JPH01256628A - 沈埋函の沈設制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、例えば海底トンネルを作ったり
、あるいは橋脚の基礎を作る沈埋函（ケーソン）の沈設
制御装置に関する。

（従来の技術） 例えば海底トンネル（道路）を建設するために、予め、
長さが１００米、縦横の断面が各１０米、３０米という
ような大きい鋼鉄性の沈埋函を、陸上のトライドッグで
作り、これを所定の沈設場所までタグボートで曳航し、
位置合わせをしながら次々と海底に沈めでいき、これら
を継なぎ合わせて海底トンネルを作っていく工法がある
。

（発明が解決しようとする課題） ところで、沈埋函を所定の場所まで曳航してがら海底に
沈める作業は、海上に浮かぶポンツーンに設置したウィ
ンチによりワイヤで沈埋函を吊下げると共に、沈埋函の
姿勢を調整するためにさらに別のウィンチで操作される
ワイヤを継なぎ、沈埋函の位置や姿勢を判断しながら、
ウィンチを操作して少しづつ沈埋函を沈めていくように
なっている。

しかし、この場合には沈埋函の位置、姿勢などをセンサ
等により検出しながら、各ウィンチを操作する多数のオ
ペレータに指示を出す、熟練した指揮者が必要で、勿論
ウィンチその他の機器を操作する多数のオペレータも必
要となる。

また、多くのオペレータがそれぞれ独立してウィンチ等
の操作を行うので、これらを完全に同期させることは実
際には相当な困難を伴い、相互のウィンチの繰出し速度
が少しでも変動すれば、沈降中の沈埋函が帰れ動き、安
全にかつ正確な位置に沈設することがたいへん難しく、
シかも時間もかかる。

本発明はこのような問題を解決するために提案されたも
ので、沈埋函を自動的に安全かつ迅速に所定の位置へと
沈設することのできる沈設制御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） そこで本発明は、第１図に示すように、沈埋函をワイヤ
を介して吊下げる水上に浮かぶポンツーンに設置したウ
ィンチ１と、沈埋函の前部と後部の四隅からそれぞれ略
対角線の方向に延びて海底の各シンカに連結された操向
ワイヤを操作するウィンチ２と、前記各前方のシンカと
沈埋函の後部とを連結する操行ワイヤ並びに各後方のシ
ンカと沈埋函の前部とを連結する操行ワイヤを操作する
ウィンチ３と、沈埋函が既設の沈埋函の位置に準じて決
まる目標位置からずれているかどうかを判断する手段４
と、目標位置からずれているときにずれ量に応じて沈埋
函が所定の目標位置にくるように前後の操向ワイヤ並び
に操行ワイヤを操作する各ウィンチ２．３を駆動する位
置合わせ手段５と、位置合わせ後に前記吊下げワイヤの
ウィンチ１を一定量づつ繰り出して沈埋函を降下させる
手段６と、このワイヤ＃１９出しを沈埋函が所定量沈降
するまで繰り返す手段７と、所定量の沈降後に既設の沈
埋函に隣接するまで沈埋函を前進させるように操向ワイ
ヤＪｔ！、びに操行ワイヤを操作する各ウィンチ２．３
を駆動する前進手段８とを備える。

（作用） 沈埋函が所定の沈設位置まで曳航された後は、沈埋函の
四隅に操向ワイヤ並びに操行ワイヤをそれぞれ連結し、
その後、各ウィンチを操作して位置合わせを行う。

位置合わせの後に吊下げワイヤを一定量づつ繰り出して
、少しづつ沈埋函を降下させていく、沈埋函が海底近く
まで到達したら、既設の沈埋函に向けて水平に前進させ
る。

方向位置を決める操向ワイヤと、前進させる操行ワイヤ
とに分離、つまりワイヤの分担を縦横に分けるため、ワ
イヤを海底に継なぐシンカの配置は狭いスペースで済む
。

（実施例） 箔２図、第３図において、２０は鋼鉄製の箱型の沈埋函
で、海上を図示しないタグボートで曳航されて外な後、
所定の沈設位置において、海上に浮かぶ複数のポンツー
ン（鋼鉄製のブイ）２１に吊下げられる。

