JP3908031B2 - 盛土転圧管理方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は盛土転圧管理方法及び装置に関し、更に詳細には広範な地盤の締固め状態を非破壊で計測する方法とこれを実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、盛土施工した地盤はそのままでは通常の地盤に比較して密度が低く軟弱である。このため広い範囲を盛土した場合には大型振動ローラ車を用いて地盤に圧力を加え地盤を締固める（盛土転圧する）ことが必要がある。
【０００３】
特に、ダム用地、道路用地、空港用地、鉄道用地、及び宅地造成地では長年にわたり地盤に負荷がかかるためこれを入念に行う必要がある。
【０００４】
そこで、盛土した地盤の品質を評価するシステムが不可欠となるが、従来は以下のような方法によってこれを評価していた。
【０００５】
地盤の密度を評価するには、例えば砂置換法、水置換法、ＲＩ（ラジオアイソトープ（放射性同位元素））法などがある。これらのうち、砂置換法や水置換法は地盤を掘削して、粒径の揃った砂または水により置き換えることにより掘削した穴の体積を求め、これを掘削地盤の質量を求めた体積で除すことにより湿潤密度を求めるものである。
【０００６】
また、ＲＩ法では線源から伝わるガンマ線で土の湿潤密度を求め、中性子線で含水量を求め、これらから乾燥密度と含水比を求めるものである。
【０００７】
地盤の剛性を評価する試験法としては平板載荷試験や現場ＣＢＲ試験などがあり、これらは地盤への載荷重と載荷板沈下量の関係から地盤剛性を求めるものである。なお、本明細書で、地盤剛性とは、外力に対する地盤の変形の程度を表す指標であり、地盤バネ定数、地盤反力係数、地盤変形係数といったものがこれに当たる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のいずれの方法においても、計測は整地後の品質確認のために行われるものであるため、施工中の品質管理という面では何ら貢献しないものである。
【０００９】
その理由として、例えば置換法においては、地盤が粒径の大きなロック材などの場合、この方法では大量にサンプルを取る必要があるため多大の労力と費用がかかることが挙げられる。
【００１０】
また、非破壊のＲＩ法にしても、空港用地等の広大な範囲をすべて計測するには、膨大な手間がかかり現実的でない。
【００１１】
さらに、道路、鉄道、空港、及び宅地造成のための盛土転圧では、地盤の支持力や地盤剛性を高める必要があることから、理想的には全体の地盤剛性を計測することが望ましい。
【００１２】
しかし、このような計測には密度計測以上に手間のかかる手法が必要となるため、密度の計測結果を参照して間接的に地盤剛性を評価するか、もしくはごく少数の計測点における地盤剛性の結果を以て、全体を判断せざるを得ないのが現状である。したがって、品質管理という観点から不十分なものにならざるを得ない。
【００１３】
一方、現在の転圧位置及び転圧路面状況を容易に把握可能な転圧作業を実施するための装置として、以下のような構成のものが公知である。
【００１４】
これは、ＧＰＳ（Global Positioning System 全地球測位システム）によって振動ローラの位置を検出する位置検出手段と、路面の反力に対するロールの振動応答特性を検出するロール振動特性検出手段と、前記位置検出手段から出力される位置データを演算し、振動ローラの走行軌跡データを生成するとともに、ロール振動特性検出手段から出力されるロール振動特性データを演算し、路面の締固め度指標値データを生成する制御手段を備えたものである（特開平２０００−１１０１１１号公報）。
【００１５】
この装置によれば路面の締固め度と相関関係にある締固め度指標値により路面を管理し、施工路面の全体の状況を把握して管理しようとするものである。
【００１６】
この装置は、路面の締固めが進行して、路面の締固め密度が高くなるにつれて路面がロールに与える反力が大きくなることに着目し、路面の反力に対して相関関係を有するローラの振動応答特性を検出する。このようにして、路面の締固め度を定量的に把握するようにした装置であって、予め実験等で求めた地盤密度とロール振動応答の関係を用いながら路面の締固め状態を推測する。
【００１７】
しかし、実際にはかかるローラの振動応答特性のみからでは、路面の締固めの状態を精度良く把握することは困難である。すなわち、地盤の密度については複数の盛土材料が施工範囲内に存在する場合、作業の進行にしたがって地盤の密度とローラ加速度応答との関係が変化するため、広い盛土内では、予め実験的に用意された密度〜ロール加速度応答値関係による密度推定精度が低下することが予想されるからである。したがって、転圧地盤の品質評価を正確に実行することが難しくなる。
【００１８】
本発明者等は、転圧地盤の品質をより正確に評価するために、ローラの加速度応答に加え、ローラ加速度応答から計算される地盤剛性及び転圧に伴う地表面沈下量の推移を把握して締固めの進行を直接的に表示する指標を加えることにより、締固めの進行度合いをきわめて正確に判定できることを見い出した。
【００１９】
本発明はかかる事情に鑑みてされたもので、転圧作業と平行して、すべての転圧面の品質を高精度で自動的に評価することができる盛土転圧管理方法及び装置を提供することを技術的課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の盛土転圧管理方法は、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【００２１】
すなわち、振動ローラを用いた盛土の締固め管理方法であって、
締固めに伴う振動ローラの振動加速度の変化を周波数スペクトルを用いて定量的な乱れ率として表し、この乱れ率と地盤の締固め密度との関係を予め実験により取得し、前記関係に基づいて、ローラによる転圧中に計測した前記乱れ率によって地盤の締固め密度に関する情報を得る手順と、
一方、数種類の振動ローラを想定し、地盤上で振動する振動ローラの運動を２自由度の振動モデルで等価に表現したシミュレーションモデルに基づいて得られた前記乱れ率とローラの加速度波形の歪みに対応する指標（Ｒ）との関係を予め取得し、ローラによる転圧中に計測した乱れ率から指標（Ｒ）を求め、さらに、前記指標（Ｒ）、ローラ車両のフレームの質量（ｍ 1 ）、ローラの質量（ｍ 2 ）、ローラの振動数（ｆ）、起振力（Ｆ）に基づいて地盤剛性（ｋ 2 ）に関する情報を得ると共に、転圧に伴う地盤の鉛直方向の変化量の計測に基づく地盤沈下の収斂の情報を得る手順と、
