JPH0835836A - 海底地盤変位計測方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軟弱土への盛土時に生ずる当該地盤の平面お
よび標高の変動を測定管理するための海底地盤変位計測
方法で、ＧＰＳによる三次元測位システムを利用して上
記海底地盤の変位を簡易迅速に測知可能とし、埋立て管
理の低コスト化を図る。 【構成】 変位の予想される海底地盤４上の所要複数測
点に計測基盤１を定置し、これにフロート７を付した連
繋体３を連結立装して、海水面ｂから上部を浮上させて
おく。測量船で測点間移動を行ない、連繋体３にＧＰＳ
アンテナ８ａ、ＧＰＳ受信機８ｂ、傾斜計８ｃ、８ｇを
有する海底地盤測定装置８を連結して、全体を傾斜計８
ｃにより垂直状態に保持し、海底地盤測定装置８の基点
Ｐにつき、ＧＰＳ測位システムを利用して、その三次元
測位を行う。これで得た基点Ｐの平面的測位と標高値よ
り、基点Ｐと計測基盤１との間の測定装置長Ｌを差し引
いて、海底地盤４の標高値を測知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓ
ｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（人工衛星による汎地
球測定システム、以下、これをＧＰＳと称す）を利用し
て海底地盤の三次元的な変位量を測定する海底地盤変位
計測方法と、これを実施するのに用い得る装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、港湾工事等において、支持力のな
い海底ヘドロについては、その捨て場や浚渫費用の高騰
等の問題から、これを浚渫することなしに、静かに埋立
土砂により抑え込み、この埋立土砂の重量で間隙水圧を
抜いて支持力を得るようにし、これにより、良好な地盤
を造る工法が実施されている。

【０００３】上記工法による場合、ヘドロのような軟弱
土上への静的な盛土は、通常、図６に示したように、土
砂ａを施すのに先立って、これを支持するための薄層の
サンドマットｂ、または透水性の土木シート、あるいは
両者を併用したものによって、軟弱土ｃを覆い、その上
に上記の土砂ａを盛り立てるようにしている。このと
き、下部の軟弱土ｃが側方へ流動してしまったり、円弧
滑りを起こさないように、土砂ａの供給すべき適正重量
を勘案して、所定の厚さにて均等となるよう層状の盛り
土を行い、軟弱土ｃの変位が生じないように、埋立てて
行くことになる。

【０００４】従って、上記工法を実施するには、軟弱土
ｃの上記した側方流動や円弧滑り等の初期変位量を検知
して、当該検知結果に基づく土砂投入量や押え盛り土量
の調整等に関して盛り立ての管理を行う必要がある。

【０００５】既に海洋開発の大規模化に伴い、基礎工事
を行う上で、海底地形の測定が実施されているが、これ
には、音響測深機を用い、面ではなく、点として測る方
法が実施されている。しかし、この方法では船の動揺の
影響や潮位補正の問題、また三次元的な面としての把握
が難しい等の難点があり、精度が要求される工事管理へ
の利用には不適であるとされている。

【０００６】そこで、近年、大水深下に巨大主塔基礎を
着底設置する等の場合にあって、海底掘削面の管理方法
として、マルチファンビーム・システムや光通信データ
オンライン管理システムが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の両シス
テムにあっては、多くの機器および器材が必要で、測定
作業も大がかりとなる上、作業に時間もかかり、かつ多
くの労力を費さねばならないといった問題がある。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
請求項１の海底地盤変位計測方法にあっては、ＧＰＳと
して知られている測位システムを利用して、変位の予想
される海底地盤上の所要複数箇所である計測基盤上にあ
って、フロート付きの連繋体を静置しておき、これらの
連繋体に測量船上にて海底地盤測定装置を連結し、これ
により、一箇所毎にＧＰＳによる三次元的な測定を行う
ようにすることで、現場での測定作業を少ない測定者に
より短時間内でできるようにすると共に、測定結果の解
析作業をも短縮化可能とし、かつ、他の作業を同時に併
行して実施することができ、しかも高い測定精度の管理
を行い得るようにしようとするのが、その目的である。

