JP2575461B2 - 沈埋函の沈設装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、海底に沈めて海底トンネルを作ったり、あ
るいは橋脚等の基礎にする沈埋函（ケーソン）の沈設装
置の改良に関する。

（従来の技術） 海底トンネルの建設方法として、例えば長さが100m、
断面寸法が10×30mといった大型の沈埋函を陸上のドラ
イドッグで製作し、これをタグボートで所定の沈設現場
まで曳行した後、位置合わせをしながら順次海底に沈
め、海底でこれらを結合して行く工法が知られている この工法において、沈設現場に曳行された沈埋函を海
底に沈める作業は、例えば沈設現場の海上にポンツーン
を浮かべて、これらに備えた複数の吊り下げ用ウインチ
から延びるワイヤにより沈埋函を海中に吊り下ろすこと
で行われる。また、沈埋函上に備えた別の複数の操函用
ウインチに操作されるワイヤをそれぞれ海底に固設され
たシンカに連結し、これらの操函用ウインチの操作によ
り沈降中の沈埋函の位置や姿勢の制御を行う。なお、操
函用のウインチは水没しないように沈埋函の四隅に発て
たタワー上に設置される。

（発明の課題） しかしながら、この沈設方法では、海中の沈埋函の位
置や姿勢を検出しながら各ウインチを操作する必要があ
り、そのために多数のウインチオペレータと、検出した
沈埋函の位置や姿勢に基づきこれらのオペレータに指示
を与える指揮者を必要とする。また、これらのウインチ
は独立して操作されるため、各ウインチの操作を完全に
同期させることは困難で、ワイヤの繰り出し速度にどう
しても誤差が生じるために、海中の沈埋函が揺れ動きや
すく、結果として沈埋函を海底の所定位置に精度良く沈
設することは時間と熟練とを要する困難な作業となって
いた。

本発明は、このような問題点を解決すべく、沈埋函の
位置制御を自動的に行える沈設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） 本発明は、沈埋函の沈設位置の上方の所定位置に浮設
したプレーシングバージに、吊り下げワイヤを介して沈
埋函を水中に吊り下げる吊り下げ用ウインチと、沈埋函
の位置を調整すべく位置制御ワイヤを介してそれぞれ沈
埋函に連結された複数の操函用ウインチとを設置すると
ともに、沈埋函を沈設すべき目標位置と沈降中の沈設函
の現在位置とのずれを検出する手段と、検出したずれに
基づき前記位置制御ワイヤの張力をずれを修正する方向
へ調整する手段とを備えている。

（作用） 沈埋函はプレーシングバージに設置された吊り下げ用
ウインチから吊り下げワイヤを繰り出すことで水底に向
けて吊り下げられ、沈埋函の降下に伴い操函用ウインチ
からも位置制御ワイヤが繰り出される。この間、検出手
段が沈降中の沈埋函の位置と沈設すべき目標位置とのず
れを検出し、調整手段が操函用ウインチを介して位置制
御ワイヤの張力をずれを修正する方向へと調整すること
により、沈埋函の位置修正が自動的に行なわれ、沈埋函
は所定の沈設位置へと誘導される。

（実施例） 第１図及び第２図に本発明の実施例を示す。

第１図において、１は沈埋函で、海上を図示されない
タグボートにより曳行されて来た後、所定の沈設位置の
海上に浮設した２基のプレーシングバージ2Aと2Bの間に
浮かべられ、第２図に示すようにプレーシングバージ2A
と2Bに各２台ずつ配設された吊り下げ用ウインチ４から
延びる吊り下げワイヤ５を介して海中に吊り下ろされ
る。

プレーシングバージ2Aと2Bはそれぞれ図示されないワ
イヤを介して海底に設けた複数のアンカーに連結し、海
上の一定位置に係止される。

沈埋函１の前後四隅には沈埋函１の横方向の位置制御
を行う４組の横方向の位置制御ワイヤ6A〜6Dがそれぞれ
滑車3A〜3Dを介して取り付けられる。これらの位置制御
ワイヤ6A〜6Dはプレーシングバージ2Aと2Bの両端に２台
ずつ設置された操函用ウインチ7A〜7Dからそれぞれ繰り
出され、滑車3A〜3Dに巻き回された後、操函用ウインチ
7A〜7Dの近傍でプレーシングバージ2Aないし2Bにそれぞ
れ係止される。

