JP2015229826A - ケーソン沈設管理システム及びケーソン沈設管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーソンの沈設管理を容易にするケーソン沈設管理システム及びケーソン沈設管理方法を提供する。【解決手段】ケーソン沈設管理システム１は、ケーソンの底版の下面側の基準点に設けられ、掘削される下面側の土砂のケーソンの刃口近傍の堀残し部の法面から基準点までの距離を測定する測距装置と、ケーソンの平面図形と、測距装置で測定された距離に基づいて算出される堀残し部の形状と、を併せて表示する表示部１６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ケーソン沈設管理システム及びケーソン沈設管理方法に関する。

ニューマチックケーソン工法（圧気潜函工法）では、ケーソン底部の作業室内への浸水等を防止するために、作業室内を地下水圧と同等の高圧にして掘削作業及び排土作業を行う。作業室内の気圧の上昇による作業者の高気圧障害を防止するために、作業室のスラブ天井（以下、「底版」という。）に設置した掘削機を作業室外から遠隔操作する技術がある。作業者は、作業室に設置されたテレビカメラ等により掘削状況を把握する。作業者は、例えば底版の下面に表示された目印と土砂の位置とをテレビカメラで撮影した映像を目視して、掘り残し部の範囲を把握することができる。ケーソンの自重は、ケーソン刃口と堀残し部が接する底版が土砂から受ける地盤反力によって支えられる。堀残し部を徐々に狭くすると堀残し部の土砂にかかる圧力が上昇してケーソンの躯体が沈降する。ニューマチックケーソン工法においては、沈降中の躯体の傾斜はケーソンの出来形精度に大きく影響するため、作業者は躯体をバランスよく沈降させるために、傾斜計を確認しながら堀残し部の掘削箇所と掘削量を調整する。
ケーソンのバランスを管理するシステムとして、傾斜計によりケーソンの姿勢を演算して表示する技術がある（例えば、特許文献１を参照）。

特開平１０−６０９０４号公報

しかし、傾斜計はケーソンが実際に傾斜してからの姿勢を把握するものであり、一度傾斜が所定の管理値を越えてしまうとその後の姿勢制御は困難になる。特に軟弱地盤にケーソンを沈設する場合、または躯体にコンクリートを打設して荷重バランスが変わる場合に、ケーソンの沈降状況を把握して沈設管理をするのは困難であった。
本発明は、ケーソンの沈設管理を容易にするケーソン沈設管理システム及びケーソン沈設方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態において、ケーソン沈設管理システムは、ケーソンの底版の下面側の基準点に設けられ、掘削される前記下面側の土砂の前記ケーソンの刃口近傍の堀残し部の法面から前記基準点までの距離を測定する測距装置と、前記ケーソンの平面図形と、前記測距装置で測定された前記距離に基づいて算出される前記堀残し部の形状と、を併せて表示する表示部とを備える。

また、本発明の一実施形態において、ケーソン沈設管理方法は、ケーソンの底版の下面側の基準点に設けられる測距装置を用いて、掘削される前記下面側の土砂の前記ケーソンの刃口近傍の堀残し部の法面から前記基準点までの距離を測定する測距工程と、前記ケーソンの平面図形と、前記測距工程で測定された前記距離に基づいて算出される前記堀残し部の形状と、を併せて表示する表示工程とを含む。

また、本発明の一実施形態において、ケーソン沈設管理システムは、ケーソンの底版の下面側に設けられ、掘削される前記下面側の土砂の前記ケーソンの刃口近傍の堀残し部からの地盤反力を測定する底版反力計と、前記ケーソンの平面図形と、前記底版反力計で測定された前記地盤反力に基づいて算出される前記地盤反力の分布図と、を併せて表示する表示部とを備える。

また、本発明の一実施形態において、ケーソン沈設管理方法は、ケーソンの底版の下面側に設けられる地盤反力計を用いて、掘削される前記下面側の土砂の前記ケーソンの刃口近傍の堀残し部からの地盤反力を測定する底版反力測定工程と、前記ケーソンの平面図形と、前記底版反力測定工程で測定された前記地盤反力に基づいて算出される前記地盤反力の分布図と、を併せて表示する表示工程とを含む。

また、本発明の一実施形態において、ケーソン沈設管理システムは、ケーソンに打設するコンクリートの打設情報を入力する入力部と、前記入力部で入力された前記打設情報を基に前記ケーソンの重心位置を計算する計算部と、前記ケーソンの平面図形と、前記計算部で計算された前記重心位置と、を併せて表示する表示部とを備え、前記計算部は、前記入力部から新たに打設情報が入力されたときに新たな重心位置を計算し、前記表示部は、前記ケーソンの平面図形、前記重心位置、及び前記新たな重心位置を表示する。

