(57)【要約】【課題】本発明は、浚渫施工管理方法に関し、浚渫工事において、浚渫予定地域への浚渫船の誘導と、掘削領域の誘導とを熟練を要しないで容易に且つ効率的にできるようにすることが課題である。【解決手段】浚渫船を位置決めし該浚渫船のクレーンで吊持したグラブにより、浚渫領域の所定の掘削位置にて水底を掘削する浚渫施工管理方法において、前記浚渫船を前記浚渫領域の近傍の所定の位置に誘導する浚渫船誘導処理と、前記グラブを所定の浚渫位置に誘導するグラブ誘導処理とを、分離して誘導処理する浚渫施工管理方法とすることである。【選択図】    図１
2004150015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浚渫船を位置決めし該浚渫船のクレーンで吊持したグラブにより、浚渫領域の所定の掘削位置にて水底を掘削する浚渫施工管理方法において、前記浚渫船を前記浚渫領域の近傍の所定の位置に誘導する浚渫船誘導処理と、前記グラブを所定の浚渫位置に誘導するグラブ誘導処理とを、分離して誘導処理すること、
を特徴とする浚渫施工管理方法。
【請求項２】
グラブの掘削土厚は、グラブに深度計を設けて、掘削しようとする掘削前地盤の深度から、前記深度計の計測値から潮位差を除いた深度とグラブにおける前記深度計の取付高さとを引算することで得られる値とすることで、当該グラブの掘削深度の誘導を行うこと、
を特徴とする請求項１に記載の浚渫施工管理方法。
【請求項３】
グラブの掘削土厚が一定となるように、グラブに設けた深度計の計測値が所望の値となる位置に当該グラブを昇降させること、
を特徴とする請求項２に記載の浚渫施工管理方法。
【請求項４】
浚渫領域を隣接する領域の重複部分を有して複数箇所に分割し、この分割された一つの分割領域における掘削前の深度のデータを予め登録してある記憶装置から制御装置に前記掘削前の深度のデータを入力し、当該一つの分割領域を所要の掘削土厚にするグラブの深度を前記制御装置で演算して、グラブの掘削深度の誘導を行うこと、
を特徴とする請求項２または３に記載の浚渫施工管理方法。
【請求項５】
浚渫船に設けられた位置及び方位計測用装置と、
該浚渫船のクレーンに設けられた位置計測用装置と、
前記クレーンに吊持されるグラブに設けられた深度計と開閉検知センサーと、
陸側の潮位計からの潮位データを受信する潮位受信装置と、
浚渫領域における掘削前の水深測量データと掘削後の水深データとを記録する記憶装置と、
浚渫領域に係る掘削用事前登録データを記録する記憶装置と、
前記各装置とデータを入出力し予め組み込まれたプログラミングに従い前記浚渫船の位置決めとグラブの掘削土厚とを誘導する制御装置と、
前記制御装置に接続されて前記浚渫船の位置と方向を表示する浚渫船表示装置及びグラブの位置と深度を表示するグラブ表示装置とからなること、
を特徴とする浚渫施工管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浚渫施工管理方法と装置に係り、詳しくは、グラブによる浚渫工事において、浚渫予定地域への浚渫船の誘導と、掘削領域の分割位置を割出して前記グラブの位置及びグラブの刃先の深度等を誘導表示して、浚渫作業の自動化を遂行する浚渫施工管理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、海底の浚渫工事において、浚渫船からワイヤでグラブを海底に吊り下げて掘削行い、掘削後の海底面が予定の深度であるかを、例えば、超音波の送受信装置により測定している。
【０００３】
かかる浚渫工事においては、浚渫船が移動等に伴う時間の経過により、潮位によって上下に変動するので、掘削後の海底面の深度を、設定深度にするには困難である。そこで、極力、余堀を少なく制御するために、グラブを吊下げる起重機のジブの角度や、潮位計の信号、グラブ用のワイヤの繰り出し長さ等を電気信号等の変換して演算し、それを基にウインチドラムを制御することで、設定深度に対する余堀厚を最小限に制御する施工管理システムが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１７１６５９号公報（第２−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１０−６０９４３号公報（第２−４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、浚渫船の位置及びグラブの位置を計測表示するものがあっても、それが、操船による位置入れか、クレーンの操作（旋回または起伏角の調整）による位置入れなのかが区別されていないので、掘削作業毎に、操船とクレーンとの操作を交互に行い、位置入れ調整している。よって、オペレータの熟練度に依存する作業効率の悪い施工方法となっている。また、掘削領域の重なりのラップ幅が、適正か否かをオペレータが即断するのは困難である。このため、施工効率と施工精度が、オペレータの技術と判断に大きく依存し、熟練を要するものとなっている。
