JP7628564B2 - 既設構造物の監視システム及び監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報や状況がリアルタイムに変化する中で、情報や状況を、見やすく可視化し、監視者や作業者に的確に把握させることが可能な既設構造物の監視システム及び監視方法に関する。

土木建築工事の施工状況を監視したり管理するのに利用可能な技術として、特許文献１～４が知られている。

特許文献１の「土木建築工事における施工管理装置」は、土木建築工事において、作業員の負担を軽減するとともに、正確かつ適切な情報に基づいて迅速に施工管理を行うことを課題とし、施工対象となる施工面の設計形状データを記憶した設計形状データ記憶手段と、施工過程において形成した施工面の現形状データを取得する現形状データ取得手段と、設計形状データ及び現形状データとの比較に基づいて、設計形状データと現形状データとの一致度からなる施工状態管理情報を作成する施工状態管理情報作成手段と、作業者が装着した透過型ウェアラブル端末を用いて、施工過程における施工面と関連付くようにして、施工状態管理情報を表示させる表示制御手段とを備えるようにしている。
特許文献２の「トンネル切羽面の変位監視装置」は、トンネルの掘削工事において、作業者や監視員の感覚に頼らずに、正確かつ適切な情報に基づいて迅速に切羽面の変位を報知することを課題とし、形成した切羽面の初期形状データを取得する初期形状データ取得手段と、取得した切羽面の初期形状データを記憶する初期形状データ記憶手段と、切羽面の現形状データを取得する現形状データ取得手段と、記憶した切羽面の初期形状データと、取得した現形状データとの比較に基づいて、初期形状データと現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を作成する切羽面変位情報作成手段と、作業者が装着した透過型ウェアラブル端末を用いて、切羽面と関連付くようにして、切羽面変位情報を表示させる表示制御手段とを備えるようにしている。

特許文献３の「トンネル切羽監視方法」は、トンネル切羽を常に監視してトンネル切羽の状況をリアルタイムで把握でき、トンネル切羽の肌落ちや崩落・崩壊による労働災害を抑制するトンネル切羽監視方法を提供することを課題とし、レーザー距離計等を用いた切羽挙動把握手段により、リアルタイムな計測データの変化に基づくトンネル切羽の押し出し量を監視しつつ、予め設定した前記計測データの変化にかかる管理基準値を超えたとき、グリーンレーザー等の高速レーザー照射ユニットにより前記トンネル切羽における前記管理基準値を超えた計測点周辺のマーキングを行うと同時に、ウェアラブル端末にトンネル切羽のリアルタイムな変化状況を可視化させて、常にトンネル切羽の肌落ちや崩落・崩壊を予見するための監視を行うようにしている。

特許文献４の「地盤施工機における制御方法および地盤施工機」は、地盤中に地盤改良体を造成するための地盤施工機における制御方法であって、ロッドを前記地盤改良体の下端位置まで下降させる手順と、前記ロッドを前記地盤改良体の下端位置から、順次上昇させて所定間隔毎の目標位置に停止させる手順と、前記ロッドの目標位置での停止時に、停止指令から実際に前記ロッドが停止するまでの移動距離を前回制動距離として記憶する手順と、前記ロッドの次の目標位置での停止時に、次の目標位置から前記前回制動距離だけ手前の位置で停止指令を出力する手順とを備え、その際、地盤施工機の機外からの操作やモニターのための端末は、タブレット端末等の携帯端末、スマートグラスと呼ばれる人体装着型コンピュータ、ＡＲ（拡張現実）モニターなどが利用できるというものである。

特開２０１８－１０４９３３号公報 特開２０１８－１０４９３４号公報 特開２０１９－１９９７０８号公報 特開２０２０－０８４５０２号公報

背景技術は、施工状態管理情報や、切羽面変位情報、切羽の変化状況などを、ウェアラブル端末等に可視化して表示するようにしている。

この種の技術は、既設構造物の近隣で行われる土木建築工事の影響を受けて当該既設構造物に生じる種々の挙動を監視する場合などにも適用することは可能である。

しかしながら、これら背景技術では、各種情報や変化の状況を可視化するといっても、監視者や作業者にとって、見やすいものであるか否かという意味では、不十分なものであった。

とりわけ、情報や状況がリアルタイムに変化するという中で、可視化されるこれら情報や状況が、監視者等によって、見誤ることなく的確に把握されるということが重要であり、このため、見やすく可視化する方策の案出が望まれていた。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、情報や状況がリアルタイムに変化する中で、情報や状況を、見やすく可視化し、監視者や作業者に的確に把握させることが可能な既設構造物の監視システム及び監視方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる既設構造物の監視システムは、既設構造物の近隣で行われる土木建築工事により該既設構造物に生じる沈下変位や隆起変位を監視するためのシステムであって、上記既設構造物の計測位置に生じる変位量及び変位方向を計測する変位計と、画像を表示するディスプレイを有する通信端末とを備え、該通信端末は、上記計測位置を含む設計情報を記憶する設計情報記憶部及び上記変位計から入力される上記変位量及び上記変位方向を含む施工情報を記憶する施工情報記憶部から情報を受信する受信部と、上記変位量を、軸部の長さの変化で表し、上記変位方向を、該軸部の端部の尖頭部の向きで表す、３次元のベクトルモデルを格納したモデル記憶部と、該モデル記憶部から上記ベクトルモデルを読み出すと共に、上記受信部で受信した上記施工情報記憶部からの上記変位量及び上記変位方向に応じて、リアルタイムに、該ベクトルモデルを生成するモデル生成部と、上記受信部で受信した上記設計情報記憶部からの上記計測位置に対応付けて、上記モデル生成部で生成された上記ベクトルモデルを上記ディスプレイに画像表示する表示処理部とを含むことを特徴とする。

