特許 6626685 掘削状況管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6626685

(24)【登録日】2019年12月6日

(45)【発行日】2019年12月25日

(54)【発明の名称】掘削状況管理システム

(51)【国際特許分類】

   E02D 23/04 20060101AFI20191216BHJP

   E02D 23/08 20060101ALI20191216BHJP

【ＦＩ】

   E02D23/04 Z

   E02D23/08 C

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-210639(P2015-210639)

(22)【出願日】2015年10月27日

(65)【公開番号】特開2017-82463(P2017-82463A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2018年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 泰司

(72)【発明者】

【氏名】水野 克彦

(72)【発明者】

【氏名】諸石 毅之

(72)【発明者】

【氏名】小野 哲典

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 智

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２２９８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２２１６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２５２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２８０２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ２３／０４

Ｅ０２Ｄ ２３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ニューマチックケーソン工法のケーソン底部において、天井スラブとその縁部から垂下されて前記天井スラブを囲繞する刃口部と掘削底面とに囲まれる作業室内の掘削状況を管理する掘削状況管理システムであって、
前記天井スラブの下面又は前記刃口部の内周面と地盤との接触位置を前記作業室の全周に亘って測定する刃口部接触点測定手段と、
地盤の深さ方向の掘削形状の変化点を前記作業室の全周に亘って測定する変化点測定手段と、
前記接触位置及び変化点の全周形状から開口体積を算定する開口体積算定手段と、
前記天井スラブと前記刃口部の先端までの内周面とに囲まれたケーソン刃口内体積と前記開口体積とに基づいて体積開口率を算定する体積開口率算定手段とを備えたことを特徴とする掘削状況管理システム。

【請求項2】

前記掘削状況を図化する可視化手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の掘削状況管理システム。

【請求項3】

前記測定に使用される計測器が、前記天井スラブに取り付けられる移動式の掘削機に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削状況管理システム。

【請求項4】

前記測定に使用される計測器を、前記天井スラブに取り付けられたレールに沿って移動可能とした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掘削状況管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ニューマチックケーソン工法のケーソン底部における作業室内の掘削状況を管理する掘削状況管理システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ニューマチックケーソン工法では、地上に設置された遠隔操作室から、ケーソン底部の作業室内の掘削機を遠隔操作することで、作業者が高気圧環境下にさらされるのを極力、減らして掘削を進めることができる。

【0003】

しかしながら遠隔操作される掘削機に故障が発生すれば、専門技術者が作業室内に入って修理等を行うことになる。特許文献１には、掘削機のトラブルを正確に把握できるようにすることで、専門技術者が現場に常駐しなくてもよくなる遠隔サポートシステムが開示されている。

【0004】

一方、特許文献２には、掘削を行う削岩機（掘削機）のオペレータの負担を減らすために、作業室における削岩機の削孔の位置決め制御ができるようにした方法が開示されている。

【0005】

これらの特許文献１，２に開示されたシステムでは、掘削機による作業室内の掘削状況は、監視カメラで撮影されて、遠隔操作室で確認できるようになっている。

【0006】

ところで、ニューマチックケーソン工法においては、ケーソンの過沈下や傾きを防止するために、特許文献３に記載されているように、刃口部近辺の地山（地盤）を残置させる量の管理が行われている。

【0007】

この刃口部近辺に残置される地山は、土砂サンドルと呼ばれる。そして、土砂サンドルの内空側を開口断面積とし、刃口部の先端の全周形状から算定されるケーソン断面積との比を開口率として、この開口率を使った掘削状況の管理が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７−２０５１２８号公報

【特許文献2】特開２００２−３６３９９６号公報

【特許文献3】特開平１０−３７２０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら開口率を算出するためには、監視カメラで撮影した作業室内の掘削状況をスケッチし、その図面を見ながら開口断面積を求める必要がある。このため、定性的な管理になりやすく、開口率の算出も定期的にしか行えず、掘削と同期したリアルタイムの管理は出来なかった。

【0010】

そこで、本発明は、開口率を定量的かつ簡単に算出することが可能な掘削状況管理システ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】

