(57)【要約】【課題】河川あるいは地下水のある地盤等に掘削坑等を構築する場合、泥水中で着底地盤等の状態を視覚により確認する。【解決手段】内部に光源装置１６及び水中カメラ１２を装着し底部を開口した筐体１１を、その底部開口面が掘削地盤３０に近接する姿勢で地上から水中３３に吊下し、筐体１１の開口周縁に隙間を形成する複数の短足２１を備え、筐体１１内に地上から清水を送水し、筐体１１内の泥水を清水で置換し、水中カメラ１２によって掘削地盤３０のコンタクトを観察する視認装置１０である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に光源及び視認手段を装着し底部を開口した筐体をその開口面が水底地盤に近接する姿勢で地上から水中に吊下し、該筐体内に清水を送水し、水底地盤を観察することを特徴とする地盤の視認方法。
【請求項２】
前記筐体の底部開口周縁に隙間を形成する複数の短足を備えた筐体を用い、該隙間から清水を漏出させることを特徴とする請求項１記載の地盤の視認方法。
【請求項３】
前記筐体の底部開口周縁に水底地盤との隙間をシールする隔壁スカートを備えると共に、筐体内水を吸出して排水する排水手段を併せ備え、送水した清水量とバランスする量を排水することを特徴とする請求項１記載の地盤の視認方法。
【請求項４】
前記筐体内に、前記光源及び前記視認手段が装着されると共に清水で満たされる該筐体内上部の清水空間と、排出すべき濁水で満たされる該筐体内下部の濁水空間とを隔離する透明で伸縮自在な膜状隔壁を設け、前記筐体内上部の清水空間内に清水を送水して前記膜状隔壁を筐体内下部方向に膨出させると共に前記濁水空間内の濁水を排出し、膨出させた膜状隔壁を水底地盤に密着させて該膜状隔壁を通して水底地盤を観察することを特徴とする請求項１記載の地盤の視認方法。
【請求項５】
下面を開口し、四周及び上面を閉鎖し、下面が下向になるように重錘を備えた筐体と、該筐体内に装着した光源装置及び水中カメラ装置と、該筐体内に清水を送水する清水送水装置と、前記光源装置及び水中カメラ装置を作動させ画像を地上に送達する制御装置とを備えたことを特徴とする地盤の視認装置。
【請求項６】
前記筐体内に、前記光源装置及び前記水中カメラ装置が装着されると共に清水で満たされる該筐体内上部の清水空間と、排出すべき濁水で満たされる該筐体内下部の濁水空間とを隔離する透明で伸縮自在な膜状隔壁を備え、前記清水送水装置が前記筐体内上部の清水空間内に清水を送水する送水パイプを有することを特徴とする請求項５記載の地盤の視認装置。
【請求項７】
前記膜状隔壁の濁水空間側に、撥水処理加工が施された表面を有することを特徴とする請求項６記載の地盤の視認装置。
【請求項８】
前記筐体が、内外水圧差に応じて拡大縮小する内容積可変室を前記清水空間の上部に付設したことを特徴とする請求項６記載の地盤の視認装置。
【請求項９】
前記内容積可変室の頂端に、該内容積可変室から該清水送水装置への清水の逆流を規制する弁を備えたことを特徴とする請求項８記載の地盤の視認装置。
【請求項１０】
前記清水送水装置が前記筐体内下部の濁水空間内に清水を送水する送水パイプを有することを特徴とする請求項６記載の地盤の視認装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オープンケーソン沈下方式で立坑を掘削しながらケーソンを水中に沈下する工程等における泥水中の掘削地盤の視認方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、河川あるいは地下水のある地盤等にオープンケーソン沈下方式で立坑（掘削坑）等を掘削してケーソンを沈設させる場合、あるいは、ベントナイト液、泥水で掘削壁面を押えて素掘掘削した掘削坑の場合、泥水中で立坑底の着底地盤や掘削孔の壁面等の状態を視覚により確認することは困難であり、従来、このような掘削地盤をリアルタイムで視認する技術は知られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は例えば、オープンケーソン沈下方式で立坑（掘削坑）等を掘削してケーソンを沈設させる場合等に、従来不可能であった着底地盤等の状態を直接視覚することができるようにし、その視認結果に基づいて、最も効率的な掘削を行うことができるようにした技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、内部に光源及び視認手段を装着し底部を開口した筐体をその開口面が水底地盤に近接する姿勢で地上から水中に吊下し、該筐体内に清水を送水し、水底地盤を観察することを特徴とする地盤の視認方法である。
【０００５】
この技術は、例えば、オープンケーソン沈下方式で立坑（掘削坑）等を掘削してケーソンを沈設させる場合等に、好適に適用することができる。
【０００６】
上記地盤の視認方法において、前記筐体の底部開口周縁に隙間を形成する複数の短足を備えた筐体を用い、この隙間から清水を漏出させることによって、筐体内部を清水が充満した雰囲気に保つことができ、好ましい。
【０００７】
また、上記地盤の視認方法において、前記筐体の底部開口周縁に掘削底盤との隙間をシールする隔壁スカートを備えると共に、筐体内水を吸出する排水手段を併せ備えることによって、送水した清水量とバランスする量の泥水を排水し、筐体内の泥水を清水に置換し、視界を清水雰囲気に保つと好適である。
【０００８】
また、上記地盤の視認方法において、前記筐体内に、前記光源及び前記視認手段が装着されると共に清水で満たされる該筐体内上部の清水空間と、排出すべき濁水で満たされる該筐体内下部の濁水空間とを隔離する透明で伸縮自在な膜状隔壁を設け、前記筐体内上部の清水空間内に清水を送水して前記膜状隔壁を筐体内下部方向に膨出させると共に前記濁水空間内の濁水を排出し、膨出させた膜状隔壁を水底地盤に密着させて該膜状隔壁を通して水底地盤を観察することがさらに好ましい。
【０００９】
ここで、本発明で用いる膜状隔壁とは合成樹脂膜等であって、例えばアコーデオン状に折り畳まれる形状を有して筐体内を上下方向に移動自在なものや、膜状隔壁自体が膨張収縮又は膨出縮小するなど伸縮することによって筐体内を上下方向に変形自在なものや、これらを組み合わせたものをいう。
【００１０】
このような膜状隔壁が設けられた筐体を用いた上記地盤の視認方法によれば、清水で満たされる清水空間内に前記光源装置及び前記水中カメラ装置が装着されることから、排出すべき濁水は筐体内の空間のうちの上記濁水空間内に満たされる濁水のみとなり、筐体内の全空間に満たされる濁水を排出する方法よりも、より短時間で濁水を排出して水底地盤を観察することができる。従って、例えば排出すべき泥水や濁水の濃度が高い場合や、観察する水底地盤が厚い浮泥で覆われている場合などであっても、短時間で水底地盤を観察することができる。
【００１１】
上記本発明方法を好適に実施することができる本発明の装置は、下面を開口し、四周及び上面を閉鎖し、下面が下向になるように重錘を備えた筐体と、この筐体内に装着した光源装置及び水中カメラ装置と、筐体内に清水を送水する清水送水装置と、前記光源装置及び水中カメラ装置を作動させ画像を地上に送達する制御装置とを備えたことを特徴とする地盤の視認装置である。
【００１２】
この視認装置は地上から立坑掘削底盤上まで吊下する吊下装置を備え、必要に応じて随時立坑底盤の状況を観察する。
【００１３】
また、上記地盤の視認装置において、前記筐体内に、前記光源装置及び前記水中カメラ装置が装着されると共に清水で満たされる該筐体内上部の清水空間と、排出すべき濁水で満たされる該筐体内下部の濁水空間とを隔離する透明で伸縮自在な膜状隔壁を備え、前記清水送水装置が前記筐体内上部の清水空間内に清水を送水する送水パイプを有することが好ましい。
