特許 6761285 薬液注入工法における施工管理システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6761285

(24)【登録日】2020年9月8日

(45)【発行日】2020年9月23日

(54)【発明の名称】薬液注入工法における施工管理システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20200910BHJP

   G06F 21/44 20130101ALI20200910BHJP

【ＦＩ】

   E02D3/12 101

   G06F21/44

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-121578(P2016-121578)

(22)【出願日】2016年6月20日

(65)【公開番号】特開2016-166529(P2016-166529A)

(43)【公開日】2016年9月15日

【審査請求日】2019年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000166627

【氏名又は名称】五洋建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107272

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 敬二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109140

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 研一

(72)【発明者】

【氏名】山中 哲志

(72)【発明者】

【氏名】石田 仁

【審査官】 彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１２１４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９７４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６４５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８３２３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ３／１２

Ｇ０６Ｆ ２１／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

改良対象地盤を削孔して溶液型の恒久薬液を注入することで前記改良対象地盤を固化する薬液注入工法を施工する際の管理システムであって、
前記薬液注入工法の削孔工程に関するデータを取得するための削孔用計測器と、
前記削孔工程に関するデータをインターネット経由で送信するための第１送信手段と、
前記薬液注入工法の薬液注入工程に関するデータを取得するための薬液注入用計測器と、
前記薬液注入工程に関するデータをインターネット経由で送信するための第２送信手段と、を備え、
前記削孔用計測器が取得した計測データを前記第１送信手段により、前記薬液注入用計測器が取得した計測データを前記第２送信手段によりインターネット経由で、前記計測データに基づいて所定のデータを生成しかつ前記所定のデータを認証するための第１データ認証情報を前記所定のデータに基づいて生成するために情報処理サーバに送信し、
前記情報処理サーバから前記所定のデータをインターネット経由で受信し表示部に表示する情報処理端末をさらに備え、
前記情報処理サーバから前記第１データ認証情報をインターネット経由で認証サーバが受信し保存し、
前記削孔用計測器と前記第１送信手段と前記薬液注入用計測器と前記第２送信手段とから構成される管理システムの改ざんを防止するために、前記削孔用計測器と前記第１送信手段とが機器間認証を受け、前記薬液注入用計測器と前記第２送信手段とが機器間認証を受けるように構成された薬液注入工法における施工管理システム。

【請求項2】

前記削孔用計測器は、前記削孔工程で削孔位置に関するデータを取得し、
前記薬液注入用計測器は、前記薬液注入工程で薬液注入位置と薬液注入速度と薬液注入量と薬液注入圧力とに関するデータを取得する請求項１に記載の薬液注入工法における施工管理システム。

【請求項3】

前記機器間認証の確認を間欠的または連続的に実施し、前記確認がなされない場合は機器間のデータ通信が停止される請求項１または２に記載の薬液注入工法における施工管理システム。

【請求項4】

前記情報処理サーバは、前記所定のデータとして帳票形式のデータを生成し、前記帳票形式のデータから所定の規則により前記第１データ認証情報を生成し、
前記情報処理端末は、前記情報処理端末に保存されたまたは前記情報処理サーバからダウンロードされた前記帳票形式のデータから前記所定の規則と同一の規則により第２データ認証情報を生成するとともに、前記認証サーバから受信した前記第１データ認証情報と前記第２データ認証情報とを比較することで、前記帳票形式のデータの認証を行う請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薬液注入工法における施工管理システム。

【請求項5】

改良対象地盤を削孔して溶液型の恒久薬液を注入することで前記改良対象地盤を固化する薬液注入工法を施工する際の管理方法であって、
前記薬液注入工法の削孔工程に関するデータを削孔用計測器により取得し、
前記薬液注入工法の薬液注入工程に関するデータを薬液注入用計測器により取得し、
前記削孔用計測器が取得した計測データを第１送信手段により、前記薬液注入用計測器が取得した計測データを第２送信手段によりインターネット経由で、前記計測データに基づいて所定のデータを生成しかつ前記所定のデータを認証するための第１データ認証情報を前記所定のデータに基づいて生成するために情報処理サーバに送信し、
前記情報処理サーバから前記所定のデータをインターネット経由で工事管理事務所の情報処理端末が受信し表示部に表示し、
前記情報処理サーバから前記第１データ認証情報をインターネット経由で認証サーバが受信し保存し、
前記削孔用計測器と前記第１送信手段と前記薬液注入用計測器と前記第２送信手段とから構成される管理システムの改ざんを防止するために、前記削孔用計測器と前記第１送信手段とが機器間認証を受け、前記薬液注入用計測器と前記第２送信手段とが機器間認証を受ける、薬液注入工法における施工管理方法。

【請求項6】

前記削孔用計測器は、前記削孔工程で削孔位置に関するデータを取得し、
前記薬液注入用計測器は、前記薬液注入工程で薬液注入位置と薬液注入速度と薬液注入量と薬液注入圧力とに関するデータを取得する請求項５に記載の薬液注入工法における施工管理方法。

【請求項7】

前記機器間認証の確認を間欠的または連続的に実施し、前記確認がなされない場合は機器間のデータ通信が停止される請求項５または６に記載の薬液注入工法における施工管理方法。

【請求項8】

前記情報処理サーバにおいて前記所定のデータとして帳票形式のデータが生成され、前記帳票形式のデータから所定の規則により前記第１データ認証情報が生成され、
前記情報処理端末において、前記情報処理端末に保存されたまたは前記情報処理サーバからダウンロードされた前記帳票形式のデータから前記所定の規則と同一の規則により第２データ認証情報を生成するとともに、前記認証サーバから受信した前記第１データ認証情報と前記第２データ認証情報とを比較することで、前記帳票形式のデータの認証を行う請求項５乃至７のいずれか１項に記載の薬液注入工法における施工管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤改良のための薬液注入工法における施工管理システムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地震による地盤の液状化対策のための地盤改良工法として薬液注入工法が公知である。薬液注入工法は、改良対象地盤を削孔した後、地盤内に溶液型の恒久薬液を注入し、浸透させ固化させることで地盤の強度を増加させるものであり、砂の間隙水をゲル状の物質に置き換えることで改良地盤の強度を増加させ、液状化しない地盤に改良する（たとえば、特許文献１や非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１２１４５７号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】「浸透固化処理工法技術マニュアル（2010年版）」平成22年6月 一般財団法人 沿岸技術研究センター