また、沈埋函１の上面の中間部には滑車8Aと8Bが取り
付けられ、縦方向の位置制御ワイヤ9Aと9Bがこれらの滑
車8Aと8Bにそれぞれ掛け回される。この位置制御ワイヤ
9Aと9Bは図示のように一方のプレーシングバージ2Aに設
置された２台の操函用ウインチ10Aと10Bから繰り出さ
れ、その端部は反対側のプレーシングバージ2Bにそれぞ
れ係止される。

操函用ウインチ7A〜7D及び10Aと10Bはそれぞれ油圧モ
ータにより駆動される。これらの各油圧モータへの油圧
供給は信号電流に応じて圧力を調整するサーボバルブを
介して行なわれ、各油圧モータはサーボバルブを介して
供給される油圧に対応した巻き取り方向の回転圧力を操
函用ウインチ7A〜7D及び10Aと10Bに加え、この回転圧力
に対応した張力を位置制御ワイヤ6A〜6D及び9Aと9Bの各
々に発生させる。

したがって、位置制御ワイヤ66A〜6D及び9Aと9Bに加
わる負荷が油圧モータの回転圧力を下回る場合には位置
制御ワイヤ6A〜6D及び9Aと9Bは油圧モータの回転圧力に
基づく一定張力のもとで操函用ウインチ7A〜7D及び10A
と10Bにそれぞれ巻き取られ、逆に負荷が油圧モータの
回転圧力を上回る場合には、同じ張力のもとで操函用ウ
インチ7A〜7D及び10Aと10Bから位置制御ワイヤ6A〜6D及
び9Aと9Bが繰り出される。

沈埋函１の中心線（法線）上には、沈埋函１の位置を
検出する手段として、垂直のポール11と12が立設され、
プレーシングバージ2Aまたは2B上にこのポール11と12の
位置を計測する計測器が備えられる。

そして、この計測器の検出したボール11と12の位置に
基づき、位置制御ワイヤ6A〜6D及び9Aと9Bの張力を制御
する手段として制御装置がプレーシングバージ2Aまたは
2Bに備えられる。

制御装置はコンピュータなどで構成され、ポール11と
12の位置を検出する前記の計測器と信号回路により接続
され、沈設装置の稼動中は計測器の検出したこれらの位
置信号が制御装置に常時入力される。また、位置制御ワ
イヤ6A〜6D及び9Aと9Bの各張力を制御するために、制御
装置は前述の各サーボバルブとそれぞれ信号回路を通じ
て接続される。

制御装置にはまた、沈埋函１を沈設すべき目標位置が
あらかじめ内部に設定されており、計測器からポール11
と12の位置信号が入力されると、制御装置はこれを目標
位置と比較して両者の縦横両方向のずれの方向と量とを
算出して、ずれの量が一定範囲を越えると、サーボバル
ブへ張力制御信号を出力することにより、縦方向の位置
制御ワイヤ6A〜6Dと横方向の位置制御ワイヤ9Aと9Bの張
力とを、それぞれずれを修正する方向へ調整する。そし
て、ずれの量が一定範囲以下に減少すると制御装置は位
置制御ワイヤ6A〜6D及び9Aと9Bの張力を元に戻す張力制
御信号をサーボバルブへ出力する。なお、この位置検出
と張力の制御とは沈設作業中、一定間隔で繰り返し行な
われる。

次に作用を説明する。

タグボートによりプレーシングバージ2Aと2Bとの間に
曳行された沈埋函１はまずワイヤ５、6A〜6D及び9Aと9B
を介してプレーシングバージ2Aと2Bに然るべく連結され
る。次に、制御装置により沈埋函１の位置決めを行う。
この位置決め作業に当たって、制御装置はまず計測器か
ら入力されるポール11と12の位置信号を、あらかじめ内
部に設定された沈設目標位置と比較してこれらのずれの
方向と量を算出する。

次に、制御装置は算出したずれの量に基づき、前記の
各サーボバルブに張力制御信号を出力し、油圧モータに
よる操函用ウインチ7A〜7D及び9Aと9Bの駆動を制御する
ことにより、横方向制御ワイヤ6A〜6D並びに縦方向制御
ワイヤ9Aと9Bの張力をずれを修正する方向へ調整し、ポ
ール11と12が目標位置に来るように沈埋函１を誘導す
る。

