JP3056157B2 - ニューマチックケーソン沈下掘削方法 - Google Patents

ニューマチックケーソン沈下掘削方法

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JP3056157B2
JP3056157B2 JP9336650A JP33665097A JP3056157B2 JP 3056157 B2 JP3056157 B2 JP 3056157B2 JP 9336650 A JP9336650 A JP 9336650A JP 33665097 A JP33665097 A JP 33665097A JP 3056157 B2 JP3056157 B2 JP 3056157B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基礎構造物等とし
て使用するニューマチックケーソンを地中に沈下する場
合に使用する掘削方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高深度においてニューマチックケーソン
の下部地盤を掘削する場合は、掘削作業室内の気圧が高
いので作業環境が悪く、かつ作業時間も大幅に制限され
る。この対策として、掘削機を遠隔操縦する方式が考え
られ、その具体例として、テレビカメラにより作業室内
周壁に設けられた位置表示部の映像を地上のモニタテレ
ビに写し、それを見ながら掘削機を遠隔操縦により運転
する方式が提案されている(特公平4−47086)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記遠隔操
作により掘削機を操作するに際しての前記位置表示部に
ついての考え方を一歩進め、予め位置表示部を作業室内
周壁に設置しておかずに、センサーにより測定した位置
データをコンピュータで処理し、これをケーソン掘削機
に搭載した投影機(プロジェクタ)により作業室周壁内
面(或いはスラブ天井面又はケーソン下部地盤)に投影
して掘削作業を行なう方法を提案することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、ニューマチックケーソンにおける作業室
の天井スラブの下面に固定した掘削機走行用レールに沿
って走行する走行フレームの下部に掘削機の旋回フレー
ムを取付け、この旋回フレームに基端部を支軸として俯
仰自在に取付けてある伸縮式掘削アームの先端に備えた
掘削具で地盤掘削を行なうニューマチックケーソン沈下
掘削方法において、掘削機の走行フレームに設けられた
走行位置センサーと、掘削機の旋回フレームに設けられ
た旋回角度センサーとからのそれぞれの検出信号を運転
制御室に設けられたパーソナルコンピュータに入力して
演算処理し、このパーソナルコンピュータからの映像信
号を車載投影機に出力し、この車載投影機により作業室
の周壁内面,天井スラブ,ケーソン下部地盤のいずれか
に周方向に沿って位置表示部を投影表示し、前記位置表
示部を車載監視テレビカメラで映して運転制御室に設置
されたモニタテレビに出力し、このモニタテレビと、天
井スラブの下面に取付けられた掘削機撮影用の固定監視
テレビカメラからの映像信号にもとづき掘削部が映し出
されるモニタテレビを監視しながら運転制御盤を操作し
て掘削機を運転することを特徴とする
【0005】本発明によると、オペレータは地上の運転
制御室において、掘削機の走行位置センサーと旋回角度
センサーから入力される検出信号を演算処理するパーソ
ナルコンピュータからの信号にもとづき、作業室周壁内
面に投影表示される位置表示部のモニタテレビに映し出
された映像又は、モニタテレビに前記パーソナルコンピ
ュータからの映像信号が直接表示される位置表示部を見
ながら、遠隔操作で掘削機を運転して円滑にニューマチ
ックケーソンを沈下することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図1〜図11は本発明の第1実施形
態を示す。まず図3,図4に示すように、ニューマチッ
クケーソン1における作業室2の天井スラブ3の下面
に、平行に延長する一対の掘削機走行用レール4が固定
され、そのレール4に沿って走行する走行フレーム5
に、走行用駆動装置およびブレーキ装置(それぞれ図示
を省略した)が設けられ、かつ走行フレーム5の下部に
旋回用駆動装置(図示を省略した)により旋回される旋
回フレーム6が取付けられ、さらに、第1アーム16と
これに摺動自在に嵌挿された第2アーム17とが伸縮用
液圧シリンダーにより連結されて伸縮式掘削アーム8が
構成され、この伸縮式掘削アーム8の基端部は前記旋回
フレーム6に対し横軸により枢着され、また第1アーム
16の先端側部分と旋回フレーム6とは俯仰用液圧シリ
ンダー20を介して連結されている。
【0007】前記第2アーム17の先端部に掘削バケッ
トからなる掘削具7が横軸21により枢着され、かつそ
