JPH0565658B2 - - Google Patents

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
を構築するニユーマチツ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論理
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つた。

また、各種測定計によつて沈下沈態を計測する
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つていた。

一方、ニユーマチツクケーソン工法は、ケーソ
ン躯体の他に止水構造物を必要とせず、沈設が確
実でかつ急沈しにくく、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つている。

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完全管理に関して
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ピユータ処理に
よりフイードバツクする科学的施工管理と施工手
段によつて構造の信頼性、姿勢制御等の信頼性を
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。

この特願昭54−53627号（特公昭61−27527号公
報）は、各センサーからの検出値および土性値、
土層分布より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
ンに従つてケーソン作業室内を掘削し、次に予測
計算の設定値に基づいて調圧沈下用のエアコント
ロールにより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、自然沈下中の諸情報をコ
ンピユータ処理し、フイドバツクして沈下管理を
なしつつ前記掘削と自然沈下を繰返すことを特徴
とする大型ケーソンの沈下工法である。

ただし、このケーソンの沈下方法では、掘削パ
ターンを算出するものの、この掘削パターンに従
つてケーソンの作業室内の地盤を掘削することに
ついての内容については、何も述べられておら
ず、掘削作業の自動化についても取上げられてい
ない。

一方、掘削などの作業性の問題に関しては、実
公昭55−36597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け掘削機構により自
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
つ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。

この運転室は、周壁に複数の透視窓を備えてい
る運転用大気カプセルからなるものである。

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
ことはできなかつた。

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ユーマチツクケーソン
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、地上に中央管理制御室を設け、その内部には
パーソナルコンピユータと、これに接続するプリ
ンタ、及び前記掘削機構に設けたテレビカメラと
同軸ケーブルで接続するCRTの掘削監視モニタ
ー画面、圧気作業室内に設けたカメラと同じく同
軸ケーブルで接続するCRTの作業室監視モニタ
ー画面を設置し、さらに、これらに掘削機構を遠
隔操作し、また圧気作業室に端部が開口する送気
管の途中に設けた送気流量弁を開度調整する掘削
操作盤を隣接し、各種センサーからの検出値をコ
ンピユ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
削パターンに従つ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
をコンピユータ処理し、フイードバツクして沈下
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、たえずニユーマチツクケーソ
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、計測結果が即時フイードバツクされるの
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
タはコンピユ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、熟練者の勘によることなく、コ
ンピユ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、オペレータは地上の中央管理制御室内
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図は本発明のニユーマチツクケーソンの沈
設管理システムの１実施例を説明図で、図中１は
ケーソン躯体、１ａ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、マテリアルロツク３が接続する穴
４と、マンロツク５が接続する穴６とを設け、さ
らにコンプレツサ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
ルロツク３を介して穴４から圧気作業室２内へ降
ろされる排土用バケツトである。

以上は従来のニユーマチツ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に沿つて掘削機構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１１ａによりブーム１１ｂが支承されるシヤ
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、サイドカツ
タを有するスクレーパ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ヨベルのごとき
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１２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函内カメラ１３
を取付ける。

第２図は本発明のブロツク回路図であるが、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１４、鉄筋計１５、コンクリ
ート応力計１６がケーソン躯体１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２
２、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ユータ２７
と、これら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、函内カメラ
１３と同じく同軸ケーブル２９で接続するCRT
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ユータ２７は周辺
機器としてCRT３４やフロツピーデイスク入出
力装置３５を有する。

前記各種センサー類は入力モジユール３６を介
してコンピユータ２７と接続され、各情報をコン
ピユータ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、バケツト角度、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ヤートで、
躯体形状寸法、土質条件、スペツク（許容誤差
時）および安全関係法規に基づく作業時函内圧等
がコンピユータ２７に予め設定される（ステツプ
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ユータ２７に入力され
る（ステツプロ）。

該コンピユータ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装ステツプで得られたデー
タを基に、次のステツ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（ステツプハ）。

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（ステツプ
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、
次のステツプのため最も信頼度の高いデータを得
るよう構成される。

以上のコンピユータ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３３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（以上ステツプホ）。

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ユータ２７の処理より
リアルタイムでフイードバツ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ユータ２７へ入力され、
そのデータはコンピユータ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ツピーデイスク
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ユーマチツクケー
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ユ
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
室内での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沈下による人身
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図は本発明のニユーマツクケーソンの沈下
管理システムの１実施例を示す説明図、第２図は
同上ブロツク回路図、第３図は計測系の説明図、
第４図は概略を示すフローチヤートである。 １……ケーソン躯体、１ａ……底盤、１ｂ……
刃先、２……圧気作業室、３……マテリアルロツ
ク、５……マンロツク、４，６……穴、７……コ
ンプレツサ、８……送気管、９……排土用バケツ
ト、１０……レール、１１……掘削機構、１１ａ
……ターンテーブル、１１ｂ……ブーム、１２…
…掘削機カメラ、１３……函内カメラ、１４……
水圧計、１５……鉄筋計、１６……コンクリート
応力計、１７，１７′……傾斜計、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……送流量発信器、２４，２
４′……沈下計、２５……変位計、２６……中央
管理制御室、２７……パーソナルコンピユータ、
２８……プリンタ、２９……同軸ケーブル、３０
……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……フロツピー
デイスク入出力装置、３６……入力モジユール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、地上に中央管理制御室を設け、
   その内部にはパーソナルコンピユータと、これに
   接続するプリンタ、及び前記掘削機構に設けたカ
   メラと同軸ケーブルで接続するCRTの掘削監視
   モニター画面、圧気作業室内に設けたカメラと同
   じく同軸ケーブルで接続するCRTの作業室監視
   モニター画面を設置し、さらに、これらに掘削機
   構を遠隔操作し、また圧気作業室に端部が開口す
   る送気管の途中に設けた送気流量弁を開度調整す
   る掘削操作盤を隣接し、各種センサーからの検出
   値をコンピユ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つ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
   の諸情報をコンピユータ処理し、フイードバツク
   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ユーマチツクケーソンの
   沈設管理システム。