特開 2023-149716 羽根付き回転杭の施工支援装置および施工支援方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149716

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】羽根付き回転杭の施工支援装置および施工支援方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 13/06 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

E02D13/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022058448

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006839

【氏名又は名称】日鉄建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸山 栄

(72)【発明者】

【氏名】古谷 浩平

(72)【発明者】

【氏名】和田 昌敏

(72)【発明者】

【氏名】厳 明光

(72)【発明者】

【氏名】沖 恭裕

【テーマコード（参考）】

2D050

【Ｆターム（参考）】

2D050AA01

2D050BB02

2D050CB23

2D050FF05

(57)【要約】

【課題】羽根付き回転杭を打設する杭打機の運転席に配置される表示装置に情報を表示する施工支援装置において、操作者に適切な情報を提示することによって、施工管理の効率化を進めるとともに統一的な施工品質を確保する。
【解決手段】羽根付き回転杭が地盤の支持層に到達したか否かの表示、および羽根付き回転杭が打ち止め深度に到達したか否かの表示の少なくともいずれかを含む情報を、杭打機の運転席に配置される表示装置に表示する施工支援装置が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根付き回転杭を打設する杭打機の運転席に配置される表示装置に情報を表示する施工支援装置であって、
前記情報は、前記羽根付き回転杭が地盤の支持層に到達したか否かの表示、および前記羽根付き回転杭が打ち止め深度に到達したか否かの表示の少なくともいずれかを含む、施工支援装置。

【請求項2】

前記情報は、設定トルク値または実トルク値が管理トルク値を超えているか否かの表示をさらに含む、請求項１に記載の施工支援装置。

【請求項3】

前記情報は、前記羽根付き回転杭の回転方向を逆転させる施工が必要か否かの表示をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の施工支援装置。

【請求項4】

前記情報は、前記羽根付き回転杭の打設においてすべり現象が検出されたか否かの表示をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の施工支援装置。

【請求項5】

羽根付き回転杭を打設する杭打機の運転席に配置される表示装置に情報を表示する施工支援方法であって、
前記情報は、前記羽根付き回転杭が地盤の支持層に到達したか否かの表示、および前記羽根付き回転杭が打ち止め深度に到達したか否かの表示の少なくともいずれかを含む、施工支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、羽根付き回転杭の施工支援装置および施工支援方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回転貫入杭の施工では、事前に調査された柱状図のＮ値と回転トルクとを対比しながら、回転トルクの相対的変化点を支持層到達点として、必要根入れして打ち止めるのが通常である。ただし、回転トルクの相対的変化点の判断が適正であるか否かは担当者の技量に左右されるため、統一的な施工品質の確保は難しい。

【0003】

このような回転貫入杭の施工に関する技術として、特許文献１には、回転貫入杭の施工状態の測定データに所定の範囲を超える変動があった場合の操作を事前の熟練オペレータの操作による施工データに基づいて設定し、施工中にそのような変動が発生した場合に設定された操作を実施する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－１３３１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の特許文献１の技術は、予測されなかった支障が生じた場合に迅速に適切な対応をとることができる点では有効であるが、通常の施工において回転トルクの相対的変化点等の判断を適切に行って統一的な施工品質の確保を可能にするものではない。

【0006】

そこで、本発明は、操作者に適切な情報を提示することによって、施工管理の効率化を進めるとともに統一的な施工品質を確保することが可能な羽根付き回転杭の施工支援装置および施工支援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】

［１］羽根付き回転杭を打設する杭打機の運転席に配置される表示装置に情報を表示する施工支援装置であって、
上記情報は、上記羽根付き回転杭が地盤の支持層に到達したか否かの表示、および上記羽根付き回転杭が打ち止め深度に到達したか否かの表示の少なくともいずれかを含む、施工支援装置。
［２］上記情報は、設定トルク値または実トルク値が管理トルク値を超えているか否かの表示をさらに含む、［１］に記載の施工支援装置。
［３］上記情報は、上記羽根付き回転杭の回転方向を逆転させる施工が必要か否かの表示をさらに含む、［１］または［２］に記載の施工支援装置。
［４］上記情報は、上記羽根付き回転杭の打設においてすべり現象が検出されたか否かの表示をさらに含む、［１］から［３］のいずれか１項に記載の施工支援装置。
［５］羽根付き回転杭を打設する杭打機の運転席に配置される表示装置に情報を表示する施工支援方法であって、
上記情報は、上記羽根付き回転杭が地盤の支持層に到達したか否かの表示、および上記羽根付き回転杭が打ち止め深度に到達したか否かの表示の少なくともいずれかを含む、施工支援方法。

