回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法
【課題】鋼管に関する情報を測定すると共に記憶・管理することが可能な回転式鋼管打設施工管理システムを提供する。
【解決手段】本発明の回転式鋼管打設施工管理システムは、鋼管（３）を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、前記鋼管（３）に取り付けられたターゲット（９）の自動追尾を行い、前記ターゲット（９）に係る位置情報を取得するトータルステーション（１０）と、前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出し、前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する情報処理装置（２０）と、からなることを特徴とする。
【解決手段】本発明の回転式鋼管打設施工管理システムは、鋼管（３）を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、前記鋼管（３）に取り付けられたターゲット（９）の自動追尾を行い、前記ターゲット（９）に係る位置情報を取得するトータルステーション（１０）と、前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出し、前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する情報処理装置（２０）と、からなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理するために用いられる回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弱い地盤の上に建物を建設する際には、地盤に対して予め鋼管を打っておき、基礎を固めることがしばしば行われる。このような鋼管打設においては、その施工を管理するための管理システムなどがいくつか提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００６−２９９６６９号公報）には、検出手段によって、鋼管打設機に付設された検出手段４と、検出手段４ により検出される深度データ、回転トルク、押し込み力、１回転あたりの貫入量等の各種情報を記憶する記憶部６とを有する杭施工管理装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２９９６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の鋼管打設施工管理システムにおいては、検出手段によって、深度データ、回転トルク、押し込み力、１回転あたりの貫入量が検出されて、これらのデータが記憶されるようになっているが、鋼管芯の位置、鋼管高さ、鋼管圧入速度、鋼管の傾斜を検出して記憶しておくことについては開示がない。鋼管を旋回させながら地中に圧入することにより、鋼管を地面に打設する工法においては、鋼管の回転に伴い、鋼管が傾斜して、設計杭芯からずれてしまうことなどが考えられるが、従来このような傾斜を検出して管理を行う技術がなく問題であった。
【０００５】
また、上記のように、従来、このような鋼管の傾斜による偏心をリアルタイムに検出することができなかったため、鋼管の偏心量が規格値を超過しても、打設途中には把握できなかった。その結果、打設作業の手戻りが大きくなり、作業時間のロスが生じた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような問題を解決するために、請求項１に係る発明は、
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得するトータルステーションと、前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出し、前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する情報処理装置と、からなることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システムにおいて、前記情報処理装置が、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さを記憶部に記憶する。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システムにおいて、前記情報処理装置が、前記トータルステーションで前記ターゲットに係る位置情報を取得した時間を、時間情報として前記位置情報に対して付加し、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さと前記時間情報とから鋼管圧入速度を算出し、前記鋼管圧入速度を記憶部に記憶する。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システムにおいて、前記情報処理装置が、前記位置情報によって規定される平面を求め、前記平面から鋼管傾きを算出し、前記鋼管傾きを記憶部に記憶することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、前記鋼管に取り付けられた第１ターゲットと第２ターゲットの自動追尾を行い、前記第１ターゲットに係る第１位置情報と前記第２ターゲットに係る第２位置情報を取得するトータルステーションと、前記第１位置情報に基づいて第１実測鋼管芯座標を算出し、前記第２位置情報に基づいて第２実測鋼管芯座標を算出し、前記第１実測鋼管芯座標と前記第２実測鋼管芯座標に基づいて前記鋼管傾きを算出し、前記鋼管傾きを記憶部に記憶する情報処理装置と、からなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出する工程と、前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する工程と、からなることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さを記憶部に記憶する情報処理装置と、からなることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、前記トータルステーションで前記ターゲットに係る位置情報を取得した時間を、時間情報として前記位置情報に対して付加する工程と、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出する工程と、前記鋼管高さと前記時間情報とから鋼管圧入速度を算出する工程と、前記鋼管圧入速度を記憶部に記憶する工程と、からなることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、前記位置情報によって規定される平面を求める工程と、前記平面から鋼管傾きを算出する工程と、前記鋼管傾きを記憶部に記憶する工程と、からなることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられた第１ターゲットと第２ターゲットの自動追尾を行い、前記第１ターゲットに係る第１位置情報と前記第２ターゲットに係る第２位置情報を取得する工程と、前記第１位置情報に基づいて第１実測鋼管芯座標を算出する工程と、前記第２位置情報に基づいて第２実測鋼管芯座標を算出する工程と、前記第１実測鋼管芯座標と前記第２実測鋼管芯座標に基づいて前記鋼管傾きを算出する工程と、前記鋼管傾きを記憶部に記憶する工程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管を旋回させながら地中に圧入する工法における鋼管芯の位置、鋼管高さ、鋼管圧入速度、鋼管の傾斜を測定すると共に記憶・管理することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管の傾斜による偏心をリアルタイムに検出することができるようになるため、鋼管の偏心量が規格値を超過した場合、打設途中には把握することができ、その結果、打設作業の手戻りを小さく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における鋼管３への全方位プリズム式ターゲット９の取り付けを説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法におけるトータルステーション１０による測定範囲を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる施工管理を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって取得されるデータを説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【図８】鋼管芯座標（ｘo，ｙo）の算出方法を説明する図である。
【図９】近似面Ｈから鋼管３の傾きθを算出するする方法を説明する図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって記憶される処理データを説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程を説明する図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における鋼管３への全方位プリズム式ターゲット９の取り付けを説明する図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法におけるトータルステーション１０による測定範囲を説明する図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる施工管理を説明する図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって取得されるデータを説明する図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【図１８】鋼管３の傾きθを算出するする方法を説明する図である。
【図１９】鋼管３の傾きθを算出するする方法を説明する図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって記憶される処理データを説明する図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程・施工管理工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。まず、回転式鋼管打設施工管理システム、回転式鋼管打設施工管理方法によって、鋼管打設の施工を管理するための準備工程について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程を説明する図である。
【００２０】
図１（Ａ）は円筒中空状の鋼管３に、トータルステーション１０が自動追尾可能な全方位プリズム式ターゲット９を取り付ける工程を示したものである。このような鋼管３としてスパイラル状の回転翼付きの鋼管を用いるようにしてもよい。
【００２１】
図２は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における鋼管３への全方位プリズム式ターゲット９の取り付けを説明する図である。全方位プリズム式ターゲット９はターゲット取り付け部材８に取り付けられ、鋼管３の外周から所定距離離間されて配置されるようにされている。
【００２２】
図２において、線Ａ−Ａ’は鋼管３の中心線を示している。また、この線Ａ−Ａ’と、鋼管３の一方の開口端部がなす平面との交点がＱである。このＱ点から距離Ｈ1にある点
Ｒからの垂線上の距離Ｄ1の点に、ちょうど全方位プリズム式ターゲット９の基準位置が
くるように、第１の全方位プリズム式ターゲット９は取り付けられる。前記の点Ｒの座標は、（ターゲット９の基準位置から求められる）鋼管芯の座標と称するものとする。
【００２３】
本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法においては、上記のようにして鋼管３に取り付けられた第１の全方位プリズム式ターゲット９が、トータルステーション１０によって自動追尾されることによって、基準位置が求められるようになっているが、鋼管３は回転しながら地中に圧入する工法が採用されているため、第１の全方位プリズム式ターゲット９の鋼管３の裏側を回転しているときには、トータルステーション１０にとって各ターゲットが死角に入ってしまうこととなる。
【００２４】
図３は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法におけるトータルステーション１０による測定範囲を説明する図である。図３は鋼管３とこれに取り付けられたターゲットと、トータルステーション１０とを模式的にみた上面図である。図に示されるように、ターゲットが鋼管３の外周囲φの範囲内に存在するときに、ターゲットはトータルステーション１０から追尾可能となり、基準位置に係る情報を取得することが可能となる。
【００２５】
ここで、鋼管３の直径が２０００ｍｍで、全方位プリズム式ターゲット９が鋼管３から５０ｃｍ張り出すように取り付けられており、これらのターゲットを追尾するトータルステーションがおよそ鋼管３から３０ｍ離れて設置されている場合には、φは約２７０°となり測定されたターゲットの位置から鋼管芯座標を算出するのに問題はない。なお、このような実数値例によって、本発明が限定されることはなく、あくまで一例であることを付記しておく。
【００２６】
図１（Ｂ）は、ターゲット６とトータルステーション１０とを用いて、鋼管３を打設する際の設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）の位置を割り出している様子を示している。図
１（Ｂ）で設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）を割り出して、鋼管３の打設が終了するま
で、トータルステーション１０を移動させる必要はない。
【００２７】
ここで、トータルステーション１０は、ターゲットを自動追尾して、このターゲットに対して光波を射出し、ターゲットで反射された光波を計測することによって、ターゲットとの間の距離、鉛直角度、水平角度を取得して、当該ターゲットの位置座標を算出するも