【0011】

前記目的を達成するために、本発明の掘削状況管理システムは、ニューマチックケーソン工法のケーソン底部において、天井スラブとその縁部から垂下されて前記天井スラブを囲繞する刃口部と掘削底面とに囲まれる作業室内の掘削状況を管理する掘削状況管理システムであって、前記天井スラブの下面又は前記刃口部の内周面と地盤との接触位置を前記作業室の全周に亘って測定する刃口部接触点測定手段と、前記接触位置の平面位置の全周形状から開口断面積を算定する開口断面積算定手段と、前記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前記開口断面積とに基づいて面積開口率を算定する面積開口率算定手段とを備えたことを特徴とする。

【0012】

また、前記天井スラブの下面又は前記刃口部の内周面と地盤との接触位置を前記作業室の全周に亘って測定する刃口部接触点測定手段と、地盤の深さ方向の掘削形状の変化点を前記作業室の全周に亘って測定する変化点測定手段と、前記接触位置及び変化点の全周形状から開口体積を算定する開口体積算定手段と、前記天井スラブと前記刃口部の先端までの内周面とに囲まれたケーソン刃口内体積と前記開口体積とに基づいて体積開口率を算定する体積開口率算定手段とを備えた構成とすることもできる。

【0013】

さらに、掘削状況を図化する可視化手段を備えた構成とすることができる。また、前記測定に使用される計測器が、前記天井スラブに取り付けられる移動式の掘削機に取り付けられている構成とすることができる。さらに、前記測定に使用される計測器を、前記天井スラブに取り付けられたレールに沿って移動可能とした構成とすることができる。

【発明の効果】

【0014】

このように構成された本発明の掘削状況管理システムは、天井スラブ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する刃口部接触点測定手段を備えている。

【0015】

このため、測定結果に基づいて面積開口率を定量的かつ簡単に算出することができる。さらに、地盤の深さ方向の掘削形状の変化点を作業室の全周に亘って測定する変化点測定手段を設けることによって、体積開口率も定量的かつ簡単に算出することができるようになる。

【0016】

また、作業室の全周に亘って測定された刃口部の内周面等と地盤との接触位置などの掘削状況を図化する可視化手段を備えていれば、視覚によって掘削状況を瞬時に把握することができる。

【0017】

さらに、刃口部接触点測定手段などで測定に使用される計測器を、天井スラブに取り付けられる移動式の掘削機に取り付ければ、計測器用の移動手段を設ける必要がなく、簡単にシステムを構築することができる。

【0018】

また、測定に使用される計測器を、天井スラブに取り付けられたレールに沿って移動可能とすれば、任意のタイミングで迅速に開口率を算定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態の掘削状況管理システムの構成を説明するブロック図である。

【図2】ケーソン底部の作業室周辺の構成を説明する断面図である。

【図3】面積開口率の定義に使用する説明図である。

【図4】ケーソンショベルに計測器を取り付けたときの測定状況を説明する図である。

【図5】専用レールで計測器を移動させるときの測定状況を説明する図である。

【図6】可視化された掘削状況を例示した表示図である。

【図7】実施例の掘削状況管理システムの構成を説明するブロック図である。

【図8】体積開口率の定義に使用する説明図である。

【図9】計測器による測定状況を説明する図である。

【図10】実施例の可視化された掘削状況を例示した表示図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態で説明する掘削状況管理システム１の構成を説明するブロック図である。また、図２は、本実施の形態の掘削状況管理システム１を使用して掘削状況の管理が行われるニューマチックケーソン工法を説明するための図である。

【0021】

ニューマチックケーソン工法では、ケーソン躯体７の下部となるケーソン底部７ａに、作業室７１が設けられる。この作業室７１は、天井スラブ７２と、その縁部から垂下されて天井スラブ７２を囲繞する刃口部７３と、掘削底面Ｇとによって囲まれている。

【0022】

ケーソン躯体７は、鉄筋コンクリートや鋼材などによって、円筒形状、多角筒形状、楕円筒形状などに構築される。天井スラブ７２の上方と作業室７１内とは、マテリアルシャフト７６やマンシャフト（図示省略）によって繋がっている。

