特許 7274705 掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法

(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】

(24)【登録日】2023-05-09

(45)【発行日】2023-05-17

(54)【発明の名称】掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 17/06 20060101AFI20230510BHJP

   G01S 15/08 20060101ALI20230510BHJP

【ＦＩ】

G01B17/06

G01S15/08

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020002437

(22)【出願日】2020-01-09

(65)【公開番号】P2021110627

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】520010385

【氏名又は名称】一般社団法人テックナイス

(73)【特許権者】

【識別番号】000140694

【氏名又は名称】株式会社加藤建設

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】杉山 一弥

(72)【発明者】

【氏名】小野 哲典

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 智

(72)【発明者】

【氏名】綿村 忍

(72)【発明者】

【氏名】濱田 良幸

(72)【発明者】

【氏名】高橋 達也

(72)【発明者】

【氏名】内山 敬二

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５９－１０６６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０１９８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３１３２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０５９９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３０７３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－０５２０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１４８０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １７／００－１７／０８

Ｇ０１Ｓ １／７２－１／８２

３／８０－３／８６

５／１８－５／３０

７／５２－７／６４

１５／００－１５／９６

Ｅ２１Ｂ １／００－４９／１０

Ｅ０２Ｄ １／００－３／１１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オープンケーソンの施工に際して、掘削地盤面の凹凸形状と該凹凸形状の三次元的位置を特定する、掘削地盤面の形状特定装置であって、
地上にある重機からワイヤにより垂下される、フレーム枠と、
コントローラと、
前記フレーム枠に取り付けられている、横方向軸の周りを回転自在なソナーと、
傾斜計と、を有し、
前記コントローラは、
前記重機により吊り下げられる前記ワイヤの吊り下げデータと、該ワイヤの平面座標を特定する検尺手段による平面座標データと、により形成される該フレーム枠の三次元位置データを取得し、
前記傾斜計による前記フレーム枠の水平方向からの傾斜角度データを取得し、
前記横方向軸を中心に前記ソナーを回転させて前記掘削地盤面の凹凸形状を特定し、この際に、前記傾斜角度データが水平方向に相当する０度ではない場合に、該傾斜角度データに応じて前記凹凸形状を補正することを特徴とする、掘削地盤面の形状特定装置。

【請求項2】

前記フレーム枠は、ジャッキ本体からジャッキシリンダが縦方向に伸縮する、複数のシリンダ機構と、複数の該シリンダ機構の上端同士を繋ぐ上部フレームとを有し、
少なくとも一つのシリンダ機構の前記ジャッキシリンダが前記掘削地盤面に接地し、他のシリンダ機構の前記ジャッキシリンダが前記掘削地盤面に接地していない場合に、該少なくとも一つのシリンダ機構の前記ジャッキシリンダから該他のシリンダ機構へ作動油を押し出し、該他のシリンダ機構の前記ジャッキシリンダを伸長させて前記掘削地盤面に接地させ、前記フレーム枠の姿勢変更が行われることを特徴とする、請求項１に記載の掘削地盤面の形状特定装置。

【請求項3】

前記フレーム枠は、前記オープンケーソンの壁面に当接される複数の第一縦桟と、前記第一縦桟に対して横桟を介して取り付けられている第二縦桟と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の掘削地盤面の形状特定装置。

【請求項4】

オープンケーソンの施工に際して、掘削地盤面の凹凸形状と該凹凸形状の三次元的位置を特定する、掘削地盤面の形状特定方法であって、
横方向軸の周りを回転自在なソナーが取り付けられているフレーム枠を、地上にある重機から垂下し、前記掘削地盤面に向かって吊り下ろしていき、
前記重機により吊り下げられるワイヤの吊り下げデータと、該ワイヤの平面座標を特定する検尺手段による平面座標データと、により形成される該フレーム枠の三次元位置データに基づいて、該フレーム枠の三次元位置を特定し、前記横方向軸を中心に前記ソナーを回転させて前記掘削地盤面の凹凸形状を測定し、この際、該横方向軸の水平からの傾斜角度を特定しておき、該傾斜角度が水平方向に相当する０度ではない場合に、該傾斜角度に応じて前記凹凸形状を補正することを特徴とする、掘削地盤面の形状特定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ケーソン工法は、地上において製作された例えば鉄筋コンクリート製の筒状もしくは箱状の構造物を、地中に沈設していく工法であり、底蓋を有する構造物を沈設させていくニューマチックケーソン工法と、底蓋の無い中空の構造物を沈設させていくオープンケーソン工法がある。その中で、オープンケーソン工法は、沈設するケーソン躯体の下方の先端部周辺の地盤を掘削して緩めることにより、ケーソン躯体をその自重によって沈設させたり、必要に応じて、さらに圧入装置による圧入力を付加することにより沈設させる工法である（後者の方法は、圧入式オープンケーソン工法と称される）。また、鋼製もしくは鉄筋コンクリート製のセグメントを周方向に組み付けてリングを形成し、複数のリングを順次積層させながら圧入していく、アーバンリング工法などもある。尚、以下、アーバンリング工法もオープンケーソン工法に含めるものとして説明する。
上記するケーソン躯体の先端の刃口は、地盤抵抗（もしくは地山抵抗）を低減させるべく、一般にテーパー形状になっており、刃口の周辺の地盤を掘削にて緩めることにより、緩められた地盤内に刃口が進入していき、ケーソン躯体が徐々に沈設される。ケーソン躯体の沈設に伴い、ケーソン躯体内の地盤は例えばバケット式掘削機等により掘削される。そして、地盤が掘削されたケーソン躯体の内部には水が貯留され、刃口周辺の地盤の掘削による緩めと、ケーソン躯体の沈設、及びケーソン躯体内部の地盤の水中掘削（泥水中掘削）により、ケーソン躯体の沈設が進められる。
上記するように、ケーソン躯体の刃口の周辺の地盤が掘削により緩められ、その結果としてケーソン躯体が沈設していくことから、ケーソン躯体の刃口周辺の地盤面の形状、より詳細には、ケーソン躯体の周方向に亘る刃口周辺の地盤面の三次元形状を精度よく特定することはケーソン工法にとって極めて重要である。すなわち、特定されたケーソン躯体の周方向に亘る刃口周辺の地盤面の三次元形状に基づいて、ケーソン躯体の周方向に亘り刃口周辺の地盤を可及的均等に緩めることができ、このことにより、ケーソン躯体を高い鉛直精度の下で、かつ効率的に沈設施工することが可能になる。

