(57)【要約】【課題】開口率を精度よく算定することのできるケーソンの開口率算定システム、開口率算定方法及び開口率算定プログラムを提供する。【解決手段】刃口の内側の掘残し部の壁面を含む掘削面までの距離を計測する計測装置と、計測データに基づいて掘削面の形状を特定する形状特定部と、形状特定部で特定された掘削面の形状を含むケーソンの縦断面図を作成する縦断面図作成部と、縦断面図における左右の掘残し部の壁面においてケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点を特定する最短点特定部と、縦断面図において左右の最短点を通る所定勾配のラインを左右の有効掘残し部ラインとして作成する有効掘残し部ライン作成部と、刃口の刃先を通る水平ラインと左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点を特定し、左右の刃口間の幅に対する該二つの交点間の幅の比率から開口率を算定する開口率算定部とを有する、ケーソンの開口率算定システムである。【選択図】図５
2019049142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーソンの底版の下面に設けられ、刃口の内側の掘残し部の壁面を含む掘削面までの距離を計測する計測装置と、
前記計測装置から送信される計測データに基づいて、前記掘削面の形状を特定する形状特定部と、
前記形状特定部で特定された前記掘削面の形状を含む前記ケーソンの縦断面図を作成する縦断面図作成部と、
前記縦断面図における左右の前記掘残し部の壁面において、前記ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点をそれぞれ特定する最短点特定部と、
前記縦断面図において、左右の前記最短点を通る所定勾配のラインを左右の有効掘残し部ラインとして作成する有効掘残し部ライン作成部と、
前記刃口の刃先を通る水平ラインと前記左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点を特定し、左右の前記刃口間の幅に対する該二つの交点間の幅の比率から開口率を算定する開口率算定部と、を有することを特徴とするケーソンの開口率算定システム。
【請求項２】
前記有効掘残し部ライン作成部において、前記有効掘残し部ラインの勾配は、土質の性状に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載のケーソンの開口率算定システム。
【請求項３】
土質が粘性土の場合、前記有効掘残し部ラインの勾配は、水平から４５度の角度に設定され、
土質が砂質土もしくは礫質土の場合、前記有効掘残し部ラインの勾配は、水平から４５度の角度に対して土質の内部摩擦角の所定割合が加算された角度に設定されることを特徴とする請求項２に記載のケーソンの開口率算定システム。
【請求項４】
前記ケーソンの開口率算定システムが平均開口率算定部をさらに有し、
前記縦断面図作成部において、複数の前記縦断面図を作成し、
前記開口率算定部において、前記縦断面図ごとの前記開口率を算定し、
前記平均開口率算定部において、各開口率の平均値から平均開口率を算定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のケーソンの開口率算定システム。
【請求項５】
ケーソンの底版の下面に設けられた計測装置を用いて、刃口の内側の掘残し部の壁面を含む掘削面までの距離を計測する計測工程と、
前記計測装置から送信される計測データに基づいて、前記掘削面の形状を特定する形状特定工程と、
前記形状特定工程で特定された前記掘削面の形状を含む前記ケーソンの縦断面図を作成する縦断面図作成工程と、
前記縦断面図における左右の前記掘残し部の壁面において、前記ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点をそれぞれ特定する最短点特定工程と、
前記縦断面図において、左右の前記最短点を通る所定勾配のラインを左右の有効掘残し部ラインとして作成する有効掘残し部ライン作成工程と、
前記刃口の先端を通る水平ラインと前記左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点を特定し、左右の前記刃口間の幅に対する該二つの交点間の幅の比率から開口率を算定する開口率算定工程と、を有することを特徴とするケーソンの開口率算定方法。
【請求項６】
前記有効掘残し部ライン作成工程において、前記有効掘残し部ラインの勾配を、土質の性状に基づいて設定することを特徴とする請求項５に記載のケーソンの開口率算定方法。
【請求項７】
土質が粘性土の場合、前記有効掘残し部ラインの勾配を、水平から４５度の角度に設定し、
土質が砂質土もしくは礫質土の場合、前記有効掘残し部ラインの勾配を、水平から４５度の角度に対して土質の内部摩擦角の所定割合を加算した角度に設定することを特徴とする請求項６に記載のケーソンの開口率算定方法。
【請求項８】
前記ケーソンの開口率算定方法は平均開口率算定工程をさらに有し、
前記縦断面図作成工程において、複数の前記縦断面図を作成し、
前記開口率算定工程において、前記縦断面図ごとの前記開口率を算定し、
前記平均開口率算定工程において、各開口率の平均値から平均開口率を算定することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のケーソンの開口率算定方法。
【請求項９】
ケーソンの開口率を算定するコンピュータに以下の処理を実行させるプログラムであって、
ケーソンの底版の下面の所定点から刃口の内側の掘残し部の壁面を含む掘削面までの距離に関する計測データに基づいて、前記掘削面の形状を特定する形状特定工程と、
前記形状特定工程で特定された前記掘削面の形状を含む前記ケーソンの縦断面図を作成する縦断面図作成工程と、
前記縦断面図における左右の前記掘残し部の壁面において、前記ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点をそれぞれ特定する最短点特定工程と、
前記縦断面図において、左右の前記最短点を通る所定勾配のラインを左右の有効掘残し部ラインとして作成する有効掘残し部ライン作成工程と、
前記刃口の先端を通る水平ラインと該左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点を特定し、左右の前記刃口間の幅に対する該二つの交点間の幅の比率から開口率を算定する開口率算定工程と、を実行させることを特徴とするケーソンの開口率算定プログラム。
【請求項１０】
前記有効掘残し部ライン作成工程において、前記有効掘残し部ラインの勾配を、土質の性状に基づいて設定することを特徴とする請求項９に記載のケーソンの開口率算定プログラム。
【請求項１１】
土質が粘性土の場合、前記有効掘残し部ラインの勾配を、水平から４５度の角度に設定し、
土質が砂質土もしくは礫質土の場合、前記有効掘残し部ラインの勾配を、水平から４５度の角度に対して土質の内部摩擦角の所定割合を加算した角度に設定することを特徴とする請求項１０に記載のケーソンの開口率算定プログラム。