【０００９】請求項２の海底地盤変位計測装置にあって
は、請求項１の方法を実施するのに用いることができ、
これを能率的に実施し得るようにしており、さらに請求
項３では、同じく請求項１の方法を、より簡易な構成に
よって効率的に実施し得るようにしている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため請求項１にあっては変位の予想される海底
地盤上の所要複数測点に、各計測基盤を定置して、この
各計測基盤に連結したフロート付きの連繋体を、常時海
水面上から突出させておき、測量船で上記の測点間を次
々移動して上記の各連繋体に、ＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ
受信機、傾斜計を具備してなる海底地盤測定装置を、当
該測量船の測定者により連結して、上記傾斜計により、
その全体の垂直合わせを行い、当該海底地盤測定装置の
基点につき、ＧＰＳによる測位システムにより三次元測
位を行い、これによって測知された当該各測点位置にお
ける標高値から、上記基点より前記の計測基盤までの測
定装置長である既知数を差し引くことによって、当該測
点における海底地盤の標高値を求めるようにしたことを
特徴とする海底地盤変位計測方法を提供しようとしてい
る。

【００１１】また、請求項２にあっては変位の予想され
る海底地盤上の所要複数測点に定置される計測基盤と、
この基盤上に下端がユニバーサルジョイントによって連
結されているロッドと、ＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ受信機
と傾斜計とを有し、上記ロッドの上端に、当該ロッドと
同軸上に着脱自在なるよう連結可能な海底地盤測定装置
とを備え、上記ロッドには、潮位に追従して浮力により
昇降動するフロートが付装されていると共に、フロート
の抜止め用であるストッパが設けられていることを特徴
とする海底地盤変位計測装置を提供しようとしている。

【００１２】さらに、請求項３にあっては、変位の予想
される海底地盤上の所要複数測点に定置される計測基盤
と、この基盤上に下端が連結されていると共に、上端に
フロートが連結されている可撓性の連繋体と、ＧＰＳア
ンテナ、ＧＰＳ受信機と傾斜計式鉛直センサーを有し、
上記フロートに同軸状態にて着脱自在なるよう連結可能
な海底地盤測定装置とが具備されていることを特徴とす
る海底地盤変位計測装置を、その内容としている。

【００１３】

【作用】軟弱土（ヘドロ）の上に盛り土を行うと、盛土
の圧力によって軟弱土層が円弧滑り等の変位をおこし、
盛り土の法尻近傍に盤ぶくれ、側方流動の現象が生じ
る。この変位現象を検出して盛り土の適正な管理を行う
ため、当該変位の予想される海底地盤上の所要複数測点
に鋼板等、重量のある計測基盤を定置し、この計測基盤
における下面の位置につき、その標高等三次元的の経時
変化を計測することで海底地盤の変位を検出する。

【００１４】すなわち、本発明に係る海底地盤変位計測
方法によるときは、変位の予想される海底地盤上測点で
ある所要複数箇所に、上記の計測基盤を各々定置し、こ
の各計測基盤上に連結のフロート付き連繋体を海水面か
ら浮上させておく。

【００１５】測量船からの直視により、所望の連繋体ま
で移動して行き、測定者によりＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ
受信機と傾斜計を備えた海底地盤測定装置を上記連繋体
に連結したならば、海面上でこの連繋体の垂直姿勢を傾
斜計で確認することで、上記したＧＰＳ受信機の基点に
つき、その三次元位置を測定する。

【００１６】上記計測基盤の底面から上記したＧＰＳ受
信機により定められた基点までの測定装置長（高さ）
は、既知数であるから、上記した基点の三次元位置にお
ける標高については、当該測定値から、上記測定装置長
を差し引くことで、計測基盤下面の地盤面における標高
が算定できることになる。

【００１７】測量船により測点間移動を行い、一箇所毎
に上記の如き測定を行い、複数箇所を測定することで、
地盤面全体の変位を検出管理することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。まず、本願の請求項１である海底地盤変位
計測方法の説示に先だって、同方法に適用することので
きる請求項２および請求項３に係る海底地盤変位計測装
置について詳記する。

