JP2002116026A - Measuring system for excavation position of shield machine - Google Patents
Measuring system for excavation position of shield machineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法にお
いてシールドマシーンの掘進位置をトータルステーショ
ンを用いて計測するシールドマシーンの掘進位置計測シ
ステムに関するものである。なお、トータルステーショ
ンとは、２点間を光波が往復する時間を測定して距離を
求める光波測距儀と電子制御されるトランシットを一体
化したものであり、目標位置に置かれたターゲットを視
準して測定キーを押すだけでターゲットへの水平角・鉛
直角・距離を測定して表示するとともに、測定データを
コンピュータで計算処理して種々の測量値を得るもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield machine excavation position measuring system for measuring the excavation position of a shield machine using a total station in a shield method. The total station is a unit that integrates a lightwave range finder and an electronically controlled transit that measures the time it takes for a lightwave to reciprocate between two points and an electronically controlled transit. Then, by simply pressing the measurement key, the horizontal angle, vertical angle, and distance to the target are measured and displayed, and the measured data is calculated and processed by a computer to obtain various survey values.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、地中を掘削しながら進むシールド
マシーンでは、予め設定された掘進経路である計画線に
沿って正しく掘進できるようにするためにシールドマシ
ーンの掘進位置を正確に計測する必要がある。上記シー
ルドマシーンの掘進位置を計測する装置としては、従
来、図７に示すように、シールドマシーン６０に連結さ
れた後方台車７１，７２，７３，７４の後方にトータル
ステーション８０をセットし、シールドマシーン６０の
背面に設けたミラー６０aを視準して計測を行ってい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, in a shield machine that advances while excavating underground, it is necessary to accurately measure the excavation position of the shield machine so that the excavation can be correctly performed along a planning line which is a preset excavation route. There is. Conventionally, as a device for measuring the excavation position of the shield machine, as shown in FIG. 7, a total station 80 is set behind a rear bogie 71, 72, 73, 74 connected to a shield machine 60. The measurement is performed while collimating the mirror 60a provided on the back of the camera.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の計測においては、後方台車７１，７２，７３，７４
によりトータルステーション８０からの光波やレーザ光
が遮断されたり、図示するように曲線トンネル掘進の際
のカーブ区間では見通しがきかない等の理由により、ト
ータルステーション８０及び基準点９０を頻繁に移動す
る、いわゆる盛替えをする必要があり、計測作業に多大
な労力が必要であるとともに作業効率が悪いという問題
を有していた。However, in the conventional measurement described above, the rear bogies 71, 72, 73, 74
In this case, light waves and laser beams from the total station 80 are cut off, or the total station 80 and the reference point 90 are frequently moved because the line of sight cannot be seen in a curved section during the excavation of the curved tunnel as shown in the figure. Therefore, there is a problem that a large amount of labor is required for the measurement work and the work efficiency is poor.
【０００４】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、自動でシールドマシーンの掘進位置
の計測ができるとともに、曲線トンネル掘進の際のカー
ブ区間を掘進する場合において、いわゆる盛替えを行わ
ずにシールドマシーンの掘進位置を計測することができ
るシールドマシーンの掘進位置計測システムを提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and it is possible to automatically measure the excavation position of a shield machine and to excavate a curved section when excavating a curved tunnel. An object of the present invention is to provide a shield machine excavation position measurement system capable of measuring the excavation position of a shield machine without performing replacement.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、地下孔を掘削しながら地中を掘
進するシールドマシーンに、マシーンの掘進位置を計測
するための視準用ミラーを備えるとともに、シールドマ
シーンの掘進位置の計測の基点となる計測用基準点をシ
ールドマシーンの掘進方向後方に設定し、シールドマシ
ーンに備えられた前記視準用ミラーと掘進方向後方に設
定された前記計測用基準点との間に、少なくとも２台の
トータルステーションを順次配置することによって、計
測用基準点を基準としたシールドマシーンの掘進位置
を、各トータルステーションを順次介して測定するよう
に構成したことを特徴とする。請求項２の発明は、請求
項１記載のシールドマシーンの掘進位置計測システムに
おいて、シールドマシーンには、地中内でのマシーンの
姿勢を計測する姿勢計測手段を付設するとともに、上記
トータルステーションによるシールドマシーンの位置計
測データと姿勢計測手段によるシールドマシーンの姿勢
計測データに基づいてシールドマシーンの掘進位置計測
データを算出する計測データ算出手段と、を備えたこと
