地下連續壁的施工支援方法與施工支援系統以及用於其中的挖掘機的製作方法
2023-10-10 23:01:39 1
專利名稱：地下連續壁的施工支援方法與施工支援系統以及用於其中的挖掘機的製作方法
技術領域：
本發明涉及地下連續壁的施工支援方法與施工支援系統以及為此所用的挖掘機。
背景技術：
地下連續壁施工用的挖掘機具有行走轉向架和從此轉向架垂向地下的鏟刀柱。以此鏟刀柱為導向件，一面轉動鏈式鏟刀52，一面挖溝。
下面依序說明採用這種挖掘機的地下連續壁的施工方法中的各工序。
(i)挖掘工序如圖15a的雙點劃線所示，在挖掘完成後的縱溝內壓入鏟刀52。通過在轉動此鏟刀52的同時讓行走轉向架(圖中省略)沿挖掘方向移動，挖掘連續溝B1。為了保持溝B1的形狀，將挖掘液C注入溝B1內。
(ii)固化液注入工序如圖15b所示，一面向溝B1內注入地基固化液D，一面將鏟刀52退回到挖掘始端。利用此鏟刀52的轉動，使地基固化液D與挖掘液C攪拌混合。
(iii)再攪拌、混合工序如圖15c所示，轉動鏟刀52，同時移向挖掘終端。由此使地基固化液D與挖掘液C進一步攪拌混合。然後，在這兩種液C、D與挖掘生成的土砂混合物即水泥土固化後，形成了水泥土壁E。
(iv)下一挖掘工序如圖15d所示，從形成的水泥土壁E的終端新挖掘溝B2。重複上述工序，形成了連續的水泥土壁E。
但由於施工的專門知識並未建立以及需要挖掘沿深度方向性狀不同的地基，便存在有難以作出施工預測這類問題。
地下連續壁的施工能否按進度進行在很大程度上取決於地基條件。根據此地基條件來操作挖掘機時常依賴施工者的經驗與專門技巧，這樣，當判斷失誤就會貽誤工期。
在施工深度大時，即使在挖掘施工結束時，鏟刀柱也會放置於挖掘溝內。在此狀態下，當地基固化液沿鏟刀柱蔓延後，鏟刀柱將不能從形成的端面抽出。此外，當未把鏟刀柱相對於挖掘對象的基巖端面置於經充分的切邊狀態下時，則在運轉開始時，由於鏟刀柱的翹曲，便會發生破損等故障。
與上述問題相對應，在挖掘施工結束時要進行保養作業。其目的在於，把鏟刀柱從基巖端面拉離開，於事先消去鏟刀柱的彎曲，而將鏟刀柱置放於充分遠離地基固化液的注入位置，即充分遠離形成端面的位置。
對於保養作業與切邊作業，就目前而論仍然是依靠操作者的經驗進行，使得進行效率良好的挖掘成為極困難的作業。
發明內容
本發明的目的在於提供支援挖掘施工的支援方法與其中所用的挖掘機以及施工支援系統，以便能按預定計劃進行地下連續壁的施工。
本發明的挖掘支援方法是在把配備有挖掘工具的鏟刀柱插入地基，一面讓此挖掘工具工作一面讓此鏟刀杆橫移來形成挖掘溝以進行地下連續壁的施工之中，通過以下工序進行支援。
沿深度方向求出挖掘對象地基的地基強度分布。根據該地盤強度分布求出累積地基強度。求出與由該累積地盤強度所得挖掘阻力相平衡的上述鏟刀柱的必要挖掘能力。將所求得的上述必要的挖掘能力與現場所用的挖掘機的挖掘能力相比較，根據該比較結果評價挖掘效率。
例如根據鑽探調查求得地基性狀，首先沿深度方向求出挖掘對象地基的強度分布，由該強度分布求出累積地盤強度。該累積地盤強度成為挖掘時作用於鏟刀柱上的地基阻力。在進行挖掘作業時計算出只與該累積地基強度相平衡的鏟刀柱必要的挖掘能力。結果能求出與該累積地盤強度相對抗的作為挖掘力最小值的最小挖掘力。由此只要將挖掘能力控制為該最小值以上即可。
將該必要的挖掘能力與運入現場的挖掘機的挖掘能力相比較，能夠評價以額定百分之幾的能力來挖掘。例如當挖掘地基柔軟時，上述挖掘能力的評價值小。這時可以預期能按進度進行施工。
相反，當挖掘地基堅硬時，上述評價值變大。這時為了與工期相一致，應採取使挖掘機以其能力上限運轉或是節約挖掘能力而延長運轉時間等措施。
於是，由於如以上所述評價了挖掘效率，就能根據挖掘對象地基，制定正確的挖掘施工計劃。
此外，也能對上述施工中的保養作業與切邊作業進行良好的支援。
圖1概示本發明一實施形式的施工支援系統中所用挖掘機的結構。
圖2為表示本發明一實施形式的挖掘機的挖掘模式的說明圖。
圖3示明本發明一實施形式的施工支援系統的整體結構。
圖4為表示挖掘模式的選擇畫面的說明圖。
圖5是示明地下連續壁施工管理伺服器的結構的框圖。
圖6為表示CRT畫面上顯示的地基條件下施工條件的輸入單元的說明圖。
圖7為表示CRT畫面上顯示的地基性狀的輸入單元的說明圖。
