特許 7280080 杭の施工管理システム

(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】

(24)【登録日】2023-05-15

(45)【発行日】2023-05-23

(54)【発明の名称】杭の施工管理システム

(51)【国際特許分類】

   E02D 13/06 20060101AFI20230516BHJP

   E02D 13/04 20060101ALI20230516BHJP

   E02D 7/20 20060101ALI20230516BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20230516BHJP

【ＦＩ】

E02D13/06

E02D13/04

E02D7/20

E02D5/28

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019056270

(22)【出願日】2019-03-25

(65)【公開番号】P2020158964

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-03-03

(73)【特許権者】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】長濱 温子

(72)【発明者】

【氏名】高橋 秀一

(72)【発明者】

【氏名】山本 義徳

(72)【発明者】

【氏名】朴 宰弘

【審査官】吉田 英一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０２００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５３６８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ １３／０６

Ｅ０２Ｄ １３／０４

Ｅ０２Ｄ ７／２０

Ｅ０２Ｄ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管杭の上端がベースマシンのリーダーに沿って降下するオーガーに取り付けられ、該リーダーの下方に取り付けられている環状の振れ止め部材に前記鋼管杭が挿通されながら地盤に回転圧入される杭打ち機により、鋼管杭を施工する際に用いられる、杭の施工管理システムであって、
前記振れ止め部材の上、もしくは前記鋼管杭の周囲の地盤の上に固定されている二つのターゲットと、
前記二つのターゲットの位置を交互に計測する計測器と、
前記ベースマシンのオペレータもしくは施工管理者の有する携帯端末と、を有し、
前記携帯端末は、
前記計測器から送信される前記二つのターゲットの位置に関する計測データを受信する受信部と、
前記受信部から前記二つのターゲットの位置に関する計測データを読み出し、前記鋼管杭の杭芯位置を演算する演算部と、を備えており、
環状の治具を有し、該治具は二つの半割り治具を相互に接合することにより形成され、
前記半割り治具に前記ターゲットが固定され、
環状の前記治具の内側面には、鋼管杭に対して当接自在なローラが取り付けられており、
前記治具は前記振れ止め部材の上に、該振れ止め部材に対して相対移動自在に載置されていることを特徴とする、杭の施工管理システム。

【請求項2】

鋼管杭の上端がベースマシンのリーダーに沿って降下するオーガーに取り付けられ、該リーダーの下方に取り付けられている環状の振れ止め部材に前記鋼管杭が挿通されながら地盤に回転圧入される杭打ち機により、鋼管杭を施工する際に用いられる、杭の施工管理システムであって、
前記振れ止め部材の上、もしくは前記鋼管杭の周囲の地盤の上に固定されている二つのターゲットと、
前記二つのターゲットの位置を交互に計測する計測器と、
前記ベースマシンのオペレータもしくは施工管理者の有する携帯端末と、を有し、
前記携帯端末は、
前記計測器から送信される前記二つのターゲットの位置に関する計測データを受信する受信部と、
前記受信部から前記二つのターゲットの位置に関する計測データを読み出し、前記鋼管杭の杭芯位置を演算する演算部と、を備えており、
環状の治具を有し、該治具は二つの半割り治具を相互に接合することにより形成され、
前記半割り治具に前記ターゲットが固定され、
環状の前記治具の内側面には、鋼管杭に対して当接自在なローラが取り付けられており、
前記治具は前記鋼管杭の周囲の地盤の上に載置されていることを特徴とする、杭の施工管理システム。

【請求項3】

前記治具の上面には、上方に突出して、前記二つのターゲットが固定される二つ以上のターゲット固定ピンが取り付けられ、そのうち、前記計測器から計測可能な位置にある二つの該ターゲット固定ピンが選定され、前記二つのターゲットが固定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の杭の施工管理システム。

【請求項4】

前記振れ止め部材の上面には、上方に突出して、前記治具が固定される四つ以上の治具固定ピンが取り付けられ、
前記治具には、前記四つ以上の治具固定ピンにそれぞれ対応して該治具固定ピンよりも大寸法のピン孔が開設され、
前記ピン孔に対して前記治具固定ピンがクリアランスを有した状態で挿通されていることを特徴とする、請求項１、又は請求項１に従属する請求項３に記載の杭の施工管理システム。

【請求項5】

前記携帯端末は格納部をさらに有し、
前記格納部には、前記鋼管杭の打設芯と前記二つのターゲットの間の二種類の距離に関するデータが予め格納されており、
前記演算部により、前記二つのターゲットの位置を中心とし、それぞれのターゲットに固有の前記距離を半径とする二つの円を作成し、該二つの円による二つの交点の一方が鋼管杭の杭芯位置として演算されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の杭の施工管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭の施工管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