【００１９】先ず、請求項２の上記装置を示す図１およ
び図２の実施例につき説示すると、鋼板等、比重の大き
な素材により形成した計測基盤１の上面中央部には、ユ
ニバーサルジョイント２を介して連繋体３としてのロッ
ド３ａにおける下端が連結されており、この計測基盤１
は、変位の予想される海底地盤４上に定置できるよう
に、上記の如く、鋼板等の重量材を用いることとなる
が、潮流の速い場所では、さらに図示しないアンカーを
使用することで、当該定位置が確保されるようにするの
がよい。

【００２０】上記ロッド３ａは、計測基盤１を海底地盤
４上に定置した状態において、最高潮位ａのときにも、
水面から所要長さだけ突出する長さに設定するが、この
際、図２の測量船５における測定者６が識別しやすいよ
うに、目に付きやすい色によって着色しておくのがよ
い。

【００２１】上記のロッド３ａは、その頂部が前記の如
く常時、海水面ｂ上への突出状態が確保されるように、
潮位に追従して軸方向へスライド自在としたフロート７
が外装されていると共に、図２のように最高潮位ａであ
っても、当該ロッド３ａの頂部に、後述する海底地盤測
定装置８を連結しようとする際、当該連結が妨げられな
いように、上端部近傍には、フロート７に対するストッ
パ９が固設されている。

【００２２】上記の海底地盤測定装置８は、図１に示し
た人工衛星１０から常時送信されてくる電波（準マイク
ロ波）を受信するためのＧＰＳアンテナ８ａと、これに
接続されたＧＰＳ受信機８ｂと、上記ＧＰＳアンテナ８
ａの下位に同軸上にて連設された傾斜計８ｃと、これに
接続した増幅器８ｅ、そして、前記のＧＰＳ受信機８ｂ
および上記増幅器８ｅの各出力側が接続されているコン
ピュータ８ｄ（パーソナルコンピュータ）とを具備して
いる。

【００２３】また、上記した海底地盤測定装置８におけ
る傾斜計８ｃの下端には、パイプなどによる連結部８ｆ
が形成されていて、図２に示したように、測定者６が測
量船５に乗って、上記のロッド３ａの位置まで行き、当
該ロッド３ａの頂部に、連結部８ｆを嵌挿または挿入し
たり、螺合するといった適宜の手段にて連結すること
で、上記した海底地盤測定装置８をロッド３ａと同軸に
して、かつ着脱自在なるよう連結できるようにしてあ
る。

【００２４】尚、ここで、上記計測基盤１の下面、つま
り、海底地盤４の上面から、上記した海底地盤測定装置
８における頂部、すなわちＧＰＳアンテナ８ａの頂部ま
での測定装置長Ｌは、図３の如く予め計測されている既
知数である。

【００２５】次に、請求項３に係る海底地盤測定装置に
つき説示する。図３および図４に示したように、計測基
盤１は上記したものと同じであるが、連繋体３には前記
の同ロッド３ａに代えて、コード、ワイヤ、紐等のよう
な可撓性部材３ｂが使用されており、当該連繋体３の下
端は、フック等の連係具１１ａによって上記計測基盤１
上面の中央部に固設した連結環１２に連結され、その上
端は、連係具１１ｂによりフロート７に連結されてい
る。

【００２６】上記フロート７が最高潮位ａのときにも海
水中に沈むことなく、海水面ｂ上に浮遊可能なるよう上
記した連繋体３の長さが設定されており、また、上記フ
ロート７の頂部には、後述する海底地盤測定装置８用の
連結用フック１３が設けられている。

【００２７】上記海底地盤測定装置８は、図３に示す通
りＧＰＳアンテナ８ａに、順次ＧＰＳ受信機８ｂとコン
ピュータ８ｄが接続されており、上記のＧＰＳアンテナ
８ａの下位には、傾斜計式鉛直センサーとしての傾斜計
８ｇが鉛直状に連設され、これには把手８ｈが形成され
ている。また、上記した海底地盤測定装置８の下端に
は、連結用リング１４を固設して前記フロート７の連結
用フック１３が着脱自在なるよう係止されている。