のである。また、このようなトータルステーション１０は一般的に、外部の情報処理装置と接続可能なインターフェイスが設けられており、本実施形態では、このようなインターフェイスに、パーソナルコンピューター２０が接続されている。このようなパーソナルコンピューター２０としては現在普及している汎用のものを用いることができる。また、パーソナルコンピューター２０には計時機能も内蔵されており、トータルステーション１０がターゲットを測定し、このデータを取り込んだ時刻を取得することができるようになっている。
【００２８】
なお、トータルステーション１０は、従来周知の方法によって絶対座標が既知であるポイントに設置されているものとする。
【００２９】
パーソナルコンピューター２０はトータルステーション１０で取得されたデータを取り込んで、データ処理を行うことができるプログラムが不図示の記憶部に記憶されている。本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる処理はこのようなプログラムに基づいて実行されるものである。
【００３０】
図１（Ｃ）は、上記のように割り出された設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）に基づい
て全旋回式鋼管打設機７を設置した様子を示している。
【００３１】
さらに、図１（Ｄ）は全旋回式鋼管打設機７に、図１（Ａ）で説明した鋼管３を取り付けた状態を示している。図１（Ｄ）のような状態から、全旋回式鋼管打設機７を動作させることで、鋼管３を地中に圧入する。
【００３２】
図４は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる施工管理を説明する図である。全旋回式鋼管打設機７による鋼管３の圧入工程では、鋼管３に取り付けられている全方位プリズム式ターゲット９を、トータルステーション１０によって自動追尾させて、全方位プリズム式ターゲット９に係る基準位置を取得するようになっている。また、パーソナルコンピューター２０は、トータルステーション１０がターゲットの基準位置を取得した際の時刻も計時し、前記基準位置データに計時した時刻データを付加するように設定される。
【００３３】
次に、トータルステーション１０が、どのようなデータを取得するかについてより詳しく説明する。図５は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって取得されるデータを説明する図である。図５（Ａ）は鋼管３の実際の回転を示しており、図５（Ｂ）は鋼管３が圧入しているときに取得されるデータを模式的に示し、図５（Ｃ）は鋼管３が空回りしているときに取得されるデータを模式的に示している。
【００３４】
例えばトータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０は、鋼管３が１回転して、地中に圧入する間に、全方位プリズム式ターゲット９に係る基準位置の３次元位置座標と、当該位置座標取得時刻としてデータＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，
ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）を取得する。
【００３５】
また、トータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０は、鋼管３が地中に圧入せず、空回りしている間には、全方位プリズム式ターゲット９に係る基準位置の３次元位置座標と、当該位置座標が空回りをしているときのものであることを示すフラグｆとで構成されるデータＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｆ），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｆ），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｆ），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｆ）を取得する。なお、フラグｆに代えて、他のデータを付加するようにしてもよい。例えば、何回転目の空回し時に取得されたデータであることを示すデータを付加するようにしてもよい。
【００３６】
トータルステーション１０は、ターゲットが追尾可能な位置に存在する間、上記のような位置データ取得を継続する。また、トータルステーション１０で取得されたデータは、パーソナルコンピューター２０側に順次送信され、前記位置データに時刻データが付加される。パーソナルコンピューター２０側では受信したトータルステーション１０からの位置データに時刻データを付加して記憶すると共に、さらに位置データ・時刻データに対してデータ処理を行い、データ処理済みのデータについても記憶する処理を実行する。
【００３７】
次に、トータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０によって実行されるデータ取得処理について説明する。図６は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【００３８】
図６において、ステップＳ１００で、データ取得処理が開始されると、ステップＳ１０１においては、変数Ｎ、Ｍそれぞれに対して１がセットされる。変数Ｎは鋼管３が圧入されている時に回転した数をカウントするカウンタであり、変数Ｎは鋼管３が空回しされている時に、回転した数をカウントするカウンタである。
【００３９】
ステップＳ１０２の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ１０２では、鋼管３が圧入中であるか否かが判定される。なお、このような判定のためのデータとしては、全旋回式鋼管打設機７から入力されるようにしてもよいし、パーソナルコンピューター２０からマニュアルで入力されるようにしてもよい。
【００４０】
ステップＳ１０３では、全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得し、次のステップＳ１０４では、全方位プリズム式ターゲット９の当該位置データに時刻データを付加する。
【００４１】
次のステップＳ１０５では、Ｎ回目の１回転が終了したか否かが判定される。ステップＳ１０５の判定がＮＯであるときにはステップＳ１０３に戻り、当該判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１０６に進む。
【００４２】
ステップＳ１０６では、Ｎが１インクリメントされ、続くステップＳ１１１では、データ取得処理が終了したかが判定される。ステップＳ１１１の判定がＮＯであるときにはステップＳ１０２に戻り、判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１１２に進み処理を終了する。
【００４３】
一方、ステップＳ１０２の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ１０７では、全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得し、次のステップＳ１０８においては、全方位プリズム式ターゲット９の位置データにＭ回目の空回しデータであることを示すデータを付加する。
【００４４】
ステップＳ１０９では、Ｍ回目の空回しが終了したか否かが判定される。ステップＳ１０９における判定がＮＯであるときにはステップＳ１０７に戻りループし、判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１１０に進む。
【００４５】
ステップＳ１１０では、Ｍが１インクリメントされ、続くステップＳ１１１では、データ取得処理が終了したかが判定される。ステップＳ１１１の判定がＮＯであるときにはステップＳ１０２に戻り、判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１１２に進み処理を終了する。
【００４６】
次に、以上のようにトータルステーション１０・パーソナルコンピューター２０で取得
されたデータをパーソナルコンピューター２０でデータ処理する方法について説明する。図７は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ処理のフローチャートを示す図である。
【００４７】
図７において、ステップＳ２００で、取得されたデータの処理が開始されると、続くステップＳ２０１においては、N＝１、M＝１がセットされる。
【００４８】
ステップＳ２０２においては、まず第N回点目の圧入時における全方位プリズム式ター
ゲット９の１回転分のデータを取得する。
【００４９】
続く、ステップＳ２０３では、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管芯座標（ｘo，ｙo）を算出する。
【００５０】
ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）で、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，・・・，Ｐ10の各点が1つの楕円上に存在するものと仮定する。鋼管芯座標を（
ｘo，ｙo）とし、長軸と楕円の交点と鋼管芯座標（ｘo，ｙo）との間の長さをa、短軸と
楕円の交点と鋼管芯座標（ｘo，ｙo）との間の長さをｂ、楕円の傾きをθとすると、下式（１）が成立する。
【００５１】
【数１】
式（１）をｘi、ｙi（ｉ＝１，２，・・・１０）について整理すると式（２）となる。
【００５２】
【数２】
各項の未知数部分に対して、変数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを用いて、下式（３）で表すこととする。
【００５３】
【数３】
式（３）の２乗和が最小になるようにＡ〜Ｅの値をきめてやればいいことになる。２乗和は式（４）で表すことができる。
【００５４】
【数４】
上式（４）をA〜Eについて変微分し、行列式で表すと下式（５）になる。
【００５５】
【数５】
左から（５）式中左辺の左の行列式の逆行列を掛ければＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを下式（６）の行列演算で求めることができる。
【００５６】
【数６】
（６）式のｘi，ｙiに１０個の測定データＰ1（ｘ1，ｙ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2）・・・Ｐ10 （ｘ10，ｙ10）のデータを当てはめて行列演算でＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを計算する。
【００５７】
例えば
【００５８】
【数７】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが求まれば、鋼管芯座標ｘ0，ｙ0は下式（８）により求めることができる。
【００５９】
【数８】
また、ステップＳ２０４においては、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管高さ（ｚo）を算出する。ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（
ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10
；ｔ10）であるときには、鋼管高さ（ｚo）は下式のように求めることができる。
【００６０】
【数９】
続く、ステップＳ２０５においては、取得したデータのうち最もトータルステーション１０に近い位置データの時刻データを、第Ｎ回点目におけるデータ取得時刻ｔoとして抽
出する。
【００６１】
ステップＳ２０６においては、（前回、今回）実測の鋼管高さ（ｚo）とｔoとから厚入速度Ｖoを算出する。
【００６２】
ステップＳ２０７においては、圧入回転時に取得された全てのデータ処理が終了したか否かが判定される。当該判定がＮＯであるときには、ステップＳ２０８でＮを１インクリメントし、ステップＳ２０２に戻り、ＹＥＳであるときにはステップＳ２０９に進む。
【００６３】
ステップＳ２０９においては、第Ｍ回点目の空回し時における全方位プリズム式ターゲット９の１回転分のデータを取得する。
【００６４】
次のステップＳ２１０においては、取得したデータから規定される全方位プリズム式ターゲット９の近似面Ｈを算出する。ここで、ここで、第Ｍ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）であるときには、近似面Ｈを求める。この近似面H（平面）は、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，…Ｐ10がその上に存在するものと仮定する平面である。ここで、平
面Hの方程式は、高さをｚ、面の縦横方向をｘ，ｙとすると下式（１０）となる。
【００６５】
【数１０】
本例のように、１０個の取得データを、点群P（ｘi，ｙi，ｚi）（ｉ＝１…１０）とし、ａ，ｂ，ｃを未知数とする。また、平面Hと各点の高さデータの差をＥｉとすると式（
１１）となる。
【数１１】
Ｅiの二乗の和をＦで表すとすると下式（１２）となる。
【００６６】
【数１２】
式（１）におけるＦを最小とするａ，ｂ，ｃを求める最小二乗法により、以下計算する。Ｆはａ，ｂ，ｃについて２次の関数なので、最小値を求めるにはａ，ｂ，ｃについて偏微分した式が０となる極値を求める。ａ，ｂ，ｃについて偏微分すると（１３）式、（１４）式、（１５）式となり、３元連立方程式となる。
【００６７】
【数１３】
【００６８】
【数１４】
【００６９】
【数１５】
これを行列に書き直すと（１６）式で表すことができる。
【００７０】
【数１６】
次に、（１６）式左辺の左側の行列の逆行列を両辺に乗じて、式（１７）を得る。これにより未知数ａ，ｂ，ｃを求めることができる。ａ，ｂ，ｃを求め、（１０）式に代入することで平面の方程式ができる。
【００７１】
【数１７】
ステップＳ２１１では、前記近似面Ｈから鋼管３の傾きθを算出する。ここで、傾きθは下式のように求めることができる。
【００７２】
式（１０）乃至式（２０）で求めた（ａ，ｂ，ｃ）は面Hの法線ベクトルである。（図
９参照。）法線ベクトルをＱとするとＱ（ａ，ｂ，ｃ）のｚ軸に対する角度を傾斜角とし、Ｑ（ａ，ｂ，ｃ）のｘｙ平面上の方向を傾斜方向として計算する。
【００７３】
Ｑ（ａ，ｂ，ｃ）は面Hの法線ベクトルを表す。鋼管３の傾斜は法線ベクトルＱ（ａ，
ｂ，ｃ）の、ｚ軸に対する傾きθで表すことができ、方向は測量座標系の方位角φで表す。
【００７４】
法線ベクトルｎの大きさを｜ｎ’｜とすると、傾きθは（１８）で算出することができる。
【００７５】
【数１８】
また、方位角φは式（１９）で算出できる。
【００７６】
【数１９】