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の薬液注入工法の管理システムでは、地盤内の削孔位置、薬液注入位置、薬液注入速度、薬液注入量等は、現場に設置された管理装置で管理されていたため、現場に行かないと施工状況を確認できなかった。また、管理帳票は後日提出されていたため、不具合があった場合に対応が遅れていた。また、事務所で改竄される可能性を否定しきれなかった。さらに、管理装置の構成を変更することができるため、管理装置からのチャート出力等の記録データに途中で人が手を加えるおそれがあった。

【0006】

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、薬液注入工法における管理のためのデータをリアルタイムで取得し、データ改ざんを防止できかつ管理のためのシステム構成の改ざんを防止可能な薬液注入工法における施工管理システム・方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための薬液注入工法における施工管理システムは、改良対象地盤を削孔して溶液型の恒久薬液を注入することで前記改良対象地盤を固化する薬液注入工法を施工する際の管理システムであって、前記薬液注入工法の削孔工程に関するデータを取得するための削孔用計測器と、前記削孔工程に関するデータをインターネット経由で送信するための第１送信手段と、前記薬液注入工法の薬液注入工程に関するデータを取得するための薬液注入用計測器と、前記薬液注入工程に関するデータをインターネット経由で送信するための第２送信手段と、を備え、前記削孔用計測器が取得した計測データを前記第１送信手段により、前記薬液注入用計測器が取得した計測データを前記第２送信手段によりインターネット経由で、前記計測データに基づいて所定のデータを生成しかつ前記所定のデータを認証するための第１データ認証情報を前記所定のデータに基づいて生成するために情報処理サーバに送信し、さらに前記情報処理サーバから前記所定のデータをインターネット経由で受信し表示部に表示する情報処理端末を備え、前記情報処理サーバから前記第１データ認証情報をインターネット経由で認証サーバが受信し保存し、前記削孔用計測器と前記第１送信手段と前記薬液注入用計測器と前記第２送信手段とから構成される管理システムの改ざんを防止するために、前記削孔用計測器と前記第１送信手段とが機器間認証を受け、前記薬液注入用計測器と前記第２送信手段とが機器間認証を受けるように構成されたものである。

【0008】

この薬液注入工法における施工管理システムによれば、削孔用計測器と薬液注入用計測器とが取得した計測データを情報処理サーバにインターネット経由でリアルタイムで送信して所定のデータを生成し、現場事務所や管理事務所等に設置される情報処理端末が情報処理サーバから所定のデータをインターネット経由で受信し表示部に表示するので、現場事務所や管理事務所等において施工状況をリアルタイムで確認することができる。情報処理サーバで所定のデータから生成した第１データ認証情報を認証サーバがインターネット経由で受信し保存するので、所定のデータの認証をいつでも行うことができ、データ改ざんの有無を確認できる。また、削孔用計測器と第１送信手段とが機器間認証を受け、薬液注入用計測器と第２送信手段とが機器間認証を受けるので、薬液注入工法の管理システムの改ざんを防止できる。なお、第１送信手段とは、削孔用計測器により取得された計測データをインターネット経由で送信するに至るまでの間に関与する手段を意味する。同様に、第２送信手段とは、薬液注入用計測器により取得された計測データをインターネット経由で送信するに至るまでの間に関与する手段を意味する。

【0009】

上記施工管理システムにおいて、前記削孔用計測器は、前記削孔工程で削孔位置に関するデータを取得し、前記薬液注入用計測器は、前記薬液注入工程で薬液注入位置と薬液注入速度と薬液注入量と薬液注入圧力とに関するデータを取得することが好ましい。

【0010】

また、前記機器間認証の確認を間欠的または連続的に実施し、前記確認がなされない場合は機器間のデータ通信が停止されるように構成することが好ましい。

【0011】

また、前記情報処理サーバは、前記所定のデータとして帳票形式のデータを生成し、前記帳票形式のデータから所定の規則により前記第１データ認証情報を生成し、前記情報処理端末は、前記情報処理端末に保存されたまたは前記情報処理サーバからダウンロードされた前記帳票形式のデータから前記所定の規則と同一の規則により第２データ認証情報を生成するとともに、前記認証サーバから受信した前記第１データ認証情報と前記第２データ認証情報とを比較することで、前記帳票形式のデータの認証を行うように構成することが好ましい。

【0012】

上記目的を達成するための薬液注入工法における施工管理方法は、改良対象地盤を削孔して溶液型の恒久薬液を注入することで前記改良対象地盤を固化する薬液注入工法を施工する際の管理方法であって、前記薬液注入工法の削孔工程に関するデータを削孔用計測器により取得し、前記薬液注入工法の薬液注入工程に関するデータを薬液注入用計測器により取得し、前記削孔用計測器が取得した計測データを第１送信手段により、前記薬液注入用計測器が取得した計測データを第２送信手段によりインターネット経由で、前記計測データに基づいて所定のデータを生成しかつ前記所定のデータを認証するための第１データ認証情報を前記所定のデータに基づいて生成するために情報処理サーバに送信し、前記情報処理サーバから前記所定のデータをインターネット経由で工事管理事務所の情報処理端末が受信し表示部に表示し、前記情報処理サーバから前記第１データ認証情報をインターネット経由で認証サーバが受信し保存し、前記削孔用計測器と前記第１送信手段と前記薬液注入用計測器と前記第２送信手段とから構成される管理システム構成の改ざんを防止するために、前記削孔用計測器と前記第１送信手段とが機器間認証を受け、前記薬液注入用計測器と前記第２送信手段とが機器間認証を受けるようにしたものである。

