水中の地盤の斜面を掘削する方法
【課題】水中の透明度に拘わらず、水中の地盤の斜面の上における掘削機の位置を知ることができるようにし、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認できるようにし、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削できるようにすること。
【解決手段】水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記斜面から隔てられた前記地盤の上の位置に架台を配置すること、該架台に掘削機を載せること、該掘削機が載せられた前記架台を前記地盤の上の位置から吊り上げ、前記斜面の上へ吊り下ろすこと、前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定すること、該測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置をモニターに表示すること、該モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ前記掘削機により前記斜面を掘削することを含む。
【解決手段】水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記斜面から隔てられた前記地盤の上の位置に架台を配置すること、該架台に掘削機を載せること、該掘削機が載せられた前記架台を前記地盤の上の位置から吊り上げ、前記斜面の上へ吊り下ろすこと、前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定すること、該測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置をモニターに表示すること、該モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ前記掘削機により前記斜面を掘削することを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中の地盤の斜面を掘削する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中の地盤を掘削する方法には、水中の前記地盤の上に水中バックホウのような掘削機を配置し、該掘削機により前記地盤を掘削するものがある（特許文献１参照）。この場合、潜水夫が水中で、前記掘削機が前記地盤の上の設計上予め決められた位置に配置されていることを確認する必要がある。しかし、前記地盤が河川、海、湖等の中にある場合、水中の透明度が低く、前記潜水夫が前記地盤の上における前記掘削機の位置を目視することは難しい。このため、前記掘削機が前記予め決められた位置に配置されていることを確認することは困難であり、前記掘削機により前記地盤を正確に掘削することができない。
【０００３】
水中の地盤の斜面を掘削する方法としては、水上にある前記地盤の上の位置に架台を配置し、該架台に掘削機を載せ、その後、前記掘削機が載せられた前記架台を前記地盤の上の位置から吊り上げ、前記斜面の上へ吊り下ろし、その後、前記掘削機により前記斜面を掘削することが考えられる。この場合も、潜水夫が水中で、前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置へ吊り下ろされていることを確認する必要がある。しかし、水中の透明度が低いと、前記潜水夫が前記斜面の上における前記掘削機の位置を目視することは難しい。このため、前記掘削機が前記予め決められた位置へ吊り下ろされていることを確認することは困難であり、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６４３４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、水中の透明度に拘わらず、水中の地盤の斜面の上における掘削機の位置を知ることができるようにし、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認できるようにし、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、水中の地盤の斜面の上における掘削機の位置の測定結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置をモニターに表示した後、該モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ前記掘削機により前記斜面を掘削する。これにより、水中の透明度に拘わらず、前記斜面の上における前記掘削機の位置を知ることができるようにし、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認できるようにし、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削できるようにする。
【０００７】
本発明に係る、水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記斜面から隔てられた前記地盤の上の位置に架台を配置する第１ステップと、前記架台に掘削機を載せる第２ステップと、前記掘削機が載せられた前記架台を前記地盤の上の位置から吊り上げ、前記斜面の上へ吊り下ろす第３ステップと、前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定する第４ステップと、前記掘削機の位置の測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置をモニターに表示する第５ステップと、前記モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ前記掘削機により前記斜面を掘削する第６ステップとを含む。
【０００８】
前記斜面の上における前記掘削機の位置の測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置を前記モニターに表示した後、該モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ該掘削機により前記斜面を掘削するため、水中の透明度に拘わらず、前記斜面の上における前記掘削機の位置を知ることができ、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認することができ、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削することができる。
【０００９】
前記掘削機は、本体と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブームと、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアームと、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメントとを備え、前記水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記掘削機により前記斜面を掘削している間に前記地盤の中における前記掘削機の前記アタッチメントの他端部の軌跡を測定すること、前記アタッチメントの他端部の軌跡の測定の結果に基づき、前記地盤の中における前記アタッチメントの他端部の軌跡を前記モニターに表示することを含む。これにより、前記地盤の中における前記アタッチメントの他端部の軌跡をより正確に知ることができ、掘削された前記斜面の形状をより正確に知ることができ、前記モニターにより出来形管理をすることができる。
【００１０】
前記水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記第４ステップにおいて前記掘削機における第１の点の三次元座標と、該第１の点から第１の水平方向に隔てられた前記掘削機における第２の点の三次元座標と、前記第１の点から前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向に隔てられた前記掘削機における第３の点の三次元座標とを測定し、前記第５ステップにおいて前記第１の点の三次元座標と、前記第２の点の三次元座標と、前記第３の点の三次元座標とに基づき、前記掘削機の水平度とともに前記掘削機の位置を前記モニターに表示するものとすることができる。
【００１１】
前記水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記第４ステップにおいて前記掘削機における少なくとも１つの点の三次元座標を測定する。前記少なくとも１つの点の三次元座標の測定は、既知の三次元座標を有する水面の近傍の第１の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置から隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第２の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれから隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第３の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離とを超音波を用いて測定すること、前記第１の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第２の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第３の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置の三次元座標と、前記第２の位置の三次元座標と、前記第３の位置の三次元座標とに基づき、前記少なくとも１つの点の三次元座標を算出することを含む。
【００１２】
本発明に係る、水中の地盤の斜面を掘削する掘削装置は、掘削機と、該掘削機を載せる架台であって前記斜面の掘削時に前記斜面の上へ吊り下ろされる架台と、前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定する測定手段と、該測定手段に接続され、前記斜面の上における前記掘削機の位置を表示するモニターとを含む。
【００１３】
前記掘削機は、本体と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブームと、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアームと、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメントとを備え、前記測定手段は、前記ブームに取り付けられた第１の傾斜センサーと、前記アームに取り付けられた第２の傾斜センサーと、前記アタッチメントに取り付けられた第３の傾斜センサーとを備えるものとすることができる。
【００１４】
前記測定手段は、前記掘削機における少なくとも１つの点に固定された掘削機側超音波受信機、掘削機側超音波送信機又は掘削機側超音波送受信機と、既知の三次元座標を有する水面の近傍の第１の位置に固定された第１の水面側超音波送信機、第１の水面側超音波受信機又は第１の水面側超音波送受信機と、前記第１の位置から隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第２の位置に固定された第２の水面側超音波送信機、第２の水面側超音波受信機又は第２の水面側超音波送受信機と、前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれから隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第３の位置に固定された第３の水面側超音波送信機、第３の水面側超音波受信機又は第３の水面側超音波送受信機とを備える。前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波受信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波送信機、前記第２の水面側超音波送信機及び前記第３の水面側超音波送信機が固定されており、前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波送信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波受信機、前記第２の水面側超音波受信機及び前記第３の水面側超音波受信機が固定されており、前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波送受信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波送受信機、前記第２の水面側超音波送受信機及び前記第３の水面側超音波送受信機が固定されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水中の地盤の斜面の上における掘削機の位置の測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置を前記モニターに表示した後、該モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ該掘削機により前記斜面を掘削するため、水中の透明度に拘わらず、前記斜面の上における前記掘削機の位置を知ることができる。これにより、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認することができ、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施例に係る、架台に掘削機を載せたときの地盤の縦断面図。
【図２】本発明の第１実施例に係る架台の平面図。
【図３】架台を斜面の上へ吊り下ろしたときの地盤の縦断面図。
【図４】図３の線４における掘削機の平面図。
【図５】図３の線５におけるモニターの拡大図。
【図６】斜面の上における掘削機の位置がモニターに表示されていることを示す図。
【図７】本発明の第２実施例に係る掘削機の概略図。
【図８】本発明の第３実施例に係る、架台を斜面の上へ吊り下ろしたときの掘削機の平面図。
【図９】本発明の第４実施例に係る、架台を斜面の上へ吊り下ろしたときの地盤の縦断面図。
【図１０】図９の線１０における掘削機の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、水中にある、地盤１０の斜面１２を掘削するとき、まず、斜面１２から隔てられた地盤１０の上の位置１４に架台１６を配置する。斜面１２はダム湖１８の中にあり、地盤１０の上の位置１４はダム湖１８の岸２０の上にある。