これら複数の地盤締固めの進行を表す情報から、所定品質の地盤となっているか否かを評価する手順と、を含むことを特徴とする。このような方法は以下のような装置により実施することが可能である。
【００２２】
この装置は、ローラ支持部に防振手段を介してローラを回転自在に保持すると共に、このローラに振動を与えるための励振手段を有する自走ローラ車両であって、
ローラの振動加速度を計測する加速度センサと、
自走ローラ車両の位置及び沈下量を計測する自動追尾型トータルステーションと、
前記加速度センサから信号及び自動追尾型トータルステーションからの信号が入力される情報処理部と、
前記情報処理部からの信号を受信して地盤の締固めに関するデータ処理を行う外部基地局と、を備え
前記情報処理部は、前記加速度センサからの送られたデータから、締固めに伴う振動ローラの振動加速度の変化を周波数スペクトルを用いて定量的な乱れ率として表し、この乱れ率と地盤の締固め密度との関係を予め実験により取得し、前記関係に基づいて得たローラによる転圧中に計測した前記乱れ率によって地盤の締固め密度に関する情報、また、数種類の振動ローラを想定し、地盤上で振動する振動ローラの運動を２自由度の振動モデルで等価に表現したシミュレーションモデルに基づいて得られた前記乱れ率とローラの加速度波形の歪みに対応する指標（Ｒ）との関係を予め取得し、ローラによる転圧中に計測した乱れ率から指標（Ｒ）を求め、さらに、前記指標（Ｒ）、ローラ車両のフレームの質量（ｍ 1 ）、ローラの質量（ｍ 2 ）、ローラの振動数（ｆ）、起振力（Ｆ）に基づいて地盤剛性（ｋ 2 ）に関する情報を取得し、
自動追尾型トータルステーションから送られたデータから、ローラの転圧に伴う地盤の鉛直方向の変化量の計測に基づく地盤沈下の収斂の情報を得て，
これら複数の地盤締固めの進行を表す情報から，所定品質の地盤となっているか否かを評価し、この評価情報を前記外部基地局に出力することを特徴とする。
【００２３】
前記加速度センサ６としては、ストレインゲージ、ジャイロセンサなどの機械式センサが利用できるのは勿論、レーザー光の速度差を利用した無接点センサを使用することもできる。
【００２４】
また、自動追尾型トータルステーションは、施工現場内を移動する自走ローラ車両１の走行位置を精密に計測するものである。同様の手段としてＧＰＳの利用が考えられるが、自動追尾型トータルステーションはこれに比して測量精度が高く、特に転圧に伴う地盤沈下の収斂の把握に必要な鉛直方向の測定精度が格段に優れている。例えば、所定位置に設置されたジオジメータを備えたトラッカーユニットが、ターゲットであるプリズムを搭載した自走ローラ車両１を追尾する構造のものを示すことができ、一般的な測量において使用されているものを用いることができる。
【００２５】
さらに、前記自走ローラ車両１に設けた情報処理部８に、加速度センサ６及び自動追尾型トータルステーション１３からの情報を外部に送信するための送信機１０を設け、自走ローラ車両１の走行跡の地盤データを外部へ送信するよう構成することができる。
【００２６】
さらにまた、前記加速度センサ６及び自動追尾型トータルステーション１３からの情報を記憶するメモリーカード９を設け、これを簡単に着脱できるように構成することができる。メモリーカードとしてはスマートメディア、コンパクトフラッシュ（いずれも商標名）等が利用できる。
【００２７】
このようなメモリーカードを使用することで、ノートパソコンなどへ簡単にデータを転送することができるようになる。
【００２８】
ところで，前記加速度センサ６からの信号によって地盤剛性（地盤バネ定数，地盤反力係数，地盤変形係数）ならびに密度を計測できる理由は次の通りである。
【００２９】
まず，高重量の鉄製剛体であるローラ４は励振手段５により激しく地盤を叩くが，このときの加速度を計測すると地盤が堅いほど高周波成分が増大する。したがって，周波数スペクトルを計測してこれを高速フーリエ解析し，図３の式Ｉに示す乱れ率という指標を定義することで，地盤の堅さに対応する振動ローラの振動加速度を定量的に表すことができる。この乱れ率はローラ４の質量や振動力，振動数によっても異なるが，図４に示す地盤上で振動する振動ローラ挙動の２質点系振動モデルの運動方程式に基づく数値シミュレーションをもとに予め理論的に導出した乱れ率と指標Ｒの関係（図５），および指標Ｒと地盤バネ定数の関係式（図５の式ＩＩＩ）を用いることで，ほぼ正確な地盤剛性（地盤バネ定数，地盤反力係数，地盤変形係数）データが連続的に得られる。さらに，この乱れ率と密度の関係を予め実験により求めておけば，加速度から密度を推定することができる。しかも、このデータは地盤の締固めと同時に得ることができ、地盤の破壊や人的な作業が必要ないので極めて能率的である。
【００３０】
また、自動追尾トータルステーションによって計測される転圧面の平面及び鉛直座標から、ある座標点における転圧に伴う地表面沈下量の推移を把握できるから、沈下量の収斂傾向を以て、締固めの進行度合いを評価できる。沈下量の収斂傾向による判定方法としては、例えば、各地点の転圧回数に対する沈下データを双曲線関数で近似させて当該箇所の最終沈下量を逐次予測し、これに対する現沈下量の割合を以て締固めの進行度とすることが可能である。
【００３１】
本発明によれば、地盤密度と剛性を推定し、これに地表面沈下量という締固め進行を直接的に示す指標を加えることで、きわめて優れた転圧地盤の品質評価が可能になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の盛土転圧管理方法及び装置（以下、盛土転圧管理システムという）を、図１ないし図１４に示される実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
図１は自走ローラ車両１全体を示し、運転席１ａや日よけ１ｂが設けられた車体１５の前部に、第１防振手段１４を介してフレーム２が接続されており、このフレーム２に、第２防振手段３を介してローラ４が接続されている。また、このローラ４内にはローラ４に振動を与えるための励振手段５が内装されている。
【００３４】
ローラ４の軸受けにはローラ４の振動加速度を計測する加速度センサ６が設けられている。また、自走ローラ車両１の上部には、プリズムからなるターゲット７を備えている。
【００３５】
また、自動追尾型トータルステーション１３は、自走ローラ車両１の走行範囲外であって、自走ローラ車両１に近接した所定位置に設置される。この自動追尾型トータルステーション１３は、ターゲット７を捕捉するトラッカーユニットを有し、前記ターゲット７を追尾しつつ、自走ローラ車両１の位置と、ローラ４の沈下量を計測する。その計測結果は、自動追尾型トータルステーション１３に搭載した情報処理部８０に送られる。また、加速度センサ６からの情報も、同様に情報処理部８に送られて処理される。これらの情報処理部８で処理されたデータはメモリーカード９に記憶される。
