JP2001082905A

JP2001082905A - 空洞深さ計測方法およびそれに用いる削孔装置

Info

Publication number: JP2001082905A
Application number: JP25590299A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Tsuruta; 桂一郎鶴田; Noboru Mizuno; 昇水野; Junichi Hiromura; 純一広村
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】工数短縮，工期短縮，工費削減が可能な空洞深
さ計測方法を提供する。【解決手段】既設トンネルの覆工背面に生じた空洞２２
の深さを計測する方法であって、削孔時における削孔用
ロッド２の回転トルクおよび前進距離を監視し、削孔用
ロッド２で覆工面２０を削孔したのち空洞２２内を前進
して空洞２２の壁面２２ａに達したことを削孔用ロッド
２の回転トルクの変動により検出し、削孔後から壁面２
２ａ到達時までの削孔用ロッド２の前進距離を計測する
ことにより上記空洞２２の深さを割り出すようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、老朽化した既設ト
ンネルを修繕するために行われるトンネル覆工背面の空
洞充填工事に使用される空洞深さ計測方法およびそれに
用いる削孔装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、老朽化した既設トンネルにおい
て、その覆工背面に空洞が存在している場合には、覆工
面（覆工コンクリート）に穴をあけ、この穴から空洞内
にウレタンもしくはモルタル等を充填して埋める工事
（トンネル空洞充填工事）が行われている。このトンネ
ル空洞充填工事では、ウレタンもしくはモルタル等の充
填量を決めるための空洞寸法の計測，覆工状態の把握お
よび削孔費用算出のための覆工厚みの計測が必要とな
る。

【０００３】そこで、従来は、覆工面に穴をあける前
に、覆工表面から電磁波を照射し、その反射波により覆
工背面の地質を判断する電磁波探査を実施して大きな空
洞の有無を把握し、覆工背面に空洞が存在している場合
には、覆工面に穴をあけたのちに、この削孔作業とは別
に、図７に示すように、高所作業台車３１に乗った作業
員により穴３０内に直尺３２を入れ、覆工厚みや空洞寸
法を実測している。図において、２０は覆工面で、２１
は地山で、２２は覆工背面に存在する空洞である。

【０００４】一方、トンネル空洞充填工事に用いる装置
については、空洞充填用の専用削孔機がなく、市販の汎
用携帯レッグドリル（エアー）や据付型小型レッグドリ
ル（エアーもしくは油圧）が通常使用されている。な
お、一般にジャンボと呼ばれている大型の削孔機は、サ
イズが大きいうえ、高価・過剰性能であるため、殆ど使
われていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
トンネル空洞充填工事では、計測専用の作業者が必要で
あり、工数が増える。また、削孔工程と注入工程の間
に、両工程とは別に計測工程が必要であるため、工期が
長くなる。また、覆工面にあける穴が直径４０ｍｍ程度
の小径穴であるため、奥の方が見にくく、覆工背面と空
洞、空洞と地山の境界部が正確に把握できない。また、
計測専用の高所作業台車３１が必要で、工費が増える。
一方、上記のトンネル空洞充填工事に市販の汎用携帯レ
ッグドリル等を使用する場合には、人力の要素が大きく
て人手がかかるうえ、無駄が多くて工期もかかる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、工数短縮，工期短縮，工費削減が可能な空洞深
さ計測方法およびそれに用いる削孔装置の提供をその目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、既設トンネルの覆工背面に生じた空洞の
深さを計測する方法であって、削孔時における削孔ロッ
ドの回転トルクおよび前進距離を監視し、削孔ロッドで
覆工面を削孔したのち空洞内を前進して空洞の壁面に達
したことを削孔ロッドの回転トルクの変動により検出
し、削孔後から壁面到達時までの削孔ロッドの前進距離
を計測することにより上記空洞の深さを割り出すように
した空洞深さ計測工法を第１の要旨とし、削孔ロッドを
備えた削孔手段と、上記削孔ロッドの回転トルクを検出
する手段と、上記削孔手段の移動距離を検出する手段
と、上記両手段の検出結果から空洞の深さを算出する算
出手段とを備えた削孔装置を第２の要旨とする。