【００１８】
地盤１０の上の位置１４に架台１６を配置する前又は配置した後にダム湖１８に台船２２を浮かべ、該台船をダム湖１８の岸２０に係留し、台船２２の上にクレーン２４を配置する。架台１６は、図２に示すように、周縁部２６と、該周縁部に設けられ、水平方向外方へ開放された切欠き部２８とを有する平板である。
【００１９】
地盤１０の上の位置１４に架台１６を配置した後、図１に示したように、架台１６に掘削機３０を載せる。掘削機３０は、いわゆる水中バックホウ、水中パワーショベル等のような、水中での掘削作業を行うことができる掘削機である。掘削機３０は、本体３２と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブーム３４と、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアーム３６と、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメント３８とを備える。アタッチメント３８はバケットである。
【００２０】
架台１６に掘削機３０を載せるとき、該掘削機を地盤１０の上の架台１６から隔てられた位置（図示せず）から架台１６の上へ自走させてもよいし、クレーン２４により掘削機３０を地盤１０の上の架台１６から隔てられた位置から吊り上げ、架台１６の上へ吊り下ろしてもよい。架台１６に掘削機３０を載せた後、該掘削機を架台１６に固定する。
【００２１】
架台１６に掘削機３０を載せる前又は載せた後に掘削機３０における第１の点３０ａに第１の超音波受信機（第１の掘削機側超音波受信機）４０ａを、第１の点３０ａから第１の水平方向に隔てられた掘削機３０における第２の点３０ｂ（図４）に第２の超音波受信機（第２の掘削機側超音波受信機）４０ｂを、第１の点３０ａから前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向に隔てられた掘削機３０における第３の点３０ｃに第３の超音波受信機（第３の掘削機側超音波受信機）４０ｃをそれぞれ固定する。また、水面４２の近傍の第１の位置４４ａに第１の超音波送信機（第１の水面側超音波送信機）４６ａを、第１の位置４４ａから隔てられた水面４２の近傍の第２の位置４４ｂ（図４）に第２の超音波送信機（第２の水面側超音波送信機）４６ｂを、第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂのそれぞれから隔てられた水面４２の近傍の第３の位置４４ｃに第３の超音波送信機（第３の水面側超音波送信機）４６ｃをそれぞれ固定する。
【００２２】
掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃのそれぞれは、掘削機３０の本体３２の周縁部にある。第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂのそれぞれは台船２２にあり、第３の位置４４ｃはダム湖１８の堰堤（ダム）４８にある。第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃのそれぞれは既知の三次元座標を有する。第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂにおける台船２２にそれぞれ第１のＧＰＳアンテナ５０ａ及び第２のＧＰＳアンテナ５０ｂ（図４）が取り付けられており、第１のＧＰＳアンテナ５０ａが衛星から電波を受信することにより、第１の位置４４ａの三次元座標を知ることができ、第２のＧＰＳアンテナ５０ｂが衛星から電波を受信することにより、第２の位置４４ｂの三次元座標を知ることができる。
【００２３】
第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃを固定した後、図３、４に示すように、クレーン２４により、掘削機３０が載せられた架台１６を地盤１０の上の位置１４から吊り上げ、斜面１２の上へ吊り下ろす。このとき、架台１６が吊られた状態を維持しつつ、架台１６の切欠き部２８が斜面１２に近接するように架台１６を斜面１２の上へ吊り下ろす。
【００２４】
その後、堰堤４８の上にモニター５２を配置し、第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃのそれぞれを配線５４によりモニター５２に接続する。堰堤４８の上にモニター５２を配置する図３に示した例に代え、台船２２の上にモニター５２を配置してもよいし、ダム湖１８の岸２０の上にモニター５２を配置してもよい。前記接続は、図５に示すように、コンピューター５６を介して行う。前記接続は、上記の例では、有線によるものであるが、これに代え、無線によるものでもよい。
【００２５】
前記接続を行った後、斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定する。このとき、掘削機３０における第１の点３０ａの三次元座標と、掘削機３０における第２の点３０ｂの三次元座標と、掘削機３０における第３の点３０ｃの三次元座標とを測定する、すなわち掘削機３０の本体３２の位置を測定する。
【００２６】
第１の点３０ａの三次元座標を測定するとき、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離とを超音波５８ａを用いて測定する。このとき、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃのそれぞれから第１の超音波受信機４０ａへ超音波５８ａを送り、第１の超音波送信機４６ａから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間と、第２の超音波送信機４６ｂから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間と、第３の超音波送信機４６ｃから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間とを測定し、これらの到達時間と超音波５８ａの速度とに基づき、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離とを算出する。その後、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標とに基づき、第１の点３０ａの三次元座標をコンピューター５６により算出する。
【００２７】
ここで、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離をＬ１とし、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離をＬ２とし、第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離をＬ３とし、第１の超音波送信機４６ａから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間をｔ１とし、第２の超音波送信機４６ｂから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間をｔ２とし、第３の超音波送信機４６ｃから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間をｔ３とし、超音波５８ａの速度をＶとすると、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離Ｌ１、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離Ｌ２及び第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離Ｌ３は次式により算出することができる。
Ｌ１＝Ｖ・ｔ１、Ｌ２＝Ｖ・ｔ２、Ｌ３＝Ｖ・ｔ３
【００２８】
また、第１の点３０ａの三次元座標を（ｘａ，ｙａ，ｚａ）とし、第１の位置４４ａの三次元座標を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とし、第２の位置４４ｂの三次元座標を（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とし、第３の位置４４ｃの三次元座標を（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とすると、第１の点３０ａの三次元座標（ｘａ，ｙａ，ｚａ）は次式により算出することができる。
Ｌ１＝｛（ｘａ−ｘ１）２＋（ｙａ−ｙ１）２＋（ｚａ−ｚ１）２｝１／２
Ｌ２＝｛（ｘａ−ｘ２）２＋（ｙａ−ｙ２）２＋（ｚａ−ｚ２）２｝１／２
Ｌ３＝｛（ｘａ−ｘ３）２＋（ｙａ−ｙ３）２＋（ｚａ−ｚ３）２｝１／２
【００２９】
第２の点３０ｂの三次元座標を測定するとき、第１の位置４４ａと第２の点３０ｂとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第２の点３０ｂとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第２の点３０ｂとの間の距離とを超音波５８ｂを用いて測定する。このとき、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃのそれぞれから第２の超音波受信機４０ｂへ超音波５８ｂを送り、第１の超音波送信機４６ａから第２の超音波受信機４０ｂへの超音波５８ｂの到達時間と、第２の超音波送信機４６ｂから第２の超音波受信機４０ｂへの超音波５８ｂの到達時間と、第３の超音波送信機４６ｃから第２の超音波受信機４０ｂへの超音波５８ｂの到達時間とを測定し、これらの到達時間と超音波５８ｂの速度とに基づき、第１の位置４４ａと第２の点３０ｂとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第２の点３０ｂとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第２の点３０ｂとの間の距離とを算出する。その後、第１の位置４４ａと第２の点３０ｂとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第２の点３０ｂとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第２の点３０ｂとの間の距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標とに基づき、第２の点３０ｂの三次元座標をコンピューター５６により算出する。
【００３０】
第３の点３０ｃの三次元座標を測定するとき、第１の位置４４ａと第３の点３０ｃとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第３の点３０ｃとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第３の点３０ｃとの間の距離とを超音波５８ｃを用いて測定する。このとき、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃのそれぞれから第３の超音波受信機４０ｃへ超音波５８ｃを送り、第１の超音波送信機４６ａから第３の超音波受信機４０ｃへの超音波５８ｃの到達時間と、第２の超音波送信機４６ｂから第３の超音波受信機４０ｃへの超音波５８ｃの到達時間と、第３の超音波送信機４６ｃから第３の超音波受信機４０ｃへの超音波５８ｃの到達時間とを測定し、これらの到達時間と超音波５８ｃの速度とに基づき、第１の位置４４ａと第３の点３０ｃとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第３の点３０ｃとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第３の点３０ｃとの間の距離とを算出する。その後、第１の位置４４ａと第３の点３０ｃとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第３の点３０ｃとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第３の点３０ｃとの間の距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標とに基づき、第３の点３０ｃの三次元座標をコンピューター５６により算出する。第１の点３０ａの三次元座標と第２の点３０ｂの三次元座標と第３の点３０ｃの三次元座標とを測定した後、第１の点３０ａと第２の点３０ｂと第３の点３０ｃとの間の実際の相対的な位置関係に基づいて第１の点３０ａの三次元座標の測定値、第２の点３０ｂの三次元座標の測定値及び第３の点３０ｃの三次元座標の測定値を補正してもよい。
【００３１】
第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ及び第３の超音波受信機４０ｃを固定し、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃを固定する上記の例に代え、第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ第１の超音波送信機（第１の掘削機側超音波送信機）４０ａ、第２の超音波送信機（第２の掘削機側超音波送信機）４０ｂ及び第３の超音波送信機（第３の掘削機側超音波送信機）４０ｃを固定し、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ第１の超音波受信機（第１の水面側超音波受信機）４６ａ、第２の超音波受信機（第２の水面側超音波受信機）４６ｂ及び第３の超音波受信機（第３の水面側超音波受信機）４６ｃを固定してもよい。
【００３２】
この場合、第１の点３０ａの三次元座標を測定するとき、第１の超音波送信機４０ａから第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃのそれぞれへ超音波５８ａを送り、第２の点３０ｂの三次元座標を測定するとき、第２の超音波送信機４０ｂから第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃのそれぞれへ超音波５８ｂを送り、第３の点３０ｃの三次元座標を測定するとき、第３の超音波送信機４０ｃから第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃのそれぞれへ超音波５８ｃを送る。
【００３３】