【0003】

そこで、ケーソン躯体の周方向に亘る刃口周辺の地盤面の三次元形状を特定する方法として、潜水士により測定する方法が挙げられるが、潜水士による測定では時間と労力がかかる。また、ケーソン躯体内の貯水は濁った泥水であることから、濁りで視界が不良になり易く、潜水士の測定位置（二次元的な平面位置と深度とによる三次元位置）の特定精度が低くならざるを得ない。そして、このことに起因して、潜水士による掘削地盤面の形状特定精度も低下することになる。さらに、潜水士による測定では、ケーソン躯体の深度が大深度になるにつれて測定そのものが困難になる。

【0004】

ここで、掘削孔の内部において、超音波距離検出器を水平方向に３６０度回転させることにより、掘削孔の孔壁形状を測定する装置が提案されている。より具体的には、ウインチによって掘削孔内に昇降自在に吊り下げられる超音波距離検出器と、超音波距離検出器の回転角度を検出する回転角検出器と、超音波距離検出器のウインチによる昇降量を検出する昇降量検出器とを設けて、コンピュータが各検出器の出力にもとづき掘削孔の孔壁全周の形状を演算し、演算結果に基づいてディスプレイ及びプリンタにその孔壁形状を表示及び印刷させる、掘削孔の孔壁形状測定装置である（例えば、特許文献１参照））。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平８－６８６２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の掘削孔の孔壁形状測定装置によれば、超音波距離検出器を水平方向に３６０度回転させ、超音波距離検出器の回転角度に関するデータと、ウインチによる昇降量に関するデータ、及び超音波距離検出器による掘削孔までの超音波距離に関するデータに基づいて掘削孔の孔壁形状を測定することにより、大深度であっても可及的に高い精度で掘削孔の孔壁形状を測定することが可能になる。
しかしながら、特許文献１に記載の掘削孔の孔壁形状測定装置では、掘削孔の孔壁形状を測定することはできるものの、上記するように、ケーソン躯体の周方向に亘る刃口周辺やケーソン躯体の内部における掘削地盤面の形状を測定することはできない。

【0007】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ケーソン躯体内に存在する汚泥水により視界が不良な環境下においても、あるいは、大深度においても、ケーソン躯体の刃口周辺や内部における掘削地盤面の形状を高い精度で特定することのできる、掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法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】

【0008】

前記目的を達成すべく、本発明による掘削地盤面の形状特定装置の一態様は、
オープンケーソンの施工に際して、掘削地盤面の凹凸形状と該凹凸形状の三次元的位置を特定する、掘削地盤面の形状特定装置であって、
地上にある重機からワイヤにより垂下される、フレーム枠と、
コントローラと、
前記フレーム枠に取り付けられている、横方向軸の周りを回転自在なソナーと、
傾斜計と、を有し、
前記コントローラは、
前記重機により吊り下げられる前記ワイヤの吊り下げデータと、該ワイヤの平面座標を特定する検尺手段による平面座標データと、により形成される該フレーム枠の三次元位置データを取得し、
前記傾斜計による前記フレーム枠の水平方向からの傾斜角度データを取得し、
前記横方向軸を中心に前記ソナーを回転させて前記掘削地盤面の凹凸形状を特定し、この際に、前記傾斜角度データが水平方向に相当する０度ではない場合に、該傾斜角度データに応じて前記凹凸形状を補正することを特徴とする。

【0009】

本態様によれば、横方向軸の周りを回転するソナーを有し、超音波を掘削地盤面に照射し、反射波を受信することで掘削地盤面の凹凸形状を特定し、横方向軸が傾斜している場合は傾斜角度に応じて凹凸形状を補正することにより、ケーソン躯体内に存在する汚泥水による視界不良な環境下においても、高い精度で掘削地盤面の凹凸形状を特定することができる。ここで、クローラクレーン等の重機はＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）等を備えており、重機の三次元位置を特定することができる。また、クレーン等のブームの先端にもＧＰＳを搭載しておくことにより、ブームの先端の三次元位置が特定され、ブームの先端から垂下されるワイヤの吊り下げ量に関するデータに基づき、ワイヤにより垂下されるフレーム枠の三次元位置が特定される。
ここで、フレーム枠に取り付けられている、横方向軸の周りを回転自在なソナー（超音波探知装置）に関し、「横方向軸」とは、水平方向に延びる水平軸の他、水平面から±４０度程度の範囲で鉛直方向に傾斜した方向に延びる軸を含んでいる。横方向軸が水平軸の場合は、横方向軸を中心に回転するソナーにより測定される掘削地盤面の凹凸形状は、補正の必要なく採用することができる。一方、横方向軸が水平面から傾斜した傾斜軸の場合は、傾斜計により計測される傾斜角度データに基づき、ソナーにより測定される掘削地盤面の凹凸形状を補正し、補正後の凹凸形状を採用する。
傾斜計により、フレーム枠の傾斜角度（水平からの角度）が検知され、同様に横方向軸の傾斜角度が検知される。また、フレーム枠には、制御ボックスが搭載されていてもよく、この制御ボックスが例えば地上にあるコントローラとの間で信号の送受信を行い、ソナーを回転させるアクチュエータの駆動制御等を実行する形態であってもよい。
また、「ワイヤの平面座標を特定する検尺手段」とは、上記するようにブームの先端に搭載したＧＰＳの他、作業員がケーソン躯体の所定位置から検尺棒にてワイヤの位置を測定するマニュアルによる検尺形態が含まれる。マニュアルにより検尺されたデータは、作業員の所持する携帯端末等を介してコントローラに送信される。ここで、この携帯端末には、スマートフォンやタブレット、パーソナルコンピュータなどが含まれる。
コントローラは、ソナーからのデータの送受信や、ソナーを回転させるアクチュエータ（モータ等）の回転の動作を、同期させながら制御することができる。

【0010】

また、本態様の形状特定装置では、ソナーが横方向軸の周りを回転自在に取り付けられているとともに、さらに、縦方向軸の周りを回転自在に取り付けられている形態であってもよい。例えば、ソナーを横方向軸の周りに回転させるモータ等のアクチュエータに加えて、このモータ及びソナーのユニットを縦方向軸の周りに回転させる別途のモータ等のアクチュエータが装備されていてもよい。ここで、「縦方向軸」とは、横方向軸と鉛直方向軸により形成される鉛直面内において、横方向軸と直交する方向に延設する軸のことである。従って、横方向軸が水平軸から傾斜している場合は、縦方向軸も鉛直軸から同様に傾斜している。
尚、ソナーが当該ソナーの外側にあるモータ等のアクチュエータにより回転する形態の他に、ソナー自身が回転機構を有していて、自身で回転する形態であってもよい。

