JPH03221617A - ニューマチックケーソン工法における施工管理方法 - 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、ニューマチックケーソン工法における圧気作
業室内の掘削装置の制御や掘削個所の判断を行うための
施工管理方法に関するものである。

（従来の技術） 周知のごとくニューマチックケーソン工法は、作業室内
への水の侵入を空気の圧力で防く原理を利用した工法で
あり、ケーソンを形成する函体底部に気密な作業室を設
置し、ここに圧縮空気を送り込むことにより地下水の侵
入を防ぎ、掘削作業に従事する人間がこの圧気作業室に
入って作業することが大きな特徴である。

その他にも、圧気作業室内の掘削地盤がドライな状態で
あるため地上と同様に作業できること、掘削面を直接監
視しながら作業ができること、障害物を容易に撤去でき
ること、地下水位の低下がないため周辺地盤に影響を与
えないこと、沈設管理が精度良く安全に行えること、最
終支持地盤の状態を地耐力試験などで直接確認できるこ
と、といったオープンケーソン工法にはない長所がある
。

しかしながら、圧気作業室内に人間が入って作業するた
めに、作業時間には大きな節約を受け、例えば３気圧の
作業気圧の場合、１日１回の作業に限定しても圧気下で
の作業時間は３．５時間、減圧時間が２．５時間程度と
なり、１日８時間の作業には２人の作業員が必要である
。

そこで、出願人は先に圧気作業室内の作業における完全
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
理システムを特願昭６３−１０５２３号（特開平１−１
８７２２８号）として提案した。

これは、ケーソンを形成する函体底部の圧気作業室天井
に走行、旋回、アームの俯仰、伸縮、およびバケットの
俯仰が自在な掘削装置を架設し、また、掘削装置と圧気
作業室内にテレビカメラを取付ける。

そして、地上の中央管理制御室には前記テレビカメラか
らの映像を写す掘削監視モニター画面、作業室監視モニ
ター画面と、・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内容とするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この特願昭６３−１０５２３号のニューマチッ
クケーソンの沈設管理システムでは掘削個所の判断はも
っばらテレビカメラによる監視だけにたよるものであっ
た。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、テレビカ
メラによる監視だけにたよる遠隔操作に比べ、作業効率
、安全性、沈設精度が大幅に向上するニューマチックケ
ーソン工法における施工管理方法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、ケーソンを形成する
函体底部の作業室を圧気状態に維持し、圧気作業室天井
に架設した走行、旋回、アームの俯仰、伸縮、およびバ
ケットの俯仰が自在な掘削装置により作業室底部を掘削
して函体を順次沈設するニューマチックケーソン工法に
おいて、掘削装置と圧気作業室内にテレビカメラを設置
し、また、掘削装置に超音波センサー等による距離測定
用センサーを複数個取付け、掘削装置を走行させながら
距離測定用センサーによる距離測定を行い、このデータ
を地上の管理制御室内のコンピュータで解析し、圧気作
業室内の掘削面の高低差をグラフィック表示し、一方、
管理制御室内に設置した圧気作業室内を監視するモニタ
ーテレビを併用して掘削個所の判断を行い、地上管理制
御室内から圧気作業室内の掘削装置を遠隔操作すること
を要旨とするものである。

〔作用〕

請求項第１項記載の本発明によれば、距離測定用センサ
ーは複数個設置されており、それぞれ計測ポイントが異
なっていて、距離測定用センサーがケーソン刃口部に対
面するように掘削装置の掘削機を固定し、掘削機がレー
ル上を走行することにより、ケーソン刃口部の掘削形状
が連続的に計測される。

このようにして、ケーソン沈設管理に重要な影響を及ぼ
すケーソン刃口部の掘削状況を量的にとらえることがで
き、沈設管理を精度良く行うことができる。

また、沈設管理用のデータを直ちに掘削装置のオペレー
タにフィードバックできる。

請求項第２項記載の本発明によれば、前記作用に加えて
、地上から掘削装置を遠隔操作しても、圧気作業室内の
掘削機の位置、アームの角度、バケットの状態等をリア
ルタイムに地上でモニターできるため、監視用テレビカ
メラ等だけでは判断が難しい、掘削機械の位置、姿勢の
詳細な情報も得ることができ、遠隔操作をスムーズに安
全に行うことができる。

〔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工法における
施工管理方法の１実施例を示す要部の側面図、第２図は
全体の外観説明図で、図中１はケーソン躯体をなす函体
、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が接続する穴と、マン
ロック４が接続する穴とを設け、さらにコンプレッサ５
の送気管６端も底盤１ａ下の圧気作業室２内に開口する
。図中７は、マテリアルロック３を介して圧気作業室２
内へ降ろされる排土用バケット、８はマテリアルロック
３のロック制御盤である。

前記圧気作業室２内に設ける掘削装置としては、底盤１
ａの下面すなわち圧気作業室２の天井に走行レールｌＯ
を設け、ここに掘削機１１を移動自在に設けた。該掘削
機１１は、走行レール１０に吊り下げられ、自在に移動
する走行台車１２に旋回円盤１３を介して伸縮かつ俯仰
自在なアーム１４が支承され、このアーム１４の先端に
バケット１５を俯仰角度自在に設けたシャベルタイプの
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。

