JPH1060904A - ケーソンの沈設管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】測量時間を大幅に短縮してケーソンの所定位置
への正確な沈設を可能とするケーソンの沈設管理システ
ムを提供する。 【解決手段】ジャイロコンパス６で検出するケーソン２
の３軸廻りの姿勢角と、自動追尾式トータルステーショ
ン８で検出するケーソン２の３次元座標とに基づいて、
演算処理コンピュータ１６がケーソン２の現在位置及び
姿勢を演算する。そして、演算処理コンピュータ１６と
接続したディスプレイ１８が、ケーソン２の現在位置及
び姿勢をリアルタイムに表示するので、水上に浮いてい
るケーソンが水平方向及び垂直方向に移動していても、
ケーソンの沈設を正確に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水上に浮いている
ケーソンを水底に沈設する際に、当該ケーソンの位置及
び姿勢を測量管理するケーソンの沈設管理システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】基礎構造物、土留め構造、止水壁等を構
築する工法の一つとしてケーソン工法がある。従来から
ケーソン工法として種々の工法が開発実施されている。
その内の一つにフローティングケーソン工法がある。フ
ローティングケーソン工法は、水中にケーソンを据え付
ける際に用いられる工法で、フローティングケーソンの
躯体をなす構造体の外殻（「ケーソン」とはフランス語
の函体の意）を陸上等で作成し、進水のうえ、浮揚した
状態で、沈設位置まで曳航し、内部に注水して重量を増
して水底に沈めて据え付ける工法である。ケーソンは上
記の如く基礎構造物等をなすものであるから、所定位置
に正確に沈設することが求められる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特にフ
ローティングケーソン工法では、水流、海における潮の
干満、波、風等によりケーソンが水平方向及び垂直方向
に移動するため沈設を正確に行うことが非常に困難であ
った。

【０００４】すなわち、従来の光学測量によりケーソン
の位置決めを行おうとする場合、ケーソンの艤装ウイン
チワイヤが張り巡らされている位置で複数台のトランシ
ットを視準し、位置決め測量を行うが、ワイヤ付近に測
量担当者が常時いなくてはならないので、安全上大きな
問題となっている。

【０００５】また、従来方法では、光学測量値をケーソ
ン上に伝達する場合は、例えば無線機で測定値を読み上
げていたため、タイムラグが生じ、測定の伝達、ズレ量
の把握、操作指令まで数分レベルでの時間間隔が空いて
しまい位置決め作業の時間増大の一因となっていた。さ
らに、従来は光学測量で得られたケーソンの測定値から
沈設計画値との偏位量を算出するのは指揮者の技量によ
り行われ、所要時間や精度が大きく左右されている。

【０００６】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、測量時間を大幅に短縮してケーソンの所定位
置への正確な沈設を可能とし、測量時の安全性と省人化
を図ることを可能とするケーソンの沈設管理システムを
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、水上に浮いているケーソン
を水底に沈設する際に、当該ケーソンの位置及び姿勢を
測定管理するシステムであって、前記ケーソンの３軸廻
りの姿勢角をリアルタイムに検出するケーソン姿勢角検
出手段と、前記ケーソンの３次元座標をリアルタイムに
検出するケーソン位置検出手段と、前記ケーソン上に設
置され、前記３軸廻りの姿勢角及び３次元座標の検出値
に基づいて前記ケーソンの位置及び姿勢を表示する演算
表示手段とを備えたシステムである。また、請求項２記
載の発明は、請求項１記載のケーソンの沈設管理システ
ムにおいて、前記演算表示手段が、前記ケーソンの形状
寸法や水底に沈設すべき計画位置の情報を記憶する記憶
手段と、この記憶手段の情報と前記ケーソン姿勢角検出
手段及びケーソン位置検出手段の検出値に基づいて沈設
すべき計画位置に対するケーソンの位置及び姿勢の偏位
量を演算する演算手段と、この演算手段が演算した前記
ケーソンの偏位量を表示する表示手段とを備えたシステ
ムである。また、請求項３記載の発明は、請求項１又は
２記載のケーソンの沈設管理システムにおいて、前記ケ
ーソン位置検出手段が、前記ケーソン上に設置したター
ゲットプリズムと、前記ケーソンに対して遠隔地の地上
位置に設置し、前記ターゲットプリズムを自動的に視
準、追尾して座標を検出する自動追尾測量装置とを備え
るシステムである。また、請求項４記載の発明は、請求
項１乃至３の何れかに記載のケーソンの沈設管理システ
ムにおいて、前記ケーソンに対して遠隔地の地上位置
に、前記自動追尾測量装置で検出した３軸廻りの姿勢角
の検出値を無線により伝送する無線送信機を設置し、前
記ケーソン上に、前記無線送信機が無線により伝送した
検出値受けて前記演算表示手段に出力する無線受信機を
設置したシステムである。さらに、請求項５記載の発明
は、請求項１乃至４の何れかに記載のケーソンの沈設管
理システムにおいて、前記ケーソン姿勢角検出手段を、
加速度計を内蔵したジャイロコンパスにより構成し、直
流電源で駆動する装置とするとともに、当該ジャイロコ
ンパス用の発電機に、浮動充填可能な充電器とバッテリ
とを並列に接続した。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係るケーソン
の沈設制御システムは、図１に示すように、海水に浮揚
しているケーソン２上に設置した中央管理室４と、中央
管理室４と異なる位置のケーソン２上に設置されてケー
ソン２の３軸廻りの姿勢角を検出するジャイロコンパス
（ケーソン姿勢角検出手段）６と、ケーソン２の３次元
座標を検出する自動追尾式トータルステーション（ケー
ソン位置検出手段）８とを備えている。