【００３６】
前記情報処理部８にはさらに送信機１０たるデータトランシーバーが接続されている。データトランシーバーは所謂無線ＬＡＮであり、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈが好適である。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、インテル、エリクソン、ノキア、東芝、ＩＢＭの各社が結成した［Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐ（ＳＩＧ）］が提唱する規格で、２．４５ＧＨｚ帯の準マイクロ波を用い、１Ｍｂｐｓの帯域で通信プロトコルにＩＥＥＥ８０２．１１を採用したフォーマットとなっている。
【００３７】
送信機１０にはアンテナ１１が設けられ、図２に示す外部基地局１２とのデータ交信ができるようになっている。
【００３８】
なお、送信機１０は、送信機能だけでなく、受信機能を設けてデジタルまたはアナログのデータトランシーバーとすることも可能である。このようにすれば、受信機２０を設けることなく、外部から基準信号を供給することで自走ローラ車両１の位置を計測したり、あるいは自走ローラ車両１の無人運転などが可能となる。
【００３９】
上述した構成のシステムにおける簡単な機能を、図２により説明する。
【００４０】
加速度センサ６からの信号は、情報処理部８において増幅された後、ＡＤ変換され、そのデジタルデータが高速フーリエ解析（ＦＦＴ）される。そして図３の式Iにより、データの乱れ率が算出される。
【００４１】
そして、数値シミュレーションにより作成した評価式から地盤剛性が得られ、また予め実験的に把握された推定式により密度が計算される。
【００４２】
さらに、情報処理部８には受信機２０が設けられ、この受信機２０が自動追尾型トータルステーション１３が測定した自走ローラ車両１の鉛直座標に関するデータを受信する。このデータによって転圧面の正確な沈下量を得ることができる。ここでは、自走ローラ車両１が走行した各地点について、転圧回数に対する沈下データを双曲線関数で近似させて当該箇所の最終沈下量を逐次予測し、これに対する現沈下量の割合を以て締固めの進行度とする。
【００４３】
これらの計算結果はメモリーカード９に記憶されるとともに、締固め評価がなされる。締固め評価とは予め設定された合格ラインをスレッショルドレベルとし、これを超えた場合を［良好］、反対に合格ラインに至らない場合を［不良］と２値分類するものである。
【００４４】
この判断は、例えば自走ローラ車両１の日よけ１ｂなどに設けた回転ライト１ｃなどを通じて外部に知らせるようにしている。つまり地盤の品質が［不良］のときだけに、黄色のランプを回転させる等の方法で［不良］を外部に表示するように構成されている。
【００４５】
前述のように、自動追尾型トータルステーション１３は自走ローラ車両１を自動的に追尾するが、自動追尾型トータルステーション１３に設置された送信機１６は、自走ローラ車両１の絶対位置を自走ローラ車両１側に送信する。したがって、自走ローラ車両１は、同じ場所を２度にわたり踏むことなく正確な運転とデータ送信が可能となる。
【００４６】
なお、メモリーカード９は、ノートパソコン１７のＰＣカードスロットなどを介してデータをやり取りするものである。パソコン上では実際の工事現場を縮小した３次元ＣＧが表示されており、任意の角度から見ることができるようになっている。そして、地盤に相当する部分はその締固めの完成度に応じて色分けがなされる。
【００４７】
すなわち、例えば良く締固められた部位は青、ほぼ締固められた部位は緑、締固めが不十分な部位は黄色、そして未処理の部位は赤というように設定してある。
【００４８】
また、データトランシーバーで逐一データを受信するモードに設定しておくことで、この色がリアルタイムで変化し作業の進捗状況が手に取るようにわかる。これに加えて、複数の現場を３次元ＣＧデータを用意するとともに、携帯電話でデータをリレーすることにより、簡単に複数の現場の画像を切り替えてその進捗状況を把握することができる。
【００４９】
このような装置によれば、広大な飛行場予定地などでは、自走ローラ車両１を無人運転することも可能となる。この場合は、締固め度合いを自動的に判断させ、締固めし難い部位に集中的な作業を行わせることで完全自動化を図ることもできる。
【００５０】
なお、締固めの結果、地盤の平滑性に問題が生じた場合には自動的に土砂を供給するなどのシステムに発展させることも可能である。
【００５１】
図３から図１４は、本システムを使用した場合の実験の結果を示している。以下、夫々のケースについて簡単に説明する。
【００５２】
図３は、加速度センサの出力とそのＦＦＴ解析結果、並びにこれを用いた加速度の指標乱れ率を求める評価式Ｉを示す。
【００５３】
図３において、（Ａ）はローラの転圧１回目における出力波形図である。概ね正弦波となっているのは地盤がまだ柔らかく、ローラの振動が妨げられることなく作動しているからである。
【００５４】
（Ｂ）はその出力波形の周波数スペクトルを示す。高調波成分が少なく基本波（２８Ｈｚ）が主成分となっている。
【００５５】
（Ｃ）はローラの転圧９回目における出力波形図である。地盤が堅くなった分だけ地盤の反発を受け、センサの出力波形が歪んで高調波が見られる。 （Ｄ）はその出力波形の周波数スペクトルを示す。高調波成分がかなり含まれており、また広範な周波数が含まれていることがわかる。結果としてローラの転圧１回目では乱れ率０．３５９、ローラの転圧９回目では乱れ率１．１７４という値が得られた。
【００５６】
図４は、地盤剛性評価式を導くために用いた数値シミュレーションを示す等価モデルを示す。ここではフレーム２の質量をｍ1、ローラ４の質量をｍ2とし、防振手段３のバネ係数をｋ1、粘性減衰係数をｃ1、地盤の剛性をｋ2、粘性減衰係数をｃ2としたものである。このときの振動シミュレーションを表現する運動方程式は、図４中に示す式IIのようになる。
【００５７】
図５は、数種類の振動ローラを想定し、前記シミュレーションモデルを用いた数値計算により得られた乱れ率と、指標Ｒの関係を示したグラフ図である。指標Ｒは自走ローラ車両１のうちのフレーム２の質量ｍ1、ローラ４の質量ｍ2、ローラ４の振動数ｆ、起震力Ｆと地盤剛性ｋ2とから構成されるもので、理論的に図５中の式IIIで与えられ、ローラ４の加速度波形の歪みと対応する指標として本発明者等により案出されたものである。指標Ｒと乱れ率は数値計算により図５のような関係が得られている。地盤剛性は、図５と式IIIを用いることにより理論的に算定される。