また、本発明の一実施形態において、ケーソン沈設管理方法は、ケーソンに打設するコンクリートの打設情報を入力する第１の入力工程と、前記第１の入力工程で入力された前記打設情報を基に前記ケーソンの重心位置を計算する計算工程と、前記ケーソンの平面図形と、前記計算工程で計算された前記重心位置と、を併せて表示する表示工程と、前記ケーソンに新たに打設するコンクリートの打設情報を入力する第２の入力工程と、前記第２の入力工程で入力された前記打設情報を基に前記ケーソンの新たな重心位置を再計算する再計算工程と、前記ケーソンの平面図形、前記重心位置、及び前記新たな重心位置を併せて表示する再表示工程と、を含む。

本発明によれば、ケーソンの沈設管理を容易にするケーソン沈設管理システム及びケーソン沈設管理方法を提供することができる。

本実施形態におけるケーソン沈設管理システムの構成の一例を示す図である。 制御システムのハードウエア構成の一例を示す図である。 ケーソン沈設管理システムにおける機器配置の一例を説明する図である。 ケーソン沈設管理システムの表示例を説明する図である。 法面形状の表示動作を例示するフローチャートである。 地盤反力の分布の表示動作を例示するフローチャートである。 重心位置の表示動作を例示するフローチャートである。

以下、本実施形態におけるケーソン沈設管理システムを、図面を参照して説明する。なお、各図において同一箇所については同一の符号を付して説明する。
図１は、本実施形態におけるケーソン沈設管理システムの構成例を示す図である。
図１において、ケーソン沈設管理システム１は、制御装置１０、レーダ１１、底版反力計１２、刃口反力計１３、傾斜計１４、テレビカメラ１５、及び表示装置１６を備える。

制御装置１０は、本実施形態ではコンピュータシステムで実現している。制御装置１０のハードウエア構成を、図２を用いて説明する。図２は、制御システムのハードウエア構成の一例を示す図である。
図２において、制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）１０４、ビデオカード１０５、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）Ｉ／Ｆ（Interface）１０６を備える。

ＣＰＵ１０１は、ケーソン沈設管理システム１の動作を制御する。ＣＰＵ１０１は、例えばＲＯＭ１０２に記憶されたケーソン沈設管理システムの制御プログラムをＲＡＭ１０３に読み出して、ＲＡＭ１０３をワークメモリとして制御プログラムを実行する。ＥＥＰＲＯＭ１０４は、ＣＰＵ１０１が使用するデータやＣＰＵ１１の処理結果を格納する。ＥＥＰＲＯＭ１０４には、例えば後述するケーソンの躯体構造データ等を記憶させておくことができる。
ビデオカード１０５は、表示装置１６に表示するビデオデータを生成して出力し、またテレビカメラ１５から入力されるビデオデータを制御装置１０のシステムに取り込む。
ＵＳＢ−Ｉ／Ｆ１０６は、ＵＳＢのインターフェースを備える周辺機器の接続を可能にする。本実施形態では、レーダ１１、底版反力計１２、刃口反力計１３、傾斜計１４は、それぞれＵＳＢのインターフェースを備えて、ＵＳＢ−Ｉ／Ｆ１０６を介して制御装置１０と接続されるものとする。但し、制御装置１０と、レーダ１１、底版反力計１２、刃口反力計１３、及び傾斜計１４との接続は、他のインターフェースを用いてもよい。
以上で、図２を用いた説明を終了し、再び図１を用いた説明に戻る。

レーダ１１は、ケーソン底版の下面側に設けられる。ケーソン底版の下面側は、ケーソンを沈設するための作業室の天井となる。作業室の天井には土砂掘削用の掘削機が設けられ、作業室下部の土砂を掘削することによりケーソンを沈降させる。
レーダ１１は、掘削機で掘削した土砂の掘削形状を測定する。具体的には、レーダ１１から放射されるレーザ等により、レーダ１１から土砂までの距離を、放射方向毎に測距する。レーダ１１は、放射方向と距離とを３次元で記録することにより、土砂の形状を測定することができる。
レーダ１１は、例えば、レーザレーダ、ミリ波レーダ、赤外線レーダ、超音波レーダを用いることができる。また、ステレオカメラを用いたレーダ代替装置を利用してもよい。

ケーソン底版の下面側には、レールとレールに沿って走行できる走行部が設けられる。レーダ１１は、走行部に取り付けられて、レールが設けられた作業室の広い範囲で土砂の形状を測定することができる。本実施形態では、ケーソン刃口が設けられるケーソン外周部近傍に沿って底版の下面側にレールを設け、ケーソン刃口近傍の堀残し部の形状を測定することができる。

ここで、堀残し部とは、刃口に掛かる地盤反力を弱めてケーソンの沈降を制限する目的で刃口近傍に設ける土砂の堀残しである。堀残し部が底版下面に達しているときには底版下面が地盤反力を受けるため、ケーソンの沈降を抑えることができる。特に軟弱地盤においては、堀残し部を大きくすることにより刃口が受ける地盤反力を低減させることにより、ケーソンの沈降を抑えることができる。レーダ１１を用いて堀残し部の法面の形状を測定することにより、堀残し部の掘削量を正確に把握することができるため、ケーソンの沈設管理が容易になる。