【請求項１２】
前記ケーソンの開口率算定プログラムは平均開口率算定工程をさらに有し、
前記縦断面図作成工程において、前記ケーソンの中心を通る複数の前記縦断面図を作成し、
前記開口率算定工程において、前記縦断面図ごとの前記開口率を算定し、
前記平均開口率算定工程において、各開口率の平均値から平均開口率を算定することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のケーソンの開口率算定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーソンの開口率算定システム、開口率算定方法及び開口率算定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ニューマチックケーソン工法は、ケーソンの底版の下面を掘削機等で掘削して作業室を形成し、作業室への地下水浸入を防止するべく、作業室を地下水圧と同等の高気圧状態にしながらケーソンを設計深度まで沈設していく工法である。この工法は、ケーソンの不同沈下もしくは過沈下といった課題を有しており、例えばケーソンが傾斜したままの状態で沈設が進行すると、ケーソンの姿勢制御が困難になり得る。そのため、土質に応じて開口率を調整しながらケーソンの沈設を進める施工が行われる。
【０００３】
ケーソンの沈設に当たり、ケーソンの自重と荷重水等からなる沈下力が、沈下抵抗力を上回るように施工管理が実行される。この沈下抵抗力は、ケーソンと地盤との周面摩擦力、刃口付近の地盤反力、及び作業室内の気圧による揚圧力等からなる。この沈下抵抗力の一要素である地盤反力は、刃口の刃先に作用する反力と、刃口周辺の掘残し部に作用する反力との合計反力である。刃口の縦断面形状が台形（より詳細には逆台形）の場合と三角形（より詳細には逆三角形）の場合とで刃先に作用する反力が大きく相違し、ケーソンの平面寸法によっても当該刃先に作用する反力が相違するが、刃口の縦断面形状がいずれの場合であっても、ケーソンの沈設中に当該刃口の形状を調整（変更）することはできない。従って、ケーソンの沈設中においては、掘残し部がその下方の地盤と接する面積（言い換えれば、掘残し部の内側にある作業室の面積）を調整することにより、地盤反力の調整が行われる。ケーソンの刃口で囲まれた面積に対する、作業室の掘削底面積の比率に１００を乗じた値が開口率となり、この開口率を調整することになる。なお、例えばケーソンの中心を通る代表的な縦断面図を選定し、この縦断面図において、左右の刃口間の距離に対する、作業室の左右端の間の距離（左右の掘残し部の間の距離）の比率を求め、１００を乗じることにより開口率とすることもできる。例えば、ケーソンの中心を通る代表的な縦断面図において、開口率が８０％と算定された場合に、ケーソンの刃口で囲まれる面積に対する、作業室の掘削底面積の比率からなる開口率も同様に８０％と推定するものである。なお、掘残し部が存在しない場合、開口率は１００％となる。
【０００４】
ここで、図１を参照して、代表的な縦断面図に基づいて開口率を算定する方法を説明する。図１は、例えば平面視矩形のケーソンにおいて、長辺の任意の点において短辺に平行な鉛直面で切断した縦断面図であり、短辺の中点を通る中心線ＣＬを含む図である。ケーソン１００の左右端には逆台形状の刃口１０２がある。ケーソン１００の底版１０１の下面１０１ａには、走行レール１０１ｂが敷設され、走行レール１０１ｂに沿って掘削機２００の有する走行部２０１が走行自在に取り付けられている。掘削機２００が走行レール１０１ｂに沿って移動しながら、装置のアームの先端のアタッチメント（図示例はバケット２０２）にて地盤３００の掘削を行うことにより、作業室４００が形成されると同時に、刃口１０２の周辺には掘残し部３０２，３０３が形成される。
【０００５】
図１に示す縦断面図を用いて開口率を算定する場合、左右の刃先１０２ａ、１０２ｂ間の距離Ｗ１に対する、作業室４００の左右端の間の距離（掘削底面４０１の幅）Ｗ２の比率に１００を乗じることにより、開口率が算定される。すなわち、開口率＝（Ｗ２／Ｗ１）×１００となる。
【０００６】
図１に示すような例えば台形状の掘残し部３０２、３０３であれば、それらが安定的な形状を有していることより、当該掘残し部３０２，３０３に対して下方から作用する地盤反力Ｑをケーソン１００の底版１０１に十分に伝達することができる。
【０００７】
通常、ケーソンが設置される地盤では、表層からケーソンが着底される設計深度までの間に様々な性状の異なる土質が存在し、例えば、軟弱な粘性土、硬質な砂質土や砂礫土、礫質土等の互層構造の地盤内をケーソンが沈設される。例えばケーソンの刃口が軟弱な粘性土にある場合、ケーソンの沈下が進行し易いことから、掘残し部を多くして開口率を小さくすることにより、地盤反力の増大を図る。地盤反力の増大に伴って沈下抵抗力が増大することにより、ケーソンの沈下が抑制される。一方、ケーソンの刃口が硬質な砂礫土等にある場合、ケーソンが沈下し難いことから、掘残し部を少なくして開口率を大きくすることにより、地盤反力の低減を図る。地盤反力の低減に伴って沈下抵抗力が低減することにより、ケーソンの沈下が促進される。
【０００８】
従来、上記する開口率の算定に当たり、作業員が高気圧状態の作業室内に入って測量を行い、測量結果に基づいて例えば作業室の掘削底面の面積を求め、ケーソンの刃口で囲まれた面積との比率を計算して開口率を算定していた。あるいは、ケーソンの底版の下面に取り付けられている監視カメラ等で作業室内を撮影し、撮影画像に基づいて作業室の地盤面の形状を作図し、作図された形状に基づいて作業室の掘削底面の面積を求め、ケーソンの刃口で囲まれた面積との比率を計算して開口率を算定していた。
【０００９】
開口率の算定に当たり、作業員が作業室内で測量を行う方法では、作業室が高気圧状態にあることから作業員の安全性の問題があり、また、測量中はケーソンの沈設を停止する必要があるなど、様々な課題が存在する。一方、撮影画像に基づいて作業室の地盤面を作図する方法では、作図の精度が作図者の技量に委ねられることから、最終的に算定される開口率は定性的なものとなり易く、また、開口率の算定までに時間を要するといった課題が存在する。そこで、作業室にて作業員が測量することなく、また、より定量的かつ効率的に開口率を算定することのできる掘削状況管理システムが提案されている。この掘削状況管理システムは、ケーソンの底版の下面又は刃口部の内周面と地盤との接触位置を作業室の全周に亘って測定し、接触位置の平面位置の全周形状から開口断面積を算定し、刃口部の先端の全周形状から算定されたケーソン断面積と開口断面積とに基づいて、面積開口率を算定するシステムである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１７−０８２４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の掘削状況管理システムによれば、開口率を定量的かつ簡易に算定することができる。ところで、掘残し部の壁面は、作業室の掘削底面から斜め上方に向かって末広がりに施工され、多数の凹凸を有しているのが一般的である（図１参照）。