【００５８】
図６は、盛土転圧管理システムをロックフィルダムへ適用した計測例を示す。図示のようなエリアにおいて、加速度測点は２ｍピッチで約１５０点、ＲＩ測点は４ｍピッチで約１００点として測定した。
【００５９】
まず、転圧試験によって、乾燥密密度と乱れ率との関係を求めると、図７に示すようになった。この関係を利用して、ロックフィルダム全面の乱れ率を取得し、密度を示す図８のヒストグラムが得られた。推定平均密度は２．１６となり、別途ＲＩで実測した平均密度との差は、わずかに０．０３であることが示された。
【００６０】
次に図９は、盛土転圧管理システムにおける試験盛土の計測例を示す現場平面図である。図中、黒点は平板載荷試験による測定位置、白丸点はＲＩ測点を示し、いずれも１ｍピッチとなっている。この盛土における乱れ率とＲＩ乾燥密度の関係は、図１０に示すように良好な結果が得られた。
【００６１】
図１１は、図９の盛土における本発明による推定剛性と実測剛性との関係を示すグラフ図を示している。乱れ率による推定変形係数と実測変形係数との関係では、路体材料Ｂにおいて概ね直線性が保たれているが、路体材料Ａでは表層固結の影響かやや直線性に欠ける結果が得られた。
【００６２】
図１２は、盛土転圧管理システムにおける道路路床実転圧面の剛性のばらつきを示すグラフ図を示し、路床における推定変形係数と動的平板による実測変形係数を表している。黒丸が本発明によるもので、白丸が動的平板による実測値を示している。このように本発明では転圧面に対して連続的に剛性を評価でき、路床における剛性の弱部を容易に検出できる。
【００６３】
図１３は、図１０の乱れ率と乾燥密度の関係を利用して、路床面の締固め度（室内最大乾燥密度に対する現場密度の割合）分布を推定した結果を示すグラフ図である。本発明による推定平均（９７％）と実測平均（９９％）とでは僅か２％の差が見られるに過ぎない。
【００６４】
また、図１４は、盛土転圧管理システムにおける図１２の道路路床面の剛性分布を示すグラフ図である。本発明による推定平均（４０１）と実測平均（４５８）とでは１０％程度の差に留まった。
【００６５】
このように在来の精密な計測に比較しても、本発明では実用上十分な精度が得られ、しかも地盤の締固め作業と同時平行して連続したデータが得られる利点がある。特に、作業中でも締固めが不十分な場所をパソコン画面上で表示させることができるため、極めて均一な締固め地盤を得ることが可能である。
【００６６】
この実施例の装置によれば、地盤締固め作業と同時に地盤の剛性を知ることができ、かつ転圧管理が可能であるので工事が無駄なく効率的に実施可能となる。またそのデータは点ではなく、面として計測されて表示させるから、一目で現場の進捗状況が把握できる。さらに、地盤の破壊や人的作業が必要ないとめ、工期短縮が可能である。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、加速度センサから盛土の締固め状態と地盤剛性の情報、また自動追尾型トータルステーションからローラの転圧に伴う地盤沈下に関する情報を得て、これらに基づいて所定品質の地盤となっているか否かを評価する。このようにして、締固め作業に並行してリアルタイムでその場の地盤の剛性を知るだけでなく、転圧面の平面及び鉛直座標から、盛土の締固め度合いを直接に表示する指標である地表面沈下量の推移を把握し、締固め度合いを評価することが可能である。したがってきわめて精度の高い転圧地盤の品質評価をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である盛土転圧管理装置のハードウエアを示すブロック図である。
【図２】盛土転圧管理装置の動作手順とハードウエアとの関連を示すフロー図である。
【図３】加速度波形の実測結果を示すグラフ図と乱れ率の定義式である。
【図４】盛土転圧管理装置の数値シミュレーションを示す等価モデルである。
【図５】地盤バネ係数を推定する式である。
【図６】盛土転圧管理装置をロックフィルダムへ適用した計測事例を示す平面図である。
【図７】ロックフィル材料に対する地盤密度と乱れ率の関係を示すグラフ図である。
【図８】地盤密度の多点計測事例示すグラフ図である。
【図９】道路盛土の計測例を示す現場平面図である。
【図１０】地盤密度と乱れ率の関係を示すグラフ図である。
【図１１】盛土転圧管理装置による推定剛性と実測剛性との関係を示すグラフ図である。
【図１２】道路路床面の剛性の連続的な計測結果を示すグラフ図である。
【図１３】道路路床面の密度分布を示すグラフ図である。
【図１４】道路路床面の剛性分布を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ 自走ローラ車両
２ 車体フレーム
３ 防振手段
４ ローラ
５ 励振手段
６ 加速度センサ
７ 自動追尾型トータルステーションターゲット
８ 情報処理部
９ メモリーカード
１０ 送信機
１１ アンテナ
１２ 外部基地局
１３ 自動追尾型トータルステーション
【発明の属する技術分野】
本発明は盛土転圧管理方法及び装置に関し、更に詳細には広範な地盤の締固め状態を非破壊で計測する方法とこれを実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、盛土施工した地盤はそのままでは通常の地盤に比較して密度が低く軟弱である。このため広い範囲を盛土した場合には大型振動ローラ車を用いて地盤に圧力を加え地盤を締固める（盛土転圧する）ことが必要がある。
【０００３】
特に、ダム用地、道路用地、空港用地、鉄道用地、及び宅地造成地では長年にわたり地盤に負荷がかかるためこれを入念に行う必要がある。
【０００４】
そこで、盛土した地盤の品質を評価するシステムが不可欠となるが、従来は以下のような方法によってこれを評価していた。
【０００５】
地盤の密度を評価するには、例えば砂置換法、水置換法、ＲＩ（ラジオアイソトープ（放射性同位元素））法などがある。これらのうち、砂置換法や水置換法は地盤を掘削して、粒径の揃った砂または水により置き換えることにより掘削した穴の体積を求め、これを掘削地盤の質量を求めた体積で除すことにより湿潤密度を求めるものである。
【０００６】
また、ＲＩ法では線源から伝わるガンマ線で土の湿潤密度を求め、中性子線で含水量を求め、これらから乾燥密度と含水比を求めるものである。
【０００７】
地盤の剛性を評価する試験法としては平板載荷試験や現場ＣＢＲ試験などがあり、これらは地盤への載荷重と載荷板沈下量の関係から地盤剛性を求めるものである。なお、本明細書で、地盤剛性とは、外力に対する地盤の変形の程度を表す指標であり、地盤バネ定数、地盤反力係数、地盤変形係数といったものがこれに当たる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のいずれの方法においても、計測は整地後の品質確認のために行われるものであるため、施工中の品質管理という面では何ら貢献しないものである。