【0011】

その他、ソナーが回転自在な横方向軸が、相互に直交する二軸（例えば、Ｘ方向軸とＹ方向軸）の周りを回転する形態であってもよい。この形態では、ソナーをＸ方向軸周りに回転させるモータ等のアクチュエータと、これらソナー及びモータをＹ方向軸周りに回転もしくは回動させる別途のモータ等のアクチュエータが装備される。ソナーは、少なくとも掘削地盤面の凹凸形状を特定できればよいことから、ソナーがＹ方向軸周りを回動する際には、鉛直下方から時計周り及び反時計周りにそれぞれ、４５度乃至９０度の範囲まで回動できるように構成されていればよい。

【0012】

横方向軸を中心にソナーが回転する過程において、ソナーが掘削地盤面に超音波を照射する場合のみ、当該掘削地盤面からの反射波を受信することができ、反射波を受信するまでの時間と超音波の速度に基づきソナーから掘削地盤面までの距離が測定される。上記するようにフレーム枠の三次元位置は特定されており、フレーム枠におけるソナーの設置位置も予め特定されていることから、ソナーにより測定される掘削地盤面までの距離により、掘削地盤面の測定点における三次元情報が特定される。

【0013】

尚、コントローラは、例えば地上の管理棟に収容されているコンピュータにより形成される。重機の三次元位置データやブーム先端の三次元位置データ（ブーム先端から垂下されるワイヤまでのマニュアル検尺による位置データを含む）、ワイヤの吊り下げデータ、横方向軸周りをソナーが回転する過程で掘削地盤面までの距離を計測する超音波計測データ、傾斜計によるフレーム枠の水平方向からの傾斜角度データ等がコントローラに取得される。ここで、「取得」とは、コントローラにデータが無線もしくは有線にて送信されることや、データが入力されること等により、コントローラにデータが格納されることを意味している。
コントローラでは、これらのデータを随時格納し、演算部において、これらのデータに基づいて掘削地盤面の凹凸形状を特定する。また、特定された掘削地盤面の凹凸形状は、コントローラの表示部に表示されるとともに、掘削地盤面の各位置における三次元情報に基づき、掘削地盤面の不陸の程度が特定され、例えば、他の場所に比べて掘削が不十分な刃口周辺部位において掘削を再度行うことにより、ケーソン躯体の周方向に亘る刃口周辺の掘削地盤面を可及的均等に緩めることができ、このことにより、ケーソン躯体を高い鉛直精度の下で、かつ効率的に沈設施工することが可能になる。

【0014】

また、横方向軸を例えば鉛直軸に設定し、鉛直軸周りにソナーを回転させながらケーソン躯体の壁面に超音波を照射することにより、ケーソン躯体の壁面の三次元位置情報を得ることも可能である。このようにして得られたケーソン躯体の壁面の三次元位置情報により、ケーソン躯体の鉛直の程度（鉛直精度）を特定することが可能になり、必要に応じて、ケーソン躯体の沈設方向の修正を行うことができる。
この際、横方向軸が、Ｘ方向軸とこれに直交するＹ方向軸の二軸を有していて、双方の軸周りをソナーが回転もしくは回動できる形態であると、ケーソン躯体の壁面や掘削地盤面の三次元形状を、余すところなく特定することが可能になる。

【0015】

また、本発明による掘削地盤面の形状特定装置の他の態様において、
前記フレーム枠は、ジャッキ本体からジャッキシリンダが縦方向に伸縮する、複数のシリンダ機構と、複数の該シリンダ機構の上端同士を繋ぐ上部フレームとを有し、
少なくとも一つのシリンダ機構の前記ジャッキシリンダが前記掘削地盤面に接地し、他のシリンダ機構の前記ジャッキシリンダが前記掘削地盤面に接地していない場合に、該少なくとも一つのシリンダ機構の前記ジャッキシリンダから該他のシリンダ機構へ作動油を押し出し、該他のシリンダ機構の前記ジャッキシリンダを伸長させて前記掘削地盤面に接地させ、前記フレーム枠の姿勢変更が行われることを特徴とする。

【0016】

本態様によれば、例えば、フレーム枠を吊るワイヤを緩めること等により、その自重にて、凹凸形状を有する掘削地盤面に対して順次着底する各ジャッキシリンダの着底の順番に応じて、各シリンダ機構の間で作動油を移動させる。このことにより、各ジャッキシリンダを伸縮させ、この各ジャッキシリンダの伸縮により、フレーム枠の姿勢を所望の姿勢に変更することが可能になる。例えば、このフレーム枠の姿勢変更により、横方向軸を水平軸に調整することができる。これらの作用は、ソナーを含むフレーム枠の重量に基づいて自然に行われる。この機構によれば、横方向軸をより水平軸に近く接地することが可能になる。また、水平軸との間の傾斜角度が大きな場合は、再度、ワイヤによる持ち上げと降下を行うことにより、水平により近い状態を形成することができる。尚、アクチュエータ等を装備し、さらにアクチュエータも作動させることによりフレーム枠の姿勢変更が実行されてもよい。

【0017】

また、本発明による掘削地盤面の形状特定装置の他の態様において、
前記フレーム枠は、前記オープンケーソンの壁面に当接される複数の第一縦桟と、前記第一縦桟に対して横桟を介して取り付けられている第二縦桟と、を有することを特徴とする。

【0018】

本態様によれば、オープンケーソンの壁面に複数の第一縦桟を当接させた状態で、横方向軸の周りをソナーが回転しながら掘削地盤面を測定することにより、沈設施工の過程で三次元位置情報が特定されているケーソン躯体における所定の壁面に沿ってフレーム枠を位置決めすることができる。そのため、フレーム枠の三次元位置情報を高精度に特定することができ、掘削地盤面の凹凸形状の高精度な特定に繋がる。
本態様のフレーム枠を有する形状特定装置では、重機のブームから主ワイヤと補助ワイヤを垂下させ、例えば、主ワイヤにて第一縦桟もしくは横桟を垂下し、補助ワイヤにて第二縦桟を垂下するものとし、第一縦桟の下端をケーソン躯体の壁面に当接させ、第一縦桟に比べて第二縦桟を下方に傾斜させた姿勢でフレーム枠を吊り下ろす。この吊り下ろし方法により、第一縦桟の下端をケーソン躯体の壁面に沿って移動させることができ、第二縦桟の下端を掘削地盤面よりも上方の所定レベルにおいて位置決めした後、例えばクレーンのブームを縮めて傾斜姿勢のフレーム枠を持ち上げることにより、第一縦桟の上端もケーソン躯体の壁面に当接させることができる。そして、第一縦桟の上端及び下端がケーソン躯体の壁面の所定位置に安定的に当接された状態の下で、横方向軸の周りでソナーを回転させながら掘削地盤面を測定することができる。