【０００６】
また、浚渫深度の施工管理においては、グラブ刃先の深度を計測して設定深度で浚渫する方法であって、掘削位置毎の地盤深度が判らないので、掘削土厚を一定にすることができない。そのため、余剰掘削や掘削不足が発生し、グラブからの泥の越流や、余水の洩流で水中汚濁が発生している。また、底泥面の不陸に沿って一様の層厚で浚渫する薄層浚渫工事を効率よく行うのが困難である。
【０００７】
更に、従来のグラブ開閉確認は、吊りワイヤと開閉用ワイヤとの荷重状態を、オペレータが見て判断するので、グラブの開閉状態を確実に把握することができない。よって、異物の挟み込みや、操作ミスにより、グラブが完全に閉じていない状態で吊り上げてしまうことがあり、泥の洩流で水中汚濁が発生している。
本発明に係る浚渫施工管理方法と装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る浚渫施工管理方法の要旨は、浚渫船を位置決めし該浚渫船のクレーンで吊持したグラブにより、浚渫領域の所定の掘削位置にて水底を掘削する浚渫施工管理方法において、前記浚渫船を前記浚渫領域の近傍の所定の位置に誘導する浚渫船誘導処理と、前記グラブを所定の浚渫位置に誘導するグラブ誘導処理とを、分離して誘導処理することである。
【０００９】
前記グラブの掘削土厚は、グラブに深度計を設けて、掘削しようとする掘削前地盤の深度から、前記深度計の計測値から潮位差を除いた深度とグラブにおける前記深度計の取付高さとを引算することで得られる値とすることで、当該グラブの掘削深度の誘導を行うこと、；
また、前記グラブの掘削土厚が一定となるように、グラブに設けた深度計の計測値が所望の値となる位置に当該グラブを昇降させること、；
更に、前記浚渫領域を隣接する領域の重複部分を有して複数箇所に分割し、この分割された一つの分割領域における掘削前の深度のデータを予め登録してある記憶装置から制御装置に前記掘削前の深度のデータを入力し、当該一つの分割領域を所要の掘削土厚にするグラブの深度を前記制御装置で演算して、グラブの掘削深度の誘導を行うことを含むものである。
【００１０】
本発明に係る浚渫施工管理装置の要旨は、浚渫船に設けられた位置及び方位計測用装置と、該浚渫船のクレーンに設けられた位置計測用装置と、前記クレーンに吊持されるグラブに設けられた深度計と開閉検知センサーと、陸側の潮位計からの潮位データを受信する潮位受信装置と、浚渫領域における掘削前の水深測量データと掘削後の水深データとを記録する記憶装置と、浚渫領域に係る掘削用事前登録データを記録する記憶装置と、前記各装置とデータを入出力し予め組み込まれたプログラミングに従い前記浚渫船の位置決めとグラブの掘削土厚とを誘導する制御装置と、前記制御装置に接続されて前記浚渫船の位置と方向を表示する浚渫船表示装置及びグラブの位置と深度を表示するグラブ表示装置とからなることである。
【００１１】
本発明に係る浚渫施工管理方法とその装置とによれば、浚渫予定領域に対する浚渫船の位置入れと、分割された分割領域に対するクレーンの位置入れとを別々に誘導することで、熟練を要することなく容易に位置入れすることが可能となる。また、浚渫領域を分割して、その各掘削位置における深度データを基に、所定の掘削土厚となるように、グラブの深度が誘導されるので、一定の掘削土厚にすることが容易にできる。更に、グラブの開閉検知センサーにより浚渫の施工管理の流れが自動的に判定され、且つ、グラブの開閉を直接的に把握できるので、確実な浚渫工事が遂行される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る浚渫施工管理方法と装置について、図面を参照して説明する。浚渫施工管理装置Ａの概略構成は、図１乃至図２に示すように、海，湖沼や河川の水底１を掘削するグラブ２を全旋回式のクレーン４で吊持してなる浚渫船３において、例えば、ＧＰＳ（全地球測位システム：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）による当該浚渫船３の位置及び方位計測用装置用の２基のアンテナ１１ａ，１１ｂが、操船室の屋根に設けてられている。そして、前記アンテナ１１ａ，１１ｂに接続されたＧＰＳコントローラ１１ｃを介して前記操船室の制御装置１２に電気的に接続されている。
