JP7399907B2

JP7399907B2 - ケーソンの注水制御装置

Info

Publication number: JP7399907B2
Application number: JP2021073420A
Authority: JP
Inventors: 義信本間; 恭平安藤
Original assignee: Honma Corp
Current assignee: Honma Corp
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2023-12-18
Anticipated expiration: 2041-04-23
Also published as: JP2022167557A

Description

本発明は、ケーソンの注水制御装置に関する。

護岸工事や水中構造物築造工事などにおいて、ケーソンに注水して沈設する工法が知られている。

このようなケーソンの注水制御装置において、それぞれのブロック毎に個別に設けられた注水ポンプによりそれぞれの前記ブロックに対して注水を行う全注水制御と、いずれかの前記ブロックの平均水位どうしの相対的な水位差が基準水位差から予め設定された許容値を超えて乖離した場合に、前記基準水位差に対して前記平均水位が相対的に高い前記ブロックに対する前記注水ポンプによる注水を停止してそれぞれの前記ブロックの前記平均水位どうしの相対的な水位差を前記基準水位差に近づけて前記許容値以下にする補正制御とを行う注水制御方法（例えば特許文献１）や、ブロック内の各室へ注水する複数の注水ポンプを備え、ケーソンの水平面に対する全方位への傾斜を測定する傾斜計を備え、該傾斜計の測定結果に基づいて、ブロック単位で当該ブロック内の複数の注水ポンプの作動及び停止を制御する制御装置を備え、前記各室内に水位センサをそれぞれ備え、前記制御装置は、前記各水位センサからの測定結果に基づき、各ブロック内の隣接する各室の水位差が１．０ｍ以上に到達した時点で、当該ブロックの各注水ポンプを停止し、また、隣接するブロックを跨るように配置される隣接する各室の水位差が１．０ｍ以上に到達した時点で、水位の高い側の室が属するブロックの各注水ポンプを停止するように制御するケーソン注水制御装置（例えば特許文献２）がある。

上記注水制御方法及びケーソン注水制御装置は、いずれもブロックの水位差が所定以上になると、水位の高い側に注水していた注水ポンプを停止するように制御するから、停止時間分だけ注水が止まり、その分、沈設に要する時間が長くなり、時間的なロスが発生する。

これに対して、ケーソンの各々の区画は、隔壁によって互いに区切られた隔室群を有し、前記隔壁は、各々の前記区画内の互いに隣り合う隔室間で水が流動する開口部を有し、決定手段は、目標水位がそれぞれ定められた各ステップにおいて、同一の区画内の隔室間の水位差が第１閾値以上になった場合には、当該水位差が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下になるまでは、当該区画に対する注水を停止せずに間欠的な注水又は単位時間当たりの注水量を少なくした注水を行うように制御する注水制御装置（例えば特許文献３）がある。

上記注水制御装置では、注水を停止せずに間欠的な注水又は単位時間当たりの注水量を少なくするように制御するため、注水ポンプを全停する場合に比べて時間的なロスが減るが、連続して注水する場合に比べて、時間的なロスが生じる。

ところで、上記注水制御方法では、注水ポンプはそれぞれのブロック（区画に相当）毎に個別に設けられており、それぞれの隔室には、隔室の水位を計測する水位計が設けられているが、投げ込み式の水位計を使用するため、水位計をブロック内の底部まで降ろし、水位計に接続したケーブルを位置固定し、駆動した後、較正作業が必要となり、設置に時間を要するという問題もある。

また、上記特許文献１～３では、ケーソンの傾斜を測定するための傾斜計を備えているが、いずれも１台の傾斜計により測定を行うから、沈設作業中に傾斜計に異常が発生すると、傾斜に基く制御ができなくなる虞がある。

特許第６７１８０１１号公報特開２０１５－３４３７３号公報特開２０１３－２５３４６９号公報

本発明は上記した問題点に鑑み、注水ポンプの停止に伴う注水時間のロスを削減できるケーソンの注水制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、複数のエリアを備えたケーソンの注水制御装置において、前記複数のエリアに対応してそれぞれ配置され、対応する前記エリアに前記ケーソン外部の水を吸引して注水する注水ポンプと、前記複数のエリア及び前記ケーソン外部に選択的に接続され、接続されたエリアに前記ケーソン外部の水を吸引して注水すると共に、接続された前記ケーソン外部に前記ケーソン外部の水を吸引して排水する補助注水ポンプと、前記複数のエリア及び前記ケーソン外部に前記補助注水ポンプを選択的に接続する接続切換手段と、前記補助注水ポンプを水位の低い前記エリアに注水するように制御する制御手段と、を備え、前記接続切換手段は、前記複数のエリア及び前記ケーソン外部にそれぞれ対応する注水管の管端を配置し、これら注水管を前記補助注水ポンプの吐出し側に接続すると共に、それら注水管には、前記補助注水ポンプの前記吐出し側と前記管端との間にそれぞれ開閉手段を設け、全ての前記開閉手段を閉めた状態で、それら開閉手段のいずれか１つを開くと対応する１つの前記注水管の前記管端から注水又は排水可能なように構成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記複数のエリアは、連通する複数の区画を備え、前記区画の水位を検出する水位計を設け、前記制御手段は、前記水位計で検出した前記複数のエリアの前記複数の区画のエリア毎の平均水位が最低水位のエリアに前記補助注水ポンプにより注水するように制御することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の発明において、傾斜計を備え、前記制御手段は、前記傾斜計により計測したケーソンの傾斜角度が設定許容角度以上になると、水位計で検出した複数のエリアの複数の区画のエリア毎の平均水位が最低水位のエリアに前記補助注水ポンプにより注水するように制御することを特徴とする。