【０００９】すなわち、ジャイロコンパス６は加速度計
を内蔵しており、ケーソン２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸廻りの
姿勢角θｘ，θｙ，θｚを検出する。そして、このジャ
イロコンパス６は直流１２Ｖで駆動する装置とされてお
り、発電機とは浮動充電可能な充電器とバッテリを介し
て接続し、発電機が稼働しているときはバッテリに充電
しながらジャイロコンパス６が駆動し、発電機が停止し
ているときはバッテリからの電流を駆動電源とする。

【００１０】また、自動追尾式トータルステーション８
は、ケーソン２上に設置したターゲットプリズム８ａ
と、ケーソン２から遠隔地に位置する鋼矢板セル（地上
位置）１０上に設置した自動追尾測量装置８ｂと、自動
追尾測量装置８ｂから所定距離だけ離れた鋼矢板セル１
０上に設置した基準標識８ｃとを備えている。そして、
自動追尾測量装置８ｂは、ターゲットプリズム８ａ、基
準標識８ｃを自動的に追尾し、基準標識１０ａからの水
平角θｈ，斜距離Ｌ及び天頂からの鉛直角θｖを検出す
る。

【００１１】また、図２に示すように、自動追尾式トー
タルステーション８には、自動追尾測量装置８ｂが算出
した水平角θｈ，斜距離Ｌ及び鉛直角θｖのデータを無
線で伝送する無線送信機１２が接続しており、この無線
送信機１２が送信したデータは、ケーソン２上に設置し
た無線受信機１４が受信する。

【００１２】一方、中央管制室４には演算処理コンピュ
ータ１６が設置されており、この演算処理コンピュータ
１６に、前述したジャイロコンパス６及び無線受信機１
４から伝送ケーブルを介してデータが入力する。この演
算処理コンピュータ１６は、ジャイロコンパス６及び無
線受信機１４から随時入力されるデータに基づいて算出
した結果をディスプレイ（表示手段）１８及びＸＹプロ
ッタ（表示手段）２０に出力し、算出結果をハードディ
スク２２に記憶するとともに、キーボード２１からケー
ソン２の沈設管理に必要なデータが入力される。

【００１３】すなわち、演算処理コンピュータ１６は、
図３に示すように、ジャイロコンパス６及び無線受信機
１４からの検出信号を各検出値として読み込むためのＡ
／Ｄ変換機能を有する入力インタフェース回路１６ａ
と、演算処理装置１６ｂと、プログラムを記憶するＲＯ
Ｍ，算出結果を一時保存するＲＡＭ等の記憶装置１６ｃ
と、演算処理装置１６ｂで演算した結果を出力するため
のＤ／Ａ変換機能を有する出力インタフェース回路１６
ｄとを備えている。そして、出力インタフェース回路１
６ｄに、この出力インタフェース回路１６ｄから出力し
た演算結果をビデオ信号に変換してディスプレイ１８に
供給する表示制御部２４と、出力インタフェース回路１
６ｄから出力した演算結果をプロッタ信号に変換してＸ
Ｙプロッタ２０に供給するプロッタ表示制御部２６と、
演算結果を記憶するハードディスク２２とが接続してい
る。

