JP7146132B1

JP7146132B1 - シート敷設工法

Info

Publication number: JP7146132B1
Application number: JP2022083039A
Authority: JP
Inventors: 高史大出; 錬菊地
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2022-05-20
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2022-10-03
Anticipated expiration: 2042-05-20
Also published as: JP2023170931A

Abstract

【課題】シートの施工精度を高めることが可能なシート敷設工法を提供する。【解決手段】ソナーのサイドスキャン情報に基づき生成された既設のシートの端部チェーン１４Ａのオブジェクト及び敷設中のシートの端部チェーン１４Ｂの目標位置、並びにＧＮＳＳ測位及び音響測位により得られた位置及び方位に基づき生成されたシート敷設機１１のオブジェクトを画像４０に配置し、当該画像４０を３ＤＶＲディスプレイに表示した。これにより、オペレータは、３ＤＶＲディスプレイに表示された画像４０、即ち端部チェーン１４Ａと端部チェーン１４Ｂの目標位置とシート敷設機１１との位置関係をリアルタイムで確認しながらクレーンを操作することが可能であり、シートの施工精度を高めることができる。【選択図】図７

Description

本発明は、シート敷設工法に関するもので、例えば、捨石を積み上げて築造した基礎マウンドに防砂シートを敷設する工法に関する。

特許文献１には、捨石を積み上げて築造した基礎マウンドにロール状の防砂シート（以下「シート」と称する）を敷設する工法が開示されている。

特許第３１０８８０２号公報

ところで、シートを護岸の法線に沿って順次並列に敷設する場合、既設のシートと敷設中のシートとのラップ幅（以下「ラップ幅」と称する）を管理することが重要である。従来のシート敷設工法において、ラップ幅は、ＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）測位により作業船の位置を求めると共に、ＬＢＬ（ＬｏｎｇＢａｓｅＬｉｎｅ）等の音響測位により作業船と敷設機との相対位置を求めることで管理されていた。

しかし、従来のシート敷設工法におけるラップ幅の管理は、実質シート法線を管理するものであり、ラップ幅を直接管理するものではない。このため、施工精度を高めるのが困難であった。また、従来のシート敷設工法におけるラップ幅の管理は、水中カメラで撮影した画像が根拠であり、施工面（基礎マウンド）の深度が一定深度を超えたり、濁り等が発生して水中カメラによる撮影が不可能になった場合、敷設作業の中断を余儀なくされていた。

本発明は、シートの施工精度を高めることが可能なシート敷設工法を提供することを課題とする。

本発明のシート敷設工法は、ロール状のシートを軸支したシート敷設機を作業船に設置されたクレーンにより吊持し、前記クレーンを操作することにより、前記シート敷設機から繰り出されたシートを水中に築造された基礎マウンドに一定のラップ幅を以て順次並列に敷設するシート敷設工法であって、ソナーのサイドスキャン情報に基づき生成された、既設のシートのシート幅方向一端に設けられた端部チェーンの画像及び敷設中のシートのシート幅方向他端に設けられた端部チェーンの目標位置、並びにＧＮＳＳ測位及び音響測位により求められた位置及び方位に基づき生成された前記シート敷設機の画像をディスプレイに表示する表示ステップと、前記ディスプレイに表示された画像をリアルタイムで確認しながらシートを敷設するシート敷設ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、既設のシートと敷設中のシートとのオーバーラップ部の画像をリアルタイムで確認することが可能であり、シートの施工精度を高めることができる。

本実施形態に係るシート敷設工法の概念図である。本実施形態に係るシート敷設工法に使用される施工管理システムのブロック図である。３ＤＶＲディスプレイに表示される画像の一例を示す図であって、施工状況を３Ｄ画像により表現したものである。３ＤＶＲディスプレイに表示される画像の一例を示す図であって、ＧＮＳＳ測位により得られたシート中央座標及び音響測位により得られた水中のシート中央座標を表示したものである。３ＤＶＲディスプレイに表示される画像の一例を示す図であって、クレーンの旋回角度及びクレーンのジブの起伏角度、並びにシート敷設機のシート敷設計画法線に対する角度及びシート敷設機のピッチ軸に対する角度を表示したものである。３ＤＶＲディスプレイに表示される画像の一例を示す図であって、施工状況を平面図により表現したものである。３ＤＶＲディスプレイに表示される画像の一例を示す図であって、既設のシートと敷設中のシートとのラップ幅の管理に使用されるものである。ＡＲディスプレイに表示される画像の一例を示す図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
図１に示されるように、本実施形態に係るシート敷設工法は、ロール状のシート１３を軸支したシート敷設機１１を作業船１（起重機船）に設置されたクレーン２により吊り上げ、クレーン２を操作して、シート敷設機１１から繰り出されたシート１３を水中に築造された基礎マウンド８（図３参照）に順次並列に敷設する工事に適用される。