このようにして位置決めを完了した後、別に設けた注
排水ポンプにより沈埋函１内に海水を注水しつつ、各吊
り下げ用ウインチ４から等量の吊り下げワイヤ５を繰り
出すことで沈埋函１の沈設が行なわれる。沈埋函１の沈
降に伴い、操函用ウインチ7A〜7D及び10Aと10Bはそれぞ
れ位置決め完了時の張力を保ちつつ、負荷に応じて位置
制御ワイヤ6A〜6D及び9Aと9Bを送り出す。したがって、
沈埋函１は安定した姿勢と位置とを保って降下し、沈降
中に目標位置からずれる恐れは少ない。

しかしながら、このようにして安定的に降下する沈埋
函１も、途中で例えば海流の影響等を受けると沈降方向
が目標位置からずれることがある。これに対して、制御
装置は計測装置から逐次入力されるポール11と12の位置
信号に基づいてずれの方向と量を算出し、ずれの量が一
定以上になるとサーボバルブへ出力する油圧制御信号を
介して位置制御ワイヤ6A〜6D及び9Aと9Bの張力を調整す
る。

具体的には、横方向のずれを修正する場合には、例え
ば横方向の位置制御ワイヤ6Bの張力を一定に保ちつつ、
横方向の位置制御ワイヤ6Aの張力を10％下げる。沈埋函
１はこの位置制御ワイヤ6Aと6Bの張力差により、沈降し
つつポール11をプレーシングバージ2Bに接近させる方向
へと位置を修正する。一方、制御装置はこの修正の結
果、計測器から逐次入力されるポール11と12の位置信号
を目標位置と比較し、ずれの量が一定以下に減少したと
ころで、横方向の位置制御ワイヤ6Aの張力を元に戻す。
なおこの間、位置制御ワイヤ6Cと6Dの張力は一定に保た
れる。

また、縦方向のずれを修正する場合も同様にして、例
えば一方の縦方向の位置制御ワイヤ9Bの張力を一定に保
ちつつ、もう一方の縦方向の位置制御ワイヤ9Aの張力を
10％下げると、沈埋函１は位置制御ワイヤ9Aと9Bの張力
差により、第１図及び第２図の左方向へと位置を修正し
ながら沈降する。制御回路は、計測器から逐次入力され
るポール11と12の位置信号と目標位置とを比較し、ずれ
の量が一定以下に減少したところで、位置制御ワイヤ9A
の張力を元に戻す。

このようにして、制御装置は一定間隔で位置制御ワイ
ヤ6A〜6D及び9Aと9Bの張力制御を繰り返し、検出された
沈埋函１の現在位置と内部に設定された目標位置とのず
れを修正しながら沈埋函１を降下させるため、沈埋函１
は短時間で精度良く海底の所定位置に到達する。

なお、以上の沈設作業において操函用ウインチ7A〜7D
及び10Aと10Bの巻き上げ及び繰り出し操作はいずれも制
御装置を介したサーボバルブの制御により行なわれるの
で、専用のウインチオペレータは必要なく、作業は小人
数で行うことができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明は沈埋函の沈設位置の上方の所
定位置に浮設したプレーシングバージに、沈埋函の吊り
下げ用ウインチと、沈埋函に位置制御ワイヤを介して連
結する複数の操函用ウインチとを設置し、沈埋函を沈設
すべき目標位置と現在位置とのずれを検出する手段と、
検出したずれを修正する方向へ位置制御ワイヤの張力を
調整する手段とを備えたため、沈降中の沈埋函の位置修
正が自動的に行なわれ、沈埋函を所定の沈設位置へ精度
良く速やかに誘導することができる。また、沈埋函の位
置修正に操函用ウインチの手動操作を必要としないた
め、沈設作業に必要なウインチオペレータの人数を大幅
に削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す沈設装置の概略平面図、
第２図は同じく概略側面図である。 １……沈埋函、2A,2B……プレーシングバージ、４……
吊り下げ用ウインチ、５……吊り下げワイヤ、6A〜6D,9
A,9B……位置制御ワイヤ、7A〜7D,10A,10B……操函用ウ
インチ、11,12……ポール。

───────────────────────────────────────────────────── 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58−188299（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沈埋函の沈設位置の上方の所定位置に浮設
   したプレーシングバージに、吊り下げワイヤを介して沈
   埋函を水中に吊り下げる吊り下げ用ウインチと、沈埋函
   の位置を調整すべく位置制御ワイヤを介してそれぞれ沈
   埋函に連結された複数の操函用ウインチとを設置すると
   ともに、沈埋函を沈設すべき目標位置と沈降中の沈設函
   の現在位置とのずれを検出する手段と、検出したずれに
   基づき前記位置制御ワイヤの張力をずれを修正する方向
   へ調整する手段とを備えた沈埋函の沈設装置。