【０００９】
その理由として、例えば置換法においては、地盤が粒径の大きなロック材などの場合、この方法では大量にサンプルを取る必要があるため多大の労力と費用がかかることが挙げられる。
【００１０】
また、非破壊のＲＩ法にしても、空港用地等の広大な範囲をすべて計測するには、膨大な手間がかかり現実的でない。
【００１１】
さらに、道路、鉄道、空港、及び宅地造成のための盛土転圧では、地盤の支持力や地盤剛性を高める必要があることから、理想的には全体の地盤剛性を計測することが望ましい。
【００１２】
しかし、このような計測には密度計測以上に手間のかかる手法が必要となるため、密度の計測結果を参照して間接的に地盤剛性を評価するか、もしくはごく少数の計測点における地盤剛性の結果を以て、全体を判断せざるを得ないのが現状である。したがって、品質管理という観点から不十分なものにならざるを得ない。
【００１３】
一方、現在の転圧位置及び転圧路面状況を容易に把握可能な転圧作業を実施するための装置として、以下のような構成のものが公知である。
【００１４】
これは、ＧＰＳ（Global Positioning System 全地球測位システム）によって振動ローラの位置を検出する位置検出手段と、路面の反力に対するロールの振動応答特性を検出するロール振動特性検出手段と、前記位置検出手段から出力される位置データを演算し、振動ローラの走行軌跡データを生成するとともに、ロール振動特性検出手段から出力されるロール振動特性データを演算し、路面の締固め度指標値データを生成する制御手段を備えたものである（特開平２０００−１１０１１１号公報）。
【００１５】
この装置によれば路面の締固め度と相関関係にある締固め度指標値により路面を管理し、施工路面の全体の状況を把握して管理しようとするものである。
【００１６】
この装置は、路面の締固めが進行して、路面の締固め密度が高くなるにつれて路面がロールに与える反力が大きくなることに着目し、路面の反力に対して相関関係を有するローラの振動応答特性を検出する。このようにして、路面の締固め度を定量的に把握するようにした装置であって、予め実験等で求めた地盤密度とロール振動応答の関係を用いながら路面の締固め状態を推測する。
【００１７】
しかし、実際にはかかるローラの振動応答特性のみからでは、路面の締固めの状態を精度良く把握することは困難である。すなわち、地盤の密度については複数の盛土材料が施工範囲内に存在する場合、作業の進行にしたがって地盤の密度とローラ加速度応答との関係が変化するため、広い盛土内では、予め実験的に用意された密度〜ロール加速度応答値関係による密度推定精度が低下することが予想されるからである。したがって、転圧地盤の品質評価を正確に実行することが難しくなる。
【００１８】
本発明者等は、転圧地盤の品質をより正確に評価するために、ローラの加速度応答に加え、ローラ加速度応答から計算される地盤剛性及び転圧に伴う地表面沈下量の推移を把握して締固めの進行を直接的に表示する指標を加えることにより、締固めの進行度合いをきわめて正確に判定できることを見い出した。
【００１９】
本発明はかかる事情に鑑みてされたもので、転圧作業と平行して、すべての転圧面の品質を高精度で自動的に評価することができる盛土転圧管理方法及び装置を提供することを技術的課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の盛土転圧管理方法は、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【００２１】
すなわち、振動ローラを用いた盛土の締固め管理方法であって、
締固めに伴う振動ローラの振動加速度の変化を周波数スペクトルを用いて定量的な乱れ率として表し、この乱れ率と地盤の締固め密度との関係を予め実験により取得し、前記関係に基づいて、ローラによる転圧中に計測した前記乱れ率によって地盤の締固め密度に関する情報を得る手順と、
一方、数種類の振動ローラを想定し、地盤上で振動する振動ローラの運動を２自由度の振動モデルで等価に表現したシミュレーションモデルに基づいて得られた前記乱れ率とローラの加速度波形の歪みに対応する指標（Ｒ）との関係を予め取得し、ローラによる転圧中に計測した乱れ率から指標（Ｒ）を求め、さらに、前記指標（Ｒ）、ローラ車両のフレームの質量（ｍ 1 ）、ローラの質量（ｍ 2 ）、ローラの振動数（ｆ）、起振力（Ｆ）に基づいて地盤剛性（ｋ 2 ）に関する情報を得ると共に、転圧に伴う地盤の鉛直方向の変化量の計測に基づく地盤沈下の収斂の情報を得る手順と、
これら複数の地盤締固めの進行を表す情報から、所定品質の地盤となっているか否かを評価する手順と、を含むことを特徴とする。このような方法は以下のような装置により実施することが可能である。
【００２２】
この装置は、ローラ支持部に防振手段を介してローラを回転自在に保持すると共に、このローラに振動を与えるための励振手段を有する自走ローラ車両であって、
ローラの振動加速度を計測する加速度センサと、
自走ローラ車両の位置及び沈下量を計測する自動追尾型トータルステーションと、
前記加速度センサから信号及び自動追尾型トータルステーションからの信号が入力される情報処理部と、
前記情報処理部からの信号を受信して地盤の締固めに関するデータ処理を行う外部基地局と、を備え
前記情報処理部は、前記加速度センサからの送られたデータから、締固めに伴う振動ローラの振動加速度の変化を周波数スペクトルを用いて定量的な乱れ率として表し、この乱れ率と地盤の締固め密度との関係を予め実験により取得し、前記関係に基づいて得たローラによる転圧中に計測した前記乱れ率によって地盤の締固め密度に関する情報、また、数種類の振動ローラを想定し、地盤上で振動する振動ローラの運動を２自由度の振動モデルで等価に表現したシミュレーションモデルに基づいて得られた前記乱れ率とローラの加速度波形の歪みに対応する指標（Ｒ）との関係を予め取得し、ローラによる転圧中に計測した乱れ率から指標（Ｒ）を求め、さらに、前記指標（Ｒ）、ローラ車両のフレームの質量（ｍ 1 ）、ローラの質量（ｍ 2 ）、ローラの振動数（ｆ）、起振力（Ｆ）に基づいて地盤剛性（ｋ 2 ）に関する情報を取得し、
自動追尾型トータルステーションから送られたデータから、ローラの転圧に伴う地盤の鉛直方向の変化量の計測に基づく地盤沈下の収斂の情報を得て，
これら複数の地盤締固めの進行を表す情報から，所定品質の地盤となっているか否かを評価し、この評価情報を前記外部基地局に出力することを特徴とする。