【0013】

この薬液注入工法における施工管理方法によれば、削孔用計測器と薬液注入用計測器とが取得した計測データを情報処理サーバにインターネット経由でリアルタイムで送信して所定のデータを生成し、現場事務所や管理事務所等に設置される情報処理端末が情報処理サーバから所定のデータをインターネット経由で受信し表示部に表示するので、現場事務所や管理事務所等において施工状況をリアルタイムで確認することができる。情報処理サーバで所定のデータから生成した第１データ認証情報を認証サーバがインターネット経由で受信し保存するので、所定のデータの認証をいつでも行うことができ、データ改ざんの有無を確認できる。また、削孔用計測器と第１送信手段とが機器間認証を受け、薬液注入用計測器と第２送信手段とが機器間認証を受けるので、薬液注入工法の管理システムの改ざんを防止できる。なお、第１送信手段とは、削孔用計測器により取得された計測データをインターネット経由で送信するに至るまでの間に関与する手段を意味する。同様に、第２送信手段とは、薬液注入用計測器により取得された計測データをインターネット経由で送信するに至るまでの間に関与する手段を意味する。

【0014】

上記薬液注入工法における施工管理方法において、前記削孔用計測器は、前記削孔工程で削孔位置に関するデータを取得し、前記薬液注入用計測器は、前記薬液注入工程で薬液注入位置と薬液注入速度と薬液注入量と薬液注入圧力とに関するデータを取得することが好ましい。

【0015】

また、前記機器間認証の確認を間欠的または連続的に実施し、前記確認がなされない場合は機器間のデータ通信が停止されることが好ましい。

【0016】

また、前記情報処理サーバにおいて前記所定のデータとして帳票形式のデータが生成され、前記帳票形式のデータから所定の規則により前記第１データ認証情報が生成され、前記情報処理端末において、前記情報処理端末に保存されたまたは前記情報処理サーバからダウンロードされた前記帳票形式のデータから前記所定の規則と同一の規則により第２データ認証情報を生成するとともに、前記認証サーバから受信した前記第１データ認証情報と前記第２データ認証情報とを比較することで、前記帳票形式のデータの認証を行うことが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明の薬液注入工法における施工管理システム・方法によれば、薬液注入工法における管理のためのデータをリアルタイムで取得し、データ改ざんを防止できかつ管理のためのシステム構成の改ざんを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態による薬液注入工法における施工管理システムの概略を示す図である。

【図2】図１の各機器の構成例を示すブロック図である。

【図3】図１，図２の削孔機を概略的に示す図である。

【図4】図３の削孔機にセットされる削孔ツールスの構成例を概略的に示す側面図である。

【図5】図１，図２の注入機の概略構成例を示す図である。

【図6】本実施形態における曲がり削孔による薬液注入工法の施工状況を概略的に示す図（ａ）〜（ｈ）である。

【図7】本実施形態における薬液注入工法の施工工程Ｓ０１〜Ｓ１４を説明するためのフローチャートである。

【図8】本実施形態における機器間認証の構成例を説明するためのフローチャートである。

【図9】図８の機器間認証の具体例を説明するための図である。

【図10】図９の機器間認証の具体例で中間の機器をすり替えた場合を説明するための図である。

【図11】図９の機器間認証の具体例で機器間に改ざん目的の機器が入った場合を説明するための図である。

【図12】本実施形態による薬液注入工法の削孔工程におけるデータ処理の流れを説明するためのフローチャートである。

【図13】図１２の削孔工程においてクラウドサーバが生成する帳票形式のデータ（帳票データ）の例を示す図である。

【図14】本実施形態による薬液注入工法の薬液注入工程におけるデータ処理の流れを説明するためのフローチャートである。

【図15】図１４の薬液注入工程における計画データの例を示す図である。

【図16】図１４の薬液注入工程における三次元モデル表示例を概略的に示す図である。

【図17】本実施形態の管理システムにおけるデータ改ざんを防ぐための構成例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による薬液注入工法における施工管理システムの概略を示す図である。

【0020】

図１のように、薬液注入工法における施工管理システムは、改良対象地盤Ｇを削孔して溶液型の恒久薬液を注入することで地盤Ｇ内に固化体Ｃを形成し地盤を固化する薬液注入工法を施工する際の管理システムであり、各種のデータ・情報を受信し情報処理サービスを提供するクラウドサーバ１と、認証情報を受信し保存する認証サーバ２と、現場事務所に設置されインターネット接続のための通信機５を有するパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」とよぶ。）３と、管理事務所に設置されインターネット接続のための通信機５を有するパソコン４と、がインターネット１０を介して接続可能に構成されている。

【0021】

図１において、薬液注入工法の施工現場における地盤削孔のための削孔機１１には削孔位置を検出し計測する削孔用計測器が設けられ、その削孔位置情報が、データ収集機能と通信機能とを有するIoTモジュールを組み込んだ処理端末１２からインターネット１０を経由してクラウドサーバ１にデータ送信される。また、地盤内に溶液型の恒久薬液を注入する注入機２１には、薬液注入速度・薬液注入量・薬液注入圧力等の薬液注入情報を計測する薬液注入用計測器が設けられ、その薬液注入情報がデータ収集機能と通信機能とを有するIoTモジュールを組み込んだ処理端末２５からインターネット１０を経由してクラウドサーバ１にデータ送信される。

【0022】

図１の管理システムによれば、通信機能を有する処理端末１２，２５により、削孔機１１と注入機２１の各計測器から出力される計測データをリアルタイムにインターネット１０上のクラウドサーバ１に集約することで、パソコン３，４が設置された離れた場所の管理事務所等においても、リアルタイムに施工状況(削孔位置、薬液注入位置、薬液注入速度、薬液注入量、薬液注入圧力等)を確認することができる。

【0023】

図１の管理システムにおける機器構成について図２を参照して説明する。図２は、図１の各機器の構成例を示すブロック図である。

【0024】

クラウドサーバ１は、コンピュータ機能を有し各種の情報処理サービスを提供する情報処理装置で、削孔機１１や注入機２１等からインターネット経由で受信した計測データを保存する施工情報データベース１ａを有し、また、帳票形式のデータ生成やハッシュ値等のデータ認証情報の演算や３次元モデル表示等の情報処理を行う。なお、クラウドサーバとは、クラウド上に構築され情報処理サービスをインターネット経由で提供するサーバであり、ユーザはハードウェアの保守管理等が不要でかつ容量等が容易に拡張可能という特徴を有する。