請求項１の構成によれば、エリア間に水位差が生じたら、制御手段の制御により、注水ポンプを止めることなく、水位の低いエリアに補助注水ポンプによる注水を行うから、停止による注水時間のロスを抑えることができる。

請求項１の構成によれば、予め補助注水ポンプを駆動してケーソン外部への排水状態とすることにより、水位の低いエリアを選択接続して速やかに注水を開始することができる。

請求項２の構成によれば、区画毎に水位を計測し、補助注水ポンプにより複数の区画のエリア毎の平均水位が最低のエリアに注水して、エリア間の水位差を低減することができる。

請求項３の構成によれば、区画毎に水位を計測し、ケーソンの傾斜角度が設定許容角度以上になると、複数の区画のエリア毎の平均水位が最低のエリアに補助注水ポンプにより注水してエリア間の水位差を低減し、水平状態に近付けることができる。

本発明の実施例１を示す全体平面図である。同上、ブロック図である。同上、制御１のフローチャート図である。同上、制御３のフローチャート図である。本発明の実施例２を示す注水ポンプと補助注水ポンプに係るケーソンの平面説明図である。同上、注水ポンプと水位計に係るケーソンの平面説明図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１～図４は、本発明の実施例１を示し、同図に示すように、コンクリート製などの水中構造物である据付ケーソン１は、例えば既設水中構造物である既設防波堤に沿って海底のマウンド上に据え付けられ、平面方形の底板２の四方に壁体たる外壁３，３，３，３を設け、これら周囲の外壁３，３，３，３間に平面で前後方向，左右方向の壁体たる隔壁４，４を設けて複数の区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を升目状に配置している。

この例では、図１に示すように、左側には、２つの区画Ｋ１，Ｋ２が前後に並んで配置されると共に、右側には、２つの区画Ｋ３，Ｋ４が前後に並んで配置されている。また、前後に並んだ２つの区画Ｋ１，Ｋ２間の隔壁４の下部側に通水孔５を穿設して、連通する区画Ｋ１，Ｋ２により第１の注水エリアＥ１を形成し、前後に並んだ２つの区画Ｋ３，Ｋ４間の隔壁４の下部側に通水孔５を穿設して、連通する区画Ｋ３，Ｋ４により第２の注水エリアＥ２を形成している。

また、前記エリアＥ１，Ｅ２に注水する注水制御装置１１は、複数の注水ポンプ１２，１２・・・を備え、この例では各区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４毎に注水ポンプ１２を配置し、エリアＥ１，Ｅ２毎に２台の注水ポンプ１２，１２が配置されている。尚、注水ポンプ１２は、上部に吐出し口を有すると共に、下部に吸込み口を有し、海面下に配置される。また、前記吐出し口に縦管路（図示せず）の下端を接続し、前記縦管路を前記ケーソン１の外壁３の外面に添わせて縦設し、その縦管路の上端に略逆Ｕ字状の折返し管路の一端を連結しており、前記外壁３の上面側を挟むようにして前記折返し管路を配置すると共に、その折返し管路を前記外壁３に固定し、前記折返し管路の他端をエリア上に配置している。そして、前記水中ポンプ１２は前記縦管路に吊設されている。従って、水中ポンプ１２を駆動すると、前記吸込み口から海水が吸い込まれ、この海水が前記縦管路と折返し管路を通って該折返し管路の他端からエリア内に落下する。また、水中たる海に沈設する場合、注水ポンプ１２はケーソン１の外部の水たる海水を吸引してケーソン１に注水するものである。

また、注水制御装置１１は、パーソナルコンピュータなどの制御手段１３を備え、この制御手段１３により駆動制御される。尚、図１中１４は注水制御装置１１の電源たる発電機であり、この発電機１４は図示しない船舶たる起重機船に搭載されている。

前記注水制御装置１１は、補助注水手段１５を備える。この補助注水手段１５は、海水を吸引する補助注水ポンプ１６と、この補助注水ポンプ１６の吐出し側を、エリアＥ１，Ｅ２とケーソン外部のいずれか１つに選択的に接続して放出する接続切換手段１７を備える。尚、補助注水ポンプ１６は、注水ポンプ１２に比べて吐出し量の小さいものが用いられる。

前記接続切換手段１７は、前記補助注水ポンプ１６の吐出し側に接続した吐出し管２０を備え、この吐出し管２０の管端に第１の開閉手段たる第１の電磁弁２１Ｂを設け、この第１の電磁弁２１Ｂに第１の注水管２１を接続している。また、前記吐出し管２０に第２及び第３の注水管２２，２３を分岐して接続し、これら第２及び第３の注水管２２，２３の途中に、第２及び第３の開閉手段たる第２及び第３の電磁弁２２Ｂ，２３Ｂを設けている。尚、電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂは、ダイヤフラム式であって、図示しない弁体内の通水部の弁座にダイヤフラムが当接して前記通水部を全開・全閉するものである。