【００１４】
このような好ましい装置によれば、筐体内の全空間に満たされる濁水を清水で置き換える方法よりも、より短時間で濁水を排出して水底地盤を観察することができる。
【００１５】
また、上記地盤の視認装置において、前記膜状隔壁の濁水空間側に、撥水処理加工が施された表面を有することによって、その表面に汚れが付着することが防止されるため、高い視認性を保つことができ、好ましい。ここで、撥水処理加工とは、水との接触界面を透光性が良好な状態に保つために施す表面処理であって、例えばフッ素コーティング加工等をいう。
【００１６】
また、上記地盤の視認装置において、前記筐体が、内外水圧差に応じて拡大縮小する内容積可変室を前記清水空間の上部に付設したことによって、現場で水位調整することなく、筐体内外の圧力平衡を保つことができ、好適である。尚、この内容積可変室の最大容積は、観察する水底地盤の深度に応じて決定される。
【００１７】
また、上記地盤の視認装置において、前記内容積可変室の頂端に、該内容積可変室から該清水送水装置への清水の逆流を規制する弁を備えたことによって、内容積可変室から清水送水装置に清水が急激に逆流することが抑制されるため、好ましい。
【００１８】
また、上記装置において、前記清水送水装置が前記筐体内下部の濁水空間内に清水を送水する送水パイプを有することによって、濁水空間内に満たされる濁水をその清水によって攪拌すると共に強制的に排出することができるため、より一層短時間で濁水空間内を清水で置き換えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来、直接視認することができなかったオープンケーソン沈下方式の立坑掘削等における掘削地盤の状況を目視で把握することができるようになったので、この情報に基づき、適時適切な処理を行うことが可能となり、ケーソン沈設作業等の能率向上に極めて有用であり、寄与するところが大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、地上から立坑の着底地盤等に、底部を開放した筐体を地盤に密着するように吊り降ろし、周囲の泥水と隔絶された空間をつくり、この空間内を清水で置き換えることによって視認可能にする。この筐体内に光源およびカメラ等を挿入し、あるいはあらかじめ備えておき、地上から操作等を行い着底地盤等の状態を視覚により観察する技術である。
【００２１】
以下図面を参照してオープンケーソン沈下方式の場合を具体例として本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図２に本発明が適用されるオープンケーソン沈下方式による掘削工程の全体縦断説明図を示した。ケーソン４０は、順次上端に継ぎ足しを行いながら、地上から、図示省略した圧入装置等により地中に沈設される。
【００２３】
ケーソン４０の下端には刃先４１が装着され、掘削地盤３０は図示省略したクラムシェル等により掘削され、ケーソンが地盤３０中に沈設される。掘削された地盤３０の上方は掘削土３１及び水に泥土の混合された泥水３２となっている。
【００２４】
図２では、本発明の実施例である視認装置１０をクレーン５０のフック５１で吊下装置５３により立坑内に吊下している状態を示している。吊下装置５３は、鋼管等からなり、必要に応じて蛇腹管その他の屈曲部を備えている。
【００２５】
総合連結部５２が吊下装置５３に装着されており、これにポンプ装置５４からの清水を送る送水管、水底の泥水を排水する排水管等の連絡管５５や電源ケーブル、制御ケーブル、モニター５６への情報伝達ケーブル等のケーブル類が集約されている。これらの管類やケーブル類は、吊下装置５３内を通って、筐体１１内に達している。
【００２６】