杭基礎の施工に当たり、杭打ち機を用いて、例えば鋼管の先端に螺旋翼が設けられている鋼管杭を地盤に回転圧入することにより、鋼管杭を地中に埋設する鋼管回転圧入工法が適用される。場所打ち杭工法では産業廃棄物となる掘削土が発生するが、鋼管回転圧入工法ではこの産業廃棄物の発生が解消でき、さらには、低騒音かつ低振動での施工が可能であることから環境影響への負荷が少ない。また、建物の規模に応じた杭径の鋼管杭を用いることにより、戸建て住宅等の小規模建物からマンション等の大規模建物まで、様々な規模の建物の杭基礎への適用が可能である。

【0003】

上記する鋼管杭を地盤に回転圧入する際の施工管理システムとして、鋼管の上端近傍にターゲットを取り付け、トータルステーションを用いてターゲットの自動追尾を行うことによりターゲットの位置情報を取得する、回転式鋼管打設施工管理システムが提案されている。この回転式鋼管打設施工管理システムは、ターゲットの位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出し、算出された鋼管芯座標を記憶部に記憶する情報処理装置をさらに有している（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

ところで、鋼管杭の回転圧入施工の初期段階においては、鋼管杭の上端部と地盤との距離が離れていることから、上端部の杭芯位置と、地盤に近い箇所での杭芯位置とが必ずしも一致していない場合が往々にしてある。従って、施工対象の鋼管杭が地盤の正しい位置に圧入されていることを確認するには、鋼管杭の上端部よりも、むしろ地盤に近い場所での杭芯位置（もしくは杭の打設芯位置）を把握することが肝要である。この点、上記する特許文献１に記載の施工管理システムでは、鋼管杭自体にターゲットを取り付けていることから、杭打ち機を構成する各構成要素等とターゲットとの干渉を回避するために、ターゲットを鋼管杭の上端部に設けざるを得ない。そのため、鋼管杭の上端部近傍に取り付けられているターゲットの位置情報をトータルステーションにより取得することから、鋼管杭の正しい施工位置を管理する点においては改善の余地がある。

【0005】

そこで、地盤の近傍における鋼管杭の杭芯位置を得ることのできる施工管理システムが提案されている。より具体的には、鋼管杭の上端を保持して、鋼管杭を回転させながら地盤に圧入する駆動部と、地盤の近傍で鋼管杭を保持する振れ止め部材と、を備える杭打ち機による鋼管杭の打設施工を管理する施工管理システムである。この施工管理システムは、振れ止め部材の上に設けられ、鋼管杭を周回する第２レールが形成されたレール部材と、鋼管杭の回転に伴い、第２レールに沿って摺動する第２磁石と、第２磁石に取り付けられたプリズムと、プリズムの位置を計測する計測器と、計測器により計測されるプリズムの複数の位置に基づいて、鋼管杭の杭芯位置を演算する演算部とを備えている。

【0006】

第１レールには第１磁石が摺動可能に設けられ、第１磁石は、鋼管杭の回転に追従して第１レールに沿って摺動するようになっている。一方、第２レールには、第１規制部材と第２規制部材が設けられており、第１規制部材と第２規制部材とにより区切られた範囲が第２磁石の摺動範囲とされ、この摺動範囲に第２磁石が配置されている。さらに、この摺動範囲に計測器を対向配置することにより、施工管理システムが形成される。

【0007】

上記する施工管理システムにおいて、第２磁石と第１磁石とは、互いに異なる磁極を有している。鋼管杭の回転に伴い、鋼管杭に磁気吸引された第１磁石が鋼管杭と同方向に摺動し、第１磁石が第２磁石の摺動範囲に到達すると、第１磁石に磁気吸引された第２磁石が摺動範囲内を摺動し、この摺動する第２磁石に取り付けられているプリズムの位置を計測器にて計測する。この施工管理システムによれば、第２磁石に取り付けられているプリズムを、第１規制部材と第２規制部材の間の摺動範囲にて往復させる際に、計測器からプリズムを見た際に、当該プリズムが鋼管杭に隠れることがないことから、計測器はプリズムの位置を常時計測することができる（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第５５４６４１６号公報

【文献】特開２０１８－５３６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献２に記載の施工管理システムでは、鋼管杭の回転に伴って当該鋼管杭と同方向に第１磁石を摺動させるとともに、第１磁石の摺動に伴って、当該第１磁石と同方向にプリズムが取り付けられている第２磁石を、第１規制部材と第２規制部材の間の摺動範囲において摺動させることから、第１磁石や第２磁石が摺動するレールを含む治具の構成が複雑になり易い。

【0010】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複雑な治具を有することなく、地盤の近傍において鋼管杭の杭芯位置を精度よく特定しながら鋼管杭の施工管理を行うことのできる、杭の施工管理システム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】