【００２３】
前記加速度センサ６としては、ストレインゲージ、ジャイロセンサなどの機械式センサが利用できるのは勿論、レーザー光の速度差を利用した無接点センサを使用することもできる。
【００２４】
また、自動追尾型トータルステーションは、施工現場内を移動する自走ローラ車両１の走行位置を精密に計測するものである。同様の手段としてＧＰＳの利用が考えられるが、自動追尾型トータルステーションはこれに比して測量精度が高く、特に転圧に伴う地盤沈下の収斂の把握に必要な鉛直方向の測定精度が格段に優れている。例えば、所定位置に設置されたジオジメータを備えたトラッカーユニットが、ターゲットであるプリズムを搭載した自走ローラ車両１を追尾する構造のものを示すことができ、一般的な測量において使用されているものを用いることができる。
【００２５】
さらに、前記自走ローラ車両１に設けた情報処理部８に、加速度センサ６及び自動追尾型トータルステーション１３からの情報を外部に送信するための送信機１０を設け、自走ローラ車両１の走行跡の地盤データを外部へ送信するよう構成することができる。
【００２６】
さらにまた、前記加速度センサ６及び自動追尾型トータルステーション１３からの情報を記憶するメモリーカード９を設け、これを簡単に着脱できるように構成することができる。メモリーカードとしてはスマートメディア、コンパクトフラッシュ（いずれも商標名）等が利用できる。
【００２７】
このようなメモリーカードを使用することで、ノートパソコンなどへ簡単にデータを転送することができるようになる。
【００２８】
ところで，前記加速度センサ６からの信号によって地盤剛性（地盤バネ定数，地盤反力係数，地盤変形係数）ならびに密度を計測できる理由は次の通りである。
【００２９】
まず，高重量の鉄製剛体であるローラ４は励振手段５により激しく地盤を叩くが，このときの加速度を計測すると地盤が堅いほど高周波成分が増大する。したがって，周波数スペクトルを計測してこれを高速フーリエ解析し，図３の式Ｉに示す乱れ率という指標を定義することで，地盤の堅さに対応する振動ローラの振動加速度を定量的に表すことができる。この乱れ率はローラ４の質量や振動力，振動数によっても異なるが，図４に示す地盤上で振動する振動ローラ挙動の２質点系振動モデルの運動方程式に基づく数値シミュレーションをもとに予め理論的に導出した乱れ率と指標Ｒの関係（図５），および指標Ｒと地盤バネ定数の関係式（図５の式ＩＩＩ）を用いることで，ほぼ正確な地盤剛性（地盤バネ定数，地盤反力係数，地盤変形係数）データが連続的に得られる。さらに，この乱れ率と密度の関係を予め実験により求めておけば，加速度から密度を推定することができる。しかも、このデータは地盤の締固めと同時に得ることができ、地盤の破壊や人的な作業が必要ないので極めて能率的である。
【００３０】
また、自動追尾トータルステーションによって計測される転圧面の平面及び鉛直座標から、ある座標点における転圧に伴う地表面沈下量の推移を把握できるから、沈下量の収斂傾向を以て、締固めの進行度合いを評価できる。沈下量の収斂傾向による判定方法としては、例えば、各地点の転圧回数に対する沈下データを双曲線関数で近似させて当該箇所の最終沈下量を逐次予測し、これに対する現沈下量の割合を以て締固めの進行度とすることが可能である。
【００３１】
本発明によれば、地盤密度と剛性を推定し、これに地表面沈下量という締固め進行を直接的に示す指標を加えることで、きわめて優れた転圧地盤の品質評価が可能になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の盛土転圧管理方法及び装置（以下、盛土転圧管理システムという）を、図１ないし図１４に示される実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
図１は自走ローラ車両１全体を示し、運転席１ａや日よけ１ｂが設けられた車体１５の前部に、第１防振手段１４を介してフレーム２が接続されており、このフレーム２に、第２防振手段３を介してローラ４が接続されている。また、このローラ４内にはローラ４に振動を与えるための励振手段５が内装されている。
【００３４】
ローラ４の軸受けにはローラ４の振動加速度を計測する加速度センサ６が設けられている。また、自走ローラ車両１の上部には、プリズムからなるターゲット７を備えている。
【００３５】
また、自動追尾型トータルステーション１３は、自走ローラ車両１の走行範囲外であって、自走ローラ車両１に近接した所定位置に設置される。この自動追尾型トータルステーション１３は、ターゲット７を捕捉するトラッカーユニットを有し、前記ターゲット７を追尾しつつ、自走ローラ車両１の位置と、ローラ４の沈下量を計測する。その計測結果は、自動追尾型トータルステーション１３に搭載した情報処理部８０に送られる。また、加速度センサ６からの情報も、同様に情報処理部８に送られて処理される。これらの情報処理部８で処理されたデータはメモリーカード９に記憶される。
【００３６】
前記情報処理部８にはさらに送信機１０たるデータトランシーバーが接続されている。データトランシーバーは所謂無線ＬＡＮであり、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈが好適である。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、インテル、エリクソン、ノキア、東芝、ＩＢＭの各社が結成した［Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐ（ＳＩＧ）］が提唱する規格で、２．４５ＧＨｚ帯の準マイクロ波を用い、１Ｍｂｐｓの帯域で通信プロトコルにＩＥＥＥ８０２．１１を採用したフォーマットとなっている。
【００３７】
送信機１０にはアンテナ１１が設けられ、図２に示す外部基地局１２とのデータ交信ができるようになっている。
【００３８】
なお、送信機１０は、送信機能だけでなく、受信機能を設けてデジタルまたはアナログのデータトランシーバーとすることも可能である。このようにすれば、受信機２０を設けることなく、外部から基準信号を供給することで自走ローラ車両１の位置を計測したり、あるいは自走ローラ車両１の無人運転などが可能となる。
【００３９】
上述した構成のシステムにおける簡単な機能を、図２により説明する。
【００４０】
加速度センサ６からの信号は、情報処理部８において増幅された後、ＡＤ変換され、そのデジタルデータが高速フーリエ解析（ＦＦＴ）される。そして図３の式Iにより、データの乱れ率が算出される。
【００４１】
そして、数値シミュレーションにより作成した評価式から地盤剛性が得られ、また予め実験的に把握された推定式により密度が計算される。