前記通信端末は、撮影手段を備え、前記表示処理部は、前記計測位置に対応付けて、前記ベクトルモデルを、上記撮影手段で撮影された該計測位置の画像に重ね合わせて、前記ディスプレイに画像表示することを特徴とする。

前記設計情報記憶部には、前記変位量について、複数の危険度レベル管理値が記憶され、前記モデル記憶部には、上記危険度レベル管理値それぞれに対して、異なる表示色が設定され、前記モデル生成部は、上記受信部で受信した上記設計情報記憶部からの上記危険度レベル管理値及び上記施工情報記憶部からの上記変位量に応じて、上記モデル記憶部から上記表示色を読み出し、該変位量に対応する該危険度レベル管理値の該表示色で前記ベクトルモデルを生成することを特徴とする。

前記モデル生成部は、前記変位量が前記危険度レベル管理値の大きい危険側に移行すると、注意喚起のために、前記ベクトルモデルを、移行した該危険度レベル管理値の前記表示色で前記ディスプレイに所定時間表示する指示を前記表示処理部に出力することを特徴とする。

前記モデル記憶部には、前記危険度レベル管理値の管理限界値を上限として、複数の該危険度レベル管理値を段階的に表す３次元のスケルトンシリンダモデルが格納され、前記モデル生成部は、上記モデル記憶部から上記スケルトンシリンダモデルを読み出し、該スケルトンシリンダモデルを前記ベクトルモデルに重ねて表示する危険度管理モデルをリアルタイムに生成し、前記表示処理部は、上記モデル生成部で生成された上記危険度管理モデルを、前記計測位置に対応付けて、前記ディスプレイに画像表示することを特徴とする。

本発明にかかる既設構造物の監視方法は、既設構造物の近隣で行われる土木建築工事により該既設構造物に生じる沈下変位や隆起変位を監視するための方法であって、上記既設構造物に生じる変位を計測する計測位置を含む設計情報を通信端末に入力し、上記計測位置に生じる変位量及び変位方向を計測し、計測された上記変位量及び上記変位方向を上記通信端末に入力して、当該通信端末により、該変位量を、軸部の長さの変化で表し、該変位方向を、該軸部の端部の尖頭部の向きで表す、３次元のベクトルモデルをリアルタイムに生成させ、上記通信端末が有するディスプレイに、上記計測位置に対応付けて、上記ベクトルモデルを画像表示させることを特徴とする。

前記通信端末は、撮影手段を備え、上記通信端末により、前記計測位置に対応付けて、上記撮影手段で撮影された該計測位置の画像に重ね合わせて、前記ベクトルモデルを前記ディスプレイに画像表示させることを特徴とする。

前記変位量について、複数の危険度レベル管理値を前記通信端末に入力すると共に、当該通信端末に、該危険度レベル管理値それぞれに対して、異なる表示色を、予め設定しておき、前記ベクトルモデルを生成する際に、上記通信端末により、上記変位量に対応する上記危険度レベル管理値の上記表示色で前記ベクトルモデルを生成させることを特徴とする。

前記ベクトルモデルを生成する際に、前記通信端末により、前記変位量が前記危険度レベル管理値の大きい危険側に移行するとき、注意喚起のために、該ベクトルモデルを、移行した該危険度レベル管理値の前記表示色で前記ディスプレイに所定時間画像表示させることを特徴とする。

前記ベクトルモデルを生成する際に、前記通信端末により、前記危険度レベル管理値の管理上限値を上限として、複数の該危険度レベル管理値を段階的に表す３次元のスケルトンシリンダモデルを生成させて、該スケルトンシリンダモデルに上記ベクトルモデルを重ねて表示する危険度管理モデルをリアルタイムに生成させ、通信端末のディスプレイに、上記計測位置に対応付けて、上記危険度管理モデルを画像表示させることを特徴とする。

本発明にかかる既設構造物の監視システム及び監視方法にあっては、情報や状況がリアルタイムに変化する中で、情報や状況を、見やすく可視化し、監視者や作業者に的確に把握させることができる。

本発明に係る既設構造物の監視システム及び監視方法の好適な一実施形態が適用される土木建築工事の実施状況の例を示す説明図である。 図１に示した土木建築工事の実施状況の例を縦断面で示した説明図である。 図１に示した土木建築工事の実施状況の例を平面視で示した説明図である。 本発明に係る既設構造物の監視システムの構成図である。 図４に示した既設構造物の監視システムで生成・表示されるベクトルモデル及び危険度管理モデルの説明図である。 図４に示した既設構造物の監視システムで生成・表示されるスケルトンシリンダ削孔モデル、シリンダ造成モデル及び施工管理モデルの説明図である。

以下に、本発明にかかる既設構造物の監視システム及び監視方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１～図３には、既設構造物１の近隣で、土木建築工事を行っている様子の一例が示されている。

図示例は、隣接する既設構造物１の間の空所領域Ｒ（地表Ｓから地盤の設計深さ（地下２階の床レベルＬ２）に達する領域）に対して、地盤改良工事（地盤改良体造成工事とも言う。以下同じ）を施工する場合である。

各既設構造物１の地下部分には、ボックスカルバート等により、地下道や水路、鉄道線路などの地下空間Ｕが存在している。

図示例の地盤改良工事は、空所領域Ｒの地表Ｓに搬入した地盤改良機械２を使用し、地下空間Ｕで挟まれた空所領域Ｒの地盤に対し、削孔３を形成し、この削孔３の形成によって発生する原地盤の土とセメント系固化材とを混合することで、地盤中に柱状の地盤改良体４を造成するものである。

