JP2575454B2 - 沈埋函の沈設制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は海底に沈めて、例えば海底トンネルを作った
り、あるいは橋脚の基礎を作る沈埋函（ケーソン）の沈
設制御装置に関する。

（従来の技術） 例えば海底トンネル（道路）を建設するために、予
め、長さが100米、縦横の断面が各10米、30米というよ
うな大きい鉄鋼性の沈埋函を、陸上のドライドッグで作
り、これを所定の沈設場所までタグボートで曳航し、位
置合わせをしながら次々と海底に沈めていき、これらを
継なぎ合わせて海底トンネルを作っていく工法がある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、沈埋函を所定の場所まで曳航してから海底
に沈める作業は、海上に浮かぶポンツーンに設置したウ
インチによりワイヤで沈埋函を吊り下げると共に、沈埋
函の姿勢を調整するためにさらに別のウインチで操作さ
れるワイヤを継なぎ、沈埋函の位置や姿勢を判断しなが
ら、ウインチを操作して少しづつ沈埋函を沈めていくよ
うになっている。

しかし、この場合には沈埋函の位置、姿勢などをセン
サ等により検出しながら、各ウインチを操作する多数の
オペレータに指示を出す、熟練した指揮者が必要で、勿
論ウインチその他の機器を操作する多数のオペレータも
必要となる。

また、多くのオペレータがそれぞれ独立してウインチ
等の操作を行うので、これらを完全に同期させることは
実際には相当な困難を伴い、相互のウインチの繰出し速
度が少しでも変動すれば、沈降中の沈埋函が揺れ動き、
安全にかつ正確な位置に沈設することがたいへん難し
く、しかも時間もかかる。

本発明はこのような問題を解決するために提案された
もので、沈埋函を自動的に安全かつ迅速に所定の位置へ
と沈設することのできる沈設制御装置を提供することを
目的とする。

（課題を解決するための手段） そこで本発明は、第１図に示すように、沈埋函をワイ
ヤを介して吊下げる水上に浮かぶポンツーンに設置した
ウインチ１と、沈埋函の前部と後部の四隅からそれぞれ
略対角線の方向に延びて海底の各シンカに連結された操
向ワイヤを操作するウインチ２とを備える一方、沈埋函
が所定の目標位置からずれているかどうかを判断する手
段３と、目標位置からずれているときにずれ量に応じて
沈埋函が所定の目標位置にくるように前方または後方の
一方の操向ワイヤを巻き込み、かつこのときこれと対角
線上にある地方のワイヤを固定すると共に他の対角線上
にある一対のワイヤをウインチ２のオートテンション操
作により一定の張力に保つ位置合わせ手段４と、位置合
わせ後に前記ウインチ１を介して吊下げワイヤを一定値
だけ繰り出して沈埋函を所定量だけ降下させる手段５
と、この降下時に前記操向ワイヤをウインチ２のオート
テンションにより一定の張力に保持する手段６と、前記
ワイヤの繰り出しを沈埋函が着底するまで繰り返す手段
７とからなる。

（作用） 沈埋函が所定の沈設位置まで曳航された後は、沈埋函
の四隅の操向ワイヤをウインチにより操作して位置合わ
せを行う。それから吊下げワイヤをウインチ操作により
所定量づつ繰り出し、少しづつ沈埋函を降下させてい
く。この間、操向ワイヤの張力は一定に保たれるので、
沈埋函の姿勢、位置が正しく維持される。

（実施例） 第２図、第３図において、20は鉄鋼製の箱型の沈埋函
で、海上を図示しないタグボートで曳航されてきた後、
所定の沈設位置において、海上に浮かぶ複数のポンツー
ン（鉄鋼製のブイ）21を吊下げられる。

ポンツーン21には、後述する制御装置25により自動的
に操作される、各複数の吊下用のウインチ22がそれぞれ
設置され、ワイヤＷ−１により沈埋函20と連結する。な
お、ウインチ22の設置個数は、沈埋函20を水平に保持し
たまま安定的に降下させられるように、例えば前後各２
台づつ計４台とする。