ここで、本実施形態に係るシート敷設工法には、長尺の本体フレーム１２を有する既存のシート敷設機１１（例えば特許文献１に記載の「シート敷設装置」参照）が使用される。よって、明細書の記載を簡潔にすることを目的に、シート敷設機１１に係る詳細な説明を省略する。また、便宜上、シート１３は、既設のシート１３Ａと、既設のシート１３Ａに対して一定のラップ幅Ｈ（図６参照）を以て敷設される敷設中のシート１３Ｂとを使い分ける。

本実施形態に係るシート敷設工法には、シート１３の敷設状況を管理する施工管理システム２１（図２参照）が使用される。施工管理システム２１は、作業船１に設置された制御装置２２を有する。施工管理システム２１は、作業船１に設置された２基のＧＮＳＳ測位装置２３，２４を有する。制御装置２２は、ＧＮＳＳ測位装置２３，２４から送信された位置情報に基づき作業船１の船体位置と方位とを算出し、その算出結果をヘッドマウントディスプレイ等の３ＤＶＲディスプレイ３１に出力する。

施工管理システム２１は、クレーン２のジブ３の先端に設けられたＧＮＳＳ測位装置２５を有する。ＧＮＳＳ測位装置２５は、クレーン２のフック４に対して同一鉛直線上に配置される。制御装置２２は、ＧＮＳＳ測位装置２５から送信された位置情報に基づきシート敷設機１１の中心位置、延いてはシート敷設機１１に軸支されたロール状のシート１３の幅方向（図６における「左右方向」）の中心位置（シート中央座標）を算出し、その算出結果を３ＤＶＲディスプレイ３１に出力する（図４参照）。

なお、ＧＮＳＳ測位装置２３乃至２５は、ＧＮＳＳアンテナ、及びＧＮＳＳアンテナが受信した信号から位置情報を生成する測位ユニット（図示省略）を含む。また、ＧＮＳＳ測位は、ＲＴＫ（ＲｅａｌＴｉｍｅＫｉｎｅｍａｔｉｃ）－ＧＮＳＳ測位を適用する。さらに、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ測位は、固定局を設置したＲＴＫ方式或いはＶＲＳ（ＶｉｒｔｕａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔａｔｉｏｎ）、ＲＲＳ（ＲｅａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔａｔｉｏｎ）等のネットワーク型ＲＴＫ方式を適用する。

施工管理システム２１は、ＵＳＢＬ（ＵｌｔｒａＳｈｏｒｔＢａｓｅＬｉｎｅ）方式の音響測位装置２７を有する。音響測位装置２７は、作業船１に取り付けられたトランシーバ２８（送受波器）及びシート敷設機１１の本体フレーム１２の一端に取り付けられたトランスポンダ２９を含む。また、施工管理システム２１は、シート敷設機１１に取り付けられたジャイロコンパス２６を有する。

制御装置２２は、ＧＮＳＳ測位装置２５から送信された位置情報（シート敷設機１１の絶対位置情報）、音響測位装置２７から送信された相対位置情報及び方位情報等のシステムデータに基づきシート敷設機１１の位置及び方向（向き）を算出し、その算出結果を３ＤＶＲディスプレイ３１或いはスマートグラス等のＡＲディスプレイ４１に出力する。なお、シート敷設機１１の方位は、本体フレーム１２の両端に繋索されたロープ５，５をウィンチ６，６で巻き取ることで調整される。