の掘削具7と第2アーム17とは掘削具回動用液圧シリ
ンダー22を介して連結され、前記走行フレーム5とこ
れにより支持されている各部分とからなる掘削機23に
おける旋回フレーム6には、掘削具7による掘削部付近
を撮影する車載監視テレビカメラ11と、作業室2の周
壁内面9に位置表示部10を投影する車載投影機(プロ
ジェクタ)24が取付けられており、また、天井スラブ
3の下面の作業室周壁側に掘削機撮影用の固定監視テレ
ビカメラ12が設けられている。
【0008】地上に設けられた運転制御室15内に運転
制御盤13および、パーソナルコンピュータ14とパソ
コン画面14aとモニタテレビ61が設けられ、モニタ
テレビ61には前記掘削部付近撮影用の車載テレビカメ
ラ11と作業室2の周壁内面9に位置表示部10を投影
する投影機(プロジェクタ)24、および、掘削機撮影
用の固定監視カメラ12がケーブル25,26を介して
接続されている。また、掘削機23の運転制御部と運転
制御盤13とはケーブル(図示せず)により接続されて
いる。
【0009】位置表示部10は、ニューマチックケーソ
ン1の周壁の位置を表示すればどのような表示形式でも
よく、例えば図示のように周方向に等間隔で表示された
多数の縦線と、その縦線に付属する数字記号等を投影表
示する。その他、縦線と文字情報(例えば、東,西,
南,北など)とを組合わせてもよい。
【0010】したがって、オペレータは運転制御室15
内のモニタテレビ61により掘削機23の位置と、作業
室2内の周壁内面9に表示された位置表示部10と、掘
削具7による掘削部の位置とを確認しながら、運転制御
盤13を操作してケーソン下部地盤28を均一に掘削す
る。
【0011】さらに説明すると、本発明の実施形態で
は、前記位置表示部10は、固定表示手段により予め前
記位置表示部10を周壁内面9等に表示しておくのでは
なく、図1に示すとおり2つのセンサー、つまり、走行
位置センサー32と旋回角度センサー33により測定し
た位置データをパーソナルコンピュータ14で処理し、
その映像信号を掘削機23に搭載の前記車載投影機(プ
ロジェクタ)24に出力し、この車載投影機24により
作業室周壁内面9又は、天井スラブ3の下面或いはケー
ソン下部地盤28に投影して掘削作業を行うようになっ
ている。
【0012】走行位置センサー32及び旋回角度センサ
ー33の具体的構成と、配置態様を図4〜図8によって
説明する。走行位置センサー32は、掘削機23が走行
用レール4に沿って前方又は後方のいずれかに、かつど
のくらいの距離移動したかを検知するセンサーであっ
て、この走行位置センサー32は図6,図7に示すよう
にロータリエンコーダ34を主要素とし、その入力回転
軸35とピニオンギア36の回転軸37とがフレキシブ
ルカップリング38を介して連結されている。ピニオン
ギア36は、掘削機走行用レール4の上方にこれと平行
に設けられたラックギア39と噛合して回転走行する
(図4参照)。
【0013】ピニオンギア36の回転軸部は平行なブラ
ケット40の一端で支持されていると共に、ブラケット
40の他端が連結されるベース41は、図4、図7に示
すように掘削機走行用レール4に沿って走行自在な走行
フレーム5の前端部に一体的に設けられている走行支持
体42の前側面に取付けてある。つまり、間隔をあけて
配設される一対のベース41の間にラバースプリング4
3が配設され、このラバースプリング43をブラケット
40の他端に挿通する支軸44が貫通しており、ラバー
スプリング43の外側に当てがう取付け金具45がベー
ス41に当てがわれ、取付け金具45とベース41を貫
通して固定ねじ46を走行支持体42にねじ込むことに
より、各部材が走行支持体42に締結される。
【0014】したがって、掘削機23がケーソン下部地
盤28の掘削に際して、走行用レール4に沿って前後移
動するとき、それに伴いピニオンギア36がラックギア
39と噛合して回転走行し、それによってロータリエン
コーダ34(つまり、走行位置センサー32)が掘削機
23の走行位置を検出し、その信号をパーソナルコンピ
ュータ14に出力する。
【0015】旋回角度センサー33は、掘削機23がケ
ーソン内のどの方位(旋回角度位置)に位置しているか
を検知するセンサーであって、この旋回角度センサー3
3は図5,図8に示すように旋回位置検出エンコーダ4
7を主要素とし、この旋回位置検出エンコーダ47が旋
回フレーム6の上方側部に垂直配置で設けられていて、
掘削機23の旋回と連動して動作し、その旋回位置を検
出する。
【0016】さらに説明すると、図4に略図的に示すよ
うに旋回フレーム6の上面中心に設けられた主軸48が
走行フレーム5に支承されていて、旋回フレーム6は主
軸48を介して走行フレーム5に旋回自在に支持されて
いる。主軸48が設けられる旋回フレーム6の上面に
は、内ば歯車49が固着されており、この内ば歯車49
に旋回位置検出エンコーダ47の入力歯車50が噛合し
ている。