【0019】

また、本発明による掘削地盤面の形状特定方法の一態様は、
オープンケーソンの施工に際して、掘削地盤面の凹凸形状と該凹凸形状の三次元的位置を特定する、掘削地盤面の形状特定方法であって、
横方向軸の周りを回転自在なソナーが取り付けられているフレーム枠を、地上にある重機から垂下し、前記掘削地盤面に向かって吊り下ろしていき、
前記重機により吊り下げられるワイヤの吊り下げデータと、該ワイヤの平面座標を特定する検尺手段による平面座標データと、により形成される該フレーム枠の三次元位置データに基づいて、該フレーム枠の三次元位置を特定し、前記横方向軸を中心に前記ソナーを回転させて前記掘削地盤面の凹凸形状を測定し、この際、該横方向軸の水平からの傾斜角度を特定しておき、該傾斜角度が水平方向に相当する０度ではない場合に、該傾斜角度に応じて前記凹凸形状を補正することを特徴とする。

【0020】

本態様によれば、横方向軸の周りでソナーを回転させながら超音波を掘削地盤面に照射し、反射波を受信することで掘削地盤面の凹凸形状を特定し、横方向軸が傾斜している場合は傾斜角度に応じて凹凸形状を補正することにより、ケーソン躯体内に存在する汚泥水による視界不良な環境下においても、高い精度で掘削地盤面の凹凸形状を特定することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法によれば、ケーソン躯体内に存在する汚泥水により視界が不良な環境下においても、あるいは、大深度においても、ケーソン躯体の刃口周辺や内部における掘削地盤面の形状を高い精度で特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】ケーソン躯体を地盤内に沈設する方法の一例を示す縦断面図である。

【図2】第１実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置の一例を示す模式図である。

【図3】第１実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置を構成する、フレーム枠とフレーム枠に取り付けられている各種構成要素を示す斜視図である。

【図4】掘削地盤面の形状特定装置を構成するコントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。

【図5】コントローラの機能構成の一例を示す図である。

【図6】フレーム枠を構成する複数のシリンダ機構による動作を説明する縦断面図である。

【図7】図６に続いて、フレーム枠を構成する複数のシリンダ機構による動作を説明する縦断面図である。

【図8】第２実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置を構成する、フレーム枠とフレーム枠に取り付けられている各種構成要素を示す斜視図であって、吊り下げ態様を共に示す図である。

【図9】図８に続いて、フレーム枠がケーソン躯体の壁面に設置されている状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、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場合がある。

【0024】

［実施形態］
＜沈設対象のケーソン躯体とケーソン躯体の沈設方法＞
はじめに、図１を参照して、沈設対象のケーソン躯体の一例と、地盤内におけるケーソン躯体の沈設方法の一例について説明する。ここで、図１は、ケーソン躯体を地盤内に沈設する方法の一例を示す縦断面図である。

【0025】

図１に示すように、沈設対象であるケーソン躯体２００は、オープンケーソン工法により沈設される、鉄筋コンクリート製の円筒体であり、その先端の刃口２１０の壁面がテーパー面２２０となっている。尚、ケーソン躯体の平面視形状は、円形以外にも、楕円形、正方形や長方形等の矩形、矩形以外の多角形であってもよい。尚、ケーソン躯体２００は、アーバンリング工法のように、鋼製もしくは鉄筋コンクリート製のセグメントを周方向に組み付けてリングを形成し、複数のリングを順次積層させながら圧入される形態であってもよい。

【0026】

例えば、原地盤Ｇにおいて、表層から所定深度までは、バケット式掘削機の爪の差し込みに支障のない硬度の軟質地盤Ｇ１が広がり、その下方には、バケット式掘削機の爪が差し込み難い硬質地盤Ｇ２がある。ケーソン躯体２００は、この硬質地盤Ｇ２の所定深度まで沈設される。尚、軟質地盤、硬質地盤の概念は、具体的な物性値で規定してもよく、例えばＮ値１０乃至３０の間の所定値を軟質地盤と硬質地盤の境界値に設定してもよい。また、硬質地盤Ｇ２は、支持層と称することもできる。

【0027】

地上にて製作されたケーソン躯体２００は、施工エリアの地表に設置される。そして、その刃口周辺の軟質地盤Ｇ１を掘削することにより、ケーソン躯体２００の自重によって刃口２１０が軟質地盤Ｇ１内に進入し、ケーソン躯体２００が沈設される。また、ケーソン躯体２００の自重の他に、必要に応じて圧入装置による圧入力を付加することにより、ケーソン躯体２００の沈設が行われる。このケーソン躯体２００の沈設に応じて、ケーソン躯体２００の内部の軟質地盤Ｇ１もバケット式掘削機等により掘削し、ケーソン躯体２００の内部に水Ｗが導入され、貯水される。この施工を繰り返しながら、軟質地盤Ｇ１内においてケーソン躯体２００を沈設していき、バケット式掘削機の爪が差し込み難い硬質地盤Ｇ２まで到達させる。

【0028】

図１に示すケーソン躯体２００の沈設過程で造成される掘削地盤面において、刃口２１０の周辺は刃口周辺領域Ａ１であり、その内側が内部領域Ａ２である。図示する軟質地盤Ｇ１，硬質地盤Ｇ２におけるケーソン躯体２００の沈設においては、特に、ケーソン躯体２００の周方向に亘る刃口周辺領域Ａ１の地盤面の三次元形状を精度よく特定することが極めて重要になる。すなわち、特定されたケーソン躯体２００の周方向に亘る刃口周辺領域Ａ１の地盤面の三次元形状に基づいて、ケーソン躯体２００の周方向に亘り刃口２１０周辺の地盤を可及的均等に緩めることができ、このことにより、ケーソン躯体２００を高い鉛直精度の下で、かつ効率的に沈設施工することが可能になる。
そこで、以下、掘削地盤面の形状を特定する装置と方法について説明する。