従って、縦断面図において、掘残し部の壁面の凹凸を無視して概略的に見た場合、掘削作業が行われる作業室４００は逆台形状を呈し、作業室４００の左右にある掘残し部３０２，３０３は台形状を呈している（図１参照）。しかしながら、このような理想的な形状の掘残し部や作業室ばかりではなく、例えば図２に示すように、左右の掘残し部３０２，３０３が共に、それらの途中で深くえぐられて形成される場合もある。このように掘残し部３０２，３０３が歪な形状をしている場合であっても、掘削底面の幅Ｗ２が図１と同じ場合、開口率は（Ｗ２／Ｗ１）×１００にて算定されることから、図１で示す場合と同じ開口率になる。ただし、図２からも明らかなように、掘残し部３０２，３０３の形状より、これらが地盤反力Ｑをケーソン１００の底版１０１に十分に伝達できないことは明らかである。このように、凹凸量の激しい壁面を有する掘残し部がある場合において、精度よく開口率を算定する技術はこれまでに存在しない。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、開口率を精度よく算定することのできるケーソンの開口率算定システム、開口率算定方法及び開口率算定プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成すべく、本発明によるケーソンの開口率算定システムの一態様は、ケーソンの底版の下面に設けられ、刃口の内側の掘残し部の壁面を含む掘削面までの距離を計測する計測装置と、
前記計測装置から送信される計測データに基づいて、前記掘削面の形状を特定する形状特定部と、
前記形状特定部で特定された前記掘削面の形状を含む前記ケーソンの縦断面図を作成する縦断面図作成部と、
前記縦断面図における左右の前記掘残し部の壁面において、前記ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点をそれぞれ特定する最短点特定部と、
前記縦断面図において、左右の前記最短点を通る所定勾配のラインを左右の有効掘残し部ラインとして作成する有効掘残し部ライン作成部と、
前記刃口の刃先を通る水平ラインと前記左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点を特定し、左右の前記刃口間の幅に対する該二つの交点間の幅の比率から開口率を算定する開口率算定部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本態様によれば、作成された縦断面図における掘残し部において、ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点、言い換えれば、作業室側から見て最も刃口側にえぐられている点を通る有効掘残し部ラインにて左右の掘残し部の間の距離が補正される。そして、この補正された距離を用いて開口率を算定することより、地盤反力をケーソンの底版に十分に伝達できる掘残し部（有効な掘残し部）に基づいた開口率を算定することができる。ここで、本明細書において「縦断面図」とは、ケーソンや掘残し部を鉛直面で切断した際にできる断面図のことである。また、縦断面図作成部で作成されるケーソンの縦断面図は、ケーソンの中心を通る縦断面図である。例えば、円筒状のケーソンの場合は平面視円形の中心を通る鉛直線を含む縦断面図である。また、平面視矩形の箱型のケーソンの場合であって、短辺に平行な縦断面図を用いる場合は、長辺の任意の位置における短辺に平行な縦断面図（短辺の中心を通る鉛直線を含む）である。また、長辺に平行な縦断面図の場合は、短辺の任意の位置における長辺に平行な縦断面図（長辺の中心を通る鉛直線を含む）である。また、「刃先の先端を通る水平ライン」とは、厳密に刃先の先端を通る水平ラインの他、刃先から所定距離高い位置での水平ラインを含む意味である。例えば、底版の下面から刃口の刃先までの距離が２ｍであり、作業室の掘削底面が底版の下面から１．９ｍ当たりに造成されている場合に、「刃先の先端を通る水平ライン」を、文字通り刃先の先端を通る水平ラインとしてもよいし、掘削底面のレベルに揃えて、刃先から０．１ｍ高いレベルにて刃先の先端を通る水平ラインを作成してもよい。さらに、「ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点」に関し、「ケーソンの外壁面」とは、ケーソンの外側側面（例えば鉛直側面）の他、この外側側面に連続するケーソンの刃先先端や刃先面を含んでいる。例えば、ケーソンの外壁面が鉛直面である場合、この鉛直面でできる鉛直線に直交する水平線を引き、この水平線が掘残し部の壁面と交わる点までの距離を特定する。鉛直線に沿って移動させて複数の水平線を引いて水平線毎に掘残し部の壁面までの距離を特定し、最短の距離を与える交点を最短点とすることができる。また、他の例として、刃先の先端を通る所定勾配の斜線を引く。この斜線の勾配は、刃先が粘性土にある場合は４５度に設定でき、刃先が内部摩擦角φの砂質土等にある場合は、４５±φ／２度等に設定することができる。刃先を通る斜線に直交する垂線と掘残し部の壁面と交わる点までの距離を特定する。斜線に沿って移動させて複数の斜線に直交する垂線を引いて垂線毎に掘残し部の壁面までの距離を特定し、最短の距離を与える交点を最短点とすることができる。さらに、上記する、ケーソンの外壁面を構成する側壁の鉛直線等に基づいて特定された最短点と、外壁面を構成する刃先を通る斜線に基づいて特定された最短点とを比較し、短い方を最短点に選定する方法であってもよい。
【００１５】
また、本発明によるケーソンの開口率算定システムの他の態様は、前記有効掘残し部ライン作成部において、前記有効掘残し部ラインの勾配は、土質の性状に基づいて設定されることを特徴とする。
【００１６】
本態様によれば、土質の性状に基づいて有効掘残し部ラインの勾配が設定されることより、左右の掘残し部の間の距離をより一層高い精度で補正することができ、開口率をより一層高い精度で算定することができる。ここで、性状の異なる土質の互層構造を有する地盤にケーソンを沈設する場合、性状の異なる土質毎に、有効掘残し部ライン作成部において各土質に応じた勾配の有効掘残し部ラインが作成されるのが好ましい。
【００１７】
また、本発明によるケーソンの開口率算定システムの他の態様は、土質が粘性土の場合、前記有効掘残し部ラインの勾配は、水平から４５度の角度に設定され、
土質が砂質土もしくは礫質土の場合、前記有効掘残し部ラインの勾配は、水平から４５度の角度に対して土質の内部摩擦角の所定割合が加算された角度に設定されることを特徴とする。
【００１８】
本態様によれば、土質が粘性土の場合と、砂質土や礫質土の場合とで、本発明者等による過去の経験則に即した有効掘残し部ラインの勾配が設定されるため、土質に応じて速やかに有効掘残し部ラインを設定することができる。粘性土の場合の勾配は４５度であり、砂質土や礫質土（砂礫土も含まれる）の場合の勾配は、例えば４５度に砂や礫の内部摩擦角φの５０％が加算された角度（４５＋φ／２度）等が設定できる。
【００１９】
また、本発明によるケーソンの開口率算定システムの他の態様は、前記ケーソンの開口率算定システムが平均開口率算定部をさらに有し、