このように補助注水ポンプ１６と、第１～３の注水管２１，２２，２３の注水口たる管端２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔとの間には、それぞれ１台の第１～３の電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂが配置されている。尚、第３の注水管２３は、第２の注水管２２の第２の電磁弁２２Ｂの手前で分岐するように設けてもよく、全ての電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂを閉めた状態で、第１～３の電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂのいずれか１つを開くと対応する注水管２１，２２，２３の１つが注水可能なように構成すれば、注水管２１，２２，２３及び電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂの配置は適宜選定できる。

そして、前記第１～第３の管端２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔの３つを、第１及び第２のエリアＥ１，Ｅ２とケーソン１の外部の３つのいずれかに配置する。この例では、図１に示すように、第１の管端２１Ｔをケーソン１の外部の海面上に配置して外部に接続し、第２の管端２２Ｔを第１のエリアＥ１の区画Ｋ２の上方に配置して接続し、第３の管端２３Ｔを第２のエリアＥ２の区画Ｋ３の上方に配置して接続している。

従って、制御手段１３の後述する制御により補助注水ポンプ１６を駆動し、第１の電磁弁２１Ｂのみを開くと、管端２１Ｔからケーソン１の外部に放出され、第２の電磁弁２２Ｂのみを開くと、第１のエリアＥ１に注水され、第３の電磁弁２３Ｂのみを開くと、第２のエリアＥ２に注水される。

前記注水制御装置１１は、ケーソン１内への注水状態を検出するため、ケーソン１内の水位を検出する水位検出手段たる超音波水位計３１を、各区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４毎に設け、４台の超音波水位計３１，３１，３１，３１を備える。また、ケーソン１には、該ケーソン１の外側の水位（海面水位）を検出する複数（４台）の超音波水位計３１Ａ，３１Ａ，３１Ａ，３１Ａが設けられている。

それら超音波水位計３１，３１Ａは水面に対して超音波パルスを送波し、水面に反射した超音波パルスを超音波水位計３１，３１Ａが受波し、送波時刻と受波時刻との差分（遅延）時間に基づいて、超音波水位計３１，３１Ａと水面との間の距離を測定するように構成されている。

前記超音波水位計３１，３１Ａは、棒状のサポート材３０などによりケーソン１の上面位置近傍に配置され、超音波水位計３１，３１，３１，３１により各区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４内の水位を検出する。また、超音波水位計３１Ａ，３１Ａ，３１Ａ，３１Ａによりケーソン１の水面からの高さを検出することができ、この水面からの高さによりケーソン１の底板２の底面の水面からの深さを算出することができる。さらに、外部データである潮位のデータと超音波水位計３１Ａ，３１Ａ，３１Ａ，３１Ａの測定データにより、ケーソン１の底面とケーソン１の下方の海底との離隔を算出することができる。尚、超音波水位計３１Ａ，３１Ａ，３１Ａ，３１Ａはケーソン１に対する平面位置が前後対称で左右対称に配置されている。

このように超音波水位計３１，３１Ａを用いることにより、従来の投げ込み式の水位計に比べて、水位計の設置・撤去時間を大幅に短縮することができる。

また、前記注水制御装置１１は、ケーソン１の傾斜を検出する２台の二軸式傾斜計３２，３２が前記ケーソン１に設けられており、図１に示すように、ケーソン１の一側方向（図１中で上下方向）の中央で、一側方向と交差する交差方向（図１中で左右方向）の両側でケーソン１の上面近傍に二軸式傾斜計３２，３２が配置されている。

前記二軸式傾斜計３２は、図示しないチャンバー内に電解液を満たし、そのチャンバー内の底面に、左右２本の金属電極が水平に左右２組配置され、即ち４本の金属電極が並んでおり、前記チャンバーの左右傾斜に伴い、前記電解液の液面は水平に保たれるが、前記底面が傾斜するから、それぞれの電極上の電解液の量が変化する。左右２本の金属電極の直線距離は、前記傾斜の有無に係らず一定で変化はないが、前記傾斜による左右２組の電極上の周囲を含めた導電量に差が生じる。ここで近傍浮遊電解効果と考えられる左右２組の金属電極の導電量の差を検出して傾斜に対応した電気信号を得ることができ、ケーソン１の傾斜方向及び傾斜角度を検出することができる。

尚、通常は２台の二軸式傾斜計３２，３２の測定値の平均をケーソン１の傾斜角度として使用するが、２台の二軸式傾斜計３２，３２により測定された傾斜角度の差が角度差設定値以上になり、この設定値以上で所定時間経過すると、測定値が０度に近い二軸式傾斜計３２の測定値を傾斜角度として使用する。尚、所定時間が経過する前に、傾斜角度の差が角度差設定値未満になった場合は、経時をリセットし、再度、角度差設定値以上になってから、所定時間の経時を０から開始する。また、それら角度差設定値と前記所定時間は、任意に設定することができ、例えば前記角度差設定値は１～５度（１度以上、５度以下）、好ましくは１～３度、前記所定時間は１～１５秒の範囲で設定可能であり、この例では前記角度差設定値を１．５度、前記所定時間を５秒に設定している。