シート１３は、多重織高伸度織布からなる防砂シートが適用される。シート１３には、錘として格子状に配置された金属製のチェーン１４が設けられる。便宜上、既設のシート１３Ａと敷設中のシート１３Ｂとのオーバーラップ部１５（図６参照）の、既設のシート１３Ａの端位置（シート幅方向一端）に縦に設けられたチェーン１４を端部チェーン１４Ａ（図７参照）と称し、敷設中のシート１３Ｂの端位置（シート幅方向他端）に縦に設けられたチェーン１４を端部チェーン１４Ｂ（図７参照）と称する。本実施形態において、既設のシート１３Ａと敷設中のシート１３Ｂとのラップ幅Ｈは、端部チェーン１４Ａと端部チェーン１４Ｂとのシート幅方向（図７における「左右方向」）の距離である。

さらに、施工管理システム２１は、シート敷設機１１に取り付けられたソナー３０（サイドスキャンソナー）を有する。制御装置２２は、ソナー３０のサイドスキャン情報に基づき生成された画像４０（図７参照）３ＤＶＲディスプレイ３１に出力する。

次に、３ＤＶＲディスプレイ３１に表示される画像の一例を説明する。図３に示される画像３３は、施工状況を３Ｄ画像により表現したものである。画像３３には、作業船１、作業船１に設置されたクレーン２、クレーン２により吊持されたシート敷設機１１、基礎マウンド８、護岸２０、及び基礎マウンド８に敷設されたシート１３のオブジェクト（３Ｄオブジェクト）が表示される。

図４に示される画像３４は、ＧＮＳＳ測位により得られたシート中央座標（シート敷設機１１に軸支されたロール状のシート１３の幅方向中央の座標）、及び音響測位により得られた水中のシート中央座標を表示するものである。シート中央座標は、国家座標系とローカル座標系とが個別に表示される。

図５に示される画像３５は、クレーン２のモニタリング装置（図示省略）により得られたクレーン２の旋回角度（度）及びクレーン２のジブ３（図３参照）の起伏角度（度）を表示するものである。画像３５には、ジャイロコンパス２６の方位情報により得られたシート敷設機１１のシート敷設計画法線（護岸２０の法線）に対する角度（度）及びシート敷設機１１のピッチ軸に対する角度（度）が表示される。

図６に示される画像３６は、施工状況を平面的に表現したものである。画像３６には、シート敷設機１１、既設のシート１３Ａ、敷設中のシート１３Ｂ、及び基礎マウンド８のオブジェクトが配置（表示）される。また、画像３６には、シート敷設機１１の水深（ｍ）を示すインジケータ３７、及びシート中央位置の目標位置に対する偏倚（ｍ）を示すインジケータ３８が表示される。さらに、画像３６には、シート敷設機１１をどの方向へどれだけの距離だけ移動させれば（図６では「左へ０．５ｍ」）、既存のシート１３Ａと敷設中のシート１３Ｂとのオーバーラップ部１５のラップ幅Ｈ（以下「ラップ幅Ｈ」と称する）が目標値に到達するかを示すインジケータ３９が表示される。

図７に示される画像４０は、ラップ幅Ｈの管理に使用される。画像４０には、ＧＮＳＳ測位及び音響測位により得られたシート敷設機１１の位置及び方位に基づき生成されたシート敷設機１１のオブジェクトが配置（表示）される。また、画像４０には、ソナー３０のサイドスキャン情報に基づき生成された既設のシート１３Ａの端部チェーン１４Ａのオブジェクト、及び敷設中のシート１３Ｂの端部チェーン１４Ｂの目標位置が表示される。

画像４０には、端部チェーン１４Ｂのシート幅方向（図７における「左右方向」）の目標位置を示す青色の縦線Ｌ０が表示される。また、画像４０には、縦線Ｌ０からの距離を示す赤色の縦線Ｌ１（１ｍ）、Ｌ２（１．５ｍ）、Ｌ３（２ｍ）、及びＬ４（３ｍ）が表示される。また、画像４０には、縦線Ｌ０，Ｌ１間、Ｌ１，Ｌ２間、Ｌ２，Ｌ３間、及びＬ３，Ｌ４間を０．２５ｍ間隔で目盛る緑色の縦線（符号省略）が表示される。さらに、画像４０には、シート敷設機１１をどの方向へどれだけの距離だけ移動させれば（図７では「左へ０．５ｍ」）、敷設中のシート１３Ｂの端部チェーン１４Ｂの位置が目標位置（縦線Ｌ０）に到達するかが表示される。