前記縦断面図作成部において、複数の前記縦断面図を作成し、
前記開口率算定部において、前記縦断面図ごとの前記開口率を算定し、
前記平均開口率算定部において、各開口率の平均値から平均開口率を算定することを特徴とする。
【００２０】
本態様によれば、一つの縦断面図から開口率を算定する代わりに、複数の縦断面図の各開口率を用いてそれらの平均開口率を算定することにより、より一層高い精度で開口率を算定することができる。例えば、平面視矩形のケーソンにおいては、四つの隅角から引かれる二つの対角線の交点を中心とし、この中心を通る鉛直線周りに、所定角度ごとの縦断面図を作成し、各縦断面図における開口率を求め、各開口率の平均値を求めることができる。このことはすなわち、ケーソンの刃口で囲まれた面積に対する、作業室の掘削底面の面積の比率から開口率を算定することと実質的に同じである。
【００２１】
また、本発明によるケーソンの開口率算定方法の一態様は、ケーソンの底版の下面に設けられた計測装置を用いて、刃口の内側の掘残し部の壁面を含む掘削面までの距離を計測する計測工程と、
前記計測装置から送信される計測データに基づいて、前記掘削面の形状を特定する形状特定工程と、
前記形状特定工程で特定された前記掘削面の形状を含む前記ケーソンの縦断面図を作成する縦断面図作成工程と、
前記縦断面図における左右の前記掘残し部の壁面において、前記ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点をそれぞれ特定する最短点特定工程と、
前記縦断面図において、左右の前記最短点を通る所定勾配のラインを左右の有効掘残し部ラインとして作成する有効掘残し部ライン作成工程と、
前記刃口の先端を通る水平ラインと前記左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点を特定し、左右の前記刃口間の幅に対する該二つの交点間の幅の比率から開口率を算定する開口率算定工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
本態様によれば、計測装置にて計測された計測データに基づいて掘削面の三次元形状や二次元形状が特定されることから、掘削面の形状及びこの形状を含むケーソンの縦断面図を効率的かつ定量的に作成することができる。さらに、作成されたケーソンの縦断面図において、掘残し部の壁面とケーソンの外壁面の間の距離が最短となる最短点も速やかに特定でき、この最短点を通る有効掘残し部ラインも速やかに作成できる。従って、開口率を定量的かつ短時間で算定することができる。
【００２３】
また、本発明によるケーソンの開口率算定プログラムの一態様は、ケーソンの開口率を算定するコンピュータに以下の処理を実行させるプログラムであって、
ケーソンの底版の下面の所定点から刃口の内側の掘残し部の壁面を含む掘削面までの距離に関する計測データに基づいて、前記掘削面の形状を特定する形状特定工程と、
前記形状特定工程で特定された前記掘削面の形状を含む前記ケーソンの縦断面図を作成する縦断面図作成工程と、
前記縦断面図における左右の前記掘残し部の壁面において、前記ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点をそれぞれ特定する最短点特定工程と、
前記縦断面図において、左右の前記最短点を通る所定勾配のラインを左右の有効掘残し部ラインとして作成する有効掘残し部ライン作成工程と、
前記刃口の先端を通る水平ラインと該左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点を特定し、左右の前記刃口間の幅に対する該二つの交点間の幅の比率から開口率を算定する開口率算定工程と、を実行させることを特徴とする。
【００２４】
本態様のプログラムの各工程をコンピュータに実行させることにより、ケーソンの開口率を高精度でかつ速やかに算定することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のケーソンの開口率算定システム及び開口率算定方法によれば、ケーソンの開口率を精度よく、かつ効率的に算定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】代表的な縦断面図に基づいて開口率を算定する従来の方法を説明する図である。
【図２】代表的な縦断面図に基づいて開口率を算定する従来の方法を説明する図である。
【図３】実施形態に係る開口率算定システムの全体構成の一例を示す図である。
【図４】制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る開口率算定方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る開口率算定方法を説明するフロー図であり、計測工程を説明する図である。
【図８】図７のVIII−VIII矢視図であってケーソンの平面図である。
【図９】図７に続いて開口率算定方法を説明するフロー図であり、縦断面図作成工程を説明する図である。
【図１０】図９に続いて開口率算定方法を説明するフロー図であり、最短点特定工程を説明する図である。
【図１１】図１０に続いて開口率算定方法を説明するフロー図であり、有効掘残し部ライン作成工程を説明する図である。
【図１２】図１１に続いて開口率算定方法を説明するフロー図であり、開口率算定工程を説明する図である。
【図１３】第２の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係る開口率算定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態に係る開口率算定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００２８】
［第１の実施形態］
＜１．開口率算定システムの全体構成＞
はじめに、ケーソンの開口率算定システムの全体構成について説明する。図３は、開口率算定システムの全体構成の一例を示す図である。図３に示すように、開口率算定システム１０００は、計測装置６００と、制御装置５００とを有する。なお、制御装置には、第１の実施形態に係る制御装置５００と第２の実施形態に係る制御装置５００Ａがあるが、ここでは、第１の実施形態に係る制御装置５００について説明する。制御装置５００は、開口率算定システム１０００の本体をなすコンピュータであり、例えば、ケーソン近傍における地上に設置された遠隔操作室に収容されている。
【００２９】
計測装置６００は、ケーソンの底版の下面に走行自在に取り付けられた掘削機に装備される。計測装置６００は各種のレーダを掘削面に照射し、掘削面で反射された反射レーダを読み取り、計測装置６００と掘削面の間の相対距離を測距する。照射されるレーダとしては、ミリ波レーダ、超音波レーダ、赤外線レーダ、レーザレーダ等がある。計測装置６００の三次元位置を特定した上で、計測装置６００から照射されるレーダの照射方向と計測装置６００から掘削面までの相対距離が測定され、多様な照射方向で測距が実施されることにより、掘削面の三次元的形状データが取得される。
