JP2021031872A - 仮締切システムおよび仮締切構造体の姿勢制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】仮締切構造体の姿勢を自動的に制御する仮締切システムおよび仮締切構造体の姿勢制御方法を提供する。【解決手段】仮締切システムは、仮締切構造体２と、傾斜センサ３１と、制御部とを備える。仮締切構造体２の内部には、平面視において異なる位置に配置される複数の貯溜部２２が設けられる。複数の貯溜部２２はそれぞれ、互いに独立して液体を貯溜可能な密閉空間である。傾斜センサ３１は、仮締切構造体２の傾斜を測定する。制御部は、傾斜センサ３１の測定値に基づいて、複数の貯溜部２２に対する注排水を制御し、複数の貯溜部２２における貯水量を調節することにより、水面９７に浮かんだ状態の仮締切構造体２、または、水面９７に浮かんだ状態で組み立て中の仮締切構造体２の姿勢を制御する。これにより、仮締切構造体２の姿勢を自動的に制御することができる。【選択図】図１０

Description

本発明は、水中の作業箇所の周囲を囲んで作業空間を形成する仮締切システム、および、仮締切構造体の姿勢制御方法に関する。

従来、ダムの堤体や橋脚等に対する工事の際に、水中の作業箇所の周囲を囲んで作業空間を形成するために、仮締切が使用されている。例えば、特許文献１では、複数の分割止水函体が水平方向に連結された締切用函体ユニットを沈降させ、水底に設けられたフーチング等の台座に着座させることにより、橋脚等の周囲に作業空間を形成する締切用止水壁体が提案されている。当該締切用止水壁体では、分割止水函体の内部に給排水することにより、締切用函体ユニットを略水平状態で沈降および浮上可能である。

また、特許文献２では、浮体式の仮締切構造体について、水面上でブロックを連結して注水することにより所定深度まで沈め、当該ブロックの上側に上段のブロックを連結する工程を繰り返す組立方法が開示されている。組み立てられた仮締切構造体は、水面上に起立した状態で曳航され、堤体の壁面に設置される。

特許第５０５３３３９号公報 特許第５９７９５５６号公報

ところで、特許文献１および特許文献２のような仮締切構造体では、ブロックへの注水および注水停止は、水面下に位置するブロックの注水弁等を潜水士が手動で開閉することにより行われる。このため、仮締切構造体の傾斜を修正する際等に、作業に多大な時間およびコストが必要になる。また、注水するブロックの決定、および、注水量の決定は、仮締切構造体の傾斜等を目視しつつ経験に基づいて行われるため、決定に時間がかかるとともに傾斜修正の精度向上に限界がある。さらに、仮締切構造体の傾斜が急激に変化した際に、傾斜修正を迅速に行うことが難しい。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、仮締切構造体の姿勢を自動的に制御することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、水面よりも下方から上方へと延びる対象構造物近傍に設置され、水中の作業箇所の周囲を囲んで作業空間を形成する仮締切システムであって、平面視において異なる位置に配置されてそれぞれが互いに独立して液体を貯溜可能な密閉空間である複数の貯溜部が内部に設けられた仮締切構造体と、前記仮締切構造体の傾斜角を測定する傾斜センサと、前記傾斜センサの測定値に基づいて前記複数の貯溜部に対する注排水を制御し、前記複数の貯溜部における貯水量を調節することにより、水面もしくは水中に浮かんだ状態の前記仮締切構造体、または、水面もしくは水中に浮かんだ状態で組み立て中の前記仮締切構造体の姿勢を制御する制御部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の仮締切システムであって、前記仮締切構造体は、左右方向に並んで配置される一対の腕部を備え、前記一対の腕部の前端部は、前記対象構造物において左右方向に沿って広がる設置対象面に接触し、前記一対の腕部の後端部同士は、前記設置対象面から後側に離間した位置にて接続される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の仮締切システムであって、前記対象構造物はダムの堤体であり、前記設置対象面は、前記堤体の上流面である。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の仮締切システムであって、前記仮締切構造体は、上下方向に積層されて互いに接合される複数の構造体要素を備え、前記複数の構造体要素のうち最下段の構造体要素は、前記複数の貯溜部に含まれる２つ以上の貯溜部を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の仮締切システムであって、前記傾斜センサによる測定値が所定の閾値以上である場合、前記制御部による注排水が行われる。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の仮締切システムであって、前記仮締切構造体の喫水を測定する喫水センサをさらに備え、前記制御部による前記複数の貯溜部に対する注排水の制御は、前記喫水センサの測定値にも基づいて行われる。

請求項７に記載の発明は、平面視において異なる位置に配置されてそれぞれが互いに独立して液体を貯溜可能な密閉空間である複数の貯溜部が内部に設けられ、水面よりも下方から上方へと延びる対象構造物近傍に設置され、水中の作業箇所の周囲を囲んで作業空間を形成する仮締切構造体の姿勢制御方法であって、ａ）水面もしくは水中に浮かんだ状態の前記仮締切構造体、または、水面もしくは水中に浮かんだ状態で組み立て中の前記仮締切構造体の傾斜角を測定する工程と、ｂ）前記ａ）工程における測定値に基づいて前記複数の貯溜部に対する注排水を制御し、前記複数の貯溜部における貯水量を調節することにより、水面もしくは水中に浮かんだ状態の前記仮締切構造体、または、水面もしくは水中に浮かんだ状態で組み立て中の前記仮締切構造体の姿勢を制御する工程とを備える。

本発明では、仮締切構造体の姿勢を自動的に制御することができる。

一の実施の形態に係る仮締切システムの側面図である。 仮締切システムの平面図である。 制御部の構成を示す図である。 注排水システムの構成を示す模式図である。 仮締切構造体の姿勢制御の流れを示す図である。 組み立て中の仮締切構造体の正面図である。 組み立て中の仮締切構造体の平面図である。 組み立て中の仮締切構造体の正面図である。 組み立て中の仮締切構造体の平面図である。 組み立て中の仮締切構造体の正面図である。 組み立て中の仮締切構造体の平面図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る仮締切システム１の構成を示す側面図である。図２は、仮締切システム１を示す平面図である。仮締切システム１は、水面９７よりも下方から上方へと延びる対象構造物近傍に設置され、水中の作業箇所の周囲を囲んで作業空間を形成する。

