JP2587024B2 - 海上ケーソンの施工制御装置 - Google Patents

海上ケーソンの施工制御装置

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JP2587024B2 JP5120690A JP5120690A JP2587024B2 JP 2587024 B2 JP2587024 B2 JP 2587024B2 JP 5120690 A JP5120690 A JP 5120690A JP 5120690 A JP5120690 A JP 5120690A JP 2587024 B2 JP2587024 B2 JP 2587024B2
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修二 堀
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【発明の詳細な説明】 (a).産業上の利用分野 本発明は、ケーソンを海上で沈設する際の施工制御装
置に関する。
(b).従来の技術 従来、ケーソンを水上で沈設する際には、ケーソン下
部の函内を所定の圧力に圧気して水圧に対抗させると共
に、ケーソン内部に所定量の水を注入して水荷重を掛け
てケーソンの浮力に対抗させるようにしている。
(c).発明が解決しようとする問題点 しかし、ケーソンを海上で沈設する際には、潮位の変
化によって、水圧やケーソンの浮力が変化し、特に、大
型のケーソンほど浮力の変化が大きく、適正な施工が困
難であった。例えば、干潮時に、ケーソンの函内圧力、
水過重などの調整が適正になされていても、満潮時に
は、水圧が上昇して函内に海水が浸入したり、ケーソン
の浮力が増加してケーソン荷重が低下し、ケーソン着底
地盤が乱されたり、ケーソンが移動して傾いたり、刃口
ブローが生じるなどの問題点があった。
本発明は、上記の問題点を解消すべく、潮位が変化し
ても、適正な施工を行うことが出来る海上ケーソンの施
工制御装置を提供することを目的とする。
(d).問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、潮位(D)を計測する潮位計測手段
(10)を設け、該潮位計測手段(10)により計測された
潮位(D)に基づいて、ケーソン(1)の浮力の変化量
を求める浮力変化量算出手段(17)を設け、該浮力変化
量算出手段(17)により求められた浮力の変化量に基づ
いて、ケーソン内部(2d)の水位(L)を加減する水位
制御手段(5、5a、5b、6、6a、6b、15、16)を設けて
構成される。
また、本発明は、潮位(D)を計測する潮位計測手段
(10)を設け、該潮位計測手段(10)により計測された
潮位(D)に基づいて、水圧の変化量、ケーソン(1)
の浮力の変化量を求める変化量算出手段(17)を設け、
前記変化量算出手段(17)により求められた水圧の変化
量に基づいて、函内(3)の圧力を加減する函内圧力制
御手段(7、7a、7b、7c、9、9a、19、20)を設け、前
記変化量算出手段(17)により求められた浮力の変化量
及び水圧変化に対応した函内の圧力の変化量に基づい
て、ケーソン内部(2d)の水位(L)を加減する水位制
御手段(5、5a、5b、6、6a、6b、15、16)を設けて構
成される。
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素
を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない。以下の「(e).
作用」の欄についても同様である。
(e).作用 上記した構成により、ケーソン(1)の函内圧力、水
荷重が、潮位(D)の変化に基づいて、調整されるよう
に作用する。
(f).実施例 以下、図面に基づき、本発明の実施例を説明する。
第1図は、本発明が適用されるケーソンの一実施例を
示す図である。
海底地盤30中に沈設されつつあるケーソン1は、第1
図に示すように、全体が箱形に形成されたコンクリート
製の函体2を有しており、函体2の図中下部には刃2aが
形成されている。そして、函体2にはフロア部2cが函体
2を上下に遮断する形で設けられており、フロア部2cの
上方には注水空間2dが複数に分割された形で設けられて
いる。また、フロア部2cと該フロア部2cの下方に存在す
る掘削中の海底地盤30aとの間には大気から遮断された
掘削作業室、即ち函内3が形成されている。また、函体
2の上部の外周側には、超音波により海水面40aまでの