地盤改良機械２は、地盤改良体４を造成するにあたって実施される削孔工事のための削孔機械を兼ねている。

地盤改良工事により既設構造物１に生じ得る様々な挙動を監視するために、具体的には本実施形態では、既設構造物１に生じる沈下変位や隆起変位を監視するために、変位計５が用いられる。

図示例では、変位計５は、監視員Ｐが監視を行うことができる地下空間Ｕ内に、既設構造物１に対して施工設計上設定した複数の計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）それぞれに配置して、設けられる。

各変位計５は、各計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，… ）それぞれに生じる変位量と変位方向とを計測するように構成される。

本実施形態に係る既設構造物の監視システムは、図４に示すように、地盤改良工事における施工状況の情報を取得するために地盤改良機械２に備えられる各種センサと、上述した変位計５と、地盤改良工事の設計情報を予め記憶しておく設計情報記憶部６ａ及び地盤改良機械２の各種センサや変位計５によって得られる地盤改良工事の施工情報がリアルタイムで記憶される施工情報記憶部６ｂを少なくとも備えるクラウドサーバーなどのサーバー６と、画像を表示するディスプレイ７を有し、Ｗｉ－Ｆｉ通信などの通信網を介してサーバー６から情報を取得する通信端末８とを含んで構成される。既設構造物１の監視方法は、この監視システムを用いて実行される。

サーバー６の設計情報記憶部６ａには、変位計５が配置される計測位置（…，Ｘ_n-1， Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）、危険度レベル管理値、削孔３の施工位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）、削孔３の施工深度、削孔径、地盤改良体４の造成位置（削孔３の施工位置と同じ）、地盤改良体４の造成高さ（「造成長」とも言う。以下同じ）、地盤改良体４の外径寸法を含む設計情報が予め記憶される。

サーバー６の施工情報記憶部６ｂには、地盤改良機械２の各種センサや変位計５から入力される、変位計５で計測された既存構造物１の変位量と変位方向、地盤改良機械２の回転ロッドの下降量から求められる削孔３の施工済み深度（施工している深度であってもよい。以下同じ）、また、当該回転ロッドの上昇量から求められる地盤改良体４の施工済み造成高さがリアルタイムで記憶される。

施工済み深度については、施工情報記憶部６ｂに、「削孔」か、後述する「造成」かのフラグと、地盤改良機械２が備える作業用の回転ロッドの回転数を記憶しておくようにし、これらデータを、後述の受信部８ａで受信する通信端末８の演算機能で、初期状態での回転ロッドの回転数から、まず施工開始深度を求めておき、その後、リアルタイムに受信する回転ロッドの回転数の、初期状態での回転数に対する差分によって、施工済み深度を算出するようにしてもよい。これは、後述する造成高さを算出する場合も同様である。

通信端末８は、本実施形態では、透過型ウェアラブル端末が用いられる。透過型ウェアラブル端末は周知であって、透過型のグラスにディスプレイ７が組み込まれ、グラスを通して目視される領域に、ディスプレイ７に表示される画像が重ね合わされて、監視者Ｐに視認されるように構成される。

通信端末８は、ディスプレイ７のほか、図４に示すように、少なくとも、受信部８ａ、モデル演算部８ｂ、表示処理部８ｃ、表示指示部８ｄを含んで構成される。

受信部８ａは、サーバー６から、設計情報記憶部６ａ及び施工情報記憶部６ｂから上述した各種情報を受信するように構成される。

モデル演算部８ｂは、モデル記憶部８ｅと、モデル生成部８ｆとから構成される。モデル記憶部８ｅには、図５及び図６に示すように、３次元のベクトルモデル９、当該ベクトルモデル９に付与される表示色、３次元のスケルトンシリンダモデル１０、３次元のスケルトンシリンダ削孔モデル１１、並びに、３次元のシリンダ造成モデル１２が予め記憶されている。

モデル生成部８ｆは、モデル記憶部８ｅから各種モデルを読み出すと共に、受信部８ａで受信した設計情報記憶部６ａ及び施工情報記憶部６ｂからの情報に応じて、ベクトルモデル９、色つきベクトルモデル９、危険度管理モデル１３、スケルトンシリンダ削孔モデル１１、シリンダ造成モデル１２、並びに、施工管理モデル１４を、いずれも３次元形態で生成する。

表示処理部８ｃは、モデル生成部８ｆで生成されたベクトルモデル９、色つきベクトルモデル９、危険度管理モデル１３、スケルトンシリンダ削孔モデル１１、シリンダ造成モデル１２、並びに、施工管理モデル１４を、管理者Ｐに操作される表示指示部８ｄの指示に応じて、ディスプレイ７に画像表示する。

通信端末８のディスプレイ７に表示される画像は、計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，… ）や削孔の施工位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）、地盤改良体の造成位置に対応付けて、当該ディスプレイ７に表示される。

表示画像が計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）等に「対応付けて」ディスプレイ７に表示されるとは、監視者Ｐの位置から見た計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）等に、モデル生成部８ｆで生成した各種のモデルの画像が視認されるようにする、という意味である。

対応付けのためには、監視者Ｐの位置と設計情報である計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）等の位置的相関をとるようにすれば良く、施工現場に設置された、位置情報を含むマーカーを、監視者Ｐが撮影するなどして取得した位置情報や、ＧＮＳＳを用いた位置情報から位置解析を行うようにすれば良い。

≪監視作業について≫
既存構造物１の挙動を監視する作業について詳述する。通信端末８は、この監視作業については、受信部８ａが、サーバー６にアクセスして、既設構造物１に生じる変位を計測する計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）を含む設計情報を記憶する設計情報記憶部６ａ及び変位計５から入力される、変位計５で計測された計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）に生じる変位量及び変位方向を含む施工情報を記憶する施工情報記憶部６ｂから情報を受信するように構成される。