第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ第１の超音波送信機４０ａ、第２の超音波送信機４０ｂ及び第３の超音波送信機４０ｃを固定し、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃを固定する上記の例に代え、第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ超音波送受信機４０ａ（第１の掘削機側超音波送受信機）、超音波送受信機４０ｂ（第２の掘削機側超音波送受信機）及び超音波送受信機４０ｃ（第３の掘削機側超音波送受信機）を固定し、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ超音波送受信機４６ａ（第１の水面側超音波送受信機）、超音波送受信機４６ｂ（第２の水面側超音波送受信機）及び超音波送受信機４６ｃ（第３の水面側超音波送受信機）を固定してもよい。
【００３４】
斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定した後、図６に示すように、前記測定の結果に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。このとき、掘削機３０における第１の点３０ａの三次元座標と、第２の点３０ｂの三次元座標と、第３の点３０ｃの三次元座標とに基づき、掘削機３０の水平度とともに掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。モニター５２への掘削機３０の位置の表示は、予め用意された斜面１２の形状に関するデータに基づいて斜面１２の形状をモニター５２に表しつつ、斜面１２の上における掘削機３０の第１の点３０ａの位置と、第２の点３０ｂの位置と、第３の点３０ｃの位置と、掘削機３０の外形とをモニター５２に表すことにより行う。掘削機３０の水平度は水平面に対する掘削機３０の外形の傾きにより表す。モニター５２には、掘削機３０の側面図６０と、掘削機３０の背面図６２と、掘削機３０の平面図６４とを表示する。掘削機３０の位置の測定は、例えば、１秒間に１回の頻度で行い、前記測定の結果に基づき、リアルタイムに掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。
【００３５】
モニター５２に表示された掘削機３０の位置が斜面１２の上の設計上予め決められた位置と異なる場合又は掘削機３０が水平面に対して傾斜している場合、クレーン２４により架台１６を斜面１２から遠ざけ、再度、架台１６を斜面１２に近付ける。これにより、掘削機３０が前記予め決められた位置に配置され、掘削機３０が水平になるようにする。その後、再度、斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定し、前記測定の結果に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。
【００３６】
モニター５２に表示された掘削機３０の位置が斜面１２の上の設計上予め決められた位置と一致し、掘削機３０が水平である場合、モニター５２に表示された掘削機３０の位置を監視しつつ掘削機３０により斜面１２を掘削する。その後、前記掘削のための掘削機３０の操作方法に基づき、地盤１０の中における掘削機３０のアタッチメント３８の他端部の軌跡６６をコンピューター５６により算出し、モニター５２に表示する。このとき、アタッチメント３８の他端部の軌跡６６とともに、３次元データに基づく設計上の掘削ライン６６ａをモニター５２に表示し、掘削ライン６６ａを見ながら該掘削ラインまで前記掘削を行う。これにより出来形管理をすることができる。
【００３７】
掘削機３０の操作方法に基づき、アタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６を算出する上記の例に代え、掘削機３０により斜面１２を掘削している間に地盤１０の中におけるアタッチメント３８の他端部の軌跡６６を測定し、該軌跡の測定の結果に基づき、地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６をモニター５２に表示することができる。これにより、地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６をより正確に知ることができ、掘削された斜面１２の形状をより正確に知ることができる。
【００３８】
地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６を測定するとき、地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の位置を経時的に測定する。この場合、アタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６を測定する前に、図７に示すように、掘削機３０のブーム３４、アーム３６及びアタッチメント３８にそれぞれ第１の傾斜センサー６８ａ、第２の傾斜センサー６８ｂ及び第３の傾斜センサー６８ｃを取り付け、これらをコンピューター５６を介してモニター５２に接続する。アタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６を測定するとき、第１の傾斜センサー６８ａにより水平面に対するブーム３４の傾斜角度を、第２の傾斜センサー６８ｂにより水平面に対するアーム３６の傾斜角度を、第３の傾斜センサー６８ｃにより水平面に対するアタッチメント３８の傾斜角度をそれぞれ測定し、これらの傾斜角度と、ブーム３４の長さと、アーム３６の長さと、アタッチメント３８の長さと、掘削機３０の本体３２の位置の測定の結果とに基づき、アタッチメント３８の前記他端部の位置をコンピューター５６により算出する。アタッチメント３８の前記他端部の位置の測定は、例えば、１秒間に１回の頻度で行い、前記測定の結果に基づき、リアルタイムにアタッチメント３８の前記他端部の位置をモニター５２に表示する。このようにして地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６をモニター５２に表示する。
【００３９】
図７に示したように、掘削機３０が水平な状態において、掘削機３０の前後方向にＸ軸をとり、上下方向にＺ軸をとり、ブーム３４の前記一端部の座標を（Ｘα、Ｚα）とし、ブーム３４の長さをＤ１とし、アーム３６の長さをＤ２とし、アタッチメント３８の長さをＤ３とし、水平面に対するブーム３４の傾斜角度をθ１とし、水平面に対するアーム３６の傾斜角度をθ２とし、水平面に対するアタッチメント３８の傾斜角度をθ３としたとき、次式によりアタッチメント３８の前記他端部の座標（Ｘβ、Ｚβ）を算出することができる。なお、ブーム３４の前記一端部の座標（Ｘα、Ｚα）は掘削機３０の本体３２の位置の測定の結果から算出することができる。
Ｘβ＝Ｘα＋Ｄ１・ｃｏｓθ１＋Ｄ２・ｃｏｓθ２＋Ｄ３・ｃｏｓθ３
Ｚβ＝Ｚα＋Ｄ１・ｓｉｎθ１＋Ｄ２・ｓｉｎθ２＋Ｄ３・ｓｉｎθ３
【００４０】
掘削機３０により斜面１２を掘削するとき、掘削機３０は、斜面１２に前記バケットを突き刺し、該バケットを本体３２へ引き寄せる。このとき、架台１６が斜面１２に押し付けられるため、架台１６は、斜面１２に固定されていないが、該斜面から離れることはない。このため、架台１６を斜面１２に固定する必要がない。
【００４１】
アタッチメント３８は、前記バケットである図３に示した例に代え、ブレーカー（図示せず）でもよい。この場合、掘削機３０は、斜面１２の掘削時、該斜面に前記ブレーカーを突き刺し、該ブレーカーを本体３２へ引き寄せる。このとき、架台１６は、斜面１２に押し付けられ、該斜面から離れることはない。このため、架台１６を斜面１２に固定する必要がない。架台１６を斜面１２に固定しない上記の例に代え、架台１６を斜面１２の上へ吊り下ろした後に架台１６を斜面１２に固定してもよい。
【００４２】
掘削機３０により斜面１２を掘削するとき、掘削機３０を遠隔操作して斜面１２を掘削する、すなわち斜面１２を無人掘削する。斜面１２を無人掘削する上記の例に代え、掘削機３０に搭乗した操作員が該掘削機を操作して斜面１２を掘削してもよい、すなわち斜面１２を有人掘削してもよい。斜面１２を掘削した後、該掘削により生じた土砂を架台１６の上から該架台の切欠き部２８を経て架台１６の下方の斜面１２の上又はダム湖１８の底に落とす。これにより、斜面１２を掘削した掘削機３０を旋回させることなく前記土砂を架台１６の上から架台１６の下方の斜面１２の上又はダム湖１８の底に落とすことができる。このため、掘削機３０の旋回に要する時間を省くことができ、斜面１２の掘削をより効率的に行うことができる。
【００４３】
その後、クレーン２４により架台１６を斜面１２における既に掘削した位置から未だ掘削していない位置へ移動させる。その後、前記掘削していない位置へ移動させた掘削機３０の位置を測定し、該測定の結果に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示し、モニター５２に表示された掘削機３０の位置を監視しつつ掘削機３０により斜面１２を掘削する。
【００４４】
上記したように、斜面１２の掘削は、掘削機３０と、該掘削機を載せる架台１６と、斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定する測定手段と、該測定手段に接続され、斜面１２の上における掘削機３０の位置を表示するモニター５２とを備える掘削装置を用いて行う。
【００４５】
前記測定手段は、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ及び第３の超音波受信機４０ｃと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃとを備える。地盤１０の中におけるアタッチメント３８の他端部の軌跡６６を測定する場合、前記測定手段は、第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃに加え、掘削機３０のブーム３４に取り付けた第１の傾斜センサー６８ａと、アーム３６に取り付けた第２の傾斜センサー６８ｂと、アタッチメント３８に取り付けた第３の傾斜センサー６８ｃとを備える。
【００４６】
前記測定手段は、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ及び第３の超音波受信機４０ｃと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃとを備える上記の例に代え、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４０ａ、第２の超音波送信機４０ｂ及び第３の超音波送信機４０ｃと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃとを備えるものとすることができ、また、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ固定された第１の掘削機側超音波送受信機４０ａ、第２の掘削機側超音波送受信機４０ｂ及び第３の掘削機側超音波送受信機４０ｃと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の水面側超音波送受信機４６ａ、第２の水面側超音波送受信機４６ｂ及び第３の水面側超音波送受信機４６ｃとを備えるものとすることができる。
【００４７】
図示の例によれば、斜面１２の上における掘削機３０の位置の測定の結果に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示した後、該モニターに表示された掘削機３０の位置を監視しつつ該掘削機により斜面１２を掘削するため、水中の透明度に拘わらず、斜面１２の上における掘削機３０の位置を知ることができ、斜面１２の掘削時に掘削機３０が斜面１２の上の設計上予め決められた位置にあることを確認することができ、掘削機３０により斜面１２を正確に掘削することができる。
【００４８】
斜面１２の掘削は、図示の例では、地盤１０に新たな法面を形成するために行うが、これに代え、土砂崩れにより斜面１２の上に崩れ落ちた土砂を除去するために行ってもよい。斜面１２は、ダム湖１８の中にある図示の例に代え、ダム湖以外の湖、沼、河川、海等の中にあってもよい。架台１６は、図２に示した例では、金属製であるが、これに代え、木製でもよいし、鉄筋コンクリート製でもよい。掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃのそれぞれは、掘削機３０の本体３２の周縁部にある図４に示した例に代え、本体３２の中央部にあってもよいし、掘削機３０のブーム３４、アーム３６又はアタッチメント３８にあってもよい。掘削機３０の位置を精度良く測定するため、第１の点３０ａと第２の点３０ｂとの間の間隔と、第２の点３０ｂと第３の点３０ｃとの間の間隔と、第１の点３０ａと第３の点３０ｃとの間の間隔とは、ほぼ等しいことが好ましい。すなわち、第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃは、これらが正三角形の頂点をなすように配置されていることが好ましい。また、第１の点３０ａと第２の点３０ｂとの間の間隔と、第２の点３０ｂと第３の点３０ｃとの間の間隔と、第１の点３０ａと第３の点３０ｃとの間の間隔とは、いずれも、掘削機３０の位置を精度良く測定するために十分に長いことが好ましい。
【００４９】
第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂが台船２２にあり、第３の位置４４ｃが堰堤４８にある図４に示した例に代え、第１の位置４４ａが台船２２にあり、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃが堰堤４８にあってもよいし、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃがいずれも台船２２にあってもよいし、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃがいずれも堰堤４８にあってもよい。第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃのそれぞれは、台船２２又は堰堤４８にある上記の例に代え、ダム湖１８の岸２０にあってもよい。
【００５０】
図８に示す例では、掘削機３０における３つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃの三次元座標を測定する図４に示した例に代え、掘削機３０における１つの点３０ａの三次元座標を測定する。点３０ａの三次元座標を測定するとき、第１の位置４４ａと点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと点３０ａとの間の距離とを超音波５８ａを用いて測定し、第１の位置４４ａと点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと点３０ａとの間の距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標とに基づき、点３０ａの三次元座標を算出する。その後、点３０ａの三次元座標に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。
