から鉛直に対する傾斜度を演算する演算処理手段と、演算結果を表示する表示手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
この傾斜度計測装置は、基礎杭に対し任意の位置に配置して、基礎杭の上下方向の２点までの距離を光学距離計測手段で計測し、鉛直に対する傾斜度と傾斜方向を演算して表示するようにしたものである。
ここで、基礎杭は径の寸法が変わらないものであれば、円柱や円筒に限るものではなく、材質もコンクリートや鋼管に限らない。また、基礎杭の造成後に引き抜くオールケーシング工法で使用されるケーシングも含むものである。
【００１２】
上下方向の２点の計測は予め所定の角度に固定した２個の光学距離計測手段によるか、１個の光学距離計測手段を、傾斜角度を変更できるように設けたものでもよい。なお、光学距離計測手段はレーザ距離計が一般的である。
上下の２点は任意でよいが、一般には下の点は水平とし、上の点を３０度、４５度など計測しやすい角度にするのがよい。
【００１３】
演算処理手段は光学距離計測手段による計測値から、上下２点の水平距離をそれぞれ求め、水平距離の差を計算し、また、上下の計測点の高さの差も求めて、これらより鉛直に対する前後方向の傾斜度を求める。また、傾斜方向は水平距離差の符号で判定する。そして、演算結果は表示手段に表示される。
【００１４】
この傾斜度計測装置は、まず、基礎杭に対して任意の方向に設置して計測することにより、計測装置と基礎杭を結ぶ直角方向の面に対する基礎杭の傾斜度が計測され表示器に表示される。次に、この傾斜度計測装置を別の位置例えば基礎杭に対して９０度変えた位置に設置して傾斜度を計測すれば、基礎杭全体の鉛直に対する傾斜度と傾斜方向を計測することができる。したがって、この傾斜度計測装置では、必要に応じてその都度傾斜度計測装置を、設置して計測することになる。
【００１５】
一方、請求項２の発明では次の手段を採った。すなわち、
基礎杭から任意の距離離れた２方向の位置にそれぞれ配置した基礎杭表面の上下の２点までの距離を計測する光学距離計測手段と、該光学距離計測手段に距離計測を指令するとともに計測値を演算処理して基礎杭の傾斜度と傾斜方向を出力する傾斜度処理手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
この場合、光学距離計測手段は基礎杭に対して２方向に配置するが、任意の位置とすることができる。
光学距離計測手段は前記と同様、レーザ距離計を使用する。
傾斜度処理手段は、光学距離計測手段に対し距離の計測を指令するとともに、その計測値から基礎杭の傾斜度と傾斜方向を演算し、表示部へ出力するものである。なお、計測指令は各光学距離計測手段に対して順次行えばよい。
【００１７】
傾斜度の演算は上記の場合と同様に、光学距離計測手段が対向する基礎杭表面の上下２点の水平距離をそれぞれ求め、水平距離と上下２点の高さの差を求めて鉛直に対する前後方向の傾斜度を求める。また、傾斜方向は水平距離差の符号で判定する。
【００１８】
請求項３の発明では次の手段を採った。即ち、
基礎杭が四隅の下部にジャッキを備えたベースフレーム上に把持手段と昇降シリンダを備えた回転圧入装置で建て込まれ、基礎杭から任意の距離離れた２方向に設置して計測する前記請求項１または請求項２の傾斜度計測装置と、計測された鉛直に対する傾斜度と傾斜方向に基づいて、基礎杭の建込みが鉛直になるように、該各ジャッキを作動させる鉛直制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
各ジャッキの昇降量は、傾斜度計測装置で計測された鉛直に対する傾斜度と傾斜方向に基づいて、演算して求めることができる。したがって、例えば、各ジャッキにストロークセンサを設けて演算して得た値に昇降させるようにすればよい。
【００２０】
また、傾斜度計測装置を連続して作動させ、鉛直に対する傾斜度がゼロになるようにジャッキを昇降させ、ゼロになったときに停止させるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、請求項１の発明の実施の形態について図１〜図４に基づいて説明する。