ステップＳ２１２においては、空回し回転時に取得された全てのデータ処理が終了したか否かが判定される。当該判定がＮＯであるときには、ステップＳ２１３でＭを１インクリメントし、ステップＳ２０９に戻り、ＹＥＳであるときにはステップＳ２１４に進み、上記のような各処理で算出された各算出データを、パーソナルコンピューター２０の記憶部（不図示）に記憶する処理を実行する。このような処理によって記憶されるデータの構造を図１０に示す。図１０は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって記憶される処理データを説明する図である。続いて、ステップＳ２１５に進み、データ処理を終了する。
【００７７】
以上のような本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管３を旋回させながら地中に圧入する工法における鋼管芯の位置、鋼管高さ、鋼管圧入速度、鋼管の傾斜を測定すると共に記憶・管理することが可能となる。
【００７８】
また、本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管の傾斜による偏心をリアルタイムに検出することができるようになるため、鋼管の偏心量が規格値を超過した場合、打設途中には把握することができ、その結果、打設作業の手戻りを小さく抑えることが可能となる。
【００７９】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。先の実施形態においては、鋼管３の傾きを算出するために鋼管３の空回しを行い、データ取得するようにしていた。これに対して、本第２実施形態においては、トータルステーション１０が自動追尾可能な全方位プリズム式ターゲットを２つ鋼管３に取り付けて、これら２つのターゲットからの情報を得て、鋼管３の傾きを算出するように構成する。以下、詳しく第２実施形態について説明する。
【００８０】
まず、回転式鋼管打設施工管理システム、回転式鋼管打設施工管理方法によって、鋼管打設の施工を管理するための準備工程について説明する。図１１は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程を説明する図である。
【００８１】
図１１（Ａ）は円筒中空状の鋼管３に、トータルステーション１０が自動追尾可能な全方位プリズム式ターゲット９、９’を取り付ける工程を示したものである。このような鋼管３としてスパイラル状の回転翼付きの鋼管を用いるようにしてもよい。
【００８２】
図１２は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における鋼管３への全方位プリズム式ターゲット９の取り付けを説明する図である。第１の全方位プリズム式ターゲット９及び第２の全方位プリズム式ターゲット９’はいずれも、ターゲット取り付け部材８に取り付けられ、鋼管３の外周からそれぞれ所定の距離を離間されて配置される
ようにされている。
【００８３】
図１２において、線Ａ−Ａ’は鋼管３の中心線を示している。また、この線Ａ−Ａ’と、鋼管３の一方の開口端部がなす平面との交点がＱである。このＱ点から距離Ｈ1にある
点Ｒからの垂線上の距離Ｄ1の点に、ちょうど第１の全方位プリズム式ターゲット９の基
準位置（第１位置）がくるように、第１の全方位プリズム式ターゲット９は取り付けられる。
【００８４】
また、Ｑ点から距離Ｈ2にある点Ｓからの垂線上の距離Ｄ2（ただし、Ｄ1＜Ｄ2）の点に、ちょうど第１の全方位プリズム式ターゲット９の基準位置（第２位置）がくるように、第２の全方位プリズム式ターゲット９’は取り付けられる。
【００８５】
ここで、第１の全方位プリズム式ターゲット９の基準位置（第１位置）と第２の全方位プリズム式ターゲット９’ の基準位置（第２位置）とは、任意の位置とすることができ
るが、第１の全方位プリズム式ターゲット９の基準位置（第１位置）と第２の全方位プリズム式ターゲット９’ の基準位置（第２位置）とを結ぶ線が、線Ａ−Ａ’と平行となる
ように設定されていると、計算を簡略化することが可能である。
【００８６】
本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法においては、上記のようにして鋼管３に取り付けられた第１の全方位プリズム式ターゲット９、第２の全方位プリズム式ターゲット９’が、トータルステーション１０によって自動追尾されることによって、第１位置と第２位置とが求められるようになっているが、鋼管３は回転しながら地中に圧入する工法が採用されているため、第１の全方位プリズム式ターゲット９、第２の全方位プリズム式ターゲット９’の鋼管３の裏側を回転しているときには、トータルステーション１０にとって各ターゲットが死角に入ってしまうこととなる。
【００８７】
図１３は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法におけるトータルステーション１０による測定範囲を説明する図である。図１３は鋼管３とこれに取り付けられたターゲットと、トータルステーション１０とを模式的にみた上面図である。図に示されるように、ターゲットが鋼管３の外周囲φの範囲内に存在するときに、ターゲットはトータルステーション１０から追尾可能となり、第１位置と第２位置に係る情報を取得することが可能となる。
【００８８】
ここで、鋼管３の直径が２０００ｍｍで、第１の全方位プリズム式ターゲット９、第２の全方位プリズム式ターゲット９’が鋼管３から５０ｃｍ張り出すように取り付けられており、これらのターゲットを追尾するトータルステーションがおよそ鋼管３から３０ｍ離れて設置されている場合には、φは約２７０°となり測定されたターゲットの位置から鋼管芯座標を算出するのに問題はない。なお、このような実数値例によって、本発明が限定されることはなく、あくまで一例であることを付記しておく。
【００８９】
図１１（Ｂ）は、ターゲット６とトータルステーション１０とを用いて、鋼管３を打つ際の設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）の位置を割り出している様子を示している。図１
１（Ｂ）で鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）を割り出して、鋼管３の打設が終了するまで、
トータルステーション１０を移動させる必要はない。
【００９０】
ここで、トータルステーション１０は、ターゲットを自動追尾して、このターゲットに対して光波を射出し、ターゲットで反射された光波を計測することによって、ターゲットとの間の距離、鉛直角度、水平角度を取得して、当該ターゲットの位置座標を算出するものである。また、このようなこのようなトータルステーション１０は一般的に、外部の情報処理装置と接続可能なインターフェイスが設けられており、本第２実施形態では、この
ようなインターフェイスに、パーソナルコンピューター２０が接続されている。このようなパーソナルコンピューター２０としては現在普及している汎用のものを用いることができる。また、パーソナルコンピューター２０には計時機能も内蔵されており、トータルステーション１０がターゲットを測定し、このデータを取り込んだ時刻を取得することができるようになっている。
【００９１】
なお、トータルステーション１０は、従来周知の方法によって絶対座標が既知であるポイントに設置されているものとする。
【００９２】
パーソナルコンピューター２０はトータルステーション１０で取得されたデータを取り込んで、データ処理を行うことができるプログラムが不図示の記憶部に記憶されている。本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる処理はこのようなプログラムに基づいて実行されるものである。
【００９３】
なお、第２実施形態においては、第１の全方位プリズム式ターゲット９、第２の全方位プリズム式ターゲット９’のそれぞれを追尾するために独立した２台トータルステーションを設け、これら２台トータルステーションをパーソナルコンピューター２０に接続するようにこうせいしてもよい。
【００９４】
図１１（Ｃ）は、上記のように割り出された設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）に基づ
いて全旋回式鋼管打設機７を設置した様子を示している。
【００９５】
さらに、図１１（Ｄ）は全旋回式鋼管打設機７に、図１１（Ａ）で説明した鋼管３を取り付けた状態を示している。図１１（Ｄ）のような状態から、全旋回式鋼管打設機７を動作させることで、鋼管３を地中に圧入する。
【００９６】
図１４は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる施工管理を説明する図である。全旋回式鋼管打設機７による鋼管３の圧入工程では、鋼管３に取り付けられている第１の全方位プリズム式ターゲット９及び第２の全方位プリズム式ターゲット９’を、トータルステーション１０によって自動追尾させて、第１の全方位プリズム式ターゲット９に係る第１位置、及び第２の全方位プリズム式ターゲット９’に係る第２位置を取得するようになっている。また、パーソナルコンピューター２０は、トータルステーション１０がターゲットの位置を取得した際の時刻も計時しておくように設定される。
【００９７】
次に、トータルステーション１０が、どのようなデータを取得するかについてより詳しく説明する。図１５は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって取得されるデータを説明する図である。図１５（Ａ）は鋼管３の実際の回転を示しており、図１５（Ｂ）はそれに対応する間にトータルステーション１０で取得されるデータを模式的に示している。
【００９８】
例えばトータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０は、鋼管３が１回転する間に、第１の全方位プリズム式ターゲット９に係る第１位置の３次元位置座標と、当該位置座標取得時刻としてデータＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；
ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）を取得し、第２の全方位プリズム式ターゲット９’に係る第２位置の座標と、当該位置座標取得時刻としてデータＰ'1（ｘ'1，ｙ'1，ｚ'1；'ｔ1），Ｐ'2（ｘ'2，ｙ'2，ｚ'2；ｔ'2），Ｐ'3（ｘ'3，ｙ'3，ｚ'3；ｔ'3），・・・，Ｐ'10（ｘ'10，ｙ'10，ｚ'10；ｔ'10）を取得
する。
【００９９】
トータルステーション１０は、ターゲットが追尾可能な位置に存在する間、上記のような位置データ取得を継続する。また、トータルステーション１０で取得されたデータは、パーソナルコンピューター２０側に送信され、前記位置データに時刻データが付加される。パーソナルコンピューター２０側では受信したトータルステーション１０からの位置データに時刻データを付加して記憶すると共に、さらに位置データ・時刻データに対してデータ処理を行い、データ処理済みのデータについても記憶する処理を実行する。
【０１００】
次に、トータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０によって実行されるデータ取得処理について説明する。図１６は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【０１０１】
図１６において、ステップＳ３００で、データ取得処理が開始されると、ステップＳ３０１においては、変数Ｎに対して１がセットされる。変数Ｎは鋼管３が圧入されている時に回転した数をカウントするカウンタである。
【０１０２】
ステップＳ３０２では、第１の全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得し、次のステップＳ３０３では、第１の全方位プリズム式ターゲット９の当該位置データに時刻データを付加する。
【０１０３】
次のステップＳ３０４では、Ｎ回目の１回転が終了したか否かが判定される。ステップＳ３０４の判定がＮＯであるときにはステップＳ３０５に進み、当該判定がＹＥＳであるときにはステップＳ３０８に進む。
【０１０４】
ステップＳ３０５では、第２の全方位プリズム式ターゲット９’の位置データを取得し、次のステップＳ３０６では、第２の全方位プリズム式ターゲット９’の当該位置データに時刻データを付加する。
【０１０５】
次のステップＳ３０７５では、Ｎ回目の１回転が終了したか否かが判定される。ステップＳ３０７の判定がＮＯであるときにはステップＳ３０２に戻り、当該判定がＹＥＳであるときにはステップＳ３０８に進む。
【０１０６】
ステップＳ３０８では、Ｎが１インクリメントされ、続くステップＳ１０９では、データ取得処理が終了したかが判定される。ステップＳ１０９の判定がＮＯであるときにはステップＳ３０２に戻り、判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１１０に進み処理を終了する。
【０１０７】
次に、以上のようにトータルステーション１０・パーソナルコンピューター２０で取得されたデータをパーソナルコンピューター２０でデータ処理する方法について説明する。図１７は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ処理のフローチャートを示す図である。
【０１０８】
図１７において、ステップＳ２００で、取得されたデータの処理が開始されると、続くステップＳ２０１においては、N＝１がセットされる。
【０１０９】
ステップＳ４０２においては、まず第N回点目における第１の全方位プリズム式ターゲ
ット９の１回転分のデータを取得する。図１５を例に挙げるならば、ステップＳ４０２で取得されるデータはＰ1，Ｐ2，Ｐ3，・・・，Ｐ10の各データが取得される。
【０１１０】
続く、ステップＳ４０３では、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管芯座標（ｘo，ｙo）を算出する。
【０１１１】
ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）であるとき
には、鋼管芯座標（ｘo，ｙo）は、式（８）により算出することができる。
【０１１２】
また、ステップＳ４０４においては、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管高さ（ｚo）を算出する。ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（
ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10