この掘削Ｗ１１１にテレビカメラによる掘削機カメラ１
６を取付け、また圧気作業室２内で底盤１ａの下面にテ
レビカメラによる白肉カメラ１７を取付ける。

以上は前記従来例と同じであるが、本発明は掘削機１１
に距離測定用センサーとして超音波センサー１８Ａ、１
８Ｂ、１８Ｃ，１８Ｄを刃口部計測用として設け、また
、超音波センサー１９を補正用基準センサーとして設け
、さらにコンピュータ２０を取付けた。

前記刃口部計測用の超音波センサー１８Ａ、１８Ｂ。

１８Ｃ，１８Ｄはそれぞれ計測ポイントが異なっている
ものである。

なお、本実施例では４ケの超音波センサーを使用したが
、超音波センサーの個数、角度等は、目的に応じて種々
選択できる。さらに、赤外線センサー等の光センサーや
その他のセンサーを前記超音波センサーに代えて距離測
定用センサーとして使用することも考えられる。

図中２６は地上に設けられる管理制御室で、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１６と同軸ケーブル２
９で接続するＣＲＴの掘削監視モニターテレビ３０、白
肉カメラ１７と同じく同軸ケーブル２９で接続するＣＲ
Ｔの作業室監視モニターテレビ３１を設置し、さらに掘
削機１１を遠隔操作し、また送気管６の途中に設けた送
気流量弁３２を開度調整する操作盤３３を設置した。

また、第４図に示すように前記掘削機１１には、走行距
離測定用センサー４１、旋回角度測定用センサー４２、
アーム俯仰角度測定用センサー４３、アーム伸縮量測定
用センサー４４、バケット俯仰角度測定用センサー４５
を設け、さらに旋回角度補正用近接スイッチ４６、アー
ム俯仰角度補正用近接スイッチ４７、アーム伸縮量補正
用近接スイッチ４８、バケット俯仰角度補正用近接スイ
ッチ４９を設ける。

前記センサー４１〜４５にはインクリメント光学式のロ
ータリーエンコーダーを使用するが、ロータリーエンコ
ーダーでの測定値は累積誤差を持つことから、高周波発
振式近接スイッチ４６〜４９を併用してこの近接スイッ
チが作動するごとに、測定値を既定値あるいは原点の値
に戻すようにした。

この近接スイ・７チ４６〜４９の使用で、掘削機１１の
実動作と測定値の誤差は、必ず一定の値以下におさえる
ことができ、精度のよいモニターシステムとなる。

第５図は本発・明の実施例を示すブロック図であるが、
前記センサー４１〜４５や近接スイッチ４６〜４９は計
測・制御ケーブル２２でパーソナルコンピュータ２７と
接続され、また、超音波センサー１８Ａ、　１８Ｂ　　
１８ｃ、　１８Ｄ及び補正用基準センサーである超音波
センサー１９はコンピュータ２０を介してパーソナルコ
ンピュータ２７と接続される。

なお、掘削機１１のケーソン内での位置を正確に把握す
ることは、掘削機１１と圧気作業室２内の他の機器、ケ
ーブル、ワイヤー等との接触、衝突防止のために重要な
事項である。そこで、前記走行距離測定用センサー４１
においては、天井に設置された掘削機走行用レール１０
の座標が正確にわかっていることから、掘削機１１と走
行用レール１１の位置関係を測定することで、掘削機１
１の圧気作業室２内での正確な位置を求めるものとする
。このセンサー４１は、走行用レール１０に設置された
チェーン２１に歯車を噛み合わせて、チェーン２１上の
走行距離を測定する。また、走行距離の累積誤差を防ぐ
ためにレール上に数ケ所のチエツクポイントを設け、こ
こに近接スイッチ５０〜５４を設置し、このポイントを
通過するごとに測定値を既定値にリセットするようにし
た。

先に述べたように、超音波センサー１８Ａ、１８Ｂ。

１８Ｃ，１’８Ｄはそれぞれ計測ポイントが異なってい
るものである。そこで、第３図に示すようにセンサー１
８Ａ、１８Ｂ、１８ｃ、１８Ｄがケーソン刃口部に対面
するように掘削機１１を固定し、掘削機１１がレール１
０上を走行することにより、ケーソン刃口部の掘削形状
が連続的に計測される。

また、圧気作業室２内では空気密度が変化するため音速
が変化し、超音波センサー１８Ａ、１８Ｂ。

１８Ｃ１８Ｄの測定値は正しい距離値を示さないおそれ
がある。そこで、測定値補正用の基準センサーである超
音波センサー１９を設置した。この超音波センサー１９
は、センサーより距離１ｍのところにある反射板までの
距離を常に計測するように設置されており、この計測値
で刃口部の超音波センサー１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ，１
８Ｄの計測値を補正することで、どのように作業気圧が
変化しても正しい距離の値を算出することができる。