【００１３】
前記浚渫船３のクレーン４のジブの頂部に、吊持されている密閉式グラブ２の位置を計測するための、ＧＰＳによる位置計測用装置のアンテナ１０ａが設けられている。そして、ＧＰＳコントローラ１０ｂを介して、クレーン４の運転室の制御装置９に電気的に接続されている。このグラブ２は、吊下げ用のワイヤ５ａで昇降され、グラブ開閉用のワイヤ５ｂで開閉され、タグワイヤ５ｃにより所定の方向になるように手繰られる。
【００１４】
前記クレーン４に吊持されるグラブ２には、グラブ深度センサー６ａと開閉検知センサー６ｂ，６ｃとが設けられている。これらのセンサーからの電気信号は、高張力の信号ケーブル７およびケーブルリール８を介して、クレーン運転室の制御装置９に電気的に接続されている。なお、公知の水中超音波式データ伝送器等をグラブ２に取り付けて、計測データを制御装置９と送受信することもできる。
【００１５】
また、陸側の潮位計１５からの潮位データを受信する潮位受信装置１５ａが、前記クレーン運転室に設けられ、制御装置９に電気的に接続されている。
【００１６】
更に、浚渫領域における設計掘削土厚データや、掘削前の水深測量データと掘削後の水深データ等を記録する記憶装置９ａが前記制御装置９に電気的に接続されている。そして、浚渫領域に係る船の進入方向データやクレーン旋回中心座標データ等の浚渫船位置決めデータ、及び、掘削の目標位置に関するグラブの掘削面積や掘削領域の重複部分のラップ幅等の、掘削用事前登録データを記録する記憶装置１２ａが、前記制御装置１２に電気的に接続されている。
【００１７】
前記制御装置９，１２は、前記各装置とデータを入出力し、ＣＰＵ（中央演算処理装置）に予め組み込まれたプログラミングに従い前記浚渫船３の位置決めとグラブ２の掘削土厚とを誘導するものである。当該制御装置９，１２は、無線ＬＡＮ装置１３ａ，１３ｂを介して、相互通信して、データを共有化している。また、前記浚渫船３の位置と方向を表示する表示手段である浚渫船表示装置１２ａが前記制御装置１２に電気的に接続され、グラブ２の位置と深度を少なくとも表示する表示手段であるグラブ表示装置９ｂが前記制御装置９に電気的に接続されている。
【００１８】
更に、陸側にＧＰＳ基準局１４が設置されており、ＧＰＳ補正情報が発信される。そして、この補正情報が、クレーン室内のＧＰＳ補正情報受信機１４ａで受信されて、ＧＰＳコントローラ１０ｂに入力されて制御装置９に出力される。同様に、操船室内のＧＰＳ補正情報受信機１４ｂで受信されて、ＧＰＳコントローラ１１ｃに入力されて制御装置１２に出力される。これにより、高精度にＧＰＳ計測を行うものである。
【００１９】
このようにして構成された浚渫施工管理装置Ａにより、グラブ２による浚渫工事の管理方法を説明する。図３乃至図５に示すように、まず、ステップ１（Ｓ１と図に表示、以下同じ）で、制御装置９、１２を起動させ、浚渫施工管理プログラムを各々起動させる。操船室において、浚渫船３を所定の位置に誘導すべく、目標浚渫エリアの番号を入力して、前記プログラムによる浚渫施工をスタートさせる。
【００２０】
制御装置１２では、記憶装置１２ａから、掘削用事前登録データ２１を読み込む（Ｓ２）。当該掘削用事前登録データ２１は、例えば、（１）目標浚渫エリアに関するデータとして、クレーン４の１旋回分の浚渫エリアを浚渫順に設定して、各浚渫エリア毎の、番号、クレーン旋回中心座標（Ｘ，Ｙ）、設計掘削土厚、〜浚渫幅等の各データであり、（２）固定値として、例えば、船体寸法とＧＰＳ取付位置、クレーンブーム寸法とＧＰＳ取付位置、グラブの掘削面積、クレーン起伏角、平均掘削ラップ幅等の各データである。
【００２１】
そして、浚渫船表示装置１２ａに、目標浚渫位置が表示される。次に、Ｓ３で、目標浚渫エリア２４が、分割数Ｎで分割されて、その目標掘削位置が前記浚渫船表示装置１２ｂに表示される。データは無線ＬＡＮ装置１３ａ，１３ｂで共有化されているので、グラブ表示装置９ｂにも表示される。