図１に示す例では、当該対象構造物は、ダム９の堤体９１である。図１中の右側は下流側であり、左側は上流側である。以下の説明では、ダム９の下流側および上流側をそれぞれ「前側」および「後側」とも呼ぶ。また、図２中の左右方向を、単に「左右方向」とも呼ぶ。当該左右方向は、前後方向に垂直な水平方向である。仮締切システム１は、堤体９１の上流側の面（以下、「上流面９２」とも呼ぶ。）に設置され、ダム９の再開発工事等において使用される。上流面９２は、堤体９１において左右方向に沿って広がる設置対象面である。上流面９２は、略平面状であってもよく、曲面状であってもよい。

仮締切システム１は、仮締切構造体２と、傾斜センサ３１と、喫水センサ３２と、制御部８とを備える。図１では、図示の都合上、制御部８の図示を省略している。仮締切構造体２は、水面９７（すなわち、ダム湖の湖面）上に浮遊可能な浮体式の仮締切構造体である。仮締切構造体２では、内部の空間に対する注排水を行うことにより、浮上量の調節が可能である。仮締切構造体２は、堤体９１の上流面９２に設けられた水中の架台９３上に載置される。架台９３は、堤体９１の上流面９２から後方（すなわち、上流側）へと突出する金属製の仮設台である。架台９３は、ダム９の水底９８から上側に離間した位置に設けられる。架台９３は、仮締切構造体２の重量の一部（すなわち、仮締切構造体２の重量から浮力を減算した値）を下側から支持する。

傾斜センサ３１は、仮締切構造体２に取り付けられて、組み立て中、曳航時および設置時等の仮締切構造体２の傾斜角を測定する。傾斜センサ３１は、例えば、３軸傾斜角測定が可能な重力加速度式のセンサである。また、傾斜センサ３１として定点カメラが設けられ、当該定点カメラを用いた変化量測定または位置計測により、仮締切構造体２において左右方向に離れた２つの部位（例えば、左右方向の両端の上端部）の上下方向の高さの差を求め、当該２つの部位の左右方向距離および高さの差に基づいて、仮締切構造体２の傾斜角が求められてもよい。喫水センサ３２は、仮締切構造体２に取り付けられて、仮締切構造体２の喫水を測定する。喫水センサ３２は、例えば、受圧式センサである。傾斜センサ３１および喫水センサ３２の種類は、様々に変更されてよい。

傾斜センサ３１および喫水センサ３２による測定値は、制御部８へと送られる。制御部８では、喫水センサ３２の測定値に基づいて、仮締切構造体２の水面９７からの突出高さ（いわゆる、乾舷）も算出可能である。制御部８は、例えば、仮締切構造体２の組み立てや設置に利用されるクレーン台船等（図示省略）に配置される。制御部８は、後述する複数の貯溜部２２に対する注排水を制御する。

図３に示すように、制御部８は、例えば、プロセッサ８１と、メモリ８２と、入出力部８３と、バス８４とを備える通常のコンピュータシステムである。バス８４は、プロセッサ８１、メモリ８２および入出力部８３を接続する信号回路である。メモリ８２は、プログラムおよび各種情報を記憶する。プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶されるプログラム等に従って、メモリ８２等を利用しつつ様々な処理（例えば、数値計算）を実行する。入出力部８３は、操作者からの入力を受け付けるキーボード８５およびマウス８６、プロセッサ８１からの出力等を表示するディスプレイ８７、並びに、プロセッサ８１からの出力等を送信する送信部等（図示省略）を備える。なお、制御部８は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）、または、回路基板等であってもよい。制御部８は、コンピュータシステム、ＰＬＣおよび回路基板等のうち、任意の複数の構成を含んでいてもよい。

図２に示す例では、仮締切構造体２の平面視における形状は、略コの字状である。仮締切構造体２は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として略左右対称である。中心軸Ｊ１は、仮締切構造体２の重心を通る直線である。仮締切構造体２は、左右方向に並んで配置される一対の腕部２４と、一対の腕部２４を連結する連結部２５とを備える。一対の腕部２４および連結部２５はそれぞれ、上下方向に長い略直方体状である。一対の腕部２４は、左右方向に互いに離間した状態で前後方向に延びる側壁部である。一対の腕部２４の前端部は、堤体９１の上流面９２に接触している。上流面９２は、下方に向かうに従って後方（すなわち、上流側）へと向かう傾斜面、または、上下方向に略平行な鉛直面である。したがって、一対の腕部２４の前端部も、下方に向かうに従って後方へと向かう傾斜面である。連結部２５は、堤体９１の上流面９２から後側に離間した位置にて、一対の腕部２４の後端部同士を接続する。換言すれば、一対の腕部２４の後端部同士は、連結部２５を介して間接的に互いに接続される。連結部２５は、左右方向に延びる後壁部である。

仮締切構造体２の前後方向の長さ、左右方向の幅、および、上下方向の高さはそれぞれ、例えば、３ｍ〜１０ｍ、５ｍ〜２０ｍ、５ｍ〜５０ｍである。仮締切構造体２の重量は、例えば、５ｔ〜５００ｔである。腕部２４の左右方向の幅、および、連結部２５の前後方向の幅は、例えば、０．５ｍ〜２ｍである。仮締切構造体２の大きさおよび重量は、様々に変更可能である。

仮締切構造体２は、水平方向および上下方向に配列された複数のブロック２１が溶接やボルト等により連結された構造を有する。換言すれば、仮締切構造体２は、互いに接合された複数のブロック２１を備える。各ブロック２１は、例えば、中空の略直方体状の部材である。水平方向に配列されて互いに接合された複数のブロック２１をまとめて「ブロックユニット２３」と呼ぶと、仮締切構造体２は、上下方向に積層された複数のブロックユニット２３を備える。複数のブロックユニット２３は、互いに接合されて仮締切構造体２を構成する複数の構造体要素である。