；ｔ10）であるときには、鋼管高さ（ｚo）は、式（９）により算出することができる。
【０１１３】
続く、ステップＳ４０５においては、取得したデータのうち最もトータルステーション１０に近い位置データの時刻データを、第Ｎ回点目におけるデータ取得時刻ｔoとして抽
出する。
【０１１４】
ステップＳ４０６においては、（前回、今回）実測の鋼管高さ（ｚo）とｔoとから厚入速度Ｖoを算出する。
【０１１５】
ステップＳ４０７においては、まず第N回点目における第２の全方位プリズム式ターゲ
ット９’の１回転分のデータを取得する。図１５を例に挙げるならば、ステップＳ４０７で取得されるデータはＰ'1，Ｐ'2，Ｐ'3，・・・，Ｐ'10の各データが取得される。
【０１１６】
続く、ステップＳ４０８では、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管芯座標（ｘo，ｙo）を算出する。
【０１１７】
ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ'1（ｘ'1，ｙ'1，ｚ'1；'ｔ1），Ｐ'2（ｘ'2，ｙ'2，ｚ'2；ｔ'2），Ｐ'3（ｘ'3，ｙ'3，ｚ'3；ｔ'3），・・・，Ｐ'10（ｘ'10，ｙ'10，ｚ'10；ｔ'10）であるとき、鋼管芯座標（ｘ'o，ｙ'o）は、式（１）乃至式（８）で説明した
方法と同様の方法で求めることができる。
【０１１８】
また、ステップＳ４０９においては、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管高さ（ｚo）を算出する。ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ'1（ｘ'1，ｙ'1，ｚ'1；'ｔ1），
Ｐ'2（ｘ'2，ｙ'2，ｚ'2；ｔ'2），Ｐ'3（ｘ'3，ｙ'3，ｚ'3；ｔ'3），・・・，Ｐ'10（
ｘ'10，ｙ'10，ｚ'10；ｔ'10）であるとき、鋼管高さ（ｚ'o）は、式（９）と同様の方法で求めることができる。
【０１１９】
続く、ステップＳ４１０においては、取得したデータのうち最もトータルステーション１０に近い位置データの時刻データを、第Ｎ回点目におけるデータ取得時刻ｔ'oとして抽出する。
【０１２０】
ステップＳ４１１においては、（前回、今回）実測の鋼管高さ（ｚ'o）とｔ'oとから厚入速度Ｖ'oを算出する。
【０１２１】
次の、ステップＳ４１２においては、実測鋼管芯位置座標（ｘo，ｙo，ｚo）と実測鋼
管芯位置座標（ｘ'o，ｙ'o，ｚ'o）とから鋼管の傾きθを算出する。ここで、鋼管の傾きθは以下のように求めることができる。
【０１２２】
先に求めた鋼管高さ（ｚo）と鋼管高さ（ｚ'o）の差をΔｚとする。すなわち、式（２
０）とする。
【０１２３】
【数２０】
第１の全方位プリズム式ターゲット９による上部の鋼管芯座標（ｘo，ｙo，ｚo）、及
び、第２の全方位プリズム式ターゲット９'による下部の鋼管芯座標 （ｘ'o，ｙ'o，ｚ'o）をｘｙ平面に投影したときの座標を、それぞれＯ（ｘo，ｙo）、Ｏ'（ｘ'o，ｙ'o）とする。（図１８、図１９参照。）上下プリズムとも回転中心はｘｙ平面上にある。
【０１２４】
ｘｙ平面上における中心Ｏ’を基準にしたときの中心ＯへのベクトルをＳＮとするとＳＮの大
きさは式（２１）となる。またベクトルＳＲの大きさはΔｚに均しく、式（２２）で表すことができる。（図１８、図１９参照。）
【０１２５】
【数２１】
【０１２６】
【数２２】
したがって、ｚ軸に対する傾斜θは下式（２３）となる。
【０１２７】
【数２３】
また、方位角φは下式（２４）となる。
【０１２８】
【数２４】
ステップＳ４１３においては、全ての回転分のデータ処理が終了したか否かが判定される。当該判定がＮＯであるときには、ステップＳ４１４でＮを１インクリメントし、ステップＳ４０２に戻り、ＹＥＳであるときにはステップＳ４１５に進み、上記のような各処理で算出された各算出データを、パーソナルコンピューター２０の記憶部（不図示）に記憶する処理を実行する。このような処理によって記憶されるデータの構造を図２０に示す。図２０は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって記憶される処理データを説明する図である。続いて、ステップＳ４１６に進み、データ処理を終了する。
【０１２９】
以上のような第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管３を旋回させながら地中に圧入する工法における鋼管芯の位置、鋼管高さ、鋼管圧入速度、鋼管の傾斜を測定すると共に記憶・管理することが可能となる。
【０１３０】
また、本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管の傾斜による偏心をリアルタイムに検出することができるようになるため、鋼管の偏心量が規格値を超過した場合、打設途中には把握することができ、その結果、打設作業の手戻りを小さく抑えることが可能となる。
【０１３１】
次に、本発明の他の実施形態である第３実施形態について説明する。これまで説明した実施形態においては、１本の鋼管３を旋回させながら打設する施工の管理を例に挙げて説明してきたが、本発明においてはこのような１本の鋼管３の施工管理以外にも、連結しつつ打設するケーシングチューブ４の施工管理に用い得るので、以下、このようなケーシングチューブ４の施工管理について説明する。なお、特許請求の範囲における「鋼管」は、このようなケーシングチューブ４をも含む上位概念的な用語として用いている。
【０１３２】
なお、本発明において、ケーシングチューブ４の施工管理を行う上で、全方位プリズム式ターゲットを１つ用いる第１実施形態に係る方法、全方位プリズム式ターゲットを２つ用いる第２実施形態に係る方法のいずれも用いることができるが、以下の例では前者の方法を例に説明する。
【０１３３】
図２１は本発明の第３実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程・施工管理工程を説明する図である。
【０１３４】
ケーシングチューブ４は、例えば、ケーシングチューブ４−１、ケーシングチューブ４−２、ケーシングチューブ４−３、ケーシングチューブ４−４を順次連結しつつ、地中に打設するように構成されるものである。図２１（Ａ）は、最初に打設を行う円筒中空状のケーシングチューブ４―１に、トータルステーション１０が自動追尾可能な全方位プリズム式ターゲット９を取り付ける工程を示したものである。トータルステーション１０の取り付け等については第１実施形態と同様の方法を採用することができる。
【０１３５】
図２１（Ｂ）は、ターゲット６とトータルステーション１０とを用いて、最初のケーシングチューブ４−１を打設する際の設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）の位置を割り出し
ている様子を示している。図２１（Ｂ）で鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）の位置を割り出
した後、ケーシングチューブ４全体の打設が終了するまで、トータルステーション１０を移動させる必要はない。
【０１３６】
図２１（Ｃ）は、上記のように割り出された設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）に基づ
いて全旋回式鋼管打設機７を設置した様子を示している。
【０１３７】
さらに、図２１（Ｄ）は全旋回式鋼管打設機７に、図２１（Ａ）で説明したケーシングチューブ４−１を取り付けた状態を示している。図２１（Ｄ）のような状態から、全旋回式鋼管打設機７を動作させることで、ケーシングチューブ４―１を地中に圧入する。
【０１３８】
図２１（Ｄ）におけるケーシングチューブ４―１の打設工程中は、第１実施形態で説明した方法と同様の方法で、全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得して、パーソナルコンピューター２０にデータを取り込むようにする。
【０１３９】
次に、ケーシングチューブ４―１の打設が完了すると、図２１（Ｅ）に示すように、ケーシングチューブ４―１にケーシングチューブ４―２を連結すると共に、ケーシングチューブ４―２に全方位プリズム式ターゲット９を取り付けるようにする。ケーシングチューブ４―２の打設工程中においても、第１実施形態で説明した方法と同様の方法で、全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得して、パーソナルコンピューター２０にデー
タを取り込むようにする。以上のような工程を、ケーシングチューブ４全体が打設されるまで、順次繰り返して、ケーシングチューブ４全体の打設工程中のデータを、パーソナルコンピューター２０に取り込み、取り込まれたデータに基づいて施工管理データを作成する。このような管理データの作成は、第１実施形態で説明した方法と同様の方法を用いることができる。
【０１４０】
以上のようなケーシングチューブ４を用いた打設においても、これまで説明した実施形態と同様の効果を享受することが可能である。
【０１４１】
なお、本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び方法は、ケーシングチューブ（或いは、鋼管）の打設を行いながら、ケーシングチューブ中の土砂をハンバーグラブ（ベノト機）で取り除く、所謂、中堀を行う工法の施工管理についても適用可能であるし、また、このような中堀を行わない工法の施工管理にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１４２】
３・・・鋼管
４・・・ケーシングチューブ
６・・・ターゲット
７・・・全旋回式鋼管打設機
８・・・ターゲット取り付け部材
９、９’・・・全方位プリズム式ターゲット
１０・・・トータルステーション
２０・・・パーソナルコンピューター（情報処理装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理するために用いられる回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弱い地盤の上に建物を建設する際には、地盤に対して予め鋼管を打っておき、基礎を固めることがしばしば行われる。このような鋼管打設においては、その施工を管理するための管理システムなどがいくつか提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００６−２９９６６９号公報）には、検出手段によって、鋼管打設機に付設された検出手段４と、検出手段４ により検出される深度データ、回転トルク、押し込み力、１回転あたりの貫入量等の各種情報を記憶する記憶部６とを有する杭施工管理装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２９９６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の鋼管打設施工管理システムにおいては、検出手段によって、深度データ、回転トルク、押し込み力、１回転あたりの貫入量が検出されて、これらのデータが記憶されるようになっているが、鋼管芯の位置、鋼管高さ、鋼管圧入速度、鋼管の傾斜を検出して記憶しておくことについては開示がない。鋼管を旋回させながら地中に圧入することにより、鋼管を地面に打設する工法においては、鋼管の回転に伴い、鋼管が傾斜して、設計杭芯からずれてしまうことなどが考えられるが、従来このような傾斜を検出して管理を行う技術がなく問題であった。
【０００５】
また、上記のように、従来、このような鋼管の傾斜による偏心をリアルタイムに検出することができなかったため、鋼管の偏心量が規格値を超過しても、打設途中には把握できなかった。その結果、打設作業の手戻りが大きくなり、作業時間のロスが生じた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような問題を解決するために、請求項１に係る発明は、
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得するトータルステーションと、前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出し、前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する情報処理装置と、からなることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システムにおいて、前記情報処理装置が、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さを記憶部に記憶する。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システムにおいて、前記情報処理装置が、前記トータルステーションで前記ターゲットに係る位置情報を取得した時間を、時間情報として前記位置情報に対して付加し、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さと前記時間情報とから鋼管圧入速度を算出し、前記鋼管圧入速度を記憶部に記憶する。