【００５１】
この場合、掘削機３０の位置及び掘削機３０の水平度のうち掘削機３０の位置のみをモニター５２に表示してもよいし、傾斜センサー（図示せず）により掘削機３０又は架台１６の水平度を測定し、該測定の結果に基づき、掘削機３０の位置とともに掘削機３０の水平度をモニター５２に表示してもよい。この場合、斜面１２の上における掘削機３０の位置の測定前に掘削機３０又は架台１６に前記傾斜センサーを取り付け、該傾斜センサーをモニター５２に接続する。その後、斜面１２の上における掘削機３０の位置の測定時に前記傾斜センサーにより掘削機３０又は架台１６の水平度を測定し、その後、前記水平度の測定の結果に基づき、掘削機３０の位置とともに掘削機３０の水平度をモニター５２に表示する。
【００５２】
図８に示した例では、前記測定手段は、掘削機３０における点３０ａに固定された超音波受信機４０ａと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃとを備えるが、これに代え、掘削機３０における点３０ａに固定された超音波送信機４０ａと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃとを備えるものとすることができ、また、掘削機３０における第１の点３０ａに固定された掘削機側超音波送受信機４０ａと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の水面側超音波送受信機４６ａ、第２の水面側超音波送受信機４６ｂ及び第３の水面側超音波送受信機４６ｃとを備えるものとすることができる。
【００５３】
図９、１０に示す例では、掘削機３０における３つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃの三次元座標を測定する図４に示した例に代え、掘削機３０における４つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの三次元座標を測定する。この場合、斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定するとき、掘削機３０における第１の点３０ａの三次元座標と、第２の点３０ｂの三次元座標と、第３の点３０ｃの三次元座標と、第４の点３０ｄの三次元座標とを測定する。第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄは掘削機３０の本体３２の４つの隅部にある。
【００５４】
掘削機３０の位置を測定する前に第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄにそれぞれ第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ及び第４の超音波受信機４０ｄを固定する。また、水面４２の近傍の第１の位置４４ａに第１の超音波送信機４６ａを、第１の位置４４ａから隔てられた水面４２の近傍の第２の位置４４ｂに第２の超音波送信機４６ｂを、第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂのそれぞれから隔てられた水面４２の近傍の第３の位置４４ｃに第３の超音波送信機４６ｃを、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃのそれぞれから隔てられた水面４２の近傍の第４の位置４４ｄに第４の超音波送信機４６ｄをそれぞれ固定する。第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれは既知の三次元座標を有する。第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂのそれぞれは台船２２にあり、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれは堰堤４８にある。
【００５５】
掘削機３０の位置を測定するとき、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれと第１の点３０ａとの間の距離と、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれと第２の点３０ｂとの間の距離と、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれと第３の点３０ｃとの間の距離と、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれと第４の点３０ｄとの間の距離とを超音波５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄを用いて測定する。その後、これらの距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標と、第４の位置４４ｄの三次元座標とに基づき、第１の点３０ａの三次元座標と、第２の点３０ｂの三次元座標と、第３の点３０ｃの三次元座標と、第４の点３０ｄの三次元座標とを算出する。
【００５６】
その後、第１の点３０ａの三次元座標と、第２の点３０ｂの三次元座標と、第３の点３０ｃの三次元座標と、第４の点３０ｄの三次元座標とに基づき、掘削機３０の水平度とともに掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。その後、モニター５２に表示された掘削機３０の位置を監視しつつ掘削機３０により斜面１２を掘削する。掘削機３０の位置を測定するときに掘削機３０における４つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの三次元座標を測定することにより、３つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃのみの三次元座標を測定する場合に比べ、掘削機３０の位置を精度良く測定することができる。掘削機３０の位置を測定するとき、掘削機３０における４つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの三次元座標を測定する図１０に示した例に代え、掘削機３０における５以上の点の三次元座標を測定してもよい。
【００５７】
図９、１０に示した例では、前記測定手段は、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ及び第４の超音波受信機４０ｄと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ、第３の超音波送信機４６ｃ及び第４の超音波送信機４６ｄとを備えるが、これに代え、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４０ａ、第２の超音波送信機４０ｂ、第３の超音波送信機４０ｃ及び第４の超音波送信機４０ｄと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ、第３の超音波受信機４６ｃ及び第４の超音波受信機４６ｄとを備えるものとすることができ、また、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄにそれぞれ固定された第１の掘削機側超音波送受信機４０ａ、第２の掘削機側超音波送受信機４０ｂ、第３の掘削機側超音波送受信機４０ｃ及び第４の掘削機側超音波送受信機４０ｄと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄにそれぞれ固定された第１の水面側超音波送受信機４６ａ、第２の水面側超音波送受信機４６ｂ、第３の水面側超音波送受信機４６ｃ及び第４の水面側超音波送受信機４６ｄとを備えるものとすることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 地盤
１２ 斜面
１４ 地盤の上の位置
１６ 架台
３０ 掘削機
３０ａ 第１の点
３０ｂ 第２の点
３０ｃ 第３の点
３２ 本体
３４ ブーム
３６ アーム
３８ アタッチメント
４０ａ 第１の掘削機側超音波受信機
４０ｂ 第２の掘削機側超音波受信機
４０ｃ 第３の掘削機側超音波受信機
４２ 水面
４４ａ 第１の位置
４４ｂ 第２の位置
４４ｃ 第３の位置
４６ａ 第１の水面側超音波送信機
４６ｂ 第２の水面側超音波送信機
４６ｃ 第３の水面側超音波送信機
５２ モニター
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ 超音波
６６ 軌跡
６８ａ 第１の傾斜センサー
６８ｂ 第２の傾斜センサー
６８ｃ 第３の傾斜センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中の地盤の斜面を掘削する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中の地盤を掘削する方法には、水中の前記地盤の上に水中バックホウのような掘削機を配置し、該掘削機により前記地盤を掘削するものがある（特許文献１参照）。この場合、潜水夫が水中で、前記掘削機が前記地盤の上の設計上予め決められた位置に配置されていることを確認する必要がある。しかし、前記地盤が河川、海、湖等の中にある場合、水中の透明度が低く、前記潜水夫が前記地盤の上における前記掘削機の位置を目視することは難しい。このため、前記掘削機が前記予め決められた位置に配置されていることを確認することは困難であり、前記掘削機により前記地盤を正確に掘削することができない。
【０００３】
水中の地盤の斜面を掘削する方法としては、水上にある前記地盤の上の位置に架台を配置し、該架台に掘削機を載せ、その後、前記掘削機が載せられた前記架台を前記地盤の上の位置から吊り上げ、前記斜面の上へ吊り下ろし、その後、前記掘削機により前記斜面を掘削することが考えられる。この場合も、潜水夫が水中で、前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置へ吊り下ろされていることを確認する必要がある。しかし、水中の透明度が低いと、前記潜水夫が前記斜面の上における前記掘削機の位置を目視することは難しい。このため、前記掘削機が前記予め決められた位置へ吊り下ろされていることを確認することは困難であり、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６４３４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、水中の透明度に拘わらず、水中の地盤の斜面の上における掘削機の位置を知ることができるようにし、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認できるようにし、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、水中の地盤の斜面の上における掘削機の位置の測定結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置をモニターに表示した後、該モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ前記掘削機により前記斜面を掘削する。これにより、水中の透明度に拘わらず、前記斜面の上における前記掘削機の位置を知ることができるようにし、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認できるようにし、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削できるようにする。
【０００７】
本発明に係る、水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記斜面から隔てられた前記地盤の上の位置に架台を配置する第１ステップと、前記架台に掘削機を載せる第２ステップと、前記掘削機が載せられた前記架台を前記地盤の上の位置から吊り上げ、前記斜面の上へ吊り下ろす第３ステップと、前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定する第４ステップと、前記掘削機の位置の測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置をモニターに表示する第５ステップと、前記モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ前記掘削機により前記斜面を掘削する第６ステップとを含む。
【０００８】
前記斜面の上における前記掘削機の位置の測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置を前記モニターに表示した後、該モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ該掘削機により前記斜面を掘削するため、水中の透明度に拘わらず、前記斜面の上における前記掘削機の位置を知ることができ、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認することができ、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削することができる。
【０００９】
前記掘削機は、本体と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブームと、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアームと、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメントとを備え、前記水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記掘削機により前記斜面を掘削している間に前記地盤の中における前記掘削機の前記アタッチメントの他端部の軌跡を測定すること、前記アタッチメントの他端部の軌跡の測定の結果に基づき、前記地盤の中における前記アタッチメントの他端部の軌跡を前記モニターに表示することを含む。これにより、前記地盤の中における前記アタッチメントの他端部の軌跡をより正確に知ることができ、掘削された前記斜面の形状をより正確に知ることができ、前記モニターにより出来形管理をすることができる。
【００１０】