【0025】

認証サーバ２は、コンピュータ機能を有し認証サービスを提供する情報処理装置で、公正性が保障された認証局２ａを構成し、クラウドサーバ１からインターネット経由で受信したハッシュ値等によるデータ認証情報や管理履歴等を認証局２ａで保存し管理する。

【0026】

パソコン３，４は、コンピュータ機能を有し、インターネット１０を介して通信を行う通信機５と、情報処理を行う処理部６と、各種データや情報を表示する液晶等からなる表示器７と、を有する。

【0027】

削孔機１１は、削孔用計測器として、削孔位置を検出するための固定式位置検出装置１３と挿入式位置検出装置１４とを備え、検出装置１３，１４で取得した削孔位置に関する計測データおよび時刻情報を処理端末１２がRS-232Cやイーサネット等の通信規格による通信で受信する。これらの計測データをLTEや3G等の通信規格によるモバイル通信によってインターネット経由でクラウドサーバ１に送信する。また、トータルステーション（ＴＳ）等からなる測量機１５による測量によって削孔機１１の削孔開始点の位置データを取得し、その計測データを無線機１６によりWi-FiやBluetooth（登録商標）の通信規格による通信で処理端末１２に送り、処理端末１２からLTEや3G等の通信規格によるモバイル通信によってインターネット経由でクラウドサーバ１に送信する。また、液晶等からなる表示器１７に処理端末１２からの各計測データを表示し、施工場所で削孔位置に関するデータ確認を行うことができるようになっている。

【0028】

また、複数の注入機２１，２２，２３が設置され、薬液注入用計測器として各注入機２１〜２３に設けられた流量圧力計４３（図５）により施工中の薬液の流量・圧力のデータを取得し、これらの計測データを信号受信機２１ａ、２２ａ、２３ａが受信し、信号受信機２１ａ〜２３ａからRS-232Cやイーサネット等の通信規格による通信により、パソコンやコントローラ（図５）等から構成される集中管理装置２４に集約し、かかる集約された計測データおよび時刻情報がRS-232Cやイーサネット等の通信規格による通信で処理端末２５に送信される。これらの計測データは処理端末２５からLTEや3G等の通信規格によるモバイル通信によってインターネット経由でクラウドサーバ１に送信される。また、液晶等からなる表示器２６に処理端末２５からの各計測データを表示し、施工場所で薬液注入に関するデータ確認を行うことができるようになっている。

【0029】

次に、図１，図２の削孔機および削孔機にセットされる削孔ツールスについて図３，図４を参照して説明する。図３は、図１，図２の削孔機を概略的に示す図である。図４は、図３の削孔機にセットされる削孔ツールスの構成例を概略的に示す側面図である。

【0030】

削孔機１１は、図４の削孔ツールス３１をセットし回転可能に固定する固定部１１ａと、削孔ツールス３１を地盤内において回転させ押し込む駆動部（図示省略）と、を有する。

【0031】

図４のように、削孔ツールス３１は、特殊鋼からなる複数の中空ロッド３２ａと、先端にテーパ面のあるロストビット３３と、を備え、曲線削孔に用いられる。削孔ロッド３２は各ロッド３２ａがジョイント部３６で接続されることで全体として細長く構成される。また、削孔位置をリアルタイムに検出する図２の固定式位置検出装置１３を収容するための中空の収容ケース３４が先端近傍に設けられている。なお、固定式位置検出装置１３の給電とデータ通信のための導線（図示省略）が削孔ロッド３２内に組み込まれている。

【0032】

図４の削孔ロッド３２は、図３の削孔機１１の固定部１１ａにセットされた後、削孔機１１から回転力と押し込み力が加えられて地盤内の曲線削孔を行う。所定位置まで削孔すると、先端のロストビット３３をロストすることで、削孔ロッド３２の全体をパイプ状にし、薬液注入のための注入外管を内部に挿入し建て込むことができる。

【0033】

固定式位置検出装置１３は、加速度センサとジャイロとから構成され、削孔ロッド３２の先端部における水平方向の相対的な方位角と絶対的な傾斜角と先端の回転角とを、削孔工程中にリアルタイムに検出し、ビット先端の３次元位置情報を得る。また、挿入式位置検出装置１４は、図４のように、削孔ロッド３２の中空内に挿入されるように構成されたロッド状のセンサプローブであり、加速度センサとジャイロとから構成されている。削孔後、センサプローブを削孔ロッド３２の先端まで挿入してから削孔口まで引き抜きながら三次元位置情報を取得し削孔ロッド３２の全体の３次元形状を計測する。挿入式位置検出装置１４の位置検出精度は、固定式位置検出装置１３よりも高くなっている。なお、固定式位置検出装置１３および挿入式位置検出装置１４は、たとえば特開2012-97430号公報に具体例が開示されている。

【0034】

また、削孔機１１には、施工現場での制御管理のためのコントローラ３８と、その制御データや各種情報を表示し入力可能な液晶等からなる入力表示部３９と、が接続されている。コントローラ３８には、別経路で取得される、固定式位置検出装置１３および挿入式位置検出装置１４からの測定データを入力して入力表示部３９に表示することができ、また、図２の測量機１５から測量データが無線機１６、処理端末１２を介して入力する。

【0035】

次に、図１，図２の注入機の具体例について図５を参照して説明する。図５は、図１，図２の注入機の概略構成例を示す図である。

【0036】

図５のように、注入機２１は、溶液型の恒久薬液を攪拌混合するミキサ４１と、恒久薬液を送り込むインジェクションポンプ４２と、恒久薬液の流量と圧力を検出する流量圧力計４３と、を備え、インジェクションポンプ４２により溶液型の恒久薬液を、ホース４４、二重管注入ホース４５を介して、地盤Ｇ内に建て込まれた注入外管４６に送り込むことで地盤Ｇ内に薬液注入を行い、固化体Ｃを形成する。流量圧力計４３からの薬液の流量・圧力のデータは、信号受信機２１ａを介して集中管理装置２４に集約される。