ポンツーン２１には、後述する制御装置２５に二つ自動
的に操作される、複数の吊下用のウィンチ２２がそれぞ
れ設置され、ワイヤＷ−１により沈埋函２０と連結する
。なお、ワイヤＷ−１及びウィンチ２２の設置個数は、
沈埋函２０を水平に保持したまま安定的に降下させられ
るように、例えば前後各２組みづつの計４組とする。

沈埋函２０の前後四隅からは、主として沈埋函２０の方
向、位置合わせのための操向ワイヤＷ２−１、Ｗ２−２
、Ｗ２−３、Ｗ２−４が略々対角線に沿って斜め側方に
延び出し、これらはそれぞれ海底に設置したシンカ２３
に連結される。

同時にこのシンカ２３に対して、主として沈埋函２０を
前進、後退させる捏行ワイヤＷ３−１、Ｗ３−２、Ｗ３
−３、Ｗ３−４も連結され、これらは前方のシンカ２３
に連結した操行ワイヤＷ３−１、Ｗ３−２が沈埋函２０
の後部に連結され、これに対して後方のシンカ２３に連
結した操行ワイヤＷ３−３、Ｗ３−４が沈埋函２０の前
部に連結される。

各ワイヤＷ２−１．Ｗ２−２、Ｗ２−３、Ｗ２−４の基
端はそれぞれ振作ウィンチ２４に巻き取られており、同
じようにワイヤＷ３−１、Ｗ３−２、Ｗ３−３、Ｗ３−
４の基端も操作ウィンチ２６に巻き取られている。

ただしこの実施例では前方のシンカ２３に連結する操行
ワイヤＷ３−１とＷ３−２、並びに後方のシンｆＪ２３
に連結する操行ワイヤＷ３−３、Ｗ３−４は、それぞれ
エンドレスの１本づつのワイヤとして、前後に設置した
ノ〃−ウィンチによりそれぞれでジ〃−ウィンチにより
決まる同一の張力がかかるようになっている。（シたが
って以下の説明では便宜上、操行ワイヤＷ３−１とＷ３
−３とする） これらウィンチ２４．２６は沈埋函２０に設置されるの
であるが、沈埋函２０の沈設時に水没することのないよ
うに、実際には四隅に建てたタワーに設置し、沈埋函２
０にはウィンチ２４．２６からのワイヤを掛ける滑車を
設けておく。

ウィンチ２２．２４及び２６は油圧モータにより駆動さ
れ、ワイヤ張力は油圧モータの圧力を制御することによ
り自由に調整される。

ところで、図示しないが、沈埋函２０の内部は隔壁によ
り複数の空洞部が形成されていて、各空洞部に対しでは
注排水ポンプにより、海水を注水したり、排水すること
ができ、これにより沈埋函２０の荷′ｍｒ１４ｇｋや姿
勢ＩｉＩ！整を行えるようになっている。

注水、排水を制御するために、沈埋函２０の吊下げワイ
ヤの張力を検出することにより沈埋函２０の荷重が検出
される。

また、沈埋函２０の所定の沈設線（既設の沈埋函の延長
＃Ｉ）に対する位置（ずれ）を判断するために、沈埋函
２０の中心線（法ｍ）上に設置した垂直なボールＡ、Ｂ
の位置を測定するように、ポンツーン２１には計測器が
設けである。

そして前記各ウィンチ２２．２４やポンプの駆動を制御
するために、コンピュータ等で構成される制御波ｆｆ１
２５が備えられる。

制御装置２５は沈埋函２０が所定の沈設位置まできて、
各ワイヤが連結された後に、まず沈埋函２０の位置合わ
せ制御をし、次いで沈埋函２０を所定量づつ降下させた
後、既設の沈埋函に隣接するまで前進させるように、各
ウィンチ２２．２４及び２６やポンプの作動を制御する
もので、制御動作の内容は第４図の７０−チャートに示
す。