を特徴とする。In order to achieve the above object, an object of the present invention is to provide a shield machine for digging underground while digging an underground hole, and a collimating machine for measuring a digging position of the machine. A mirror is provided, and a measurement reference point serving as a base point for measuring the excavation position of the shield machine is set behind the shield machine in the excavation direction, and the collimating mirror provided in the shield machine and the excavation direction are set behind the shield machine. By arranging at least two total stations sequentially between the measurement reference points, the excavation position of the shield machine with respect to the measurement reference points is sequentially measured through each total station. Features. According to a second aspect of the present invention, there is provided the shield machine excavation position measuring system according to the first aspect, wherein the shield machine is provided with attitude measuring means for measuring an attitude of the machine in the ground, and the shield machine is provided by the total station. And measurement data calculation means for calculating excavation position measurement data of the shield machine based on the position measurement data of the shield machine and the attitude measurement data of the shield machine by the attitude measurement means.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるシールド
マシーンの掘進位置計測システムについて、その実施の
形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。図１及び
図２は、シールドマシーンによってトンネルの曲線部分
を掘進する場合において、本発明のシールドマシーンの
掘進位置計測システムの構成を示した構成図及びその平
面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A system for measuring the excavation position of a shield machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing an embodiment thereof. 1 and 2 are a configuration diagram and a plan view showing a configuration of a system for measuring the excavation position of a shield machine of the present invention when excavating a curved portion of a tunnel by a shield machine.
【０００７】図１に示すように、本発明のシールドマシ
ーンの掘進位置計測システムは、地下孔を掘削しながら
地中を掘進するシールドマシーン１０と、シールドマシ
ーンの掘進方向後方で、シールドマシーンの掘進位置の
計測の基点となる計測用基準点２０と、前記シールドマ
シーン１０と計測用基準点２０との間に配置され、シー
ルドマシーン１０の位置を計測する２個のトータルステ
ーション３０及び４０と、該トータルステーション３０
及び４０によるシールドマシーン１０の位置計測データ
とシールドマシーン１０の姿勢計測データに基づいてシ
ールドマシーンの掘進位置計測データを算出する計測デ
ータ算出手段５０と、を備えて構成されている。なお、
上記姿勢計測データは、姿勢計測手段により計測される
シールドマシンの地中での姿勢に関する計測データで、
本実施形態においては、シールドマシンの方位角、ロー
リング角度及びピッチング角度を示す。As shown in FIG. 1, a shield machine excavation position measuring system according to the present invention includes a shield machine 10 which excavates underground while excavating an underground hole, and a shield machine excavation in the excavation direction of the shield machine. A measurement reference point 20 serving as a base point for position measurement, two total stations 30 and 40 arranged between the shield machine 10 and the measurement reference point 20 for measuring the position of the shield machine 10; 30
And 40, a measurement data calculating means 50 for calculating the excavation position measurement data of the shield machine based on the position measurement data of the shield machine 10 and the posture measurement data of the shield machine 10. In addition,
The attitude measurement data is measurement data on the attitude of the shield machine in the ground measured by the attitude measuring means,
In the present embodiment, the azimuth, rolling angle and pitching angle of the shield machine are shown.
【０００８】シールドマシーン１０は、トンネル内壁セ
グメントＳを順次組み立てながら地下孔を掘削するもの
で、その本体内にはマシーン１０の方位角度等の姿勢を
計測する姿勢計測手段として、ジャイロコンパス１０ａ
が内蔵されている。また、その本体部の背面には、トー
タルステーション３０からの測距、測角用の光波やレー
ザ光が照射される視準ターゲットとなる視準用ミラー１
０ｂが配設されており、この視準用ミラー１０ｂは、後
方のトータルステーション３０を誘導するための赤外線
発光器（図示せず）を備えて構成されている。なお、上
記視準用ミラー１０ｂは、本実施形態においては、上述
のように赤外線発光器を備えて構成されているが、この
赤外線発光器の代わりにトータルステーション３０から
のレーザー光を反射してトータルステーション３０を誘
導するためのレーザー光反射ミラーを備える構成として
もよい。The shield machine 10 is for excavating an underground hole while sequentially assembling the tunnel inner wall segments S, and includes a gyro compass 10a as a posture measuring means for measuring a posture such as an azimuth angle of the machine 10 in a main body thereof.
Is built-in. A collimating mirror 1 serving as a collimating target irradiated with light waves or laser beams for distance measurement and angle measurement from the total station 30 is provided on the back of the main body.