このように二軸式傾斜計３２，３２を２台使用し、これらの平均値をケーソン１の傾斜角度とすることで測定値の精度を向上することができる。また、精密機器である二軸式傾斜計３２，３２の測定値の差が少なくとも１度以上となるということは、他に水位計でも制御を行っているから、大きな測定値を示す二軸式傾斜計３２に異常が発生していると考えることができ、前記平均値から０度に近い測定値の二軸式傾斜計３２の測定値を用いるように切り換えることにより、引き続き傾斜角度に基く制御を正確に行うことができる。

また、超音波水位計３１，３１Ａ及び二軸式傾斜計３２は電気的に前記制御手段１３に接続され、それらの測定データなどに基いて前記制御手段１３により注水制御装置１１の制御が行われる。

以下、制御手段１３による制御の一例を説明する。制御１として、図３に示すように、全ての注水ポンプ１２，１２，１２，１２を駆動し（ステップ１０１）、ケーソン１内に連続注水が行われている状態で、超音波水位計３１，３１，３１，３１により対応する各区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の水位を検出し（ステップ１０３）、次にステップ１０４において、それら測定値からエリア毎の区画の平均水位を算出する。

具体的に、この例ではエリアＥ１の区画Ｋ１，Ｋ２の平均水位Ｈ１を算出し、エリアＥ２の区画Ｋ３，Ｋ４の平均水位Ｈ２を算出する。そして、平均水位の差（Ｈ１-Ｈ２）が水位差設定値である８０ｃｍ以上になったら（ステップ１０４にて「ＹＥＳ」）、最低平均水位のエリアに補助注水ポンプ１６により注水し（ステップ１０５）、注水開始後、各区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の水位を検出（ステップ１０６）する。尚、前記水位差設定値は、任意に設定することができるが、１００ｃｍより小さい。また、本実施例のようにエリアＥ１，Ｅ２が２つの場合、一方のエリアの平均水位が最高平均水位であり、これより低い他方のエリアの平均水位が最低平均水位である。

同型の注水ポンプ１２，１２，１２，１２を用いても、それらの新旧や接続した管路の相違などにより注水量には差が生じるため、例えば、連続注水の結果、前記エリアＥ１の平均水位Ｈ１がエリアＥ２の平均水位Ｈ２より８０ｃｍ高くなったら、水位が低いエリアＥ２に補助注水手段１５により注水を行うと共に、表示手段に「エリア毎の平均水位差が規定値を超えています。」を表示し、その後「水位が低いエリアへ補助注水ポンプにより加水を開始します。」と警報を表示する。

水位が低いエリアに注水する前の初期段階で、補助注水ポンプ１６は駆動しており、この状態で電磁弁２１Ｂを開成し、残りの電磁弁２２Ｂ，２３Ｂを閉成し、補助注水ポンプ１６は、吸引した海水を管端２１Ｔから海に排水している（ステップ１０２）。この補助注水ポンプ１６が連続駆動する状態で、水位の低いエリアＥ２に切り換えて注水するため、電磁弁２３Ｂを開成した後、すぐに電磁弁２１Ｂを閉成し、管端２３ＴからエリアＥ２の区画Ｋ３に注水を行うことができる。

こうすることにより、全ての注水ポンプ１２，１２，１２，１２を駆動した状態で、エリアの平均水位差を解消するように、補助注水ポンプ１６による注水を速やかに行うことができる。尚、この駆動状態で、吐出し量は注水ポンプ１２が補助注水ポンプ１６より大きい。

また、制御１においては、最低平均水位のエリアＥ２への補助注水ポンプ１６の注水を開始した後、以下の条件で補助注水ポンプ１６の最低平均水位のエリアＥ２へ注水を停止する。平均水位の差（Ｈ１-Ｈ２）が停止水位差設定値である６０ｃｍ以下になると（ステップ１０７にて「ＹＥＳ」）、ステップ１０８に移行し、設定所定時間、例えば１分間だけ経過したら、最低水位のエリアＥ２への補助注水ポンプ１６の注水を停止する。この場合、補助注水ポンプ１６を連続駆動した状態で、電磁弁２１Ｂ，２３Ｂを切り替えて、最低平均水位のエリアへの注水をケーソン１の外部への放出に切り換える（ステップ１０８）。

前記停止水位差設定値は、前記水位差設定値である８０ｃｍ未満で、８０ｃｍの１／２以上とすることが好ましく、この範囲で任意に設定でき、停止水位差設定値の６０ｃｍ以下になった後、設定経過時間である１分間経過するまで継続して注水を行うことにより、水位差が６０ｃｍより更に下がるから、停止水位差設定値である６０ｃｍ以下になった時点で切り替える場合に比べて、最高平均水位のエリアＥ１と最低平均水位のエリアＥ２との水位差を低減することができる。尚、前記設定経過時間は任意に設定することができる。

一方、図３のフローチャート図には図示しないが、平均水位の差（Ｈ１-Ｈ２）が停止水位差設定値である６０ｃｍ以下になった後、設定経過時間である１分間経過する前に、平均水位の差が６０ｃｍを越えた場合は、最低平均水位のエリアＥ２への注水を継続し、ステップ１０６の前に移行するように制御することもできる。このようにすれば、停止水位差設定値である６０ｃｍ以下になった時点で切り替える場合に比べて、最高平均水位のエリアＥ１と最低平均水位のエリアＥ２との水位差を低減することができる。