【００１４】そして、中央管制室４におけるケーソン２
の沈設管理を行う前に、先ず、ケーソン２の形状寸法、
ケーソン２の沈設計画座標、基準標識８ｃの座標及びタ
ーゲットプリズム８ａの座標等の情報を、キーボード２
１入力により記憶装置１６ｃに記憶させておく。そし
て、ジャイロコンパス６を起動・静定させるとともに、
自動追尾式トータルステーション８により基準標識８ｃ
を視準して水平角度測定値をリセットした後、ターゲッ
トプリズム８ａの視準、追尾を開始する。

【００１５】次に、演算処理コンピュータ１６で行われ
る演算処理について図４のフローチャートを用いて説明
する。この演算処理は、所定サンプリング時間ΔＴ毎の
タイマー割込処理として実行される。なお、このフロー
チャートでは、演算処理に必要なマップやプログラム，
或いは所定の演算式等が記憶装置１６ｃのＲＯＭから随
時読み込まれ、また演算により得られた算出値は随時記
憶装置１６ｃのＲＡＭに記憶されるものとする。この演
算処理では、先ず、ステップＳ１で、ジャイロコンパス
６から入力されてきたケーソン２の姿勢角θｘ，θｙ，
θｚを読み込む。

【００１６】次いで、ステップＳ２に移行して、自動追
尾式トータルステーション８から無線送信機１２及び無
線受信機１４を介して入力されてくるターゲットプリズ
ム８ａの斜距離Ｌ、基準点１０ｃからの水平角θｈ及び
天頂からの鉛直角θｖを読み込む。

【００１７】次いで、ステップＳ３に移行して、ケーソ
ン２の姿勢角θｘ，θｙ，θｚ、ターゲットプリズム８
ａの斜距離Ｌ、基準点１０ｃからの水平角θｈ及び天頂
からの鉛直角θｖに基づいて、ケーソン２の上面の中心
座標（Ｘｃ，Ｙｃ、Ｚｃ）を算出する。

【００１８】次いで、ステップＳ４に移行して、記憶装
置１６ｃに事前に記憶されているケーソン２の形状寸法
及び沈設計画座標と、ステップＳ３で算出したケーソン
２の上面の中心座標（Ｘｃ，Ｙｃ、Ｚｃ）との比較演算
により、ケーソン２の沈設計画座標との差（偏位量、傾
き）を算出する。

【００１９】次いで、ステップＳ５に移行して、ステッ
プＳ４で算出した偏位量、傾きの姿勢データを出力イン
ターフェース回路１６ｄに出力してからメインプログラ
ムに復帰する。

【００２０】これにより、出力インターフェース回路１
６ｄから表示制御部２４に入力したケーソン２の偏位
量、傾きの姿勢データは、ビデオ信号に変換された後に
ディスプレイ１８に画面表示される。また、プロッタ表
示制御部２６に入力したケーソン２の偏位量、傾きの姿
勢データは、プロッタ信号に変換された後にＸＹプロッ
タ２０に図形表示される。さらに、そのデータは、累積
データとしてハードディスク２２に記憶されていく。

【００２１】これにより、ディスプレイ１８に画面表示
され、また、ＸＹプロッタ２０に図形表示されている現
在のケーソン２の偏位量、傾きの姿勢データを、沈設指
揮者が判断することができる。そして、沈設指揮者は、
得られた偏位量、傾きの姿勢データに基づいて、起重機
船オペレータ、艤装ウインチオペレータや注水ポンプオ
ペレータに的確な操作指示を与え、ケーソン２の沈設管
理を行う。ここで、演算処理コンピュータ１６、ディス
プレイ１８、ＸＹプロッタ２０が本発明の演算表示手段
に相当する。

【００２２】上記実施形態のケーソンの沈設管理システ
ムは上記の如く構成されているので、以下に掲げる効果
を奏する。 先ず、ジャイロコンパス６が検出するケー
ソン２の３軸廻りの姿勢角θｘ，θｙ，θｚ、自動追尾
式トータルステーション８が検出するターゲットプリズ
ム８ａの斜距離Ｌ、基準点１０ｃからの水平角θｈ及び
天頂からの鉛直角θｖに基づいて、ケーソン２の姿勢デ
ータをリアルタイムに知ることができるので、ケーソン
２を海底の所定位置（水平方向及び垂直方向）へ正確に
沈設することができる。