【0023】

作業室７１内には、地下水の浸入を防ぐために圧縮空気が充填されており、高気圧環境となっている。作業室７１内への資材等の搬入や掘削土の排出は、マテリアルロックを備えたマテリアルシャフト７６を介して行われる。

【0024】

作業室７１における掘削は、掘削機としてのケーソンショベル７５によって行われる。ケーソンショベル７５は、天井スラブ７２の下面７２ａに敷設された走行レール７４に沿って移動することができる。

【0025】

このケーソンショベル７５は、走行部７５１を介して走行レール７４に取り付けられており、地上に設置された遠隔操作室（図示省略）からの遠隔操作によって、移動及び掘削動作を制御することができる。

【0026】

ケーソンショベル７５は、作業室７１内に複数台、配置することができる。それぞれのケーソンショベル７５に掘削可能とする領域が設定されており、分担された領域の掘削が可能となるように複数の走行レール７４が敷設される。

【0027】

ケーソンショベル７５による掘削が進行すると、ケーソン躯体７の自重とそれに載荷された荷重の合計が地盤の沈下抵抗力を上回って、ケーソン躯体７は沈下することになる。

【0028】

このケーソン躯体７の沈下速度や沈下量に影響する沈下抵抗力は、刃口部７３近辺に残置された地盤（土砂サンドル）の量によって管理することができる。そこで、図３を参照しながら、４つの掘削形状Ｇ１−Ｇ４について説明する。

【0029】

まず、実線で示した掘削形状Ｇ１では、刃口部７３の内周面７３ａの上部が露出して、土砂サンドルの法尻間は底面幅Ｎ２となっている。一方、一点鎖線で示した掘削形状Ｇ２は、内周面７３ａの露出量は掘削形状Ｇ１と同じであるが、掘削底面Ｇが下がって土砂サンドルの法尻間は底面幅Ｎ１となる。

【0030】

これに対して、二点鎖線で示した掘削形状Ｇ３は、掘削形状Ｇ２と底面幅Ｎ１は同じであるが、刃口部７３の内周面７３ａの露出量が増加している。他方、破線で示した掘削形状Ｇ４は、刃口部７３の内周面７３ａはすべて地盤に覆われて、天井スラブ７２の下面７２ａが土砂サンドルに支持された状態となっている。

【0031】

この掘削形状Ｇ４の状態のときが、最も沈下抵抗力が高くなるのは明らかである。このときの天井スラブ７２の下面７２ａと地盤との接触位置の平面位置間の距離を開口幅Ｍ０とする。

【0032】

一方、掘削形状Ｇ１，Ｇ２の刃口部７３の内周面７３ａと地盤との接触位置の平面位置間の距離は、開口幅Ｍ１となる。開口幅Ｍ１は開口幅Ｍ０よりも広く、開口幅Ｍ１の状態のときの方が沈下抵抗力が減少していると言える。

【0033】

さらに、掘削形状Ｇ３の刃口部７３の内周面７３ａと地盤との接触位置は、掘削形状Ｇ１，Ｇ２の接触位置よりも下がっている。この掘削形状Ｇ３の接触位置の平面位置間の距離は、開口幅Ｍ２となる。

【0034】

開口幅Ｍ２は開口幅Ｍ１よりも広く、開口幅Ｍ２の状態のときの方が開口幅Ｍ１のときよりも、さらに沈下抵抗力が減少していると言える。このように作業室７１の空間の広さを平面位置で示す開口幅Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２を使って、開口断面積を算定する。

【0035】

図３は、ある一縦断面における開口幅Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２を示しているに過ぎない。掘削状況によっては、ケーソン躯体７のすべての縦断面で開口幅（Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２）が異なる場合もあることから、作業室７１の全周（刃口部７３の内周面７３ａ）に亘って開口幅の測定を行う。