The collimating mirror 10b is provided with an infrared light emitter (not shown) for guiding the rear total station 30. In the present embodiment, the collimating mirror 10b is provided with the infrared light emitting device as described above, but instead of this infrared light emitting device, the laser light from the total station 30 is reflected and the May be provided with a laser light reflecting mirror for guiding the light.
【０００９】計測用基準点２０は、シールドマシーン１
０の掘進位置を計測するための基点となる計測用の基準
点で、シールドマシーン１０の掘進方向の後方のセグメ
ントＳ内に設定され、上記視準用ミラー１０ｂと同様
に、前方のトータルステーション４０を誘導するための
赤外線発光器（図示せず）を備えて設置されている。The measurement reference point 20 is a shield machine 1
A reference point for measurement, which is a base point for measuring the excavation position of 0, is set in the segment S behind the shield machine 10 in the excavation direction, and guides the front total station 40 in the same manner as the collimating mirror 10b. It is provided with an infrared light emitter (not shown) for performing the operation.
【００１０】ここで、上記計測用基準点２０は、セグメ
ントＳ内の任意の位置に固定して設置される固定式の計
測用基準点として設定されている。推進工法と異なり、
シールド工法においては、シールドマシーンの直後は不
安定であっても更に後方のセグメントの位置は安定して
いるので、そこに計測用基準点を設定することができる
のである。なお、上述した視準用ミラー１０ｂの場合と
同様に、計測用基準点２０において、赤外線発光器の代
わりにレーザー光反射ミラーを備える構成としてもよ
い。The measurement reference point 20 is set as a fixed measurement reference point that is fixedly installed at an arbitrary position in the segment S. Unlike the propulsion method,
In the shield method, even though the position is unstable immediately after the shield machine, the position of the segment further behind is stable, so that the measurement reference point can be set there. As in the case of the collimating mirror 10b described above, a configuration may be adopted in which a laser light reflecting mirror is provided at the measurement reference point 20 instead of the infrared light emitter.
【００１１】トータルステーション３０及び４０は、ト
ランシット及び光波距理計が同軸構造に組み込まれた測
量機で、目標ターゲットまでの距離、水平角度、鉛直角
度を同時測定するものである。これらトータルステーシ
ョン３０及び４０は、上記シールドマシーン１０の視準
用ミラー１０ｂと計測用基準点２０との間に順次配置さ
れることによって、計測用基準点２０を基点としたシー
ルドマシーン１０の掘進位置を各トータルステーション
を順次介して測定することができるのである。The total stations 30 and 40 are surveying instruments in which a transit and an optical distance meter are incorporated in a coaxial structure, and simultaneously measure a distance to a target, a horizontal angle, and a vertical angle. The total stations 30 and 40 are sequentially arranged between the collimating mirror 10b of the shield machine 10 and the measurement reference point 20, so that the excavation position of the shield machine 10 with the measurement reference point 20 as a base point can be determined. Measurements can be made sequentially through the total station.
【００１２】具体的な配置としては、図１に示すよう
に、シールドマシーン１０の後方において、第１のトー
タルステーション３０が後方台車３１上に載置されて配
置されており、さらに、このトータルステーション３０
の後方に第２のトータルステーション４０が取付け用架
台４１によりセグメントＳの天井面に取り付けられて配
置されている。As a specific arrangement, as shown in FIG. 1, a first total station 30 is placed and arranged on a rear bogie 31 behind the shield machine 10.
A second total station 40 is attached to the ceiling surface of the segment S by an attachment base 41 and disposed behind.
【００１３】さらに、シールドマシーンがトンネルの曲
線部分を掘進する時には、図２に示すように、シールド
マシン１０と計測用基準点２０との間でそれぞれが見通
せる位置にトータルステーション３０及び４０を配置す
る。見通し可能であれば、計測用基準点２０は立坑等の
トンネル外に設定することが可能であるが、トンネルの
曲率半径が小さい場合には見通しがきかなくなるため、
計測用基準点２０を順次進めるものとする。Further, when the shield machine excavates the curved portion of the tunnel, as shown in FIG. 2, the total stations 30 and 40 are arranged between the shield machine 10 and the measurement reference point 20 at positions where they can be seen. If the line of sight is possible, the measurement reference point 20 can be set outside the tunnel such as a shaft, but if the radius of curvature of the tunnel is small, the line of sight cannot be seen.