監視作業について、通信端末８のモデル記憶部８ｅは、図５に示すように、変位量を、軸部９ａの長さの変化で表し、変位方向を、軸部９ａの端部の尖頭部９ｂの向きで表す、３次元のベクトルモデル９を格納している。このベクトルモデル９は、不透明な像として形成され、表示される。

通信端末８のモデル生成部８ｆは、モデル記憶部８ｅからベクトルモデル９を読み出す。また、モデル生成部８ｆは、受信部８ａで受信した施工情報記憶部６ｂからの変位量及び変位方向に応じて、ベクトルモデル９をリアルタイムに生成する。

すなわち、変位計５で計測された変位量を軸部９ａの長さとし、変位方向に尖頭部９ｂの向きを合わせたベクトルモデル９をリアルタイムに生成するように構成される。

図５に示したベクトルモデル９は、いずれも尖頭部９ｂの向きが上向きであって、変位方向が上方向、すなわち隆起方向であることを示している。

変位方向が沈下方向である場合には、変位方向が下方向であって、尖頭部９ｂの向きが下向きとされる。

また、軸部９ａの長さが左寄りのベクトルモデル９では短くて、変位量が小さいことを示しており、右側へ向かえば向かうほど、ベクトルモデル９の軸部９ａの長さが長くて、変位量が大きいことを示している。

表示処理部８ｃは、表示指示部８ｄからの指示に応じて、設計情報記憶部６ａから受信部８ａが受信した計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1， Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，… ）に対応付けて、モデル生成部８ｆで生成されたベクトルモデル９をリアルタイムでディスプレイ７に画像表示するように構成される。

これにより、図１に示すように、監視位置にいる監視者Ｐは、通信端末８であるウェアラブル端末のディスプレイ７を通じ、グラスを通して目視される計測位置（…， Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2， …）と、当該計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）に対応付けて表示されるベクトルモデル９とを同時に視認することができる。

これにより、監視者Ｐは、既存構造物１の沈下や隆起の挙動について、当該挙動が生じている位置と変位量及び変位方向を的確に把握することができる。

ベクトルモデル９は、監視者Ｐが表示指示部８ｄを操作することにより、見やすいように任意に、拡大したり縮小したりして表示することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る既存構造物の監視システム及び監視方法では、既存構造物１に生じる沈下変位や隆起変位がリアルタイムに変化する中で、当該変位を、見やすく可視化することができ、監視者Ｐに的確に把握させることができる。

ベクトルモデル９の軸部９ａの長さと尖頭部９ｂの向きによって既存構造物１の挙動を十分に監視者Ｐに視認させることが可能であるが、少なくとも変位量については、さらに、見て確認しやすくするために、危険度レベル管理値を用いることが好ましい。

変位量に関する危険度レベル管理値は、設計段階で複数設定され、設計情報記憶部６ａに予め記憶される。

これらの危険度管理値は、設計情報として、設計情報記憶部６ａから通信端末８の受信部８ａに受信される。

危険度レベル管理値とは、図５中、ベクトルモデル９の軸部９ａの長さ方向に、変位量がゼロのゼロ基準、変位量が小さい範囲である第１管理値、変位量が比較的大きい範囲である第２管理値、変位量の安全管理上の限界を示す管理限界値として示されているように、変位量の大きさを段階的にレベル分けする値を言う。

モデル記憶部８ｅには、危険度レベル管理値それぞれに対して、異なる表示色が予め設定される。

モデル生成部８ｆは、受信部８ａで受信した設計情報記憶部６ａからの危険度レベル管理値及び施工情報記憶部６ｂからの変位量に応じて、モデル記憶部８ｅから表示色を読み出す。

そして、モデル生成部８ｆは、変位量に対応する危険度レベル管理値の表示色でベクトルモデル９をリアルタイムに生成する。

すなわち、モデル生成部８ｆは、危険度レベル管理値に対する変位量を判定し、当該危険度レベル管理値に対応する表示色をモデル記憶部８ｅから読み出して、色つきのベクトルモデル９を生成する。

例えば図５に示すように、第１管理値までの変位量については、「青色（図中、「・」で示す）」表示で、第２管理値までの変位量については、「緑色（図中、「○」で示す）」表示で、管理限界値までの変位量については、「黄色（図中、「△」で示す）」表示で、ベクトルモデル９を生成し、管理限界値を超える変位量については、「赤色（図中、「×」で示す）」表示で、ベクトルモデル９を生成するようになっている。

このようにすることで、監視者Ｐに、ベクトルモデル９の色分けで区別して、既存構造物１に生じている変位量を視認させることができ、当該変位量を、見やすく可視化することができて、監視者Ｐに的確に把握させることができる。

さらに、モデル生成部８ｆは、変位量が危険度レベル管理値の大きい危険側に移行すると、ベクトルモデル９を、移行した危険度レベル管理値の表示色でディスプレイ７に所定時間表示する指示を表示処理部８ｃに出力するように構成し、注意喚起することが好ましい。

例えば、図５中、第２管理値を超えて、緑色のベクトルモデル９が黄色のベクトルモデル９に変わったときには、変位量が小さくなって第２管理値未満となっても、モデル生成部８ｆは、所定時間、黄色のベクトルモデル９をディスプレイ７に表示させる指示を表示処理部８ｃに出力する。

第１管理値を超えて、青色のベクトルモデル９が緑色のベクトルモデル９に変わったときも、管理限界値を超えて、黄色のベクトルモデル９が赤色のベクトルモデル９に変わったときも同様である。