前記水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記第４ステップにおいて前記掘削機における第１の点の三次元座標と、該第１の点から第１の水平方向に隔てられた前記掘削機における第２の点の三次元座標と、前記第１の点から前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向に隔てられた前記掘削機における第３の点の三次元座標とを測定し、前記第５ステップにおいて前記第１の点の三次元座標と、前記第２の点の三次元座標と、前記第３の点の三次元座標とに基づき、前記掘削機の水平度とともに前記掘削機の位置を前記モニターに表示するものとすることができる。
【００１１】
前記水中の地盤の斜面を掘削する方法は、前記第４ステップにおいて前記掘削機における少なくとも１つの点の三次元座標を測定する。前記少なくとも１つの点の三次元座標の測定は、既知の三次元座標を有する水面の近傍の第１の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置から隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第２の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれから隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第３の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離とを超音波を用いて測定すること、前記第１の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第２の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第３の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置の三次元座標と、前記第２の位置の三次元座標と、前記第３の位置の三次元座標とに基づき、前記少なくとも１つの点の三次元座標を算出することを含む。
【００１２】
本発明に係る、水中の地盤の斜面を掘削する掘削装置は、掘削機と、該掘削機を載せる架台であって前記斜面の掘削時に前記斜面の上へ吊り下ろされる架台と、前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定する測定手段と、該測定手段に接続され、前記斜面の上における前記掘削機の位置を表示するモニターとを含む。
【００１３】
前記掘削機は、本体と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブームと、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアームと、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメントとを備え、前記測定手段は、前記ブームに取り付けられた第１の傾斜センサーと、前記アームに取り付けられた第２の傾斜センサーと、前記アタッチメントに取り付けられた第３の傾斜センサーとを備えるものとすることができる。
【００１４】
前記測定手段は、前記掘削機における少なくとも１つの点に固定された掘削機側超音波受信機、掘削機側超音波送信機又は掘削機側超音波送受信機と、既知の三次元座標を有する水面の近傍の第１の位置に固定された第１の水面側超音波送信機、第１の水面側超音波受信機又は第１の水面側超音波送受信機と、前記第１の位置から隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第２の位置に固定された第２の水面側超音波送信機、第２の水面側超音波受信機又は第２の水面側超音波送受信機と、前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれから隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第３の位置に固定された第３の水面側超音波送信機、第３の水面側超音波受信機又は第３の水面側超音波送受信機とを備える。前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波受信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波送信機、前記第２の水面側超音波送信機及び前記第３の水面側超音波送信機が固定されており、前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波送信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波受信機、前記第２の水面側超音波受信機及び前記第３の水面側超音波受信機が固定されており、前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波送受信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波送受信機、前記第２の水面側超音波送受信機及び前記第３の水面側超音波送受信機が固定されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水中の地盤の斜面の上における掘削機の位置の測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置を前記モニターに表示した後、該モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ該掘削機により前記斜面を掘削するため、水中の透明度に拘わらず、前記斜面の上における前記掘削機の位置を知ることができる。これにより、前記斜面の掘削時に前記掘削機が前記斜面の上の設計上予め決められた位置にあることを確認することができ、前記掘削機により前記斜面を正確に掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施例に係る、架台に掘削機を載せたときの地盤の縦断面図。
【図２】本発明の第１実施例に係る架台の平面図。
【図３】架台を斜面の上へ吊り下ろしたときの地盤の縦断面図。
【図４】図３の線４における掘削機の平面図。
【図５】図３の線５におけるモニターの拡大図。
【図６】斜面の上における掘削機の位置がモニターに表示されていることを示す図。
【図７】本発明の第２実施例に係る掘削機の概略図。
【図８】本発明の第３実施例に係る、架台を斜面の上へ吊り下ろしたときの掘削機の平面図。
【図９】本発明の第４実施例に係る、架台を斜面の上へ吊り下ろしたときの地盤の縦断面図。
【図１０】図９の線１０における掘削機の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、水中にある、地盤１０の斜面１２を掘削するとき、まず、斜面１２から隔てられた地盤１０の上の位置１４に架台１６を配置する。斜面１２はダム湖１８の中にあり、地盤１０の上の位置１４はダム湖１８の岸２０の上にある。
【００１８】
地盤１０の上の位置１４に架台１６を配置する前又は配置した後にダム湖１８に台船２２を浮かべ、該台船をダム湖１８の岸２０に係留し、台船２２の上にクレーン２４を配置する。架台１６は、図２に示すように、周縁部２６と、該周縁部に設けられ、水平方向外方へ開放された切欠き部２８とを有する平板である。
【００１９】
地盤１０の上の位置１４に架台１６を配置した後、図１に示したように、架台１６に掘削機３０を載せる。掘削機３０は、いわゆる水中バックホウ、水中パワーショベル等のような、水中での掘削作業を行うことができる掘削機である。掘削機３０は、本体３２と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブーム３４と、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアーム３６と、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメント３８とを備える。アタッチメント３８はバケットである。
【００２０】
架台１６に掘削機３０を載せるとき、該掘削機を地盤１０の上の架台１６から隔てられた位置（図示せず）から架台１６の上へ自走させてもよいし、クレーン２４により掘削機３０を地盤１０の上の架台１６から隔てられた位置から吊り上げ、架台１６の上へ吊り下ろしてもよい。架台１６に掘削機３０を載せた後、該掘削機を架台１６に固定する。
【００２１】
架台１６に掘削機３０を載せる前又は載せた後に掘削機３０における第１の点３０ａに第１の超音波受信機（第１の掘削機側超音波受信機）４０ａを、第１の点３０ａから第１の水平方向に隔てられた掘削機３０における第２の点３０ｂ（図４）に第２の超音波受信機（第２の掘削機側超音波受信機）４０ｂを、第１の点３０ａから前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向に隔てられた掘削機３０における第３の点３０ｃに第３の超音波受信機（第３の掘削機側超音波受信機）４０ｃをそれぞれ固定する。また、水面４２の近傍の第１の位置４４ａに第１の超音波送信機（第１の水面側超音波送信機）４６ａを、第１の位置４４ａから隔てられた水面４２の近傍の第２の位置４４ｂ（図４）に第２の超音波送信機（第２の水面側超音波送信機）４６ｂを、第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂのそれぞれから隔てられた水面４２の近傍の第３の位置４４ｃに第３の超音波送信機（第３の水面側超音波送信機）４６ｃをそれぞれ固定する。
【００２２】
掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃのそれぞれは、掘削機３０の本体３２の周縁部にある。第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂのそれぞれは台船２２にあり、第３の位置４４ｃはダム湖１８の堰堤（ダム）４８にある。第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃのそれぞれは既知の三次元座標を有する。第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂにおける台船２２にそれぞれ第１のＧＰＳアンテナ５０ａ及び第２のＧＰＳアンテナ５０ｂ（図４）が取り付けられており、第１のＧＰＳアンテナ５０ａが衛星から電波を受信することにより、第１の位置４４ａの三次元座標を知ることができ、第２のＧＰＳアンテナ５０ｂが衛星から電波を受信することにより、第２の位置４４ｂの三次元座標を知ることができる。
【００２３】
第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃを固定した後、図３、４に示すように、クレーン２４により、掘削機３０が載せられた架台１６を地盤１０の上の位置１４から吊り上げ、斜面１２の上へ吊り下ろす。このとき、架台１６が吊られた状態を維持しつつ、架台１６の切欠き部２８が斜面１２に近接するように架台１６を斜面１２の上へ吊り下ろす。
【００２４】
その後、堰堤４８の上にモニター５２を配置し、第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃのそれぞれを配線５４によりモニター５２に接続する。堰堤４８の上にモニター５２を配置する図３に示した例に代え、台船２２の上にモニター５２を配置してもよいし、ダム湖１８の岸２０の上にモニター５２を配置してもよい。前記接続は、図５に示すように、コンピューター５６を介して行う。前記接続は、上記の例では、有線によるものであるが、これに代え、無線によるものでもよい。
【００２５】
前記接続を行った後、斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定する。このとき、掘削機３０における第１の点３０ａの三次元座標と、掘削機３０における第２の点３０ｂの三次元座標と、掘削機３０における第３の点３０ｃの三次元座標とを測定する、すなわち掘削機３０の本体３２の位置を測定する。
【００２６】
第１の点３０ａの三次元座標を測定するとき、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離とを超音波５８ａを用いて測定する。このとき、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃのそれぞれから第１の超音波受信機４０ａへ超音波５８ａを送り、第１の超音波送信機４６ａから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間と、第２の超音波送信機４６ｂから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間と、第３の超音波送信機４６ｃから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間とを測定し、これらの到達時間と超音波５８ａの速度とに基づき、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離とを算出する。その後、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標とに基づき、第１の点３０ａの三次元座標をコンピューター５６により算出する。
【００２７】
ここで、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離をＬ１とし、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離をＬ２とし、第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離をＬ３とし、第１の超音波送信機４６ａから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間をｔ１とし、第２の超音波送信機４６ｂから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間をｔ２とし、第３の超音波送信機４６ｃから第１の超音波受信機４０ａへの超音波５８ａの到達時間をｔ３とし、超音波５８ａの速度をＶとすると、第１の位置４４ａと第１の点３０ａとの間の距離Ｌ１、第２の位置４４ｂと第１の点３０ａとの間の距離Ｌ２及び第３の位置４４ｃと第１の点３０ａとの間の距離Ｌ３は次式により算出することができる。
Ｌ１＝Ｖ・ｔ１、Ｌ２＝Ｖ・ｔ２、Ｌ３＝Ｖ・ｔ３
【００２８】