【００４２】
さらに、情報処理部８には受信機２０が設けられ、この受信機２０が自動追尾型トータルステーション１３が測定した自走ローラ車両１の鉛直座標に関するデータを受信する。このデータによって転圧面の正確な沈下量を得ることができる。ここでは、自走ローラ車両１が走行した各地点について、転圧回数に対する沈下データを双曲線関数で近似させて当該箇所の最終沈下量を逐次予測し、これに対する現沈下量の割合を以て締固めの進行度とする。
【００４３】
これらの計算結果はメモリーカード９に記憶されるとともに、締固め評価がなされる。締固め評価とは予め設定された合格ラインをスレッショルドレベルとし、これを超えた場合を［良好］、反対に合格ラインに至らない場合を［不良］と２値分類するものである。
【００４４】
この判断は、例えば自走ローラ車両１の日よけ１ｂなどに設けた回転ライト１ｃなどを通じて外部に知らせるようにしている。つまり地盤の品質が［不良］のときだけに、黄色のランプを回転させる等の方法で［不良］を外部に表示するように構成されている。
【００４５】
前述のように、自動追尾型トータルステーション１３は自走ローラ車両１を自動的に追尾するが、自動追尾型トータルステーション１３に設置された送信機１６は、自走ローラ車両１の絶対位置を自走ローラ車両１側に送信する。したがって、自走ローラ車両１は、同じ場所を２度にわたり踏むことなく正確な運転とデータ送信が可能となる。
【００４６】
なお、メモリーカード９は、ノートパソコン１７のＰＣカードスロットなどを介してデータをやり取りするものである。パソコン上では実際の工事現場を縮小した３次元ＣＧが表示されており、任意の角度から見ることができるようになっている。そして、地盤に相当する部分はその締固めの完成度に応じて色分けがなされる。
【００４７】
すなわち、例えば良く締固められた部位は青、ほぼ締固められた部位は緑、締固めが不十分な部位は黄色、そして未処理の部位は赤というように設定してある。
【００４８】
また、データトランシーバーで逐一データを受信するモードに設定しておくことで、この色がリアルタイムで変化し作業の進捗状況が手に取るようにわかる。これに加えて、複数の現場を３次元ＣＧデータを用意するとともに、携帯電話でデータをリレーすることにより、簡単に複数の現場の画像を切り替えてその進捗状況を把握することができる。
【００４９】
このような装置によれば、広大な飛行場予定地などでは、自走ローラ車両１を無人運転することも可能となる。この場合は、締固め度合いを自動的に判断させ、締固めし難い部位に集中的な作業を行わせることで完全自動化を図ることもできる。
【００５０】
なお、締固めの結果、地盤の平滑性に問題が生じた場合には自動的に土砂を供給するなどのシステムに発展させることも可能である。
【００５１】
図３から図１４は、本システムを使用した場合の実験の結果を示している。以下、夫々のケースについて簡単に説明する。
【００５２】
図３は、加速度センサの出力とそのＦＦＴ解析結果、並びにこれを用いた加速度の指標乱れ率を求める評価式Ｉを示す。
【００５３】
図３において、（Ａ）はローラの転圧１回目における出力波形図である。概ね正弦波となっているのは地盤がまだ柔らかく、ローラの振動が妨げられることなく作動しているからである。
【００５４】
（Ｂ）はその出力波形の周波数スペクトルを示す。高調波成分が少なく基本波（２８Ｈｚ）が主成分となっている。
【００５５】
（Ｃ）はローラの転圧９回目における出力波形図である。地盤が堅くなった分だけ地盤の反発を受け、センサの出力波形が歪んで高調波が見られる。 （Ｄ）はその出力波形の周波数スペクトルを示す。高調波成分がかなり含まれており、また広範な周波数が含まれていることがわかる。結果としてローラの転圧１回目では乱れ率０．３５９、ローラの転圧９回目では乱れ率１．１７４という値が得られた。
【００５６】
図４は、地盤剛性評価式を導くために用いた数値シミュレーションを示す等価モデルを示す。ここではフレーム２の質量をｍ1、ローラ４の質量をｍ2とし、防振手段３のバネ係数をｋ1、粘性減衰係数をｃ1、地盤の剛性をｋ2、粘性減衰係数をｃ2としたものである。このときの振動シミュレーションを表現する運動方程式は、図４中に示す式IIのようになる。
【００５７】
図５は、数種類の振動ローラを想定し、前記シミュレーションモデルを用いた数値計算により得られた乱れ率と、指標Ｒの関係を示したグラフ図である。指標Ｒは自走ローラ車両１のうちのフレーム２の質量ｍ1、ローラ４の質量ｍ2、ローラ４の振動数ｆ、起震力Ｆと地盤剛性ｋ2とから構成されるもので、理論的に図５中の式IIIで与えられ、ローラ４の加速度波形の歪みと対応する指標として本発明者等により案出されたものである。指標Ｒと乱れ率は数値計算により図５のような関係が得られている。地盤剛性は、図５と式IIIを用いることにより理論的に算定される。
【００５８】
図６は、盛土転圧管理システムをロックフィルダムへ適用した計測例を示す。図示のようなエリアにおいて、加速度測点は２ｍピッチで約１５０点、ＲＩ測点は４ｍピッチで約１００点として測定した。
【００５９】
まず、転圧試験によって、乾燥密密度と乱れ率との関係を求めると、図７に示すようになった。この関係を利用して、ロックフィルダム全面の乱れ率を取得し、密度を示す図８のヒストグラムが得られた。推定平均密度は２．１６となり、別途ＲＩで実測した平均密度との差は、わずかに０．０３であることが示された。
【００６０】
次に図９は、盛土転圧管理システムにおける試験盛土の計測例を示す現場平面図である。図中、黒点は平板載荷試験による測定位置、白丸点はＲＩ測点を示し、いずれも１ｍピッチとなっている。この盛土における乱れ率とＲＩ乾燥密度の関係は、図１０に示すように良好な結果が得られた。
【００６１】
図１１は、図９の盛土における本発明による推定剛性と実測剛性との関係を示すグラフ図を示している。乱れ率による推定変形係数と実測変形係数との関係では、路体材料Ｂにおいて概ね直線性が保たれているが、路体材料Ａでは表層固結の影響かやや直線性に欠ける結果が得られた。
【００６２】
図１２は、盛土転圧管理システムにおける道路路床実転圧面の剛性のばらつきを示すグラフ図を示し、路床における推定変形係数と動的平板による実測変形係数を表している。黒丸が本発明によるもので、白丸が動的平板による実測値を示している。このように本発明では転圧面に対して連続的に剛性を評価でき、路床における剛性の弱部を容易に検出できる。
【００６３】
図１３は、図１０の乱れ率と乾燥密度の関係を利用して、路床面の締固め度（室内最大乾燥密度に対する現場密度の割合）分布を推定した結果を示すグラフ図である。本発明による推定平均（９７％）と実測平均（９９％）とでは僅か２％の差が見られるに過ぎない。