前記制御１中において、水位差が８０ｃｍ未満の条件で、前記制御手段１３は制御２を行う。この制御２では、超音波水位計３１，３１，３１，３１により対応する各区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の水位から、少なくともエリアＥ１内で隣合う区画Ｋ１，Ｋ２の水位差である区画水位差を算出し、エリアＥ２内で隣合う区画Ｋ３，Ｋ４の水位差である区画水位差を算出し、区画水位差が８０ｃｍ以上になると、全ての注水ポンプ１２を停止し、また、補助注水ポンプ１６がケーソン１内に注水している場合は、補助注水ポンプ１６も停止する。そして、エリアＥ１内の区画Ｋ１，Ｋ２は通水孔５により連通し、エリアＥ２内の区画Ｋ３，Ｋ４は通水孔５により連通しており、水位差が出るのは通水孔５が塞がれるなどの異常時であるから、ケーソン１内に注水している全注水ポンプ１２，１２，１２，１２，１６を停止する。尚、後述する実施例２のように、前後左右に隣り合わない対角線位置の区画の区画水位差を算出するから、制御２では、エリア内の全ての区画の区画水位差を算出して制御することができる。

また、表示手段に「異常水位を検知しました。」を表示し、その後「全エリアへ注水ポンプを停止します。」と警報を表示する。

前記超音波水位計３１を用いた制御１と並行して、二軸式傾斜計３２の測定データを用いた制御３を前記制御手段１３が行うことができる。この制御３では、図４に示すように、全ての注水ポンプ１２，１２，１２，１２を駆動し（ステップ１０１）、上述したように電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂを切り替えると共に、補助注水ポンプ１６を駆動し、管端２１Ｔからケーソン１の外部に排水（ステップ１０２）する。これらステップ１０１，１０２は同時又は前後してもよい。

次に、超音波水位計３１，３１・・・により各区画の水位を検出すると共に、２台の二軸式傾斜計３２，３２によりケーソン１の傾斜角度を検出し（ステップ３０３）、ケーソン１の傾斜角度が設定値である設定許容角度θＳ未満であれば（ステップ３０４にて「ＮＯ」）、ステップ３０３の前に戻り、ステップ３０３とステップ３０４を繰り返す。ケーソン１の傾斜角度が設定許容角度以上になると（ステップ３０４にて「ＹＥＳ」）、図示しない経時手段によりステップ３０５において許容設定時間を計測し、許容設定時間が経過する迄ステップ３０３の前に戻り（ステップ３０５にて「ＮＯ」）、ステップ３０３で検出した傾斜角度が設定許容角度以上の場合（ステップ３０４にて「ＹＥＳ」）は、設定時間の計測を続け（ステップ３０５）、一方、ステップ３０３で検出した傾斜角度が設定許容角度未満になった場合（ステップ３０４にて「ＮＯ」）は、ステップ３０３の前に戻る。

ステップ３０５からステップ３０３に戻り、ステップ３０４，ステップ３０５を繰り返し、設定時間が経過すると（ステップ３０５にて「ＹＥＳ」）、必要な電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂを切り替え、ステップ３０３で得られた区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の水位からエリア毎の区画の平均水位を算出し、この最低平均水位のエリアに補助注水ポンプ１６により注水を行う（ステップ３０６）。尚、ステップ３０６の後、制御１のステップ１０６に移行するように制御してもよく、ステップ１０６に移行すれば、上述したように、最高平均水位と最低平均水位の差が前記停止水位差設定値以下で、前記設定所定時間が経過すると、最低平均水位のエリアへの注水が終了する。また、前記設定許容角度及び許容設定時間は、任意に設定可能であり、例えば、前記設定許容角度を１．５度、許容設定時間を１分程度に設定することが好ましい。

また、表示手段に「傾斜角が規定値を超えています。」を表示し、その後「水位が低いエリアへ補助注水ポンプにより加水を開始します。」と警報を表示する。

前記制御１～３と並行して、制御４を前記制御手段１３が行うことができる。この制御４は、ステップ１０１からステップ１０３の後、エリアＥ１，Ｅ２の平均水位の差が前記水位差設定値である１００ｃｍ以上になった場合、または、隔壁４を挟んで前後又は左右に隣合う区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の区画水位差が１００ｃｍ以上になった場合、これらの場合は注水制御装置１１の例えば注水ポンプ１２，１６に異常が発生した場合であるから、ケーソン１内に注水している全注水ポンプ１２，１２，１２，１２，１６を停止する。また、表示手段に「水位差が限界値を超えました。注水ポンプを停止します。」と警報を表示する。尚、前記エリアＥ１，Ｅ２の平均水位の差と前記区画水位差の算出を繰り返す。また、斜めに隣合う区画Ｋ１，Ｋ４の区画水位差又は斜めに隣合う区画Ｋ２，Ｋ３の区画水位差が１００ｃｍ以上になった場合も、ケーソン１内に注水している全注水ポンプ１２，１２，１２，１２，１６を停止するように制御してもよい。

そして、例えば、１次注水では、ケーソン１の底面と据付面の間隔が、事前に設定した任意の設定値になるまで、注水ポンプ１２，１２，１２，１２を稼働し、制御３によりケーソン１の傾斜角度が事前に設定した任意の設定値（設定許容角度）未満となるように補助注水ポンプ１６による注水を自動で行う。尚、１次注水では、海底の据付面に対するケーソン１の底面との高さが例えば設定値である１ｍ以下となるまで注水を行う。