圖8為表示為挖掘機橫行力有關的挖掘模式的說明圖。
圖9為表示CRT畫面上顯示的地基性能推定結果的說明圖。
圖10為表示評價值與橫行速度實際關係的曲線圖。
圖11是裝設於本發明一實施形式的挖掘機上的控制器結構的框圖。
圖12說明保養作業的監控畫面。
圖13說明切邊作業的監控畫面。
圖14是示明切邊作業轉移的曲線圖。
圖15a～15d是用於說明先有挖掘施工方法的各工序圖。
具體實施例方式
下面根據
本發明的地下連續壁的施工支援系統一實施形式。這是本發明的一種實施形式，但本發明並不局限於此實施形式。
圖1示明用於地下連續壁施工方法中的挖掘機10。此挖掘機10主要由作為能沿地面行走的轉向架的基底機器11與垂向地下的鏟刀柱13構成。在此鏟刀柱13上卷繞著作為具有許多挖掘刀頭的挖掘工具的鏈式鏟刀12。使此鏟刀12沿鏟刀柱13的外周迴轉，同時使基底機器11沿圖示的挖掘方向移動。結果，通過沿地基F的基巖端面進行推壓而挖掘成溝T。
此時，通過鏟刀柱13下端所設的地基注入劑排出口14，依所定的壓力將挖掘用泥水排出以輔助溝T的挖掘，或通過此排出口排出的地基固化液與挖掘的土等混合攪拌，形成水泥土壁E。
在形成挖掘溝和水泥土壁時，應根據施工狀況適當地採用以下主要施工方法的一種。
1)同時連續地進行挖溝與形成壁兩者的所謂一道施工法。
2)在溝T挖成後沿溝T形成水泥土壁的兩道施工法。
3)在溝T挖成後將鏟刀柱13再移動到挖掘開始位置，沿形成的溝T形成水泥土壁E的三道施工法。
圖2示明由挖掘機10進行挖掘的模式。挖掘機10將插入地下的鏟刀柱13沿水平方向推壓，同時使鏈式鏟刀的挖掘刀頭大致沿垂直方向移動，通過刨削原理，對每一構型進行挖掘。
在鏟刀柱13的上部，平行地設於橫行的上壓力缸15與橫行的下壓力缸16。藉助橫行的下壓力缸16的推力FPL，能使鏟刀柱13緊壓地基。但橫行的上壓力缸15則產生與橫行的下壓力缸16的推壓方向相反方向的壓力缸保持力。
上述挖掘機的挖掘能力可根據鏟刀柱所具備的橫行壓力缸最大推力求出。
當上述推力FPL不足，挖掘的橫行速度低則不能挖掘地基。本實施形式所示挖掘機10的橫行下壓力缸16的額定推力FPL為55t。
在此，設Vb為切線速度(mm/min)、Ve為挖掘速度(mm/Hr)、Lp為全剖面挖掘1構型的長度、tpx為每一構型的切入深度(mm)。此時成立有Lp∶tpx＝Vb∶Ve的關係。因此，切入深度tpx可由下式(1)求得tpx＝(Ve/Vb)·Lp (1)實際上，由於與切線速度相比，挖掘速度極其之小，因而1構型的挖掘體積S遠比圖2所示的小，且其傾斜程度接近垂直。
圖3示明由網絡連接的具有上述結構的多個挖掘機10的地下連續壁的施工支援系統。
本發明的支援系統是通過使備有挖掘工具的鏟刀柱插入地基內，在使此挖掘工具運轉的同時讓鏟刀柱沿橫向移動來形成挖掘溝的地下連續壁的施工系統，各現場的挖掘機經網絡與管理計算機連接，此管理計算機具有根據所給的地基性狀沿深度方向求出挖掘對象地基的地基強度分布的地基強度評價部；根據此地基強度分布求出累積地基強度，求出與由此累積地基強度獲得的挖掘阻力相平衡的鏟刀柱所需挖掘能力的必要挖掘能力計算部；將求得的必要挖掘能力與運入現場的挖掘機的挖掘能力相比較的比較部；根據此比較結果評價挖掘效率的挖掘效率評價部；接受挖掘機的請求將挖掘效率評價結果發送給此挖掘機的收發部。
此時，通過網絡，根據與管理計算機相連接的挖掘現場相對於管理計算機發送地基條件、挖掘機的使用、施工條件等，此管理計算機能在其現場進行挖掘效率評價而將此評價結果發送給挖掘機。
作為用於保養這種地下連續壁施工系統中所用的挖掘機可以用作後述支援方法中所用的挖掘機，也可適用作後述切邊支援方法中所用的挖掘機。此外也能夠採用兼具保養支援方法中所用挖掘機的結構與切邊支援方法中所用挖掘機結構的挖掘機。
挖掘作業現場的各挖掘機10配有無線電裝置，能將收集的挖掘作業數據與機械負荷數據D1～D4等壓縮發送。
圖4示明挖掘施工方式的選擇畫面。在此畫面上例如選擇基巖挖掘作業(J)。此時將其作業內容與作業時間作為挖掘作業數據發送。此外能將經過的時間與挖掘機中致動器的輸出變化作為機械負荷數據發送。此各個數據發送給作為後述的管理計算機的地下連續壁施工管理伺服器，加以圖象化並實際應用於施工管理中。