また、第１の点３０ａの三次元座標を（ｘａ，ｙａ，ｚａ）とし、第１の位置４４ａの三次元座標を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とし、第２の位置４４ｂの三次元座標を（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とし、第３の位置４４ｃの三次元座標を（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とすると、第１の点３０ａの三次元座標（ｘａ，ｙａ，ｚａ）は次式により算出することができる。
Ｌ１＝｛（ｘａ−ｘ１）２＋（ｙａ−ｙ１）２＋（ｚａ−ｚ１）２｝１／２
Ｌ２＝｛（ｘａ−ｘ２）２＋（ｙａ−ｙ２）２＋（ｚａ−ｚ２）２｝１／２
Ｌ３＝｛（ｘａ−ｘ３）２＋（ｙａ−ｙ３）２＋（ｚａ−ｚ３）２｝１／２
【００２９】
第２の点３０ｂの三次元座標を測定するとき、第１の位置４４ａと第２の点３０ｂとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第２の点３０ｂとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第２の点３０ｂとの間の距離とを超音波５８ｂを用いて測定する。このとき、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃのそれぞれから第２の超音波受信機４０ｂへ超音波５８ｂを送り、第１の超音波送信機４６ａから第２の超音波受信機４０ｂへの超音波５８ｂの到達時間と、第２の超音波送信機４６ｂから第２の超音波受信機４０ｂへの超音波５８ｂの到達時間と、第３の超音波送信機４６ｃから第２の超音波受信機４０ｂへの超音波５８ｂの到達時間とを測定し、これらの到達時間と超音波５８ｂの速度とに基づき、第１の位置４４ａと第２の点３０ｂとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第２の点３０ｂとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第２の点３０ｂとの間の距離とを算出する。その後、第１の位置４４ａと第２の点３０ｂとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第２の点３０ｂとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第２の点３０ｂとの間の距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標とに基づき、第２の点３０ｂの三次元座標をコンピューター５６により算出する。
【００３０】
第３の点３０ｃの三次元座標を測定するとき、第１の位置４４ａと第３の点３０ｃとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第３の点３０ｃとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第３の点３０ｃとの間の距離とを超音波５８ｃを用いて測定する。このとき、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃのそれぞれから第３の超音波受信機４０ｃへ超音波５８ｃを送り、第１の超音波送信機４６ａから第３の超音波受信機４０ｃへの超音波５８ｃの到達時間と、第２の超音波送信機４６ｂから第３の超音波受信機４０ｃへの超音波５８ｃの到達時間と、第３の超音波送信機４６ｃから第３の超音波受信機４０ｃへの超音波５８ｃの到達時間とを測定し、これらの到達時間と超音波５８ｃの速度とに基づき、第１の位置４４ａと第３の点３０ｃとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第３の点３０ｃとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第３の点３０ｃとの間の距離とを算出する。その後、第１の位置４４ａと第３の点３０ｃとの間の距離と、第２の位置４４ｂと第３の点３０ｃとの間の距離と、第３の位置４４ｃと第３の点３０ｃとの間の距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標とに基づき、第３の点３０ｃの三次元座標をコンピューター５６により算出する。第１の点３０ａの三次元座標と第２の点３０ｂの三次元座標と第３の点３０ｃの三次元座標とを測定した後、第１の点３０ａと第２の点３０ｂと第３の点３０ｃとの間の実際の相対的な位置関係に基づいて第１の点３０ａの三次元座標の測定値、第２の点３０ｂの三次元座標の測定値及び第３の点３０ｃの三次元座標の測定値を補正してもよい。
【００３１】
第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ及び第３の超音波受信機４０ｃを固定し、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃを固定する上記の例に代え、第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ第１の超音波送信機（第１の掘削機側超音波送信機）４０ａ、第２の超音波送信機（第２の掘削機側超音波送信機）４０ｂ及び第３の超音波送信機（第３の掘削機側超音波送信機）４０ｃを固定し、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ第１の超音波受信機（第１の水面側超音波受信機）４６ａ、第２の超音波受信機（第２の水面側超音波受信機）４６ｂ及び第３の超音波受信機（第３の水面側超音波受信機）４６ｃを固定してもよい。
【００３２】
この場合、第１の点３０ａの三次元座標を測定するとき、第１の超音波送信機４０ａから第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃのそれぞれへ超音波５８ａを送り、第２の点３０ｂの三次元座標を測定するとき、第２の超音波送信機４０ｂから第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃのそれぞれへ超音波５８ｂを送り、第３の点３０ｃの三次元座標を測定するとき、第３の超音波送信機４０ｃから第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃのそれぞれへ超音波５８ｃを送る。
【００３３】
第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ第１の超音波送信機４０ａ、第２の超音波送信機４０ｂ及び第３の超音波送信機４０ｃを固定し、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃを固定する上記の例に代え、第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ超音波送受信機４０ａ（第１の掘削機側超音波送受信機）、超音波送受信機４０ｂ（第２の掘削機側超音波送受信機）及び超音波送受信機４０ｃ（第３の掘削機側超音波送受信機）を固定し、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ超音波送受信機４６ａ（第１の水面側超音波送受信機）、超音波送受信機４６ｂ（第２の水面側超音波送受信機）及び超音波送受信機４６ｃ（第３の水面側超音波送受信機）を固定してもよい。
【００３４】
斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定した後、図６に示すように、前記測定の結果に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。このとき、掘削機３０における第１の点３０ａの三次元座標と、第２の点３０ｂの三次元座標と、第３の点３０ｃの三次元座標とに基づき、掘削機３０の水平度とともに掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。モニター５２への掘削機３０の位置の表示は、予め用意された斜面１２の形状に関するデータに基づいて斜面１２の形状をモニター５２に表しつつ、斜面１２の上における掘削機３０の第１の点３０ａの位置と、第２の点３０ｂの位置と、第３の点３０ｃの位置と、掘削機３０の外形とをモニター５２に表すことにより行う。掘削機３０の水平度は水平面に対する掘削機３０の外形の傾きにより表す。モニター５２には、掘削機３０の側面図６０と、掘削機３０の背面図６２と、掘削機３０の平面図６４とを表示する。掘削機３０の位置の測定は、例えば、１秒間に１回の頻度で行い、前記測定の結果に基づき、リアルタイムに掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。
【００３５】
モニター５２に表示された掘削機３０の位置が斜面１２の上の設計上予め決められた位置と異なる場合又は掘削機３０が水平面に対して傾斜している場合、クレーン２４により架台１６を斜面１２から遠ざけ、再度、架台１６を斜面１２に近付ける。これにより、掘削機３０が前記予め決められた位置に配置され、掘削機３０が水平になるようにする。その後、再度、斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定し、前記測定の結果に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。
【００３６】
モニター５２に表示された掘削機３０の位置が斜面１２の上の設計上予め決められた位置と一致し、掘削機３０が水平である場合、モニター５２に表示された掘削機３０の位置を監視しつつ掘削機３０により斜面１２を掘削する。その後、前記掘削のための掘削機３０の操作方法に基づき、地盤１０の中における掘削機３０のアタッチメント３８の他端部の軌跡６６をコンピューター５６により算出し、モニター５２に表示する。このとき、アタッチメント３８の他端部の軌跡６６とともに、３次元データに基づく設計上の掘削ライン６６ａをモニター５２に表示し、掘削ライン６６ａを見ながら該掘削ラインまで前記掘削を行う。これにより出来形管理をすることができる。
【００３７】
掘削機３０の操作方法に基づき、アタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６を算出する上記の例に代え、掘削機３０により斜面１２を掘削している間に地盤１０の中におけるアタッチメント３８の他端部の軌跡６６を測定し、該軌跡の測定の結果に基づき、地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６をモニター５２に表示することができる。これにより、地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６をより正確に知ることができ、掘削された斜面１２の形状をより正確に知ることができる。
【００３８】
地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６を測定するとき、地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の位置を経時的に測定する。この場合、アタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６を測定する前に、図７に示すように、掘削機３０のブーム３４、アーム３６及びアタッチメント３８にそれぞれ第１の傾斜センサー６８ａ、第２の傾斜センサー６８ｂ及び第３の傾斜センサー６８ｃを取り付け、これらをコンピューター５６を介してモニター５２に接続する。アタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６を測定するとき、第１の傾斜センサー６８ａにより水平面に対するブーム３４の傾斜角度を、第２の傾斜センサー６８ｂにより水平面に対するアーム３６の傾斜角度を、第３の傾斜センサー６８ｃにより水平面に対するアタッチメント３８の傾斜角度をそれぞれ測定し、これらの傾斜角度と、ブーム３４の長さと、アーム３６の長さと、アタッチメント３８の長さと、掘削機３０の本体３２の位置の測定の結果とに基づき、アタッチメント３８の前記他端部の位置をコンピューター５６により算出する。アタッチメント３８の前記他端部の位置の測定は、例えば、１秒間に１回の頻度で行い、前記測定の結果に基づき、リアルタイムにアタッチメント３８の前記他端部の位置をモニター５２に表示する。このようにして地盤１０の中におけるアタッチメント３８の前記他端部の軌跡６６をモニター５２に表示する。
【００３９】
図７に示したように、掘削機３０が水平な状態において、掘削機３０の前後方向にＸ軸をとり、上下方向にＺ軸をとり、ブーム３４の前記一端部の座標を（Ｘα、Ｚα）とし、ブーム３４の長さをＤ１とし、アーム３６の長さをＤ２とし、アタッチメント３８の長さをＤ３とし、水平面に対するブーム３４の傾斜角度をθ１とし、水平面に対するアーム３６の傾斜角度をθ２とし、水平面に対するアタッチメント３８の傾斜角度をθ３としたとき、次式によりアタッチメント３８の前記他端部の座標（Ｘβ、Ｚβ）を算出することができる。なお、ブーム３４の前記一端部の座標（Ｘα、Ｚα）は掘削機３０の本体３２の位置の測定の結果から算出することができる。
Ｘβ＝Ｘα＋Ｄ１・ｃｏｓθ１＋Ｄ２・ｃｏｓθ２＋Ｄ３・ｃｏｓθ３
Ｚβ＝Ｚα＋Ｄ１・ｓｉｎθ１＋Ｄ２・ｓｉｎθ２＋Ｄ３・ｓｉｎθ３
【００４０】
掘削機３０により斜面１２を掘削するとき、掘削機３０は、斜面１２に前記バケットを突き刺し、該バケットを本体３２へ引き寄せる。このとき、架台１６が斜面１２に押し付けられるため、架台１６は、斜面１２に固定されていないが、該斜面から離れることはない。このため、架台１６を斜面１２に固定する必要がない。
【００４１】
アタッチメント３８は、前記バケットである図３に示した例に代え、ブレーカー（図示せず）でもよい。この場合、掘削機３０は、斜面１２の掘削時、該斜面に前記ブレーカーを突き刺し、該ブレーカーを本体３２へ引き寄せる。このとき、架台１６は、斜面１２に押し付けられ、該斜面から離れることはない。このため、架台１６を斜面１２に固定する必要がない。架台１６を斜面１２に固定しない上記の例に代え、架台１６を斜面１２の上へ吊り下ろした後に架台１６を斜面１２に固定してもよい。
【００４２】
掘削機３０により斜面１２を掘削するとき、掘削機３０を遠隔操作して斜面１２を掘削する、すなわち斜面１２を無人掘削する。斜面１２を無人掘削する上記の例に代え、掘削機３０に搭乗した操作員が該掘削機を操作して斜面１２を掘削してもよい、すなわち斜面１２を有人掘削してもよい。斜面１２を掘削した後、該掘削により生じた土砂を架台１６の上から該架台の切欠き部２８を経て架台１６の下方の斜面１２の上又はダム湖１８の底に落とす。これにより、斜面１２を掘削した掘削機３０を旋回させることなく前記土砂を架台１６の上から架台１６の下方の斜面１２の上又はダム湖１８の底に落とすことができる。このため、掘削機３０の旋回に要する時間を省くことができ、斜面１２の掘削をより効率的に行うことができる。