【発明の効果】

【0008】

上記の構成によれば、杭打機の操作者が、羽根付き回転杭の支持層到達点および根入れ位置を容易かつ適切に判断できるため、施工管理の効率化を進めるとともに統一的な施工品質を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る羽根付き回転杭の施工支援装置を含むシステムの構成例を示す図である。

【図2】図１に示したシステムで実行される処理の例を示すフローチャートである。

【図3】図１に示したシステムにおいて施工支援装置によって表示される情報の例を示す図である。

【図4】図１に示したシステムにおいて施工支援装置によって表示される情報の例を示す図である。

【図5】図１に示したシステムにおいて施工支援装置によって表示される情報の例を示す図である。

【図6】図１に示したシステムにおいて施工支援装置によって表示される情報の例を示す図である。

【図7】図１に示したシステムにおいて施工支援装置によって表示される情報の例を示す図である。

【図8】支持層判定表示の処理の例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】

【0010】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

【0011】

図１は、本発明の一実施形態に係る羽根付き回転杭の施工支援装置を含むシステムの構成例を示す図である。図示された例において、システム１は、羽根付き回転杭の杭打機の運転席に配置されるＰＣ（パーソナルコンピュータ）１０と、トルクセンサ２０と、深度計３０と、サーバ装置４０とを含む。トルクセンサ２０は、例えば杭打機の回転駆動部（図示せず）に取り付けられて、羽根付き回転杭に加えられている回転トルクを検出する。深度計３０は、杭打機の内部または外部に配置され、例えば杭の貫入量から杭の先端深度を検出する。トルクセンサ２０，深度計３０およびサーバ装置４０は、有線または無線の通信手段によってＰＣ１０に接続され、トルクセンサ２０および深度計３０は測定値をＰＣ１０に送信する。

【0012】

サーバ装置４０は、ＰＣ１０との間でデータを送受信して所定の処理を実行する。例えば、以下で説明する施工支援装置の動作がすべてＰＣ１０によって実行される場合は、サーバ装置４０はなくてもよい。また、サーバ装置４０は、ＰＣ１０で実行された施工支援装置の動作のログを記録するだけであってもよい。あるいは、施工支援装置の動作がＰＣ１０とサーバ装置４０とに分散して実行されてもよいし、施工支援装置の動作がすべてサーバ装置４０によって実行され、ＰＣ１０はデータの転送と操作入力の受付および情報の表示だけを実行してもよい。つまり、本実施形態において、施工支援装置はＰＣ１０、サーバ装置４０、またはＰＣ１０およびサーバ装置４０の両方によって実装される。

【0013】

本実施形態に係る施工支援装置は、以下で説明するように、羽根付き回転杭を打設する杭打機の運転席に配置される表示装置に情報を表示する。ここで、本明細書において、情報を表示することは音や振動でのアラートを出力することを含む。

【0014】

図２は、図１に示したシステムで実行される処理の例を示すフローチャートである。施工開始時に、施工支援装置には各種の初期情報が入力される。具体的には、羽根付き回転杭の杭径、羽根径および羽根ピッチ、ボーリングデータから取得された地盤のＮ値および土質、および設計上の支持層到達深度などが入力される。施工開始後、施工支援装置は、まず初期貫入管理およびトルクリミッター管理を実行する（ステップＳ１０１）。初期貫入管理は、杭の建て込み後の初期貫入段階における杭の水平精度および傾斜度合の管理である。トルクリミッター管理は、杭のねじり力（回転力）による破損防止のためにトルク量を制限する管理である。トルクリミッター管理については、これ以降、施工終了まで継続して実施される。杭の先端深度が初期設定された管理深度に到達した場合（ステップＳ１０２）、処理は次の段階に移行する。

【0015】

次の段階では、中間層打ち抜き管理、すべり現象管理およびトルクリミッター管理を実行する（ステップＳ１０３）。中間層打ち抜き管理は、中間層の打ち抜きのために杭を正転（貫入方向）および逆転（引き上げ方向）のどちらで回転させるかの管理である。すべり現象管理は、トルクと貫入量が減少した場合にすべり、すなわち羽根付き回転杭の空転が生じていることを検出する管理である。すべり現象管理も、これ以降、施工終了まで継続して実施される。杭の先端深度が初期設定された想定支持層到達深度に到達した場合（ステップＳ１０４）、処理はさらに次の段階に移行する。なお、ステップＳ１０４の判定は、所定の誤差を考慮した判定、具体的には例えば杭の先端深度が（想定支持層到達深度－１ｍ）以上の深さに到達したか否かの判定であってもよい。