【0029】

＜第１実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法＞
次に、図２乃至図７を参照して、第１実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法の一例について説明する。ここで、図２は、第１実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置の一例を示す模式図であり、図３は、第１実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置を構成する、フレーム枠とフレーム枠に取り付けられている各種構成要素を示す斜視図である。

【0030】

掘削地盤面の形状特定装置１００は、地上にあるクローラクレーン等の重機１０と、重機１０からワイヤにより垂下されるフレーム枠２０と、フレーム枠２０に取り付けられているアクチュエータ３０の回転軸３２の延設方向に延びる横方向軸３７の周り、及び、アクチュエータ２８の回転軸の延設方向に延びる縦方向軸２９の周りを回転自在なソナー４０と、傾斜計２６と、コントローラ６０とを有する。

【0031】

クローラクレーン１０は、図１に示すケーソン躯体２００の沈設の過程で、ケーソン躯体２００の側方の地表面に位置し、ワイヤ１３の下端のフック１４に垂下されているフレーム枠２０をケーソン躯体２００の内部に吊り下ろす。この際、ブームの傾斜角度を変更したり、ブームを伸縮したり、クローラクレーン１０自体がケーソン躯体２００の周囲を移動することにより、ケーソン躯体２００の内部の掘削地盤面の全域にフレーム枠２０を吊り下ろすことができる。

【0032】

クローラクレーン１０の操作室にはＧＰＳ１１が搭載されており、図示例においては、ブームの先端にも別途のＧＰＳ１２（検尺手段の一例）が搭載されている。ＧＰＳ１２により、ブーム先端の三次元位置情報が得られる。このＧＰＳ１２による三次元位置情報と、ブームの先端からのワイヤ１３の吊り下げ量により、フレーム枠２０の三次元位置情報が得られる。そして、フレーム枠２０におけるソナー４０の取り付け位置も予め特定されており、従って、ＧＰＳ１２による三次元位置情報とブームの先端からのワイヤ１３の吊り下げ量により、ソナー４０の三次元位置情報が得られる。尚、検尺手段としては、図示例の他、作業員がケーソン躯体２００の所定位置から検尺棒にてワイヤ１３の位置を測定する、マニュアルによる検尺であってもよい。

【0033】

フレーム枠２０は、図３に詳細に示すように、上部フレーム２４と、上部フレーム２４の脚部を形成する複数（図示例は三つ）のシリンダ機構５０とを有する。上部フレーム２４は、複数本（図示例は三本）の縦桟２１と、各縦桟２１の上端と途中位置が固定される複数本（図示例は二本）の環状の横桟２２と、上方の横桟２２の環状内に配設されている横格子２３とを有する。

【0034】

横格子２３の下端には制御ボックス２５が固定され、制御ボックス２５の内部には傾斜計２６が内蔵されている。一方、制御ボックス２５の下方には、縦方向軸２９の周りに回転軸（図示せず）がＸ２方向に回転するアクチュエータであるモータ２８が装備されており、モータ２８の上方にはロータリーエンコーダ２７が搭載され、モータ２８の回転量や回転位置（回転角度）が測定されるようになっている。

【0035】

そして、モータ２８の下方には、別途のアクチュエータであるモータ３０が、モータ２８に対して回転自在に固定されている。モータ３０の背面にはロータリーエンコーダ３５が搭載され、モータ３０の回転軸３２の回転量や回転位置（回転角度）が測定されるようになっている。尚、図示を省略するが、形状特定装置１００がモータ３０を備えず、ソナー４０が自身で回転する形態であってもよい。

【0036】

モータ３０の回転軸３２にはソナー４０が取り付けられている。上記するように、回転軸３２の延設方向に延びる横方向軸３７の周りをソナー４０がＸ１方向に回転できるようになっている。ここで、ソナー４０の仕様の一例として、発信周波数６００ｋＨｚ乃至１Ｍｈｚ（５ｋｈｚピッチに可変）、照射ビーム形状が２．４度乃至１．４度のペンシルビーム、測定可能半径が１ｍ乃至１００ｍを挙げることができる。

【0037】

図３においては、水平面を規定するＸ－Ｙ座標軸と、Ｘ－Ｙ座標軸に直交するＺ座標軸を示しているが、例えばフレーム枠２０が掘削地盤面に対して傾斜した姿勢で載置された場合、横方向軸３５の水平面からの傾斜角度θは傾斜計２６により計測される。横方向軸３５が水平軸である場合は、傾斜角度θは０度となる。

【0038】

三本の縦桟２１の下端にはそれぞれ、シリンダ機構５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが取り付けられており、各シリンダ機構５０を含めてフレーム枠２０が構成される。
シリンダ機構５０は、ジャッキ本体５１と、ジャッキ本体５１から縦方向であるＹ１方向に伸縮するジャッキシリンダ５２とを有する。ジャッキシリンダ５２の有する下端フランジ５２ｂが凹凸形状の掘削地盤面に着底される。

【0039】

フレーム枠２０が掘削地盤面に着底した後、モータ３０を駆動して横方向軸３７の周りでソナー４０をＸ１方向に回転させることにより、ソナー４０からＸ３方向に照射された超音波が掘削地盤面にて反射され、反射波がＸ４方向に反射してソナー４０にて受信されることにより、ソナー４０から掘削地盤面までの距離が測定される。そして、上記するように、ソナー４０の三次元位置情報は特定されていることから、このソナー４０の三次元位置情報と、ソナー４０にて受信された掘削地盤面までの距離情報に基づき、掘削地盤面の所定位置における三次元情報が得られる。

【0040】

例えば、凹凸形状の掘削地盤面に最初に着底したシリンダ機構５０は、以下で説明するように、そのジャッキシリンダ５２を短縮させ、以降、ジャッキ本体５１の圧縮された作動油は他のシリンダ機構５０に向かって流れ、当該他のジャッキ本体５１のジャッキシリンダ５２が押し下げられるようになっている。そして、その後、既に着底している二基のシリンダ機構５０の作動油は最後のシリンダ機構５０に流れ、当該最後のシリンダ機構５０のジャッキシリンダ５２が押し下げられて着底される。

【0041】

図２に示すコントローラ６０はコンピュータにより構成され、例えば、地上にある管理棟Ｋ内に収容されている。ここで、図４及び図５を参照して、コントローラの一例について説明する。図４は、掘削地盤面の形状特定装置を構成するコントローラのハードウェア構成の一例を示す図であり、図５は、コントローラの機能構成の一例を示す図である。