【０００８】すなわち、本発明の空洞深さ計測工法は、
削孔時における削孔ロッドの回転トルクを監視し、削孔
ロッドで覆工面を削孔したのち空洞内を前進して空洞の
壁面に達したことを削孔ロッドの回転トルクの変動によ
り検出し、極端な変動点を境界点（覆工面を削孔し終え
て空洞内に突入した時点、および、空洞内を前進する途
中で空洞の壁面に衝突した時点）と確認する。また、削
孔時における削孔ロッドの前進距離を監視し、上記回転
トルクの変動により検出した覆工面削孔終了時点と空洞
壁面衝突時点との間で削孔ロッドが前進した距離を計測
して上記空洞の深さを割り出すようにしている。このよ
うに、本発明の空洞深さ計測工法では、計測工程を削孔
工程に取り込んでいるため、本来計測に要していた工
数，工期を短縮し、工事費用を削減することができる。
また、計測専用の作業者が不要であり、工数を低減する
ことができる。また、人手により行っていた計測を機械
化することにより、計測値の信頼性向上，品質向上を図
ることができる。また、計測専用の高所作業台車が不要
であり、工費を削減することができる。

【０００９】一方、本発明の削孔装置は、削孔ロッドを
備えた削孔手段と、上記削孔ロッドの回転トルクを検出
する手段と、上記削孔手段の移動距離を検出する手段
と、上記両手段の検出結果から空洞の深さを算出する算
出手段とを備えており、これをトンネル空洞充填工事の
専用削孔機として用いることにより、計測工程を削孔工
程に取り込むことができ、人手を低減し、工数，工期を
短縮し、工事費用を削減することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて説明する。

【００１１】図１は本発明の削孔装置の一実施の形態を
示している。図において、１は油圧式のドリフター（Ｈ
Ｄ１５０型）であり、その一側面（図面では、上側面）
から削孔用ロッド２が突出している。３は削孔用ロッド
２をスピンドル（図示せず）に固定するチャックであ
る。４は回転用油圧モーターであり、上記スピンドルを
回転させることにより上記削孔用ロッド２を回転させる
作用をする。５は上記回転用油圧モーター４および後述
する送り用油圧モーター９に作動油を圧送する油圧源で
ある。６はフレームであり、一対のローラー７，７と、
両ローラー７，７に架設された送り用チェーン８と、こ
の送り用チェーン８を進退移動させる送り用油圧モータ
ー９（正転時にドリフター１を前進させ、逆転時にドリ
フター１を後退させる）とを備えている。１０は上記ド
リフター１を載置固定するガイドであり、上記送り用チ
ェーン８に固定されている。また、上記ガイド１０は上
記フレーム６の上面に形成されたガイド面（図示せず）
に摺動自在に載置されており、送り用チェーン８の移動
に伴いフレーム６のガイド面を摺動するようになってい
る。なお、上記ドリフター１は、回転のみのボーリング
マシンでもよい。

【００１２】１１はストローク検出センサーとして用い
られるワイヤー式リニアエンコーダーであり、上記ガイ
ド１０に連結，固定したワイヤー１２と、上記フレーム
６に固定した計測部１３とからなり、この計測部１３に
より、繰り出されたワイヤー１２の移動距離（ストロー
ク）、すなわち、ドリフター１の移動距離を検出する作
用をする。１４は回転用油圧モーター４と油圧源５とを
接続する接続パイプ５ａ中に設けた回転圧力センサーで
あり、油圧源５から回転用油圧モーター４に圧送される
作動油の圧力を検出する作用をする。この実施の形態で
は、回転圧力センサー１４で検出する圧力を削孔用ロッ
ド２の回転トルクとして検出するものである。１５はＣ
ＰＵ（中央処理装置）であり、シーケンサー（図示せ
ず）により、回転圧力センサー１４の検出値とストロー
ク検出センサー１１の検出値とから覆工厚みおよび空洞
深さを自動計測し、この計測値をパネル１６に表示し、
記録計１７に記録する。図において、１８はコントロー
ラである。