沈埋函20の前後四隅からは、それぞれ位置合わせのた
めの操向ワイヤW2−１、W2−２、W2−３、W2−４が略対
角線に沿って延び出し、これらはそれぞれ海底に設置し
たシンカ23に連結される。各シンカ23は、所定の設置箇
所において、沈埋函20を相似的に拡大した長方形の四隅
に位置するように設置される。

各ワイヤW2−１、W2−２、W2−３、W2−４の基端はそ
れぞれ操向ウインチ24に巻き取られており、これらウイ
ンチ24は沈埋函20に設置されるのであるが、沈埋函20の
沈設時に水没することのないように、実際には四隅に建
てたタワーに設置し、沈埋函20の四隅部にはワイヤを掛
ける滑車を設けておく。ウインチ22、24は油圧モータに
より駆動され、ワイヤ張力は油圧モータの圧力を制御す
ることにより自由に調整される。

ところで、図示しないが、沈埋函20の内部は隔壁によ
り複数の空洞部が形成されていて、各空洞部に対しては
注排水ポンプにより、海水を注水したり、排水したりで
きるようになっている。

この注水、排水を制御するために、沈埋函20の吊下げ
ワイヤの張力を検出することにより荷重が検出される。

また、沈埋函20の位置を判断するために、沈埋函20の
中心線（法線）上に設置した垂直なポールＡ、Ｂの位置
を測定するように、ポンツーン21には計測器が設けてあ
る。

そして前記各ウインチ22、24やポンプの駆動を制御す
るために、コンピュータ等で構成される制御装置25が備
えられる。

制御装置25は沈埋函20が所定の沈設位置まできて、各
ワイヤが連結された後に、まず沈埋函20の位置合わせ制
御をし、次いで沈埋函20を所定量づつ降下させるよう
に、各ウインチ22、24やポンプの作動を制御するもの
で、制御動作の内容は第４図のフローチャートに示す。

まず、沈埋函の位置を測定して正しい沈設位置へと移
動するために、操向ウインチを制御するのであるが、そ
のために、正規の沈設線に対する、ポールＡ、Ｂのずれ
量を測定する。

仮にポールＡ、Ｂから沈設線までのずれ量をａ、ｂと
すると、まずａ、ｂの大きさから沈埋函20を回転させる
方向を判定する。

ａ＞ｂならば反時計方向にａ＝ｂとなるまで沈埋函を
旋回させる。このために、後方のワイヤW2−４のウイン
チを固定し、その対角線上の前方のワイヤW2−１のウイ
ンチを巻き込み、このとき他の対角線上に位置するワイ
ヤW2−２とW2−３のウインチは張力一定となるようにオ
ートテンション制御を行う。なおａ＜ｂならば、前記の
反対側の対角線上のウインチを操作して時計方向に旋回
させる。

オートテンション制御とは、ウインチの油圧モータに
一定の圧力をかけることにより、ワイヤに一定の張力が
働くように保持することである。

沈埋函は反時計方向に回転し、ａ＝ｂとなったところ
で、ウインチの操作を停止する。この状態で沈埋函の中
心線は沈埋函を沈める位置、つまり沈設線と平行にな
る。次ぎには、ａ＝０となるまで沈埋函を平行移動す
る。このために、一方サイドのワイヤW2−１とW2−３の
ウインチを規定圧力で巻き取ると共に、反対サイドのワ
イヤW2−２とW2−４のウインチを規定速度で繰り出す。

ａ＝０となると沈埋函の所定の沈設位置に正しく位置
合わせができたことになる。

なお、各ウインチを停止させるときは、移動時の慣性
力による沈埋函の行きすぎと、揺れを防ぐために、停止
直前で繰り出し側ウインチを減速して制動をかけたり、
オートテンションの張力を増大させたりする。