この傾斜度計測装置１０は、図１に示すように、伸縮可能な三脚１２上に光学距離計測手段と、演算処理手段１３と、表示手段１４と、で構成されている。
【００２２】
光学距離計測手段は水平方向を計測するレーザ距離計１１ａと、上方へ一定の計測角θ（ここでは４５度にしている）に傾斜したレーザ距離計１１ｂとで構成されている。
また、演算処理手段１３は、レーザ距離計１１ａ，１１ｂへ計測指令する制御部１３ａと、記憶部１３ｂと、鉛直に対する傾斜度を演算する演算部１３ｃとから構成されている。
【００２３】
なお、傾斜度計測装置１０を設置するときは水準器によってレーザ距離計１１ａが水平になるようにするとともに、レーザ距離計１１ａから基礎杭までの距離が最小になるように左右方向へ振って、計測点が基礎杭の中心付近になるように位置を定めるのが望ましい。
【００２４】
次に、基礎杭の鉛直に対する傾斜度と傾斜方向を計測処理する動作を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、計測スイッチをＯＮ（ステップＳ１００）にする。これによりレーザ距離計１１ａへ計測指令が出される（ステップＳ１１０）ので、レーザ距離計１１ａは基礎杭Ｐ１までの距離Ｌ１を計測する。そして、これを受信（ステップＳ１１５）し、記憶部１３ａへ記憶する。
【００２５】
同様に、レーザ距離計１１ｂへ計測指令を行い（ステップＳ１２０）、計測データを受信する（Ｓ１２５）。
演算処理手段１３の演算部１３ｃではレーザ距離計１１ａ，１１ｂから受信した距離Ｌ１，Ｌ２およびレーザ距離計１１ｂの計測角θに基づいて、基礎杭の鉛直に対する傾斜度と傾斜方向を演算する（ステップＳ１３０）。
【００２６】
基礎杭の鉛直に対する傾斜度は、Ｐ１までの水平距離Ｌ１とＰ２における水平距離（Ｌ２ｃｏｓθ）の差（Ｌ１−Ｌ２ｃｏｓθ）の絶対値を、Ｐ１からＰ２までの距離（Ｌ２ｓｉｎθ）で除せば求められる。
また、傾斜方向は水平距離の差の付号で知ることができる。水平距離の差が正の場合は光学距離計測手段１０の手前側へ、負の場合は奥側に傾いている。
【００２７】
演算された傾斜度および傾斜方向は表示手段１４へ送信される（ステップＳ１４０）。図４は、表示手段１４に表示される演算結果の例を示すもので、距離（上）はＬ２ｃｏｓθ、距離（下）はＬ１を表示している。また、距離の差はＬ１−Ｌ２ｃｏｓθ、傾斜度は｜Ｌ１−Ｌ２ｃｏｓθ｜／Ｌ２ｓｉｎθである。
【００２８】
上記の計測では、基礎杭の一方向の鉛直に対する傾斜度が計測されるだけであるので、三次元的には別の角度から計測する必要があり、この計測は上記と全く同じように実施できる。
次に、請求項２および請求項３の発明の実施の形態を回転圧入装置で基礎杭（ケーシング）を建て込む場合で説明する。
【００２９】
図５は、ケーシングの建込み制御を行う全体構成を示すもので、回転圧入装置１と光学距離計測手段１５，１５ａと、ケーシング５の鉛直に対する傾斜度と傾斜方向を演算処理する傾斜度処理手段２０と、ケーシング５を鉛直に修正する鉛直制御手段２５と、回転圧入装置１の駆動および制御を行う駆動制御装置３０とから構成されている。
【００３０】
回転圧入装置１は、図７に示すように、四隅の下部にジャッキ３ａ〜３ｄを備えたベースフレーム３上に昇降シリンダ４に連結された昇降フレーム２が設けられ、昇降フレーム２にはケーシング５が挿通されるテーパ孔を有する回転フレーム８が回転可能に支持されている。
【００３１】
そして、上部フレーム７に連結されたチャックシリンダ６によってケーシング５とテーパ孔との間に挿入した楔部材７ａで回転フレーム８とケーシング５を締結するように構成されている。
回転圧入装置１は地表に敷設した鉄板４０上に、ベースフレーム３が水平になるようにして設置されている。
【００３２】
ケーシング５の建込みは、駆動制御装置３０の操作盤を操作することによっており、ケーシング５を回転フレーム８に把持した状態でモータ９により回転フレーム８を回転駆動させるとともに昇降シリンダ４を下降させて地中に押し込んでいる。
【００３３】