【００２８】この場合も、測定者６は測量船５に乗っ
て、連繋体３の位置まで移動し、ここで、当該連繋体３
のフロート７に、海底地盤測定装置８を連結することに
なるが、この際、上記連繋体３は可撓性部材３ｂにより
形成されているので、当該連結の後、測定者が把手８ｈ
を持って引き上げるようにし、これにより図３の通り連
繋体３を緊張させると共に、上記傾斜計８ｇにより当該
海底地盤測定装置８の鉛直合わせを行うことになる。こ
の際、前記の如く計測基盤１の下面から上記した海底地
盤測定装置８の頂部における基点Ｐまでの測定装置長Ｌ
は、予め計測された既知数である。ここで、上記の基点
Ｐは、ＧＰＳ受信機８ｂによって定められたＧＰＳアン
テナ等に求められるものである。

【００２９】このような図２の海底地盤測定装置８を用
いての計測に際しては、上記計測基盤１を、図示しない
アンカーボルト等によって海底地盤４に固定し、上記し
た連繋体３である可撓性部材３ｂの緊張および当該装置
の鉛直合わせを行う際に、計測基盤１が海底地盤４から
浮き上がることなく、所定位置が保持されるようにする
のがよい。

【００３０】次いで、本願の請求項１に係る海底地盤変
位計測方法につき、以下説明すると、上記の如き海底地
盤変位計測装置（以下、これを単に本計測装置と云う）
を用いて、前記のＧＰＳにより三次元測位を行うのであ
るが、図５に示したように、軟弱土の上に盛土を行う場
所にあって、変位の予想される海底地盤４上の所望複数
箇所に、既述の本計測装置における計測基盤１を定置す
る。この際、最高潮位のときにも、既述ロッド３ａの頂
部またはフロート７が水面ｂ上に露出するように、予め
水深に対応して、その長さを決定する。

【００３１】計測者６は、測量船５で移動し、請求項２
に係る海底地盤測定装置８を使用する場合には、これを
上記したロッド３ａの頂部に同軸状となるように連結
し、傾斜計８ｃにより当該装置が垂直になるよう調整
し、海底地盤測定装置８における前記の基点Ｐにつき、
その三次元位置を既知のＧＰＳによって測定する。

【００３２】上記基点Ｐの三次元位置における測定値か
ら、これにより特定されることとなる当該地点の平面的
変動が把握されると共に、標高値が得られるから、この
標高値から、前記測定装置長Ｌを差し引くことで、計測
基盤１下面である海底地盤４の標高値を、コンピュータ
８ｄにより算出することができる。

【００３３】上記したようにして、所定の基点Ｐにおけ
る三次元位置の測定を行ったならば、測定者６は測量船
５によって多数設定された測点間を移動して、他のロッ
ド３ａの頂部に次々と海底地盤測定装置８を連結し、上
述の如く基点Ｐに対する三次元位置の測定を繰り返すこ
ととなる。

【００３４】請求項３に係る本計測装置を用いたとき
は、船上から海底地盤測定装置８をフロート７に連結し
て、把手８ｈ、８ｈを持つことで、当該海底地盤測定装
置８を引き上げ、これにより可撓性をもった連繋体３を
図３のように緊張させると共に、傾斜計８ｇにより鉛直
合わせを行う。その後の手順は既述の方法と同様にして
基点Ｐの三次元位置、すなわち平面的な変位と標高的な
変位を測定する。尚、図５において、１５は地上に設置
したＧＰＳ基地局、１６は解析作業等を行うための中央
制御室、１７は盛土等の搬入用浮桟橋（台船）を各々示
する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１による海
底地盤変位計測方法によれば、予め変移が予想される海
底地盤上に定置させておいた所要複数箇所における連繋
体に対して、測量船で測定間移動を行うことにより、次
々と海底地盤測定装置を連結し、当該装置の基点位置を
一箇所毎に、ＧＰＳにより三次元的に測定するものであ
るから、現場での測定作業を１人で、かつ容易な操作に
よって迅速に行うことができると共に、地盤の標高値
を、測定標高値から測定装置長を差引くだけで得られ、
解析作業もパーソナルコンピュータ等を用いることによ
って可能となり短時間で高範囲にわたる海底地盤の変位
を計測することができると共に、解析中は、他の作業を
同時に併行して行うことが可能である。