【0042】

図４に示すように、コントローラ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２、ＲＯＭ（Read Only Memory）６３、通信装置６４、表示装置６５、及び入力装置６６を有し、それらがシステムバス６７にてデータ通信可能に接続されている。

【0043】

ＲＯＭ６３には、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。ＲＡＭ６２は、ＲＯＭ６３に記憶されているプログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域として用いられる。ＣＰＵ６１は、ＲＡＭ６２にロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。例えば、ＧＰＳ１２から送信されるブーム先端の三次元位置データ、ワイヤ１３の吊り下げ量に関する吊り下げデータ、ロータリーエンコーダ３５により測定されるソナー４０の照射角度データ（ソナー４０の照射部の例えば鉛直方向からの角度等）、ソナー４０にて測定されるソナー４０から掘削地盤面までの距離を計測する超音波計測データ、傾斜計２６による横方向軸３７の水平方向（水平面）からの傾斜角度データ等を用いて、掘削地盤面の三次元位置データを生成し、生成結果を表示する制御を実行する。尚、その他、コントローラ６０にインストールされたプログラム等を記憶する補助記憶装置（図示せず）を有していてもよい。

【0044】

表示装置６５は、液晶ディスプレイ等からなり、たとえばタッチパネルの表示機能を担う。入力装置６６は、表示装置６５に対する接触体の接触を検出するセンサを有する電子部品である。接触体の接触の検出方式としては、静電方式や抵抗膜方式、光学方式などがある。この接触体として、オペレータ等の指や専用ペン等が挙げられる。通信装置６４は、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ、もしくは移動体通信網等において通信を行う際に必要となる、アンテナ等の電子部品である。尚、通信装置が水中内にある場合は、有線ＬＡＮが適用されるのがよい。

【0045】

コントローラ６０は、ＣＰＵ３０２による制御により、図５に示す送受信部６１０、生成部６２０、補正部６３０、表示部６４０、及び格納部６５０として機能する。

【0046】

送受信部６１０は、ＧＰＳ１２から送信されるブーム先端の三次元位置データを受信する。また、ワイヤ１３の吊り下げ量に関する吊り下げデータを受信する。

【0047】

そして、フレーム枠２０が掘削地盤面の所定位置に着底された後、横方向軸３７の水平方向からの傾斜角度が傾斜計２６により測定され、この傾斜角度データが例えば制御ボックス２５を介して送受信部６１０に送信される。

【0048】

格納部６５０には、上記するブーム先端の三次元位置データやワイヤ１３の吊り下げデータ、及び傾斜角度データが格納される。

【0049】

そして、送受信部６１０から制御ボックス２５に対して、モータ２８，３０の駆動信号が送信され、駆動信号を受信した制御ボックス２５にてモータ２８，３０が駆動されることにより、縦方向軸２９周りにモータ３０がＸ２方向に回転され、横方向軸３７の周りでソナー４０がＸ１方向に回転される。このモータ３０とソナー４０が回転する過程で掘削地盤面までの距離が計測され、ソナー４０の照射角度データとソナー４０から掘削地盤面までの超音波計測データが例えば制御ボックス２５を介して送受信部６１０に送信される。格納部６５０には、これら照射角度データ及び超音波計測データも格納される。

【0050】

生成部６２０は、格納部６５０に格納されている、ブーム先端の三次元位置データとワイヤ１３の吊り下げデータ、照射角度データ、及び超音波計測データに基づいて、掘削地盤面の所定位置における三次元位置データを生成する。

【0051】

この際、格納部６５０に格納されている傾斜角度データが０度である場合は、生成部６２０にて生成された掘削地盤面の所定位置における三次元位置データがそのまま採用され、格納部６５０に格納される。

【0052】

これに対して、傾斜角度データが０度でない場合、すなわち、横方向軸３７が水平軸でなく、水平面に対して傾斜角度θを有している場合は、生成部６２０にて作成された、掘削地盤面の所定位置における三次元位置データを補正部６３０にて補正し、補正後の掘削地盤面の所定位置における三次元位置データが格納部６５０に格納される。

【0053】

例えば一例を挙げると、横方向軸３７が水平面から角度θ傾斜している場合であって、測定された掘削地盤面までの距離がｔである場合、高さデータはｔ×ｃｏｓθに補正され、横方向軸３７を含む鉛直面内における平面データは、ｔ×ｓｉｎθに補正される。

【0054】

クローラクレーン１０のブームの傾斜角度を変更したり、ブームを伸縮等することにより、例えばフレーム枠２０をケーソン躯体２００の壁面に沿って周回させることができ、この過程で掘削地盤面における各位置の三次元情報データを得る。そして、得られた各位置の三次元情報データが随時格納部６５０に格納される。

【0055】

例えば、ケーソン躯体２００の周方向に亘る刃口２１０周辺の掘削地盤面の三次元情報データが得られた段階で、表示部６４０では、この三次元情報データに基づいて、ケーソン躯体２００の周方向に亘る刃口２１０周辺の掘削地盤面の凹凸形状が表示される。そして、表示部６４０には、例えば、この周方向に亘る刃口２１０周辺の掘削地盤面の凹凸形状に基づき、地盤面の平均レベルに対して掘削量が足りない位置（掘削地盤面の高さが平均レベルに対して高い位置）を特定し、この上方を表示するとともに管理者に通知する。

【0056】

管理者は、この表示内容に基づき、掘削地盤面においてさらに掘削するべき箇所を特定し、当該箇所を掘削することにより、ケーソン躯体２００の周方向に亘る刃口２１０周辺の掘削地盤面を可及的に均等なレベルに調整することができる。ケーソン躯体２００の周方向に亘る刃口２１０周辺の掘削地盤面が可及的に均等なレベルに調整されることにより、ケーソン躯体を高い鉛直精度の下で、かつ効率的に沈設施工することが可能になる。

【0057】

また、形状特定装置１００とこの形状特定装置１００を適用した形状特定方法によれば、ケーソン躯体２００内に存在する汚泥水により視界が不良な環境下においても、あるいは、大深度においても、ケーソン躯体２００の刃口２１０周辺や内部における掘削地盤面の形状を高い精度で特定することが可能になる。

【0058】

次に、図６及び図７を参照して、凹凸形状のある掘削地盤面において、同時に着底できない各シリンダ機構５０Ａ、５０Ｂ，５０Ｃの有するジャッキシリンダ５２の伸縮動作の一例について説明する。ここで、図６及び図７は順に、フレーム枠を構成する複数のシリンダ機構による動作を説明する縦断面図である。