図１は図２のＡ部拡大図であって、本発明の実施例の地盤の視認装置１０の筐体１１を示す説明図である。視認装置１０は、筐体１１内部に水中カメラ１２、光源装置１６等を内蔵し、吊下装置１３により、掘削地盤３０に下端が接するように吊下されている。筐体１１は、下面が開放され、四周及び上面を閉鎖し、下面が下向になるように重錘を備えている。筐体１１の下面の開放面２２は筐体の底部開口周縁に隙間を形成する複数の短足２１を備えている。短足２１は、重錘を兼用する重い部材としてもよい。複数の短足２１は、地盤３０に接し、筐体１１の下縁と地盤３０との間に隙間を形成する。
【００２７】
視認装置１０を降下させて筐体１１が掘削地盤３０に着床したら、地上のポンプから、吊下装置１３内を通って清水を送水する。筐体１１内に供給された清水は筐体１１の下縁の隙間から漏出し、筐体１１内の掘削土３１及び泥水３２を筐体１１内から外部に排出させ、筐体１１内を清水で充満させる。なお図１中の符号３３は水中を示している。
【００２８】
筐体１１内に装着した光源装置１６及び水中カメラ１２を作動させることによって、筐体１１の下面の地盤３０の状態を地上のモニター５６（図２参照）で視認することができる。
【００２９】
図３は本発明の別の実施例の視認装置１０を示すものである。図１に示す実施例と異なる点は、筐体１１の底部開口周縁に隔壁スカート２３を備え、筐体１１の底部開口周縁と掘削底盤３０との隙間をシールし、清水２５を供給する給水管１４と、筐体１１内の泥水２６を吸引排水する排水管１５を備えたことである。立坑の深度が大きい場合には排水管１５の下端に水中ポンプを備えて揚水してもよい。この排出する泥水量は供給する清水量とバランスさせる。筐体１１内が全面的に清水雰囲気になったら、光源装置１６、水中カメラ１２を作動させて掘削地盤３０の状況を視認することは図１の場合と同様である。なお、筐体１１の外面に重錘１７が取付けられている。その他の参照符号は図１と同様である。
【００３０】
図４は本発明のさらに別の実施例の視認装置１０を示すものである。この例は、特に清水による噴出流速を大きくして掘削地盤表面の洗浄能力を大きくしたものである。筐体１１の底部開口周縁を水流２７の速度が大になるような形状の切欠等を備えた部材２４とする。図４はケーソンの刃先近傍に向けて清水を噴出している状況を示すもので、電源装置や水中カメラ等の図示を省略してある。
【００３１】
なお、図４中の符号３３は水中、符号３４は水面を示している。
【００３２】
図５〜図８は本発明のさらに別の実施例の視認装置１０を示すものである。この例は、例えば排出すべき泥水や濁水の濃度が高い場合や、観察する水底地盤が厚い浮泥で覆われている場合などであっても、上述した各実施例の視認装置を用いるよりも短時間で水底地盤を観察することができるものである。
【００３３】
図５〜図８に示す実施例の視認装置１０が図１に示す実施例と大きく異なる点は、筐体１１内に、光源装置１６及び水中カメラ１２が装着されると共に清水で満たされる筐体１１内上部の清水空間１１ａと、排出すべき濁水で満たされる筐体１１内下部の濁水空間１１ｂとを隔離する透明で伸縮自在な膜状隔壁１８を設けたことである。この膜状隔壁１８は合成樹脂膜等であって、アコーデオン状に折り畳まれる形状を有し隔壁自体が膨張収縮又は膨出縮小するなど伸縮することによって筐体１１内を上下方向に位置変更自在かつ変形自在なものであって、アコーデオン状に折り畳まれた形状で筐体１１の内壁に取り付けられている。また、この膜状隔壁１８の濁水空間１１ｂ側に、汚れの付着を防止して水との接触界面を透光性が良好な状態に保つことによって高い視認性を確保するための表面処理であるフッ素コーティング加工等の撥水処理加工が施された表面１８ａを有する。
【００３４】
筐体１１の、膜状隔壁１８が取り付けられる部分の下方部分に窪み１１ｃが形成されており、折り畳まれた膜状隔壁１８が下方にずり落ちてしまうことが防止されている。また、筐体１１内の膜状隔壁１８が取り付けられる部分の直上部分には、膜状隔壁１８が上方に上がり過ぎることを防止するための粗い金網状格子１９が設けられている。