これにより、変位量が大きくなる傾向にあることを監視者Ｐに把握させることができ、監視者Ｐが、既設構造物１に生じている変位状況について誤認してしまうことを抑制できる。

さらに、監視者Ｐに、危険度レベル管理値を分かりやすく視認させるために、ベクトルモデル９に対して危険度レベル管理値を重ねて表示することが好ましい。

この場合、モデル記憶部８ｅには、図５に示すように、危険度レベル管理値の管理限界値を上限として、第１管理値及び第２管理値などの複数の危険度レベル管理値を段階的に表す３次元のスケルトンシリンダモデル１０が格納される。

３次元のスケルトンシリンダモデル１０は、図示したように、外形輪郭線で透明なシリンダを表示すると共に、当該シリンダの高さ方向に変位量をとって、変位量がゼロ基準、第１管理値、第２管理値及び管理限界値である位置に、スケルトンシリンダモデル１０の周方向に沿って目盛り線１０ａを段階的に表示することで構成される。

そして、モデル生成部８ｆは、モデル記憶部８ｅからスケルトンシリンダモデル１０を読み出し、当該スケルトンシリンダモデル１０に、上記の色つきのベクトルモデル９（表示色が付されない単なるベクトルモデル９であっても良い）を重ねて表示して危険度管理モデル１３を生成する。

危険度管理モデル１３は、スケルトンシリンダモデル１０にベクトルモデル９を重ねて表示するもので、例えば、スケルトンシリンダモデル１０の透明なシリンダの内部に、不透明なベクトルモデル９を表示することで構成される。

この危険度管理モデル１３も、受信部８ａがリアルタイムで受信する施工情報記憶部６ｂからの変位量及び変位方向に応じてリアルタイムに生成される。

表示処理部８ｃは、モデル生成部８ｆで生成された当該危険度管理モデル１３を、図１に示すように、計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）に対応付けて、ディスプレイ７に画像表示するように構成される。

これにより、監視者Ｐは、スケルトンシリンダモデル１０に付した目盛り線１０ａと、表示色が付されいないベクトルモデル９もしくは色つきのベクトル９とを見比べることにより、既存構造物１に生じている変位量を、危険度レベル管理値に対する相関をもって把握することができて、監視業務を、過度の負担なくかつ適正・的確に遂行することができる。

上述したベクトルモデル９に代えて、変位計５で計測された変位量の数値を表示するだけでもよい。また、この表示は、管理限界値を超えた場合を対象とし、併せて、アラーム音を発するようにしてもよい。

≪削孔工事について≫
図１～図３に示したように、近隣の既存構造物１に変位が生じる場合がある、空所領域Ｒでの地盤改良工事における削孔工事の可視化について詳述する。

通信端末８は、この削孔工事については、受信部８ａが、サーバー６にアクセスして、削孔３の施工位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）、削孔始端位置から削孔終端位置までの施工深度及び削孔径を含む設計情報を記憶する設計情報記憶部６ａ及び削孔工事の進行に従って変化する削孔３の削孔始端位置からの施工済み深度を含む、地盤改良機械２から入力される施工情報を記憶する施工情報記憶部６ｂから情報を受信するように構成される。

削孔始端位置は通常、地表Ｓ側であり、削孔終端位置は、地盤内奥の深部となり、削孔始端位置から削孔終端位置までの深さが設計上の施工深度（施工長もしくは削孔長とも言う。以下同じ）である。

また、施工済み深度は、地盤改良機械２により、削孔スクリューの削孔始端位置からの到達深さによって検知される。

削孔工事について、通信端末８のモデル記憶部８ｅは、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、設計情報である削孔径（地盤改良工事にかかる造成の径であってもよい。以下同じ）をシリンダの径（直径）で表し、施工情報である施工済み深度を、削孔始端位置からのシリンダの長さで表す、３次元のスケルトンシリンダ削孔モデル１１を格納している。

３次元のスケルトンシリンダ削孔モデル１１は、縦横の格子１１ａを付した外形輪郭線で透明なシリンダを表示することで構成される。

通信端末８のモデル生成部８ｆは、モデル記憶部８ｅからスケルトンシリンダ削孔モデル１１を読み出す。

また、モデル生成部８ｆは、受信部８ａで受信した施工情報記憶部６ｂからの施工済み深度に応じて、スケルトンシリンダ削孔モデル１１をリアルタイムに生成する。

図６（ａ）及び（ｂ）に示した変化で理解されるように、このスケルトンシリンダ削孔モデル１１は、上方位置の削孔始端位置から削孔終端位置となる下方へ向けて、リアルタイムで施工済み深度まで表示される。

施工が完了した削孔３は、削孔始端位置から削孔終端位置までの深さである施工深度のスケルトンシリンダ削孔モデル１１によって表示される。

図示例は、設計上の削孔３の施工深度が、地表Ｓから地下２階の床レベルＬ２までの場合を示している。

表示処理部８ｃは、表示指示部８ｄからの指示に応じて、設計情報記憶部２ａから受信部８ａが受信した削孔位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）に対応付けて、モデル生成部８ｆで生成されたスケルトンシリンダ削孔モデル１１をリアルタイムでディスプレイ７に画像表示するように構成される。

これにより、図１に示すように、監視位置にいる監視者Ｐは、通信端末８であるウェアラブル端末のディスプレイ７を通じ、グラスを通して目視される地下空間Ｕの壁面ＵＷ等に、当該壁面ＵＷ等よりも内奥の削孔位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）に対応付けて、施工中の削孔３もしくは施工が完了した削孔３を、スケルトンシリンダ削孔モデル１１によって視認することができる。