距離Dを測定し得る潮位計10が設けられている。
また、ケーソン1には、前記各注水空間2dに対して給
排水を行う送水管5、排水管6が設けられており、函内
3に対して給排気を行う送気管7、排気管9が設けられ
ている。即ち、送水管5には、所定の水汲上箇所に設置
されたポンプ5bが接続されており、複数の吐出管5cが前
記各注水空間2dに対応した形で設けられている。そし
て、前記各吐出口5cからの水の吐出量を調節する複数の
バルブ5aが設けられている。排水管6には、各注水空間
2dに設置された複数のポンプ6bが接続されており、吐出
口6cが所定の吐出箇所に設けられている。そして、前記
各ポンプ6bからの水の吸込量を調節する複数のバルブ6a
が設けられている。送気管7には、吐出管7dが函内3と
連通する形で設けられており、コンプレッサ7cに接続さ
れたタンク7bが接続されている。そしてタンク7bからの
圧縮空気の供給量を調節するバルブ7aが設けられてい
る。排気管9には、吸込口9bが函内3と連通する形で設
けられており、吐出口9cが大気中に開放される形で設け
られている。そして、吸込口9bからの空気の吸込量を調
節するバルブ9aが設けられている。
また、ケーソン施工制御装置は、主制御部11を有して
おり、主制御部11には、バス線12を介して潮位計測部1
3、ポンプ制御部15、水荷重制御部16、荷重変動量算出
部17、コンプレッサ制御部19、函内圧力制御部20等が接
続されている。そして、潮位計測部13には潮位計10が接
続されており、ポンプ制御部15には各ポンプ5b、6bが接
続されており、水荷重制御部16には送水管5の各バルブ
5a、排水管6の各バルブ6aが接続されている。また、コ
ンプレッサ制御部19にはコンプレッサ7cが接続されてお
り、函内圧力制御部20には送気管7のバルブ7a、排気管
9のバルブ9aが接続されている。
ケーソン1は以上のような構成を有するので、ケーソ
ン1の海底地盤30への沈設に際しては、函内3を水圧に
応じて圧気を掛けた状態で、函内3に露出した地盤30a
を掘削する。また、函体2に浮力に応じて水荷重を掛
け、所定のケーソン荷重を海底地盤30に掛けてケーソン
1を沈設する。
即ち、主制御部11は、図示しない水位計を介して各空
間2dの水位Lを検出しつつ、ポンプ制御部15、水荷重制
御部16を介して、ポンプ5bを駆動すると共にバルブ5aを
操作して、送水管5を介して注水空間2dに水を注入し、
また、水を供給し過ぎた場合には、ポンプ6bを駆動する
と共にバルブ6aを操作して、排水管6を介して各空間2d
から水を汲み出し、各空間2dの水21を所定の水位Lにし
て、函体2に水荷重を掛ける。また、主制御部11は、図
示しない圧力計を介して函内3の圧力を検出しつつ、コ
ンプレッサ制御部19、函内圧力制御部20を介して、コン
プレッサ7cを駆動してタンク7b内の圧力を高めると共
に、バルブ7aを操作して、送気管7を介してタンク7bか
ら函内3に圧縮空気を供給し、また、バルブ9aを操作し
て、排気管9を介して圧気された函内3から空気を大気
中に放出して、函内3を換気すると共に、函内3を所定
の圧力値に圧気する。
また、ケーソン1の沈設中、主制御部11は、常時、潮
位計測部13を介して、潮位を測定する。即ち、潮位計測
部13は、潮位計10を制御して、潮位計10から海水面40a
へ向けて超音波を発信し、海水面40aで反射した超音波
を潮位計10によって受信して、潮位計10から海水面40a
までの距離Dを測定する。そして、主制御部11は、潮位
の変化、即ち、距離Dの測定値の変化に応じて、函内3
の圧力を調節すると共に、注水空間2dの水21の水位Lを
加減して水荷重を調節して、ケーソン荷重を安定させ
る。
即ち、主制御部11は、潮位計10による測定値が、測定
値D1(海水面40a1のとき)から測定値D2(海水面40a2
とき)まで減少すると、海水面40aが上昇したものと判
断し、荷重変動量算出部17を介して、海水面40aの変位
量、即ち、測定値D1と測定値D2の差に基づいて、海水面
40aの上昇による函内3の水圧の増加量を演算し、更
に、求められた函内3の水圧の増加量から、函内3の最
適な圧力値を算出する。また、荷重変動量算出部17は、
海水面40aの変位量に基づいて、海水面40aの上昇による
函体2の浮力の増加量を演算して求め、更に、求められ
た函体2の浮力の増加量に加えて、水圧変化に対応した
函内3の圧力の変動も考慮して、注水空間2dの水21の最
適な水位Lを算出する。
そして、主制御部11は、コンプレッサ制御部19、函内