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システムにおいて、前記情報処理装置が、前記位置情報によって規定される平面を求め、前記平面から鋼管傾きを算出し、前記鋼管傾きを記憶部に記憶することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、前記鋼管に取り付けられた第１ターゲットと第２ターゲットの自動追尾を行い、前記第１ターゲットに係る第１位置情報と前記第２ターゲットに係る第２位置情報を取得するトータルステーションと、前記第１位置情報に基づいて第１実測鋼管芯座標を算出し、前記第２位置情報に基づいて第２実測鋼管芯座標を算出し、前記第１実測鋼管芯座標と前記第２実測鋼管芯座標に基づいて前記鋼管傾きを算出し、前記鋼管傾きを記憶部に記憶する情報処理装置と、からなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出する工程と、前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する工程と、からなることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さを記憶部に記憶する情報処理装置と、からなることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、前記トータルステーションで前記ターゲットに係る位置情報を取得した時間を、時間情報として前記位置情報に対して付加する工程と、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出する工程と、前記鋼管高さと前記時間情報とから鋼管圧入速度を算出する工程と、前記鋼管圧入速度を記憶部に記憶する工程と、からなることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、前記位置情報によって規定される平面を求める工程と、前記平面から鋼管傾きを算出する工程と、前記鋼管傾きを記憶部に記憶する工程と、からなることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る発明は、鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられた第１ターゲットと第２ターゲットの自動追尾を行い、前記第１ターゲットに係る第１位置情報と前記第２ターゲットに係る第２位置情報を取得する工程と、前記第１位置情報に基づいて第１実測鋼管芯座標を算出する工程と、前記第２位置情報に基づいて第２実測鋼管芯座標を算出する工程と、前記第１実測鋼管芯座標と前記第２実測鋼管芯座標に基づいて前記鋼管傾きを算出する工程と、前記鋼管傾きを記憶部に記憶する工程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管を旋回させながら地中に圧入する工法における鋼管芯の位置、鋼管高さ、鋼管圧入速度、鋼管の傾斜を測定すると共に記憶・管理することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管の傾斜による偏心をリアルタイムに検出することができるようになるため、鋼管の偏心量が規格値を超過した場合、打設途中には把握することができ、その結果、打設作業の手戻りを小さく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における鋼管３への全方位プリズム式ターゲット９の取り付けを説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法におけるトータルステーション１０による測定範囲を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる施工管理を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって取得されるデータを説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【図８】鋼管芯座標（ｘo，ｙo）の算出方法を説明する図である。
【図９】近似面Ｈから鋼管３の傾きθを算出するする方法を説明する図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって記憶される処理データを説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程を説明する図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における鋼管３への全方位プリズム式ターゲット９の取り付けを説明する図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法におけるトータルステーション１０による測定範囲を説明する図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる施工管理を説明する図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって取得されるデータを説明する図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【図１８】鋼管３の傾きθを算出するする方法を説明する図である。
【図１９】鋼管３の傾きθを算出するする方法を説明する図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって記憶される処理データを説明する図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程・施工管理工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。まず、回転式鋼管打設施工管理システム、回転式鋼管打設施工管理方法によって、鋼管打設の施工を管理するための準備工程について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程を説明する図である。
【００２０】
図１（Ａ）は円筒中空状の鋼管３に、トータルステーション１０が自動追尾可能な全方位プリズム式ターゲット９を取り付ける工程を示したものである。このような鋼管３としてスパイラル状の回転翼付きの鋼管を用いるようにしてもよい。
【００２１】
図２は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における鋼管３への全方位プリズム式ターゲット９の取り付けを説明する図である。全方位プリズム式ターゲット９はターゲット取り付け部材８に取り付けられ、鋼管３の外周から所定距離離間されて配置されるようにされている。
【００２２】
図２において、線Ａ−Ａ’は鋼管３の中心線を示している。また、この線Ａ−Ａ’と、鋼管３の一方の開口端部がなす平面との交点がＱである。このＱ点から距離Ｈ1にある点
Ｒからの垂線上の距離Ｄ1の点に、ちょうど全方位プリズム式ターゲット９の基準位置が
くるように、第１の全方位プリズム式ターゲット９は取り付けられる。前記の点Ｒの座標は、（ターゲット９の基準位置から求められる）鋼管芯の座標と称するものとする。
【００２３】
本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法においては、上記のようにして鋼管３に取り付けられた第１の全方位プリズム式ターゲット９が、トータルステーション１０によって自動追尾されることによって、基準位置が求められるようになっているが、鋼管３は回転しながら地中に圧入する工法が採用されているため、第１の全方位プリズム式ターゲット９の鋼管３の裏側を回転しているときには、トータルステーション１０にとって各ターゲットが死角に入ってしまうこととなる。
【００２４】
図３は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法におけるトータルステーション１０による測定範囲を説明する図である。図３は鋼管３とこれに取り付けられたターゲットと、トータルステーション１０とを模式的にみた上面図である。図に示されるように、ターゲットが鋼管３の外周囲φの範囲内に存在するときに、ターゲットはトータルステーション１０から追尾可能となり、基準位置に係る情報を取得することが可能となる。
【００２５】
ここで、鋼管３の直径が２０００ｍｍで、全方位プリズム式ターゲット９が鋼管３から５０ｃｍ張り出すように取り付けられており、これらのターゲットを追尾するトータルステーションがおよそ鋼管３から３０ｍ離れて設置されている場合には、φは約２７０°となり測定されたターゲットの位置から鋼管芯座標を算出するのに問題はない。なお、このような実数値例によって、本発明が限定されることはなく、あくまで一例であることを付記しておく。
【００２６】
図１（Ｂ）は、ターゲット６とトータルステーション１０とを用いて、鋼管３を打設する際の設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）の位置を割り出している様子を示している。図
１（Ｂ）で設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）を割り出して、鋼管３の打設が終了するま
で、トータルステーション１０を移動させる必要はない。
【００２７】
ここで、トータルステーション１０は、ターゲットを自動追尾して、このターゲットに対して光波を射出し、ターゲットで反射された光波を計測することによって、ターゲットとの間の距離、鉛直角度、水平角度を取得して、当該ターゲットの位置座標を算出するも
のである。また、このようなトータルステーション１０は一般的に、外部の情報処理装置と接続可能なインターフェイスが設けられており、本実施形態では、このようなインターフェイスに、パーソナルコンピューター２０が接続されている。このようなパーソナルコンピューター２０としては現在普及している汎用のものを用いることができる。また、パーソナルコンピューター２０には計時機能も内蔵されており、トータルステーション１０がターゲットを測定し、このデータを取り込んだ時刻を取得することができるようになっている。
【００２８】
なお、トータルステーション１０は、従来周知の方法によって絶対座標が既知であるポイントに設置されているものとする。
【００２９】
パーソナルコンピューター２０はトータルステーション１０で取得されたデータを取り込んで、データ処理を行うことができるプログラムが不図示の記憶部に記憶されている。本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる処理はこのようなプログラムに基づいて実行されるものである。
【００３０】
図１（Ｃ）は、上記のように割り出された設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）に基づい
て全旋回式鋼管打設機７を設置した様子を示している。
【００３１】
さらに、図１（Ｄ）は全旋回式鋼管打設機７に、図１（Ａ）で説明した鋼管３を取り付けた状態を示している。図１（Ｄ）のような状態から、全旋回式鋼管打設機７を動作させることで、鋼管３を地中に圧入する。
【００３２】
図４は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる施工管理を説明する図である。全旋回式鋼管打設機７による鋼管３の圧入工程では、鋼管３に取り付けられている全方位プリズム式ターゲット９を、トータルステーション１０によって自動追尾させて、全方位プリズム式ターゲット９に係る基準位置を取得するようになっている。また、パーソナルコンピューター２０は、トータルステーション１０がターゲットの基準位置を取得した際の時刻も計時し、前記基準位置データに計時した時刻データを付加するように設定される。
【００３３】
次に、トータルステーション１０が、どのようなデータを取得するかについてより詳しく説明する。図５は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって取得されるデータを説明する図である。図５（Ａ）は鋼管３の実際の回転を示しており、図５（Ｂ）は鋼管３が圧入しているときに取得されるデータを模式的に示し、図５（Ｃ）は鋼管３が空回りしているときに取得されるデータを模式的に示している。
【００３４】
例えばトータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０は、鋼管３が１回転して、地中に圧入する間に、全方位プリズム式ターゲット９に係る基準位置の３次元位置座標と、当該位置座標取得時刻としてデータＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，
ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）を取得する。
【００３５】
また、トータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０は、鋼管３が地中に圧入せず、空回りしている間には、全方位プリズム式ターゲット９に係る基準位置の３次元位置座標と、当該位置座標が空回りをしているときのものであることを示すフラグｆとで構成されるデータＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｆ），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｆ），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｆ），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｆ）を取得する。なお、フラグｆに代えて、他のデータを付加するようにしてもよい。例えば、何回転目の空回し時に取得されたデータであることを示すデータを付加するようにしてもよい。
【００３６】
トータルステーション１０は、ターゲットが追尾可能な位置に存在する間、上記のような位置データ取得を継続する。また、トータルステーション１０で取得されたデータは、パーソナルコンピューター２０側に順次送信され、前記位置データに時刻データが付加される。パーソナルコンピューター２０側では受信したトータルステーション１０からの位置データに時刻データを付加して記憶すると共に、さらに位置データ・時刻データに対してデータ処理を行い、データ処理済みのデータについても記憶する処理を実行する。
【００３７】
次に、トータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０によって実行されるデータ取得処理について説明する。図６は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【００３８】
図６において、ステップＳ１００で、データ取得処理が開始されると、ステップＳ１０１においては、変数Ｎ、Ｍそれぞれに対して１がセットされる。変数Ｎは鋼管３が圧入されている時に回転した数をカウントするカウンタであり、変数Ｎは鋼管３が空回しされている時に、回転した数をカウントするカウンタである。
【００３９】
ステップＳ１０２の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ１０２では、鋼管３が圧入中であるか否かが判定される。なお、このような判定のためのデータとしては、全旋回式鋼管打設機７から入力されるようにしてもよいし、パーソナルコンピューター２０からマニュアルで入力されるようにしてもよい。
【００４０】
ステップＳ１０３では、全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得し、次のステップＳ１０４では、全方位プリズム式ターゲット９の当該位置データに時刻データを付加する。
【００４１】
次のステップＳ１０５では、Ｎ回目の１回転が終了したか否かが判定される。ステップＳ１０５の判定がＮＯであるときにはステップＳ１０３に戻り、当該判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１０６に進む。