次の２次注水では、ケーソン１の据付位置への移動後、ケーソン１が着底するまで、注水ポンプ１２，１２，１２，１２を稼働させ、ケーソン１の傾斜角度が事前に設定した任意の設定値（設定許容角度）未満となるように補助注水ポンプ１６による注水を自動で行う。

次の３次注水では、ケーソン１の着底後、所定の高さまで注水ポンプ１２，１２，１２，１２を稼働させ、ケーソン１の傾斜角度が事前に設定した任意の設定値（設定許容角度）未満となるように補助注水ポンプ１６による注水を自動で行う。尚、３次注水では、海底の据付面にケーソン１の底面が着底後、区画の水位が所定の高さに達するまで注水を行う。また、１次～３次注水において、制御１，制御２及び制御４を適宜併用することができる。

このように本実施例では、請求項１に対応して、複数のエリアＥ１，Ｅ２を備えたケーソン１の注水制御装置１１において、複数のエリアＥ１，Ｅ２に対応してそれぞれ配置され、対応するエリアＥ１，Ｅ２にケーソン１の外部の水を吸引して注水する注水ポンプ１２，１２，１２，１２と、複数のエリアＥ１，Ｅ２及びケーソン１の外部に選択的に接続され、接続されたエリアＥ１，Ｅ２にケーソン１の外部の水たる海水を吸引して注水すると共に、接続されたケーソン１の外部にケーソン１の外部の海水を吸引して排水する補助注水ポンプ１６と、複数のエリアＥ１，Ｅ２及びケーソン１の外部に補助注水ポンプ１６を選択的に接続する接続切換手段１７と、補助注水ポンプ１６を水位の低いエリアＥ１，Ｅ２に注水するように制御する制御手段１３とを備え、接続切換手段１７は、複数のエリアＥ１，Ｅ２及びケーソン１の外部にそれぞれ対応する注水管２１，２２，２３の管端２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔを配置し、これら注水管２１，２２，２３を補助注水ポンプ１６の吐出し側に接続すると共に、それら注水管２１，２２，２３には、補助注水ポンプ１６の前記吐出し側と管端２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔとの間にそれぞれ開閉手段たる電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂを設け、全ての電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂを閉めた状態で、それら電磁弁２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂのいずれか１つを開くと対応する１つの注水管２１，２２，２３の管端２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔから注水又は排水可能なように構成したから、エリアＥ１，Ｅ２間に水位差が生じたら、制御手段１３の制御により、注水ポンプ１２，１２，１２，１２を止めることなく、水位の低いエリアＥ１，Ｅ２に補助注水ポンプ１６による注水を行うから、停止による注水時間のロスを抑えることができる。

また、このように本実施例では、請求項１に対応して、複数のエリアＥ１，Ｅ２及びケーソン１の外部に補助注水ポンプ１６を選択的に接続する接続切換手段１７を備えるから、予め補助注水ポンプ１６を駆動してケーソン１の外部への排水状態とすることにより、水位の低いエリアＥ１，Ｅ２を選択接続して速やかに注水を開始することができる。

このように本実施例では、請求項２に対応して、複数のエリアＥ１，Ｅ２は、連通する複数の区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を備え、区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の水位を検出する水位計３１，３１，３１，３１を設け、制御手段１３は、水位計３１，３１，３１，３１で検出した複数のエリアＥ１，Ｅ２の複数の区画のエリアＥ１，Ｅ２毎の平均水位が最低水位のエリアＥ１，Ｅ２に補助注水ポンプ１６により注水するように制御するから、区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４毎に水位を計測し、補助注水ポンプ１６により区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の平均水位が最低のエリアＥ１，Ｅ２に注水して、エリアＥ１，Ｅ２間の水位差を低減することができる。

このように本実施例では、請求項３に対応して、傾斜計３２を備え、制御手段１３は、傾斜計３２により計測したケーソン１の傾斜角度が設定値たる設定許容角度θＳ以上になると、水位計３１，３１，３１，３１で検出した複数のエリアＥ１，Ｅ２の複数の区画のエリアＥ１，Ｅ２毎の平均水位が最低水位のエリアＥ１，Ｅ２に補助注水ポンプ１６により注水するように制御するから、区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４毎に水位を計測し、ケーソン１の傾斜角度が所定角度以上になると、区画の平均水位が最低のエリアＥ１，Ｅ２に補助注水ポンプ１６により注水してエリアＥ１，Ｅ２間の水位差を低減し、傾斜角度を減少し、水平状態に近付けることができる。

以下、実施例上の効果として、超音波水位計３１，３１Ａを用いることにより、設置時間が例えば５分程度で済み、従来の投げ込み式の水位計に比べて、水位計の設置・撤去時間を大幅に短縮することができる。また、二軸式傾斜計３２，３２を２台使用し、平均値を用いることにより、測定値の精度を高めることができ、また、１台が異常値を示したら残りの１台のみの測定値を用いることで、機器トラブルに対応できる。さらに、上述したように２台の二軸式傾斜計３２，３２により測定された傾斜角度の差が角度差設定値以上になり、設定値以上で所定時間経過すると、一方の二軸式傾斜計３２に異常が発生したと判断して、測定値が０度に近い二軸式傾斜計３２の測定値を傾斜角度として測定値に用いることにより、速やかに機器トラブルに対応することができる。