【００３６】また、請求項２の海底地盤変位計測装置に
よれば、常に測量船の測定者が、海上から突出状態にあ
るロッドの存在を確保できるだけでなく、当該ロッドの
連繋体に海底地盤測定装置を着脱自在に連結して、垂直
状態が得られるようにすればよいから、迅速にして容易
な作業により、請求項１の方法を実施することができ
る。

【００３７】さらに、請求項３の海底地盤変位計測装置
にあっては、これまた上述方法に適用できる諸機能を備
えているだけでなく、特に海底地盤測定装置の連結され
る連繋体が、ロープ、紐等による可撓性部材からなっ
て、その上端にフロートを連結するだけの簡易な構成で
すみ、コスト的にも有利である上、フロートは海水面上
に浮遊することから、広大な海上においても測量船上の
測定者が、容易に確認できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る海底地盤変位計測方法の実施に
用いられる請求項２に係る海底地盤変位計測装置を示す
一実施例の使用状態における正面説明図である。

【図２】同上実施例におけるロッドに海底地盤測定装置
を連結する状態を示した正面説明図である。

【図３】請求項１に係る海底地盤変位計測方法の実施に
用いられる請求項３に係る海底地盤変位計測装置の一実
施例を示す使用状態の正面説明図である。

【図４】同上実施例におけるフロートに海底地盤測定装
置を連結する状態の正面図である。

【図５】請求項１に係る海底地盤変位計測方法を実施し
ている現場全体を示す斜視図である。

【図６】軟弱土上へ盛土した状態を示す縦断正面説明図
である。

【符号の説明】

１ 計測基盤 ２ ユニバーサルジョイント ３ 連繋体 ３ａ ロッド ３ｂ 可撓性部材 ４ 海底地盤 ５ 測量船 ７ フロート ８ 海底地盤測定装置 ８ａ ＧＰＳアンテナ ８ｂ ＧＰＳ受信機 ８ｃ 傾斜計 ８ｇ 傾斜計 ｂ 海水面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変位の予想される海底地盤上の所要複数
   測点に、各計測基盤を定置して、この各計測基盤に連結
   したフロート付きの連繋体を、常時海水面上から突出さ
   せておき、測量船で上記の測点間を次々移動して上記の
   各連繋体に、ＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ受信機、傾斜計を
   具備してなる海底地盤測定装置を、当該測量船の測定者
   により連結して、上記傾斜計により、その全体の垂直合
   わせを行い、当該海底地盤測定装置の基点につき、ＧＰ
   Ｓによる測位システムにより三次元測位を行い、これに
   よって測知された当該各測点位置における標高値から、
   上記基点より前記の計測基盤までの測定装置長である既
   知数を差し引くことによって、当該測点における海底地
   盤の標高値を求めるようにしたことを特徴とする海底地
   盤変位計測方法。
2. 【請求項２】 変位の予想される海底地盤上の所要複数
   測点に定置される計測基盤と、この基盤上に下端がユニ
   バーサルジョイントによって連結されているロッドと、
   ＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ受信機と傾斜計とを有し、上記
   ロッドの上端に、当該ロッドと同軸上に着脱自在なるよ
   う連結可能な海底地盤測定装置とを備え、上記ロッドに
   は、潮位に追従して浮力により昇降動するフロートが付
   装されていると共に、フロートの抜止め用であるストッ
   パが設けられていることを特徴とする海底地盤変位計測
   装置。
3. 【請求項３】 変位の予想される海底地盤上の所要複数
   測点に定置される計測基盤と、この基盤上に下端が連結
   されていると共に、上端にフロートが連結されている可
   撓性の連繋体と、ＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ受信機と傾斜
   計式鉛直センサーを有し、上記フロートに同軸状態にて
   着脱自在なるよう連結可能な海底地盤測定装置とが具備
   されていることを特徴とする海底地盤変位計測装置。