【0017】内ば歯車49の旋回フレーム6上面への固
着構造は任意でよいが、図8に示す例では、内ば歯車4
9の下端面を旋回フレーム上面57へ溶接で固着し、さ
らに、内ば歯車49の上端面をスペーサ51を介して押
さえ板52で押さえ、かつ固着ボルト53で固着し、さ
らに、押さえ板52を長寸の固定ボルト(図示せず)を
用いて旋回フレーム上面57へ固着するように設けると
よい。
【0018】旋回位置検出エンコーダ47は、旋回駆動
モータ54、取付けフレーム55等の部材からなる支持
手段56によって旋回フレーム上面57の側縁部に吊下
げ支持されている。旋回位置検出エンコーダ47の入力
回転軸58は、フレキシブルカップリング59を介し
て、かつ旋回駆動モータ54の連結軸60により前記入
力歯車50と連結されている。
【0019】したがって、掘削機23がケーソン下部地
盤28の掘削に際して、内ば歯車49と一体に旋回移動
するとき、それに伴い入力歯車50が内ば歯車49と噛
合して回転旋回し、それによって旋回位置検出エンコー
ダ47(つまり、旋回角度センサー33)が掘削機23
の旋回角度を検出し、その信号をパーソナルコンピュー
タ14に出力する。
【0020】本発明の第1実施形態において、前記走行
位置センサー32と旋回角度センサー33からの信号は
パーソナルコンピュータ14に入力されたうえ、従来の
ケーソン傾斜角度センサー29から入力された信号とと
もに演算処理され、その映像信号を掘削機23の旋回フ
レーム6に搭載の車載投影機24に出力し、この車載投
影機24により作業室周壁内面9(または、天井スラブ
面あるいはケーソン下部地盤28)に図9,図10に示
すような位置表示部10と、傾斜角度,方位,掘削量,
ケーソン刃口高さ等のデータ表示30を例えば+3,+
8等の数字記号として投影表示するもので、この投影表
示位置は、掘削機23の走行移動と旋回移動とケーソン
の傾斜角度に伴って変位する。前記周壁内面9等に表示
の位置表示部10とデータ表示30とは、掘削機23の
旋回フレーム6に搭載の車載監視テレビカメラ11によ
り撮影して、その信号を運転制御室15のモニタテレビ
61に出力する。
【0021】そして、オペレータはモニタテレビ61に
映し出された車載監視テレビカメラ11による位置表示
部10とデータ表示30を見ながら、かつ固定監視テレ
ビカメラ12により掘削状況を見ながら遠隔操作で円滑
に掘削を行うことができる。
【0022】掘削された土砂は、作業室2内で掘削土用
バケットに投入され、その排土用バケットはエアロック
装置付きのマテリアルシャフトを通って搬出される。ま
た、前記天井スラブ3には、エアロック装置付きのマン
シャフトが取付けられている(いずれも、図示せず)。
【0023】なお、このケーソン下部地盤28の掘削に
際し、地盤の掘削状況を常に監視し、掘削方向を調節し
ながら掘削しないと図11に示すようにニューマチック
ケーソン1が傾くおそれがあり、この場合はケーソン下
部地盤28を図左よりも右側をより多く掘削することに
よりケーソン1の姿勢を垂直に戻すことができ、このよ
うにケーソン1の傾きを監視しながらその傾きを修正す
るようにケーソン下部地盤28を掘削する。
【0024】前記ケーソン1の傾きの監視と、それに対
応するケーソン刃口高さ修正掘削量、等と方位を表示す
べく、本発明の実施の形態では、図に示すようにケーソ
ン傾斜角度センサー(クリノメータ)29を天井スラブ
3に取付け、このケーソン傾斜角度センサー29の検出
信号をケーブル31を介してパーソナルコンピュータ1
4に入力して演算処理し、これにもとづくケーソンの傾
斜角度方位,掘削量,ケーソン刃口高さ等の表示データ
の映像信号を各車載投影機24に出力し、前述したよう
に図9,図10に示すとおり方位を示す位置表示部10
の上にデータ表示30としての例えば+3、+8等の数
字記号を投影する。そして、オペレータはモニタテレビ
61に映し出された車載監視テレビカメラ11による位
置表示部10と、その上のデータ表示30を見ながら、
かつ固定監視テレビカメラ12によりモニタテレビ61
に映し出される掘削状況を見ながら遠隔操作で修正掘削
を行なうことができる。
【0025】図12,図13は参考例を示す。第1実施
形態では、走行位置センサー32と旋回角度センサー3
3との傾斜角度センサー29からの信号をパーソナルコ
ンピュータ14で演算処理し、これにもとづく映像信号
を位置表示部10とデータ表示30として車載投影機2
4によりそれぞれ作業室周壁内面9等に投影表示した例
が示されているが、この参考例では、位置表示部10と
データ表示30を作業室周壁内面9に表示し、これを車
載監視テレビカメラ11で撮影し、それをモニタテレビ
61に映し出すのに代えて、前記位置表示部10とデー
タ表示30とをモニタテレビ61に直接映し出し、オペ
レータはこのモニタテレビ61に映し出された位置表示
部10とデータ表示30を見ながら、かつ固定監視テレ
ビカメラ12によりモニタテレビ61に映し出される掘