【0036】

そして、開口幅の全周形状（図６の接触位置線８１参照）から、開口断面積を算定する。他方、ケーソン躯体７の刃口部７３の先端間の距離は、掘削状況に関わらず変化しない。

【0037】

すなわち、ある一縦断面におけるケーソン幅Ｋは、設計図から得られるように一定である。但し、縦断面が違えばケーソン幅Ｋも変わる場合があるため、刃口部７３の先端の平面の全周形状（図６の刃口先端線８２参照）からケーソン断面積を算定する。

【0038】

また、掘削状況は後述するように計測器２１，２１Ａの測定結果に基づいて管理されることになるが、構築されて沈降させる前の刃口部７３やケーソン底部７ａを計測器２１，２１Ａによって予め計測しておくことで、キャリブレーションをすることができる。そして、この計測器２１，２１Ａによって実際に測定された結果に基づいて、刃口部７３先端の全周形状であるケーソン断面積を算定することもできる。

【0039】

このようにして算定された開口断面積とケーソン断面積とから、開口率の一種である面積開口率を算定する。

【0040】

面積開口率＝（開口断面積）／（ケーソン断面積） （式１）
開口断面積は、開口幅（Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２）が広くなる方が大きくなるので、上述した説明から面積開口率が大きいほど沈下抵抗力が低く、ケーソン躯体７が沈下しやすい状態と言える。

【0041】

そこで、本実施の形態の掘削状況管理システム１では、開口断面積を算定するために、天井スラブ７２の下面７２ａ又は刃口部７３の内周面７３ａと地盤との接触位置の測定を行う。

【0042】

この測定には、距離を測定する計測器２１が使用される。計測器２１は、図４に示すように、移動式のケーソンショベル７５の架台などに取り付けることができる。

【0043】

この計測器２１には、例えばレーザー式距離計などが使用できる。レーザー式距離計は、レーザー光Ｌを測定対象に向けて照射し、その反射光が戻ってくるまでの時間を測ることによって距離を測定する。

【0044】

例えば、図４に示すように、ケーソンショベル７５を刃口部７３に隣接する位置まで移動させる。このときのケーソンショベル７５の位置は、例えば走行部７５１にエンコーダを取り付けて移動距離が測定できるようにしておくことで、把握することができる。

【0045】

また、走行レール７４に間隔を置いて検出センサを設置しておき、走行部７５１が通過した際の検出センサからの出力によって、計測器２１の位置を特定させることもできる。

【0046】

さらには、天井スラブ７２の下面７２ａに位置情報となる線や記号を付しておき、ケーソンショベル７５に取り付けられた監視カメラ（図示省略）でその位置情報を撮影することで、計測器２１の位置を特定することもできる。

【0047】

また、この計測器２１は、上下方向にレーザー光Ｌの照射角度を変える機構を備えている。そして、計測器２１の仰角又は俯角などの角度は、計測器２１に備えられた傾斜計や、角度変更の制御を行うモータに取り付けられたエンコーダ等によって測定される。

【0048】

計測器２１の３次元位置が特定できれば、天井スラブ７２の下面７２ａ又は刃口部７３の内周面７３ａと計測器２１との距離は、設計図面、設計データ又は上述したような事前の計測結果から取得することができる。

【0049】

これに対して、計測器２１を上下に振って、それぞれの角度（レーザー光Ｌの照射方向）で下面７２ａ又は内周面７３ａとの距離を測定したときに、設計データ等と異なる距離が測定されれば、その位置には地盤が残置しているものと推定できる。このため、下面７２ａ又は内周面７３ａと地盤との接触位置も特定することができる。

【0050】

このような計測器２１による下面７２ａ又は内周面７３ａと地盤との接触位置の特定は、作業室７１の全周に亘って行われる。この際、ケーソンショベル７５に取り付けられた計測器２１では測定が難しい箇所が発生する場合がある。

【0051】

また、ケーソンショベル７５で掘削をしながら、掘削後の形状を順次、リアルタイムで計測したい場合もある。そのような場合には、図５に示すように、専用レール２３によって計測器２１Ａを移動させることもできる。