【００３０】
制御装置５００には、データ収集プログラム、データ解析プログラムがインストールされており、制御装置５００はこれらのプログラムを実行することにより、データ収集部５０１及びデータ解析部５０２として機能する。開口率算定システム１０００では、ケーソンの底版の下面の掘削面に関する計測データを取得し、取得された計測データを制御装置５００に送信し、制御装置５００にて開口率を算定する。なお、計測装置６００にて取得された計測データは、ＵＳＢ等に収納され、作業員が計測装置６００から取り出したＵＳＢを制御装置５００のＵＳＢインターフェイスに差し込んで計測データの入力を行うこともできる。
【００３１】
データ収集部５０１は、計測装置６００で取得された計測データを受信し、データ格納部５０３に格納する。
【００３２】
データ解析部５０２は、データ格納部５０３に格納された計測データに基づいて開口率の算定を実行する。
【００３３】
＜２．制御装置のハードウェア構成＞
次に、制御装置のハードウェア構成について説明する。図４は、制御装置５００のハードウェア構成の一例を示す図である。図４に示すように、制御装置５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）７０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７０３、表示部７０４、及び通信部７０５を有する。なお、制御装置５００の各部は、バス７０６を介して相互に接続されている。
【００３４】
ＣＰＵ７０１は、開口率算定システム１０００の動作を制御する。ＣＰＵ７０１は、ＲＯＭ７０２に記憶された開口率算定システム１０００の制御プログラムをＲＡＭ７０３に読み出し、ＲＡＭ７０３を作業領域として制御プログラムを実行する。ＲＡＭ７０３は揮発性メモリであり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic RAM）が適用される。ＲＯＭ７０２は不揮発性メモリであり、特にマスクＲＯＭが適用され、ＣＰＵ７０１が使用するデータやＣＰＵ７０１による処理結果を格納する。また、ＲＯＭ７０２には、マスクＲＯＭの他、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリも含まれ、ＥＥＰＲＯＭにおいて、例えばケーソンの外観形状等に関する構造データが記憶される。
【００３５】
表示部７０４は、各種画面を表示する。例えば、ＥＥＰＲＯＭ等に格納されているケーソンに関するデータから作成されるケーソンの三次元画像と、計測装置６００から送信されてきた掘削面の三次元画像が合成された三次元画像を表示する。また、この三次元画像を所定の鉛直面で切断してできる二次元画像（縦断面画像）を表示する。さらに、開口率の算定に際して用いられるケーソンの刃口間の距離や、縦断面画像における作業室の掘削底面の幅、さらには、これらの比率で算定された開口率等を表示する。通信部７０５は、計測装置６００から計測データを受信する。
【００３６】
＜３．制御装置の機能構成＞
次に、制御装置の機能構成について説明する。図５は、制御装置５００の機能構成の一例を示す図である。図５に示すように、計測装置６００から送信された計測データは、データ収集部５０１にて受信され、データ収集部５０１からデータ格納部５０３に一時的に格納される。データ解析部５０２による解析の実行に当たり、データ格納部５０３で格納されている計測データがデータ解析部５０２に取り込まれる。
【００３７】
データ解析部５０２は、形状特定部８０１、縦断面図作成部８０２、最短点特定部８０３、有効掘残し部ライン作成部８０４、及び開口率算定部８０５を有する。
【００３８】
形状特定部８０１は、データ格納部５０３に格納されている計測データを取り込み、掘削面の形状を特定する。データ格納部５０３には、計測装置６００の三次元位置データも格納されており、計測装置６００の三次元位置データと計測装置６００による掘削面までの相対距離に関する計測データに基づいて掘削面の三次元データが得られる。ここで、計測装置６００の三次元位置データは、ケーソンの底版下面の走行レールに沿って移動する、計測装置６００が搭載された掘削機に装備されているエンコーダーにて取得することができる。エンコーダーによる掘削機（計測装置６００）の位置データが、計測装置６００による計測データと共に制御装置５００に送信される。
【００３９】
また、その他、ケーソンの底版下面の走行レールに所定の間隔を置いて検出センサを取り付けておき、計測装置６００が搭載された掘削機を検出センサが検出することにより、計測装置６００の位置データを得ることもできる。或いは、ケーソンの底版下面に目印座標が記されていて、掘削機が搭載するモニタやビデオカメラ等にて目印座標を読み取り、計測装置６００の位置情報を取得してもよい。計測装置６００の三次元位置データと対応付けられた、掘削面の全面に亘る計測データがデータ格納部５０３に格納され、形状特定部８０１はデータ格納部５０３からこれらのデータを取り込む。また、データ格納部５０３には、ケーソンの形状に関する三次元データも格納されており、形状特定部８０１は、このデータも取り込む。形状特定部８０１は、取り込んだケーソンの形状に関する三次元データ、及び計測装置６００からの掘削面までの相対距離に関する計測データに基づいて、ケーソンの底版や刃口の三次元画像、及び底版の下面の掘削面の三次元画像を作成する。
【００４０】
縦断面図作成部８０２は、形状特定部８０１にて作成されたケーソン及び底版下方の掘削面等に関する三次元画像を用いて、様々な縦断面図を作成する。例えば、ケーソンが平面視矩形の場合、その長辺に沿う様々な位置において、その短辺に平行な鉛直面でケーソンを切断した際にできる縦断面図を作成することができる。或いは、ケーソンの短辺に沿う様々な位置において、その長辺に平行な鉛直面でケーソンを切断した際にできる縦断面図を作成することができる。或いは、二つの対角線の交点からなる中心点を通る鉛直線を中心に、所定角度間隔にてこの中心点を通る鉛直面でケーソンを切断した際にできる縦断面図を作成することができる。作成された縦断面図には、ケーソンの縦断面形状、ケーソンの底版下面の掘削面の縦断面形状などが含まれる。
【００４１】
最短点特定部８０３は、縦断面図における左右の掘残し部の壁面において、ケーソンの外壁面からの距離が最短となる最短点をそれぞれ特定する。ケーソンの外壁面が鉛直方向に延びる平面である場合、縦断面図におけるケーソンの外壁面は鉛直線で表示される。この場合、最短点特定部８０３では、ケーソンの外壁面を示す鉛直線から、当該鉛直線に直交する方向で掘残し部の壁面までの距離を算定し、これを鉛直線に沿って掘残し部の高さ方向に亘って複数回実行する。この距離の算定において、最も距離の短い水平線と掘残し部の壁面との交点を求め、この交点を最短点として特定する。縦断面図においては、左右に刃口が存在し、左右の刃口の内側にそれぞれ掘残し部が存在する。したがって、左右の掘残し部においてそれぞれの最短点が特定される。この鉛直線を基線として最短点を特定する方法の他に、さらに、ケーソンの外壁面が刃先面までも含むという概念の下で、刃先の先端を通る所定勾配の斜線を引き、斜線に直交する垂線と掘残し部の壁面と交わる点までの距離を特定し、斜線に沿って移動させて複数の斜線に直交する垂線を引いて垂線毎に掘残し部の壁面までの距離を特定し、鉛直線を基線とした場合の最短点と、斜線を基線とした場合の最短点の中で、交点までの距離が最も短くなる最短点を特定する方法であってもよい。この場合、斜線の勾配は、刃先が粘性土にある場合は４５度に設定でき、刃先が内部摩擦角φの砂質土等にある場合は、４５±φ／２度等に設定することができる。なお、図示例は、ケーソンの外壁面のうち、鉛直線のみを対象とし（刃先面を除く）、この鉛直線に直交する水平線を複数引いて、掘残し部の壁面との交点までの距離が最短となる点を最短点とする方法を示している。