【0011】

前記目的を達成すべく、本発明による杭の施工管理システムの一態様は、
鋼管杭の上端がベースマシンのリーダーに沿って降下するオーガーに取り付けられ、該リーダーの下方に取り付けられている環状の振れ止め部材に前記鋼管杭が挿通されながら地盤に回転圧入される杭打ち機により、鋼管杭を施工する際に用いられる、杭の施工管理システムであって、
前記振れ止め部材の上、もしくは前記鋼管杭の周囲の地盤の上に固定されている二つのターゲットと、
前記二つのターゲットの位置を交互に計測する計測器と、
前記ベースマシンのオペレータもしくは施工管理者の有する携帯端末と、を有し、
前記携帯端末は、
前記計測器から送信される前記二つのターゲットの位置に関する計測データを受信する受信部と、
前記受信部から前記二つのターゲットの位置に関する計測データを読み出し、前記鋼管杭の杭芯位置を演算する演算部と、を備えていることを特徴とする。

【0012】

本態様によれば、振れ止め部材の上、もしくは鋼管杭の周囲の地盤の上に二つのターゲットが固定され、この二つのターゲットが計測器にて交互に計測される施工管理システムであることから、複雑な治具を必要としないシステムとなる。また、地盤の近傍にある振れ止め部材の上、もしくは地盤の上にある二つのターゲットの位置に関する計測データに基づいて、携帯端末にて鋼管杭の杭芯位置が演算されることから、回転圧入されている鋼管杭の杭芯位置を精度よく特定することができる。

【0013】

ここで、「計測器」は、ターゲットをレンズにて視準し、角度と距離を同時に計測する一般的なトータルステーションであってもよいし、トータルステーションがターゲットを自動的に視準する自動追尾機能を備えている、自動追尾型のトータルステーションであってもよい。また、「ターゲット」としては、反射プリズム等のプリズムが挙げられる。さらに、携帯端末は、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータなどを含んでいる。携帯端末は、ベースマシンの操縦席に載置され、杭打ち機のオペレータが携帯端末に表示されている演算結果を確認しながら鋼管杭の回転圧入を行ってもよいし、施工管理をしている施工管理者が携帯端末を有し、施工管理者が携帯端末に表示されている演算結果を確認してもよいし、オペレータと施工管理者の双方が携帯端末を有していてもよい。

【0014】

また、本発明による杭の施工管理システムの他の態様は、環状の治具を有し、該治具は二つの半割り治具を相互に接合することにより形成され、
前記半割り治具に前記ターゲットが固定され、
環状の前記治具の内側面には、鋼管杭に対して当接自在なローラが取り付けられており、
前記治具は前記振れ止め部材の上に、該振れ止め部材に対して相対移動自在に載置されていることを特徴とする。

【0015】

本態様によれば、振れ止め部材の上に二つのターゲットが固定されている形態において、二つの半割り治具が相互に接合されることにより形成される環状の治具の上にターゲットが固定され、治具の内側面においてローラが鋼管杭に当接自在に取り付けられていることにより、ターゲットが固定されている治具を回転姿勢の鋼管杭から縁切りしながら、鋼管杭の杭芯と環状の治具の中心を可及的に揃えることができる。例えば、振れ止め部材とその中を貫通する鋼管杭との間には、一般に１０ｍｍ乃至２０ｍｍ程度のクリアランスがある。そのため、振れ止め部材の上にターゲットを直接載置した場合、このクリアランスの中で移動し得る鋼管杭の杭芯と、振れ止め部材の中心との間には、このクリアランスに起因する誤差が生じ得る。そして、この鋼管杭の杭芯と振れ止め部材の中心の間の誤差は、携帯端末において計測データに基づいて演算される杭芯位置の精度に影響し得る。そこで、治具の内側面に鋼管杭に当接自在な複数のローラを取り付けておき、治具（のローラ）と鋼管杭の間のクリアランスを、０ｍｍ（複数のローラが全て鋼管杭に当接している状態）からせいぜい１，２ｍｍ程度とすることにより、治具と鋼管杭の間のクリアランスに起因する誤差を少なくすることができ、携帯端末において演算される杭芯位置の精度を向上させることができる。

【0016】

また、本発明による杭の施工管理システムの他の態様は、環状の治具を有し、該治具は二つの半割り治具を相互に接合することにより形成され、
前記半割り治具に前記ターゲットが固定され、
環状の前記治具の内側面には、鋼管杭に対して当接自在なローラが取り付けられており、
前記治具は前記鋼管杭の周囲の地盤の上に載置されていることを特徴とする。

【0017】

本態様によれば、地盤の上に二つのターゲットが固定されている形態において、二つの半割り治具が相互に接合されることにより形成される環状の治具の内側面においてローラが鋼管杭に当接自在に取り付けられていることにより、ターゲットが固定されている治具を回転姿勢の鋼管杭から縁切りしながら、鋼管杭の杭芯と環状の治具の中心を可及的に揃えることができる。そのため、上記する振れ止め部材の上に二つのターゲットが固定されている形態と同様に、治具と鋼管杭の間のクリアランスに起因する誤差を少なくすることができ、携帯端末において演算される杭芯位置の精度を向上させることができる。

【0018】

また、本発明による杭の施工管理システムの他の態様は、前記治具の上面には、上方に突出して、前記二つのターゲットが固定される二つ以上のターゲット固定ピンが取り付けられ、そのうち、前記計測器から計測可能な位置にある二つの該ターゲット固定ピンが選定され、前記二つのターゲットが固定されていることを特徴とする。