【００３５】
清水空間１１ａの上部には、通水孔６１ａを有する筒状外套６１に囲われた、内外水圧差に応じて拡大縮小する、軟質チューブ製の内容積可変室６２が付設されている。このような内容積可変室６２が付設されていることによって、現場で水位調整することなく、筐体１１内外の圧力平衡を保つことができる。尚、この内容積可変室６２の最大容積は、観察する掘削地盤３０の深度に応じて決定される。
【００３６】
また、ポンプ装置５４（図２参照）が、筐体１１内上部の清水空間１１ａ内に清水を送水する清水空間用送水パイプ６３を有する。この清水空間用送水パイプ６３は、清水空間用送水ホース６４を介してポンプ装置５４（図２参照）に繋がれており、内容積可変室６２を貫通して清水空間１１ａに清水を送水するものである。また、清水空間用送水パイプ６３の、内容積可変室６２を貫通する部分には開孔６３ａが設けられており、内容積可変室６２にも清水を送水する。
【００３７】
内容積可変室６２の頂端の、清水空間用送水ホース６４から清水が送水される部分には、内容積可変室６２からポンプ装置５４への清水の逆流を規制する、複数の孔があけられた孔あき弁６５が備えられている。この孔あき弁６５は、清水空間用送水ホース６４から内容積可変室６２に清水が送水される際には弁が開放状態となる。また、内容積可変室６２から清水空間用送水ホース６４に清水が流れる際には弁は閉鎖状態となるものの、孔あき弁６５にあけられた複数の孔を通って規制された状態で清水が流れる。
【００３８】
また、ポンプ装置５４（図２参照）が、筐体１１内下部の濁水空間１１ｂ内に清水を送水する濁水空間用送水パイプ６６を有する。この濁水空間用送水パイプ６６は、濁水空間用送水ホース６７を介してポンプ装置５４（図２参照）に繋がれており、内容積可変室６２及び清水空間１１ａを貫通して濁水空間１１ｂに清水を送水するものである。このような濁水空間用送水パイプ６６を有することによって、濁水空間１１ｂ内に満たされる濁水をその清水によって攪拌すると共に強制的に排出することができる。
【００３９】
濁水空間１１ｂの底部開口周縁に、軟質ゴム等のスカート２８を備え、濁水空間１１ｂの底部開口周縁と掘削地盤３０との隙間をシールしている。また、スカート２８の上部には、濁水空間１１ｂ内側から外側へのみ開く逆止弁２９が備えられている。
【００４０】
このように構成された図５〜図８に示す実施例の視認装置１０は、クレーン５０（図２参照）のフック５１（図２参照）で吊りワイヤ５７により立坑内に吊下されている。
【００４１】
以下、図５〜図８に示す実施例の視認装置１０の筐体１１内上部の清水空間１１ａ内に清水を送水して膜状隔壁１８を筐体１１内下部方向に膨出させると共に濁水空間１１ｂ内の濁水を排出し、膨出させた膜状隔壁１８を掘削地盤３０に密着させて膜状隔壁１８を通して掘削地盤３０を観察する手順を説明する。
【００４２】
先ず、図５に示すように、清水空間用送水ホース６４及び清水空間用送水パイプ６３を通じて清水を送水し、内容積可変室６２内及び清水空間１１ａ内に清水を満たしながら水中３３に視認装置１０を吊り下ろす。尚、この時点では、膜状隔壁１８は、アコーデオン状に折り畳まれた形状を保っている。視認装置１０が泥水中に没する時点で清水供給を中止する。
【００４３】
図６に示すように、視認装置１０を次第に吊り下ろす時、内容積可変室６２には筒状外套６１に設けられた通水孔６１ａを介して泥水の水圧が作用するようになっている。このため、内容積可変室６２内及び清水空間１１ａ内に満たされた清水は、孔あき弁６５を通って清水空間用送水ホース６４側に徐々に押し上げられるが、泥水位を越えることはない。このことにより、膜状隔壁１８が折り畳まれた状態を保ったまま視認装置１０を掘削地盤３０に設置できる。
【００４４】