【0037】

集中管理装置２４は、薬液注入の各種制御を実行するために、ミキサ４１やインジェクションポンプ４２を制御するコントローラ４８と、その制御データや各種情報を表示し入力可能な液晶等からなる入力表示部４８ａと、流量圧力計４３からのデータが入力されてチャート式記録紙に記録されるようにした薬液注入用流量圧力測定装置４９と、を有する。

【0038】

なお、二重管注入ホース４５は、薬液・セメントベントナイト・洗浄水の第１系統と、ダブルパッカー膨張のための水の第２系統とからなる二重管構造となっている。また、図２の注入機２２，２３も図５と同様に構成されてよい。

【0039】

なお、本実施形態において薬液注入工程を実施し管理する上での管理項目として、削孔に関しては、削孔位置、削孔角度、削孔長があり、これらの測定データは、固定式位置検出装置１３，挿入式位置検出装置１４および測量機１５により、また、必要に応じて他の計測器等を用いて取得することができる。また、薬液注入に関しては、注入量、注入速度、注入圧力、注入位置、先端深度、セメントベントナイト充填があり、これらの測定データは、流量圧力計４３により、また、必要に応じて他の計測器等を用いて取得でき、流量圧力測定装置４９でチャート記録紙に記録することができる。

【0040】

本実施形態における曲がり削孔による薬液注入工法の施工工程について図６，図７を参照して説明する。図６は、本実施形態における曲がり削孔による薬液注入工法の施工状況を概略的に示す図（ａ）〜（ｈ）である。図７は、本実施形態における薬液注入工法の施工工程Ｓ０１〜Ｓ１４を説明するためのフローチャートである。本実施形態における薬液注入工法は、削孔工程Ｓ０２〜Ｓ０６と、注入工程Ｓ０７〜Ｓ１４とに大別される。

【0041】

まず、事前準備Ｓ０１として各機器や各資材の準備・搬入等が行われる。次に、図６（ａ）のように、削孔機１１を施工現場の所定位置に設置する（Ｓ０２）。削孔機１１には図４の削孔ツールス３１がセットされる。

【0042】

次に、削孔機１１を駆動し、図６（ｂ）のように、削孔を鉛直方向から傾斜した方向に直線的に行い、途中、曲がるように向きが制御され、水平方向に行われる（Ｓ０３）。このとき、図４の固定式位置検出装置１３により削孔ツールス３１の削孔ロッド３２の先端位置が検出されロッド先端の姿勢が制御される。なお、削孔ロッド３２は必要長さに応じてロッド３２ａ（図４）が継ぎ足される。

【0043】

次に、図４の挿入式位置検出装置１４を削孔ロッド３２内に先端まで挿入し、図６（ｃ）のように、挿入式位置検出装置１４に接続されたワイヤ３７を送出し巻取り装置１８を通してウインチ１９により巻き取ることで挿入式位置検出装置１４を引き抜きながら削孔経路の位置計測を行う（Ｓ０４）。削孔の位置情報は、この位置計測結果に置き換えられる。この位置計測は、たとえば、曲線削孔時には３〜６ｍ毎、直線削孔時には９〜１８ｍ毎に行われる。

【0044】

上記位置情報に基づいて削孔位置が計画位置に到達したか否かが判断され（Ｓ０５）、到達していないと判断されると、図６（ｄ）のように、上記位置情報が固定式位置検出装置１３に引き継がれて、削孔が継続される。

【0045】

削孔位置が計画位置に到達したと判断されると、削孔が完了し、削孔機１１を搬出する（Ｓ０６）。

【0046】

次に、薬液注入のために図５の注入機２１を設置する（Ｓ０７）。具体的には、図６（ｅ）のように、削孔機１１により削孔ロッド３２を逆回転させて先端のロストビット３３を外してロストする。次に、図６（ｆ）のように、注入外管４６を削孔ロッド３２内に挿入する。次に、図６（ｇ）のように、削孔ロッド３２を引き抜き、注入外管４６を地盤Ｇ内に残置する。

【0047】

次に、注入時の薬液の逸走防止のため注入外管４６にダブルパッカー式の注入装置を挿入し、セメントベントナイト等によるスリーブパッカー注入を行う（Ｓ０８）。このときの注入速度と注入量を計測器（図示省略）により測定し確認する（Ｓ０９）。所定の注入量を注入したか否かを判断し（Ｓ１０）、満たない場合は注入を続け、満たした場合は注入を終了する。

【0048】

次に、図５のように、ミキサ４１で攪拌混合された溶液型の恒久薬液がインジェクションポンプ４２によりホース４４，４５を通して注入外管４６に送られ、注入外管４６に設けられた注入口から地盤Ｇ内に注入される（Ｓ１１）。かかる薬液注入により、図６（ｈ）のように、地盤Ｇ内に薬液が浸透し、固化体Ｃが形成される。

【0049】

なお、溶液型の恒久薬液としては例えばシリカ系水溶液型の薬液を用いることができ、たとえば、Ｎａ₂Ｏ／ｎＳｉＯ₂もしくはＫ₂Ｏ／ｎＳｉＯ₂とその硬化剤である無機塩類、有機塩類、金属酸化物、金属水酸化物、無機酸、有機酸、酸性塩、塩基性塩等とを組み合わせて調製したもの、または、シリカ微粒子とその硬化剤とを組み合わせて調製したものを用いることができる（特許文献１参照）が、これらに限定されるものではない。

【0050】

薬液注入における注入速度と注入量を図５の流量圧力計４３で測定し図２の表示器２６や図５の流量圧力測定装置４９により確認する（Ｓ１２）。所定の注入量を注入したか否かを判断し（Ｓ１３）、満たない場合は注入を続け、満たした場合は注入を終了する。次に、注入機を搬出する（Ｓ１４）。