【0019】

本態様によれば、治具の上面に二つ以上のターゲット固定ピンが取り付けられ、計測器から計測可能な位置にある二つのターゲット固定ピンが選定されて二つのターゲットが固定されることにより、計測器の設置場所に対応しながら、二つのターゲットを計測器にて確実に視準することができる。

【0020】

また、本発明による杭の施工管理システムの他の態様において、前記振れ止め部材の上面には、上方に突出して、前記治具が固定される四つ以上の治具固定ピンが取り付けられ、
前記治具には、前記四つ以上の治具固定ピンにそれぞれ対応して該治具固定ピンよりも大寸法のピン孔が開設され、
前記ピン孔に対して前記治具固定ピンがクリアランスを有した状態で挿通されていることを特徴とする。

【0021】

本態様によれば、治具の有するピン孔に対して、振れ止め部材の有する治具固定ピンがクリアランスをもった状態で挿通されて、振れ止め部材の上に治具が載置されていることにより、回転圧入される鋼管杭の水平変位に対して治具を追随させることができ、結果として、治具に固定されている二つのターゲットを追随させることができる。また、振れ止め部材は一般に、回動軸を介して回動自在に取り付けられている二つの半割り部材により形成されている。この二つの半割り部材の双方の上面に少なくとも二つずつ（合計で少なくとも四つ）の治具固定ピンを取り付けておき、治具を形成する二つの半割り治具には、二つ以上の治具固定ピンに対応する位置に二つ以上のピン孔を開設しておく。半割り治具が少なくとも二つの治具固定ピンにて振れ止め部材（を構成する半割り部材）に固定されることにより、振れ止め部材に対して半割り治具の相対位置を大きく変化させることなく（ピン孔と治具固定ピンの間のクリアランスでの相対変位のみ）、半割り治具を位置決めすることができる。そして、振れ止め部材を構成する半割り部材同士を繋ぐピンを外して、回動軸を中心に半割り部材を回動させて開き、鋼管杭から振れ止め部材を取り外す際には、半割り部材と同様に半割り治具も開いて治具が二つに分割される。

【0022】

また、本発明による杭の施工管理システムの他の態様において、前記携帯端末は格納部をさらに有し、
前記格納部には、前記鋼管杭の打設芯と前記二つのターゲットの間の二種類の距離に関するデータが予め格納されており、
前記演算部により、前記二つのターゲットの位置を中心とし、それぞれのターゲットに固有の前記距離を半径とする二つの円を作成し、該二つの円による二つの交点の一方が鋼管杭の杭芯位置として演算されることを特徴とする。

【0023】

本態様によれば、二つのターゲットの位置を中心とし、それぞれのターゲットに固有の距離（中心から打設芯（設計杭芯）までの距離）を半径とする二つの円を作成して二つの円による二つの交点を求め、そのうちの一方（計測器から遠い位置にある交点）を鋼管杭の杭芯位置とすることにより、杭芯位置を精度よく特定することができる。ここで、「二種類の距離」は、同じ距離（したがって二つの円の半径が同じ長さ）であってもよいし、異なる距離（したがって二つの円の半径が異なる長さ）であってもよいが、少なくとも二つの円が二点で交わるように双方の距離（半径）が設定される。

【0024】

また、本発明による杭の施工管理システムを構成する携帯端末の一態様は、
鋼管杭の上端がベースマシンのリーダーに沿って降下するオーガーに取り付けられ、該リーダーの下方に取り付けられている環状の振れ止め部材に前記鋼管杭が挿通されながら地盤に回転圧入される杭打ち機により、鋼管杭を施工する際に用いられる、杭の施工管理システムを構成する携帯端末であって、
前記杭の施工管理システムは、前記振れ止め部材の上、もしくは前記鋼管杭の周囲の地盤の上に固定されている二つのターゲットと、該二つのターゲットの位置を交互に計測する計測器と、を備えており、
前記携帯端末は、
前記計測器から送信される前記二つのターゲットの位置に関する計測データを受信する受信部と、
前記受信部から前記二つのターゲットの位置に関する計測データを読み出し、前記鋼管杭の杭芯位置を演算する演算部と、
前記演算部による演算結果を表示する表示部と、を備えていることを特徴とする。

【0025】

本態様によれば、携帯端末の有する表示部において、演算部にて演算された鋼管杭の杭芯位置を確認することができる。例えば、ベースマシンの操縦席に携帯端末が載置され、杭打ち機のオペレータは、表示部に表示されている演算結果を確認しながら鋼管杭の回転圧入を行うことができる。

【0026】

また、本発明による杭の施工管理システムを構成する携帯端末の他の態様において、前記表示部には、平面座標系が表示され、該平面座標系において許容杭芯誤差範囲が表示されるとともに、前記演算部にて演算された杭芯の位置が表示されることを特徴とする。