【００６４】
また、図１４は、盛土転圧管理システムにおける図１２の道路路床面の剛性分布を示すグラフ図である。本発明による推定平均（４０１）と実測平均（４５８）とでは１０％程度の差に留まった。
【００６５】
このように在来の精密な計測に比較しても、本発明では実用上十分な精度が得られ、しかも地盤の締固め作業と同時平行して連続したデータが得られる利点がある。特に、作業中でも締固めが不十分な場所をパソコン画面上で表示させることができるため、極めて均一な締固め地盤を得ることが可能である。
【００６６】
この実施例の装置によれば、地盤締固め作業と同時に地盤の剛性を知ることができ、かつ転圧管理が可能であるので工事が無駄なく効率的に実施可能となる。またそのデータは点ではなく、面として計測されて表示させるから、一目で現場の進捗状況が把握できる。さらに、地盤の破壊や人的作業が必要ないとめ、工期短縮が可能である。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、加速度センサから盛土の締固め状態と地盤剛性の情報、また自動追尾型トータルステーションからローラの転圧に伴う地盤沈下に関する情報を得て、これらに基づいて所定品質の地盤となっているか否かを評価する。このようにして、締固め作業に並行してリアルタイムでその場の地盤の剛性を知るだけでなく、転圧面の平面及び鉛直座標から、盛土の締固め度合いを直接に表示する指標である地表面沈下量の推移を把握し、締固め度合いを評価することが可能である。したがってきわめて精度の高い転圧地盤の品質評価をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である盛土転圧管理装置のハードウエアを示すブロック図である。
【図２】盛土転圧管理装置の動作手順とハードウエアとの関連を示すフロー図である。
【図３】加速度波形の実測結果を示すグラフ図と乱れ率の定義式である。
【図４】盛土転圧管理装置の数値シミュレーションを示す等価モデルである。
【図５】地盤バネ係数を推定する式である。
【図６】盛土転圧管理装置をロックフィルダムへ適用した計測事例を示す平面図である。
【図７】ロックフィル材料に対する地盤密度と乱れ率の関係を示すグラフ図である。
【図８】地盤密度の多点計測事例示すグラフ図である。
【図９】道路盛土の計測例を示す現場平面図である。
【図１０】地盤密度と乱れ率の関係を示すグラフ図である。
【図１１】盛土転圧管理装置による推定剛性と実測剛性との関係を示すグラフ図である。
【図１２】道路路床面の剛性の連続的な計測結果を示すグラフ図である。
【図１３】道路路床面の密度分布を示すグラフ図である。
【図１４】道路路床面の剛性分布を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ 自走ローラ車両
２ 車体フレーム
３ 防振手段
４ ローラ
５ 励振手段
６ 加速度センサ
７ 自動追尾型トータルステーションターゲット
８ 情報処理部
９ メモリーカード
１０ 送信機
１１ アンテナ
１２ 外部基地局
１３ 自動追尾型トータルステーション
Claims (4)
- 振動ローラによる盛土の締固め管理方法であって、
締固めに伴う振動ローラの振動加速度の変化を周波数スペクトルを用いて定量的な乱れ率として表し、この乱れ率と地盤の締固め密度との関係を予め実験により取得し、前記関係に基づいて、ローラによる転圧中に計測した前記乱れ率によって地盤の締固め密度に関する情報を得る手順と、
一方、数種類の振動ローラを想定し、地盤上で振動する振動ローラの運動を２自由度の振動モデルで等価に表現したシミュレーションモデルに基づいて得られた前記乱れ率とローラの加速度波形の歪みに対応する指標（Ｒ）との関係を予め取得し、ローラによる転圧中に計測した乱れ率から指標（Ｒ）を求め、さらに、前記指標（Ｒ）、ローラ車両のフレームの質量（ｍ 1 ）、ローラの質量（ｍ 2 ）、ローラの振動数（ｆ）、起振力（Ｆ）に基づいて地盤剛性（ｋ 2 ）に関する情報を得ると共に、転圧に伴う地盤の鉛直方向の変化量の
計測に基づく地盤沈下の収斂の情報を得る手順と、
これら複数の地盤締固めの進行を表す情報から、所定品質の地盤となっているか否かを評価する手順と、を含むことを特徴とする盛土転圧管理方法。 - ローラ支持部に防振手段を介してローラを回転自在に保持すると共に、このローラに振動を与えるための励振手段を有する盛土転圧管理装置であって、
ローラの振動加速度を計測する加速度センサと、
自走ローラ車両の位置及び沈下量を計測する自動追尾型トータルステーションと、
前記加速度センサから信号及び自動追尾型トータルステーションからの信号が入力される情報処理部と、
前記情報処理部からの信号を受信して地盤の締固めに関するデータ処理を行う外部基地局と、を備え
前記情報処理部は、前記加速度センサからの送られたデータから、締固めに伴う振動ローラの振動加速度の変化を周波数スペクトルを用いて定量的な乱れ率として表し、この乱れ率と地盤の締固め密度との関係を予め実験により取得し、前記関係に基づいて得たローラによる転圧中に計測した前記乱れ率によって地盤の締固め密度に関する情報、また、数種類の振動ローラを想定し、地盤上で振動する振動ローラの運動を２自由度の振動モデルで等価に表現したシミュレーションモデルに基づいて得られた前記乱れ率とローラの加速度波形の歪みに対応する指標（Ｒ）との関係を予め取得し、ローラによる転圧中に計測した乱れ率から指標（Ｒ）を求め、さらに、前記指標（Ｒ）、ローラ車両のフレームの質量（ｍ 1 ）、ローラの質量（ｍ 2 ）、ローラの振動数（ｆ）、起振力（Ｆ）に基づいて地盤剛性（ｋ 2 ）に関する情報を取得し、
自動追尾型トータルステーションから送られたデータから、ローラの転圧に伴う地盤の鉛直方向の変化量の計測に基づく地盤沈下の収斂の情報を得て，
これら複数の地盤締固めの進行を表す情報から，所定品質の地盤となっているか否かを評価し、この評価情報を前記外部基地局に出力することを特徴とする盛土転圧管理装置。 - 前記自走ローラ車両に、情報処理部が処理した評価情報を外部基地局に送信する送信機を設け、自走ローラ車両の走行跡の地盤データを外部基地局へ送信することを特徴とする請求項２記載の盛土転圧管理装置。
- 前記情報処理部は、加速度センサ及び自動追尾型トータルステーションから送られたデータに基づく評価情報を記憶するメモリーカードを備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の盛土転圧管理装置。
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