【００２２】
前記浚渫船３を所定の位置に位置入れした後に、Ｓ４で、クレーン４の運転室において、前記浚渫施工管理プログラムにより、前記分割された目標浚渫エリア２４の在来地盤と現地盤との各深度データ２２を記憶装置９ａから読み込んで制御装置９に入力させる。ここで、在来地盤の深度データとは、例えば、５ｍ格子位置毎の掘削前の、水底１の基準水面からの深度のデータである。また、現地盤データとは、グラブ２で掘削した後の位置と基準水面からの水底１ａ（図４参照）の深度のデータである。
【００２３】
更に、Ｓ５で、計測データの計算処理が行われる。前記計算処理により、▲１▼現在値の計算が行われて、浚渫船３の位置と方位、クレーンの旋回中心位置２３、グラブ２の位置と深度とのデータが、浚渫船表示装置１２ｂとグラブ表示装置９ｂとに表示される。▲２▼誘導表示として、目標操船位置と、目標浚渫エリア２４までのずれ、分割された目標掘削位置（例えば、Ｎ＝５）までのずれ、目標深度までのずれが、前記浚渫船表示装置１２ｂとグラブ表示装置９ｂとに表示される。
【００２４】
操船室において、オペレータが浚渫船３を誘導表示された目標位置に一致するように移動させる。また、クレーン運転室にて、オペレータがクレーン４を、誘導表示された目標掘削位置Ｎ＝５の旋回中心位置２３に旋回させると共に、ブラブ２の方向をタグラインワイヤ５ｃで位置合わせし、当該目標位置において降下させる。
【００２５】
前記グラブ２の降下位置は、図４に示すように、掘削土厚（貫入深度）ＤＳは、ＤＳ＝Ｄ２−Ｄ１であり、かかるＤ１は、Ｄ１＝ＤＺ−Ｔ＋ＤＨである。前記Ｄ２は、水底１における掘削前の潮位補正した基準水面からの深度であって、目標掘削位置に係る記憶装置９ａに登録された水深測量データ、若しくは、前回掘削した後に記憶装置９ａに保存された現地盤深度データである。Ｄ３は、掘削後の水底１ａの、基準水面からの深度データである。
【００２６】
次に、Ｓ６にて、掘削フラグが「１」ｏｒ「０」かを判別して次段フローに進む。即ち、前記浚渫船３の位置と方向、クレーンの旋回位置、グラブ２の深度等のずれが、前記オペレータの操作により無くなり、グラブ２の開検知センサー６ｂにより開状態であると、掘削フラグが「１」となる。グラブ２が開状態でなければ、オペレータがグラブ開閉ワイヤ５ｂを操作して開状態にする。掘削フラグが「１」となると、Ｓ７に進む。
【００２７】
オペレータは、グラブ２による目標掘削位置（Ｎ＝５）での掘削を開始する。なお、プログラムで自動的に開始させるようにしても良い。グラブ２が水底１の掘削を初めて、閉検知センサー６ｃが閉検知するまで掘削作業を続行する。Ｓ８でグラブ２の「閉」状態が検知されると、グラブ２によって確実に掘削されたことになるので、掘削終了となる。
【００２８】
前記掘削終了後に、Ｓ９で、現地盤データとして、掘削位置のデータ及び掘削深度のデータ（前記Ｄ３のデータ）を記憶装置９ａにデータ保存する。そして、目標浚渫エリア２４を分割した数値Ｎが、Ｎ＝５から始めてＮ−１＝０となるまで掘削を繰り返す。Ｓ１０でＮ＝Ｎ−１＝０となれば、Ｓ１１で目標浚渫エリア２４内の全掘削終了となり、Ｓ１２で前記目標浚渫エリア２４の番号を更新する。そして、次の浚渫エリアに浚渫船３を移動させるのである。
【００２９】
このようにして、ＧＰＳ等を使用して、高精度に位置決めして浚渫作業を行うことができ、オペレータは、浚渫船誘導処理とグラブ誘導処理とにより、位置・方向等のずれがないように、浚渫船３と、クレーン４とを別々に操作することができて、熟練した操作を必要としないとともに、浚渫作業を一人で操作することができるものである。また、グラブ２の昇降においても、浚渫施工管理プログラムにより、一定の掘削土厚にして掘削作業が容易となり、これも熟練を要しないものである。
【００３０】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明に係る浚渫施工管理方法は、浚渫船を位置決めし該浚渫船のクレーンで吊持したグラブにより、浚渫領域の所定の掘削位置にて水底を掘削する浚渫施工管理方法において、前記浚渫船を前記浚渫領域の近傍の所定の位置に誘導する浚渫船誘導処理と、前記グラブを所定の浚渫位置に誘導するグラブ誘導処理とを、分離して誘導処理するので、オペレータの熟練度に依存しないで効率的に位置入れが可能となるとともに、施工精度も向上する管理方法となると言う優れた効果を奏するものである。