図１に示す例では、仮締切構造体２は８段のブロックユニット２３を備える。仮締切構造体２を構成するブロックユニット２３の段数は様々に変更されてよい。仮締切構造体２におけるブロックユニット２３の段数は、１段であってもよく、２段以上であってもよい。各ブロックユニット２３は、例えば、上下方向の位置が略同じである７つのブロック２１が互いに接合されることにより形成される。各ブロックユニット２３の上下方向の高さ、および、重量はそれぞれ、例えば、０．５ｍ〜４ｍ、および、２ｔ〜５０ｔである。ブロックユニット２３に含まれるブロック２１の数は、２つ以上の範囲で様々に変更されてよい。また、ブロックユニット２３の大きさおよび重量も、様々に変更可能である。

各ブロック２１の内部空間は、互いに独立して（すなわち、互いに連通することなく）液体を貯溜可能な略直方体状の密閉空間であり、以下、「貯溜部２２」と呼ぶ。各ブロックユニット２３は、平面視において異なる位置に配置される複数（例えば、７つ）の貯溜部２２を備える。したがって、仮締切構造体２の内部には、平面視において異なる位置に配置される複数の貯溜部２２が設けられる。なお、図２に示す例では、各ブロックユニット２３における複数の貯溜部２２の数は７つであるが、２以上の範囲で様々に変更されてよい。例えば、各腕部２４に２つ以上の貯溜部２２が設けられてもよい。また、連結部２５に設けられる貯溜部２２の数も１つ以上の範囲で適宜変更されてよい。

ブロックユニット２３に設けられる複数の貯溜部２２のうち、腕部２４に設けられる貯溜部２２を「第１貯溜部」と呼び、連結部２５に設けられる貯溜部２２を「第２貯溜部」と呼ぶと、ブロックユニット２３の複数の貯溜部２２は、２つの第１貯溜部と、５つの第２貯溜部とを備える。２つの第１貯溜部は、左右方向の異なる位置に位置する。また、５つの第２貯溜部は、２つの第１貯溜部とは前後方向の異なる位置（すなわち、後側）に位置する。なお、５つの第２貯溜部のうち左右方向の両端に位置する２つの第２貯溜部は、主に連結部２５に設けられているが、一部は一対の腕部２４に設けられている。

後述するように、仮締切構造体２の左右方向および前後方向双方の姿勢制御を行うという観点からは、仮締切構造体２は、２つ以上の第１貯溜部と、１つ以上の第２貯溜部とを備えることが好ましい。また、当該姿勢制御の精度向上という観点からは、２つ以上の第２貯溜部が左右方向の異なる位置に設けられることが好ましい。

図４は、複数の貯溜部２２への注排水システム５の構成を示す模式図である。図４では、図示の都合上、仮締切構造体２のうち１つのブロックユニット２３のみを描いている。注排水システム５は、複数の貯溜部２２にそれぞれ接続される水配管５１およびガス配管５２を備える。水配管５１は、貯溜部２２の下端部に接続される。ガス配管５２は、貯溜部２２の上端部に接続される。

水配管５１は、貯溜部２２とポンプ５３とを接続する。ポンプ５３は、例えば上述のクレーン台船（以下、単に「台船」とも呼ぶ。）上に配置され、貯溜部２２へと水（例えば、ダム９に貯溜されている水）を圧送する。水配管５１上には、複数の貯溜部２２にそれぞれ対応する複数のバルブ５５（例えば、三方弁）が設けられている。バルブ５５は、例えば電磁弁であり、制御部８により駆動される。バルブ５５が切り替えられることにより、貯溜部２２とポンプ５３とが接続される状態、貯溜部２２が外気（すなわち、仮締切構造体２の周囲の空間）に連通する状態、および、水配管５１が閉鎖された状態のうちいずれかが選択される。貯溜部２２がポンプ５３と接続されている状態では、ポンプ５３による貯溜部２２への注水が可能となる。貯溜部２２が外気に連通する状態では、貯溜部２２内の水が水配管５１を介して排出可能となる。図４に示す例では、１つのブロックユニット２３の全貯溜部２２が１つのポンプ５３に接続されているが、１つのポンプ５３に接続される貯溜部２２の数は様々に変更されてよい。なお、ポンプ５３が省略され、水配管５１の一の端部がダム湖の水中に配置されていてもよい。この場合、バルブ５５により貯溜部２２とダム湖とが接続されると、ダム湖の水が水配管５１を介して貯溜部２２に流入し、貯溜部２２に対する注水が行われる。

ガス配管５２は、貯溜部２２とブロワ５４とを接続する。ブロワ５４は、例えば上述の台船上に配置され、貯溜部２２へとガス（例えば、圧縮空気）を供給する。ガス配管５２上には、複数の貯溜部２２にそれぞれ対応する複数のバルブ５６（例えば、三方弁）が設けられている。バルブ５６は、例えば電磁弁であり、制御部８により駆動される。バルブ５６が切り替えられることにより、貯溜部２２とブロワ５４とが接続される状態、貯溜部２２が外気（すなわち、仮締切構造体２の周囲の空間）に連通する状態、および、ガス配管５２が閉鎖された状態のうちいずれかが選択される。貯溜部２２がブロワ５４と接続されている状態では、ブロワ５４による貯溜部２２への給気が可能となる。貯溜部２２が外気に連通する状態では、貯溜部２２内の空気がガス配管５２を介して排出可能となる。図４に示す例では、１つのブロックユニット２３の全貯溜部２２が１つのブロワ５４に接続されているが、１つのブロワ５４に接続される貯溜部２２の数は様々に変更されてよい。

仮締切システム１では、制御部８（図２参照）により注排水システム５が制御されることにより、複数の貯溜部２２における貯水量が調節される。注排水システム５により貯溜部２２に対する注水が行われる場合、制御部８により、ポンプ５３が駆動されるとともに、バルブ５５が切り替えられてポンプ５３と貯溜部２２とが接続される。また、制御部８によりバルブ５６が切り替えられて、貯溜部２２と外気とがガス配管５２を介して連通する。これにより、ポンプ５３から水配管５１を介して貯溜部２２に水が供給され、貯溜部２２内の空気はガス配管５２を介して外部に排出される。