まず、沈埋函の位置を測定して正しい沈設位置へと移動
するために、ワイヤＷ２とＷ３の操作ウィンチを制御す
るのであるが、そのために、正規の沈設線に対する、ボ
ールＡＳＢのずれ量を測定する。

仮にボールＡ％Ｂから沈設線までのずれ量をａｌｂとす
ると、ずれ量の大きい方から沈埋函を沈設線に引か寄せ
る。

仮にａ＞ｂならば、反時計方向にａ＝０となるまで沈埋
函を旋回させる。このために、後方外側（沈設線よりも
）のワイヤＷ２−４のウィンチと共にワイヤＷ３−３の
ウィンチ２６を固定し、これに対して沈設線よりも内側
のワイヤＷ２−１、Ｗ２−３のウィンチとワイヤＷ３−
１のウィンチをオートテンシランにしておき、前方外側
のワイヤＷ２−２を繰り出す。

ワイヤＷ２−２の繰り出しに伴い、一定張力のかかった
ワイヤＷ２−１、Ｗ２−３、Ｗ３−１により沈埋函は沈
設線に向けて内側に引かれようとするが、このとき後方
のワイヤＷ２−４が固定のため、これを中心にして反時
計方向にゆっくりと旋回するのである。

なお、オートテンシジン制御とは、ウィンチの油圧モー
タに一定の圧力をかけることにより、ワイヤを一定の張
力のまま薄型に応じて自動的に巻き込み、繰り出しする
ことである。

このようにして沈埋函２０は反時計方向に回覧し、やが
てａ＝０となったところで、ウィンチの操作を停止する
。なお、停止させる際には、慣性による停止位１ぽから
の行き過ぎを防ぐために、停正位置付近でウィンチの作
動を減速していく。

今度は、ｂ＝ｏとなる虫で沈埋函を時計方向に回転させ
る。このために、前方外側のワイヤＷ２−２のウィンチ
と共にワイヤＷ３−３のウィンチを固定しでおき、前記
と同様に沈設線よりも内側のワイヤＷ２−１．Ｗ２−３
のウィンチと、ワイヤＷ３−１のウィンチをオートテン
シ１ンに保持しながら、ｂ＝ｏとなるまで後方外側のワ
イヤＷ２−４のウィンチを繰り出していく。

このよ）にしてａ、ｂ＝０となると沈埋函の所定の沈設
位置に正しく位置合わせができたことになる。

なお、沈埋函が沈設線よりもワイヤＷ２−１、Ｗ２−３
側にあるときは、前記と反対に各ウィンチを操作するこ
とにより、沈埋函を沈設線に一致させることができる。

位置会わせが終了したら、沈埋函の降下制御に移行する
。

沈埋函の沈設荷重が許容範囲にあるかどうかを、ワイヤ
Ｗ１の張力を検出して判断し、軽ければポンプを駆動し
て空洞部に注水し、重ければ同じく排水する。この場合
、各ワイヤＷ−１の張力から、沈埋函のどの空洞部に注
水するかを判断し、均等に荷重がかかるようにする。

荷重が許容範囲になったら、沈埋函を吊下げるウィンチ
を巻き戻して一定量だけワイヤＷ−１を繰り出す。各ワ
イヤＷ−１を同一速度で同一量だけ繰り出すことにより
、沈埋函は水平な状態で安定的に一定量だけ降下する。

一定量繰り出し後に、海底の停止線に到達したかを判断
する。海底までの深さは予め測定しておくことにより、
ワイヤＷ−１の繰り出し長さから、停止線に到達したか
どうかは判断できる。

一定ｉｔ繰り出した後に再び沈埋函の荷重を測定し、荷
重Ｗ４１！ｉをしたらワイヤＷ−１の等量繰り出しを行
う、このような操作を繰り返すことにより、沈埋函は水
平な状態を保持しながら、少しづつ降下していく。

なお、水の比重が不変ならば沈埋函の水没後は荷重測定
にもとづく注排水は不要となるが、海水が底部を流れて
いる水路などでは、比重が変わるので、その都度荷重を
見ながら注排水制御する必要がある。