光学距離計測手段１５，１５ａは図５および図６に示すように、ケーシング５の中心から同じ距離をおいて、直角方向に設置されている。
光学距離計測手段１５はレーザ距離計１１ａと、計測角θに傾斜して固定されたレーザ距離計１１ｂとで構成され、上記の傾斜度計測装置１０における演算処理部１３と表示器１４のないものと同一である。同様に、光学距離計測手段１５ａはレーザ距離計１１ｃと計測角θａのレーザ距離計１１ｄとで構成されている。
【００３４】
光学距離計測手段１５、１５ａは、三脚１２上に固定され、傾斜度度処理手段２０からの指令に基づいてレーザ距離計１１ａ〜１１ｄでケーシング５のＰ１，Ｐ２までの距離Ｌ１〜Ｌ４を計測して出力する。
なお、光学距離計測手段１５，１５ａを設置するときは、それぞれ付設されている水準器によってレーザ距離計１１ａ，１１ｃが水平になるようにするとともに、レーザ距離計１１ａ，１１ｃからケーシング５までの距離が最小になるように左右方向へ振って計測点がケーシング５の中心付近になるように位置を定めるのが望ましい。
【００３５】
傾斜度処理手段２０は光学距離計測手段１５，１５ａへ計測指令を行う司令部と、受信したデータを記憶する記憶部と、ケーシング５の傾斜度および傾斜方向を演算する演算部と、その演算結果を表示する表示部とで構成されている。
また、鉛直制御手段２５は傾斜度処理手段２０で求められたケーシング５の傾斜度および傾斜方向に基づいてジャッキ３ａ〜３ｄの昇降を決定し、駆動制御装置３０へ出力するように構成されている。
【００３６】
次に、ケーシング５の傾斜度と傾斜方向を計測処理する動作を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。
回転圧入装置１にケーシング５を把持し、昇降フレーム２が上昇している状態のときに、傾斜度処理手段２０に備えた計測スイッチをＯＮ（ステップＳ２００）にする。昇降フレーム２を上昇させたときに計測するのは、レーザ距離計１１ａ，１１ｃによるＰ１，Ｐ３点の計測が低い位置で行えるからである。
【００３７】
計測スイッチのＯＮにより、レーザ距離計１１ａへ計測指令が出される（ステップＳ２１０）。これにより、レーザ距離計１１ａはケーシング５のＰ１までの距離Ｌ１を計測して出力するので、これを受信（ステップＳ２１５）する。
同様に、レーザ距離計１１ｂ〜レーザ距離計１１ｄへ順次計測指令を行い（ステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２４０）、計測データを受信する（Ｓ２２５，Ｓ２３５，Ｓ２４５）。
【００３８】
傾斜度処理手段２０の演算部では光学距離計測手段１５，１５ａから受信した距離Ｌ１〜Ｌ４およびレーザ距離計１１ｂ，１１ｄの計測角θ，θａに基づいて、ケーシング５の傾斜度と傾斜方向を演算する（ステップＳ２５０）。
ケーシング５の鉛直に対する傾斜度は、Ｐ１までの水平距離Ｌ１とＰ２における水平距離（Ｌ２ｃｏｓθ）の差（Ｌ１−Ｌ２ｃｏｓθ）の絶対値を、Ｐ１からＰ２までの距離（Ｌ２ｓｉｎθ）で除せば求められる。
【００３９】
また、傾斜方向は水平距離の差の付号で知ることができる。水平距離の差が正の場合は光学距離計測手段１０の手前側へ、負の場合は奥側へ傾いている。
同様にして、光学距離計測手段１５ａから受信した距離Ｌ３，Ｌ４から、水平距離差（Ｌ３−Ｌ４ｃｏｓθａ）およびケーシング５の鉛直に対する傾斜度｜Ｌ３−Ｌ４ｃｏｓθａ｜／Ｌ４ｓｉｎθａを演算する。そして、このデータは表示部で表示される（ステップＳ２６０）。
【００４０】
表示部では、例えば、Ｐ１の水平距離、Ｐ２の水平距離、Ｐ１，Ｐ２の水平距離差、鉛直に対する傾斜度、傾斜方向（手前、奥といった表示でもよい）、および、Ｐ３の水平距離、Ｐ４の水平距離、Ｐ３，Ｐ４の水平距離差、鉛直に対する傾斜度、傾斜方向を表示する。
【００４１】
ケーシング５の建込み制御は、鉛直制御手段２５の指令によって行われる（ステップＳ２７０）。まず、Ｐ１，Ｐ２における水平距離の差、鉛直に対する傾斜度、傾斜方向、から、駆動制御装置３０のジャッキ３ａ〜３ｄを作動させる切換弁へ指令する（ステップＳ２８０）。
【００４２】