【００４３】
その後、クレーン２４により架台１６を斜面１２における既に掘削した位置から未だ掘削していない位置へ移動させる。その後、前記掘削していない位置へ移動させた掘削機３０の位置を測定し、該測定の結果に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示し、モニター５２に表示された掘削機３０の位置を監視しつつ掘削機３０により斜面１２を掘削する。
【００４４】
上記したように、斜面１２の掘削は、掘削機３０と、該掘削機を載せる架台１６と、斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定する測定手段と、該測定手段に接続され、斜面１２の上における掘削機３０の位置を表示するモニター５２とを備える掘削装置を用いて行う。
【００４５】
前記測定手段は、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ及び第３の超音波受信機４０ｃと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃとを備える。地盤１０の中におけるアタッチメント３８の他端部の軌跡６６を測定する場合、前記測定手段は、第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ、第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃに加え、掘削機３０のブーム３４に取り付けた第１の傾斜センサー６８ａと、アーム３６に取り付けた第２の傾斜センサー６８ｂと、アタッチメント３８に取り付けた第３の傾斜センサー６８ｃとを備える。
【００４６】
前記測定手段は、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ及び第３の超音波受信機４０ｃと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃとを備える上記の例に代え、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４０ａ、第２の超音波送信機４０ｂ及び第３の超音波送信機４０ｃと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃとを備えるものとすることができ、また、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃにそれぞれ固定された第１の掘削機側超音波送受信機４０ａ、第２の掘削機側超音波送受信機４０ｂ及び第３の掘削機側超音波送受信機４０ｃと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の水面側超音波送受信機４６ａ、第２の水面側超音波送受信機４６ｂ及び第３の水面側超音波送受信機４６ｃとを備えるものとすることができる。
【００４７】
図示の例によれば、斜面１２の上における掘削機３０の位置の測定の結果に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示した後、該モニターに表示された掘削機３０の位置を監視しつつ該掘削機により斜面１２を掘削するため、水中の透明度に拘わらず、斜面１２の上における掘削機３０の位置を知ることができ、斜面１２の掘削時に掘削機３０が斜面１２の上の設計上予め決められた位置にあることを確認することができ、掘削機３０により斜面１２を正確に掘削することができる。
【００４８】
斜面１２の掘削は、図示の例では、地盤１０に新たな法面を形成するために行うが、これに代え、土砂崩れにより斜面１２の上に崩れ落ちた土砂を除去するために行ってもよい。斜面１２は、ダム湖１８の中にある図示の例に代え、ダム湖以外の湖、沼、河川、海等の中にあってもよい。架台１６は、図２に示した例では、金属製であるが、これに代え、木製でもよいし、鉄筋コンクリート製でもよい。掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃのそれぞれは、掘削機３０の本体３２の周縁部にある図４に示した例に代え、本体３２の中央部にあってもよいし、掘削機３０のブーム３４、アーム３６又はアタッチメント３８にあってもよい。掘削機３０の位置を精度良く測定するため、第１の点３０ａと第２の点３０ｂとの間の間隔と、第２の点３０ｂと第３の点３０ｃとの間の間隔と、第１の点３０ａと第３の点３０ｃとの間の間隔とは、ほぼ等しいことが好ましい。すなわち、第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ及び第３の点３０ｃは、これらが正三角形の頂点をなすように配置されていることが好ましい。また、第１の点３０ａと第２の点３０ｂとの間の間隔と、第２の点３０ｂと第３の点３０ｃとの間の間隔と、第１の点３０ａと第３の点３０ｃとの間の間隔とは、いずれも、掘削機３０の位置を精度良く測定するために十分に長いことが好ましい。
【００４９】
第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂが台船２２にあり、第３の位置４４ｃが堰堤４８にある図４に示した例に代え、第１の位置４４ａが台船２２にあり、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃが堰堤４８にあってもよいし、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃがいずれも台船２２にあってもよいし、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃがいずれも堰堤４８にあってもよい。第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃのそれぞれは、台船２２又は堰堤４８にある上記の例に代え、ダム湖１８の岸２０にあってもよい。
【００５０】
図８に示す例では、掘削機３０における３つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃの三次元座標を測定する図４に示した例に代え、掘削機３０における１つの点３０ａの三次元座標を測定する。点３０ａの三次元座標を測定するとき、第１の位置４４ａと点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと点３０ａとの間の距離とを超音波５８ａを用いて測定し、第１の位置４４ａと点３０ａとの間の距離と、第２の位置４４ｂと点３０ａとの間の距離と、第３の位置４４ｃと点３０ａとの間の距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標とに基づき、点３０ａの三次元座標を算出する。その後、点３０ａの三次元座標に基づき、斜面１２の上における掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。
【００５１】
この場合、掘削機３０の位置及び掘削機３０の水平度のうち掘削機３０の位置のみをモニター５２に表示してもよいし、傾斜センサー（図示せず）により掘削機３０又は架台１６の水平度を測定し、該測定の結果に基づき、掘削機３０の位置とともに掘削機３０の水平度をモニター５２に表示してもよい。この場合、斜面１２の上における掘削機３０の位置の測定前に掘削機３０又は架台１６に前記傾斜センサーを取り付け、該傾斜センサーをモニター５２に接続する。その後、斜面１２の上における掘削機３０の位置の測定時に前記傾斜センサーにより掘削機３０又は架台１６の水平度を測定し、その後、前記水平度の測定の結果に基づき、掘削機３０の位置とともに掘削機３０の水平度をモニター５２に表示する。
【００５２】
図８に示した例では、前記測定手段は、掘削機３０における点３０ａに固定された超音波受信機４０ａと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ及び第３の超音波送信機４６ｃとを備えるが、これに代え、掘削機３０における点３０ａに固定された超音波送信機４０ａと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ及び第３の超音波受信機４６ｃとを備えるものとすることができ、また、掘削機３０における第１の点３０ａに固定された掘削機側超音波送受信機４０ａと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃにそれぞれ固定された第１の水面側超音波送受信機４６ａ、第２の水面側超音波送受信機４６ｂ及び第３の水面側超音波送受信機４６ｃとを備えるものとすることができる。
【００５３】
図９、１０に示す例では、掘削機３０における３つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃの三次元座標を測定する図４に示した例に代え、掘削機３０における４つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの三次元座標を測定する。この場合、斜面１２の上における掘削機３０の位置を測定するとき、掘削機３０における第１の点３０ａの三次元座標と、第２の点３０ｂの三次元座標と、第３の点３０ｃの三次元座標と、第４の点３０ｄの三次元座標とを測定する。第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄは掘削機３０の本体３２の４つの隅部にある。
【００５４】
掘削機３０の位置を測定する前に第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄにそれぞれ第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ及び第４の超音波受信機４０ｄを固定する。また、水面４２の近傍の第１の位置４４ａに第１の超音波送信機４６ａを、第１の位置４４ａから隔てられた水面４２の近傍の第２の位置４４ｂに第２の超音波送信機４６ｂを、第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂのそれぞれから隔てられた水面４２の近傍の第３の位置４４ｃに第３の超音波送信機４６ｃを、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ及び第３の位置４４ｃのそれぞれから隔てられた水面４２の近傍の第４の位置４４ｄに第４の超音波送信機４６ｄをそれぞれ固定する。第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれは既知の三次元座標を有する。第１の位置４４ａ及び第２の位置４４ｂのそれぞれは台船２２にあり、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれは堰堤４８にある。
【００５５】
掘削機３０の位置を測定するとき、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれと第１の点３０ａとの間の距離と、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれと第２の点３０ｂとの間の距離と、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれと第３の点３０ｃとの間の距離と、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄのそれぞれと第４の点３０ｄとの間の距離とを超音波５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄを用いて測定する。その後、これらの距離と、第１の位置４４ａの三次元座標と、第２の位置４４ｂの三次元座標と、第３の位置４４ｃの三次元座標と、第４の位置４４ｄの三次元座標とに基づき、第１の点３０ａの三次元座標と、第２の点３０ｂの三次元座標と、第３の点３０ｃの三次元座標と、第４の点３０ｄの三次元座標とを算出する。
【００５６】
その後、第１の点３０ａの三次元座標と、第２の点３０ｂの三次元座標と、第３の点３０ｃの三次元座標と、第４の点３０ｄの三次元座標とに基づき、掘削機３０の水平度とともに掘削機３０の位置をモニター５２に表示する。その後、モニター５２に表示された掘削機３０の位置を監視しつつ掘削機３０により斜面１２を掘削する。掘削機３０の位置を測定するときに掘削機３０における４つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの三次元座標を測定することにより、３つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃのみの三次元座標を測定する場合に比べ、掘削機３０の位置を精度良く測定することができる。掘削機３０の位置を測定するとき、掘削機３０における４つの点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの三次元座標を測定する図１０に示した例に代え、掘削機３０における５以上の点の三次元座標を測定してもよい。
【００５７】
図９、１０に示した例では、前記測定手段は、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４０ａ、第２の超音波受信機４０ｂ、第３の超音波受信機４０ｃ及び第４の超音波受信機４０ｄと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４６ａ、第２の超音波送信機４６ｂ、第３の超音波送信機４６ｃ及び第４の超音波送信機４６ｄとを備えるが、これに代え、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄにそれぞれ固定された第１の超音波送信機４０ａ、第２の超音波送信機４０ｂ、第３の超音波送信機４０ｃ及び第４の超音波送信機４０ｄと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄにそれぞれ固定された第１の超音波受信機４６ａ、第２の超音波受信機４６ｂ、第３の超音波受信機４６ｃ及び第４の超音波受信機４６ｄとを備えるものとすることができ、また、掘削機３０における第１の点３０ａ、第２の点３０ｂ、第３の点３０ｃ及び第４の点３０ｄにそれぞれ固定された第１の掘削機側超音波送受信機４０ａ、第２の掘削機側超音波送受信機４０ｂ、第３の掘削機側超音波送受信機４０ｃ及び第４の掘削機側超音波送受信機４０ｄと、第１の位置４４ａ、第２の位置４４ｂ、第３の位置４４ｃ及び第４の位置４４ｄにそれぞれ固定された第１の水面側超音波送受信機４６ａ、第２の水面側超音波送受信機４６ｂ、第３の水面側超音波送受信機４６ｃ及び第４の水面側超音波送受信機４６ｄとを備えるものとすることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 地盤