【００４２】
有効掘残し部ライン作成部８０４は、縦断面図において、最短点特定部８０３で特定された左右の最短点を通る所定勾配のラインを、左右の有効掘残し部ラインとして作成する。最短点を通るラインは、勾配の設定によって多様に存在し得る。
【００４３】
ここで、「所定勾配」は、開口率を算定する管理者が任意に設定できるが、例えば、最短点を通るラインが掘残し部の壁面内を必ず通過するような勾配（ラインと掘残し部の壁面の間に掘残し部が存在しない領域が存在しないような勾配）に設定できる。
【００４４】
また、土質の性状に応じて予め勾配を設定しておくこともでき、粘性土の場合は一律に水平線から４５度とし、砂質土や礫質土の場合は、水平線から４５度に対して土質の内部摩擦角の５０％を加算した角度等とすることができる。
【００４５】
縦断面図において、左右の最短点を通る、二つの有効掘残し部ラインが作成される。有効掘残し部ライン作成部８０４により、掘残し部の壁面が様々な態様でえぐられている場合において、掘残し部のうち、地盤反力をケーソンの底版に十分に伝達できない領域を除いた有効な領域を「有効掘残し部」として割出すことができる。
【００４６】
開口率算定部８０５は、刃口の刃先を通る水平ラインと、有効掘残し部ライン作成部８０４にて作成された左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点を特定する。そして、左右の刃口間の幅に対する二つの交点間の幅の比率を算定し、この比率に１００を乗じて開口率を算定する。
【００４７】
ここで、「刃口の刃先を通る水平ライン」とは、文字通り刃口の刃先を通る水平ラインの他にも、刃口の刃先から所定距離だけ底版側の刃口位置から引いた水平ラインも含む。縦断面図において、水平ラインと左右の有効掘残し部ラインとの二つの交点が特定され、二つの交点間の距離が算定される。掘残し部の壁面の形状により、水平ラインと有効掘残し部ラインの交点は掘残し部の内側にくることもあれば掘残し部の外側にくることもあるが、一般には、最短点を通る有効掘残し部ラインの性質より、掘残し部の内側に交点がくる。
【００４８】
縦断面図において、ケーソンの左右の刃口間の幅は既に特定されており、刃口間の幅に対する交点間の距離が特定され、これに１００が乗じられて開口率が算定される。このようにして算定された開口率は、ケーソンの底版に地盤反力を十分に伝達できる掘残し部の領域に基づく開口率であり、従って実質的な開口率となる。
【００４９】
＜４．開口率算定方法＞
次に、ケーソンの開口率算定方法について説明する。図６は、ケーソンの開口率算定方法の一例を示すフローチャートであり、計測装置６００による計測及び制御装置５００における処理の流れを示している。
【００５０】
ステップＳ９００において、計測装置６００から掘削面までの距離の計測を行う計測工程を実行する。
【００５１】
ここで、図７，８を参照して、ケーソンの底版の下方の状況を示しながら計測工程を説明する。図７は、計測工程を説明する縦断面図であり、図８は、図７のVIII−VIII矢視図であってケーソンの平面図である。図７で示す縦断面図は、図８で示すケーソン１００の右側の短辺から距離ｔの位置にあって、短辺の中心を通って長辺に平行な中心線ＣＬＳに直交する鉛直面で切断した図である。この中心点Ｃを通る鉛直方向の中心線が図７で示す中心線ＣＬである。図７に示すように、ケーソン１００の底版１０１の下面１０１ａには走行レール１０１ｂが敷設されている。より具体的には、図８で示すように、短辺に平行な三本の走行レール１０１ｂが所定の間隔を置いて敷設されている。そして、各走行レール１０１ｂには、掘削機２００が走行自在に取り付けられており、これら三台の掘削機２００により、底版１０１の下面１０１ａにおける刃口１０２で囲まれた全領域の掘削が可能になっている。なお、走行レール１０１ｂは長辺に平行に敷設されてもよく、また、走行レール１０１ｂに複数台の掘削機２００が取り付けられてもよい。
【００５２】
掘削機２００は、走行レールに沿って移動する走行部２０１と、アームの先端に装備されたアタッチメント（バケット２０２）を有する。なお、アタッチメントはバケット２０２の他にも、ツインヘッダやブレーカー、ドリフターなどであってもよく、土質の硬軟の程度によって随時変更される。掘削機２００は、走行部２０１と本体部がサーボモータ等によってＸ１方向に回転する回転軸部２０３を介して接続され、本体部ではアームが上下にＸ２方向に回動する。さらに、アームは伸縮自在であり、従って、回転軸部２０３を中心に３６０度方向で掘削が可能になっている。
【００５３】
走行部２０１にはエンコーダー２０４が取り付けられており、エンコーダー２０４により、掘削機２００の二次元位置情報が特定される。一方、ケーソン１００の沈設に伴う深度は随時計測されており、この計測結果より底版１０１の下面１０１ａの深度情報が割出され、エンコーダー２０４による二次元位置情報と共に掘削機２００の三次元位置情報が特定される。掘削機２００にはレーザーを照射する計測装置６００が装備されており、従って、掘削機２００の三次元位置情報の特定により、自動的に計測装置６００の三次元位置情報も特定される。
【００５４】
計測装置６００は掘削機２００の本体部に上下にＸ３方向に回動自在に装着されており、取付け位置よりも上方の仰角方向から下方の俯角方向に亘る掘残し部３０２乃至３０５の壁面までの測距が可能になっている。また、掘削機２００のＸ１方向の回転により、計測装置６００も同期して回転することより、計測装置６００による三次元的な測距が実現できる。なお、図示例では、三台の掘削機２００のそれぞれに計測装置６００が装備されていることから、各計測装置６００は、分担する測距エリアの三次元的な測距を行う。計測装置６００から照射されたレーダＬが掘残し部３０２乃至３０５の壁面３０３ｂ等に照射され、反射レーダを計測装置６００が受け取るまでの時間より、計測装置６００と掘残し部３０２乃至３０５の壁面までの相対距離が計測される。
【００５５】
計測装置６００の三次元位置情報と、計測された計測データとが共に制御装置５００のデータ収集部５０１に送信され、データ収集部５０１からデータ格納部５０３に格納される。
【００５６】
データ格納部５０３には、ケーソン１００の形状に関する三次元データも格納されている。
【００５７】