【0051】

上述のようにして、曲がり削孔による薬液注入工法を実施できるが、鉛直削孔による薬液注入工法も同様にして実行できる。すなわち、図５のように、鉛直方向に削孔し、注入外管４６を鉛直方向に建て込んでから、同様の工程を経ることで薬液注入を実施できる。なお、本薬液注入工法は、浸透固化処理工法として実施可能であり、図７の施工工程Ｓ０１〜Ｓ１４については非特許文献１に詳述されている。

【0052】

本実施形態では図２の各計測器とインターネットによるデータ送信に関係する各機器と表示器や測定装置等との間で機器間認証をすることで、機器のすり替えや表示部や測定装置等でのデータ改ざんを防止するようになっている。かかる機器間認証について図８〜図１１を参照して説明する。図８は、本実施形態における機器間認証の構成例を説明するためのフローチャートである。図９は、図８の機器間認証の具体例を説明するための図である。図１０は、図９の機器間認証の具体例で中間の機器をすり替えた場合を説明するための図である。図１１は、図９の機器間認証の具体例で機器間に改ざん目的の機器が入った場合を説明するための図である。

【0053】

図８のように、機器Ａが機器Ｂに接続される場合の機器間認証を例にすると、まず、接続される側の機器Ａが乱文を生成し（Ｓ２１）、機器Ｂへ乱文を送信する（Ｓ２２）。次に、機器Ｂは、機器Ｂの持つ公開鍵で乱文を暗号文にし（Ｓ２３）、機器Ａに返送する（Ｓ２４）。次に、機器Ａは機器Ｂから送られてきた暗号文を機器Ａの持つ秘密鍵で復号化する（Ｓ２５）。次に、機器Ａは、機器Ａで作成した乱文と複合化した暗号文とを比較し（Ｓ２６）、両者が一致すれば、機器間接続を許可する。不一致であれば機器間接続を許可しない。なお、機器Ｂは、機器Ｂが機器Ａへ接続可能な端末であれば、必ず一致する公開鍵を持っている。

【0054】

図９を参照して、機器Ａと機器Ｂと機器Ｃとの機器間認証について具体的に説明する。機器Ａは認証装置ａを有し暗号化をし、機器Ｂは認証装置ｂを有し復号化をし、機器Ｃは認証装置ｃを有し復号化をするようになっている。機器Ａと機器Ｂと機器Ｃは、通信ケーブル５１でデータ通信可能に接続されるとともに、通信ケーブル５１により機器間認証のための信号を送受信する。すなわち、図９の開始パルス５１ａのように機器Ａの認証装置ａから通信開始時に暗号認証に必要なパルス信号を機器Ｂに送信する。機器Ｂが受信すると、認証装置ｂで復号化し、認証をする。同様に、機器Ｃが受信すると、認証装置ｃで復号化し、認証をする。また、図９の中間パルス５１ｂのように、機器Ａ〜Ｃ間でデータ通信を行っている間にも機器Ａからパルス信号を機器Ｂ，Ｃに送信し、同様に、認証をする。パルス５１ａとパルス５１ｂとの時間間隔は、適宜設定可能で、パルス５１ｂは、ほぼ連続的に発生させるようにでき、また、間欠的に発生させるようにしてもよい。

【0055】

図９の機器Ａと機器Ｂと機器Ｃにおいて、図１０のように、機器Ｂを改ざん目的で機器Ｂ’にすり替えた場合、機器Ａの認証装置ａから暗号認証に必要なパルス信号を機器Ｂ’に送信しても、機器Ｂ’は機器Ａと一致する公開鍵を持っていないので、正しく復号化できず、認証ができないため、図１０の機器Ｂ’から機器Ｃへの出力５２ａのように、出力零で、機器Ｃへデータを送信することができない。

【0056】

また、図９の機器Ａと機器Ｂと機器Ｃにおいて、図１１のように、機器ＡとＢとの間に改ざん目的の機器ＡＢが入った場合、機器Ａの認証装置ａからパルス５１ａ，５１ｂのように、パルス信号を送信しても、機器ＡＢは機器Ａと一致する公開鍵を持っていないので、機器Ｂの認証装置ｂで復号化できず、その結果、機器Ｂへの出力５１ｃのように、出力零で、機器Ｂへデータを送信することができない。

【0057】

以上のように、図９のように機器Ａと機器Ｂと機器Ｃとの機器間認証がなされると、図１０のように中間にある機器をすり替えた場合や図１１のように機器間に改ざん目的で機器を入れた場合、認証が行われないため、データ通信が不能になり、管理システム構成の改ざんを防止することができる。

【0058】

なお、図９〜図１１において、たとえば、機器Ａを注入機２１の流量圧力計４３（図５）、機器Ｂを集中管理装置２４，機器Ｃを表示器２６とすることができるが、これらは一例であって、図２の薬液注入工程の管理システムを構成する他の機器、すなわち、信号受信機２１ａ，処理端末２５，流量圧力測定装置４９（図５）を機器間認証の対象としてもよい。また、図２の削孔工程における管理システムを構成する固定式位置検出装置１３、挿入式位置検出装置１４、処理端末１２、表示器１７、測量機１５および無線機１６を機器間認証の対象としてもよい。

【0059】

また、削孔工程に関するデータを取得するための削孔用計測器としては、固定式位置検出装置１３と挿入式位置検出装置１４と測量機１５があり、削孔工程に関するデータをインターネット経由で送信するための第１送信手段としては、処理端末１２と無線機１６があり、また、データ表示手段としては表示器１７があるが、これらのすべて、もしくは、その一部、または、少なくとも削孔用計測器と第１送信手段の一部とを機器間認証するように構成することができる。

【0060】

また、薬液注入工程に関するデータを取得するための薬液注入用計測器としては流量圧力計４３があり、データ記録手段としてはチャート記録式流量圧力測定装置４９があり、薬液注入工程に関するデータをインターネット経由で送信するための第２送信手段としては、信号受信機２１ａ，集中管理装置２４，処理端末２５があり、また、データ表示手段としては表示器２６があるが、これらのすべて、もしくは、その一部、または、少なくとも流量圧力計４３と第２送信手段の一部とを機器間認証するように構成することができる。