削状況を見ながら遠隔操作で円滑に掘削を行うことがで
きる例を示している。
【0026】なお、本発明は、円形横断面の作業室を有
するニューマチックケーソンまたは、4角形横断面の作
業室を有するニューマチックケーソンの何れにも実施す
ることができる。また、前記掘削具7としては、掘削バ
ケットに代えて回転掘削具その他の任意型式の掘削具を
使用してもよい。
【0027】また、前記位置表示部10は、カラー映像
による色分け表示部であってもよく、また、位置表示部
10とデータ表示30をケーソン作業室の天井面又はケ
ーソン下部地盤28に投影表示してもよい。前述のよう
に、本発明の実施形態によると、位置表示部10は作業
室周壁内面9などに投影表示によって現出されるもので
あるから、オペレータによる遠隔操作で任意にその表示
位置や表示内容を変更できて、操作性が向上するという
利点がある。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
オペレータは地上の運転制御室において、パーソナルコ
ンピュータの演算処理にもとづいてモニターテレビ画面
に映し出される掘削機における掘削具の位置と、作業室
の周壁内面に投影表示された位置表示部を確認しながら
運転制御盤を操作して、ケーソン下部地盤を掘削するこ
とができ、そのため、ケーソン下部地盤を熟練を要する
ことなく、容易にかつ安全に高能率で均一に掘削するこ
とができる効果が得られる。特に本発明では、投影機に
より、ケーソン内壁内面等へ位置表示部を投影し、また
はモニタテレビ画面に位置表示部を投影するので、次の
効果がある。表示形式が自由に変えられる。つまり、
数字、文字、記号、色など自由な形式で、また、組み合
わせても表示が可能である。更に、ケーソンの掘削方法
として傾斜を修整する場合、先行している部分を掘らず
に、残しておく方法がある。この様な時にも、残す部分
だけ表示形式を変えて、注意を促す事もできる。画像
が見易い。つまり、壁面にペンキなどで表示を書いた場
合、泥の付着などにより汚れて見難くなるが、投影画像
であるためこの心配がない。作業室内が照明などの関係
で周囲が暗くても、明るい画像で投影するため見易い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るパ−ソナルコンピ
ュ−タ−と機器との接続を示す説明図である。
【図2】4分割されたモニタテレビの図である。
【図3】ニュ−マチックケ−ソン沈下掘削設備を示す縦
断面図である。
【図4】図3に示す掘削機の詳細図である。
【図5】図3に示す掘削機の一部省略斜視説明図であ
る。
【図6】掘削機の旋回位置検出エンコ−ダの配置を示す
平面説明図である。
【図7】掘削機の走行位置検出ロ−タリ−エンコ−ダの
配置を示す平面説明図である。
【図8】旋回角度センサーの側面説明図である。
【図9】作業室の内周壁面に投影表示された位置表示部
を示す作業室内の縦断側面図である。
【図10】図9の位置表示部と別の表示を示す作業室内
の縦断側面図である。
【図11】ニュ−マチックケ−ソンが傾斜した状態を示
す説明図である。
【図12】参考例として、パ−ソナルコンピュ−タ−と
機器との接続を示す説明図である。
【図13】4分割されたパソコンディスプレイの図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 23/08 E02D 23/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニューマチックケーソンにおける作業室
    の天井スラブの下面に固定した掘削機走行用レールに沿
    って走行する走行フレームの下部に掘削機の旋回フレー
    ムを取付け、この旋回フレームに基端部を支軸として俯
    仰自在に取付けてある伸縮式掘削アームの先端に備えた
    掘削具で地盤掘削を行なうニューマチックケーソン沈下
    掘削方法において、掘削機に設けられた走行位置センサ
    ー及び旋回角度センサーからのそれぞれの検出信号を運
    転制御室に設けられたパーソナルコンピュータに入力し
    て演算処理し、このパーソナルコンピュータからの映像
    信号を車載投影機に出力し、この車載投影機により作業
    室の周壁内面,天井スラブ,ケーソン下部地盤のいずれ
    かに周方向に沿って位置表示部を投影表示し、前記位置
    表示部を車載監視テレビカメラで映して運転制御室に設
    置されたモニタテレビに出力し、このモニタテレビと、
    天井スラブに取付けられた掘削機撮影用の固定監視テレ
    ビカメラからの映像信号にもとづき掘削部が映し出され
    るモニタテレビとを監視しながら運転制御盤を操作して
    掘削機を運転することを特徴とするニューマチックケー
    ソン沈下掘削方法。
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