【0027】

本態様によれば、表示部に平面座標系（例えばＸ－Ｙ平面座標）が表示され、この平面座標系において、許容杭芯誤差範囲が表示されるとともに、演算部にて演算された杭芯の位置が表示されることにより、杭打ち機のオペレータや施工管理者は、特定された杭芯が許容杭芯誤差範囲内にあることを確認しながら鋼管杭の施工を継続することができる。また、杭芯が許容杭芯誤差範囲から外れそうな場合には、回転圧入方向を臨機に調整することができる。さらに、杭芯が許容杭芯誤差範囲から外れている場合には、施工を速やかに中断して、正しい位置において鋼管杭の再打設を行うことができる。

【発明の効果】

【0028】

以上の説明から理解できるように、本発明の杭の施工管理システムによれば、複雑な治具を有することなく、地盤の近傍において鋼管杭の杭芯位置を精度よく特定しながら鋼管杭の施工管理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】実施形態に係る杭の施工管理システムの全体構成の一例を示す図である。

【図2】鋼管杭の下方の周囲に、振れ止め部材とターゲットが設置される前の状況を示す斜視図である。

【図3】鋼管杭の下方の周囲に、振れ止め部材とターゲットが設置された状況を示す斜視図である。

【図4】鋼管杭の下方の周囲に、振れ止め部材、治具、及びターゲットが設置される前の状況を示す斜視図である。

【図5】鋼管杭の下方の周囲に、振れ止め部材、治具、及びターゲットが設置された状況を示す斜視図である。

【図6】図５のVI－VI矢視図である。

【図7】実施形態に係る杭の施工管理システムの有する携帯端末のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図8】携帯端末の機能構成の一例を示す図である。

【図9】（ａ）、（ｂ）はいずれも、携帯端末の演算部における演算内容の一例を説明する図である。

【図10】携帯端末の表示部における表示内容の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態に係る杭の施工管理システムと、杭の施工管理システムを構成する携帯端末について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の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く場合がある。

【0031】

［実施形態に係る杭の施工管理システム］
はじめに、図１乃至図６を参照して、実施形態に係る杭の施工管理システムの一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る杭の施工管理システムの全体構成の一例を示す図である。また、図２と図３はそれぞれ、鋼管杭の下方の周囲に、振れ止め部材とターゲットが設置される前の状況を示す斜視図と、振れ止め部材とターゲットが設置された状況を示す斜視図である。また、図４と図５はそれぞれ、鋼管杭の下方の周囲に、振れ止め部材、治具、及びターゲットが設置される前の状況を示す斜視図と、振れ止め部材、治具、及びターゲットが設置された状況を示す斜視図である。さらに、図６は、図５のIV－IV矢視図である。

【0032】

杭の施工管理システム５００は、鋼管杭Ｐの周囲であって、かつ地盤に近い位置（地盤上を含む）に設置されている二つのターゲット１００と、ターゲット１００をレンズで視準してターゲット１００までの距離や角度を計測する計測器２００と、携帯端末３００とを有し、携帯端末３００は、鋼管杭Ｐを地盤Ｇに回転圧入する杭打ち機９０を構成するベースマシン１０に搭載されている。計測器２００と携帯端末３００は、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等に代表されるネットワーク４００を介して通信可能となっている。計測器２００にて取得された二つのターゲット１００の位置座標に関する計測データは、ネットワーク４００を介して携帯端末３００に送信される。

【0033】

杭打ち機９０は、ベースマシン１０と、ベースマシン１０により支持されるリーダー２０と、リーダー２０に沿って降下するオーガー３０と、リーダー２０の下方の地盤近傍の位置に装着されている振れ止め部材５０とを有する。オーガー３０の下端にあるキャップ４０に鋼管杭Ｐの上端が把持され、鋼管杭Ｐの下方が振れ止め部材５０の中空内に遊嵌された後、オーガー３０をＹ１方向に回転させながらリーダー２０に沿ってＹ２方向に降下させることにより、鋼管杭Ｐは、地盤Ｇ内においてＹ３方向に回転しながらＹ４方向に圧入される。尚、図示例の鋼管杭Ｐはその先端に螺旋翼Ｐ１を有しているが、鋼管杭Ｐの側面にも螺旋翼を有する形態など、様々な形態の鋼管杭が施工対象となる。

【0034】

図１に示すように、二つのターゲット１００は振れ止め部材５０の上に固定されている。計測器２００は、例えば自動追尾型のトータルステーションであり、二つのターゲット１００に対してそれぞれＸ１方向に光波を照射し、ターゲット１００にて反射する光波を計測することにより、二つのターゲット１００との間の距離や鉛直角度、水平角度を取得して、二つのターゲット１００のそれぞれの位置座標を算出する。

【0035】

トータルステーション２００は、コンピュータを内蔵するとともに、外部の機器（図示例の携帯端末３００等）との通信を可能とする通信インターフェイスを有している（いずれも図示せず）。トータルステーション２００は、位置座標が既知の既知点の上に設置され、当該既知点の座標情報がコンピュータに入力されてもよいし、位置座標が既知の一つもしくは複数の既知点の位置座標を計測してその座標情報がコンピュータに入力されてもよく、コンピュータに格納されている既知点の位置座標を参照し、二つのターゲット１００に関する計測データに基づいてそれらの位置座標を算出する。