ところでこの降下中、沈埋函の位置や方向を制御する操
向ワイヤＷ２−１、Ｗ２−２、Ｗ２−３、Ｗ２−４並び
に操行ワイヤＷ３−１、Ｗ３−３は、位置合わせ完了後
に定まったワイヤの配置から、沈埋函が鉛直に下降する
ように、各ワイヤの巻取比を演算して、その巻取比を保
つようにウィンチのオートテンシＢンにより一定の張力
を保つ。

このように制御することにより、沈埋函は最初に決めら
れた姿勢で、沈設線上に正しく位置決めされたまま降下
する。

やがて沈埋函が海底の停止線の付近に到達したら、吊下
げウィンチの繰り出しを停止し、既設の沈埋函に隣接さ
せるべく、水平に前進させる。

このために、前方のワイヤＷ２−１とＷ２−２のウィン
チを規定量だけ巻き込む一方、ワイヤＷ３−３のウィン
チを繰り出し、後方のワイヤＷ２−３とＷ２−４並びに
ワイヤＷ３−１の各ウィンチをオートテンシ層ンに保持
することにより、沈埋函を前方に水平移動する。

なお、ワイヤＷ２−１とＷ２−２を巻き込む規定の量は
、沈埋函が既設の沈埋函と隣接するまで沈設線−ヒを移
動する距離から、ワイヤの方向を考慮に入れて求める。

ところでこの水平前進操作は必ずしも停止線の付近で行
う必要はなく、既設の沈埋函の位置との関係により、最
も操作しやすいところで行うことができる。

このようにして、位置合わせ、沈降、前進の各操作を含
めて、沈埋函の沈設作業を全く自動的に短時間のうちに
安全に正確に行うことができる。

（発明の効果） 以、ヒのように本発明によれば、沈埋函を自動的に安全
かつ迅速に所定の位置へと沈設することができ、しかも
沈設作業に必要なオペレータを大幅に削減できるという
効果がある。また、沈埋函の方向、位置を操作するワイ
ヤとして、操行ワイヤと操向ワイヤを設けたので、縦方
向への移動と横方向への移動とを分担することにより、
各ワイヤをそれほど長クシなくても、位置や方向の制御
が確実に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、ｔＪＳｚ図は本発明の実施例
を示す概略構成図、第３図は同じく平面図、ｔＩｔＪ４
図は制御動作を示す７０−チャートである。 ２０・・・沈埋函、２２，２４．２６・・・ウィンチ、
２５・・・制御装置、Ｗ−１，Ｗ２−１．Ｗ２−２．Ｗ
２−３　、Ｗ　２−４　、Ｗ　３−１　、Ｗ　３−２　
、Ｗ　３−３　、Ｗ３−４・・・ワイヤ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 沈埋函をワイヤを介して吊下げる水上に浮かぶポンツー
   ンに設置したウインチと、沈埋函の前部と後部の四隅か
   らそれぞれ略対角線の方向に延びて海底の各シンカに連
   結された操向ワイヤを操作するウインチと、前記各前方
   のシンカと沈埋函の後部とを連結する操行ワイヤ並びに
   各後方のシンカと沈埋函の前部とを連結する操行ワイヤ
   を操作するウインチと、沈埋函が既設の沈埋函の位置に
   準じて決まる目標位置からずれているかどうかを判断す
   る手段と、目標位置からずれているときにずれ量に応じ
   て沈埋函が所定の目標位置にくるように前後の操向ワイ
   ヤ並びに操行ワイヤを操作する各ウインチを駆動する位
   置合わせ手段と、位置合わせ後に前記吊下げワイヤのウ
   インチを一定量づつ繰り出して沈埋函を降下させる手段
   と、このワイヤ繰り出しを沈埋函が所定量沈降するまで
   繰り返す手段と、所定量の沈降後に既設の沈埋函に隣接
   するまで沈埋函を前進させるように操向ワイヤ並びに操
   行ワイヤを操作する各ウインチを駆動する前進手段とを
   備えたことを特徴とする沈埋函の沈設制御装置。