【００４２】
ステップＳ１０６では、Ｎが１インクリメントされ、続くステップＳ１１１では、データ取得処理が終了したかが判定される。ステップＳ１１１の判定がＮＯであるときにはステップＳ１０２に戻り、判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１１２に進み処理を終了する。
【００４３】
一方、ステップＳ１０２の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ１０７では、全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得し、次のステップＳ１０８においては、全方位プリズム式ターゲット９の位置データにＭ回目の空回しデータであることを示すデータを付加する。
【００４４】
ステップＳ１０９では、Ｍ回目の空回しが終了したか否かが判定される。ステップＳ１０９における判定がＮＯであるときにはステップＳ１０７に戻りループし、判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１１０に進む。
【００４５】
ステップＳ１１０では、Ｍが１インクリメントされ、続くステップＳ１１１では、データ取得処理が終了したかが判定される。ステップＳ１１１の判定がＮＯであるときにはステップＳ１０２に戻り、判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１１２に進み処理を終了する。
【００４６】
次に、以上のようにトータルステーション１０・パーソナルコンピューター２０で取得
されたデータをパーソナルコンピューター２０でデータ処理する方法について説明する。図７は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ処理のフローチャートを示す図である。
【００４７】
図７において、ステップＳ２００で、取得されたデータの処理が開始されると、続くステップＳ２０１においては、N＝１、M＝１がセットされる。
【００４８】
ステップＳ２０２においては、まず第N回点目の圧入時における全方位プリズム式ター
ゲット９の１回転分のデータを取得する。
【００４９】
続く、ステップＳ２０３では、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管芯座標（ｘo，ｙo）を算出する。
【００５０】
ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）で、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，・・・，Ｐ10の各点が1つの楕円上に存在するものと仮定する。鋼管芯座標を（
ｘo，ｙo）とし、長軸と楕円の交点と鋼管芯座標（ｘo，ｙo）との間の長さをa、短軸と
楕円の交点と鋼管芯座標（ｘo，ｙo）との間の長さをｂ、楕円の傾きをθとすると、下式（１）が成立する。
【００５１】
【数１】
式（１）をｘi、ｙi（ｉ＝１，２，・・・１０）について整理すると式（２）となる。
【００５２】
【数２】
各項の未知数部分に対して、変数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを用いて、下式（３）で表すこととする。
【００５３】
【数３】
式（３）の２乗和が最小になるようにＡ〜Ｅの値をきめてやればいいことになる。２乗和は式（４）で表すことができる。
【００５４】
【数４】
上式（４）をA〜Eについて変微分し、行列式で表すと下式（５）になる。
【００５５】
【数５】
左から（５）式中左辺の左の行列式の逆行列を掛ければＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを下式（６）の行列演算で求めることができる。
【００５６】
【数６】
（６）式のｘi，ｙiに１０個の測定データＰ1（ｘ1，ｙ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2）・・・Ｐ10 （ｘ10，ｙ10）のデータを当てはめて行列演算でＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを計算する。
【００５７】
例えば
【００５８】
【数７】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが求まれば、鋼管芯座標ｘ0，ｙ0は下式（８）により求めることができる。
【００５９】
【数８】
また、ステップＳ２０４においては、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管高さ（ｚo）を算出する。ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（
ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10
；ｔ10）であるときには、鋼管高さ（ｚo）は下式のように求めることができる。
【００６０】
【数９】
続く、ステップＳ２０５においては、取得したデータのうち最もトータルステーション１０に近い位置データの時刻データを、第Ｎ回点目におけるデータ取得時刻ｔoとして抽
出する。
【００６１】
ステップＳ２０６においては、（前回、今回）実測の鋼管高さ（ｚo）とｔoとから厚入速度Ｖoを算出する。
【００６２】
ステップＳ２０７においては、圧入回転時に取得された全てのデータ処理が終了したか否かが判定される。当該判定がＮＯであるときには、ステップＳ２０８でＮを１インクリメントし、ステップＳ２０２に戻り、ＹＥＳであるときにはステップＳ２０９に進む。
【００６３】
ステップＳ２０９においては、第Ｍ回点目の空回し時における全方位プリズム式ターゲット９の１回転分のデータを取得する。
【００６４】
次のステップＳ２１０においては、取得したデータから規定される全方位プリズム式ターゲット９の近似面Ｈを算出する。ここで、ここで、第Ｍ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）であるときには、近似面Ｈを求める。この近似面H（平面）は、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，…Ｐ10がその上に存在するものと仮定する平面である。ここで、平
面Hの方程式は、高さをｚ、面の縦横方向をｘ，ｙとすると下式（１０）となる。
【００６５】
【数１０】
本例のように、１０個の取得データを、点群P（ｘi，ｙi，ｚi）（ｉ＝１…１０）とし、ａ，ｂ，ｃを未知数とする。また、平面Hと各点の高さデータの差をＥｉとすると式（
１１）となる。
【数１１】
Ｅiの二乗の和をＦで表すとすると下式（１２）となる。
【００６６】
【数１２】
式（１）におけるＦを最小とするａ，ｂ，ｃを求める最小二乗法により、以下計算する。Ｆはａ，ｂ，ｃについて２次の関数なので、最小値を求めるにはａ，ｂ，ｃについて偏微分した式が０となる極値を求める。ａ，ｂ，ｃについて偏微分すると（１３）式、（１４）式、（１５）式となり、３元連立方程式となる。
【００６７】
【数１３】
【００６８】
【数１４】
【００６９】
【数１５】
これを行列に書き直すと（１６）式で表すことができる。
【００７０】
【数１６】
次に、（１６）式左辺の左側の行列の逆行列を両辺に乗じて、式（１７）を得る。これにより未知数ａ，ｂ，ｃを求めることができる。ａ，ｂ，ｃを求め、（１０）式に代入することで平面の方程式ができる。
【００７１】
【数１７】
ステップＳ２１１では、前記近似面Ｈから鋼管３の傾きθを算出する。ここで、傾きθは下式のように求めることができる。
【００７２】
式（１０）乃至式（２０）で求めた（ａ，ｂ，ｃ）は面Hの法線ベクトルである。（図
９参照。）法線ベクトルをＱとするとＱ（ａ，ｂ，ｃ）のｚ軸に対する角度を傾斜角とし、Ｑ（ａ，ｂ，ｃ）のｘｙ平面上の方向を傾斜方向として計算する。
【００７３】
Ｑ（ａ，ｂ，ｃ）は面Hの法線ベクトルを表す。鋼管３の傾斜は法線ベクトルＱ（ａ，
ｂ，ｃ）の、ｚ軸に対する傾きθで表すことができ、方向は測量座標系の方位角φで表す。
【００７４】
法線ベクトルｎの大きさを｜ｎ’｜とすると、傾きθは（１８）で算出することができる。
【００７５】
【数１８】
また、方位角φは式（１９）で算出できる。
【００７６】
【数１９】
ステップＳ２１２においては、空回し回転時に取得された全てのデータ処理が終了したか否かが判定される。当該判定がＮＯであるときには、ステップＳ２１３でＭを１インクリメントし、ステップＳ２０９に戻り、ＹＥＳであるときにはステップＳ２１４に進み、上記のような各処理で算出された各算出データを、パーソナルコンピューター２０の記憶部（不図示）に記憶する処理を実行する。このような処理によって記憶されるデータの構造を図１０に示す。図１０は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって記憶される処理データを説明する図である。続いて、ステップＳ２１５に進み、データ処理を終了する。
【００７７】
以上のような本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管３を旋回させながら地中に圧入する工法における鋼管芯の位置、鋼管高さ、鋼管圧入速度、鋼管の傾斜を測定すると共に記憶・管理することが可能となる。
【００７８】
また、本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管の傾斜による偏心をリアルタイムに検出することができるようになるため、鋼管の偏心量が規格値を超過した場合、打設途中には把握することができ、その結果、打設作業の手戻りを小さく抑えることが可能となる。
【００７９】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。先の実施形態においては、鋼管３の傾きを算出するために鋼管３の空回しを行い、データ取得するようにしていた。これに対して、本第２実施形態においては、トータルステーション１０が自動追尾可能な全方位プリズム式ターゲットを２つ鋼管３に取り付けて、これら２つのターゲットからの情報を得て、鋼管３の傾きを算出するように構成する。以下、詳しく第２実施形態について説明する。
【００８０】
まず、回転式鋼管打設施工管理システム、回転式鋼管打設施工管理方法によって、鋼管打設の施工を管理するための準備工程について説明する。図１１は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程を説明する図である。
【００８１】
図１１（Ａ）は円筒中空状の鋼管３に、トータルステーション１０が自動追尾可能な全方位プリズム式ターゲット９、９’を取り付ける工程を示したものである。このような鋼管３としてスパイラル状の回転翼付きの鋼管を用いるようにしてもよい。
【００８２】
図１２は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における鋼管３への全方位プリズム式ターゲット９の取り付けを説明する図である。第１の全方位プリズム式ターゲット９及び第２の全方位プリズム式ターゲット９’はいずれも、ターゲット取り付け部材８に取り付けられ、鋼管３の外周からそれぞれ所定の距離を離間されて配置される
ようにされている。
【００８３】
図１２において、線Ａ−Ａ’は鋼管３の中心線を示している。また、この線Ａ−Ａ’と、鋼管３の一方の開口端部がなす平面との交点がＱである。このＱ点から距離Ｈ1にある
点Ｒからの垂線上の距離Ｄ1の点に、ちょうど第１の全方位プリズム式ターゲット９の基
準位置（第１位置）がくるように、第１の全方位プリズム式ターゲット９は取り付けられる。
【００８４】
また、Ｑ点から距離Ｈ2にある点Ｓからの垂線上の距離Ｄ2（ただし、Ｄ1＜Ｄ2）の点に、ちょうど第１の全方位プリズム式ターゲット９の基準位置（第２位置）がくるように、第２の全方位プリズム式ターゲット９’は取り付けられる。
【００８５】
ここで、第１の全方位プリズム式ターゲット９の基準位置（第１位置）と第２の全方位プリズム式ターゲット９’ の基準位置（第２位置）とは、任意の位置とすることができ
るが、第１の全方位プリズム式ターゲット９の基準位置（第１位置）と第２の全方位プリズム式ターゲット９’ の基準位置（第２位置）とを結ぶ線が、線Ａ−Ａ’と平行となる
ように設定されていると、計算を簡略化することが可能である。
【００８６】
本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法においては、上記のようにして鋼管３に取り付けられた第１の全方位プリズム式ターゲット９、第２の全方位プリズム式ターゲット９’が、トータルステーション１０によって自動追尾されることによって、第１位置と第２位置とが求められるようになっているが、鋼管３は回転しながら地中に圧入する工法が採用されているため、第１の全方位プリズム式ターゲット９、第２の全方位プリズム式ターゲット９’の鋼管３の裏側を回転しているときには、トータルステーション１０にとって各ターゲットが死角に入ってしまうこととなる。
【００８７】
図１３は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法におけるトータルステーション１０による測定範囲を説明する図である。図１３は鋼管３とこれに取り付けられたターゲットと、トータルステーション１０とを模式的にみた上面図である。図に示されるように、ターゲットが鋼管３の外周囲φの範囲内に存在するときに、ターゲットはトータルステーション１０から追尾可能となり、第１位置と第２位置に係る情報を取得することが可能となる。
【００８８】
ここで、鋼管３の直径が２０００ｍｍで、第１の全方位プリズム式ターゲット９、第２の全方位プリズム式ターゲット９’が鋼管３から５０ｃｍ張り出すように取り付けられており、これらのターゲットを追尾するトータルステーションがおよそ鋼管３から３０ｍ離れて設置されている場合には、φは約２７０°となり測定されたターゲットの位置から鋼管芯座標を算出するのに問題はない。なお、このような実数値例によって、本発明が限定されることはなく、あくまで一例であることを付記しておく。
【００８９】
図１１（Ｂ）は、ターゲット６とトータルステーション１０とを用いて、鋼管３を打つ際の設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）の位置を割り出している様子を示している。図１
１（Ｂ）で鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）を割り出して、鋼管３の打設が終了するまで、
トータルステーション１０を移動させる必要はない。