挖掘機10發送出的由圖3所示的最近的天線20～23中的一個所接收。此數據通過中繼站24，經公眾電路發送給與中繼站24有連接據點的一般供應商25，再臨時地存儲於此供應商25的插入式伺服器中。
上述供應商25同所有同一機種挖掘機施工公司參加的施工團體、挖掘機製造廠商等獨自協議組成的另一供應商27能進行數據的收發。例如從現場辦事處所設的計算機28通過供應商27存取時，可以輸入供應商25中臨時存取的數據拷貝。輸入的數據可在現場一側獨立地加工編輯。
上述供應商25與地下連續壁施工管理伺服器(以後稱作管理伺服器或簡稱伺服器)26連接。此管理伺服器26能定期地取出供應商25的插入式伺服器內存儲的數據。
在施工現場，通過預先進行的鑽探調查求得的基地性狀數據，經由傳送電纜或無線電，由設於現場的計算機28的或設於挖掘機10的終端，發送給管理伺服器26。此外也可通過具有例如軟盤或CDROM等能傳送的記錄媒體而存入伺服器26中。
各個深度下的地基強度能根據鑽探地質調查求得的各種深度下的土質以及由標準貫入試驗求得的試驗結果進行換算。
此外，能在橫行下壓力缸16中安裝壓力傳感器。由此壓力傳感器檢測出的初始反作用力的數據順次輸入挖掘機10的終端內存儲，變換為傳送形式的數據後，通過無線電裝置發送。此時，挖掘機10能相對於管理伺服器26自動地發送地基性狀數據。
上述管理伺服器26能通過口令只允許地下連續壁施工的施工會員(例如施工會員在其總公司中所設的計算機29，施工會員的計算機30)進行存取。
標號31是指地下連續壁施工工作法協會辦事處內所設的計算機。此計算機31通過供應商25進行管理伺服器26的維修等，對於伺服器26進行存儲數據的修正和各種設定。此外還能對挖掘機10的終端進行有關地下連續壁施工應用的修正等。
圖5示明上述管理伺服器26的基本結構，伺服器26具有用以存儲地基數據、現場收集的實際挖掘橫行速度等的資料庫26a(以下有時簡記為DB)。伺服器26管理對DB26a的存取權。
作為上述管理計算機的伺服器26最好構成為，具有存儲著各現場試驗的地基性狀等信息的資料庫，能接受上述挖掘機的請求而發送出必要的信息。
此時由於將各現場挖掘機發送來的地基信息等存儲於管理伺服器的資料庫中，在評價挖掘效率時能提高評價的精度。
在從供應商25輸入壓縮數據時，校對此數據是否是預先登記者的數據。校對完後，識別此數據是從哪個挖掘機發送來的數據。更新處理部26c將此地基數據與挖掘機識別信息一起存儲於DB26a中。這樣，在DB26a中便逐一存儲著從各現場發送來的地基數據等。此外，在DB26a中還能存儲從現場發送來的保養數據與切邊數據(見後述)。
這樣，運行中從各挖掘機自動發送來的數據經識別後，存儲於DB26a中。由此可以自動地更新各式各樣的挖掘狀況等的數據。求得的數據以數值、圖象等輸出於顯示裝置CRT26i的畫面上。
相對於此伺服器26，能從現場訪問挖掘效率的評價，下面概述其流程。
在有了對於挖掘效率的訪問後，地基強度評價部26e首先讀出DB26a中存儲的地基數據，編制出地基強度分布。然後，必要挖掘能力計算部(推壓力計算部)26f計算與地基強度平衡的鏟刀柱13的水平方向推壓力，即橫行下壓力缸16所要求的推力(必要的挖掘能力)。對於DB26a中不存在挖掘現場的地基數據時，則一旦將在此挖掘現場通過鑽探調查等取得的地基數據存儲於DB26a後，編制出地基強度分布。
求得的上述橫行下壓力缸16的推力通過比較部26g與挖掘機10的額定輸出(最大橫行力)比較。根據此比較結果，挖掘效率評價部26h便評價挖掘效率，評價結果於CRT26i畫面上顯示。此外，還將評價結果通過發送部26j發送給供應商25，存儲於插入式伺服器中。於是，在各個現場通過訪問供應商25，能取得所詢問的挖掘效率評價。此外，輸入裝置的鍵盤26d能用於輸入地基數據、地下水位等情形。
下面說明上述挖掘效率的評價處理。
根據本實施形式所示施工支援系統進行的挖掘效率評價，在地基數據(地基直方圖、N值、土質等)、挖掘機型式(例如I型、II型與III型等)與施工條件(深度、挖掘寬度等)已確定時，求出為實現在假設的橫行速度為例如100mm/min下時必要的橫行下壓力缸16的推力，通過求出作為此推力對額定輸出之比的評價值，來評價挖掘效率。這樣，在根據現場的地基條件評價了挖掘效率後，就能制定遵循進度表的挖掘施工計劃。