一方、注排水システム５により貯溜部２２からの排水が行われる場合、制御部８によりブロワ５４が駆動されるとともに、バルブ５６が切り替えられてブロワ５４と貯溜部２２とが接続される。また、制御部８によりバルブ５５が切り替えられて、貯溜部２２と外気とが水配管５１を介して連通する。これにより、ブロワ５４からガス配管５２を介して貯溜部２２に圧縮空気が供給され、貯溜部２２内の水は水配管５１を介して外部に排出される。

図２に示す制御部８には、仮締切構造体２の姿勢制御に利用される情報が予め記憶されている。制御部８には、例えば、仮締切構造体２の喫水と排水量（すなわち、浮力）との関係を示す排水量曲線、仮締切構造体２の左右方向における復原力曲線、および、仮締切構造体２の前後方向における復原力曲線が予め記憶されている。復原力曲線とは、仮締切構造体２の傾斜角と復原梃（ＧＺ）との関係を示す曲線である。復原力曲線は、仮締切構造体２の複数の喫水のそれぞれについて準備される。上述の排水量曲線および復原力曲線は、例えば、テーブル形式にて記憶される。制御部８には、例えば、各貯溜部２２の平面視における重心位置（例えば、中心軸Ｊ１からの前後方向および左右方向の距離）も予め記憶されている。なお、貯溜部２２における貯水量が変化すると貯溜部２２内の水の平面視における重心位置も変化する場合、各貯水量毎の水の重心位置が制御部８に記憶される。

次に、仮締切構造体２の組み立て、曳航および設置について図５を参照しつつ説明する。締切構造体２の組み立て、曳航および設置は、ダム湖の湖面である水面９７上にて行われる。仮締切構造体２が組み立てられる際には、まず、７つのブロック２１が、水平方向にコの字状に配列された状態で互いに接合され、最下段のブロックユニット２３が形成される。最下段のブロックユニット２３は、例えば、台船上にて全体が組み立てられた後、クレーンにより水面９７へと下ろされて水面９７上に浮かぶ。あるいは、最下段のブロックユニット２３の全体または一部の組み立ては、水面９７上にて行われてもよい。当該ブロックユニット２３では、各ブロック２１の貯溜部２２に水配管５１およびガス配管５２が接続される。

最下段のブロックユニット２３には、傾斜センサ３１および喫水センサ３２が設置される。傾斜センサ３１は、例えば、ブロックユニット２３の上面中央部に取り付けられる。喫水センサ３２は、例えば、最下段のブロックユニット２３の下端部近傍に取り付けられる。好ましくは、４つの喫水センサ３２が、ブロックユニット２３の左右方向および前後方向の４つの角部近傍に配置される。傾斜センサ３１および喫水センサ３２の取付位置は、適宜変更されてよい。

続いて、喫水センサ３２により最下段のブロックユニット２３の喫水測定が行われ、測定値が制御部８へと送られる。制御部８では、当該測定値から、ブロックユニット２３の上面位置（すなわち、水面９７からの上面の高さ）が求められる。具体的には、例えば、上述の４つの喫水センサ３２による測定値の算術平均（すなわち、平均喫水）が求められ、ブロックユニット２３の高さから当該平均喫水が減算されることにより、ブロックユニット２３の上面位置が求められる。そして、当該上面位置に基づいて、ポンプ５３およびバルブ５５，５６が制御部８により制御され、貯溜部２２に対する注水が行われる。これにより、最下段のブロックユニット２３の上面位置が、下から２段目（以下、単に「２段目」とも呼ぶ。）のブロックユニット２３の組み立てに適した位置に調節される。なお、ブロックユニット２３の上面位置の調節は、必要に応じて行われればよい。

次に、最下段のブロックユニット２３上にブロック２１が積層されて接合されることにより、２段目のブロックユニット２３が組み立てられる。具体的には、２段目のブロックユニット２３となる予定の複数のブロック２１が、クレーンにより最下段のブロックユニット２３の上面上に順次搭載され、最下段のブロックユニット２３および水平方向に隣接するブロック２１と接合される。傾斜センサ３１は、好ましくは、２段目のブロックユニット２３の組み立て中に、最下段のブロックユニット２３から２段目のブロックユニット２３の上面中央部へと移設される。

２段目のブロックユニット２３の組み立てが行われている間、傾斜センサ３１および喫水センサ３２による測定が継続的に行われ、測定値が制御部８へと送られる（図５：ステップＳ１１）。仮締切システム１では、当該測定値に基づいて制御部８による制御が行われ、必要に応じて複数の貯溜部２２に対する注排水が行われる。これにより、水面に浮かんだ状態で組み立て中の仮締切構造体２の姿勢制御が行われる（ステップＳ１２）。その結果、組み立て中の仮締切構造体２が許容範囲を超えて傾斜することが防止され、また、当該仮締切構造体２の上面位置が組み立てに適した位置に調節される。

図６ないし図１１は、上述の姿勢制御を説明するための図である。図６、図８および図１０は、水面９７上において２段目のブロックユニット２３の組み立て中の仮締切構造体２（以下、単に「仮締切構造体２」とも呼ぶ。）を示す正面図である。図７、図９および図１１は、組み立て中の仮締切構造体２を示す平面図である。図６および図７では、仮に制御部８（図２参照）による姿勢制御が行われなかったとした場合（すなわち、各ブロック２１の貯溜部２２に水が貯溜されていない状態）の仮締切構造体２を示す。図８ないし図１１では、制御部８による姿勢制御が行われた状態の仮締切構造体２を示す。図８ないし図１１では、貯溜部２２内の水に平行斜線を付す。

図６および図７に示す例では、最下段のブロックユニット２３上に積層されたブロック２１の数は、図６および図７中の右側の方が左側よりも多いため、仮締切構造体２は右側に傾斜している。なお、図６では、図の理解を容易にするために、仮締切構造体２の傾斜を実際よりも大きく描いている。また、図６および図７に示す例では、仮締切構造体２は前後方向には傾斜していないものとして説明する。