【0059】

図６に示すように、各シリンダ機構５０Ａ、５０Ｂ，５０Ｃともに、ジャッキ本体５１の内部には、押し出し室５１Ａと戻し室５１Ｂがあり、双方の室がジャッキシリンダ５２の上端フランジ５２ａにより隔離されている。

【0060】

押し出し室５１Ａと戻し室５１Ｂには作動油５３が充填されており、押し出し室５１Ａには押し出しポート５１ａが設けられ、戻し室５１Ｂには戻しポート５１ｂが設けられており、各シリンダ機構５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの押し出しポート５１ａに対して押し出し管５５が連通しており、各シリンダ機構５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの戻しポート５１ｂに対して戻し管５６が連通している。

【0061】

図６に示すように、各シリンダ機構５０Ａ、５０Ｂ，５０Ｃの有する各ジャッキシリンダ５２の下端フランジ５２ｂが同レベルに位置合わせされた状態で、フレーム枠２０が接合されている。

【0062】

図６に示すように掘削地盤面に段差がある場合、シリンダ機構５０Ａの有するジャッキシリンダ５２の下端フランジ５２ｂが段差上に最初に着底し、この際、他のシリンダ機構５０Ｂ，５０Ｃの有するジャッキシリンダ５２の下端フランジ５２ｂは着底していない。

【0063】

そこで、図７に示すように、地盤から着底時の圧力を受けたシリンダ機構５０Ａでは、ジャッキシリンダ５２を上方へＹ１'方向に押し込み、この押し込みにより、シリンダ機構５０Ａの押し出し室５１Ａから作動油５３が押し出し管５５にＹ３方向に押し出され、押し出し管５５を介してシリンダ機構５０Ｂ，５０Ｃの各押し出し室５１Ａに作動油５３がＹ４方向に流入する。

【0064】

シリンダ機構５０Ｂ，５０Ｃでは、この流入した作動油５３によりジャッキシリンダ５２の上端フランジ５２ａが下方へ押し込まれ、ジャッキシリンダ５２が下方へＹ１"方向に押し出される。このように下方へ押し出されたシリンダ機構５０Ｂ，５０Ｃの各ジャッキシリンダ５２の下端フランジ５２ｂが地盤に着底し、同時に、シリンダ機構５０Ｂ，５０Ｃの戻し室５１ＢからＹ５方向に押し出された作動油５３は、戻し管５６を介してシリンダ機構５０Ａの戻し室５１ＢにＹ６方向に戻される。この結果、シリンダ機構５０Ｂ，５０Ｃの各ジャッキシリンダ５２が下方へ押し出されと同時に、シリンダ機構５０Ａのジャッキシリンダ５２がジャッキ本体５１内に収容され、各シリンダ機構５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの有する各ジャッキシリンダ５２の下端フランジ５２ｂが全て、段差のある掘削地盤面に着底する。

【0065】

尚、図７に示す着底状態において、傾斜計２６がフレーム枠２０の傾斜角度を計測した結果、水平面に対して横方向軸３７が傾斜角度θを有している場合は、傾斜角度θが０度により近い角度となるようにワイヤ１３を持ち上げ、各シリンダ機構５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの制御が再度実行されてもよい。

【0066】

＜第２実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法＞
次に、図８及び図９を参照して、第２実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置及び形状特定方法の一例について説明する。ここで、図８は、第２実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置を構成する、フレーム枠とフレーム枠に取り付けられている各種構成要素を示す斜視図であって、吊り下げ態様を共に示す図であり、図９は、図８に続いて、フレーム枠がケーソン躯体の壁面に設置されている状態を示す図である。

【0067】

第２実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置１００Ａは、フレーム枠の構成が相違する点以外は、第１実施形態に係る形状特定装置１００と同様の構成を有している。従って、ここでは、形状特定装置１００と相違するフレーム枠の構成とその吊り下げ方向に関して説明する。

【0068】

図８に示す形状特定装置１００Ａの有するフレーム枠７０は、オープンケーソン２００の壁面に当接される複数（図示例は二つ）の第一縦桟７１と、第一縦桟７１に対して横桟７２を介して取り付けられている第二縦桟７３とを有している。そして、第二縦桟７３の下端において、アクチュエータであるモータ３０，３３が固定され、モータ３０，３３の背面にはそれぞれロータリーエンコーダ３５、３４が搭載されている。モータ３０の回転軸３２にはソナー４０が取り付けられており、回転軸３２の延設方向に延びる横方向軸３７の周りをソナー４０がＸ１方向に回転できるようになっている。

【0069】

より具体的には、複数の縦桟２１'、各縦桟２１'を繋ぐ環状の横桟２２'、上方の横桟２２'の内部にある横格子２３'によりフレーム２４'が構成され、横格子２３'に制御ボックス２５と傾斜計２６が固定される。そして、フレーム２４'に一方のモータ３３が固定され、他方のモータ３０がモータ３３の回転軸３６に固定されている。

【0070】

モータ３３の回転軸３６は第二横方向軸３９に沿って延設しており、回転軸３６の先端に別途のモータ３０が取り付けられている。そして、モータ３０の回転軸３２は、第二横方向軸３９と平面内で直交する第一横方向軸３７に沿って延設している。例えば、第一横方向軸３７がＸ方向軸であり、第二横方向軸３９がＹ方向軸の関係にある。

【0071】

モータ３０が駆動することにより、ソナー４０は第一横方向軸３７の周りをＸ１方向に３６０度回転し、モータ３３が駆動することにより、モータ３０は第二横方向軸３９の周りを、鉛直下方から時計周りもしくは反時計周りにＸ５方向に回動する。この回動角度範囲は、例えば、鉛直下方から４５度乃至９０度の範囲に設定される。

【0072】

例えば、ソナー４０が第一横方向軸３７の周りをＸ１方向に３６０度回転して掘削地盤面の凹凸形状を測定し、次いで、モータ３０が、第二横方向軸３９の周りを時計周りもしくは反時計周りに所定の微小角度だけ回動して停止する。そして、この停止位置において、ソナー４０が第一横方向軸３７の周りをＸ１方向に３６０度回転して掘削地盤面の凹凸形状を再度測定する。このような測定がシーケンシャルに実行されることにより、掘削地盤面の三次元形状の他、ケーソン躯体等の構造物の壁面の三次元形状等を、余すところなく測定し、それらを高精度に特定することが可能になる。