圧力制御部20を介して、函内3に供給する圧縮空気を増
加して、荷重変動量算出部17によって算出された最適な
圧力値まで、水圧の上昇に対抗して函内3の圧力を上昇
させる。即ち、函内圧力制御部20は、図示しない圧力計
を介して函内3の圧力を検出しつつ、送気管7のバルブ
7aを操作して吐出口7dからの圧縮空気の吐出量を増加さ
せ、又は、排気管9のバルブ9aを操作して吸込口9bから
の空気の排出量を減少させて、最適な圧力値まで、函内
3の圧力を上昇させる。また、コンプレッサ制御部19
は、コンプレッサ7cを制御して、タンク7bから送気管7
への圧縮空気の供給量が変動しても、タンク7b内の圧力
を所定の圧力値に維持するようにする。従って、海水面
40aの上昇によって函内3の水圧が増加しても、海水が
函内3に浸入することが防止される。
また、主制御部11は、ポンプ制御部15、水荷重制御部
16を介して、荷重変動量算出部17によって算出された最
適な水位Lまで、注水空間2dの水21を増加させて、浮力
の増加に対抗するように函体2の水荷重を上昇させる。
即ち、ポンプ制御部15は、ポンプ5bを駆動して送水管5
に水を供給する。そして、水荷重制御部16は、図示しな
い水位計を介して注水空間2dの水位Lを検出しつつ、送
水管5のバルブ5aを操作して、吐出口5cから注水空間2d
への水の吐出量を調整し、最適な水位Lまで、注水空間
2dの水21を増加させる。この際、各バルブ5a1、5a2、5a
3毎に制御して各吐出口5c1、5c2、5c3毎に水の吐出量を
調節し、各注水空間2d1、2d2、2d3毎に水位L1、L2、L3
を調節して、函体2の傾斜を制御する。従って、海水面
40aの上昇によって函体2の浮力が増加しても、所定の
ケーソン荷重が維持されるので、函体2が移動して傾斜
するようなことが防止され、ケーソン1(函体2)の着
底地盤が乱されることが防止される。また、刃口ブロ
ー、即ち刃2aの先端から圧気された函内3の空気が洩れ
ることが防止される。
また、主制御部11は、潮位計10による測定値が、測定
値D2(海水面40a2のとき)から測定値D1(海水面40a1
とき)まで増加すると、海水面40aが低下したものと判
断し、荷重変動量算出部17を介して、海水面40aの変位
量、即ち、測定値D1と測定値D2の差に基づいて、海水面
40aの低下による函内3の水圧の減少量を演算し、更
に、求められた函内3の水圧の減少量から、函内3の最
適な圧力値を算出する。また、荷重変動量算出部17は、
海水面40aの変位量に基づいて、海水面40aの低下による
函体2の浮力の減少量を演算して求め、更に、求められ
た函体2の浮力の減少量に加えて、水圧変化に対応した
函内3の圧力の変動も考慮して、注水空間2dの水21の最
適な水位Lを算出する。
そして、主制御部11は、函内圧力制御部20を介して、
函内3から排出する空気を増加して、荷重変動量算出部
17によって算出された最適な圧力値まで、水圧の減少に
応じて函内3の圧力を低下させる。即ち、函内圧力制御
部20は、図示しない圧力計を介して函内3の圧力を検出
しつつ、送気管7のバルブ7aを操作して吐出口7dからの
圧縮空気の吐出量を減少させ、又は、排気管9のバルブ
9aを操作して吸込口9bからの空気の排出量を増加させ、
最適な圧力値まで、函内3の圧力を低下させる。従っ
て、海水面40aの低下によって函内3の水圧が減少して
も、刃口ブロー、即ち刃2aの先端から圧気された函内3
の空気が洩れることが防止される。
また、主制御部11は、ポンプ制御部15、水荷重制御部
16を介して、荷重変動量算出部17によって算出された最
適な水位Lまで、注水空間2dの水21を減少させて、浮力
の減少に応じて函体2の水荷重を低下させる。即ち、ポ
ンプ制御部15は、ポンプ6bを駆動して排水管6を介して
注水空間2dの水を吸い出す。そして、水荷重制御部16
は、図示しない水位計を介して注水空間2dの水位Lを検
出しつつ、排水管6のバルブ6aを操作して、ポンプ6bに
よる注水空間2dからの水の吸込量を調節し、最適な水位
Lまで、注水空間2dの水21を減少させる。この際、各バ
ルブ6a1、6a2、6a3毎に制御して各ポンプ6b1、6b2、6b3
毎に吸込量を調節し、各注水空間2d1、2d2、2d3毎に水
位L1、L2、L3を調節して、函体2の傾斜を制御する。従
って、海水面40aの低下によって函体2の浮力が減少し
ても、所定のケーソン荷重を維持することが出来、ケー
ソン1(函体2)の着底地盤が乱されることが防止され
る。
(g).発明の効果 以上、説明したように本発明は、海水面までの距離D