仮締切システム１では、傾斜センサ３１により仮締切構造体２の傾斜角θが測定され、喫水センサ３２により仮締切構造体２の喫水が測定され、測定値が制御部８へと送られる。図６に示す例では、傾斜角θ（すなわち、傾斜センサ３１による測定値）は、所定の閾値以上であるため、制御部８により注排水システム５（図４参照）が制御され、複数の貯溜部２２に対する注排水が行われて仮締切構造体２の姿勢が調節される。当該閾値は、仮締切構造体２の上部における作業員の安全性確保や、仮締切構造体２の転倒防止を目的として、例えば、仮締切構造体２の形状や復原力曲線や、上流面９２の上下方向の傾斜角等に基づいて適宜設定される。また、制御部８では、上述のように、複数の喫水センサ３２による測定値から、仮締切構造体２の平均喫水が求められる。なお、傾斜角θが閾値未満である場合、仮締切構造体２の姿勢制御は行われなくてよい。

上述の姿勢制御では、例えば、仮締切構造体２の平均喫水、および、上述の排水量曲線から、制御部８により仮締切構造体２の排水量（すなわち、浮力）が求められる。また、仮締切構造体２の平均喫水および傾斜角θ、並びに、上述の左右方向における復原力曲線から、制御部８により仮締切構造体２の復原梃が求められる。そして、仮締切構造体２の浮力と復原梃とが乗算されることにより、仮締切構造体２の浮力による回転モーメント（すなわち、前後方向に延びる回転軸を中心とした回転モーメント）が求められる。当該回転モーメントは、仮締切構造体２の重量の偏りにより生じる回転モーメントに略等しい。

仮締切システム１では、当該回転モーメントを打ち消すために、図８および図９に例示するように、最下段のブロックユニット２３において、図８および図９中の左側の腕部２４に位置する貯溜部２２に対して注水を行う。当該貯溜部２２に対する注水量は、制御部８により、上記回転モーメントを、当該貯溜部２２の重心と中心軸Ｊ１との間の左右方向の距離（すなわち、仮締切構造体２が傾斜している状態では、中心軸Ｊ１に垂直な方向における距離）で除算することによって求められる。これにより、仮締切構造体２の左右方向における傾斜が解消され、左右方向の傾斜角θがおよそ０°となる。仮締切システム１では、貯溜部２２に対して実際に注入された水量は、貯溜部２２に予め設けられた水位計等により測定されてもよく、貯溜部２２に対する注水時間と注水流量とを乗算することにより求められてもよい。

仮締切構造体２は、左側の腕部２４に位置する貯溜部２２（すなわち、第１貯溜部）に対する注水により、前側に傾く。このとき、前後方向の傾斜角が所定の閾値以上であれば、上述の左右方向の姿勢制御と略同様に、前後方向の姿勢制御が行われる。そして、図８および図９に例示するように、最下段のブロックユニット２３において、連結部２５の左右方向の中央部に位置する貯溜部２２（すなわち、第２貯溜部）に対して注水が行われ、仮締切構造体２の前後方向における傾斜が解消される。これにより、組み立て中の仮締切構造体２が許容範囲を超えて傾斜することを防止することができる。

なお、仮締切構造体２の姿勢制御では、左右方向の傾斜を解消する際には、必ずしも腕部２４に位置する貯溜部２２に対して注水が行われる必要はなく、連結部２５に位置する貯溜部２２に対して注水が行われてもよい。また、仮締切構造体２の前後方向の傾斜を解消する際には、必ずしも連結部２５に位置する貯溜部２２に対して注水が行われる必要はなく、腕部２４に位置する貯溜部２２に対して注水が行われてもよい。

仮締切構造体２の姿勢制御では、貯溜部２２に予め水が貯溜されている場合、必ずしも貯溜部２２に対する注水が行われる必要はなく、貯溜部２２からの排水が行われてもよい。貯溜部２２からの排水による姿勢制御では、上述の姿勢制御にて注水が行われた貯溜部２２とは左右対称または前後対称の位置に位置する貯溜部２２（すなわち、左右方向または前後方向において中心軸Ｊ１に対して線対称の位置に位置する貯溜部２２）から、上述の姿勢制御における注水量と同量の水が排出される。これにより、上記と同様に、仮締切構造体２の左右方向および前後方向における傾きが解消される。なお、仮締切システム１では、貯溜部２２に対する注水、および、貯溜部２２からの排水の双方が行われることにより、仮締切構造体２の左右方向および前後方向における傾きが解消されてもよい。

上記の説明では、仮締切構造体２の左右方向の傾斜を解消した後に、前後方向の傾斜を解消するように仮締切構造体２の姿勢制御を行っているが、例えば、仮締切構造体２の左右方向および前後方向の傾斜を並行して解消するように、複数の貯溜部２２に対する注排水が行われてもよい。なお、仮締切構造体２の姿勢制御では、左右方向および前後方向の傾斜のうち一方の傾斜のみを解消するように、貯溜部２２に対する注排水が行われてもよい。例えば、前後方向の傾斜角が閾値未満である場合、左右方向の傾斜のみが解消されてもよい。

仮締切システム１では、図８に示すように、仮締切構造体２の傾斜が解消された後、図１０および図１１に示すように、制御部８により注排水システム５が制御され、最下段のブロックユニット２３において複数の貯溜部２２に対する注水が行われることにより、仮締切構造体２が全体的に少し下降する。これにより、最下段のブロックユニット２３の上面位置（すなわち、仮締切構造体２の上面位置）が、２段目のブロックユニット２３の組み立てに適した位置に調節される。このとき、仮締切構造体２に新たな傾斜が生じないように、注水が行われる複数の貯溜部２２が制御部８により選択される。具体的には、複数の貯溜部２２に注入される水全体の重心が、平面視において中心軸Ｊ１と重なるように、注水が行われる貯溜部２２および注水量が決定される。図１０および図１１に示す例では、一対の腕部２４に位置する貯溜部２２（すなわち、第１貯溜部））、および、連結部２５に位置する貯溜部２２（すなわち、第２貯溜部）に対して注水が行われる。

仮締切構造体２の上記姿勢制御では、仮締切構造体２の左右方向および前後方向の傾斜を解消した後に、仮締切構造体２の上面位置の調節が行われているが、例えば、仮締切構造体２の左右方向および前後方向の傾斜解消と、仮締切構造体２の上面位置の調節とが並行して行われるように、複数の貯溜部２２に対する注排水が行われてもよい。なお、仮締切構造体２の上面位置の調節は、２段目のブロックユニット２３の組み立て終了後に行われてもよい。