本實施形式不僅能評價挖掘效率，還容易通過網絡進行實際數據的收集。此外，DB26a中存儲有由各挖掘現場收集的地基數據。因此在各現場能從伺服器26下載豐富的挖掘作業實際數據，制定細緻的施工計劃。
圖6、7與9表明了在CRT26i畫面上顯示的各輸入欄。
圖6中，在地基條件的輸入單元中備有用於輸入標準貫入試驗的深度方向採樣數的輸入欄C1、用於輸入地下水位的輸入欄C2等。
另外在施工條件/地下連續壁施工規格的輸入欄內，備有施工深度C3、切線速度C4、挖掘寬度C5、機種C6、最大橫行力C7、最大切線力C8等輸入欄。
圖7中，地基性狀的輸入單元內備有土質記號C9、深度C10、標準貫入試驗的試驗結果N值C11等各輸入欄。此圖中的地基性狀示明的是日本園兵庫縣高砂地區的地基從1.15m至深度32.15m的測定結果。
圖7中，例如「GF」表示含有細粒部分的砂粒、粉砂質砂粒、粘土質砂粒、粘土分布不良的砂粒。「ML」表示粉砂(無機質)與極微砂、細砂巖石粉、塑性小的粉砂質粘土、貧粘土。「GW」表示粒度分布良好的砂粒、砂粒與砂混合物，其中細粒部分很少或沒有。
觀察此N值的深度方向分布，可知在深度14.15～18.15m的範圍內，地基強度特別地高。這些地基性狀數據存儲於DB26a中。
當於現場有關於挖掘效率的評價時，地基強度評價部26e根據各個深度的N值換算地基強度，計算累積地基強度，求出與此累積地基強度平衡的橫行下壓力缸16的推力。
由橫行下壓力缸16產生的推力FPL等於挖掘推壓阻力Rpc、橫行摩擦阻力Rpf、橫嚮導引部與門型框架間產生的橫行滑動摩擦阻力RpfU、RpfL以及橫行上壓力缸15的壓力缸保持力RpU的總和，即推力FPL以下式(2)表示FPL＝RpL+Rpf+RpfU+RpfL+RpU (2)上式中的RpfU+RpfL可以忽視，於是推力FPL可以由式(3)表示為FPL＝Rpc+Rpf+RpU (3)RpU可以通過測定橫行上壓力缸15的推力求得。
挖掘推壓阻力Rpc可以根據假設的橫行速度從理論上求出。另一方面，以於橫行摩擦阻力Rpf，則假設在各個單位深度下加上的橫行摩擦力為常數地進行計算。
然後，必要挖掘能力計算部26f將橫行下壓力缸的推力FPL與累積地基強度的平衡置換為力矩平衡，進行計算。
圖8示明有關橫行力的挖掘模式。在此圖中，將力矩的力臂基準位置取作橫行上壓力缸位置，即推力RpU的作用點。
逆時針轉動方向的力矩M1由橫行下壓力缸16的推力FPL產生，以FPL×LA表示，而順時針轉動方向力矩M2則由Rpc×Lx+Rpf×Lx表示。
把力矩的長度設定為Lx是因為Rpc、Rpf上均有分布載荷的緣故。於是，為了求出對應於分布載荷的橫行下壓力缸的推力FPL，可累積各深度下的各力矩，根據力矩的平衡方程，計算相應的橫行下壓力缸16的推力。
在此，首先求出深度方向各構型中挖掘推壓阻力frpcHi、橫行摩擦阻力frpfHi。
上述frpcHi意味著地基的平均反作用力。可由用於將挖掘刀具朝推壓方向貫入每1構型時所需的表面壓力X推壓方向的面積求得。此frpcHi隨式(1)中所示切入深度tpx的增加而增加。此外，上述frpfHi是每單位深度的鏟刀柱橫行時的摩擦阻力。
下面分別計算以橫行上壓力缸15的位置為支點的力矩mrpcHi、mrpfHi。構型的中央位置處的深度設為Hi[m]。
mrpcHi＝(Hi+(LA+LB)/1000)frpcHi (4)mrpfHi＝(Hi+(LA+LB)/1000)frpcHi (5)其次，沿深度方向累積計算各構型的力矩mrpcHi、mrpfHi，求出力矩的總和SmrpcH、smrpfHSmrpcH=i=1npdmrpcHi----(6)]]>SmrpfH=i=1npdmrpfHi----(7)]]>
設SmrpcH為挖掘阻力的總力矩，設SmrpfH為橫向摩擦力的總力矩，則力矩的平衡式如下式所示FPL×LA＝SmrpcH+SmrpfH (8)展開上式(8)後，可選擇下式FpLcH＝SmrpcH/LA(9)FpLcH＝SmrpfH/LB(10)據此可由下式求出橫行下壓力缸16的推力FPLFPL＝(SmrpcH/LA)+(SmrpfH/LB)(11)比較部26g將這樣求得的推力FPL的值與挖掘機10的額定輸出比較。本實施形式採用的挖掘機10的額定輸出(最大橫行力)為55t。