すなわち、スケルトンシリンダ削孔モデル１１によって削孔３をリアルタイムにディスプレイ７に表示させることにより、削孔３の施工状況を可視化することができ、これにより、監視者Ｐに、削孔３の施工状態を的確に把握させることができる。

スケルトンシリンダ削孔モデル１１は、実物大で表示されるが、監視者Ｐが表示指示部８ｄを操作することにより、見やすいように任意に、実物大に拡大したり、縮小したりして表示できるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態にあっては、削孔工事について、工事作業の進行に従って削孔状況がリアルタイムに変化する中で、施工済み深度などの施工情報に基づいて生成されるスケルトンシリンダ削孔モデル１１を通信端末８のディスプレイ７に表示させることにより、削孔状況を見やすく可視化することができて、監視者Ｐに的確に把握させることができる。

≪地盤改良工事（地盤改良体造成工事）について≫
図１～図３に示したように、近隣の既存構造物１に変位が生じる場合がある、空所領域Ｒでの地盤改良工事の可視化について詳述する。

通信端末８は、この地盤改良工事については、受信部８ａが、サーバー６にアクセスして、地盤改良体４の造成位置（削孔位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）と同じ）、地盤改良体４の造成始端位置から造成終端位置までの造成高さ及び地盤改良体４の外径寸法を含む設計情報を記憶する設計情報記憶部６ａ及び地盤改良工事の進行に従って変化する地盤改良体４の造成始端位置からの施工済み造成高さを含む、地盤改良機械２から入力される施工情報を記憶する施工情報記憶部６ｂから情報を受信するように構成される。

地盤改良体４の造成位置は、設計上、削孔３の施工位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）に一致する。造成始端位置は通常、削孔３の削孔終端位置であり、造成終端位置は、造成始端位置よりも地表Ｓに近接する位置となり、造成始端位置から造成終端位置までの高さが設計上の造成高さである。

また、施工済み造成高さは、地盤改良機械２により、原地盤の土とセメント系固化材を撹拌混合する撹拌スクリューの造成始端位置からの到達高さによって検知される。

地盤改良工事について、通信端末８のモデル記憶部８ｅは、図６（ｄ）及び（ｅ）に示すように、設計情報である地盤改良体４の外径寸法をシリンダの径（直径）で表し、施工情報である施工済み造成高さを、造成始端位置からのシリンダの長さで表す、３次元のシリンダ造成モデル１２を格納している。３次元のシリンダ造成モデル１２は、不透明なシリンダ体で形成され、表示される。

通信端末８のモデル生成部８ｆは、モデル記憶部８ｅからシリンダ造成モデル１２を読み出す。また、モデル生成部８ｆは、受信部８ａで受信した施工情報記憶部６ｂからの施工済み造成高さに応じて、シリンダ造成モデル１２をリアルタイムに生成する。

上述したように、施工済み造成高さについても、施工情報記憶部６ｂに、「削孔」か、後述する「造成」かのフラグと、地盤改良機械２が備える作業用の回転ロッドの回転数を記憶しておくようにし、通信端末８の演算機能により、受信部８ａでリアルタイムに受信する回転ロッドの回転数の、初期状態での回転数に対する差分によって、施工済み造成高さを算出してもよい。

図６（ｄ）及び（ｅ）に示した変化で理解されるように、このシリンダ造成モデル１２は、下方位置の造成始端位置から造成終端位置となる上方へ向けて、リアルタイムで施工済み造成高さまで表示される。

施工が完了した地盤改良体４は、造成始端位置から造成終端位置までの高さ（施工済み造成高さ＝造成高さ）のシリンダ造成モデル１２によって表示される。

図示例は、設計上の地盤改良体４の造成高さが、地下２階の床レベルＬ２から地下１階の床レベルＬ１までの場合を示している。

本実施形態では、モデル生成部８ｆは、シリンダ造成モデル１２を、上述した削孔工事における３次元のスケルトンシリンダ削孔モデル１１に重ねて表示することで、施工管理モデル１４を生成するように構成される。

施工管理モデル１４は、スケルトンシリンダ削孔モデル１１に、シリンダ造成モデル１２を重ねて表示するもので、例えば、スケルトンシリンダ削孔モデル１１の透明なシリンダの内部に、不透明なシリンダ造成モデル１２を表示することで構成される。

本実施形態では、図６（ｃ）に示したように、削孔工事から地盤改良体４の造成工事に移る際に、地盤改良機械２から施工情報記憶部６ｂに記憶される地盤改良体４の造成開始の信号が受信部８ａに入力されると、モデル生成部８ｆは、スケルトンシリンダ削孔モデル１１の高さを、設計上の造成始端位置（削孔終端位置）からの地盤改良体４の造成高さに切り替えるようになっている。

この施工管理モデル１４であっても、モデル生成部８ｆは、受信部８ａが受信する施工情報記憶部６ｂからの施工済み造成高さに応じてリアルタイムに生成する。

表示処理部８ｃは、表示指示部８ｄからの指示に応じて、設計情報記憶部８ａから受信部８ａが受信した造成位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）に対応付けて、モデル生成部８ｆで生成された施工管理モデル１４をリアルタイムでディスプレイ７に画像表示するように構成される。

もちろん、表示処理部８ｃは、シンプルに、シリンダ造成モデル１２をディスプレイに画像表示するようにしても良い。

これにより、図１に示すように、監視位置にいる監視者Ｐは、通信端末８であるウェアラブル端末のディスプレイ７を通じ、グラスを通して目視される地下空間Ｕの壁面ＵＷ等に、当該壁面ＵＷ等よりも内奥の造成位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）に対応付けて、施工中の地盤改良体４もしくは施工が完了した地盤改良体４を、施工管理モデル１４あるいはシリンダ造成モデル１２によって視認することができる。