【００９０】
ここで、トータルステーション１０は、ターゲットを自動追尾して、このターゲットに対して光波を射出し、ターゲットで反射された光波を計測することによって、ターゲットとの間の距離、鉛直角度、水平角度を取得して、当該ターゲットの位置座標を算出するものである。また、このようなこのようなトータルステーション１０は一般的に、外部の情報処理装置と接続可能なインターフェイスが設けられており、本第２実施形態では、この
ようなインターフェイスに、パーソナルコンピューター２０が接続されている。このようなパーソナルコンピューター２０としては現在普及している汎用のものを用いることができる。また、パーソナルコンピューター２０には計時機能も内蔵されており、トータルステーション１０がターゲットを測定し、このデータを取り込んだ時刻を取得することができるようになっている。
【００９１】
なお、トータルステーション１０は、従来周知の方法によって絶対座標が既知であるポイントに設置されているものとする。
【００９２】
パーソナルコンピューター２０はトータルステーション１０で取得されたデータを取り込んで、データ処理を行うことができるプログラムが不図示の記憶部に記憶されている。本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる処理はこのようなプログラムに基づいて実行されるものである。
【００９３】
なお、第２実施形態においては、第１の全方位プリズム式ターゲット９、第２の全方位プリズム式ターゲット９’のそれぞれを追尾するために独立した２台トータルステーションを設け、これら２台トータルステーションをパーソナルコンピューター２０に接続するようにこうせいしてもよい。
【００９４】
図１１（Ｃ）は、上記のように割り出された設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）に基づ
いて全旋回式鋼管打設機７を設置した様子を示している。
【００９５】
さらに、図１１（Ｄ）は全旋回式鋼管打設機７に、図１１（Ａ）で説明した鋼管３を取り付けた状態を示している。図１１（Ｄ）のような状態から、全旋回式鋼管打設機７を動作させることで、鋼管３を地中に圧入する。
【００９６】
図１４は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによる施工管理を説明する図である。全旋回式鋼管打設機７による鋼管３の圧入工程では、鋼管３に取り付けられている第１の全方位プリズム式ターゲット９及び第２の全方位プリズム式ターゲット９’を、トータルステーション１０によって自動追尾させて、第１の全方位プリズム式ターゲット９に係る第１位置、及び第２の全方位プリズム式ターゲット９’に係る第２位置を取得するようになっている。また、パーソナルコンピューター２０は、トータルステーション１０がターゲットの位置を取得した際の時刻も計時しておくように設定される。
【００９７】
次に、トータルステーション１０が、どのようなデータを取得するかについてより詳しく説明する。図１５は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって取得されるデータを説明する図である。図１５（Ａ）は鋼管３の実際の回転を示しており、図１５（Ｂ）はそれに対応する間にトータルステーション１０で取得されるデータを模式的に示している。
【００９８】
例えばトータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０は、鋼管３が１回転する間に、第１の全方位プリズム式ターゲット９に係る第１位置の３次元位置座標と、当該位置座標取得時刻としてデータＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；
ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）を取得し、第２の全方位プリズム式ターゲット９’に係る第２位置の座標と、当該位置座標取得時刻としてデータＰ'1（ｘ'1，ｙ'1，ｚ'1；'ｔ1），Ｐ'2（ｘ'2，ｙ'2，ｚ'2；ｔ'2），Ｐ'3（ｘ'3，ｙ'3，ｚ'3；ｔ'3），・・・，Ｐ'10（ｘ'10，ｙ'10，ｚ'10；ｔ'10）を取得
する。
【００９９】
トータルステーション１０は、ターゲットが追尾可能な位置に存在する間、上記のような位置データ取得を継続する。また、トータルステーション１０で取得されたデータは、パーソナルコンピューター２０側に送信され、前記位置データに時刻データが付加される。パーソナルコンピューター２０側では受信したトータルステーション１０からの位置データに時刻データを付加して記憶すると共に、さらに位置データ・時刻データに対してデータ処理を行い、データ処理済みのデータについても記憶する処理を実行する。
【０１００】
次に、トータルステーション１０及びパーソナルコンピューター２０によって実行されるデータ取得処理について説明する。図１６は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ取得処理のフローチャートを示す図である。
【０１０１】
図１６において、ステップＳ３００で、データ取得処理が開始されると、ステップＳ３０１においては、変数Ｎに対して１がセットされる。変数Ｎは鋼管３が圧入されている時に回転した数をカウントするカウンタである。
【０１０２】
ステップＳ３０２では、第１の全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得し、次のステップＳ３０３では、第１の全方位プリズム式ターゲット９の当該位置データに時刻データを付加する。
【０１０３】
次のステップＳ３０４では、Ｎ回目の１回転が終了したか否かが判定される。ステップＳ３０４の判定がＮＯであるときにはステップＳ３０５に進み、当該判定がＹＥＳであるときにはステップＳ３０８に進む。
【０１０４】
ステップＳ３０５では、第２の全方位プリズム式ターゲット９’の位置データを取得し、次のステップＳ３０６では、第２の全方位プリズム式ターゲット９’の当該位置データに時刻データを付加する。
【０１０５】
次のステップＳ３０７５では、Ｎ回目の１回転が終了したか否かが判定される。ステップＳ３０７の判定がＮＯであるときにはステップＳ３０２に戻り、当該判定がＹＥＳであるときにはステップＳ３０８に進む。
【０１０６】
ステップＳ３０８では、Ｎが１インクリメントされ、続くステップＳ１０９では、データ取得処理が終了したかが判定される。ステップＳ１０９の判定がＮＯであるときにはステップＳ３０２に戻り、判定がＹＥＳであるときにはステップＳ１１０に進み処理を終了する。
【０１０７】
次に、以上のようにトータルステーション１０・パーソナルコンピューター２０で取得されたデータをパーソナルコンピューター２０でデータ処理する方法について説明する。図１７は本発明の第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムにおけるデータ処理のフローチャートを示す図である。
【０１０８】
図１７において、ステップＳ２００で、取得されたデータの処理が開始されると、続くステップＳ２０１においては、N＝１がセットされる。
【０１０９】
ステップＳ４０２においては、まず第N回点目における第１の全方位プリズム式ターゲ
ット９の１回転分のデータを取得する。図１５を例に挙げるならば、ステップＳ４０２で取得されるデータはＰ1，Ｐ2，Ｐ3，・・・，Ｐ10の各データが取得される。
【０１１０】
続く、ステップＳ４０３では、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管芯座標（ｘo，ｙo）を算出する。
【０１１１】
ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10；ｔ10）であるとき
には、鋼管芯座標（ｘo，ｙo）は、式（８）により算出することができる。
【０１１２】
また、ステップＳ４０４においては、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管高さ（ｚo）を算出する。ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1；ｔ1），Ｐ2（
ｘ2，ｙ2，ｚ2；ｔ2），Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3；ｔ3），・・・，Ｐ10（ｘ10，ｙ10，ｚ10
；ｔ10）であるときには、鋼管高さ（ｚo）は、式（９）により算出することができる。
【０１１３】
続く、ステップＳ４０５においては、取得したデータのうち最もトータルステーション１０に近い位置データの時刻データを、第Ｎ回点目におけるデータ取得時刻ｔoとして抽
出する。
【０１１４】
ステップＳ４０６においては、（前回、今回）実測の鋼管高さ（ｚo）とｔoとから厚入速度Ｖoを算出する。
【０１１５】
ステップＳ４０７においては、まず第N回点目における第２の全方位プリズム式ターゲ
ット９’の１回転分のデータを取得する。図１５を例に挙げるならば、ステップＳ４０７で取得されるデータはＰ'1，Ｐ'2，Ｐ'3，・・・，Ｐ'10の各データが取得される。
【０１１６】
続く、ステップＳ４０８では、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管芯座標（ｘo，ｙo）を算出する。
【０１１７】
ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ'1（ｘ'1，ｙ'1，ｚ'1；'ｔ1），Ｐ'2（ｘ'2，ｙ'2，ｚ'2；ｔ'2），Ｐ'3（ｘ'3，ｙ'3，ｚ'3；ｔ'3），・・・，Ｐ'10（ｘ'10，ｙ'10，ｚ'10；ｔ'10）であるとき、鋼管芯座標（ｘ'o，ｙ'o）は、式（１）乃至式（８）で説明した
方法と同様の方法で求めることができる。
【０１１８】
また、ステップＳ４０９においては、取得したデータから第Ｎ回点目の実測の鋼管高さ（ｚo）を算出する。ここで、第Ｎ回点目のデータがＰ'1（ｘ'1，ｙ'1，ｚ'1；'ｔ1），
Ｐ'2（ｘ'2，ｙ'2，ｚ'2；ｔ'2），Ｐ'3（ｘ'3，ｙ'3，ｚ'3；ｔ'3），・・・，Ｐ'10（
ｘ'10，ｙ'10，ｚ'10；ｔ'10）であるとき、鋼管高さ（ｚ'o）は、式（９）と同様の方法で求めることができる。
【０１１９】
続く、ステップＳ４１０においては、取得したデータのうち最もトータルステーション１０に近い位置データの時刻データを、第Ｎ回点目におけるデータ取得時刻ｔ'oとして抽出する。
【０１２０】
ステップＳ４１１においては、（前回、今回）実測の鋼管高さ（ｚ'o）とｔ'oとから厚入速度Ｖ'oを算出する。
【０１２１】
次の、ステップＳ４１２においては、実測鋼管芯位置座標（ｘo，ｙo，ｚo）と実測鋼
管芯位置座標（ｘ'o，ｙ'o，ｚ'o）とから鋼管の傾きθを算出する。ここで、鋼管の傾きθは以下のように求めることができる。
【０１２２】
先に求めた鋼管高さ（ｚo）と鋼管高さ（ｚ'o）の差をΔｚとする。すなわち、式（２
０）とする。
【０１２３】
【数２０】
第１の全方位プリズム式ターゲット９による上部の鋼管芯座標（ｘo，ｙo，ｚo）、及
び、第２の全方位プリズム式ターゲット９'による下部の鋼管芯座標 （ｘ'o，ｙ'o，ｚ'o）をｘｙ平面に投影したときの座標を、それぞれＯ（ｘo，ｙo）、Ｏ'（ｘ'o，ｙ'o）とする。（図１８、図１９参照。）上下プリズムとも回転中心はｘｙ平面上にある。
【０１２４】
ｘｙ平面上における中心Ｏ’を基準にしたときの中心ＯへのベクトルをＳＮとするとＳＮの大
きさは式（２１）となる。またベクトルＳＲの大きさはΔｚに均しく、式（２２）で表すことができる。（図１８、図１９参照。）
【０１２５】
【数２１】
【０１２６】
【数２２】
したがって、ｚ軸に対する傾斜θは下式（２３）となる。
【０１２７】
【数２３】
また、方位角φは下式（２４）となる。
【０１２８】
【数２４】
ステップＳ４１３においては、全ての回転分のデータ処理が終了したか否かが判定される。当該判定がＮＯであるときには、ステップＳ４１４でＮを１インクリメントし、ステップＳ４０２に戻り、ＹＥＳであるときにはステップＳ４１５に進み、上記のような各処理で算出された各算出データを、パーソナルコンピューター２０の記憶部（不図示）に記憶する処理を実行する。このような処理によって記憶されるデータの構造を図２０に示す。図２０は本発明の第１実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システムによって記憶される処理データを説明する図である。続いて、ステップＳ４１６に進み、データ処理を終了する。
【０１２９】
以上のような第２実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管３を旋回させながら地中に圧入する工法における鋼管芯の位置、鋼管高さ、鋼管圧入速度、鋼管の傾斜を測定すると共に記憶・管理することが可能となる。
【０１３０】
また、本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び回転式鋼管打設施工管理方法によれば、鋼管の傾斜による偏心をリアルタイムに検出することができるようになるため、鋼管の偏心量が規格値を超過した場合、打設途中には把握することができ、その結果、打設作業の手戻りを小さく抑えることが可能となる。
【０１３１】
次に、本発明の他の実施形態である第３実施形態について説明する。これまで説明した実施形態においては、１本の鋼管３を旋回させながら打設する施工の管理を例に挙げて説明してきたが、本発明においてはこのような１本の鋼管３の施工管理以外にも、連結しつつ打設するケーシングチューブ４の施工管理に用い得るので、以下、このようなケーシングチューブ４の施工管理について説明する。なお、特許請求の範囲における「鋼管」は、このようなケーシングチューブ４をも含む上位概念的な用語として用いている。
【０１３２】
なお、本発明において、ケーシングチューブ４の施工管理を行う上で、全方位プリズム式ターゲットを１つ用いる第１実施形態に係る方法、全方位プリズム式ターゲットを２つ用いる第２実施形態に係る方法のいずれも用いることができるが、以下の例では前者の方法を例に説明する。
【０１３３】
図２１は本発明の第３実施形態に係る回転式鋼管打設施工管理方法における準備工程・施工管理工程を説明する図である。
【０１３４】
ケーシングチューブ４は、例えば、ケーシングチューブ４−１、ケーシングチューブ４−２、ケーシングチューブ４−３、ケーシングチューブ４−４を順次連結しつつ、地中に打設するように構成されるものである。図２１（Ａ）は、最初に打設を行う円筒中空状のケーシングチューブ４―１に、トータルステーション１０が自動追尾可能な全方位プリズム式ターゲット９を取り付ける工程を示したものである。トータルステーション１０の取り付け等については第１実施形態と同様の方法を採用することができる。