其次，挖掘效率評價部26h用額定輸出去除由計算求得的推力FPL26.5t，成為2.65/55＝0.48。
評價部26h如圖9所示，將求得的0.48(額定輸出的48％)置換為無因次數48，作為評價值顯示於CRT26I的評價欄C12中。同時顯示評價記號◎作為挖掘可否判定基準。
挖掘可否判定基準以「◎」、「○」、「△」、「×」四個等級顯示。「◎」表示最大推定橫行力＜挖掘機標準最大橫行力的情形、「○」表示平均推定橫行力＜挖掘機標準最大橫行力的情形、「△」表示最小推定橫行力＜挖掘機標準最大橫行力的情形、「×」表示最小推定橫行力＞挖掘機標準最大橫行力的情形。
圖10中的曲線圖是以橫軸為評價值，以縱軸表示基巖挖掘橫行速度，將各挖掘現場收集到的基巖挖掘橫行速度的實際值標繪出而成。例如在通過上述計算求得了評價值時，若根據將對應於評價值48的橫行速度實際值繪製成的近似曲線m來求相應結果時，可知能如進度表要求設定進行挖掘作業之際的橫行速度。
再如圖3所示，各挖掘現場的挖掘數據通過網絡逐次存儲於管理伺服器26的DB26a中。因此，基巖挖掘橫行速度實際的標繪點數將隨施工現場的增多而增加。由此，可以根據評價值與挖掘橫行速度的關係來正確地表示近似曲線m。
上述的地下連續壁的施工支援方法是對挖掘時的施工方法進行支援。下面說明在每日挖掘作業結束時所實施的保養作業支援方法。每日進行的保養作業(The daily aging work)能於次日早晨減少鏟刀柱與基巖之間的摩擦(Low friction between post and soil)。
本發明的保養支援方法是在上述的地下連續壁的施工之中於每日的挖掘作業結束之後實施的鏟刀柱的保養作業，主要是使鏟刀柱從形成的端面與基巖端面退避出，對其退避的距離與在此退避位置中的鏟刀柱的機械載荷進行計測，通過將作為計測數據的上述退避距離與機械負荷與預先設定的設定值分別進行比較，來判斷保養作業是否適當。
在此情形下能夠判斷，在挖掘作業結束時實施的保養作業是否進行得適當。
此外，保養支援方法中所用的挖掘機，其關鍵在於配備有在每日挖掘作業結束後實施的保養作業中，把從形成端面與基巖端面退避開的鏟刀柱的退避距離及其退避位置中的機械負荷作為保養數據來計測的計測部；將作為合適的保養條件的設定值預先存儲的保養設定值存儲部；通過將上述計測部計測的保養數據與保養設定值存儲部中存儲的保養設定值比較，判斷保養作業是否適當的判斷部。
這樣就能高效地實施保養作業。
圖11示明設於挖掘機10中的控制器30及其外圍設備。
控制器30的輸入側連接著指示器31、多級傾斜計測定部32、絕對位置測定部33與機構負荷測定部34，而其輸出側則連接CRT35與通信裝置36。
上述指示器31是用於通過指示CRT35畫面上顯示的圖標，而將各種指令輸入控制器30。
多級傾斜計測定部32沿鏟刀柱的深度方向分四級設置傾斜計32a～32d。
絕對位置測定部33備有位置傳感器33a，在保養作業中，使鏟刀柱離開基巖時的基巖分開距離與使鏟刀脫離開水泥土壁E的形成端面時的形成端面分開距離分別以信號輸出。
機械負荷測定部34備有探測井降鏟刀柱的升降滑動壓力缸的蓋側壓力的壓力傳感器34a；控制鏟刀壓力的，即具體探測驅動鏟刀的油壓馬達的工作壓力的鏟刀壓力傳感器34b。
在上述控制器30中，作為計測部的分開距離運算部30a接收位置傳感器33a輸出的信號，計算(計測)鏟刀柱脫離開基巖時的基巖分開距離。
計測出的基巖分開距離提供給判斷部30b，檢查它是否超過存儲於作為保養設定值存儲部的標準距離存儲器30c中的標準基巖分開距離。在本實施形式中，標準分開距離設定為0.50m。
當判斷出計測的基巖分開距離超過了標準基巖分開距離，運算部30a便連續接收來自位置傳感器33a輸出的信號，計算(計測)鏟刀柱脫離開形成端面時此形成端面的分開距離。當基巖分開距離未超過標準基巖分開距離時，則不進行下一步驟的形成端面分開距離的檢查。
判斷部30b檢查所計測的形成端面分開距離是否超過標準距離存儲器30c中所存儲的標準形成端面的分開距離。當超過時，便繼續開始作為計測部的面內傾斜運算部30d的處理。相反，當判斷沒有超過時，則與以上相同，不進行下一步驟。
面內傾斜運算部30d接收來自多級傾斜測定部32的各地下用傾斜計32a～32d輸出的信號，計算(計測)鏟刀柱的面內傾斜角度。