次に、スマートグラス等のＡＲディスプレイ４１に表示される画像の一例を説明する。図８に示される画像４２は、施工状況を仮想オブジェクトで表現したものである。画像４２には、３Ｄレンダリングソフトウェアにより生成された基礎マウンド８、護岸２０、シート敷設機１１、既設のシート１３Ａ、及び敷設中のシート１３Ｂの仮想オブジェクトが配置（表示）される。また、画像４２には、シート中央位置の目標位置に対する偏倚（ｍ）を示すインジケータ４３がオーバーレイ（表示）される。さらに、画像４２には、シート敷設機１１を現位置からどの方向へどれだけの距離だけ移動させればよいかがオーバーレイ（表示）される（図８では「左へ０．１ｍ」及び「前へ１０．０ｍ」）。

次に、施工管理システム２１を使用したシート敷設工法を説明する。
ここで、施工が実施される基礎マウンド８及び護岸２０の形状は予め測定され、その測定結果に基づき生成された基礎マウンド８及び護岸２０の３Ｄオブジェクト、仮想オブジェクトは、３ＤＶＲディスプレイ３１、ＡＲディスプレイ４１に表示される画像３３（図３参照）、画像４２（図８参照）に配置される。

作業船１（起重機船）は、護岸２０の所定位置に係留される。ここで、制御装置２２は、ＧＮＳＳ測位により求められた作業船１の位置及び方位に基づき、作業船１のオブジェクト（３Ｄオブジェクト）を画像３３（図３参照）に配置（表示）する。クレーン２のオペレータ（以下「オペレータ」と称する）は、台船（図示省略）により運搬されたシート敷設機１１をクレーン２により吊り上げ、吊り上げたシート敷設機１１を最初のシート１３（以下「第１シート１３Ａ」と称する）の敷設開始位置まで移動させる。次に、シート敷設機１１から第１シート１３Ａを引き出し、その端部を固定材（石かご）により基礎マウンド８の天端９（図３参照）に固定する。

次に、オペレータは、クレーン２を操作して、シート敷設機１１を基礎マウンド８の法面に沿って移動させる。これにより、シート敷設機１１から繰り出された第１シート１３Ａが基礎マウンド８に敷設される。ここで、制御装置２２は、ＧＮＳＳ測位及び音響測位により求められたシート敷設機１１の位置及び方位に基づき、シート敷設機１１及び第１シート１３Ａのオブジェクト（３Ｄオブジェクト、仮想オブジェクト）を対象となる画像（図３、図６、図８参照）に配置（表示）する。よって、オペレータは、３ＤＶＲディスプレイ３１、ＡＲディスプレイ４１に表示された画像、即ち施工状況をリアルタイムで確認することが可能である。

第１シート１３Ａを敷設後、オペレータは、クレー２を操作して、シート敷設機１１を台船上に載置する。台船上では、次に敷設するシート１３（以下「第２シート１３Ｂ」と称する）がシート敷設機１１にセットされる。次に、オペレータは、シート敷設機１１をクレーン２により吊り上げ、吊り上げたシート敷設機１１を第２シート１３Ｂの敷設開始位置まで移動させる。次に、オペレータは、クレーン２を操作して、シート敷設機１１を基礎マウンド８の法面に沿って移動させる。これにより、シート敷設機１１から繰り出された第２シート１３Ｂが基礎マウンド８に敷設される。これを順次繰り返し、水中に築造された基礎マウンド８にシート１３を一定のラップ幅Ｈを以て順次並列に敷設する。

ここで、従来のシート敷設工法におけるラップ幅の管理は、シート法線を管理するものであり、ラップ幅を直接管理するものではない。このため、施工精度を高めるのが困難であった。また、従来のシート敷設工法におけるラップ幅の管理は、水中カメラで撮影した画像を根拠に管理していたので、施工面（基礎マウンド）の深度が一定深度を超えたり、濁り等が発生して水中カメラによる撮影が不可能になった場合、敷設作業の中断を余儀なくされていた。