レーダ１１は、底版の下面側の基準点から堀残し部の法面までの距離を測定する。基準点とは、レーダ１１の計測位置である。レーダ１１はレールに沿って走行部とともに移動をするため、基準点もレーダ１１の移動に伴って移動する。レーダ１１は、法面までの距離を、基準点となるレーダ１１の測定位置と対応させて測定して制御装置１０に送信する。制御装置１０は、基準点と対応した法面形状とにより、ケーソン内部のそれぞれの場所における法面の形状を正しく測定することが可能となる。基準点は、例えば走行部に設けられる位置検出装置により測定することができる。

底版反力計１２は、底版が堀残し部から受ける地盤反力を測定する荷重測定器である。底版反力計１２は、底版の下面側の面位置にケーソン外周部に沿って複数個が設けられる。底版反力計１２は、測定した堀残し部からの地盤反力（圧力）を制御装置１０に入力する。設置される複数の底版反力計は、地盤反力の測定値を各々制御装置１０に送信する。制御装置１０は、入力された底版反力計１２の配置位置から、隣接する底版反力計の間の地盤反力を推定して、地盤反力の分布を表示装置１６に表示する。表示装置１６に表示される内容については図４を用いて後述する。
なお、底版が受ける地盤反力は、ケーソンの四隅などで力が集中しやすい。したがって、大きな地盤応力が想定される部分では、耐荷重量の大きな底版反力計を用いることができる。また、底版反力計の設置個数を増やして設置間隔を狭くすることにより、堀残し部の地盤反力の分布の測定精度が向上するとともに、故障等に対するロバストネスを向上させることができる。底版反力計１２は、刃口反力計１３と同じ荷重測定器を用いてもよい。

刃口反力計１３は、ケーソン刃口の下面にケーソン外周部に沿って複数が設置される。刃口はケーソンの中で地盤反力が集中する部分であるため、刃口反力計１３には、ケーソンが沈降していないとき（安定時）には常に大きな力が加わる。したがって、刃口反力計１３の計測値のみをモニタしても、堀残し部の掘削量を調整して沈降が始まるタイミングを管理する沈設管理をするのに困難な場合がある。本実施形態では、底版反力計１２による堀残し部からの地盤反力を測定するとともに、刃口反力計１３による刃口における地盤反力を測定することにより、沈設管理に必要な地盤反力の測定をより詳細に行うことができる。

傾斜計１４は、ケーソン全体の傾斜を測定する。傾斜の測定は、例えばケーソンの所定位置に設けられる高低差計によるケーソンの高低差を測定することにより実施できる。沈設管理は、ケーソンの傾斜が所定値の範囲内に収まるように行われる。
テレビカメラ１５は、作業室に設けられる掘削機の近傍に設けられ、主に掘削機の作業状況をモニタする。作業室の天井（底版下面）には、パネルの枚数等、刃口までの距離を示す目印が存在する場合があり、テレビカメラ１５は、その目印によって現在掘削機が掘削している場所についての掘削状況を把握することができる。但し、テレビカメラ１５で撮影される範囲は限られており、作業室全体での掘削状況を把握するのは困難である。
表示装置１６は、ケーソン沈設管理システム１の表示部として作業室の外に設けられる監視用のモニタである。作業者は表示装置１６を確認することにより沈設管理が容易になる。本実施形態で説明する「作業者」とは、表示装置１６の監視作業を行う者であるとする。作業者は掘削機の遠隔操作など他の作業を行ってもよい。なお、表示装置１６における表示内容の詳細は図４を用いて後述する。

次に、図３を用いて、堀残し部の掘削における機器の配置について説明する。図３は、ケーソン沈設管理システム１における機器配置の一例を説明する図である。
図３において、ケーソン５は、底版５１、刃口５２、及び側板５３を備える。底版５１の下部に設けられる空間は掘削作業を行う作業室となっている。ケーソン５は、土砂６に沈設される。底版５１の下部であって刃口５２近傍の側板５３の作業室側には、堀残し部６１がある。堀残し部６１は、底版５１の下面に接することにより底版５１に対して、地盤反力を与えることができる。
底版５１下面の刃口５２の近傍には底版反力計１２が、刃口５２の水平方向に沿って複数設けられる。底版反力計１２は、底版５１の下面の面位置に設置することにより、底版５１下面が受ける堀残し部６１からの単位面積当たりの地盤反力（圧力）を均等に受けることができる。また、刃口５２の底面には、刃口反力計１３が、刃口５２の水平方向に沿って複数設けられる。

底版５１の下面には、掘削機２が設けられる。掘削機２は、底版５１の下面に設けられるレール３１に取り付けられる走行部３２に取り付けられる。掘削機２は、走行部３２をレール３１に沿って移動させることにより作業室内を移動させることができる。走行部３２には、テレビカメラ１５が設けられる。テレビカメラ１５は、複数のカメラであってもよい。また、走行部３２以外の場所に取り付けてもよい。