位置合わせが終了したら、沈埋函の降下制御に移行す
る。

沈埋函の沈設荷重が許容範囲にあるかどうかを、ワイ
ヤＷ−１の張力を検出して判断し、軽ければポンプを駆
動して空洞部に注水し、重ければ同じく排水する。この
場合、各ワイヤＷ−１の張力から、沈埋函のどの空洞部
に注水するかを判断し、均等に荷重がかかるようにす
る。

荷重が許容範囲になったら、沈埋函を吊下げるウイン
チを巻き戻して一定量だけワイヤＷ−１を繰り出す。各
ワイヤＷ−１を同一速度で同一量だけ繰り出すことによ
り、沈埋函は水平な状態で安定的に一定量だけ降下す
る。

一定量繰り出し後に、海底の停止線に到達したかを判
断する。海底までの深さは予め測定しておくことによ
り、ワイヤＷ−１の繰り出し長さから、停止線に到達し
たかどうかを判断できる。

一定量繰り出した後に再び沈埋函の荷重を測定し、荷
重調整をしたらワイヤＷ−１の等量繰り出しを行う。こ
のような操作を繰り返すことにより、沈埋函は水平な状
態を保持しながら、少しづつ降下していく。

なお、水の比重が不変ならば沈埋函の水没後は荷重測
定にもとづく注排水は不要となるが、海水が底部を流れ
ている水路などでは、比重が変わるので、その都度荷重
を見ながら注排水制御する必要がある。

ところでこの降下中、沈埋函の位置や方向を制御する
操向ワイヤW2−１、W2−２、W2−３、W2−４は、位置合
わせ完了後に定まったワイヤの配置から、沈埋函が鉛直
に下降するように、各ワイヤの巻取比を演算して、その
巻取比を保つように一定の張力または張力一杯の状態で
各ウインチを巻取駆動する。このように制御することに
より、沈埋函は最初に決められた姿勢で、沈設線上に正
しく位置決めされたまま降下する。

やがて沈埋函が海底の停止線に到達したら、吊下げウ
インチの繰り出しを停止し、総てのワイヤを外して操作
を終了する。

このようにして、沈埋函の沈設作業を全く自動的に短
時間のうちに安全に行うことができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、沈埋函を自動的に安全
かつ迅速に所定の位置へと沈設することができ、しかも
沈設作業に必要なオペレータを大幅に削減できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の実施例を示
す概略構成図、第３図は同じく平面図、第４図は制御動
作を示すフローチャートである。 20……沈埋函、21……ポンツーン、22,24……ウイン
チ、25……制御装置、Ｗ−1,W2−1,W2−2,W2−3,W2−４
……ワイヤ。

フロントページの続き (72)発明者 青木 幸男 新潟県新津市山谷町２丁目16―13 (72)発明者 松岡 金吾 三重県津市雲出鋼管町（番地なし） カ ヤバ工業株式会社三重工場内 (56)参考文献 特開 昭63−32093（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沈埋函をワイヤを介して吊下げる水上に浮
   かぶポンツーンに設置したウインチと、沈埋函の前部と
   後部の四隅からそれぞれ略対角線の方向に延びて海底の
   各シンカに連結された操向ワイヤを操作するウインチと
   を備える一方、沈埋函が所定の目標位置からずれている
   かどうかを判断する手段と、目標位置からずれていると
   きにずれ量に応じて沈埋函が所定の目標位置にくるよう
   に前方または後方の一方の操向ワイヤを巻き込み、かつ
   このときこれと対角線上にある地方のワイヤを固定する
   と共に他の対角線上にある一対のワイヤをウインチのオ
   ートテンション操作により一定の張力に保つ位置合わせ
   手段と、位置合わせ後に前記ウインチを介して吊下げワ
   イヤを一定値だけ繰り出して沈埋函を所定量だけ降下さ
   せる手段と、この降下時に前記操向ワイヤをウインチの
   オートテンションにより一定の張力に保持する手段と、
   前記ワイヤの繰り出しを沈埋函が着底するまで繰り返す
   手段とを備えたことを特徴とする沈埋函の沈設制御装
   置。