JPH01187228A - ニューマチックケーソンの沈設管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧気下で地下を掘削して地下構造物を構築す
るニューマチックケーソンの沈設管理システムに関する
ものである。

〔従来の技術とその課題〕

従来ケーソンの施工に際しては沈下機構が理論的に解明
されていないため、沈設手順は施工時のオーダーを概略
的に把握するものであった。

また、各種測定計によって沈下性態を計測するにしても
ケーソン沈下前後の静的データを結果論的に確認するに
過ぎず、工程及び安全管理は経験的に積重ねによる要素
に頼っていた。

一方、ニューマチックケーソン工法は、ケーソン躯体の
他に止水構造物を必要とせず、沈設が確実でかつ急性し
にくく、また躯体の剛性が大きい長所があり、さらに人
間が掘削盤で作業するため障害物が人為的に処理でき、
また地盤の確認と支持力試験ができる長所をもっている
。

しかし、高圧気下の作業であるため、作業員と作業の方
法に医学的その他限定事項がある。すなわち、高圧気の
ため潜函病の発生、高濃度酸素の作業環境にあるため燃
焼し易い状態にあり、また密閉された環境のため有害ガ
ス、酸欠の問題、さらに圧気圧が高くなるほど作業時間
を短縮しなくてはならないため（法的規制がある。）作
業能率が低いなどの短所がある。

前記データによる工程及び安全管理に関しては、出願人
は先に各種センサーによる計測に加えて、沈下量、沈下
速度の制御を行うために掘削パターン、自動調圧沈下を
行う際のエアコントロールを決定し、さらにこれらとコ
ンビエータ処理によりフィードバックする科学的施工管
理と施工手段によって機構の信頬性、姿勢制御等の信頬
性をもたらすことができるケーソンの沈下方法を特願昭
５４−５３６２７号（特公昭６１−２７５２７号公報）
として提案した。

また、作業性の問題に関しては、実公昭５５−３６５９
７号公報にケーソン本体の圧気作業室に掘削機構を移動
自在に設は掘削機構により自動的に掘削された土砂を自
動的に地上に排出するようにした潜函装置における自動
土砂掘削排出装置において、ケーソン本体の圧気作業室
本体付近において、その外部に、圧気作業室とは気密で
あってその作業を直接監視し得る大気に通じる運転室を
設けた監視装置が示されている。

しかし、この実公昭５５−３６５９７号公報のものは、
掘削作業は圧気作業室付近の運転室で行うので、前記デ
ータによる施工及び安全管理と連携させることはできな
かった。

本発明の目的は、作業における完全無人化を実現すると
ともに、一連の管理及び操作を地上の中央管理制御室の
みで行えるようにしてより一層のシステム化が達成でき
るニューマチックケーソンの沈設管理システムを提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、ケーソン本体の圧気
作業室に掘削機構を移動自在に設け、該掘削機構と圧気
作業室内にテレビカメラを取付け、地上の中央管理制御
室には掘削監視モニター画面、作業室監視モニター画面
、コンピュータ、プリンター及び掘削操作盤を設置し、
各種センサーからの検出値をコンピュータに導入してケ
ーソンの抵抗と荷重がバランスした状態の掘削゛パター
ンを算出し、その掘削パターンに従って掘削監視モニタ
ー画面及び作業室監視モニター画面を見ながら掘削操作
盤で掘削機構を遠隔操作し、次に掘削操作盤で送気流量
弁を制御して自動的にケーソンを沈下させ、かつ前記掘
削中の自然沈下中の諸情報をコンピュータ処理し、フィ
トバックして沈下管理をなしつつ前記掘削と自動沈下を
繰返すことを要旨とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、たえずニューマチックケーソンの位置
（深度、傾斜、移動）から沈下掘削を管理するので、精
度の良い沈設ができ、また異常発生時、計測結果が即時
フィードバックされるので、トラブルは大きくなる前に
回避されたり、未然に防げる。さらに、ケーソンの沈下
掘削状況と共に周辺地盤の状況が正確に把握でき、その
データはコンピュータで迅速に処理され、沈設に伴う周
辺地盤の沈下も防止でき、常時、ケーソン躯体の位置が
正確に計測されるので、繁雑な測量作業が減らせ、また
、熟練者の勘にたよることなく、コンピュータで最適な
沈下掘削管理ができるので、ケーソン沈設管理の標準化
が図れる。

しかも、オペレータは中央管理制御室内で掘削操作やエ
アーコントロールを含めたすべての作業を行える。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明のニューマチックケーソンの沈設管理シ
ステムの１実施例を示す説明図で、図中１はケーソン躯
体、ｌａはその底盤、１ｂは刃先、２は該刃先１ｂで形
成される圧気作業室である。