【００２３】また、上記の如く極めて簡便な構成機器な
ので、ケーソン２上、鋼矢板セル１０上おける設置が可
能であり、設置スペースも多くを必要としないシステム
を提供することができる。

【００２４】また、従来の光学測量で位置決めを行うと
するとケーソン２の艤装ウインチワイヤが張り巡らされ
ている位置で複数台のトランシットを視準することによ
り位置決め測量を行うが、ワイヤ付近に測量担当者が常
時いなくてはならないため安全上大きな問題となる。と
ころが、本実施形態のシステムは、ワイヤから離れた地
点（鋼矢板セル１０上）で自動追尾式トータルステーシ
ョン８の自動追尾測量装置８ｂにより視準可能なこと、
また、一度視準してしまえば自動追尾するために測量担
当者が常時付く必要が無く、安全性の向上と省人化を図
ることができる。

【００２５】また、従来方法では光学測量値をケーソン
上に伝達する場合、無線機で測定値を読み上げていたた
めタイムラグが生じ、測定の伝達、ズレ量の把握、操作
指令まで数分レベルでの時間間隔が空いてしまい位置決
め作業の時間増大の一因となっていたが、本実施形態の
システムでは、ジャイロコンパス６が伝送ケーブルを介
して演算処理コンピュータ１６と接続し、自動追尾式ト
ータルステーション８が無線送信機１２及び無線受信機
１４を介して演算処理コンクリート１６と接続してお
り、ケーソン２位置の測定ーデータ伝送ー演算ー表示ま
でがリアルタイムで行うことができ、位置決め時間を大
幅に短縮できた。

【００２６】また、従来は光学測量で得られた測定値
（角度値等）から沈設計画値との偏位量を算出するのは
指揮者の技量により行われ、所要時間や精度が大きく左
右されていたが、このシステムでは全て演算処理コンピ
ュータ１６の演算処理により行うので、個人の技量に左
右されることはなく誰でもリアルタイムで高い精度を維
持できる。

【００２７】また、ジャイロコンパス６を直流１２Ｖで
駆動する装置とし、発電機とは浮動充電可能な充電器と
バッテリを介して接続し、発電機は稼働しているときは
バッテリに充電しながらジャイロコンパス６を駆動し、
発電機が停止しているときはバッテリからの電流を駆動
電源としたので、常に１００Ｖの交流電源を確保するこ
とが難しいケーソン２上で１度駆動させたジャイロコン
パス２に絶え間なく駆動電流を供給することができる。

【００２８】なお、ジャイロコンパス６については短時
間内の大きなケーソン２の姿勢変化に対して誤差を生じ
る可能性があるが、例えばケーソン２上に２ヶ所以上の
ターゲットプリズム８ａを設置して自動追尾式トータル
ステーション８で視準することによりジャイロコンパス
６が検出したデータを補正することができる。

【００２９】また、本実施形態においては、ケーソン２
を海底に沈設する場合に用いたが、本発明はそれに限定
されず、湖底、川底等に沈設する場合にも用いることが
できる。また、ケーソン２を地上において沈設する場合
にも適用することができる。さらに、鋼殻ケーソンのみ
ならず、コンクリートケーソン等、本発明を実施する上
で好適なものに用いることができる。さらにまた、上記
構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定さ
れず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に
することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のケ
ーソンの沈設管理システムによると、ケーソン姿勢角検
出手段で検出されるケーソンの３軸廻りの姿勢角と、ケ
ーソン位置検出手段で検出されるケーソンの３次元座標
とに基づいて、演算表示手段がケーソンの位置及び姿勢
をリアルタイムに表示するので、水上に浮いていケーソ
ンが水平方向及び垂直方向に移動しても、ケーソンの沈
設を正確に行うことができる。

【００３１】また、請求項２記載の発明によると、ケー
ソンの沈設すべき計画位置に対するケーソンの位置及び
姿勢の偏位量が演算手段により算出され、その算出結果
が表示手段に表示されるので、個人の技量に左右される
ことはなく、誰でも高い精度でケーソンを水底の所定位
置に正確に沈設することができる。