ステップＳ９０２において、掘削面の形状を特定する形状特定工程を実行する。形状特定部８０１にて、データ格納部５０３に格納されている計測データと、この計測データの基準点となる計測装置６００の三次元位置データを取り込む。さらに、ケーソン１００の形状に関する三次元データも取り込む。
【００５８】
取り込まれた底版１０１の下面１０１ａにおける平面位置データに対し、計測装置６００の三次元位置情報に含まれる平面位置データ（二次元位置情報）をマッチングさせることにより、ケーソン１００の底版１０１の下方に掘削面の三次元形状が合成されて、ケーソンと掘削面に関する三次元画像が作成される。
【００５９】
ステップＳ９０４において、掘削面の形状を含むケーソンの縦断面図の作成を行う、縦断面図作成工程を実行する。形状特定部８０１にて作成されている、ケーソン１００及び底版１０１下方の掘削面等に関する三次元画像を縦断面図作成部８０２に取り込み、縦断面図作成部８０２では様々な縦断面図の作成を実行する。
【００６０】
図８で示すケーソン１００は平面視矩形であるが、このケーソン１００では、その長辺に沿う様々な位置において、その短辺に平行な鉛直面でケーソン１００を切断した際にできる縦断面図が、縦断面図作成部８０２にて作成される。或いは、ケーソン１００の短辺に沿う様々な位置において、その長辺に平行な鉛直面でケーソン１００を切断した際にできる縦断面図が、縦断面図作成部８０２にて作成される。
【００６１】
図９は、図８の距離ｔの位置で短辺に平行な鉛直面でケーソン１００を切断した際にできる、図７で示す縦断面において作成された縦断面図を示す図である。開口率の算定においては、縦断面図における刃口の形状と、左右の掘残し部３０２，３０３の壁面３０２ｂ、３０３ｂの形状、及び作業室４００の掘削底面４０１の形状が縦断面図に含まれていればよい。
【００６２】
ステップＳ９０６において、最短点の特定を行う、最短点特定工程を実行する。縦断面図作成部８０２にて作成された縦断面図を最短点特定部８０３に取り込み、縦断面図における左右の掘残し部３０２，３０３の壁面３０２ｂ、３０３ｂにおいて、ケーソン１００の外壁面からの距離が最短となる最短点をそれぞれ特定する。
【００６３】
図１０は、図９に示す縦断面図に対して、最短点特定工程を実行することを説明する図である。図示例のケーソン１００は、外壁面が鉛直方向に延びる平面であり、縦断面図におけるケーソン１００の外壁面１０２ｃは鉛直線で示される。
【００６４】
最短点特定部８０３では、ケーソン１００の外壁面１０２ｃを示す鉛直線から、この鉛直線に直交する方向で壁面３０２ｂ、３０３ｂまでの距離を算定し、これを鉛直線に沿って掘残し部３０２，３０３の高さ方向に亘って複数回実行する。
【００６５】
図１０において、左側の掘残し部３０２では、上から順に、水平線Ｓ１乃至Ｓ６が作成される。また、右側の掘残し部３０３では、上から順に、水平線Ｓ７乃至Ｓ１２が作成される。双方の掘残し部３０２，３０３において、作成された各水平線のうち、最も長さの短い水平線と壁面３０２ｂ、３０３ｂの交点を求め、この壁面３０２ｂ，３０３ｂにおける交点を最短点Ｐ１，Ｐ２として特定する。
【００６６】
ステップＳ９０８において、有効掘残し部ラインの作成を行う、有効掘残し部ライン作成工程を実行する。最短点特定部８０３で左右の最短点Ｐ１，Ｐ２が特定された縦断面図を有効掘残し部ライン作成部８０４に取り込み、縦断面図において、左右の最短点Ｐ１，Ｐ２を通る所定勾配のラインを、左右の有効掘残し部ラインとして作成する。
【００６７】
図１１は、図１０に示す縦断面図に対して、有効掘残し部ライン作成工程を実行することを説明する図である。左右の掘残し部３０２，３０３において、最短点Ｐ１，Ｐ２を通る様々な勾配のラインＥ１乃至Ｅ７等を作成する。
【００６８】
ここで、作成された各ラインのうち、掘残し部３０２，３０３の壁面内を必ず通過するような勾配のラインであって、掘残し部の面積が最も大きくなるラインを選定する。言い換えると、ラインと壁面３０２ｂ、３０３ｂの間に掘残し部が存在しない領域を含まないような勾配のラインのうち、掘残し部の面積が最も大きくなるラインを選定する。
【００６９】
左側の掘残し部３０２では、四つのラインＥ１乃至Ｅ４を引いている。このうち、ラインＥ１，Ｅ２は、各ラインと壁面３０２ｂの間に掘残し部が存在しない領域を有していることから、これらのラインを選定から除外する。残りのラインＥ３，Ｅ４のうち、各ラインと掘残し部３０２の間で囲まれる面積が最も大きくなるのはラインＥ３である（水平線からの勾配θ１で、面積Ａ１）。そして、最短点Ｐ１を通るどのようなラインを引いたとしても、面積が最大となるのはラインＥ３であることより、このラインＥ３を左側の掘残し部３０２における有効掘残し部ラインに設定する。
【００７０】
一方、右側の掘残し部３０３では、三つのラインＥ５乃至Ｅ７を引いている。このうち、ラインＥ５は、ラインと壁面３０３ｂの間に掘残し部の存在しない領域を有していることから、このラインを選定から除外する。残りのラインＥ６，Ｅ７のうち、各ラインと掘残し部３０３の間で囲まれる面積が最も大きくなるのはラインＥ６である（水平線からの勾配θ２で、面積Ａ２）。そして、最短点Ｐ２を通るどのようなラインを引いたとしても、面積が最大となるのはラインＥ６であることより、このラインＥ６を右側の掘残し部３０３における有効掘残し部ラインに設定する。
【００７１】
有効掘残し部ラインＥ３，Ｅ６よりも上方にある掘残し部の領域は、その形状より、地盤反力をケーソン１００に十分に伝達できないことは明らかである。したがって、有効掘残し部ラインＥ３，Ｅ６を作成することにより、地盤反力をケーソン１００に十分に伝達できる掘残し部の有効領域を特定し、実質的な開口率を算定することが可能になる。
【００７２】
なお、有効掘残し部ラインの勾配の設定方法には、他の実施形態もある。例えば、有効掘残し部ラインの勾配を、土質の性状に基づいて設定する方法がある。具体的には、本発明者等の経験則に基づき、粘性土の場合は一律に水平線から４５度をラインの勾配とする。また、砂質土や礫質土の場合は、水平線から４５度の角度に対して、さらに土質の内部摩擦角の５０％等を加算した角度をラインの勾配とする。
【００７３】
いずれの勾配設定方法にせよ、粘性土や砂質土等の互層構造の土質内にケーソンを沈設する場合は、刃口１０２が各土質の土層に入った段階で有効掘残し部ラインの勾配を見直すのが望ましい。また、掘残し部３０２，３０３の壁面形状も異なることから、最短点の見直しも同様に行うのがよく、従って、有効掘残し部ラインそのものを各土質に応じて作成し直すのがよい。
【００７４】
ステップＳ９１０において、開口率の算定を行う、開口率算定工程を実行する。図１２は、図１１に示す縦断面図に対して、開口率算定工程を実行することを説明する図である。有効掘残し部ライン作成部８０４において、二本の有効掘残し部ラインＥ３，Ｅ６が特定された縦断面図を開口率算定部８０５に取り込み、縦断面図において、刃口１０２の先端１０２ａを通る水平ラインＨと、左右の有効掘残し部ラインＥ３，Ｅ６との二つの交点Ｐ３，Ｐ４を特定する。
【００７５】
開口率算定部８０５において、交点Ｐ３、Ｐ４間の距離をＷ２と特定する。一方、ケーソン１００の左右の刃口１０２の刃先１０２ａの内側の間の距離はＷ１と特定される。そして、（Ｗ２／Ｗ１）×１００の算定式により、図示する縦断面図を用いた際の開口率が算定される。