【0036】

次に、振れ止め部材５０の上に設置されるターゲットの二種類の設置態様について説明する。図２及び図３は、そのうちの一種の設置態様について説明する図である。

【0037】

図２に示すように、振れ止め部材５０は、平面視が半ドーナツ状の二つの半割り部材５１を有し、それぞれの半割り部材５１は、回動軸５４を介してリーダー固定部５９に回動自在に取り付けられている。それぞれの半割り部材５１は、その端部において上下に二つのチャック５３を有しており、鋼管杭Ｐが二つの半割り部材５１の内部に収容された後、回動軸５４を介して半割り部材５１を鋼管杭Ｐ側へＸ２方向に回動させると、双方のチャック５３が上下に揃うとともに双方のチャック５３の有する貫通孔が上下方向に連通するようになっている。この連通した貫通孔に対してチャックピン５５をＸ３方向に差し込むことにより、図３に示すように、中央にある中空に鋼管杭Ｐが遊嵌されている振れ止め部材５０が形成される。

【0038】

図２に戻り、それぞれの半割り部材５１の上面５２の二箇所には、マグネチックスタンド６１が取り付けられ、マグネチックスタンド６１には、ターゲット固定ピン６０が上方に延出する態様で固定されている。

【0039】

ターゲット固定ピン６０には、ターゲット１００の有するソケット１０４が上方からＸ４方向に装着されるようになっている。ここで、図示例のターゲット１００は、複数のプリズム１０２を備えた全方位型のターゲットであり、水準器（図示せず）を内蔵している。

【0040】

図３に示すように、振れ止め部材５０の上面５２には、計四つのターゲット固定ピン６０が取り付けられており、その中で、計測器２００からターゲット１００を計測可能な二つのターゲット固定ピン６０が選定され、ターゲット１００が装着されている。尚、ターゲット固定ピン６０は振れ止め部材５０の上面５２に溶接されてもよいし、他の固定態様にて固定されてもよい。また、ターゲット固定ピン６０は少なくとも二つ以上であればよく、四つ以外の数のターゲット固定ピン６０が適用されてもよい。

【0041】

一方、図４及び図５は、振れ止め部材５０の上に設置されるターゲットの他の設置態様について説明する図である。

【0042】

図４に示すように、それぞれの半割り部材５１の上面５２の二箇所には、マグネチックスタンド６１が取り付けられ、マグネチックスタンド６１には、治具固定ピン６２が上方に延出する態様で固定されている。

【0043】

そして、半割り部材５１と同様に平面視が半ドーナツ状の二つの半割り治具７１が、二つのマグネチックスタンド６１の上に載置される。より具体的には、半割り治具７１は、少なくとも治具固定ピン６２に対応する位置にピン孔７２を有しており、各ピン孔７２に対して対応する治具固定ピン６２が挿通されることにより、二つのマグネチックスタンド６１の上に半割り治具７１がＸ５方向に載置される。

【0044】

このように、半割り治具７１が少なくとも二つの治具固定ピン６２を介して振れ止め部材５０を構成する半割り部材５１に固定されることにより、半割り治具７１を、振れ止め部材５０に対して大きく移動させることなく位置決めすることができる。図示例においては、半割り治具７１が二つの治具固定ピン６２により固定される形態であるが、半割り治具７１が三つ以上のピン孔７２を有し、三つ以上の治具固定ピン６２を介して半割り部材５１に半割り治具７１が固定される形態であってもよい。

【0045】

半割り治具７１の上面の二箇所には、ターゲット固定ピン６０Ａが上方に延出する態様で固定されており、ターゲット固定ピン６０Ａに対して、ターゲット１００の有するソケット１０４が上方からＸ４方向に装着されるようになっている。

【0046】

また、半割り治具７１の内側面７５には、鋼管杭Ｐに対して当接自在な二つのローラ７３が回動自在に取り付けられている。

【0047】

半割り部材５１を鋼管杭Ｐ側へＸ２方向に回動させ、チャックピン５５をＸ３方向に差し込むことにより、図５に示すように、中央の中空に鋼管杭Ｐが遊嵌された振れ止め部材５０が形成されとともに、二つの半割り治具７１の端部同士も相互に当接して、環状の治具７０が形成される。尚、振れ止め部材５０を鋼管杭Ｐから取り外す際には、図２に示すように二つの半割り部材５１を回動させて振れ止め部材５０を開放する。この振れ止め部材５０を開放した際に、治具７０も同時に二つの半割り治具７１に分割されることになる。