底盤１ａに、マテリアルロック３が接続する穴４と、マ
ンロック５が接続する六６とを設け、さらにコンプレッ
サ７の送気管８端も底盤１ａ下の圧気作業室２内に開口
する。図中９は、マテリアルロソク３を介して穴４から
圧気作業室２内へ降ろされる排土用パケットである。

以上は従来のニューマチックケーソンと同じであるが、
底盤１ａの下面にレール１０を設け、このレール１０に
沿って掘削機構１１を移動自在に設けた。

該掘削機構１１は一例としてターンテーブルｌｌａによ
りブームｌｌｂが支承されるシャベルタイプのものであ
り、圧気作業室２内の隅々にまで作業範囲が及ぶもので
ある。

なお、掘削機構１１としては他に、サイド力フタを有す
るスクレーバータイプのものや無線又は有線により運転
されるトラクタショベルのごときものを用いてもよい。

この掘削機構１１にテレビカメラによる掘削機カメラ１
２を取付け、また圧気作業室２内で底盤１ａの下面にテ
レビカメラによる面内カメラ１３を取付ける。

第２図は本発明のブロック回路図であるが、先に本発明
で用いるセンサー類を述べると、沈下及び掘削中でのリ
アルタイムに情報を得るものとして、（間隙）水圧計１
４、鉄筋計１５、コンクリート応力計１６がケーソン躯
体１内に埋設され、さらに、第３図に示すように固定式
傾斜計１７、気圧計１８、可燃性ガス検知器１９や酸素
濃度検出器２０、送気温度検出器２１、送気流量検出器
２２、送気流量発信器２３なども設けられる。

一方、周辺地盤などの状況を把握するものとして、傾斜
計１７′や各種沈下計２４．２４’、変位計２５などが
適宜個所に設けられる。

図中２６は地上に設けられる中央管理制御室で、その内
部にはパーソナルコンピュータ２７と、これに接続する
プリンタ２８、及び前記掘削機カメラ１２と同軸ケーブ
ル２９で接続するＣＲＴの掘削監視モニター画面３０、
面内カメラ１３と同じく同軸ケーブル２９で接続するＣ
ＲＴの作業室監視モニター画面３１を設置し、さらにこ
れらに掘削機構１１を遠隔操作し、また送気管８の途中
に設けた送気流量弁３２を開度調整する掘削操作盤３３
を隣接した。

なお、前記パーソナルコンピュータ２７は周辺機器とし
てＣＲＴ３４やフロッピーディスク入出力装置３５を有
する。

前記各種センサー類は入力モジュール３６を介してコン
ピュータ２７と接続され、各情報をコンピュータ２７に
入力するが、計測情報の他に掘削機構１１の位置、アー
ム角度、パケット角度、旋回角′などや送気流量弁３２
の開度などの情報も同様に入力される。

第４図は実施の概要を示すフローチャートで、躯体形状
寸法、土質条件、スペック（許容誤差等）および安全関
係法規に基づく作業詩画内圧等がコンピュータ２７に予
め設定される（ステソプイ）。

これらの条件に合わせて沈下及び掘削中時点での各種セ
ンサーでの検出値と土の挙動等の沈下に係わる主なデー
タがコンピュータ２７に入力される（ステップ口）。

該コンピュータ２７は、これらの各種センサーによる計
測値を物理量に換算し制御値を計算することになる。

具体的には、土性値と形状をパラメータとした静的な最
大地盤抵抗力を算定する理論計算、及び当該現場におけ
る前の数ステップで得られたデータを基に、次のステッ
プの諸量を回帰式に基づき外挿的に推定する統計的処理
、さらに多数の実績を基に静的な最大地盤抵抗力を土質
のタイプ別等に層別して見積もる経験方式に基づく計算
が行われる（ステソプハ）。

これらの計算の結果、掘削パターンと沈下指示のデータ
がＣＲＴ３４等に出力される（ステソプニ）。

沈下調圧指示は、センサー出力により傾斜、沈設速度及
び沈下量等の判定項目が参配され、沈下が過大になりそ
うな場合には減圧停止又は増圧の指示が行われる。

また、前記沈下に係わる主なデータは各沈下サイクル毎
に土の移動状況、力学的特性を測定し、次のステップの
ため最も信頬度の高いデータを得るよう構成される。

以上のコンピュータ２７よりＣＲＴ３４に出力される掘
削パターンにもとづいて、中央管理制御室２６内のオペ
レータは、掘削監視モニター画面３０及び作業室監視モ
ニター画面３１を見ながら、掘削操作盤３３で掘削機構
１１を操作し、圧気作業室２内の地盤を掘削する。