計算出的面內傾斜角度提供給判斷部30e，檢查其是否低於標準傾斜存儲器30f中存儲的標準面內傾斜角度。在本實施形式中，面內傾斜角度設定為0.2°。
當由判斷部30e判斷出低於標準面內傾斜角度時，判斷部30e指令保養處理部30g開始保養作業。
保養處理部30g通過使鏟刀轉動的同時讓鏟刀柱反覆升降以進行保養作業。
此保養作業時的鏟刀柱拉拔力與鏟刀壓力以及上述基巖分開距離、形成端面分開距離與面內傾斜角度分別存儲於保養數據存儲器30h中。與此同時，這些數據提供給監控畫面顯示控制部30i，以數值形成顯示於CRT35的畫面上。
圖12表明上述CRT35上顯示的保養作業畫面。
上圖的畫面上準備有用於檢查從基巖到鏟刀柱的距離的按鈕35a、用於檢查從形成端面到鏟刀柱的距離的按鈕35b、用於檢測鏟刀柱面內傾斜的按鈕35c、保養開始按鈕35d、保養結速按鈕35e以及結束按鈕35f。各個按鈕能通過指示器31在畫面上撳壓。
畫面右側分別顯示有鏟刀柱的面內監控圖像35g與面外監控圖像35h，監控沿深度方向的鏟刀柱各部位的位移量。
保養作業按照畫面上各個按鈕35a～35f中記載的說明進行。
首先按壓按鈕35a，計測離基巖端面的距離並記錄下來。此時，由於0.56m＞0.50m(標準基巖分開距離)，判定為OK。
其次按壓按鈕35b，計測離形成端面的距離並記錄下來。此時，由於4.56m＞2.8m(標準基巖端面分開距離)，判定OK。
再其次按壓按鈕35c，計測面內傾斜角度並記錄下來。此時由於0.00°＜0.2°(標準面內傾斜角度)，判定OK。
在以上各判定結果為OK後，可以開始保養作業。於是按壓按鈕35d，開始保養作業，計測鏟刀柱的拉拔力與鏟刀壓力並加以記錄。
所執行的保養作業通過按鈕35e的壓下而結束，同時按下按鈕35f而轉移到每日常規施工的結束處理。
這樣，依隨畫面上的引導執行保養作業的各工序，在每項工程中對保養作業的各工序進行檢查，從而能不依賴於操作人員的經驗確實可靠地進行保養作業。
再來說明開始次日挖掘作業前所實施的切邊作業的支援方法。
本發明的切邊支援方法是在每日挖掘作業開始之前所實施的鏟刀柱的切邊作業，主要是對鏟刀柱的拉拔負荷與挖掘刀具的機構負荷進行測定，將作為計測數據的上述拉拔負荷與機械負荷分別與預先設定的設定值比較，判斷切邊作業是否適當。
此時能判斷挖掘作業開始之前實施的切邊作業是否進行得適當。
切邊支援方法中所用的挖掘機對於每日挖掘作業開始前實施的鏟刀柱的切邊作業，要點在於包括計測鏟刀柱的拉拔負荷與挖掘刀具的機械負荷的計測部；存儲作為合適切邊條件的設定值的切邊設定值存儲部；比較此計測部計測的切邊數據與上述切邊設定值存儲部中存儲的切邊設定值，以判斷切邊作業適當否的判斷部。
在此情形下，於實施切邊作業時使挖掘刀具不動而以微速拉拔鏟刀柱，由計測部計測這時的拉拔力與拉拔時的鏟刀柱的機械負荷而提供給判斷部。此判斷部比較計測的切邊數據的各個值與切邊設定值存儲部中存儲的設定值，判斷切邊作業進行得是否適當，由於採取了這樣的結構，故可高效地實施切邊作業。
在進行切邊作業時，在以微速升降鏟刀柱後，作為計測部的拉拔力計算部30j接收升降滑動壓力缸壓力傳感器34a輸出的信號，計算(計測)鏟刀柱的拉拔力。
計算出的拉拔力提供給判斷部30K；判斷其是否達到最大拉拔力存儲器301中所存儲的最大拉拔力。具體地說，當由上述壓力傳感器34a探測出的工作壓力在最大拉拔力以下時，可以判斷鏟刀柱是在通常狀態下工作。另一方面，當到達最大拉拔力時，要以判斷未進行微細動作。在鏟刀柱不工作時則不進行下一步驟。
在判斷出鏟刀柱工作後，則以微速轉動鏟刀同時開始作為計測部的鏟刀壓力計算部30m的處理。
此計算部30m計算(計測)鏟刀壓力傳感器34b輸出的鏟刀壓力。
計算出的鏟刀壓力提供給判斷部30n，判斷其是否達到最大鏟刀壓力存儲器30p中存儲的最大鏟刃壓力。具體地說，當壓力傳感器34b探測出的鏟刀壓力在最大鏟刀壓力以下時，則認為鏟刀是在通常狀態下工作。
在確認切刀的轉動後，判斷部30n便指令切邊處理部30q開始切邊作業。
此處理部30q使鏟刀柱微動，再驅動鏟刀進行切邊作業。此切邊時的鏟刀柱拉拔力與鏟刀壓力和運行時間分別存儲於切邊數據存儲器30r中，同時提供給上述監控畫面顯示控制部30i，以數值形式顯示於CRT35的畫面上。