【0048】

図５及び図６に示すように、ピン孔７２は治具固定ピン６２よりも大寸法に設定されている。従って、ピン孔７２と治具固定ピン６２との間には一定のクリアランスｓ１が形成される。このように、ピン孔７２と治具固定ピン６２との間にクリアランスｓ１を有した状態で治具７０が振れ止め部材５０の上に載置されることにより、治具７０は、振れ止め部材５０に対して僅かに相対移動自在に位置決めされる。そのため、回転圧入される鋼管杭Ｐの水平変位に対して治具７０を追随させることができ、結果として、治具７０に固定されている二つのターゲット１００を追随させることが可能になる。

【0049】

また、治具７０の内側面７５において複数のローラ７３が鋼管杭Ｐに当接自在に取り付けられていることにより、ターゲット１００が固定されている治具７０を回転姿勢の鋼管杭Ｐから縁切りしながら、鋼管杭Ｐの杭芯と環状の治具の中心を可及的に揃えることができる。

【0050】

ここで、図６に示すように、振れ止め部材５０の中を貫通する鋼管杭Ｐとの間には一般に、１０ｍｍ乃至２０ｍｍ程度のクリアランスｓ２がある。そのため、振れ止め部材５０の上にターゲット１００を直接載置した場合、このクリアランスｓ２の中で移動し得る鋼管杭Ｐの杭芯と、振れ止め部材５０の中心との間には、このクリアランスｓ２に起因する誤差が生じ得る。そして、この鋼管杭Ｐの杭芯と振れ止め部材５０の中心の間の誤差は、携帯端末３００において計測データに基づいて演算される杭芯位置の精度に影響し得る。そこで、治具７０の内側面７５から鋼管杭Ｐ側に回転自在に張り出す複数のローラ７３が取り付けられていることにより、ローラ７３と鋼管杭Ｐの間のクリアランスｓ３を、０ｍｍ（複数のローラ７３が全て鋼管杭Ｐに当接している状態）からせいぜい１，２ｍｍ程度とする。このことにより、治具７０と鋼管杭Ｐの間のクリアランスに起因する誤差を少なくすることができ、携帯端末３００において演算される杭芯位置の精度を向上させることができる。

【0051】

鋼管杭Ｐの回転圧入の全般に亘り、トータルステーション２００では二つのターゲット１００の位置座標が随時計測され、二つのターゲット１００に関する計測データは、ネットワーク４００を介して、ベースマシン１０の操縦席に載置されている携帯端末３００に随時送信される。携帯端末３００では、以下で詳説する方法により、回転圧入される鋼管杭Ｐの杭芯位置が随時演算され、表示されるようになっている。杭打ち機のオペレータは、携帯端末３００に表示されている演算結果を確認しながら、鋼管杭Ｐの回転圧入を行うことができる。尚、携帯端末３００は、図示例のようにベースマシン１０の操縦席に載置されている形態の他にも、施工管理をしている施工管理者が携帯端末を有し、施工管理者が携帯端末に表示されている演算結果を確認してもよいし、オペレータと施工管理者の双方が携帯端末を有していて、それぞれが携帯端末に表示されている演算結果を確認してもよい。

【0052】

図示する杭の施工管理システム５００によれば、複雑な治具を有することなく、地盤Ｇの近傍において鋼管杭Ｐの杭芯位置を精度よく特定しながら、鋼管杭Ｐの施工管理を行うことができる。

【0053】

尚、図示する杭の施工管理システム５００では、振れ止め部材５０の上、もしくは振れ止め部材５０の上の治具７０の上に固定されている二つのターゲット１００をトータルステーション２００にて視準するシステムであるが、二つのターゲット１００は、例えば、鋼管杭の周囲の地盤の上に固定されてもよいし、鋼管杭の周囲の地盤の上に治具７０が載置され、治具７０の上面にあるターゲット固定ピン６０Ａに固定されてもよい。

【0054】

［実施形態に係る杭の施工管理システムを構成する携帯端末］
次に、図７乃至図１０を参照して、実施形態に係る杭の施工管理システムを構成する携帯端末の一例について説明する。ここで、図７は、実施形態に係る杭の施工管理システムの有する携帯端末のハードウェア構成の一例を示す図であり、図８は、携帯端末の機能構成の一例を示す図である。また、図９（ａ）と図９（ｂ）はいずれも、携帯端末の演算部における演算内容の一例を説明する図である。さらに、図１０は、携帯端末の表示部における表示内容の一例を示す図である。

【0055】

携帯端末３００は、スマートフォンやタブレット、パーソナルコンピュータなどにより形成されるが、図１０には、タブレットにより形成される携帯端末３００を示している。

【0056】

図７に示すように、携帯端末３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０４、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０６、無線通信装置３０８、表示装置３１０、及び入力装置３１２を有し、それらがシステムバス３１４にてデータ通信可能に接続されている。

【0057】

ＲＯＭ３０６には、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。ＲＡＭ３０４は、ＲＯＭ３０６に記憶されているプログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域として用いられる。ＣＰＵ３０２は、ＲＡＭ３０４にロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。例えば、計測器２００から送信されてきた二つのターゲット１００に関する計測データを用いて、鋼管杭の杭芯位置を演算し、演算結果を表示する制御を実行する。尚、その他、携帯端末３００にインストールされたプログラム等を記憶する補助記憶装置（図示せず）を有していてもよい。