【００１３】上記の削孔装置を駆動させて、両モーター
４，９、両センサー１１，１４、ＣＰＵ１５等を作動さ
せると、回転機構を含んだ削孔機がフレーム６のガイド
面に沿って前進もしくは後進する。また、両センサー１
１，１４による検出が常時行われ、その検出結果がＣＰ
Ｕ１５に送られ、覆工厚みおよび空洞深さが自動計測さ
れる。

【００１４】このような削孔装置を用い、つぎのように
して、トンネル空洞充填工事を行うことができる。すな
わち、まず、覆工表面から電磁波を照射し、その反射波
により覆工背面の地質を測定し、覆工背面に存在する空
洞２２のマップを作る。ついで、上記の削孔装置を駆動
させる。そして、上記マップにもとづき、空洞２２の多
い覆工面２０の部分の、例えばアーチ天端と２測線とに
ピッチ１５００〜２０００ｍｍで穴をあけ、覆工厚みお
よび空洞深さを自動計測する。

【００１５】より詳しく説明すると、上記駆動により、
削孔用ロッド２が回転（この回転は空回りである）しな
がら上記削孔機が前進し始め、削孔用ロッド２の先端が
覆工面２０に当たる（図２参照）。この衝突で、削孔用
ロッド２の回転トルク（すなわち、回転圧力センサー１
４で検出される圧力値）が急激に変動して大きな値にな
る（図６の矢印Ａ参照）。ついで、削孔用ロッド２が覆
工面２０を削孔しながら前進し、覆工面２０を貫通して
覆工面２０の削孔が終わる（図３参照）。この覆工面２
０の削孔時には、上記回転トルクが大きく変動しない
（図６のＢ領域参照）が、削孔の終了時には、削孔用ロ
ッド２の先端が空洞２２内に突入して削孔用ロッド２の
回転が空回りになり、上記回転トルクが急激に変動して
小さな値になる（図６の矢印Ｃ参照）。つぎに、空洞２
２内を削孔用ロッド２が回転しながら前進する（図４参
照）。この前進時の削孔用ロッド２の回転は空回りであ
るため、削孔用ロッド２の回転トルクは小さい値のまま
である（図６のＤ領域参照）。この前進の途中で、削孔
用ロッド２の先端が空洞２２の壁面２２ａに当たる（図
５参照）。この衝突で、削孔用ロッド２の回転トルクが
急激に変動して大きな値になる（図６の矢印Ｅ参照）。
ただし、このときの回転トルクは、覆工面２０より柔ら
かい地山２１を削孔する際に生ずる回転トルクであるた
め、覆工面２０の削孔時の回転トルクより小さい値にな
る。上記衝突後、削孔用ロッド２は壁面２２ａを削孔し
ながら少し前進する。この前進時には、上記回転トルク
が大きく変動しない（図６のＦ領域参照）。そして、こ
の低負荷の前進により削孔用ロッド２が空洞２２の壁面
２２ａに到達したことを確認したのち、送り用油圧モー
ター９を逆転させ、上記削孔機を後退させて元の位置に
戻す。

【００１６】この削孔装置では、図６において、回転圧
力センサー１４で検出される圧力値がアンチジャーミン
グレベルを越えると、一度後退し、再度同じ速度で前進
する。再びアンチジャーミングレベルを越えた場合に
は、一度後退し、速度を下げて再度前進する。これを１
回行い、もしくは複数回繰り返し、それでもアンチジャ
ーミングレベルを越えたら、さらに速度を落してもう１
回もしくは複数回前進する。それでもアンチジャーミン
グレベルを越えると、掘れない（削孔用ロッド２の先端
が鉄筋等に当たっている）と判断して削孔を中止し、元
の位置に後退する。このように最初の２回は同じ速度で
掘り、つぎに速度を下げて掘り、さらに速度を下げて掘
り、それでもアンチジャーミングレベルを越える場合に
は、掘る場所を変えるというふうに、段階的に削孔条件
を変えることにより、自動削孔が可能になる。このよう
な自動削孔は、削孔対象が均質な覆工コンクリートであ
り、削孔条件が限定できるため、実現可能となる。

【００１７】このトンネル空洞充填工事では、削孔時の
削孔用ロッド２の回転トルクの変動を常時監視し、極端
な変動点を検出した場合に、境界点と認識している。ま
た、削孔時の削孔用ロッド２の前進距離を常時監視し、
上記各境界点での前進距離を演算することにより、覆工
厚みおよび空洞深さを自動計測している。