すなわち、施工管理モデル１４あるいはシリンダ造成モデル１２によって地盤改良体４をリアルタイムにディスプレイ７に表示させることにより、地盤改良体４の施工状況を可視化することができ、これにより、監視者Ｐに、地盤改良体４の施工状態を的確に把握させることができる。

施工管理モデル１４の画像表示によれば、削孔３を表示するスケルトンシリンダ削孔モデル１１を対比対象として、地盤改良体４の造成状況を判断することができる。

シリンダ造成モデル１２の場合であってももちろん、地盤改良体４の造成状況を判断することができる。

シリンダ造成モデル１２及び施工管理モデル１４のいずれも、実物大で表示されるが、監視者Ｐが表示指示部８ｄを操作することにより、見やすいように任意に、実物大に拡大したり、縮小したりして表示できるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態にあっては、地盤改良工事について、工事作業の進行に従って事犯改良体４の造成状況がリアルタイムに変化する中で、施工済み造成高さなどの施工情報に基づいて生成されるシリンダ造成モデル１２あるいは施工管理モデル１４を通信端末８のディスプレイ７に表示させることにより、地盤改良体４の造成状況を見やすく可視化することができて、監視者Ｐに的確に把握させることができる。

以上の説明では、通信端末８が透過型ウェアラブル端末である場合について説明したが、通信端末８としては、撮影装置を備えたディスプレイ付きのタブレット型などの通信端末８ｘを用いるようにしても良い。

この場合には、撮影装置で計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）や削孔位置（…，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1，Ａ_n+2，…）、造成位置の画像を動画などで撮影するようにし、表示処理部８ｃにより、当該計測位置（…，Ｘ_n-1，Ｘ_n，Ｘ_n+1，Ｘ_n+2，…，Ｙ_n-1，Ｙ_n，Ｙ_n+1，Ｙ_n+2，…，Ｚ_n-1，Ｚ_n，Ｚ_n+1，Ｚ_n+2，…）等に対応付けて、撮影を行っている画像に重ね合わせて、モデル生成部８ｆで生成される上記のベクトルモデル９、色つきベクトルモデル９、危険度管理モデル１３、スケルトンシリンダ削孔モデル１１、シリンダ造成モデル１２、並びに、施工管理モデル１４を、ディスプレイ７に画像表示するように構成すればよい。

このようにすれば、撮影装置を備えたディスプレイ付きのタブレット型などの通信端末８ｘであっても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

１ 既設構造物
５ 変位計
６ａ 設計情報記憶部
６ｂ 施工情報記憶部
７ ディスプレイ
８ 通信端末
８ａ 受信部
８ｃ 表示処理部
８ｅ モデル記憶部
８ｆ モデル生成部
８ｘ タブレット型などの通信端末
９ ３次元のベクトルモデル
９ａ ベクトルモデルの軸部
９ｂ ベクトルモデルの尖頭部
１０ ３次元のスケルトンシリンダモデル
１３ 危険度管理モデル
Ｘ，Ｙ，Ｚ 計測位置

Claims (10)