視認装置１０が掘削地盤３０に着底した後、図７に示すように、濁水空間用送水ホース６７及び濁水空間用送水パイプ６６を通じて清水を濁水空間１１ｂ内に送水する。濁水空間１１ｂ内に清水が継続して送水されることによって、掘削地盤３０上方の浮泥の清掃が行われると共に、濁水空間１１ｂ内の泥水が逆止弁２９から排出される。
【００４５】
濁水空間１１ｂを清掃した後、図８に示すように、清水空間用送水ホース６４及び清水空間用送水パイプ６３を通じて、内容積可変室６２内及び清水空間１１ａ内に清水を送水する。内容積可変室６２内及び清水空間１１ａ内に清水を送水するに従って、内容積可変室６２内及び清水空間１１ａ内の圧力が泥水圧より高くなり、アコーデオン状に折り畳まれた膜状隔壁１８が膨出して掘削地盤３０に密着する。膜状隔壁１８が掘削地盤３０に密着した後は、清水圧を一定に保ち、視認装置１０内を安定した透明状態に保つ。
【００４６】
この後、視認装置１０の光源装置１６及び水中カメラ１２により膜状隔壁１８を通して掘削地盤３０の状態を撮影し、モニター５６により観察する。
【００４７】
このような膜状隔壁１８を備えた筐体１１を用いた地盤の視認方法によれば、清水で満たされる清水空間１１ａ内に光源装置１６及び水中カメラ１２が装着されることから、排出すべき濁水は筐体１１内の空間のうちの濁水空間１１ｂ内に満たされる濁水のみとなり、筐体１１内の全空間に満たされる濁水を排出する方法よりも、より短時間で濁水を排出して掘削地盤３０を観察することができる。従って、例えば排出すべき泥水や濁水の濃度が高い場合や、観察する水底地盤が厚い浮泥で覆われている場合などであっても、短時間で水底地盤を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例の説明図である。
【図２】実施例の全体説明図である。
【図３】別の実施例の説明図である。
【図４】さらに別の実施例の説明図である。
【図５】さらに別の実施例の視認装置１０を示す側断面図である。
【図６】さらに別の実施例の視認装置１０を示す側断面図である。
【図７】さらに別の実施例の視認装置１０を示す側断面図である。
【図８】さらに別の実施例の視認装置１０を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    視認装置
１１    筐体
１１ａ    清水空間
１１ｂ    濁水空間
１１ｃ    窪み
１２    水中カメラ
１３    吊下装置
１４    給水管
１５    排水管
１６    光源装置
１７    重錘
１８    膜状隔壁
１８ａ    表面
１９    金網状格子
２１    短足
２２    開放面
２３    隔壁スカート
２４    部材
２５    清水
２６    泥水
２７    水流
２８    スカート
２９    逆止弁
３０    掘削地盤
３１    掘削土
３２    泥水
３３    水中
３４    水面
４０    ケーソン
４１    刃先
５０    クレーン
５１    フック
５２    総合連結部
５３    吊下装置
５４    ポンプ装置
５５    連絡管
５６    モニター
５７    吊りワイヤ
６１    筒状外套
６１ａ    通水孔
６２    内容積可変室
６３    清水空間用送水パイプ
６３ａ    開孔
６４    清水空間用送水ホース
６５    孔あき弁
６６    濁水空間用送水パイプ
６７    濁水空間用送水ホース
【図１】
2006233742.tif 000003
【図２】
2006233742.tif 000004
【図３】
2006233742.tif 000005
【図４】
2006233742.tif 000006
【図５】
2006233742.tif 000007
【図６】
2006233742.tif 000008
【図７】
2006233742.tif 000009
【図８】
2006233742.tif 000010