レーダ１１は、底版５１の下面に設けられ、堀残し部６１の形状を測定する。本実施形態における堀残し部６１の形状とは、法面６１１と形状と、堀残し部６１が底版５１に接する面の水平面での形状との両方を含む。レーダ１１は法面６１１に対して放射波を放射し、法面６１1から反射される反射波をスキャンすることにより法面６１１までの距離から法面６１１の形状を測定することができる。レーダ１１は、レール３１に設けられた走行部３３に取り付けられて、走行部３３をレール３１に沿って移動させることにより作業室内を移動させることができる。走行部３３は、作業室外から遠隔操作で移動させることができる。
走行部３３は、自身の位置を測定する測定装置を具備する。測定装置は、例えば複数のアンテナから発信される電波を受信して、アンテナまでの距離により自身の位置を測定してもよい。また、走行部の駆動装置に設けられたロータリーエンコーダ等の回転を計測することによりレール３１にリミットスイッチ等により設けられる原点からの距離を測定することにより自身の位置を測定してもよい。本実施形態においては、走行部３３の位置は、レーダ１１の測定位置である基準点として取得され、制御装置１０にレーダ１１の測定結果とともに入力される。
なお、本実施形態では、走行部３３は、掘削機２を移動させる走行部３２と同じレール３１を利用する場合を例示したが、例えば走行部３３を走行部３２と異なるレールで移動させてもよい。

堀残し部６１は、底版反力計１２が設けられた底版５１の下面に対して地盤反力を与える。堀残し部６１は、底版５１に接する面積が小さくなるとケーソン５の自重を支えきれなくなるため崩壊する。従って、法面６１１は、掘削機２で掘削する場合に加えて、ケーソン５の自重で崩壊することによりその形状を変えていくことになる。レーダ１１は、法面６１１の形状を測定することにより、堀残し部６１の崩壊の状況を測定することができる。堀残し部６１が崩壊すると刃口５２に対してケーソン５の自重が集中するため、ケーソンは沈降を開始する。レーダ１１は、ケーソン５が沈降開始する前に法面６１１の形状変化を測定できるため、計測している刃口５２の近傍におけるケーソン５の沈降を予想できる。従って、刃口５２のケーソン５の全周にわたってレーダ１１で法面６１１の形状を測定することにより、ケーソン５が均等に沈降するように沈設管理を行うことが可能となる。なお、堀残し部６１は、地盤が軟弱になるほど地盤反力が弱くなる。本実施形態では、堀残し部６１の形状と底版反力計１２の測定値の関係から地盤の硬軟を推測することができる。

次に、図４を用いて、表示装置１６に表示されるケーソン沈設管理のための表示例を説明する。図４は、ケーソン沈設管理システム１の表示例を説明する図である。
図４において、表示装置１６には、主表示領域１６１と副表示領域１６２〜１６６が表示される。
ケーソン５は、図４で図示するとおり、壁面の厚みが場所によって異なる非対称な形状を有するものとする。ケーソン５が非対称な形状の場合、ケーソン５の上部にコンクリートを打設して躯体を構築したときのケーソン５の重心位置が把握しにくく、また沈降制御が困難となる場合がある。

表示装置１６には、ケーソン５を表す平面図形が表示される。ここで、平面図形とは、ケーソン５の概要を表す図形である。したがって表示される平面図形は、必ずしもケーソン５の寸法を正確に表す平面図である必要はなく、ケーソン５の一部の縮尺を変更して表示してもよい。また、ケーソン５の形状を省略又は抽象化して表示してもよい。ケーソン５の平面図形の内部には、堀残し部６１の形状がケーソン５の平面図形に併せて表示される。堀残し部６１のハッチングで示す部分は、図３で説明した底版５１が堀残し部６１と接して地盤反力を受けている部分である。堀残し部６１の形状は、図３で説明した通り、レーダ１１によってケーソン５内部の全周で計測することができる。表示装置１６を監視する作業者は、主表示領域１６１に表示された堀残し部６１の平面図形によって、ケーソン５内部における堀残し部６１が多い部分と少ない部分を一覧することができる。また、主表示領域１６１には法面６１１が等高線で表現される。等高線は、例えば底版５１からの深度で表現することができる。作業者は、主表示領域１６１に表示される等高線によって法面６１１の傾斜がなだらかな部分と急な部分とを容易に識別することが可能となる。また、堀残し部６１が底版５１に接している部分と、堀残し部６１のうち底版５１に接していない法面６１１とを主表示領域１６１に異なる態様で表示することができる。このため、作業者は、堀残し部６１の形状を正確に把握でき沈設管理に必要な掘削状況を管理することができる。なお、図４に示す本実施形態では、堀残し部６１のうち、底版に接している部分の形状と、法面６１１の部分の形状とを併せて表示した場合を例示しているが、例えば、いずれかの形状を選択的に表示させてもよい。