これに対し、本実施形態では、ソナー３０のサイドスキャン情報に基づき生成された既設のシート１３Ａの端部チェーン１４Ａのオブジェクト、敷設中のシート１３Ｂの端部チェーン１４Ｂの目標位置、及びＧＮＳＳ測位及び音響測位により得られた位置及び方位に基づき生成されたシート敷設機１１のオブジェクトを、３ＤＶＲディスプレイ３１の画像４０に表示した。
これにより、オペレータは、３ＤＶＲディスプレイ３１に表示された画像４０、即ち既設のシート１３Ａの端部チェーン１４Ａと敷設中のシート１３Ｂの端部チェーン１４Ｂの目標位置とシート敷設機１１との位置関係（相対位置）をリアルタイムで確認しながらクレーン２を操作することができるので、シート１３の施工精度を高めることができる。
また、ソナー３０（サイドスキャンソナー）に使用される音波は、施工面（基礎マウンド）の深度や水中の濁り等の影響を受け難いので、これらの影響で敷設作業が中断されるようなことがなく、シート１３の施工を合理化することができる。また、既設の第１シート１３Ａと敷設中の第２シート１３Ｂとのラップ幅Ｈの管理の信頼性が高くかつ管理が容易である。
また、本実施形態では、既設のシート１３Ａの端部チェーン１４Ａのオブジェクト及び敷設中のシート１３Ｂの第２端部チェーン１４Ｂの目標位置の画像に、端部チェーン１４Ｂの目標位置（Ｌ０）からの距離を示す目盛（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）を重ねて表示（オーバーレイ）したので、オペレータのクレーン２の操作を支援することが可能であり、施工を能率化することができる。
また、本実施形態では、施工管理システム２１のシステムデータに基づき生成された基礎マウンド８、護岸２０、既設のシート１３（１３Ａ）、敷設中のシート１３（１３Ｂ）、及びシート敷設機１１の仮想オブジェクトの画像を、スマートグラス等のＡＲディスプレイ４１に表示したので、オペレータは、ＡＲディスプレイ４１に表示された画像、即ち施工状況をリアルタイムで確認しながらクレーン２を操作することが可能であり、シート１３の施工精度を高めると共に施工を能率化することができる。

なお、実施形態は、前述した形態に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
本実施形態では、ソナー３０（サイドスキャンソナー）をシート敷設機１１に取り付けたが、作業船１にソナー３０を設けてもよい。
本実施形態では、画像４０（図７参照）に、敷設中のシート１３Ｂの端部チェーン１４Ｂの目標位置を表示したが、敷設中のシート１３Ｂの端部チェーン１４Ｂのリアルタイムの位置を画像４０に表示するようにしてもよい。
本実施形態では、画像３３（図３参照）、画像３４（図４参照）、画像３５（図５参照）、画像３６（図６参照）、画像４０（図７参照）、及び画像４２（図参照）を３ＤＶＲディスプレイ３１或いはＡＲディスプレイ４１に表示したが、既存の施工管理システム２１のモニタ等に表示してもよい。

１作業船、２クレーン、８基礎マウンド、１１シート敷設機、１３シート、１３Ａ第１シート（既設のシート）、１３Ｂ敷設中のシート、１５オーバーラップ部、２３ＧＮＳＳ測位装置、２４ＧＮＳＳ測位装置、２５ＧＮＳＳ測位装置、２７音響測位装置、３０ソナー、３１３ＤＶＲディスプレイ、４１ＡＲディスプレイ

Claims

ロール状のシートを軸支したシート敷設機を作業船に設置されたクレーンにより吊持し、前記クレーンを操作することにより、前記シート敷設機から繰り出されたシートを水中に築造された基礎マウンドに一定のラップ幅を以て順次並列に敷設するシート敷設工法であって、
ソナーのサイドスキャン情報に基づき生成された、既設のシートのシート幅方向一端に設けられた端部チェーンの画像及び敷設中のシートのシート幅方向他端に設けられた端部チェーンの目標位置、並びにＧＮＳＳ測位及び音響測位により求められた位置及び方位に基づき生成された前記シート敷設機の画像をディスプレイに表示する表示ステップと、
前記ディスプレイに表示された画像をリアルタイムで確認しながらシートを敷設するシート敷設ステップと、
を備えることを特徴とするシート敷設工法。
請求項１に記載のシート敷設工法であって、
前記表示ステップでは、前記敷設中のシートの端部チェーンの目標位置からの距離を示す目盛を前記ディスプレイに重ねて表示することを特徴とするシート敷設工法。
請求項１に記載のシート敷設工法であって、
前記ディスプレイは、３ＤＶＲディスプレイであることを特徴とするシート敷設工法。
請求項１に記載のシート敷設工法であって、
前記ディスプレイは、ＡＲディスプレイであることを特徴とするシート敷設工法。