【0073】

形状特定装置１００Ａでは、クローラクレーン１０のブームから主ワイヤ１３Ａと補助ワイヤ１３Ｂを垂下させ、例えば、主ワイヤ１３Ａの主フック１４にて横桟７２を垂下し、補助ワイヤ１３Ｂの補助フック１５にて第二縦桟７３を垂下するものとし、第一縦桟７１の下端をケーソン躯体２００の壁面に当接させ、第一縦桟７１に比べて第二縦桟７３を下方にＺ１方向に傾斜させた姿勢でフレーム枠７０を吊り下ろす。

【0074】

この吊り下ろし方法により、第一縦桟７１の下端７１ａをケーソン躯体２００の壁面に沿って移動させることができ、第二縦桟７３の下端７３ａを掘削地盤面よりも上方の所定レベルにおいて位置決めした後、図９に示すように、補助ワイヤ１３Ｂを上方であるＺ２方向に吊り上げて傾斜姿勢のフレーム枠７０をＺ３方向に持ち上げることにより、図９に示すように、第一縦桟７１の上端７１ｂもケーソン躯体２００の壁面２０５に当接させることができる。そして、第一縦桟７１の上端７１ｂ及び下端７１ａがケーソン躯体２００の壁面２０５の所定位置に安定的に当接された状態の下で、第二縦桟７３に取り付けられている第一横方向軸３７及び第二横方向軸３９の周りでソナー４０を回転もしくは回動させながら掘削地盤面を測定することができる。

【0075】

従来、オープンケーソン等の掘削地盤面やケーソン躯体の壁面の形状管理は、泥濁水等の内部において進められてきている。そのため、淡水や海水に比べて、泥濁水により発生する伝搬速度の変化や減衰が大きいなどを理由として、計測精度が低くならざるを得なかった。しかしながら、上記する形状特定装置１００，１００Ａを適用することにより、泥濁水等の内部においても、掘削地盤面等の三次元形状を高精度に特定することが可能になる。

【0076】

また、特定された三次元形状データ（座標値）の内、形状寸法が既知の構造物の座標値に基づき、校正値を求めることができる。例えば、構造物であるケーソン躯体の内径は設計規定値を有しており、変化が少ないことから、このようなケーソン躯体の内径を適宜利用するのがよい。例えば、対比値（構造値データ／計測データ）を、校正値とすることができる。また、濁水での誤反射や雑反射をシンプルデータ状況で排除したり、フィルター加工する等、真値を求めるプロセスを付加することにより、掘削地盤面等の三次元形状をより一層高精度に特定することが可能になる。

【0077】

ところで、上記する内径距離の対比値（構造値データ／計測データ）は、音速の対比に等しい。この音速の変化を濃度の変化分として濃度を明らかにする計測機器として、超音波濃度計がある。ケーソン躯体内には上記するように泥濁水（もしくは濁水）が存在しているが、この濁水の濁りの程度を表す指標として、濁度と濃度がある。双方は定義が異なるものの、水の汚濁状況の指標としては共通している。そこで、濁水内における掘削地盤面の凹凸形状の特定においては、超音波濃度計を適用し、濁水の濁度（もしくは濃度）を利用する形態であってもよい。尚、上記する音速に関しては、温度依存性が高いことも明らかになっている。そこで、温度計によって濁水の温度を測定し、この測定データに基づいて濁水中の音速を補正し、補正後の濁水の濃度を利用することにより、掘削地盤面等の三次元形状のより一層高精度な特定が可能になる。この観点から、超音波濃度計を適用する場合は、傾斜計２６の近傍に温度計（図示せず）を設けておくのが好ましい。

【0078】

＜第３実施形態と第４実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置＞
次に、第３実施形態と第４実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置の一例について説明する。尚、第３実施形態と第４実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装の図示は省略するが、図３及び図８を適宜参照しながら説明するものとする。

【0079】

第３実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置は、図８に示す構成のうち、フレーム枠７０以外の構成のみからなる装置、すなわち、第二縦桟７３の下端に備えてある構成のみからなる構成である。具体的には、フレーム２４'と、制御ボックス２５と、傾斜計２６の他、モータ３０，３３と、ロータリーエンコーダ３５、３４と、ソナー４０からなる装置である。尚、第３実施形態に係る形状特定装置を形成する複数の縦桟２１'がそれぞれ、図３に示すシリンダ機構５０を備えていてもよい。

【0080】

一方、第４実施形態に係る掘削地盤面の形状特定装置は、図３に示す構成からシリンダ機構５０が省略された構成が、図８に示すフレーム枠７０の第二縦桟７３の下端に取り付けられている装置である。フレーム枠７０は、原則的には着底を前提としていないことから、シリンダ機構５０は不要となる。
このように、図３に示す装置構成の一部と、図８に示す装置構成の一部を相互に組み替えることにより、様々な形態の形状特定装置が形成できる。

【0081】

尚、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、また、本発明はここで示した構成に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】

【0082】

１０：重機（クローラクレーン）
１１，１２：ＧＰＳ
１３：ワイヤ
１３Ａ：主ワイヤ
１３Ｂ：補助ワイヤ
１４：フック（主フック）
１５：補助フック
２０：フレーム枠
２１，２１'：縦桟
２２，２２'：横桟
２３，２３'：横格子
２４：上部フレーム
２４'：フレーム
２５：制御ボックス
２６：傾斜計
２７：ロータリーエンコーダ
２８：アクチュエータ（モータ）
２９：縦方向軸
３０：アクチュエータ（モータ）
３３：アクチュエータ（モータ）
３４：ロータリーエンコーダ
３５：ロータリーエンコーダ
３７：横方向軸（第一横方向軸）
３９：第二横方向軸
４０：ソナー
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ：シリンダ機構
５１：ジャッキ本体
５１Ａ：押し出し室
５１Ｂ：戻し室
５１ａ：押し出しポート
５１ｂ：戻しポート
５２：ジャッキシリンダ
５３：作動油
５５：押し出し管
５６：戻し管
６０：コントローラ
７０：フレーム枠
７１：第一縦桟
７１ａ：下端
７１ｂ：上端
７２：横桟
７３：第二縦桟
１００，１００Ａ：掘削地盤面の形状特定装置（形状特定装置）
２００：ケーソン躯体
２１０：刃口
Ｋ：管理棟
Ｇ：原地盤
Ｇ１：軟質地盤
Ｇ２：硬質地盤
Ａ１：刃口周辺領域
Ａ２：内部領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】