等の潮位を計測する潮位計10等の潮位計測手段を設け、
該潮位計測手段により計測された潮位に基づいて、ケー
ソン1の浮力の変化量を求める荷重変動量算出部17等の
浮力変化量算出手段を設け、該浮力変化量算出手段によ
り求められた浮力の変化量に基づいて、注水空間2d等の
ケーソン内部の水位Lを加減する送水管5、バルブ5a、
ポンプ5b、排水管6、バルブ6a、ポンプ6b、ポンプ制御
部15、水荷重制御部16等の水位制御手段を設けて構成し
たので、ケーソン1の水荷重を浮力の変化に追従させる
ことが出来る。従って、ケーソン1の浮力が変化して
も、ケーソン荷重を安定させることが出来るので、ケー
ソン着底地盤を乱すことがなく、函体2が移動して傾斜
することが防止され、また、刃口ブローが防止される。
従って、潮位が変化しても適正な施工を行うことが出来
る。
また、本発明は、海水面までの距離D等の潮位を計測
する潮位計10等の潮位計測手段を設け、該潮位計測手段
により計測された潮位に基づいて、水圧の変化量、ケー
ソン1の浮力の変化量を求める荷重変化量算出部17等の
変化量算出手段を設け、前記変化量算出手段により求め
られた水圧の変化量に基づいて、函内3の圧力を加減す
る送気管7、バルブ7a、タンク7b、コンプレッサ7c、排
気管9、バルブ9a、コンプレッサ制御部19、函内圧力制
御部20等の函内圧力制御手段を設け、前記変化量算出手
段により求められた浮力の変化量及び水圧変化に対応し
た函内の圧力の変化量に基づいて、注水空間2d等のケー
ソン内部の水位Lを加減する送水管5、バルブ5a、ポン
プ5b、排水管6、バルブ6a、ポンプ6b、ポンプ制御部1
5、水荷重制御部16等の水位制御手段を設けて構成した
ので、函内3の圧力を水圧の変化に追従させることが出
来ると共に、ケーソン1の水荷重を浮力の変化に追従さ
せることが出来る。従って、潮位の変化によって水圧が
変化しても、函内3への海水の浸入や、水圧変化による
刃口ブローが防止される。更に、潮位の変化によって、
ケーソン1の浮力が変化しても、ケーソン荷重を安定さ
せることが出来、ケーソン着底地盤を乱すことがなく、
函体2が移動して傾斜することが防止され、また、刃口
ブローが防止される。従って、潮位が変化しても適正な
施工を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明が適用されるケーソンの一実施例を示
す図である。 1……ケーソン 2d……ケーソン内部(注水空間) 3……函内 5……水位制御手段(送水管) 5a……水位制御手段(バルブ) 5b……水位制御手段(タンク) 6……水位制御手段(排水管) 6a……水位制御手段(バルブ) 6b……水位制御手段(タンク) 7……函内圧力制御手段(送気管) 7a……函内圧力制御手段(バルブ) 7b……函内圧力制御手段(タンク) 7c……函内圧力制御手段(コンプレッサ) 9……函内圧力制御手段(排気管) 9a……函内圧力制御手段(バルブ) 10……潮位計測手段(潮位計) 15……水位制御手段(ポンプ制御部) 16……水位制御手段(水荷重制御部) 17……浮力変化量算出手段変化量算出手段(荷重変動量
算出部) 19……函内圧力制御手段(コンプレッサ制御部) 20……函内圧力制御手段(函内圧力制御部) D……潮位(海水面までの距離) L……水位

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】潮位を計測する潮位計測手段を設け、 該潮位計測手段により計測された潮位に基づいて、ケー
    ソンの浮力の変化量を求める浮力変化量算出手段を設
    け、 該浮力変化量算出手段により求められた浮力の変化量に
    基づいて、ケーソン内部の水位を加減する水位制御手段
    を設けて構成した海上ケーソンの施工制御装置。
  2. 【請求項2】潮位を計測する潮位計測手段を設け、 該潮位計測手段により計測された潮位に基づいて、水圧
    の変化量、ケーソンの浮力の変化量を求める変化量測定
    手段を設け、 前記変化量測定手段により求められた水圧の変化量に基
    づいて、函内の圧力を加減する函内圧力制御手段を設
    け、 前記変化量測定手段により求められた浮力の変化量及び
    水圧変化に対応した函内の圧力の変化量に基づいて、ケ
    ーソン内部の水位を加減する水位制御手段を設けて構成
    した海上ケーソンの施工制御装置。
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