圖13表明顯示於CRT35上的切邊作業畫面。
圖13中於圖面上設有用於由微操作進行拉拔的按鈕35i、微動OK按鈕35j、不進行微動按鈕35k、鏟刀微動開始按鈕351、微動OK按鈕35m、切邊作業開始按鈕35n、切邊作業結束按鈕35p、施工方式變更按鈕35q。
畫面左側中與圖12相同地監控著鏟刀柱的位移量。
切邊作業按畫面上各按鈕中記載的說明進行。
首先，按壓按鈕35i，在不使鏟刀轉動的狀態下以微速升降鏟刀柱，記錄拉拔開始時刻。此是，由於拉拔力65t＜70t(最大拉拔力)，可以按壓微動OK鈕35j。
在不微動時，通過按壓不進行微動按鈕35k，在記錄下最大拉拔力後，進入其後的鏟刀迴轉作業。
按壓此微動OK按鈕35j，記錄拉拔結束時刻後，可以按壓鏟刀微動開始鈕351。在按壓鏟刀微動開始鈕351後即計測鏟刀壓力。此時，由於鏟刀壓力10t＜24t(最大鏟刀壓力)，可以按壓微動OK按鈕35m。這時記錄下鏟刀微動結束時刻。
一般，即使是在初始升降操作下沒有微動時，由於鏟刀的迴轉使土砂攪拌導致粘著力降低而有可能發生升降動作。
其次，通過按壓微動OK按鈕35m可以按壓切邊開始鈕35n。當按壓此鏟刀微動開始鈕351後，便開始切邊作業。
切邊作業是使鏟刀沿周圍方向交替反轉同時反覆進行鏟刀柱的升降作業。計測此時的鏟刀柱的拉拔力與鏟刀壓力，將各數據存儲於切邊數據存儲器30r之中。
按壓下按鈕35p即結束切邊作業。再按壓按鈕35q便可轉移到下一個施工方式。
上述保養作業與切邊作業中所收集的，存儲於保養數據存儲器30h與切邊數據存儲器30r中的各個數據經發送處理部30s與通信裝置36發送給管理伺服器。
上述保養作業與切邊作業的轉移也可於CRT35的畫面上顯示，現取切邊作業為例說明。如圖14所示，逐日收集的離形成端面的退避距離以曲線L1顯示。
切邊前的拉拔力以曲線L2顯示，切邊後的拉拔力以曲線L3顯示。
切邊前的切線力以曲線L4顯示，切邊後的切線力以曲線L5顯示。
這樣，當以曲線顯示切邊效果的轉移時，例如在切邊效果高的情形，便可以儘快結束切邊作業而轉移到挖掘作業等以提高施工效率。
同樣，最好將上述計測出的計測數據按時序存儲而以曲線形式輸出保養作業的推移。
此時，由於是以曲線化形成輸出保養作業的推移，就能掌握保養作業的效果。
前述資料庫最好能在每日挖掘作業結束後，通過網絡從挖掘機接收、存儲計測出的數據，具體而言即從形成端面與基巖端面退避的鏟刀柱的退避距離，以及在此退避位置處升降鏟刀柱時加於鏟刀柱上的機構負荷。
另外，最好是通過網絡從挖掘機接收、存儲挖掘作業開始前實施的切邊作業中計測的數據，具體而言即為鏟刀柱的拉拔負荷、挖掘工具的機械負荷。
此資料庫由於構成為在其中存儲了保養數據與切邊數據二者中的至少一種，故能對各現場的挖掘機提供保養作業或切邊作業數據。
以上雖公開了本發明的一個實施形式，但本發明的技術範圍則不受此實施形式所限定。
權利要求
1.一種地下連續壁的施工支援方法，此方法包括下述工序在將備有挖掘刀具的鏟刀柱插入地基，一面操作此挖掘刀具一面使鏟刀柱沿橫向移動而形成挖掘溝的地下連續壁的施工方法之中，沿深度方向求出挖掘對象地基的地基強度分布；求出與根據累積上述地基強度而得到的挖掘阻力相平衡的上述鏟刀柱的必要挖掘能力；然後將所述求得的上述必要挖掘能力與現場所用的挖掘機的挖掘能力相比較，根據此比較結果評價挖掘效率。
2.權利要求1所述的方法，上述地基強度中各深度下的地基強度是根據通過鑽探進行的地質調查所獲得的土質和通過標準貫入試驗所獲得的試驗結果換算成的。
3.權利要求1所述的方法，所述挖掘機的挖掘能力是上述鏟刀柱中具備的橫行壓力缸的最大推力。
4.一種地下連續壁的施工支援方法，此方法包括下述工序在將備有挖掘刀具的鏟刀柱插入地基，一面操作此挖掘刀具一面使鏟刀柱沿橫向移動而形成挖掘溝的地下連續壁施工時對上述鏟刀柱進行的保養作業中，計測從形成端面及基巖端面退避的上述鏟刀柱的退避距離以及退避位置上此鏟刀柱的機構負荷；將作為此計測數據的上述退避距離與上述機械負荷與預先設定的各設定值進行比較，由此來判斷此保養作業是否適當。