【0052】

専用レール２３は、天井スラブ７２の下面７２ａに取り付けられる。そして、専用レール２３に沿って自走可能となる走行部２４に対して、計測器２１Ａが取り付けられる。

【0053】

このような計測を行う本実施の形態の掘削状況管理システム１は、図１に示すように、刃口部接触点測定手段としての刃口部接触点測定部２と、開口断面積算定手段としての開口断面積算定部３と、ケーソン断面積算定手段としてのケーソン断面積算定部４と、面積開口率算定手段としての面積開口率算定部５と、可視化手段としての可視化部６とによって主に構成される。

【0054】

刃口部接触点測定部２は、上述した計測器２１，２１Ａと、判定処理部２２とによって主に構成される。判定処理部２２では、計測器２１，２１Ａによって計測された距離データと作業室７１の内周形状とを対比することで、下面７２ａ又は内周面７３ａと地盤との接触位置を特定する。

【0055】

計測器２１，２１Ａによる測定と判定処理部２２による接触位置の特定は、作業室７１の全周に亘って行われる。ここで、作業室７１の全周に亘る測定は、連続して行うこともできるが、周方向に間隔をおいて断続的に行われるものであってもよい。

【0056】

開口断面積算定部３では、接触位置の平面位置の全周形状から開口断面積を算定する。すなわち、接触位置は３次元データとして得られるが、その接触位置のデータを平面上の２次元データに変換して平面位置を特定する。

【0057】

開口断面積は、図６に一点鎖線で示すように、平面で見たときの接触位置を示す接触位置線８１で囲まれた内側の面積となる。一方、ケーソン断面積算定部４では、刃口部７３の先端の平面視の全周形状となる刃口先端線８２の内側の面積を、ケーソン断面積として算定する。

【0058】

このケーソン断面積算定部４によるケーソン断面積の算定は、ケーソン躯体７の沈降を開始する前に一度、実施されればよい。また、予め算定された値を取り込む構成であってもよい。

【0059】

そして、面積開口率算定部５では、開口断面積算定部３で算定された開口断面積と、ケーソン断面積算定部４で算定されたケーソン断面積とに基づいて、上述した（式１）から面積開口率を算定する。

【0060】

この面積開口率算定部５で算定された演算結果は、コンピュータに接続された表示モニタやプリンタなどの可視化部６に表示される。また、可視化部６では、図６に示したような接触位置線８１及び刃口先端線８２の平面位置を図化して出力することもできる。

【0061】

次に、本実施の形態の掘削状況管理システム１の作用について説明する。

【0062】

このように構成された本実施の形態の掘削状況管理システム１は、天井スラブ７２の下面７２ａ又は刃口部７３の内周面７３ａと地盤との接触位置を作業室７１の全周に亘って測定する刃口部接触点測定部２を備えている。

【0063】

このため、測定結果に基づいて面積開口率を定量的に算出することができる。また、開口断面積を算定するのに必要な平面位置のデータ（接触位置線８１）が刃口部接触点測定部２によって得られるので、簡単に面積開口率を算出することができる。

【0064】

また、作業室７１の全周に亘って測定された刃口部７３の内周面７３ａ等と地盤との接触位置を、接触位置線８１として図化する可視化部６を備えていれば、視覚によって掘削状況を瞬時に把握することができる。

【0065】

さらに、刃口部接触点測定部２の計測器２１を、天井スラブ７２に取り付けられる移動式のケーソンショベル７５の架台などに取り付ければ、それによって測定可能となる範囲については計測器用の移動手段を設ける必要がなく、簡単にシステムを構築することができる。

【0066】

また、刃口部接触点測定部２の計測器２１Ａを、天井スラブ７２に取り付けられた専用レール２３や走行レール７４に沿って走行部２４で移動できるようにすれば、掘削と並行してなど任意のタイミングで迅速に面積開口率を算定することができる。

【0067】

すなわち計測器２１Ａ用の走行部２４を設けることによって、ケーソンショベル７５による掘削を行いながら、掘削された形状を直後に測定することができるようになるので、逐次算定される面積開口率や可視化された接触位置線８１等を見ながらリアルタイムに掘削状況を管理していくことができる。