【0058】

表示装置３１０は、液晶ディスプレイ等からなり、たとえばタッチパネルの表示機能を担う。入力装置３１２は、表示装置３１０に対する接触体の接触を検出するセンサを有する電子部品である。接触体の接触の検出方式としては、静電方式や抵抗膜方式、光学方式などがある。この接触体として、オペレータ等の指や専用ペン等が挙げられる。無線通信装置３０８は、無線ＬＡＮ又は移動体通信網等において通信を行う際に必要となる、アンテナ等の電子部品である。

【0059】

携帯端末３００は、ＣＰＵ３０２による制御により、図８に示す受信部３２０、演算部３３０、表示部３４０、及び格納部３５０として機能する。

【0060】

鋼管杭Ｐの回転圧入の過程で、計測器２００により二つのターゲット１００に関する計測データ（計測器２００により算出された二つのターゲット１００の位置座標データを含む）が随時取得され、受信部３２０には、計測器２００から随時送信される二つのターゲット１００に関する計測データが随時受信される。受信された計測データは、格納部３５０に随時格納される。

【0061】

格納部３５０には、鋼管杭Ｐの設計杭芯（打設芯の一例）に関する位置座標データ、二つのターゲット１００から鋼管杭Ｐの杭芯までの距離データ、及び、許容杭芯誤差データ（施工される鋼管杭の杭芯と設計杭芯との間で許容される誤差範囲に関するデータ）等が格納されている。二つのターゲット１００から鋼管杭Ｐの杭芯までの距離データは、予め設定されている距離データが格納部３５０に格納されてもよいし、図３に示すように二つのターゲット固定ピン６０が選定され、ターゲット１００が装着された後に計測された計測データが格納部３５０に格納されてもよい。

【0062】

演算部３３０では、二つのターゲット１００に関する計測データを格納部３５０から読み出し、鋼管杭Ｐの杭芯位置を演算する。ここで、図９を参照して、演算部３３０における演算方法について説明する。図９（ａ）は、二つのターゲット１００から鋼管杭Ｐの杭芯までの距離ｒが同じ場合の演算方法を示しており、図９（ｂ）は、二つのターゲット１００から鋼管杭Ｐの杭芯までの距離が異なる距離ｒ１、ｒ２である場合の演算方法を示しているが、実質的な演算内容は同様である。

【0063】

演算部３３０では、設計杭芯Ｏを座標中心とするＸ－Ｙ座標系が作成され、格納部３５０から読み出された二つのターゲット１００の座標位置をＸ－Ｙ座標系にプロットする。そして、二つのターゲット１００の座標位置を中心とし、それぞれのターゲット１００に固有の距離（図９（ａ）ではともに距離ｒ、図９（ｂ）ではそれぞれ距離ｒ１、ｒ２）を半径とする二つの円（図９（ａ）ではＣ１，Ｃ２、図９（ｂ）ではＣ３，Ｃ４）を作成し、二つの円による二つの交点のうち、計測器２００から遠方側の交点Ｏ'を回転圧入中の鋼管杭Ｐの杭芯位置（演算杭芯位置）として演算する。

【0064】

表示部３４０では、図１０に示すように、鋼管杭Ｐの設計杭芯Ｏを座標中心とするＸ－Ｙ座標系（平面座標系の一例）が表示され、さらに、許容杭芯誤差範囲が表示される。そして、演算部３３０にて演算された演算杭芯位置がＸ－Ｙ座標系にプロットされる。

【0065】

杭打ち機９０のオペレータや施工管理者は、特定された演算杭芯位置が許容杭芯誤差範囲内にあることを確認しながら鋼管杭Ｐの施工を継続することができる。また、演算杭芯位置が許容杭芯誤差範囲から外れそうな場合には、回転圧入方向を臨機に調整することができる。さらに、演算杭芯位置が許容杭芯誤差範囲から外れている場合には、施工を速やかに中断して、正しい位置において鋼管杭の再打設を行うことができる。

【0066】

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0067】

１０：ベースマシン、２０：リーダー、３０：オーガー、４０：キャップ、５０：振れ止め部材、５１：半割り部材、５２：上面、５３：チャック、５４：回動軸、５５：チャックピン、５９：リーダー固定部、６０，６０Ａ：ターゲット固定ピン、６１：マグネチックスタンド、６２：治具固定ピン、７０：治具、７１：半割り治具、７２：ピン孔、７３：ローラ、９０：杭打ち機、１００：ターゲット、１０２：プリズム、１０４：ソケット、２００：計測器（トータルステーション）、３００：携帯端末、３２０：受信部、３３０：演算部、３４０：表示部、３５０：格納部、４００：ネットワーク、５００：杭の施工管理システム（施工管理システム）、Ｇ：地盤、Ｐ：鋼管杭、Ｐ１：螺旋翼

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】