【0016】

さらに次の段階では、支持層到達管理、支持層根入れ管理、打ち止め管理、すべり現象管理およびトルクリミッター管理を実行する（ステップＳ１０５）。支持層到達管理は、羽根付き回転杭が支持層に到達したか否かの管理である。支持層根入れ管理は、支持層への根入れが完了したか否かの管理である。打ち止め管理は、羽根付き回転杭の打ち止めの可否の管理である。これらの管理については、初期情報として入力された羽根付き回転杭の諸元および地盤情報に基づく判定をプログラム化することが可能であり、同じ入力情報であれば同じ判定結果が得られる。打ち止め管理によって貫入が完了したことが判定されると（ステップＳ１０６）、処理は終了する。

【0017】

図３から図７は、図１に示したシステムにおいて施工支援装置によって表示される情報の例を示す図である。これらの情報は、杭打機の運転席に配置される表示装置、具体的にはＰＣ１０のディスプレイに表示される。なお、杭打機の運転席に配置される装置はＰＣ１０には限られず、例えばディスプレイを備えた施工支援の専用端末が用いられてもよい。この場合、施工支援装置は専用端末のディスプレイに情報を表示する。

【0018】

図示された例において、表示画面１００は、入力された初期情報ならびにトルクセンサ２０および深度計３０の測定値に基づいて、現時点でのＮ値、実トルク、貫入量（単位時間あたりの深度増加量）および経過時間などを表示する現在値表示部分１１０と、Ｎ値、実トルク、貫入量および経過時間を深度ごとに表示するグラフ表示部分１２０と、各種の施工支援情報を表示する施工支援表示部分１３０とを含む。杭打機の操作者は、現在値表示部分１１０およびグラフ表示部分１２０を参照することによって、羽根付き回転杭の打設の現在の状況およびこれまでの進捗状況を把握することができる。

【0019】

施工支援表示部分１３０は、リミッター設定表示１３１と、正逆施工表示１３２と、すべり判定表示１３３と、高止まり判定表示１３４と、支持層判定表示１３５とを含む。リミッター設定表示１３１は、図２においてステップＳ１０１として説明したトルクリミッター管理が実行されているか否かを表示する。具体的には、例えば、リミッター設定表示１３１では、設定トルク値（操作者によって設定されたトルク値）または実トルク値が管理トルク値以下である場合には「ＯＫ」が表示され、設定トルク値が管理トルク値を超えた場合には「許容トルクを超過します。設定トルクを下げてください。」というメッセージが表示され、設定トルクにかかわらず実トルク値が管理トルク値を超えた場合には「許容トルクを超過しました。」というメッセージが表示される。これらは、羽根付き回転杭の打設において設定トルク値または実トルク値が管理トルク値を超えているか否かの表示の例である。

【0020】

正逆施工表示１３２は、図２においてステップＳ１０３として説明した中間層打ち抜き管理において、杭の回転方向を逆転させる施工が必要か否かを表示する。具体的には、例えば、正逆施工表示１３２では、貫入量および設定トルクの大小に応じて、正逆施工が必要ない場合（表示なし、または「このまま続けてください」等のメッセージ）、正逆施工が必要な場合（「正逆施工してください」等のメッセージ）、設定トルクを上げる必要がある場合（「設定トルクを上げてください」等のメッセージ）、およびこれらの複合的な場合などに応じてメッセージを表示する。

【0021】

すべり判定表示１３３は、同じくステップＳ１０３として説明したすべり現象管理において、すべり現象が検出されたか否かを表示する。具体的には、例えば、すべり判定表示１３３では、貫入量および設定トルクの大小に応じて、すべり現象が検出されていない場合（表示なし）、すべり現象が検出される兆候がある場合（「貫入量が減少しています」、「すべり気味です」等のメッセージ）、およびすべり現象が検出されていて対応の必要がある場合（「設定トルクを上げてください」、「圧入力、低速回転を検討してください」等のメッセージ）などに応じてメッセージを表示する。

【0022】

高止まり判定表示１３４は、図２においてステップＳ１０５として説明した支持層根入れ管理および打ち止め管理において、支持層が想定より強固な層であって予定された根入れ深さまで杭が貫入しない場合に情報を表示する。具体的には、例えば、高止まり判定表示１３４では、支持層到達後の設定トルクおよび貫入量の大小、ならびに操作履歴に応じて、「施工トルクを上げてください」、「杭の破損に注意して続けてください」、「強固な地盤です 打ち止めを検討してください」等のメッセージを表示する。