【実施例】

【0068】

次に、前記実施の形態で説明した掘削状況管理システム１とは別の形態となる掘削状況管理システム９について、図７−図１０を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を付して説明する。

【0069】

前記実施の形態では、開口率の一種である面積開口率を算定する場合について説明したが、本実施例では、開口率の一種である体積開口率を算定する場合について説明する。

【0070】

体積開口率＝（開口体積）／（ケーソン刃口内体積） （式２）
すなわち、前記実施の形態で説明した（式１）の開口断面積は、作業室７１の鉛直方向のある位置の断面積を示しているが、開口体積は、作業室７１となる空間の体積を示すことになる。この開口体積には、ケーソン刃口内体積を対比させることになる。

【0071】

ケーソン刃口内体積とは、刃口部７３の先端の鉛直方向の位置（高さ）を底面として、刃口部７３の内周面７３ａと天井スラブ７２の下面７２ａとに囲まれた空間の体積を指す。

【0072】

本実施例の掘削状況管理システム９は、図７に示すように、刃口部接触点測定手段及び変化点測定手段が含まれる掘削形状測定部９１と、開口体積算定手段としての開口体積算定部９３と、ケーソン刃口内体積算定手段としてのケーソン刃口内体積算定部９４と、体積開口率算定手段としての体積開口率算定部９５と、可視化手段としての可視化部９６とによって主に構成される。

【0073】

掘削形状測定部９１は、上述した計測器２１，２１Ａと同様の計測器９１１と、判定処理部９１２とによって主に構成される。判定処理部９１２では、計測器９１１によって計測された距離データと作業室７１の内周形状とを対比することで、下面７２ａ又は内周面７３ａと地盤との接触位置を特定する。

【0074】

接触位置が特定されると、前記実施の形態で説明した平面位置だけでなく、図８に示すように、刃口部７３の先端を基準高さとする鉛直方向の位置（深度位置Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２）を算定することができる。

【0075】

例えば、天井スラブ７２の下面７２ａを深度位置Ｈ０とすると、掘削形状Ｇ４の接触位置は同じく深度位置Ｈ０となる。また、掘削形状Ｇ１，Ｇ２の接触位置は、深度位置Ｈ１となり、掘削形状Ｇ３の図に向かって左側の接触位置は深度位置Ｈ２となる。

【0076】

さらに、掘削形状Ｇ２，Ｇ３の底面幅Ｎ１の鉛直位置は、刃口部７３の先端を基準高さとする鉛直方向の位置となる深度位置Ｄ１で示される。また、掘削形状Ｇ１，Ｇ４の底面幅Ｎ２の鉛直位置は、深度位置Ｄ２で示される。

【0077】

このような掘削形状Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の測定は、図９に示すように、計測器９１１によって行うことができる。すなわち、計測器９１１を仰角に振ってレーザー光Ｌを照射することで距離が測定される測定点Ｌ１は、天井スラブ７２の下面７２ａと刃口部７３の内周面７３ａとの境界位置の測定結果となる。

【0078】

また、それよりも計測器９１１を下方に向けたときの測定点Ｌ２は、上述したように地盤と内周面７３ａとの接触位置を示す。そして、さらに計測器９１１を下向きに振った際に測定される距離は、土砂サンドルの掘削形状を表している。

【0079】

この土砂サンドルと掘削底面Ｇとの境界となる測定点Ｌ３は、深さ方向の掘削形状が大きく変化する変化点となる。例えば、計測器９１１を振る角度に対して測定される距離の変化量が大きくなる変わり目の測定点Ｌ３を、深さ方向の変化点とすることができる。

【0080】

判定処理部９１２では、計測器９１１による測定結果から深さ方向の変化点を特定し、その特定された変化点から底面幅Ｎ１，Ｎ２及び深度位置Ｄ１，Ｄ２を算定する演算処理を行う。