5.一種地下連續壁的施工支援方法，此方法包括下述工序在將備有挖掘刀具的鏟土柱插入地基，一面操作此挖掘刀具一面使鏟刀柱沿橫向移動而形成挖掘溝的地下連續壁施工時上述鏟刀的切邊作業中，計測上述鏟刀柱的拉拔負荷與上述挖掘刀具的機械負荷；將作為計測數據的上述拉拔負荷與機構負荷同預先設定的各設定值進行比較，由此來判斷所述切邊作業是否適當。
6.權利要求4所述的方法，按上述保養作業中實施的各個工序判斷上述保養作業是否適當。
7.權利要求5所述的方法，按上述切邊作業中實施的各個工序判斷上述保養作業是否適當。
8.權利要求4所述的方法，將上述計測數據按時序存儲，以曲線形式輸出上述保養作業的推移。
9.權利要求5所述的方法，將上述計測數據按時序存儲，以曲線形式輸出上述切邊作業的推移。
10.一種地下連續壁施工支援用挖掘機，此挖掘機包括備有插入挖掘對象地基中的挖掘刀具的鏟刀柱；在上述鏟刀柱的保養作業中，將從形成端面及從基巖端面退避開的上述鏟刀柱的退避距離與退避位置處所述鏟刀柱的機械負荷作為保養數據而進行計測的計測部；將作為合適的保養條件的設定值預先存儲的保養設定值存儲部；以及通過將上述計測部計測出所述保養數據與上述保養設定值存儲部中存儲的前述設定值進行比較，判斷上述保養作業是否合適的判斷部。
11.一種地下連續壁的施工支援用挖掘機，此挖掘機包括備有插入挖掘對象地基中的挖掘刀具的鏟刀柱；在此鏟刀柱的切邊作業中對此鏟刀柱的拉拔負荷與挖掘刀具的機械負荷進行計測的計測部；存儲作為適當的切邊條件的設定值的切邊設定值存儲部；以及通過將上述計測部所計測出的切邊數據與上述切邊設定值存儲部存儲的設定值加以比較來判斷上述切邊作業是否適當的判斷部。
12.一種地下連續壁的施工支援用系統，此系統包括具有配備了挖掘刀具的鏟刀柱向通過一面操作此挖掘刀具一面使此鏟刀柱沿橫向運動以形成挖掘溝的地下連續壁施工用挖掘機；以及通過網絡與上述挖掘機連接的管理計算機，以管理計算機則包括根據所給地基性狀沿深度方向求挖掘對象地基的地基強度分布地地基強度評價部、根據上述地基強度分布求出累積地基強度而求出與由此累積地基強度獲得的挖掘阻力相平衡的上述鏟刀柱的必要挖掘能力的必要挖掘能力計算部、對求出的上述必要挖掘能力和搬入現場的挖掘機的挖掘能力進行比較的比較部、依據上述比較部的比較結果評價挖掘效率的挖掘效率評價部、接受此控制機的請求將上述挖掘效率評價部的挖掘效率評價結果發送給此挖掘機的收發部。
13.權利要求12所述的系統，其中所述挖掘機包括在上述鏟刀柱的保養作業中，將從形成端面及基巖端面退避開的上述鏟刀柱的退避距離上退避位置處所述鏟刀柱的機構負荷作為保養數據進行計測的計測部；將作為合適保養條件的設定值預先存儲的保養設定值存儲部；以及通過將上述計測部計測出的所述保養數據與上述保養設定值存儲部中存儲的前述設定值進行比較，判斷上述保養作業是否合適的判斷部。
14.權利要求12所述的系統，所述挖掘機包括在上述鏟刀柱的切邊作業中對鏟刀柱的拉拔負荷與挖掘刀具的機械負荷進行計測的計測部；存儲作為適當的切邊條件的設定值的切邊設定值存儲部；以及通過將上述計測部所計測出的切邊數據與上述切邊設定值存儲部存儲的上述設定值加以比較來判斷上述切邊作業是否適當的判斷部。
15.權利要求12所述的系統，所述管理計算機還具有存儲了在各個現場試驗所得的地基性狀等信息的資料庫，該管理計算機接受上述挖掘機的請求發送必要的信息。
16.權利要求15所述的系統，所述資料庫存儲著挖掘作業結束後實施的保養作業中計測出的數據以及挖掘作業開始時實施的切邊作業中計測出的數據兩者中的至少一種。
全文摘要
本發明涉及一種地下連續壁的施工支援系統的能根據地基的狀態提供必要的信息來進行高效的連續壁施工作業,其特徵在於,通過網絡與各挖掘機連接的管理伺服器包括:根據所給地基性狀沿深度方向求出挖掘對象地基的地基強度分布的地基強度評價部;由此地基強度分布求出累積地基強度而求出與由該累積地基強度所得挖掘阻力相平衡的鏟刀柱的必要挖掘能力的計算部;將求得的必要挖掘能力與運入現場的挖掘機的挖掘能力相比較的比較部;根據該比較結果評價挖掘效率的挖掘效率評價部;接受挖掘機的請求將挖掘效率評價結果發送給挖掘機的收發部。
文檔編號E02D19/18GK1362558SQ0113025
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月28日 優先權日2000年12月28日
發明者水谷元彥 申請人:神鋼建設機械株式會社