２段目のブロックユニット２３の組み立てが終了すると、当該ブロックユニット２３の各貯溜部２２に水配管５１およびガス配管５２が接続される。続いて、３段目以降の各ブロックユニット２３の組み立てが、上記と略同様の手順により行われ、仮締切構造体２が形成される。３段目以降の各ブロックユニット２３の組み立てが行われている間も、上記と同様に、傾斜センサ３１および喫水センサ３２による測定が継続的に行われ、当該測定値に基づいて、必要に応じて組み立て中の仮締切構造体２の姿勢制御が行われる（ステップＳ１１〜Ｓ１２）。これにより、上述のように、組み立て中の仮締切構造体２が許容範囲を超えて傾斜することが防止され、また、当該仮締切構造体２の上面位置が組み立てに適した位置に調節される。その結果、仮締切構造体２の組み立てを安全かつ安定的に行うことができる。

なお、当該姿勢制御では、仮締切構造体２の重心を低くして仮締切構造体２の姿勢を安定させるために、注水は、水底９８にできるだけ近いブロックユニット２３の貯溜部２２に対して行われ、排水は、水底９８からできるだけ離れたブロックユニット２３の貯溜部２２から行われることが好ましい。以後の姿勢制御においても同様である。

仮締切構造体２の形成が終了すると、傾斜センサ３１および喫水センサ３２による測定値に基づいて、制御部８による仮締切構造体２の姿勢制御が行われ、仮締切構造体２の姿勢が、水面９７上における曳航に適した姿勢に調節される（ステップＳ１１〜Ｓ１２）。曳航に適した姿勢とは、例えば、仮締切構造体２の左右方向および前後方向の傾斜が約０°であり、喫水が所定の範囲内である姿勢である。当該姿勢制御も、上記と略同様の方法により行われる。

続いて、仮締切構造体２は、台船等により堤体９１近郊の設置位置へと曳航される。仮締切構造体２の曳航中も、傾斜センサ３１および喫水センサ３２による測定が継続的に行われ、傾斜センサ３１および喫水センサ３２の測定値に基づいて、上記と略同様の方法により仮締切構造体２の姿勢制御が継続的に行われる（ステップＳ１１〜Ｓ１２）。これにより、仮締切構造体２の曳航中も、仮締切構造体２が許容範囲を超えて傾斜することが防止される。具体的には、仮締切構造体２の周囲の水流や風等の外乱、および、仮締切構造体２の曳航に利用される曳航索に加わる荷重の偏り等によって、曳航中の仮締切構造体２が大きく傾斜することが防止される。その結果、仮締切構造体２を安定して曳航することができる。

仮締切構造体２の曳航が終了すると、クレーン等により、仮締切構造体２が水面９７に浮いた状態で架台９３の上方へと搬送される。そして、仮締切構造体２の貯溜部２２に対する注水が行われることにより、仮締切構造体２の重量が浮力よりも大きくなる。これにより、仮締切構造体２が下降し、架台９３上に水密に載置されて堤体９１の上流面９２と水密に接触する。その後、仮締切構造体２および堤体９１に囲まれる空間から水が排除されることにより、作業空間が形成される。

仮締切構造体２の下降中も、傾斜センサ３１および喫水センサ３２による測定が継続的に行われ、傾斜センサ３１および喫水センサ３２の測定値に基づいて、上記と略同様の方法により仮締切構造体２の姿勢制御が継続的に行われる（ステップＳ１１〜Ｓ１２）。これにより、架台９３上への設置の際も、仮締切構造体２が許容範囲を超えて傾斜することが防止される。その結果、仮締切構造体２が架台９３に接触する際に、架台９３に加わる荷重や衝撃が偏ることを抑制することができる。また、仮締切構造体２が下降時等に堤体９１に衝突することを抑制することもできる。

以上に説明したように、仮締切システム１は、水面９７よりも下方から上方へと延びる対象構造物（例えば、ダム９の堤体９１）近傍に設置され、水中の作業箇所の周囲を囲んで作業空間を形成するシステムである。仮締切システム１は、仮締切構造体２と、傾斜センサ３１と、制御部８とを備える。仮締切構造体２の内部には、平面視において異なる位置に配置される複数の貯溜部２２が設けられる。複数の貯溜部２２はそれぞれ、互いに独立して液体を貯溜可能な密閉空間である。傾斜センサ３１は、仮締切構造体２の傾斜を測定する。制御部８は、傾斜センサ３１の測定値に基づいて、複数の貯溜部２２に対する注排水を制御し、複数の貯溜部２２における貯水量を調節することにより、水面９７に浮かんだ状態の仮締切構造体２、または、水面９７に浮かんだ状態で組み立て中の仮締切構造体２の姿勢を制御する。

これにより、仮締切構造体２の姿勢を自動的に制御することができる。このため、潜水士による水中での貯溜部２２に対する注排水作業を省略または減少することができる。その結果、仮締切構造体２の組み立て、曳航および設置における安全性を向上することができる。また、仮締切構造体２の組み立て、曳航および設置に要する時間およびコストを低減することもできる。さらに、仮締切構造体２の傾斜が急激に変化した場合等であっても、当該変化に対応して仮締切構造体２の姿勢を迅速に制御することができる。

なお、上述の制御部８による複数の貯溜部２２に対する注排水の制御とは、複数の貯溜部２２の全てに対して注水または排水を行うことを意味しているわけではなく、複数の貯溜部２２のうち１つ以上の貯溜部２２に対して注水または排水を行うことを意味する。換言すれば、制御部８による複数の貯溜部２２に対する注排水の制御では、複数の貯溜部２２のそれぞれに対して、注水、排水、または、現状維持（すなわち、注排水のいずれも行わない）のいずれかが選択的に実行される。

上述のように、仮締切構造体２は、左右方向に並んで配置される一対の腕部２４を備えることが好ましい。また、一対の腕部２４の前端部は、対象構造物において左右方向に沿って広がる設置対象面（例えば、堤体９１の上流面９２）に接触し、一対の腕部２４の後端部同士は、当該設置対象面から後側に離間した位置にて接続されることが好ましい。このような非回転体の仮締切構造体２は、筒状等の回転体に比べて傾斜し易いため、上述のように仮締切構造体２の姿勢を自動制御可能な仮締切システム１における仮締切構造体２として特に適している。