また、制御１では、補助注水ポンプ１６の駆動により最低平均水位のエリアＥ２に注水し（ステップ１０５）、最低平均水位のエリアＥ２への補助注水ポンプ１６の注水を開始した後、平均水位の差（Ｈ１-Ｈ２）が停止水位差設定値である６０ｃｍ以下になると（ステップ１０７にて「ＹＥＳ」）、ステップ１０８に移行し、設定所定時間、例えば１分間だけ経過したら、最低水位のエリアＥ２への補助注水ポンプ１６の注水を停止するから、停止水位差設定値になった時点で切り替える場合に比べて、最高平均水位のエリアＥ１と最低平均水位のエリアＥ２との水位差を低減することができる。

また、エリアＥ２内で隣合う区画Ｋ３，Ｋ４の水位差である区画水位差を算出し、区画水位差が８０ｃｍ以上になると、全ての注水ポンプ１２を停止し、また、補助注水ポンプ１６がケーソン１内に注水している場合は、補助注水ポンプ１６も停止するから、区画水位が１００ｃｍ以上になること確実に防止できる。

二軸式傾斜計３２，３２による傾斜角度の計測と、超音波水位計３１，３１，３１，３１の計測値に基く最低平均水位のエリアの検出とを組み合わせて補助注水ポンプ１６の注水により、傾斜角度を０に近付けることができる。また、ケーソン１には、該ケーソン１の外側の水位（海面水位）を検出する複数（４台）の超音波水位計３１Ａ，３１Ａ，３１Ａ，３１Ａを平面において前後左右対称位置に配置したから、ケーソン１の底面位置などを正確に測定することができる。

また、エリアＥ１，Ｅ２の平均水位の差が前記水位差設定値である１００ｃｍ以上になった場合、または、隔壁４を挟んで前後又は左右に隣合う区画Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の区画水位差が１００ｃｍ以上になった場合、ケーソン１内に注水している全注水ポンプ１２，１２，１２，１２，１６を停止するから、水圧により設計強度以上の力が隔壁４に加わることを防止できる。尚、１００ｃｍの水位差設定値は、隔壁４の設計強度において許容可能な水位差であり、１００ｃｍに限定されず、任意に設定可能であるが、この許容可能な水位差に比べて、制御１の水位差設定値は小さく設定される。そして、水位差設定値及び区画水位差が１００ｃｍにならないように、水位差設定値及び区画水位差を、１００ｃｍ未満から水位差設定値である８０ｃｍを越える範囲で、例えば下限は８８ｃｍ（水位差設定値が８０ｃｍの場合の１．１倍）以上、上限は９５ｃｍ以下又は１００ｃｍ未満に設定することが好ましい。

図５～図６は本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。この例のケーソン１は、左右方向に４個並ぶと共に、前後方向に４個並んだ１６個（４×４）の区画Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１６を有する。

図５に示すように、ケーソン前後方向中央の隔壁４とケーソン左右方向中央の隔壁４とにより、ケーソン１内を４つの注水エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４に分割し、また、各エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４内をエリア前後方向中央の隔壁４Ａとエリア左右方向中央の隔壁４Ａにより４つの区画に分割している。

また、前記隔壁４Ａには前記通水孔５が設けられており、同一エリア内において、前後に隣り合う区画同士は前記通水孔５により連通し、左右に隣り合う区画同士は前記通水孔５により連通し、エリア内の４つの区画が連通する。

また、前記エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４に注水する注水制御装置１１は、複数の注水ポンプ１２，１２・・・を備え、この例ではエリア毎に１台の注水ポンプ１２を配置している。

図５に示すように、前記接続切換手段１７は、前記吐出し管２０に分岐して第１の注水管２１を接続し、この第１の注水管２１に第１の電磁弁２１Ｂを設けると共に、その管端２１Ｔをケーソン１の外部に接続している。また、前記吐出し管２０の管端に第２の電磁弁２２Ｂを接続し、この第２の電磁弁２２Ｂに第２の注水管２２を接続すると共に、その管端２２Ｔを第１のエリアＥ１の区画Ｋ１に接続している。さらに、前記吐出し管２０に第３，第４，第５の注水管２３，２４，２５を分岐して接続し、これら第３，第４，第５の注水管２３，２４，２５に第３，第４，第５の電磁弁２３Ｂ，２４Ｂ，２５Ｂを設け、第３，第４，第５の注水管２３，２４，２５の管端２３Ｔ，２４Ｔ，２５Ｔを、第２のエリアＥ２の区画Ｋ６，第３のエリアＥ３の区画Ｋ１１，第４のエリアＥ４の区画Ｋ１６に接続している。

従って、上述した制御１～４により補助注水ポンプ１６を駆動し、第１の電磁弁２１Ｂのみを開くと、管端２１Ｔからケーソン１の外部に排水され、第２の電磁弁２２Ｂのみを開くと、第１のエリアＥ１に注水され、第３の電磁弁２３Ｂのみを開くと、第２のエリアＥ２に注水され，第４の電磁弁２４Ｂのみを開くと、第３のエリアＥ３に注水され、第５の電磁弁２５Ｂのみを開くと、第４のエリアＥ４に注水される。