【００３１】
グラブの掘削土厚は、グラブに深度計を設けて、掘削しようとする掘削前地盤の深度から、前記深度計の計測値から潮位差を除いた深度とグラブにおける前記深度計の取付高さとを引算することで得られる値とすることで、当該グラブの掘削深度の誘導を行うので、余剰掘削や掘削不足が防止されて、グラブからの泥の越流や余水の洩流を防ぎ、水中汚濁の少ない浚渫工事となると言う優れた効果を奏するものである。
【００３２】
前記グラブによる掘削土厚が一定となるように、グラブに設けた深度計の計測値が所望の値となる位置に当該グラブを昇降させるので、熟練を要せずに掘削土厚を一定にすることができる。更に、浚渫領域を隣接する領域との重複部分を有して複数箇所に分割し、この分割された一つの分割領域における掘削前の深度のデータを予め登録してある記憶装置から制御装置に前記掘削前の深度のデータを入力し、当該一つの分割領域を所要の掘削土厚にするグラブの深度を前記制御装置で演算して、グラブの掘削深度の誘導を行うので、掘削位置毎に所定の掘削土厚にすることが容易となると言う優れた効果を奏するものである。
【００３３】
本発明に係る浚渫施工管理装置は、浚渫船に設けられた位置及び方位計測用装置と、該浚渫船のクレーンに設けられた位置計測用装置と、前記クレーンに吊持されるグラブに設けられた深度計と開閉検知センサーと、陸側の潮位計からの潮位データを受信する潮位受信装置と、浚渫領域における掘削前の水深測量データと掘削後の水深データとを記録するとともに、浚渫領域に係る浚渫船位置決めデータ及び掘削用事前登録データとを記録する記憶装置と、前記各装置とデータを入出力し予め組み込まれたプログラミングに従い前記浚渫船の位置決めとグラブの掘削土厚とを誘導する制御装置と、前記制御装置に接続されて前記浚渫船の位置と方向を表示する浚渫船表示装置及びグラブの位置と深度を表示するグラブ表示装置とからなるので、浚渫作業が効率的に、且つ、施工精度良くできて、オペレータの熟練度に依存しない浚渫施工となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浚渫施工管理装置Ａの全体の概略構成を示す説明図である。
【図２】同本発明に係る浚渫施工管理装置Ａの、各装置間の電気的接続構成を示す説明図である。
【図３】同本発明に係る浚渫施工管理方法を説明する説明図である。
【図４】同本発明に係る浚渫施工管理方法における、設計掘削土厚を求める方法を説明する説明図である。
【図５】同本発明に係る浚渫施工管理方法による、管理プログラムによる浚渫施工のフローを説明するフロー図である。
【符号の説明】
Ａ      浚渫施工管理装置、            １        水底、
２      グラブ、                      ３        浚渫船、
４      クレーン、                    ５ａ      吊下げ用のワイヤ、
５ｂ    グラブ開閉用のワイヤ、        ５ｃ      タグワイヤ、
６ａ    グラブ深度センサー、
６ｂ，６ｃ              開閉検知センサー、
７      信号ケーブル、                ８        ケーブルリール、
９      制御装置、                    ９ａ      記憶装置、
９ｂ    グラブ表示装置、
１０ａ，１０ｂ          ＧＰＳコントローラ、
１１ａ，１１ｂ          アンテナ、    １１ｃ    ＧＰＳコントローラ、
１２    制御装置、                    １２ａ    記憶装置、
１２ｂ  浚渫船表示装置、
１３ａ，１３ｂ          無線ＬＡＮ装置、
１４    ＧＰＳ基準局、
１４ａ，１４ｂ          ＧＰＳ補正情報受信機、
１５    潮位計、                      １５ａ    潮位受信装置、
２１    掘削用事前登録データ、        ２２      深度データ、
２４    目標浚渫エリア。
【図１】
2004150015.tif 000003
【図２】
2004150015.tif 000004
【図３】
2004150015.tif 000005
【図４】
2004150015.tif 000006
【図５】
2004150015.tif 000007