It is assumed that the measurement reference points 20 are sequentially advanced.
【００１４】上記トータルステーション３０は、シール
ドマシーン１０との位置関係を計測するもので、シール
ドマシーン１０の視準用ミラー１０ｂから発光される赤
外線をキャッチすることにより自動で視準用ミラー１０
ｂを追尾する自動追尾型のトータルステーションであ
る。The total station 30 measures the positional relationship with the shield machine 10, and automatically catches infrared rays emitted from the collimating mirror 10b of the shield machine 10 to automatically measure the collimating mirror 10.
This is an automatic tracking type total station that tracks b.
【００１５】この自動追尾型のトータルステーション３
０は、図４に示すように、水平維持装置３０aを介して
後方台車３１上に配置されている。また、この後方台車
３１には、シールドマシーン１０のピッチング角度及び
ローリング角度を計測するための姿勢計測手段としての
傾斜計（図示せず）が付設されている。This automatic tracking type total station 3
0 is arranged on the rear bogie 31 via the leveling device 30a as shown in FIG. Further, the rear bogie 31 is provided with an inclinometer (not shown) as attitude measuring means for measuring the pitching angle and the rolling angle of the shield machine 10.
【００１６】また、トータルステーション４０は、計測
用基準点２０との位置関係を計測するもので、トータル
ステーション３０と計測用基準点２０との間で、トータ
ルステーション３０及び計測用基準点２０を見通せる位
置に取付け架台４１によりセグメントＳ内の例えば天井
面に取付けられて配置されている。The total station 40 measures the positional relationship with the measurement reference point 20, and is mounted between the total station 30 and the measurement reference point 20 at a position where the total station 30 and the measurement reference point 20 can be seen. The frame 41 is attached to, for example, a ceiling surface in the segment S and is arranged.
【００１７】図５（ａ）は、上記取付け用架台４１にト
ータルステーション４０が載置されてセグメントＳの天
井面に取付けられた状態を示す正面図である。同図に示
すように、この取付け用架台４１は、断面ほぼコ字型に
形成されており、トータルステーション４０が載置され
る載置板４１ａ及びこの載置板４１ａの両端部から延設
され、セグメントＳの天井面に取付けられる一対の支持
片４１ｂ、４１ｂとから構成されている。FIG. 5A is a front view showing a state where the total station 40 is mounted on the mounting base 41 and mounted on the ceiling surface of the segment S. As shown in the figure, the mounting base 41 has a substantially U-shaped cross section, and is extended from a mounting plate 41a on which the total station 40 is mounted and both ends of the mounting plate 41a. It comprises a pair of support pieces 41b, 41b attached to the ceiling surface of the segment S.
【００１８】そして、上記トータルステーション４０
は、取付け用架台４１の載置板４１ａ上に載置され、さ
らにこの取付け用架台４１がセグメントＳの天井面に取
付けられることによりトータルステーション３０及び計
測用基準点２０との間に配置され、これらのトータルス
テーション３０及び４０の位置関係を計測して計測デー
タ算出手段５０に送信するのである。なお、このトータ
ルステーション４０は、上記トータルステーション３０
と同様に自動追尾型のトータルステーションである。The total station 40
Are mounted on the mounting plate 41a of the mounting base 41, and furthermore, the mounting base 41 is mounted on the ceiling surface of the segment S to be disposed between the total station 30 and the measurement reference point 20. Is measured and transmitted to the measurement data calculation means 50. The total station 40 is the same as the total station 30.
It is an automatic tracking type total station as well as.
【００１９】計測データ算出手段５０は、計測用基準点
２０の位置データと、上記トータルステーション３０，
４０からの位置計測データと、姿勢計測手段であるジャ
イロコンパス１０ａ及び傾斜計によるシールドマシーン
１０の姿勢計測データと、に基づいてシールドマシーン
１０の掘進位置計測データを算出するもので、本実施形
態においては、パーソナルコンピュータ（以下、パソコ
ン５０と呼ぶ）が用いられている。The measurement data calculating means 50 stores the position data of the measurement reference point 20 and the total station 30,
In this embodiment, the excavation position measurement data of the shield machine 10 is calculated based on the position measurement data from the position measurement data 40 and the posture measurement data of the shield machine 10 using the gyrocompass 10a and the inclinometer as the posture measurement means. Uses a personal computer (hereinafter, referred to as a personal computer 50).