【0061】

次に、図７の本実施形態による薬液注入工法の削孔工程Ｓ０２〜Ｓ０６におけるデータ処理について図１２，図１３を参照して説明する。図１２は、本実施形態による薬液注入工法の削孔工程におけるデータ処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１３は、図１２の削孔工程においてクラウドサーバが生成する帳票形式のデータ（帳票データ）の例を示す図である。

【0062】

図１２のように、まず、削孔計画値を入力し（Ｓ３１）、図２，図３の削孔機１１への初期値（削孔口座標、方位、計画線）を入力する（Ｓ３２）。これらの入力は処理端末１２に行う。次に、削孔開始点の位置情報を図２のトータルステーション等からなる測量機１５にて取得し、無線機１６から送信し、処理端末１２が受信し、図３のコントローラ３８にも送られる。

【0063】

次に、削孔機１１により削孔ロッド３２を駆動することで削孔作業を開始する（Ｓ３３）。所定区間（たとえば、3〜18mの範囲）を掘削しながら固定式位置検出装置１３で測定したビット先端３３ａの座標値（X，Y，Z）、方位、およびそのときの時刻を含む掘削位置データを処理端末１２が取得する（Ｓ３４）。また、図８〜図１１と同様にして、工程Ｓ３１〜Ｓ３４の間に、たとえば、固定式位置検出装置１３，処理端末１２，表示器１７の機器間で機器間認証が行われる。

【0064】

固定式位置検出装置１３による掘削位置計測データ（削孔開始点の位置情報を含む）は、機器間認証がなされているので、処理端末１２からインターネット１０を介してクラウドサーバ１へ送信され（Ｓ３５）、施工情報データベース１ａに保存される。

【0065】

クラウドサーバ１は受信した計測データのうち座標値に基づいて掘削管路およびビット先端３３ａの位置情報を３次元モデル化し、その３次元モデル情報をインターネット１０を介して送信し現場事務所や管理事務所の情報処理端末３，４の表示器７に表示することで、最新の施工状況をいつでもリアルタイムに確認できる。なお、３次元モデル化のための情報処理は、情報処理端末３，４で行ってもよい。

【0066】

次に、削孔機１１が所定区間を掘削し終えたと判断されると（Ｓ３６）、挿入式位置検出装置１４で高精度にビット先端３３ａの座標値（X，Y，Z）、方位およびそのときの時刻を含む掘削位置計測データを処理端末１２が取得する（Ｓ３７）。

【0067】

挿入式位置検出装置１４による掘削位置計測データは、工程Ｓ３５と同様に機器間認証がなされているので、処理端末１２からインターネット１０を介してクラウドサーバ１へ送信され（Ｓ３８）、施工情報データベース１ａに保存される。

【0068】

クラウドサーバ１が受信した挿入式位置検出装置１４による高精度の計測データのうち座標値に基づいて掘削管路およびビット先端３３ａの位置情報を同様にして３次元モデル化し、その３次元モデル情報をインターネット１０経由で送信し現場事務所や管理事務所の情報処理端末３，４の表示器７に表示することで、最新の施工状況をいつでもリアルタイムに確認できる。

【0069】

次に、固定式位置検出装置１３による計測データに基づくビット先端３３ａの座標値（X，Y，Z）、方位は、挿入式位置検出装置１４による高精度の計測データにより補正されるが、その補正値を確認する（Ｓ３９）。

【0070】

削孔機１１による掘削が所定区間の削孔最終位置に到達したと判断される（Ｓ４０）まで工程Ｓ３３〜Ｓ４０が繰り返される。

【0071】

削孔工程の施工結果は、クラウドサーバ１がビット先端の座標値（X，Y，Z）の軌跡をデータベース１ａより抽出し、グラフおよび計画線からのずれを自動計算し、図１３のような帳票データとして出力した後、データベース１ａに保存される。帳票データはインターネット１０を介して送信され現場事務所や管理事務所の情報処理端末３，４の表示器７に表示される。

【0072】

なお、削孔工程のたとえば工程Ｓ３３の削孔作業開始前に機器間認証を実行したが機器間認証がなされない場合、固定式位置検出装置１３や挿入式位置検出装置１４の計測データの通信が実行されず、削孔機１１が作動しない。

【0073】

次に、図７の本実施形態による薬液注入工法の薬液注入工程Ｓ０７〜Ｓ１４におけるデータ処理について図１４〜図１６を参照して説明する。図１４は、本実施形態による薬液注入工法の薬液注入工程におけるデータ処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１５は、図１４の薬液注入工程における計画データの例を示す図である。図１６は、図１４の薬液注入工程における三次元モデル表示例を概略的に示す図である。

【0074】

図１４のように、まず、図５の注入機２１の入力表示部４８ａから図１５のような計画の流量、注入量および圧力をコントローラ４８に入力する（Ｓ５１）。

【0075】

次に、注入機２１を作動させ、地盤内への薬液注入作業を開始する（Ｓ５２）。施工中の薬液の流量、注入量および圧力の計測データを流量圧力計４３（図５）が取得し（Ｓ５３）、信号受信機２１ａから集中管理装置２４にて集約する。また、図８〜図１１と同様にして、工程Ｓ５１〜Ｓ５３の間に、たとえば、流量圧力計４３，集中管理装置２４，処理端末２５の機器間で機器間認証が行われる。

【0076】

集約された計測データは、機器間認証がなされているので、集中管理装置２４，処理端末２５からインターネット１０を介してクラウドサーバ１へ送信され（Ｓ５４）、施工情報データベース１ａに保存される。

【0077】

クラウドサーバ１は、受信した計測データに基づいて、薬液注入位置の３次元モデル表示情報、および、データベース１ａから抽出した現在の流量、注入量および圧力の帳票データ情報を生成し、これらの情報をインターネット１０を介して送信し現場事務所や管理事務所の情報処理端末３，４の表示器７に表示することで、最新の施工状況をいつでもリアルタイムに確認できる。薬液注入位置の３次元モデル表示は、たとえば、図１６のようになされ、地盤内における注入完了位置、未注入位置、現在注入位置が視覚的に把握できるように色別に表示される。なお、３次元モデル表示のための情報処理は、情報処理端末３，４で行ってもよい。