例えば、光学距離計測手段１５の手前側へ傾いている場合はジャッキ３ａ，３ｂを同時にゆっくり上昇させ、逆方向へ傾いている場合はジャッキ３ｃ，３ｄを同時に上昇させる。これによって、Ｐ１，Ｐ２における水平距離の差、鉛直に対する傾斜度、傾斜方向は変わるので、Ｐ１，Ｐ２における水平距離の差がゼロになるようにジャッキ３ａ〜３ｄを停止させる。
【００４３】
続いて光学距離計測手段１５ａ側へ傾いている場合はジャッキ３ａ，３ｃを同時に上昇させ、逆方向へ傾いている場合はジャッキ３ｂ，３ｄを同時に上昇させる。なお、ジャッキ３ａ〜３ｄを縮小させることによっても同様に行うことができる。
【００４４】
上記の実施の形態では演算を簡素にするため光学距離計測手段１５，１５ａを回転圧入装置１の中心からＸ，Ｙ方向に等距離に設置したもので説明したが、任意の角度および距離に設置しても計測できることは当然である。また、傾斜度処理手段２０は光学距離計測手段１５と一体にしたり、鉛直制御手段２５を駆動制御装置３０に内装することも適宜自由である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明の傾斜度計測装置は、基礎杭表面の上下の２点までの距離を計測する光学距離計測手段と、該２点までの距離から鉛直に対する傾斜度を演算する演算処理手段と、演算結果を表示する表示手段を備えたので、計測者によるバラツキがなく、直接基礎杭の鉛直に対する傾斜度が精度よく計測できる。また、請求項２の発明の傾斜度計測装置は、基礎杭から任意の距離離れた２方向の位置にそれぞれ配置した基礎杭表面の上下の２点までの距離を計測する光学距離計測手段と、傾斜度処理手段とを備えたので、基礎杭の鉛直に対する傾斜度を自動的に計測できる。また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の傾斜度計測装置と、計測された傾斜度と傾斜方向に基づいて、基礎杭の建込みが鉛直になるように、該各ジャッキを作動させる鉛直制御手段を備えたので、簡便に基礎杭が鉛直に建て込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施の形態を示す全体側面図である。
【図２】同  ブロック図である。
【図３】同  演算処理手段における動作のフローチャートである。
【図４】同  表示手段における表示の１例を示す説明図である。
【図５】請求項２および請求項３の本発明の傾斜度計測装置および建て込み制御装置の実施の形態を示す全体構成図である。
【図６】同    光学距離計測手段の配置を示す平面図である。
【図７】同    回転圧入装置の全体を示す側面図である。
【図８】同  傾斜度処理手段における動作のフローチャートである。
【符号の説明】
１…回転圧入装置            ２…昇降フレーム
３…ベースフレーム
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…ジャッキ
４…昇降シリンダ            ５…ケーシング
６…チャックシリンダ        ７…上部フレーム
７ａ…楔部材                  ８…回転フレーム
９…モータ                １０…傾斜度計測装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…レーザ距離計
１２…三脚                            １３…演算処理手段
１４…表示手段
１５，１５ａ…光学距離計測手段
２０…傾斜度処理手段                ２５…鉛直制御手段
３０…駆動制御装置          ４０…鉄板
【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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【図６】
2004279190.tif 000008
【図７】
2004279190.tif 000009
【図８】
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