実施例１と同様に制御１～４が行われ、前記制御１では、エリア毎の区画の平均水位を算出し、平均水位が最高水位である最高平均水位のエリアと平均水位が最低水位の最低平均水位のエリアの水位差が、前記水位差設定値である８０ｃｍ以上になったら、最低平均水位のエリアに補助注水ポンプ１６により加水を行う。

また、前記制御２では、超音波水位計３１，３１，３１，３１・・・により対応する各区画Ｋ１～Ｋ１６の水位から、例えばエリアＥ１では、同エリアＥ１の全ての区画Ｋ１～Ｋ４同士の区画水位差を算出し、区画水位差が８０ｃｍ以上になると、全ての注水ポンプ１２を停止し、また、補助注水ポンプ１６がケーソン１内に注水している場合は、補助注水ポンプ１６も停止するように制御し、他のエリアＥ２～Ｅ４も同様に制御する。尚、制御３は、超音波水位計３１，３１・・・により各区画の水位を検出すると共に、２台の二軸式傾斜計３２，３２によりケーソン１の傾斜角度を検出して実施例１と同様に行われる。

また、前記制御４では、ステップ１０１からステップ１０３の後、エリア毎に区画の平均水位を算出し、最高平均水位のエリアと最低平均水位のエリアの水位差が、水位差設定値である１００ｃｍ以上になった場合、または、隔壁４，４Ａを挟んで前後又は左右に隣合う区画Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１６の区画水位差が１００ｃｍ以上になった場合、ケーソン１内に注水している全注水ポンプ１２，１２，１２，１２，１６を停止する。尚、水位差設定値及び区画水位差などは実施例１と同様に設定することができる。

このように本実施例では、請求項に対応して、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。

以下、実施例上の効果として、管端２３Ｔ，２４Ｔ，２５Ｔを、ケーソン１の角部であり第２のエリアＥ２の区画Ｋ６，第３のエリアＥ３の区画Ｋ１１，第４のエリアＥ４の区画Ｋ１６に接続しているから、傾斜角度の低減に効果的な注水を行うことができる。

尚、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、エリアの数及びエリアにおける区画の数は実施例に限定されず、前後に区画が４つ並び、左右に５つ並ぶタイプ等各種のケーソンに適用可能であり、前後に区画が４つ並び、左右に５つ並ぶ場合は、実施例２のようにＥ１～Ｅ４の４つのエリアの左右一側に、前後に区画が４つ並んだエリアＥ５を追加したものでもよい。また、開閉手段，水位計及び傾斜計は、実施例のタイプに限らず、各種のタイプのものを用いることができる。さらに、請求項１においては、１つのエリアが１つの区画で構成されたものでもよい。

１ケーソン
１１注水制御装置
１２注水ポンプ
１３制御手段
１６補助注水ポンプ
１７接続切換手段
２１，２２，２３，２４，２５注水管
２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂ，２５Ｂ電磁弁（開閉手段）
２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔ，２４Ｔ，２５Ｔ管端
３１，３１Ａ超音波水位計（水位検出手段）
３２二軸式傾斜計（傾斜計）
Ｅ１～Ｅ４エリア
Ｋ１～Ｋ１６区画
θＳ設定許容角度（設定値）

Claims

複数のエリアを備えたケーソンの注水制御装置において、
前記複数のエリアに対応してそれぞれ配置され、対応する前記エリアに前記ケーソン外部の水を吸引して注水する注水ポンプと、
前記複数のエリア及び前記ケーソン外部に選択的に接続され、接続されたエリアに前記ケーソン外部の水を吸引して注水すると共に、接続された前記ケーソン外部に前記ケーソン外部の水を吸引して排水する補助注水ポンプと、
前記複数のエリア及び前記ケーソン外部に前記補助注水ポンプを選択的に接続する接続切換手段と、
前記補助注水ポンプを水位の低い前記エリアに注水するように制御する制御手段と、
を備え、
前記接続切換手段は、
前記複数のエリア及び前記ケーソン外部にそれぞれ対応する注水管の管端を配置し、
これら注水管を前記補助注水ポンプの吐出し側に接続すると共に、それら注水管には、前記補助注水ポンプの前記吐出し側と前記管端との間にそれぞれ開閉手段を設け、
全ての前記開閉手段を閉めた状態で、それら開閉手段のいずれか１つを開くと対応する１つの前記注水管の前記管端から注水又は排水可能なように構成したことを特徴とするケーソンの注水制御装置。
前記複数のエリアは、連通する複数の区画を備え、前記区画の水位を検出する水位計を設け、前記制御手段は、前記水位計で検出した前記複数のエリアの前記複数の区画のエリア毎の平均水位が最低水位のエリアに前記補助注水ポンプにより注水するように制御することを特徴とする請求項１記載のケーソンの注水制御装置。
傾斜計を備え、前記制御手段は、前記傾斜計により計測したケーソンの傾斜角度が設定許容角度以上になると、水位計で検出した複数のエリアの複数の区画のエリア毎の平均水位が最低水位のエリアに前記補助注水ポンプにより注水するように制御することを特徴とする請求項１記載のケーソンの注水制御装置。