底版５１下面の刃口近傍には、底版反力計１２が、図４の図示左上から時計回りに、１２−１〜１２−２２の２２個配置されている。底版反力計１２はそれぞれの堀残し部６１からの地盤反力を受ける。主表示領域１６１にはそれぞれの底版反力計１２の測定に基づく地盤反力の分布が表示される。堀残し部６１のハッチングの濃さは、それぞれの底版反力計１２が測定した圧力を基に、図１で説明した制御装置１０が生成した圧力のコンターを表し、図４全体がコンター図となっている。コンター図とは、同じ測定値を等位で描く等値線図である。コンター図は、例えば、表示色の変化、表示色の濃淡、等位線、ハッチングの密度、網点の密度、記号の種別等により、地盤反力の分布を視覚的に表現する。制御装置１０は、後述する算出方法によって地盤反力の分布を算出し、算出した分布を基にコンター図を生成する。
図４は左上の底版反力計１２−１の周辺において一番測定値が大きく、右下に近づくに従い徐々に数値が低くなり、右下の底版反力計１２−１２の周辺において一番数値が小さくなっていることを表している。
なお、本実施形態では、ケーソン５の平面図形に底版反力計１２の測定結果の分布を一覧する方法として堀残し部６１にコンター図で圧力の分布を表示した。測定結果の分布を一覧する方法としてはコンター図を用いる代わりに、例えば、底版反力計１２を示す丸印の内部を測定値に応じて色分け表示してもよい。また、実際の測定値をそれぞれの底版反力計の表示近傍に表示してもよい。

刃口５２に設けられる刃口反力計１３は、図４の左上から時計回りに、１３−１〜１３−１０の１０個が配置されている。刃口反力計１３の測定結果は、刃口反力計１３を示す丸印の内部を測定値に応じて色分けしてもよい。また、底版反力計１２の測定結果と同様に、ケーソン５の平面図形にコンター図を表示してもよい。

主表示領域１６１は、ケーソン５の平面図形に、設計上の重心位置ｍを表示する。ケーソンは通常、一定の高さ（これを「リフト」という。）毎に区切って施工される。設計上の重心位置とは、ケーソン５の躯体の現在施工中のリフト完成時点での目標となる重心位置である。設計上の重心位置は、ケーソン完成時のコンクリードの打設位置及び打設量を基に予め算出しておくことができる。
また、主表示領域１６１は、ケーソン５の平面図形に、現在の重心位置ｎを表示する。現在の重心位置とは、ケーソン５に順次構築されて躯体の打設状況に合わせて計算される重心位置である。制御装置１０は、底版５１上に打設されるコンクリードの状況に合わせて重心位置を計算する。作業者は、設計上の重心位置ｍと現在の重心位置ｎとのずれを把握することにより、次に打設する躯体によりそれぞれの重心位置を近づける計画をすることができる。
さらに、途中段階においてもケーソン５の躯体が完成した時点での設計上の重心位置を表示可能とし、上記重心位置ｍ又は重心位置ｎの位置と比較できるようにするとなおよい。

本実施形態では、表示装置１６は、ケーソン５の平面図形に底版反力計１２のコンター図と合わせて重心位置を表示できる。したがって、底版反力計１２で測定した地盤反力の分布と、設計上の重心位置と現在の重心位置とのずれの両方の観点により新たに打設する躯体の範囲を計画することができる。例えば、作業者は、新たに打設する躯体により現在の重心位置が設計上の重心位置からさらに離れるような場合であっても、底版反力計１２で測定した地盤反力の分布を均一にさせるような打設であれば、その打設を実行してもよい。

表示装置１６は、ケーソン５の平面図形を、ｘ方向とｙ方向の目盛とともに表示してもよい。図４では、表示装置１６はｘ軸及びｙ軸に距離（ｍ）の目盛を表示している。表示された目盛により、作業者は堀残し部６１の形状、重心位置のずれ等を実際の距離で把握することができる。
また、主表示領域１６１には、現在の時刻１６８が表示される。表示装置１６の表示を記録するときには時刻１６８を記録同時に記録してもよい。

副表示領域１６２は、堀残し部６１の断面形状を表示する。副表示領域１６２−１は、主表示領域１６１のＡ−Ｂ線における堀残し部６１の断面図を表している。副表示領域１６２−１は、底版５１の下面を深度０ｍとしたときに、側板５３からの距離（ｘ軸）と深度（ｙ軸）との関係を表したものである。また、副表示領域１６２−２は、主表示領域１６１のＣ−Ｄ線における堀残し部６１の断面図を表している。
作業者は、副表示領域１６２の表示により法面６１１の詳細な形状を把握することが可能となる。また、深度には刃口５２までの深度が表示されている。これにより、作業者は、ケーソン５の深度が深くなり、作業室の内圧を高くする場合に掘削深度を浅くして刃口５２からのエアーブローを防止することができる。
断面の位置を決定するＡ−Ｂ線及びＣ−Ｄ線は作業者の指示により適宜移動させることができる。これにより、作業者は任意の位置における堀残し部６１の形状を把握することが可能となる。