【0078】

注入機２１による薬液注入が図１５の計画注入量に達したと判断される（Ｓ５５）まで工程Ｓ５２〜Ｓ５５が繰り返される。

【0079】

薬液注入工程の施工結果は、クラウドサーバ１がグラフでの時系列表示および計画との差異を自動計算した表を帳票データとして作成し、データベース１ａへ保管される。また、帳票データはインターネット１０を介して送信され現場事務所や管理事務所の情報処理端末３，４の表示器７に表示される。

【0080】

なお、薬液注入工程のたとえば工程Ｓ５２の注入作業開始前に機器間認証を実行したが機器間認証がなされない場合、流量圧力計４３の計測データの通信が実行されず、注入機２１が作動しない。

【0081】

また、図７の工程Ｓ０８〜Ｓ１０のように、薬液注入に先立って、スリーブパッカー注入が行われるが、上述の工程Ｓ５１〜Ｓ５５と同様にして実施され、施工結果は、クラウドサーバ１がグラフでの時系列表示および計画との差異を自動計算した表を帳票データとして作成し、データベース１ａに保管される。

【0082】

次に、図１２，図１４のような帳票データの作成後のデータ改ざんを防ぐための構成例について図１７を参照して説明する。図１７は、本実施形態の管理システムにおけるデータ改ざんを防ぐための構成例を説明するためのフローチャートである。

【0083】

図１７のように、クラウドサーバ１がデータベース１ａに保存された計測データに基づいて削孔位置・薬液注入に関する帳票テータを自動作成し（Ｓ６１）、データベース１ａに保存し、また、作成された帳票データからハッシュ関数を用いてハッシュ値Ｍを得る（Ｓ６２）。このハッシュ値Ｍを認証サーバ２へインターネット経由でアップロードする（Ｓ６３）。認証サーバ２はハッシュ値を保管履歴とともに保存し管理する。

【0084】

次に、データ閲覧者は、クラウドサーバ１のデータベース１ａから帳票データをダウンロードし（Ｓ６４）、クラウドサーバ１と同じハッシュ関数を用いてダウンロードした帳票データからハッシュ値Ｎを得る（Ｓ６４）。

【0085】

認証サーバ２に保存されているハッシュ値Ｍをダウンロードし、そのハッシュ値Ｍとデータ閲覧者が得たハッシュ値Ｎとを比較し（Ｓ６６）、両者が一致すれば、認証がなされ（Ｓ６７）、不一致であれば、認証がなされない（Ｓ６８）。このように、帳票データの作成後のデータ改ざんの有無を確認することができる。

【0086】

なお、ハッシュ関数とは、データの受け渡しや保管の際に、そのデータが改変されていないかを確認するための公知技術で、所定の計算手順からなる。データが異なれば同じハッシュ値が生成されず、１文字でもデータが改変されると、ハッシュ値ＭとＮは同じにならない。また、ハッシュ値からは元のデータを復元できない。

【0087】

以上の本実施形態による薬液注入工法における施工管理システム・方法によれば、施工場所の管理システムにおいてIoT機器を接続した処理端末１２，２５から削孔工程・薬液注入工程に関する計測データをリアルタイムにインターネット上のクラウドサーバ１に集約することで、現場事務所のみならず離れた場所にある管理事務所等においても施工状況（削孔位置、薬液注入位置、薬液注入速度、薬液注入量、薬液注入圧力）をリアルタイムに確認することができる。

【0088】

また、クラウドサーバ１に集約した計測データを随時自動的に情報処理し、リアルタイムに客観性の高い帳票データを自動生成することで、施工管理を確実に行うことができ、不具合対応も迅速に行うことができる。

【0089】

また、自動生成された帳票データからハッシュ値等のデータ認証情報を生成し、かかるデータ認証情報を公正性の保障された認証サーバ２に保管することで、帳票データの改ざんの有無を検証でき、後日のデータ改ざんを防止することができる。

【0090】

また、削孔工程・薬液注入工程に関する計測データを取得する測定装置・計測器と、その計測データをクラウドサーバ１に送信するに至るまでの送信手段と、表示器と、チャート記録式測定装置等との間で、連続的または間欠的に機器間認証を行うので、管理システムの構成を改ざんできず、機器のすり替えや挿入を防止でき、管理システムの無断な改造を防止できる。この機器間認証がなされないとデータ通信ができないので、不正なデータがクラウドサーバ１に送信されることはなく、表示器１７，２６に表示されず、また、チャート記録式測定装置４９に記録されない。

【0091】

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、本実施形態では情報処理サーバとして、クラウドサーバを用いたが、本発明はこれに限定されず、他のサーバを用いてもよく、たとえば、自社サーバやレンタルサーバであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明によれば、薬液注入工法における管理のためのデータをリアルタイムで取得し、データ改ざんを防止できかつ管理のためのシステム構成の改ざんを防止できるので、薬液注入工法による地盤改良を適切な管理の下で実施でき、品質の保証された地盤改良を確実に行うことができる。

【符号の説明】

【0093】

１ クラウドサーバ
１ａ 施工情報データベース、データベース
２ 認証サーバ
２ａ 認証局
３，４ パソコン（情報処理端末）
７ パソコン３，４の表示器
１０ インターネット
１１ 削孔機
１２ 処理端末
１３ 固定式位置検出装置
１４ 挿入式位置検出装置
１５ 測量機
１６ 無線機
１７ 表示器
２１〜２３ 注入機
２１ａ〜２３ａ 信号受信機
２４ 集中管理装置
２５ 処理端末
２６ 表示器
３１ 削孔ツールス
３２ 削孔ロッド
３３ ロストビット
３３ａ ビット先端
４２ インジェクションポンプ
４３ 流量圧力計
４６ 注入外管
４８ コントローラ
４８ａ 入力表示部
４９ 薬液注入用流量圧力測定装置、チャート記録式流量圧力測定装置
ａ〜ｃ 認証装置
Ｃ 固化体
Ｇ 改良対象地盤
Ｍ，Ｎ ハッシュ値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】