【００７６】
図示する開口率算定方法によれば、地盤反力をケーソン１００に十分に伝達できる掘残し部の領域が考慮された、実質的で精度の高い開口率が算定される。
【００７７】
ニューマチックケーソン工法においては、ケーソンの沈設の過程で沈設速度もしくは沈設量を随時計測し、異なる土質の互層構造の地盤に対して、実施形態に係る開口率算定方法を随時実行する。そして、算定された開口率に基づいて掘削量の調整を図ることにより、所定の沈設速度等によるケーソンの沈設施工を保障することができる。
【００７８】
図６に示す開口率算定方法のうち、ステップＳ９００にて計測された計測データを取り込んだ後のステップＳ９０２乃至ステップＳ９１０の各工程は、制御装置５００において実行される一連の処理フローでもあるが、この一連の処理フローを含むプログラムがコンピュータにインストールされることにより、制御装置５００が形成されてもよい。
【００７９】
［第２の実施形態］
＜１．制御装置の機能構成＞
開口率算定システムの全体構成は、図３において制御装置５００Ａが適用されること以外は、第１の実施形態と同様の構成であり、制御装置５００Ａのハードウェア構成も第１の実施形態と同様である。そこで、第１の実施形態と異なる構成を有する制御装置の機能構成について、相違構成を中心に説明する。図１３は、制御装置５００Ａの機能構成の一例を示す図である。制御装置５００Ａのデータ解析部５０２Ａは、形状特定部８０１乃至開口率算定部８０５までを有する他に、平均開口率算定部８０６をさらに有する。
【００８０】
縦断面図作成部８０２では、複数の縦断面図を作成し、開口率算定部８０５では、各縦断面図に応じた複数の開口率を算定する。平均開口率算定部８０６では、各開口率の平均値から平均開口率を算定する。各縦断面図において、左右の有効掘残し部ラインと刃口の刃先を通る水平線の交点が求められる。従って、各縦断面図における二つの交点を結んだラインの面積と、ケーソンの刃口で囲まれた領域の面積との比率を求めることと、実施形態２に係るシステムにて平均開口率を算定することは、実質的に同じことと言える。
【００８１】
＜２．開口率算定方法＞
図１４に、第２の実施形態に係る開口率算定方法のフローチャートを示す。第１の実施形態の開口率算定方法との違いは、ステップＳ９１０において開口率の算定を行った後、ステップＳ９１２で平均開口率の算定を行う、平均開口率算定工程を実行する点である。図１５を参照して、本実施形態の開口率算定方法を概説する。
【００８２】
平面視矩形のケーソン１００において、二つの対角線の交点である中心点ＣＰを通る、Ｙ軸方向の切断ラインＺ１，Ｘ軸方向の切断ラインＺ４、さらに、これらのラインに対して３０度間隔の切断ラインＺ２，Ｚ３，Ｚ５，Ｚ６を設定し、各切断ラインに対して図１４のフローチャートのステップＳ９００乃至ステップＳ９１０を実行する。例えば、切断ラインＺ１において縦断面図を作成し、左右の有効掘残し部ラインと刃口の刃先を通る水平線の交点Ｐ５，Ｐ６が求められ、この縦断面図における開口率が算定される。他の切断ラインにおいても同様の方法で開口率を求め、各開口率の平均開口率を算定することにより、ケーソンの開口率とする。
【００８３】
ここで、切断ラインＺ１はＹ軸に平行であり、切断ラインＺ４はＸ軸に平行であることより、これらの切断ラインで切断されてできる縦断面図においては、この縦断面図から算定される開口率をそのまま各縦断面図の開口率とする。一方、切断ラインＺ２，Ｚ３は、Ｙ軸及びＸ軸のいずれにも平行でないことより、これらの切断ラインで切断されてできる縦断面図においては、この縦断面図をＹ軸もしくはＸ軸のいずれかに平行な縦断面図に変換する処理を行った後、変換後の縦断面図から開口率を算定する。例えば、図示例の切断ラインＺ２，Ｚ３に関しては、Ｙ軸に平行な縦断面図に変換してもよい。
【００８４】
これは、図１５で示すように、刃口の刃先内側線で囲まれた面積と、各交点Ｐ５乃至Ｐ１６を通るラインで囲まれた面積と、の比率を求め、開口率とするのと実質的に同じである。
【００８５】
このように、面積同士の比率を求めることにより、より一層精度の高い開口率を算定することができる。
【００８６】
図１４に示す開口率算定方法のうち、ステップＳ９００にて計測された計測データを取り込んだ後のステップＳ９０２乃至ステップＳ９１２の各工程は、制御装置５００Ａにおいて実行される一連の処理フローでもあるが、この一連の処理フローを含むプログラムがコンピュータにインストールされることにより、制御装置５００Ａが形成されてもよい。
【００８７】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１００              ：ケーソン
１０１              ：底版
１０１ａ            ：下面
１０１ｂ            ：走行レール
１０２              ：刃口
１０２ａ、１０２ｂ  ：刃先
１０２ｃ            ：外壁面
２００              ：掘削機
２０１              ：走行部
２０４              ：エンコーダー
３００              ：地盤
３０２，３０３      ：掘残し部
３０４，３０５      ：掘残し部
３０２ａ、３０２ｂ  ：壁面（掘残し部の壁面）
３０３ａ、３０３ｂ  ：壁面（掘残し部の壁面）
４００              ：作業室
４０１              ：掘削底面
５００，５００Ａ    ：制御装置
５０１              ：データ収集部
５０２、５０２Ａ    ：データ解析部
５０３              ：データ格納部
６００              ：計測装置
８０１              ：形状特定部
８０２              ：縦断面図作成部
８０３              ：最短点特定部
８０４              ：有効掘残し部ライン作成部
８０５              ：開口率算定部
８０６              ：平均開口率算定部
１０００            ：開口率算定システム（ケーソンの開口率算定システム）
【図１】
2019049142.tif 000003
【図２】
2019049142.tif 000004
【図３】
2019049142.tif 000005
【図４】
2019049142.tif 000006
【図５】
2019049142.tif 000007
【図６】
2019049142.tif 000008
【図７】
2019049142.tif 000009
【図８】
2019049142.tif 000010
【図９】
2019049142.tif 000011
【図１０】
2019049142.tif 000012
【図１１】
2019049142.tif 000013
【図１２】
2019049142.tif 000014
【図１３】
2019049142.tif 000015
【図１４】
2019049142.tif 000016
【図１５】
2019049142.tif 000017