【0081】

開口体積算定部９３では、天井スラブ７２の下面７２ａ及び刃口部７３の内周面７３ａの形状と、地盤と内周面７３ａとの接触位置と、深さ方向の変化点の位置とによって特定される作業室７１の全周形状から、開口体積を算定する。

【0082】

すなわち、地盤と内周面７３ａとの接触位置は３次元データとして得られているので、図８に示すように開口幅Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２と深度位置Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２の値に変換することができる。また、深さ方向の変化点の位置も３次元データとして得られるので、底面幅Ｎ１，Ｎ２と深度位置Ｄ１，Ｄ２の値に変換することができる。

【0083】

このようにして作業室７１の全周において、周縁の位置データが深さ方向に連続又は断続的に得られれば、それらの値を積算等していくことで作業室７１の体積を求めることが容易にできる。

【0084】

これに対して、ケーソン刃口内体積算定部９４では、刃口部７３の先端の鉛直位置を底面とした内周面７３ａと下面７２ａとに囲まれた体積を、ケーソン刃口内体積として算定する。

【0085】

このケーソン刃口内体積算定部９４によるケーソン刃口内体積の算定は、上述したケーソン断面積の算定と同様に、ケーソン躯体７の沈降を開始する前に一度、実施されればよい。また、予め算定された値を取り込む構成であってもよい。

【0086】

そして、体積開口率算定部９５では、開口体積算定部９３で算定された開口体積と、ケーソン刃口内体積算定部９４で算定されたケーソン刃口内体積とに基づいて、上述した（式２）から体積開口率を算定する。

【0087】

この体積開口率算定部９５で算定された演算結果は、コンピュータに接続された表示モニタやプリンタなどの可視化部９６に表示される。また、可視化部９６では、図１０に示したような接触位置線８１及び刃口先端線８２に加えて、深さ方向の変化点の平面位置を示す変化点線８３（破線）を図化して出力することができる。この変化点線８３の内側の面積は、掘削底面Ｇの面積を表している。

【0088】

このように計測器９１１による測定を行うことによって、掘削形状Ｇ１−Ｇ４の平面形状だけでなく、立体形状も容易に把握することができる。この結果、一般的にニューマチックケーソン工法の沈降管理に使用される面積開口率だけでなく、体積開口率という定量的に算出された新たな指標を使って、より詳細に作業室７１内の掘削状況を管理することができる。

【0089】

なお、この他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

【0090】

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

【0091】

例えば、前記実施の形態及び実施例では、１次元のレーザー式距離計を計測器２１，２１Ａ，９１１として使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２次元や３次元のレーザー式距離計や撮像データと画像処理とを組み合わせた距離計などを計測器や刃口部接触点測定手段や変化点測定手段とすることもできる。

【0092】

また、前記実施の形態及び実施例では、ケーソン断面積算定部４又はケーソン刃口内体積算定部９４によってケーソン断面積又はケーソン刃口内体積の算定を行ったが、これに限定されるものではなく、予め別途算定された値を利用して掘削状況管理システム１，９に取り込むこともできる。

【符号の説明】

【0093】

１ 掘削状況管理システム
２ 刃口部接触点測定部（刃口部接触点測定手段）
２１，２１Ａ 計測器
２３ 専用レール
２４ 走行部
３ 開口断面積算定部（開口断面積算定手段）
５ 面積開口率算定部（面積開口率算定手段）
６ 可視化部（可視化手段）
７ａ ケーソン底部
７１ 作業室
７２ 天井スラブ
７２ａ 下面
７３ 刃口部
７３ａ 内周面
７４ 走行レール
７５ ケーソンショベル（掘削機）
８１ 接触位置線（開口断面積）
８２ 刃口先端線（ケーソン断面積）
８３ 変化点線
９ 掘削状況管理システム
９１ 掘削形状測定部（刃口部接触点測定手段，変化点測定手段）
９１１ 計測器
９３ 開口体積算定部（開口体積算定手段）
９５ 体積開口率算定部（体積開口率算定手段）
９６ 可視化部（可視化手段）
Ｇ 掘削底面
Ｌ２ 測定点（接触位置）
Ｌ３ 測定点（深さ方向の変化点）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】