【００１８】このように、上記実施の形態では、覆工厚
みおよび空洞深さを自動計測することができ、工数，工
期の短縮、工事費用の削減を図ることができる。また、
計測値の信頼性向上，品質向上を図ることができる。ま
た、計測専用の作業者や高所作業台車が不要であり、工
数，工費を低減することができる。しかも、自動削孔が
行え、扱いやすく、削孔作業の効率化を図ることができ
る。

【００１９】なお、上記実施の形態では、削孔用ロッド
２の回転トルクを検出するため、回転用油圧モーター４
と油圧源５とを接続する接続パイプ５ａ中に回転圧力セ
ンサー１４を設けているが、これに限定するものではな
く、上記回転トルクを測定できるものであれば、どのよ
うなセンサーを用いてもよい。また、回転用油圧モータ
ー４に代えて、電磁モーター，エアーモーター等を用い
てもよい。

【００２０】また、上記実施の形態では、ドリフター１
を送り用チェーン８によりスライドさせる構造であるた
め、ストローク検出センサー１１としてワイヤー式リニ
アエンコーダーを用いているが、ドリフター１のフィー
ド（送り）方式がシリンダ式であれば、リニアエンコー
ダー付きシリンダにすることもできるし、スクリュー式
であれば、ギア部にエンコーダーを付けることもできる
し、ラックピニオン式であれば、どちらにもすることが
できる。また、ドリフター１の移動速度を可変にしても
よい。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の空洞深さ計測工
法によれば、計測工程を削孔工程に取り込んでいるた
め、本来計測に要していた工数，工期を短縮し、工事費
用を削減することができる。また、計測専用の作業者が
不要であり、工数を低減することができる。また、人手
により行っていた計測を機械化することにより、計測値
の信頼性向上，品質向上を図ることができる。また、計
測専用の高所作業台車が不要であり、工費を削減するこ
とができる。

【００２２】一方、本発明の削孔装置は、削孔ロッドを
備えた削孔手段と、上記削孔ロッドの回転トルクを検出
する手段と、上記削孔手段の移動距離を検出する手段
と、上記両手段の検出結果から空洞の深さを算出する算
出手段とを備えており、これをトンネル空洞充填工事の
専用削孔機として用いることにより、計測工程を削孔工
程に取り込むことができ、人手を低減し、工数，工期を
短縮し、工事費用を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の削孔装置の一実施の形態を示す構成図
である。

【図２】上記削孔装置を用いた空洞深さ計測方法を示す
説明図である。

【図３】上記削孔装置を用いた空洞深さ計測方法を示す
説明図である。

【図４】上記削孔装置を用いた空洞深さ計測方法を示す
説明図である。

【図５】上記削孔装置を用いた空洞深さ計測方法を示す
説明図である。

【図６】時間とストロークの関係および時間と圧力の関
係を示すグラフである。

【図７】従来例の説明図である。

【符号の説明】

２削孔用ロッド２０覆工面２２空洞２２ａ壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者広村純一愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地東海ゴム工業株式会社内Ｆターム(参考） 2D055 LA13 LA16 2F062 AA02 AA42 BB20 BC80 CC27 CC30 EE00 EE01 EE62 FF03 FF22 FG07 GG37 GG90 LL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既設トンネルの覆工背面に生じた空洞の
深さを計測する方法であって、削孔時における削孔ロッ
ドの回転トルクおよび前進距離を監視し、削孔ロッドで
覆工面を削孔したのち空洞内を前進して空洞の壁面に達
したことを削孔ロッドの回転トルクの変動により検出
し、削孔後から壁面到達時までの削孔ロッドの前進距離
を計測することにより上記空洞の深さを割り出すように
したことを特徴とする空洞深さ計測工法。
【請求項２】削孔ロッドを備えた削孔手段と、上記削
孔ロッドの回転トルクを検出する手段と、上記削孔手段
の移動距離を検出する手段と、上記両手段の検出結果か
ら空洞の深さを算出する算出手段とを備えたことを特徴
とする削孔装置。