【0023】

図８は、支持層判定表示の処理の例を示すフローチャートである。上述した表示画面１００において、支持層判定表示１３５は、図２においてステップＳ１０５として説明した支持層到達管理による情報を表示する。具体的には、例えば、トルク変化点が検出される場合（ステップＳ２０１）、支持層判定表示１３５においてトルク変化点表示が実行される（ステップＳ２０２）。トルク変化点表示では、貫入の進行に応じて、「トルク変化点検出中、続けてください」、「トルク変化点通過、羽根ピッチ貫入開始」等のメッセージが表示される。これらは、羽根付き回転杭が地盤の支持層に到達したか否かの表示の例である。トルク変化点を通過後、羽根ピッチ貫入が開始されると、支持層判定表示１３５において羽根ピッチ貫入表示が実行される（ステップＳ２０３）。羽根ピッチ貫入表示では、貫入の進行に応じて「羽根ピッチ貫入中、続けてください」、「羽根ピッチ貫入完了」等のメッセージが表示される。

【0024】

ここで、トルク変化点が再検出されると（ステップＳ２０４）、支持層判定表示１３５において羽根ピッチ貫入表示が中断されてトルク変化点更新表示が実行される（ステップＳ２０５）。トルク変化点は、例えば実トルクの低下やトルク勾配が検出された場合、および設定トルクを変化させるレバー操作等が取得された場合などに再検出される。トルク変化点更新表示では、「トルク変化点の深度を更新します。羽根ピッチ貫入開始」等のメッセージが表示される。

【0025】

一方、トルク変化点が再検出されることなく羽根ピッチ貫入が終了した場合（ステップＳ２０６）、支持層判定表示１３５において打ち止め表示が実行される（ステップＳ２０７）。打ち止め表示では、貫入の進行および検出された実トルクに応じて、「１Ｄｐ貫入中、続けてください」、「１Ｄｐ貫入中、トルク低下しました」、「打ち止め深度に到達しました」等のメッセージが表示される。なお、Ｄｐは杭径を意味する。これらは、羽根付き回転杭が打ち止め深度に到達したか否かの表示の例である。

【0026】

上記のステップＳ２０１において、地盤条件等のためにトルク変化点が検出されない場合、支持層判定表示１３５においてトルク変化点未検出表示が実行される（ステップＳ２０８）。この場合、打ち止めは深度およびトルク値、または深度のみによって判定される。トルク変化点未検出表示では、例えば「支持層未到達、トルク低下しました」、「支持層トルク、支持層深度到達しました」、「１Ｄｐ貫入中、トルク低下しました」、「１Ｄｐ貫入中、続けてください」、「１Ｄｐ貫入完了しました」（以上、深度およびトルク値で打ち止め判定する場合）、「支持層手前です」、「まもなく支持層です」、「支持層に到達しました」（以上、深度のみで打ち止め判定する場合）等のメッセージが表示される。これらも、羽根付き回転杭が地盤の支持層に到達したか否かの表示、および羽根付き回転杭が打ち止め深度に到達したか否かの表示の例である。

【0027】

図３から図７に示した表示画面１００の例において、図３および図４はトルク変化点が検出される場合の例であり、図３はトルク変化点の検出中の状態（図８のステップＳ２０２）を、図４は羽根ピッチ貫入の完了時の状態（図８のステップＳ２０３，Ｓ２０６）をそれぞれ示す。図５は深度およびトルクで打ち止め判定する場合の例であり、打ち止め時の状態を示す。図６および図７は深度のみで打ち止めを判定する場合の支持層判定表示１３５の例であり、図６は支持層深度に到達する前の状態を、図７は支持層深度に到達した後の状態をそれぞれ示す。図５に示されるように、打ち止め時には打ち止めが完了した旨、および深度などの情報を含むオーバーレイ表示１４０が表示画面１００に重ねて表示されてもよい。

【0028】

以上で説明したような本発明の一実施形態によれば、羽根付き回転杭を打設する杭打機の運転席に配置される表示装置であるＰＣ１０のディスプレイに施工支援装置によって情報が表示される。この情報は、羽根付き回転杭が地盤の支持層に到達したか否か、および羽根付き回転杭が打ち止め深度に到達したか否かの表示である支持層判定表示１３５を含む。これらの情報が操作者に提示されることによって、支持層到達点および根入れ位置を容易かつ適切に判断できるため、施工管理の効率化を進めるとともに統一的な施工品質を確保することができる。

【0029】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0030】

１…システム、１０…ＰＣ、２０…トルクセンサ、３０…深度計、４０…サーバ装置、１００…表示画面、１１０…現在値表示部分、１２０…グラフ表示部分、１３０…施工支援表示部分、１３１…リミッター設定表示、１３２…正逆施工表示、１３３…判定表示、１３４…高止まり判定表示、１３５…支持層判定表示、１４０…オーバーレイ表示。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】