上述のように、対象構造物はダム９の堤体９１であり、設置対象面は堤体９１の上流面９２であることが好ましい。仮締切システム１では、仮締切構造体２の姿勢を自動的に制御することができるため、堤体９１の上流面９２に対する作業に利用される大型の仮締切構造体２の組み立て、曳航および設置に特に適している。

上述のように、仮締切構造体２は浮体式仮締切構造体であることが好ましい。これにより、仮締切構造体を設置するコンクリート製の台座を水底９８に形成する台座式等に比べて、上記対象構造物近傍にて仮締切構造体２を支持するための支持構造物を簡素化および軽量化することができる。その結果、対象構造物に対する作業に要する時間およびコストを低減することができる。

上述のように、複数の貯溜部２２は、左右方向の異なる位置に位置する２つの第１貯溜部（例えば、一対の腕部２４に位置する２つの貯溜部２２）と、当該２つの第１貯溜部とは前後方向の異なる位置に位置する第２貯溜部（例えば、連結部２５に位置する１つの貯溜部２２）と、を含むことが好ましい。これにより、左右方向および前後方向の双方における仮締切構造体２の姿勢を自動的に制御することができる。

上述のように、仮締切構造体２は、複数の貯溜部２２をそれぞれ内部空間として有するとともに水平方向に配列されて互いに接合される複数のブロック２１を備えることが好ましい。これにより、ダム９等の設置場所までの仮締切構造体２の搬送を容易とすることができる。また、仮締切構造体２の組み立て等において使用されるクレーン台船等の設備を小型化することもできる。

上述のように、仮締切構造体２は、上下方向に積層されて互いに接合される複数の構造体要素（すなわち、ブロックユニット２３）を備えることが好ましい。また、複数の構造体要素のうち最下段の構造体要素は、上述の複数の貯溜部２２に含まれる２つ以上の貯溜部２２を有することが好ましい。これにより、上下方向の高さが高い大型の仮締切構造体２を容易に形成することができる。また、２段目以降の各段の構造体要素を積層する際に、最下段の構造体要素の貯溜部２２に対する注排水を行って姿勢制御が可能であるため、組み立て中の仮締切構造体２の姿勢制御を容易とすることができる。なお、上記構造体要素は、複数のブロック２１が水平方向に連結されたブロックユニット２３には限定されず、一繋がりの部材であってもよい。

上述のように、仮締切システム１では、傾斜センサ３１による測定値が所定の閾値以上である場合、制御部８による注排水が行われることが好ましい。これにより、傾斜角が比較的大きい傾斜に対して姿勢制御が行われ、仮締切構造体２の姿勢を所望の姿勢にて好適に維持することができる。また、傾斜角が閾値未満の微小傾斜については仮締切構造体２の姿勢制御が行われないため、仮締切構造体２の組み立て等において、貯溜部２２に対する注排水の頻度を低減し、作業効率を向上することができる。

上述のように、仮締切システム１は、仮締切構造体２の喫水を測定する喫水センサ３２をさらに備えることが好ましい。また、制御部８による複数の貯溜部２２に対する注排水の制御は、喫水センサ３２の測定値にも基づいて行われる。これにより、仮締切構造体２の傾斜解消を高精度に行うことができる。また、仮締切構造体２の上面位置（すなわち、水面からの高さ）を適切に維持することができるため、仮締切構造体２の組み立ておよび曳航を好適に行うことができる。

上述の仮締切構造体２の姿勢制御方法は、水面に浮かんだ状態の仮締切構造体２、または、水面に浮かんだ状態で組み立て中の仮締切構造体２の傾斜角を測定する工程と（ステップＳ１１）、ステップＳ１１における測定値に基づいて複数の貯溜部２２に対する注排水を制御し、複数の貯溜部２２における貯水量を調節することにより、水面に浮かんだ状態の仮締切構造体２、または、水面に浮かんだ状態で組み立て中の仮締切構造体２の姿勢を制御する工程とを備える。これにより、上記と同様に、仮締切構造体２の姿勢を自動的に制御することができる。

上述の仮締切システム１では、様々な変更が可能である。

例えば、上記説明では、仮締切構造体２の姿勢制御において、傾斜角が閾値以上である傾斜の解消が行われるが、傾斜角が閾値未満である場合であっても、貯溜部２２に対する注排水が行われて仮締切構造体２の傾斜が解消されてもよい。また、当該姿勢制御は、必ずしも仮締切構造体２の傾斜解消を目的とするものである必要はなく、例えば、仮締切構造体２を所定の傾斜角だけ傾けることを目的として行われてもよい。例えば、曳航時におけるクレーンのワイヤが弛むことを抑制するために、仮締切構造体２を曳航方向の後側に向けて所定角度だけ傾斜させてもよい。

仮締切構造体２では、上下方向に隣接する２つ以上の貯溜部２２が、水および空気の移動が可能に連通されていてもよい。

仮締切構造体２は、平面視において略コの字状の複数のブロックが、上下方向に１つずつ積層されることにより形成されてもよい。この場合、積層構造を有する仮締切構造体２の各段は、１つのブロックにより構成される。当該略コの字状のブロックの内部空間は、複数の貯溜部２２に仕切られる。あるいは、当該ブロックの内部空間が複数の分割空間に仕切られ、当該複数の分割空間のうち１つ以上の分割空間が貯溜部２２とされてもよい。なお、仮締切構造体２は、必ずしも積層構造を有する必要はなく、単層構造であってもよい。

仮締切構造体２において、前後方向における姿勢制御が行われない場合、仮締切構造体２の内部には、左右方向の位置が異なる２つ以上の貯溜部２２が設けられていればよい。また、仮締切構造体２において、左右方向における姿勢制御が行われない場合、仮締切構造体２の内部には、前後方向の位置が異なる２つ以上の貯溜部２２が設けられていればよい。これらの２つ以上の貯溜部２２は、上下方向の異なる位置に配置されてもよい。