副表示領域１６３及び副表示領域１６４は、底版反力計１２及び刃口反力計１３の計測値を表示する。主表示領域１６１では地盤反力をコンター図表示する場合であっても、副表示領域１６３及び副表示領域１６４に測定値を表示することにより、作業者は具体的な数値を把握することができる。なお、それぞれの測定値の右側には、表示しきれない数値をスクロールするためのスクロールバーが設けられている。
副表示領域１６５は、堀残し部６１が底版５１に接する面積から計算される開口率が表示される。作業者は、開口率を監視しながら掘削作業を計画することができる。
副表示領域１６６にはケーソン傾斜量が表示され、副表示領域１６７には、上述した重心のずれが表示される。

なお、主表示領域１６１で表示される内容と副表示領域１６２〜１６６で表示される内容は、所定の操作で切り替えて表示することができる。以上の説明では、主表示領域１６１にケーソン５の平面図形と測定結果を表示する場合を説明したが、例えば、副表示領域の内容を主表示領域１６１に拡大表示するように切り替えてもよい。また、主表示領域１６１は、例えばテレビカメラ１５の映像等に切り替えてもよい。

次に、図５から図７を用いて、本実施形態におけるケーソン沈設管理システム１の動作を説明する。図５は、法面形状の表示動作を例示するフローチャートである。図６は、地盤反力の分布の表示動作を例示するフローチャートである。図７は、重心位置の表示動作を例示するフローチャートである。

図５において、作業者は、法面形状を測定する位置を指定する（Ｓ１１）。測定位置の指定は、ケーソン５の位置を指定する。指定する位置は、図３で説明した走行部３３を走行させない所定の箇所をｘ軸、ｙ軸の値で指定してもよい。また、走行部３３を走行させる所定の範囲を指定してもよい。例えば、ケーソンの全周囲における堀残し部６１の形状を測定する場合「全周囲」と指定することができる。また、ケーソン５の図４で示す平面図形における右側面のみを測定する場合「右側面」と指定することができる。また、図４で示すケーソン５の平面図形上で直接測定範囲を指定してもよい。
制御装置１０は、入力された測定位置に従い、レーダ１１により法面６１１をスキャンしながら法面６１１までの距離を測定（測距）する（Ｓ１２）。測距は基準点の測定とともに行われる。スキャンはレーダの種類に応じて行う。例えば、レーザ光を用いるレーダ装置の場合、測距できるのはレーザ光が照射される１点のみであるので、レーザ光を法面６１１に対して上下方向にスキャンする。左右方向のスキャンはレーザ光の照射方向を変えるか、あるいは走行部３３を移動させる。
制御装置１０は、測距した距離と基準点の情報とを基に法面形状を算出する（Ｓ１３）。なお、測距の結果から法面形状を算出するのは、レーダ１１であってもよい。その場合、制御装置１０は、レーダ１１から法面形状を取得する。制御装置１０は算出された法面形状を図２で説明したＥＥＰＲＯＭ１０４に記録してもよい。

次に、算出された堀残し部６１の形状を表示装置１６に表示する（Ｓ１４）。表示装置１６に表示する法面形状は、図４の副表示領域１６２−１又は１６２−２で説明したとおり、ケーソンの側板５３からの距離における堀残し部６１の断面形状である。従って、堀残し部６１の断面形状には、堀残し部６１が底版５１と接する境界の位置の情報も含まれることになる。
次に、制御装置１０は表示を終了させるか否かを判断する（Ｓ１５）。表示の終了の判断は、例えば作業者による明示的な指示の有無によって行われる。表示を終了させる場合（Ｓ１５−ＹＥＳ）、このフローチャートにおける処理を終了する。
一方、表示を終了させない場合（Ｓ１５−ＮＯ）、制御装置１０は、再表示を行うか否かを判断する（Ｓ１６）。再表示を行うか否かの判断も作業者による明示的な指示の有無によって判断される。再表示を行わない場合（Ｓ１６−ＮＯ）、ステップＳ１４に戻り表示を継続する。一方、再表示を行う場合（Ｓ１６−ＹＥＳ）、再びステップＳ１１に戻って測定位置を指定可能にする。
以上で図５の説明を終了し、次に図６の説明をする。

図６において、制御装置１０は、底版反力計１２及び刃口反力計１３（以下、「地盤反力計」として説明する。）を用いて地盤反力を測定する（Ｓ２２１）。底版反力計１２は、図４で説明したとおり、ケーソン５の外周に沿って複数個が設けられているものとする。それぞれの地盤反力計は制御装置１０に対して地盤反力の測定値を入力する。
制御装置１０は、入力された地盤反力の測定値を基に、地盤反力の分布を算出し、算出した分布を基に、コンター図を生成する（Ｓ２２）。分布の算出方法を以下に例示する。
（隣接する２つの測定値を基に生成する方法）
それぞれの地盤反力計の設置位置における測定値を基に、地盤反力計の間の地盤反力の値を直線で近似して分布を算出する。分布は測定位置における測定値を線分で結んだ形状となる。
（複数の測定値を基に生成する方法）
複数の地盤反力計による測定値を基に近似曲線を求め、連続した近似曲線により分布を算出する。例えば、隣接する３点により近似曲線が算出できる。例えば、１箇所の地盤反力計が故障した場合であっても、その影響を少なくすることが可能となる。但し、堀残し部の形状が局所的に異なる場合、分布が平準化されてしまう場合がある。
なお、分布を算出する方法は任意であり、地盤反力計の設置台数によって算出方法を変えてもよい。また、算出する地盤反力の分布の種類は、底版反力計１２の測定値のみの分布であっても、底版反力計１２及び刃口反力計１３の分布であってもよい。制御装置１０は、算出する分布の種類を予め設定できるようにしておいてもよい。
制御装置１０は算出結果を図２で説明したＥＥＰＲＯＭ１０４に記録してもよい。