次いで、予測計算の設定値に基づいて掘削操作盤３３で
送気流量弁３２の開度を調整し、調圧沈下用のエアーコ
ントロールにより自動的にケーソン躯体１を沈下させる
。

この作業は、過大な沈下量、沈下速度にならないように
、ケーソン躯体１を沈下させるものである（以上ステッ
プホ）。

ところで、ケーソン躯体１は作業室２内の掘削時におい
ても僅かながら地盤沈下する。そこで掘削中および自動
調圧沈下中の前記各種センサーからえられる諸情報はコ
ンピュータ２７の処理よりリアルタイムでフィードバッ
クして沈下管理をなしつつ前記掘削と自動沈下を繰返し
、所定深さにケーソン躯体１を沈設させる。

また、このようにケーソン躯体１の沈下掘削状況の他に
沈下計２４．２４’や変位計２５等から周辺地盤の状況
もコンピュータ２７へ入力され、そのデータはコンピュ
ータ２７で処理されるので沈設に伴う周辺地盤の沈下も
防止できる。

そして、これらのデータはフロッピーディスクに保存さ
れ、また必要ならばプリンタ２８により帳表出力できる
。

［発明の効果〕 以上述べたように本発明のニューマチックケーソンの沈
設管理システムは、各種センサーによる計測に加えて、
沈下量、沈下速度の制御を行うために掘削パターン、自
動調圧沈下を行う際のエアコントロールを決定し、さら
にこれらとコンピュータ処理により科学的施工管理が実
現できるものである。またこの処理結果をもとに同じ中
央管理制御室内で掘削及びエアコントロールの作業を行
えるので、施工現場は全くの無人化とすることができ、
潜函病、火災、有害ガス、酸欠の発生、およびケーソン
事故等による躯体の過性下による人身事故もなくなり、
しかも作業時間を大きくとれるため高能率化を図ること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のニューマチックケーソンの沈下管理シ
ステムの１実施例を示す説明図、第２図は同上ブロック
回路図、第３図は計測系の説明図、第４図は概略を示す
フローチャートである。 １・・・ケーソン躯体　　１ａ・・・底盤ｌｂ・・・刃
先　　　　　２・・・圧気作業室３・・・マテリアルロ
ック５・・・マンロック４．６・・・穴　　　　　７・
・・コンプレッサ８・・・送気管　　　　　９・・・排
土用バケット１０・・・レール　　　　　１１・・・掘
削機構１１ａ・・・ターンテーブルｌｌｂ・・・ブーム
１２・・・掘削機カメラ　　１３・・・面内カメラ１４
・・・水圧計　　　　　１５・・・鉄筋計１６・・・コ
ンクリート応力計 １７．１７’・・・傾斜針 １８・・・気圧計　　　　　１９・・・可燃性ガス検知
器２０・・・酸素濃度検出器　２１・・・送気温度検出
器２２・・・送気流量検出器　２３・・・送気流量発信
器２４．２４’・・・沈下計　　２５・・・変位計２６
・・・中央管理制御室 ２７・・・パーソナルコンピュータ ２８・・・プリンタ　　　　２９・・・同軸ケーブル３
０・・・掘削監視モニター画面 ３１・・・作業室監視モニター画面 ３２・・・送気流量弁　　　３３・・・掘削操作盤３４
・・・ＣＲＴ ３５・・・フロッピーディスク入出力装置３６・・・入
力モジュール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーソン本体の圧気作業室に掘削機構を移動自在に設け
   、該掘削機構と圧気作業室内にテレビカメラを取付け、
   地上の中央管理制御室には掘削監視モニター画面、作業
   室監視モニター画面、コンピュータ、プリンター及び掘
   削操作盤を設置し、各種センサーからの検出値をコンピ
   ュータに導入してケーソンの抵抗と荷重がバランスした
   状態の掘削パターンを算出し、その掘削パターンに従っ
   て掘削監視モニター画面及び作業室監視モニター画面を
   見ながら掘削操作盤で掘削機構を遠隔操作し、次に掘削
   操作盤で送気流量弁を制御して自動的にケーソンを沈下
   させ、かつ前記掘削中の自然沈下および自動沈下中の諸
   情報をコンピュータ処理し、フィードバックして沈下管
   理をなしつつ前記掘削と自動沈下を繰返すことを特徴と
   するニューマチックケーソンの沈設管理システム。