仮締切構造体２の平面視における形状は、略コの字状には限定されず、例えば略半円状であってもよい。この場合、当該略半円状の左右方向における中央部（すなわち、平面視における頂部）の左右両側の部位が、堤体９１の上流面９２から後側に離間した位置にて後端部同士が直接的に接続される一対の腕部２４に相当する。また、仮締切構造体２は、必ずしも一対の腕部２４を備える必要はなく、様々な形状（例えば、略円筒状や略四角筒状）を有していてもよい。

上述の仮締切システム１、および、仮締切構造体２の姿勢制御方法では、水中に浮かんだ状態（すなわち、仮締切構造体２の全体が水面９７よりも下方、かつ、水底９８よりも上方に位置する状態）の仮締切構造体２の傾斜角が上記と同様に測定され、当該仮締切構造体２の姿勢が上記と同様に制御されてもよい。また、水中に浮かんだ状態で組み立て中の仮締切構造体２の傾斜角が上記と同様に測定され、当該仮締切構造体２の姿勢が上記と同様に制御されてもよい。これらの場合であっても、上記と同様に、仮締切構造体２の姿勢を自動的に制御することができる。

仮締切システム１では、喫水センサ３２は省略されてもよい。この場合、仮締切構造体２の喫水は、例えば、仮締切構造体２の側面等に設けられた喫水線等を目視することにより取得され、制御部８に入力されてもよい。また、上記例では、仮締切構造体２の平均喫水と排水量曲線とに基づいて仮締切構造体２の浮力が求められるが、仮締切構造体２の喫水が不明である場合であっても、仮締切構造体２の重量（組み立て中の場合は、組み立てが終了している部材の合計重量）が分かっていれば、仮締切構造体２の浮力は当該重量に略等しいとして求めることができる。

仮締切構造体２は、重量よりも浮力の方が大きい状態で、堤体９１の上流面９２に設置されてもよい。この場合、例えば、上流面９２等において仮締切構造体２の上端部よりも上方に浮上防止具が設けられ、仮締切構造体２の上端部が当該浮上防止具に下方から当接することにより、仮締切構造体２の上下方向の位置が固定される。この場合、仮締切構造体２の底部に底面を設けて架台９３を省略してもよい。

仮締切構造体２は、必ずしも浮体式仮締切構造体である必要はなく、様々な種類の仮締切構造体であってよい。例えば、仮締切構造体２は、水底９８に形成された台座上に載置される台座式仮締切構造体であってもよい。

仮締切構造体２により囲まれる作業箇所は、必ずしも堤体９１の上流面９２に位置する必要はなく、例えば、上流面９２近傍に位置していてもよい。また、仮締切構造体２が設置される対象構造物は、必ずしもダム９の堤体９１には限定されず、水面よりも下方から上方へと延びる様々な構造物（例えば、水面を貫通する橋脚、または、浮体構造物のストラット等）であってよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 仮締切システム
２ 仮締切構造体
８ 制御部
９ ダム
２１ ブロック
２２ 貯溜部
２３ ブロックユニット
２４ 腕部
３１ 傾斜センサ
３２ 喫水センサ
９１ 堤体
９２ 上流面
９７ 水面

Claims (7)

1. 水面よりも下方から上方へと延びる対象構造物近傍に設置され、水中の作業箇所の周囲を囲んで作業空間を形成する仮締切システムであって、
   平面視において異なる位置に配置されてそれぞれが互いに独立して液体を貯溜可能な密閉空間である複数の貯溜部が内部に設けられた仮締切構造体と、
   前記仮締切構造体の傾斜角を測定する傾斜センサと、
   前記傾斜センサの測定値に基づいて前記複数の貯溜部に対する注排水を制御し、前記複数の貯溜部における貯水量を調節することにより、水面もしくは水中に浮かんだ状態の前記仮締切構造体、または、水面もしくは水中に浮かんだ状態で組み立て中の前記仮締切構造体の姿勢を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする仮締切システム。
2. 請求項１に記載の仮締切システムであって、
   前記仮締切構造体は、左右方向に並んで配置される一対の腕部を備え、
   前記一対の腕部の前端部は、前記対象構造物において左右方向に沿って広がる設置対象面に接触し、
   前記一対の腕部の後端部同士は、前記設置対象面から後側に離間した位置にて接続されることを特徴とする仮締切システム。
3. 請求項２に記載の仮締切システムであって、
   前記対象構造物はダムの堤体であり、
   前記設置対象面は、前記堤体の上流面であることを特徴とする仮締切システム。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の仮締切システムであって、
   前記仮締切構造体は、上下方向に積層されて互いに接合される複数の構造体要素を備え、
   前記複数の構造体要素のうち最下段の構造体要素は、前記複数の貯溜部に含まれる２つ以上の貯溜部を有することを特徴とする仮締切システム。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の仮締切システムであって、
   前記傾斜センサによる測定値が所定の閾値以上である場合、前記制御部による注排水が行われることを特徴とする仮締切システム。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の仮締切システムであって、
   前記仮締切構造体の喫水を測定する喫水センサをさらに備え、
   前記制御部による前記複数の貯溜部に対する注排水の制御は、前記喫水センサの測定値にも基づいて行われることを特徴とする仮締切システム。
7. 平面視において異なる位置に配置されてそれぞれが互いに独立して液体を貯溜可能な密閉空間である複数の貯溜部が内部に設けられ、水面よりも下方から上方へと延びる対象構造物近傍に設置され、水中の作業箇所の周囲を囲んで作業空間を形成する仮締切構造体の姿勢制御方法であって、
   ａ）水面もしくは水中に浮かんだ状態の前記仮締切構造体、または、水面もしくは水中に浮かんだ状態で組み立て中の前記仮締切構造体の傾斜角を測定する工程と、
   ｂ）前記ａ）工程における測定値に基づいて前記複数の貯溜部に対する注排水を制御し、前記複数の貯溜部における貯水量を調節することにより、水面もしくは水中に浮かんだ状態の前記仮締切構造体、または、水面もしくは水中に浮かんだ状態で組み立て中の前記仮締切構造体の姿勢を制御する工程と、
   を備えることを特徴とする仮締切構造体の姿勢制御方法。

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