【００３２】また、従来の光学測量で位置決めを行おう
とすると、ケーソンの艤装ウインチワイヤが張り巡らさ
れている位置で測量作業を行い、ワイヤ付近に測量担当
者が常時いなくてはならないため安全上大きな問題とな
るが、請求項３記載の発明によると、ワイヤから離れた
遠隔地の地上位置で自動追尾測量装置により視準可能と
なり、また、一度視準してしまえば自動追尾するために
測量担当者が常時付く必要が無く、安全性の向上と省人
化を図ることができる。

【００３３】また、従来方法では、光学測量値をケーソ
ン上に伝達する場合は、無線機で測定値を読み上げてい
たため、タイムラグが生じて位置決め作業の時間増大の
一因となっていたが、請求項４記載の発明によると、自
動追測量装置で検出した検出値を、無線送信機及び無線
受信機を介して演算表示手段にリアルタイムに伝送する
ことができ、測量時間を大幅に短縮することができる。

【００３４】さらに、請求項５記載の発明によると、ジ
ャイロコンパスを直流電源で駆動する装置とし、発電機
とは浮動充電可能な充電器とバッテリを介して接続し、
発電機は稼働しているときはバッテリに充電しながらジ
ャイロコンパスを駆動し、発電機が停止しているときは
バッテリからの電流を駆動電源としたので、常に交流電
源を確保することが難しいケーソン上で１度駆動させた
ジャイロコンパスに絶え間なく駆動電流を供給すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のケーソンの沈設管理システムの構成装
置を示す概略図である。

【図２】本発明に係るケーソン位置検出手段の具体的な
データ伝送手段と、中央管制室内に設置した演算表示手
段の具体的な構成装置を示す概略図である。

【図３】演算表示手段の具体的な構成装置を示すブロッ
ク図である。

【図４】演算手段が行う演算処理の一例を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

２ ケーソン ４ 中央管制室 ６ ジャイロコンパス（ケーソン姿勢角検出手段） ８ 自動追尾式トータルステーション（ケーソン位置検
出手段） ８ａ ターゲットプリズム ８ｂ 自動追尾測量装置 １０ 鋼矢板セル（地上位置） １２ 無線送信機 １４ 無線受信機 １６ 演算処理コンピュータ １８ ディスプレイ（表示装置） ２０ ＸＹプロッタ（表示装置）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水上に浮いているケーソンを水底に沈設す
   る際に、当該ケーソンの位置及び姿勢を測量管理するシ
   ステムであって、 前記ケーソンの３軸廻りの姿勢角をリアルタイムに検出
   するケーソン姿勢角検出手段と、前記ケーソンの３次元
   座標をリアルタイムに検出するケーソン位置検出手段
   と、前記ケーソン上に設置され、前記３軸廻りの姿勢角
   及び３次元座標の検出値に基づいて前記ケーソンの位置
   及び姿勢を表示する演算表示手段とを備えたことを特徴
   とするケーソンの沈設管理システム。
2. 【請求項２】 前記演算表示手段は、前記ケーソンの形
   状寸法や水底に沈設すべき計画位置の情報を記憶する記
   憶手段と、この記憶手段の情報と前記ケーソン姿勢角検
   出手段及びケーソン位置検出手段の検出値に基づいて沈
   設すべき計画位置に対するケーソンの位置及び姿勢の偏
   位量を演算する演算手段と、この演算手段が演算した前
   記ケーソンの偏位量を表示する表示手段とを備えたこと
   を特徴とする請求項１記載のケーソンの沈設管理システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記ケーソン位置検出手段は、前記ケー
   ソン上に設置したターゲットプリズムと、前記ケーソン
   に対して遠隔地の地上位置に設置し、前記ターゲットプ
   リズムを自動的に視準、追尾して座標を検出する自動追
   尾測量装置とを備えることを特徴とする請求項１又は２
   記載のケーソンの沈設管理システム。
4. 【請求項４】 前記ケーソンに対して遠隔地の地上位置
   に、前記自動追尾測量装置で検出した３軸廻りの姿勢角
   の検出値を無線により伝送する無線送信機を設置し、前
   記ケーソン上に、前記無線送信機が無線により伝送した
   検出値受けて前記演算表示手段に出力する無線受信機を
   設置したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記
   載のケーソンの沈設管理システム。
5. 【請求項５】 前記ケーソン姿勢角検出手段を、加速度
   計を内蔵したジャイロコンパスにより構成し、直流電源
   で駆動する装置とするとともに、当該ジャイロコンパス
   用の発電機に、浮動充填可能な充電器とバッテリとを並
   列に接続したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか
   に記載のケーソンの沈設管理システム。