１２ 斜面
１４ 地盤の上の位置
１６ 架台
３０ 掘削機
３０ａ 第１の点
３０ｂ 第２の点
３０ｃ 第３の点
３２ 本体
３４ ブーム
３６ アーム
３８ アタッチメント
４０ａ 第１の掘削機側超音波受信機
４０ｂ 第２の掘削機側超音波受信機
４０ｃ 第３の掘削機側超音波受信機
４２ 水面
４４ａ 第１の位置
４４ｂ 第２の位置
４４ｃ 第３の位置
４６ａ 第１の水面側超音波送信機
４６ｂ 第２の水面側超音波送信機
４６ｃ 第３の水面側超音波送信機
５２ モニター
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ 超音波
６６ 軌跡
６８ａ 第１の傾斜センサー
６８ｂ 第２の傾斜センサー
６８ｃ 第３の傾斜センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の地盤の斜面を掘削する方法であって、
前記斜面から隔てられた前記地盤の上の位置に架台を配置する第１ステップと、
前記架台に掘削機を載せる第２ステップと、
前記掘削機が載せられた前記架台を前記地盤の上の位置から吊り上げ、前記斜面の上へ吊り下ろす第３ステップと、
前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定する第４ステップと、
前記掘削機の位置の測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置をモニターに表示する第５ステップと、
前記モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ前記掘削機により前記斜面を掘削する第６ステップとを含む、水中の地盤の斜面を掘削する方法。
【請求項２】
前記掘削機は、本体と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブームと、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアームと、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメントとを備え、
前記掘削機により前記斜面を掘削している間に前記地盤の中における前記掘削機の前記アタッチメントの他端部の軌跡を測定すること、
前記アタッチメントの他端部の軌跡の測定の結果に基づき、前記地盤の中における前記アタッチメントの他端部の軌跡を前記モニターに表示することを含む、請求項１に記載の水中の地盤の斜面を掘削する方法。
【請求項３】
前記第４ステップにおいて前記掘削機における第１の点の三次元座標と、該第１の点から第１の水平方向に隔てられた前記掘削機における第２の点の三次元座標と、前記第１の点から前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向に隔てられた前記掘削機における第３の点の三次元座標とを測定し、
前記第５ステップにおいて前記第１の点の三次元座標と、前記第２の点の三次元座標と、前記第３の点の三次元座標とに基づき、前記掘削機の水平度とともに前記掘削機の位置を前記モニターに表示する、請求項１に記載の水中の地盤の斜面を掘削する方法。
【請求項４】
前記第４ステップにおいて前記掘削機における少なくとも１つの点の三次元座標を測定し、
前記少なくとも１つの点の三次元座標の測定は、既知の三次元座標を有する水面の近傍の第１の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置から隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第２の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれから隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第３の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離とを超音波を用いて測定すること、
前記第１の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第２の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第３の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置の三次元座標と、前記第２の位置の三次元座標と、前記第３の位置の三次元座標とに基づき、前記少なくとも１つの点の三次元座標を算出することを含む、請求項３に記載の水中の地盤の斜面を掘削する方法。
【請求項５】
水中の地盤の斜面を掘削する掘削装置であって、
掘削機と、該掘削機を載せる架台であって前記斜面の掘削時に前記斜面の上へ吊り下ろされる架台と、前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定する測定手段と、該測定手段に接続され、前記斜面の上における前記掘削機の位置を表示するモニターとを含む、掘削装置。
【請求項６】
前記掘削機は、本体と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブームと、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアームと、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメントとを備え、
前記測定手段は、前記ブームに取り付けられた第１の傾斜センサーと、前記アームに取り付けられた第２の傾斜センサーと、前記アタッチメントに取り付けられた第３の傾斜センサーとを備える、請求項５に記載の掘削装置。
【請求項７】
前記測定手段は、前記掘削機における少なくとも１つの点に固定された掘削機側超音波受信機、掘削機側超音波送信機又は掘削機側超音波送受信機と、既知の三次元座標を有する水面の近傍の第１の位置に固定された第１の水面側超音波送信機、第１の水面側超音波受信機又は第１の水面側超音波送受信機と、前記第１の位置から隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第２の位置に固定された第２の水面側超音波送信機、第２の水面側超音波受信機又は第２の水面側超音波送受信機と、前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれから隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第３の位置に固定された第３の水面側超音波送信機、第３の水面側超音波受信機又は第３の水面側超音波送受信機とを備え、
前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波受信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波送信機、前記第２の水面側超音波送信機及び前記第３の水面側超音波送信機が固定されており、
前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波送信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波受信機、前記第２の水面側超音波受信機及び前記第３の水面側超音波受信機が固定されており、
前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波送受信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波送受信機、前記第２の水面側超音波送受信機及び前記第３の水面側超音波送受信機が固定されている、請求項５又は６に記載の掘削装置。
【請求項１】
水中の地盤の斜面を掘削する方法であって、
前記斜面から隔てられた前記地盤の上の位置に架台を配置する第１ステップと、
前記架台に掘削機を載せる第２ステップと、
前記掘削機が載せられた前記架台を前記地盤の上の位置から吊り上げ、前記斜面の上へ吊り下ろす第３ステップと、
前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定する第４ステップと、
前記掘削機の位置の測定の結果に基づき、前記斜面の上における前記掘削機の位置をモニターに表示する第５ステップと、
前記モニターに表示された前記掘削機の位置を監視しつつ前記掘削機により前記斜面を掘削する第６ステップとを含む、水中の地盤の斜面を掘削する方法。
【請求項２】
前記掘削機は、本体と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブームと、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアームと、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメントとを備え、
前記掘削機により前記斜面を掘削している間に前記地盤の中における前記掘削機の前記アタッチメントの他端部の軌跡を測定すること、
前記アタッチメントの他端部の軌跡の測定の結果に基づき、前記地盤の中における前記アタッチメントの他端部の軌跡を前記モニターに表示することを含む、請求項１に記載の水中の地盤の斜面を掘削する方法。
【請求項３】
前記第４ステップにおいて前記掘削機における第１の点の三次元座標と、該第１の点から第１の水平方向に隔てられた前記掘削機における第２の点の三次元座標と、前記第１の点から前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向に隔てられた前記掘削機における第３の点の三次元座標とを測定し、
前記第５ステップにおいて前記第１の点の三次元座標と、前記第２の点の三次元座標と、前記第３の点の三次元座標とに基づき、前記掘削機の水平度とともに前記掘削機の位置を前記モニターに表示する、請求項１に記載の水中の地盤の斜面を掘削する方法。
【請求項４】
前記第４ステップにおいて前記掘削機における少なくとも１つの点の三次元座標を測定し、
前記少なくとも１つの点の三次元座標の測定は、既知の三次元座標を有する水面の近傍の第１の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置から隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第２の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれから隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第３の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離とを超音波を用いて測定すること、
前記第１の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第２の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第３の位置と前記少なくとも１つの点との間の距離と、前記第１の位置の三次元座標と、前記第２の位置の三次元座標と、前記第３の位置の三次元座標とに基づき、前記少なくとも１つの点の三次元座標を算出することを含む、請求項３に記載の水中の地盤の斜面を掘削する方法。
【請求項５】
水中の地盤の斜面を掘削する掘削装置であって、
掘削機と、該掘削機を載せる架台であって前記斜面の掘削時に前記斜面の上へ吊り下ろされる架台と、前記斜面の上における前記掘削機の位置を測定する測定手段と、該測定手段に接続され、前記斜面の上における前記掘削機の位置を表示するモニターとを含む、掘削装置。
【請求項６】
前記掘削機は、本体と、一端部が該本体に回転可能に取り付けられたブームと、一端部が該ブームの他端部に回転可能に取り付けられたアームと、一端部が該アームの他端部に回転可能に取り付けられたアタッチメントとを備え、
前記測定手段は、前記ブームに取り付けられた第１の傾斜センサーと、前記アームに取り付けられた第２の傾斜センサーと、前記アタッチメントに取り付けられた第３の傾斜センサーとを備える、請求項５に記載の掘削装置。
【請求項７】
前記測定手段は、前記掘削機における少なくとも１つの点に固定された掘削機側超音波受信機、掘削機側超音波送信機又は掘削機側超音波送受信機と、既知の三次元座標を有する水面の近傍の第１の位置に固定された第１の水面側超音波送信機、第１の水面側超音波受信機又は第１の水面側超音波送受信機と、前記第１の位置から隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第２の位置に固定された第２の水面側超音波送信機、第２の水面側超音波受信機又は第２の水面側超音波送受信機と、前記第１の位置及び前記第２の位置のそれぞれから隔てられ、既知の三次元座標を有する前記水面の近傍の第３の位置に固定された第３の水面側超音波送信機、第３の水面側超音波受信機又は第３の水面側超音波送受信機とを備え、
前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波受信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波送信機、前記第２の水面側超音波送信機及び前記第３の水面側超音波送信機が固定されており、
前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波送信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波受信機、前記第２の水面側超音波受信機及び前記第３の水面側超音波受信機が固定されており、
前記少なくとも１つの点に前記掘削機側超音波送受信機が固定されているとき、前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置にそれぞれ前記第１の水面側超音波送受信機、前記第２の水面側超音波送受信機及び前記第３の水面側超音波送受信機が固定されている、請求項５又は６に記載の掘削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２３８９２（Ｐ２０１３−２３８９２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９２１０（Ｐ２０１１−１５９２１０）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
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