1. 既設構造物の近隣で行われる土木建築工事により該既設構造物に生じる沈下変位や隆起変位を監視するためのシステムであって、
   上記既設構造物の計測位置に生じる変位量及び変位方向を計測する変位計と、
   画像を表示するディスプレイを有する通信端末とを備え、
   該通信端末は、
   該通信端末の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   上記計測位置を含む設計情報を記憶する設計情報記憶部及び上記変位計から入力される上記変位量及び上記変位方向を含む施工情報を記憶する施工情報記憶部から情報を受信する受信部と、
   上記変位量を、軸部の長さの変化で表し、上記変位方向を、該軸部の端部の尖頭部の向きで表す、３次元のベクトルモデルを格納したモデル記憶部と、
   該モデル記憶部から上記ベクトルモデルを読み出すと共に、上記受信部で受信した上記施工情報記憶部からの上記変位量及び上記変位方向に応じて、リアルタイムに、該ベクトルモデルを生成するモデル生成部と、
   上記受信部で受信した上記設計情報記憶部からの上記計測位置に対応付けて、上記モデル生成部で生成された上記ベクトルモデルを上記ディスプレイに画像表示する表示処理部とを含み、
   上記通信端末は、透過型のグラスに上記ディスプレイが組み込まれた透過型ウェアラブル端末であり、
   上記表示処理部は、取得した位置情報及び上記計測位置に基づいて、上記グラスを通して目視される上記計測位置の画像に重ね合わせて、当該計測位置に対応付けられた上記ベクトルモデルを上記ディスプレイに画像表示することを特徴とする既設構造物の監視システム。
2. 既設構造物の近隣で行われる土木建築工事により該既設構造物に生じる沈下変位や隆起変位を監視するためのシステムであって、
   上記既設構造物の計測位置に生じる変位量及び変位方向を計測する変位計と、
   画像を表示するディスプレイを有する通信端末とを備え、
   該通信端末は、
   該通信端末の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   上記計測位置を含む設計情報を記憶する設計情報記憶部及び上記変位計から入力される上記変位量及び上記変位方向を含む施工情報を記憶する施工情報記憶部から情報を受信する受信部と、
   上記変位量を、軸部の長さの変化で表し、上記変位方向を、該軸部の端部の尖頭部の向きで表す、３次元のベクトルモデルを格納したモデル記憶部と、
   該モデル記憶部から上記ベクトルモデルを読み出すと共に、上記受信部で受信した上記施工情報記憶部からの上記変位量及び上記変位方向に応じて、リアルタイムに、該ベクトルモデルを生成するモデル生成部と、
   上記受信部で受信した上記設計情報記憶部からの上記計測位置に対応付けて、上記モデル生成部で生成された上記ベクトルモデルを上記ディスプレイに画像表示する表示処理部とを含み、
   前記通信端末は、撮影手段を備え、
   前記表示処理部は、取得した位置情報及び上記計測位置に基づいて、上記撮影手段で撮影された該計測位置の画像に重ね合わせて、前記計測位置に対応付けられた前記ベクトルモデルを前記ディスプレイに画像表示することを特徴とする既設構造物の監視システム。
3. 前記設計情報記憶部には、前記変位量について、複数の危険度レベル管理値が記憶され、
   前記モデル記憶部には、上記危険度レベル管理値それぞれに対して、異なる表示色が設定され、
   前記モデル生成部は、上記受信部で受信した上記設計情報記憶部からの上記危険度レベル管理値及び上記施工情報記憶部からの上記変位量に応じて、上記モデル記憶部から上記表示色を読み出し、該変位量に対応する該危険度レベル管理値の該表示色で前記ベクトルモデルを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の既設構造物の監視システム。
4. 前記モデル生成部は、前記変位量が前記危険度レベル管理値の大きい危険側に移行すると、注意喚起のために、前記ベクトルモデルを、移行した該危険度レベル管理値の前記表示色で前記ディスプレイに所定時間表示する指示を前記表示処理部に出力することを特徴とする請求項３に記載の既設構造物の監視システム。
5. 前記モデル記憶部には、前記危険度レベル管理値の管理限界値を上限として、複数の該危険度レベル管理値を段階的に表す３次元のスケルトンシリンダモデルが格納され、
   前記モデル生成部は、上記モデル記憶部から上記スケルトンシリンダモデルを読み出し、該スケルトンシリンダモデルを前記ベクトルモデルに重ねて表示する危険度管理モデルをリアルタイムに生成し、
   前記表示処理部は、上記モデル生成部で生成された上記危険度管理モデルを、前記計測位置に対応付けて、前記ディスプレイに画像表示することを特徴とする請求項３に記載の既設構造物の監視システム。
6. 既設構造物の近隣で行われる土木建築工事により該既設構造物に生じる沈下変位や隆起変位を監視するための方法であって、
   通信端末の位置情報を取得し、
   上記既設構造物に生じる変位を計測する計測位置を含む設計情報を上記通信端末に入力し、
   上記計測位置に生じる変位量及び変位方向を計測し、
   計測された上記変位量及び上記変位方向を上記通信端末に入力して、当該通信端末により、該変位量を、軸部の長さの変化で表し、該変位方向を、該軸部の端部の尖頭部の向きで表す、３次元のベクトルモデルをリアルタイムに生成させ、
   上記通信端末が有するディスプレイに、上記計測位置に対応付けて、上記ベクトルモデルを画像表示させ、
   上記通信端末は、透過型のグラスに上記ディスプレイが組み込まれた透過型ウェアラブル端末であり、
   上記通信端末により、取得した位置情報及び上記計測位置に基づいて、上記グラスを通して目視される上記計測位置の画像に重ね合わせて、当該計測位置に対応付けられた上記ベクトルモデルを上記ディスプレイに画像表示させることを特徴とする既設構造物の監視方法。
7. 既設構造物の近隣で行われる土木建築工事により該既設構造物に生じる沈下変位や隆起変位を監視するための方法であって、
   通信端末の位置情報を取得し、
   上記既設構造物に生じる変位を計測する計測位置を含む設計情報を上記通信端末に入力し、
   上記計測位置に生じる変位量及び変位方向を計測し、
   計測された上記変位量及び上記変位方向を上記通信端末に入力して、当該通信端末により、該変位量を、軸部の長さの変化で表し、該変位方向を、該軸部の端部の尖頭部の向きで表す、３次元のベクトルモデルをリアルタイムに生成させ、
   上記通信端末が有するディスプレイに、上記計測位置に対応付けて、上記ベクトルモデルを画像表示させ、
   前記通信端末は、撮影手段を備え、
   上記通信端末により、取得した位置情報及び上記計測位置に基づいて、上記撮影手段で撮影された該計測位置の画像に重ね合わせて、前記計測位置に対応付けられた前記ベクトルモデルを前記ディスプレイに画像表示させることを特徴とする既設構造物の監視方法。
8. 前記変位量について、複数の危険度レベル管理値を前記通信端末に入力すると共に、当該通信端末に、該危険度レベル管理値それぞれに対して、異なる表示色を、予め設定しておき、
   前記ベクトルモデルを生成する際に、上記通信端末により、上記変位量に対応する上記危険度レベル管理値の上記表示色で前記ベクトルモデルを生成させることを特徴とする請求項６または７に記載の既設構造物の監視方法。
9. 前記ベクトルモデルを生成する際に、前記通信端末により、前記変位量が前記危険度レベル管理値の大きい危険側に移行するとき、注意喚起のために、該ベクトルモデルを、移行した該危険度レベル管理値の前記表示色で前記ディスプレイに所定時間画像表示させることを特徴とする請求項８に記載の既設構造物の監視方法。
10. 前記ベクトルモデルを生成する際に、前記通信端末により、前記危険度レベル管理値の管理上限値を上限として、複数の該危険度レベル管理値を段階的に表す３次元のスケルトンシリンダモデルを生成させて、該スケルトンシリンダモデルに上記ベクトルモデルを重ねて表示する危険度管理モデルをリアルタイムに生成させ、
    通信端末のディスプレイに、上記計測位置に対応付けて、上記危険度管理モデルを画像表示させることを特徴とする請求項８に記載の既設構造物の監視方法。

Images