この超音波センサー１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ，１８Ｄの
距離測定値は、コンピュータ２０を介して中央管理制御
室２６のパーソナルコンピュータ２７へ送られるが、コ
ンピュータ２７で解析し、圧気作業室２内の掘削面の高
低差をグラフィック表示する。

第６ａ図、第６ｂ図にこのグラフィック表示の状態を示
すが、ケーソン刃口部の掘削状況を第６ａ図に示すよう
な展開図や第６ｂ図に示すような断面図で表示する。こ
の表示画面より、掘削が不足している個所、ケーソンの
傾き修正時の掘削個所の判断を行うことができる。

さらに、モニターテレビ３０．３１を併用して掘削個所
の判断を行い、地上管理制御室２６内から圧気作業室２
内の掘削機１．１を遠隔操作する。

この掘削機１１の遠隔操作については、コンピュータ２
７で前記センサー４１〜４５からの信号を解析して、掘
削機１１の圧気作業室２内での位置・姿勢を第７図、第
８図に示すようにグラフィック表示して掘削１ｕｌｌの
動きをリアルタイムに地上でモニターしながらおこなう
。

このように画面内の掘削機１１が実動作に合わせてリア
ルタイムに動き、掘削機１１と圧気作業室２内の他の機
器、ケーブル、ワイヤー等と位置関係を正確に表示する
。さらにオペレーターは、監視用モニターテレビ３０．
３１と併用して使用することで、より詳細で確実な情報
を得ることができる。

〔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工法
における施工管理方法は、ケーソン沈設管理に重要な影
響を及ぼすケーソン刃口部の掘削状況を量的にとらえる
ことができ、沈設管理を精度良く行うことができ、その
結果、遠隔操作をスムーズにしかも安全で正確に行うこ
とができるものである。

ニューマチックケーソン工法の高気圧下での作業では、
作業時間の制約、安全性、労働環境等、多くの問題があ
るが、このように本発明によれば、地上遠隔操作の利用
で従来限界とされてきた深度のケーソンも施工可能とな
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工法における
施工管理方法の１実施例を示す要部の側面図、第２図は
全体の外観説明図、第３図は要部の説明図、第４図は掘
削機の側面図、第５図は実施例を示すブロック図、第６
ａ図はケーソン刃口部の掘削状況をグラフインク表示し
た展開図、第６ｂ図は同上断面図、第７図は掘削機の動
きをグラフィック表示した平面図、第８図は同上側面図
である。 ■・・・函体　　　　　　１ａ・・・底盤１ｂ・・・刃
先　　　　　２・・・圧気作業室３・・・マテリアルロ
ック４・−・マンロック５・・・コンプレッサ　　６・
・・送気管７・・・排土用バケット　８・・・ロック制
御盤１０・・・走行レール　　　１１・・・掘削機１２
・・・走行台車　　　　１３・・−旋回円盤１４・・・
アーム　　　　　Ｉ５・・・バケット１６・・・掘削機
カメラ　　１７・・・白肉カメラ１８Ａ、１８Ｂ、１８
Ｃ，１８Ｄ、１９・・・超音波センサー２０・・・コン
ピュータ　　２１・・・チェーン２２・・・計測・制御
ケーブル ２６・・・地上管理制御室 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・・・掘削監視モニターテレビ ３１・・・作業室監視モニターテレビ ３２・・・送気流量弁　　　３３・・・操作盤４１〜４
５・・・センサー　　４６〜４つ・・・近接スイッチ５
０〜５４・・・近接スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーソンを形成する函体底部の作業室を圧気状態
   に維持し、圧気作業室天井に架設した走行、旋回、アー
   ムの俯仰、伸縮、およびバケットの俯仰が自在な掘削装
   置により作業室底部を掘削して函体を順次沈設するニュ
   ーマチックケーソン工法において、掘削装置と圧気作業
   室内にテレビカメラを設置し、また、掘削装置に超音波
   センサー等による距離測定用センサーを複数個取付け、
   掘削装置を走行させながら距離測定用センサーによる距
   離測定を行い、このデータを地上の管理制御室内のコン
   ピュータで解析し、圧気作業室内の掘削面の高低差をグ
   ラフィック表示し、一方、管理制御室内に設置した圧気
   作業室内を監視するモニターテレビを併用して掘削個所
   の判断を行い、地上管理制御室内から圧気作業室内の掘
   削装置を遠隔操作することを特徴としたニューマチック
   ケーソン工法における施工管理方法。
2. （２）掘削装置の遠隔操作は、掘削装置に走行距離、旋
   回角度、アームの俯仰角度、伸縮量、およびバケットの
   俯仰角度等を検知するセンサーを設け、地上に設置した
   管理制御室内のコンピュータで前記センサーからの信号
   を解析して掘削装置の圧気作業室内での位置・姿勢をグ
   ラフィック表示して掘削装置の動きをリアルタイムに地
   上でモニターしながらおこなう請求項第１項記載のニュ
   ーマチックケーソン工法における施工管理方法。