【０１３５】
図２１（Ｂ）は、ターゲット６とトータルステーション１０とを用いて、最初のケーシングチューブ４−１を打設する際の設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）の位置を割り出し
ている様子を示している。図２１（Ｂ）で鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）の位置を割り出
した後、ケーシングチューブ４全体の打設が終了するまで、トータルステーション１０を移動させる必要はない。
【０１３６】
図２１（Ｃ）は、上記のように割り出された設計鋼管芯位置（Ｘo，Ｙo，Ｚo）に基づ
いて全旋回式鋼管打設機７を設置した様子を示している。
【０１３７】
さらに、図２１（Ｄ）は全旋回式鋼管打設機７に、図２１（Ａ）で説明したケーシングチューブ４−１を取り付けた状態を示している。図２１（Ｄ）のような状態から、全旋回式鋼管打設機７を動作させることで、ケーシングチューブ４―１を地中に圧入する。
【０１３８】
図２１（Ｄ）におけるケーシングチューブ４―１の打設工程中は、第１実施形態で説明した方法と同様の方法で、全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得して、パーソナルコンピューター２０にデータを取り込むようにする。
【０１３９】
次に、ケーシングチューブ４―１の打設が完了すると、図２１（Ｅ）に示すように、ケーシングチューブ４―１にケーシングチューブ４―２を連結すると共に、ケーシングチューブ４―２に全方位プリズム式ターゲット９を取り付けるようにする。ケーシングチューブ４―２の打設工程中においても、第１実施形態で説明した方法と同様の方法で、全方位プリズム式ターゲット９の位置データを取得して、パーソナルコンピューター２０にデー
タを取り込むようにする。以上のような工程を、ケーシングチューブ４全体が打設されるまで、順次繰り返して、ケーシングチューブ４全体の打設工程中のデータを、パーソナルコンピューター２０に取り込み、取り込まれたデータに基づいて施工管理データを作成する。このような管理データの作成は、第１実施形態で説明した方法と同様の方法を用いることができる。
【０１４０】
以上のようなケーシングチューブ４を用いた打設においても、これまで説明した実施形態と同様の効果を享受することが可能である。
【０１４１】
なお、本発明に係る回転式鋼管打設施工管理システム及び方法は、ケーシングチューブ（或いは、鋼管）の打設を行いながら、ケーシングチューブ中の土砂をハンバーグラブ（ベノト機）で取り除く、所謂、中堀を行う工法の施工管理についても適用可能であるし、また、このような中堀を行わない工法の施工管理にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１４２】
３・・・鋼管
４・・・ケーシングチューブ
６・・・ターゲット
７・・・全旋回式鋼管打設機
８・・・ターゲット取り付け部材
９、９’・・・全方位プリズム式ターゲット
１０・・・トータルステーション
２０・・・パーソナルコンピューター（情報処理装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、
前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得するトータルステーションと、
前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出し、前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する情報処理装置と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項２】
前記情報処理装置が、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さを記憶部に記憶する請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項３】
前記情報処理装置が、前記トータルステーションで前記ターゲットに係る位置情報を取得した時間を、時間情報として前記位置情報に対して付加し、
前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さと前記時間情報とから鋼管圧入速度を算出し、前記鋼管圧入速度を記憶部に記憶する請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項４】
前記情報処理装置が、前記位置情報によって規定される平面を求め、前記平面から鋼管傾きを算出し、前記鋼管傾きを記憶部に記憶することを特徴とする請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項５】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、
前記鋼管に取り付けられた第１ターゲットと第２ターゲットの自動追尾を行い、前記第１ターゲットに係る第１位置情報と前記第２ターゲットに係る第２位置情報を取得するトータルステーションと、
前記第１位置情報に基づいて第１実測鋼管芯座標を算出し、前記第２位置情報に基づいて第２実測鋼管芯座標を算出し、前記第１実測鋼管芯座標と前記第２実測鋼管芯座標に基づいて前記鋼管傾きを算出し、前記鋼管傾きを記憶部に記憶する情報処理装置と、からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項６】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、
前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出する工程と、
前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する工程と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項７】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、
前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さを記憶部に記憶する情報処理装置と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項８】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打
設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、
前記トータルステーションで前記ターゲットに係る位置情報を取得した時間を、時間情報として前記位置情報に対して付加する工程と、
前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出する工程と、
前記鋼管高さと前記時間情報とから鋼管圧入速度を算出する工程と、
前記鋼管圧入速度を記憶部に記憶する工程と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項９】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、
前記位置情報によって規定される平面を求める工程と、
前記平面から鋼管傾きを算出する工程と、
前記鋼管傾きを記憶部に記憶する工程と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項１０】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられた第１ターゲットと第２ターゲットの自動追尾を行い、前記第１ターゲットに係る第１位置情報と前記第２ターゲットに係る第２位置情報を取得する工程と、
前記第１位置情報に基づいて第１実測鋼管芯座標を算出する工程と、
前記第２位置情報に基づいて第２実測鋼管芯座標を算出する工程と、
前記第１実測鋼管芯座標と前記第２実測鋼管芯座標に基づいて前記鋼管傾きを算出する工程と、
前記鋼管傾きを記憶部に記憶する工程と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項１】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、
前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得するトータルステーションと、
前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出し、前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する情報処理装置と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項２】
前記情報処理装置が、前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さを記憶部に記憶する請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項３】
前記情報処理装置が、前記トータルステーションで前記ターゲットに係る位置情報を取得した時間を、時間情報として前記位置情報に対して付加し、
前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さと前記時間情報とから鋼管圧入速度を算出し、前記鋼管圧入速度を記憶部に記憶する請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項４】
前記情報処理装置が、前記位置情報によって規定される平面を求め、前記平面から鋼管傾きを算出し、前記鋼管傾きを記憶部に記憶することを特徴とする請求項１に記載の回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項５】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理システムであって、
前記鋼管に取り付けられた第１ターゲットと第２ターゲットの自動追尾を行い、前記第１ターゲットに係る第１位置情報と前記第２ターゲットに係る第２位置情報を取得するトータルステーションと、
前記第１位置情報に基づいて第１実測鋼管芯座標を算出し、前記第２位置情報に基づいて第２実測鋼管芯座標を算出し、前記第１実測鋼管芯座標と前記第２実測鋼管芯座標に基づいて前記鋼管傾きを算出し、前記鋼管傾きを記憶部に記憶する情報処理装置と、からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理システム。
【請求項６】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、
前記位置情報に基づいて鋼管芯座標を算出する工程と、
前記鋼管芯座標を記憶部に記憶する工程と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項７】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、
前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出し、前記鋼管高さを記憶部に記憶する情報処理装置と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項８】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打
設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、
前記トータルステーションで前記ターゲットに係る位置情報を取得した時間を、時間情報として前記位置情報に対して付加する工程と、
前記位置情報に基づいて鋼管高さを算出する工程と、
前記鋼管高さと前記時間情報とから鋼管圧入速度を算出する工程と、
前記鋼管圧入速度を記憶部に記憶する工程と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項９】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられたターゲットの自動追尾を行い、前記ターゲットに係る位置情報を取得する工程と、
前記位置情報によって規定される平面を求める工程と、
前記平面から鋼管傾きを算出する工程と、
前記鋼管傾きを記憶部に記憶する工程と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【請求項１０】
鋼管を旋回させながら地中に圧入することで鋼管打設を行う施工を管理する回転式鋼管打設施工管理方法であって、
トータルステーションによって前記鋼管に取り付けられた第１ターゲットと第２ターゲットの自動追尾を行い、前記第１ターゲットに係る第１位置情報と前記第２ターゲットに係る第２位置情報を取得する工程と、
前記第１位置情報に基づいて第１実測鋼管芯座標を算出する工程と、
前記第２位置情報に基づいて第２実測鋼管芯座標を算出する工程と、
前記第１実測鋼管芯座標と前記第２実測鋼管芯座標に基づいて前記鋼管傾きを算出する工程と、
前記鋼管傾きを記憶部に記憶する工程と、
からなることを特徴とする回転式鋼管打設施工管理方法。
【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】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−９２５３１（Ｐ２０１２−９２５３１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９２４０（Ｐ２０１０−２３９２４０）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００２１６０２５）鉄建建設株式会社 (109)
【出願人】（５９９０９８１２７）株式会社ソーキ (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００２１６０２５）鉄建建設株式会社 (109)
【出願人】（５９９０９８１２７）株式会社ソーキ (28)
【Ｆターム（参考）】
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