本実施形態では、個々の地盤反力計の測定値を副表示領域１６３及び１６４に表示し、また堀残し部６１の形状を主表示領域１６１に表示する。したがって、例えば、底版反力計１２が堀残し部６１から地盤反力を受けているのに測定値が０の場合、又は、堀残し部６１がすべて掘削せれているのに所定の地盤反力の測定値が表示されている場合には、底版反力計１２の故障あるいは断線であると判断することができる。制御装置１０は、上記のように測定値の異常が予想される場合には表示装置１６にその旨を表示して作業者に報知してもよい。

制御装置１０は、算出した地盤反力の分布を基に、表示装置１６にコンター図（分布図）を表示する（図２３）。制御装置１０は、表示終了か否かを判断し（Ｓ２４）、表示終了でない場合（Ｓ２４−ＮＯ）、ステップＳ２３に戻って表示を継続し、表示終了の場合（Ｓ２４−ＹＥＳ）表示を終了させる。
以上で図６の説明を終了し、次に図７の説明をする。

図７において、制御装置１０に対してコンクリートの打設情報を入力する（Ｓ３１）。コンクリートの打設情報とは、例えばケーソン５の設計書を基に打設されるコンクリートの位置や量の情報である。ニューマチックケーソン工法においては、底版５１の上部にコンクリートを打設して躯体を徐々に追加構築していく。本実施形態では、構築する躯体の部位毎のコンクリートの打設情報を予め用意して、例えばＥＥＰＲＯＭ１０４に記録しておく。予め記録されるコンクリートの打設情報は、ケーソン沈設の初期のコンクリートの打設情報と、追加構築される躯体の部位ごとのコンクリートの打設情報である。作業者は、表示装置１６に表示される現在の重心位置ｎ、又は地盤反力のコンター図を基に、次に構築する躯体の部位を選択する。制御装置１０は、選択された部位のコンクリートの打設情報をＥＥＰＲＯＭ１０４から読み出すことによりコンクリートの打設情報が入力される。部位の選択は１つの部位の選択であっても、複数の部位の選択であってもよい。

制御装置１０は、入力されたコンクリートの打設情報を基に、新たな重心位置を計算する（Ｓ３２）。制御装置１０は、計算された新たな重心位置を表示装置１６に表示する（Ｓ３３）。制御装置１０は、さらに打設する部位を追加するかどうかを判断する（Ｓ２４）。追加がある場合（Ｓ３４−ＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻り、コンクリートの打設情報の入力を行う。これにより作業者は、追加する部位を選択しながら、選択した部位によって重心位置がどのように変化するかを表示装置１６で確認して、追加する躯体による重心位置のシミュレーションをすることができる。
制御装置１０は、表示終了か否かを判断し（Ｓ３５）、表示終了でない場合（Ｓ３５−ＮＯ）、ステップＳ３３に戻って表示を継続し、表示終了の場合（Ｓ３５−ＹＥＳ）表示を終了させる。
以上で、図７の説明を終了する。

ところで、図５〜図７で説明した処理は、それぞれがケーソンの沈設管理を容易にするために、密接に関連している。図５〜図７で説明した処理は、いずれかの処理を単独で選択してもよいし、複数の処理を選択してもよい。図４で説明した表示装置１６の表示例は、図５〜図７の３つの処理を行って表示している場合である。
例えば、法面形状の表示と地盤反力の分布の表示を併せて行った場合には、作業者は、掘削作業の進行にともなう地盤反力の変化を確認することができるという新たな効果を奏する。例えば、作業者は、地盤反力のコンター図で、地盤反力が大きい位置で堀残し部６１を大きくし、地盤反力の変化に合わせて堀残し部６１を掘削する位置を適宜変えていくことができる。
また、法面形状の表示と重心位置の表示を併せて行った場合には、作業者は重心位置に注意して堀残し部６１の大きさを決めるという新たな効果を奏する。例えば、作業者は、コンクリートを打設して新たな躯体を追加する際に、重心から見て新たな躯体を追加する側の堀残し部６１を大きくしておくことができる。
また、地盤反力の分布の表示と重心位置の表示を併せて行った場合には、作業者は、地盤反力の分布状況に合わせて新たな躯体の追加手順を決めることができるという新たな効果を奏する。例えば、作業者は、地盤反力が弱い位置に躯体を追加して、ケーソン５が均等に沈降するように調整することができる。作業者は、地盤反力の変化によって、躯体の追加方法を適宜調整できる。
さらに、重心位置を移動させる計算を行うときに、付加荷重増加分を地盤反力の分布に反映させて現状と比較することによって地盤反力の分布の偏りを少なくするように変更を加えることも可能になる。
上記３つの処理を同時に行う場合、上記２つの処理を同時に行う場合の効果を併せて奏することができる。

以上説明した本実施形態において、ケーソン沈設管理システム１は、表示装置１６に表示する処理結果によりケーソンの沈設管理を容易にすることができる。特に、ケーソンの開口面積が大きく、底版の剛性が低くなる場合であっても、ケーソン全体での沈設状況が把握できるので、沈設管理が容易となる。また、ケーソン沈設管理システム１は、ケーソンの形状が非対称となり荷重が不均衡になる場合であっても、沈設状況が把握できるので沈設管理が容易になる。さらに、ケーソン沈設管理システム１は、テレビカメラでは堀残し部の形状を正確に把握できない場合であっても沈設状況が把握できるので沈設管理が容易になる。

なお、本実施形態で説明した制御装置１０の各動作は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータシステムのＣＰＵ１０１によって実行されるプログラムによって実現される。ただし、制御装置１０の動作の実現方法は本実施形態に限定されるものではない。例えば、制御装置１０の全ての機能又は一部の機能は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのＬＳＩによって実装されるファームウエアで実現してもよい。また、制御装置１０の全ての機能又は一部の機能をハードウエアによって実現してもよい。

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウエアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１ ケーソン沈設管理システム、１１ レーダ、１２ 底版反力計、１３ 刃口反力計、１４ 傾斜計、１５ テレビカメラ、１６ 表示装置、２ 掘削機、３１ レール、３２、３３ 走行部、５ ケーソン、５１ 底版、５２ 刃口、５３ 側板、６ 土砂、６１ 堀残し部、６１１ 法面、１０１ ＣＰＵ、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ ＥＥＰＲＯＭ、１０５ ビデオカード、１０６ ＵＳＢ−Ｉ／Ｆ

Claims (6)

1. ケーソンの底版の下面側の基準点に設けられ、掘削される前記下面側の土砂の前記ケーソンの刃口近傍の堀残し部の法面から前記基準点までの距離を測定する測距装置と、
   前記ケーソンの平面図形と、前記測距装置で測定された前記距離に基づいて算出される前記堀残し部の形状と、を併せて表示する表示部と
   を備える、ケーソン沈設管理システム。
2. ケーソンの底版の下面側の基準点に設けられる測距装置を用いて、掘削される前記下面側の土砂の前記ケーソンの刃口近傍の堀残し部の法面から前記基準点までの距離を測定する測距工程と、
   前記ケーソンの平面図形と、前記測距工程で測定された前記距離に基づいて算出される前記堀残し部の形状と、を併せて表示する表示工程と
   を含む、ケーソン沈設管理方法。
3. ケーソンの底版の下面側に設けられ、掘削される前記下面側の土砂の前記ケーソンの刃口近傍の堀残し部からの地盤反力を測定する底版反力計と、
   前記ケーソンの平面図形と、前記底版反力計で測定された前記地盤反力に基づいて算出される前記地盤反力の分布図と、を併せて表示する表示部と
   を備える、ケーソン沈設管理システム。
4. ケーソンの底版の下面側に設けられる地盤反力計を用いて、掘削される前記下面側の土砂の前記ケーソンの刃口近傍の堀残し部からの地盤反力を測定する底版反力測定工程と、
   前記ケーソンの平面図形と、前記底版反力測定工程で測定された前記地盤反力に基づいて算出される前記地盤反力の分布図と、を併せて表示する表示工程と
   を含む、ケーソン沈設管理方法。
5. ケーソンに打設するコンクリートの打設情報を入力する入力部と、
   前記入力部で入力された前記打設情報を基に前記ケーソンの重心位置を計算する計算部と、
   前記ケーソンの平面図形と、前記計算部で計算された前記重心位置と、を併せて表示する表示部と
   を備え、
   前記計算部は、前記入力部から新たに打設情報が入力されたときに新たな重心位置を計算し、
   前記表示部は、前記ケーソンの平面図形、前記重心位置、及び前記新たな重心位置を表示する、ケーソン沈設管理システム。
6. ケーソンに打設するコンクリートの打設情報を入力する第１の入力工程と、
   前記第１の入力工程で入力された前記打設情報を基に前記ケーソンの重心位置を計算する計算工程と、
   前記ケーソンの平面図形と、前記計算工程で計算された前記重心位置と、を併せて表示する表示工程と、
   前記ケーソンに新たに打設するコンクリートの打設情報を入力する第２の入力工程と、
   前記第２の入力工程で入力された前記打設情報を基に前記ケーソンの新たな重心位置を再計算する再計算工程と、
   前記ケーソンの平面図形、前記重心位置、及び前記新たな重心位置を併せて表示する再表示工程と
   を含む、ケーソン沈設管理方法。

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