【００２０】上記パソコン５０には、インターフェイス
ボックス５１を介して、シールドマシーン１０のジャイ
ロコンパス１０ａ及びトータルステーション３０及び４
０からの出力信号が入力されている。ここで、上記出力
信号の伝送には、伝送距離の長いシリアル通信の規格で
あるＲＳ４２２の通信規格が使用されており、ジャイロ
コンパス１０a及びトータルステーション３０及び４０
から伝送される計測データは、インターフェイスボック
ス５１でシリアル通信の標準規格であるＲＳ２３２に変
換されてパソコン５０に入力される構成となっている。The gyrocompass 10a of the shield machine 10 and the total stations 30 and 4 are connected to the personal computer 50 via an interface box 51.
An output signal from 0 is input. Here, the transmission of the output signal uses a communication standard of RS422, which is a serial communication standard having a long transmission distance, and includes a gyrocompass 10a and total stations 30 and 40.
Is transmitted to the personal computer 50 after being converted by the interface box 51 into RS232, which is a standard for serial communication.
【００２１】そして、シールドマシーン１０に内蔵され
たジャイロコンパス１０ａ及び傾斜計により計測された
シールドマシーン１０本体の方位角度、ピッチング角
度、ローリング角度を姿勢計測データとしてパソコン５
０に入力するとともに、トータルステーション３０及び
４０により計測された位置計測データを入力し、これら
の計測データを演算処理してシールドマシーンの掘進位
置を計測して、この演算結果を表示画面に表示する。The azimuth angle, pitching angle and rolling angle of the shield machine 10 measured by the gyrocompass 10a and the inclinometer built in the shield machine 10 are used as attitude measurement data for the personal computer 5.
In addition to inputting 0, the position measurement data measured by the total stations 30 and 40 is input, and the measurement data is processed to measure the excavation position of the shield machine, and the calculation result is displayed on the display screen.
【００２２】また、上記パソコン５０は、インターフェ
イスボックス５１及びモデム５２を介して地上に設けら
れた制御室内のパソコン（図示せず）に接続されてお
り、パソコン５０で演算処理された演算結果は、上記パ
ソコンに送信され、該パソコンの表示画面に表示される
構成となっている。The personal computer 50 is connected to a personal computer (not shown) in a control room provided on the ground via an interface box 51 and a modem 52. The information is transmitted to the personal computer and displayed on the display screen of the personal computer.
【００２３】つぎに、上記のように構成された本発明の
シールドマシーンの掘進位置計測システムの計測動作に
ついて説明する。まず、図１に示すように、トータルス
テーション４０は、計測用基準点２０から発光される赤
外線をキャッチして自動で追尾し、該計測用基準点２０
との位置関係を計測する。また、トータルステーション
３０は、シールドマシーン１０の後方に設けられた視準
用ミラー１０ｂを自動で追尾し、シールドマシーン１０
との位置関係を計測する。そしてこれらトータルステー
ション３０及び４０の各々の位置関係を計測することに
よりシールドマシーン１０の掘進位置を計測し、計測デ
ータをパソコン５０に送信する。上記トータルステーシ
ョン３０及び４０の具体的な位置関係の計測は、各々の
トータルステーションの本体内に内蔵された視準用の赤
外線発光部から発光される赤外線をキャッチし、さらに
本体内に内蔵された側距、側角用の反射プリズムに光波
やレーザー光を照射して、互いにサーチ、自動視準、側
距、側角することにより行う。なお、上記赤外線発光部
の代わりにレーザー光を反射して他方のトータルステー
ション３０を誘導するレーザー光反射ミラーを備える構
成としてもよい。Next, the measurement operation of the shield machine excavation position measuring system of the present invention configured as described above will be described. First, as shown in FIG. 1, the total station 40 catches infrared light emitted from the measurement reference point 20 and automatically tracks the infrared ray.
Measure the positional relationship with. Further, the total station 30 automatically tracks the collimating mirror 10b provided behind the shield machine 10, and
Measure the positional relationship with. Then, the excavation position of the shield machine 10 is measured by measuring the positional relationship of each of the total stations 30 and 40, and the measurement data is transmitted to the personal computer 50. The specific positional relationship between the total stations 30 and 40 is measured by catching infrared light emitted from a collimating infrared light emitting unit built in the main body of each total station, and further measuring a side distance, built in the main body. This is performed by irradiating the reflecting prism for the side angle with a light wave or a laser beam, and performing search, automatic collimation, side distance, and side angle with each other. Note that a configuration may be employed in which a laser light reflecting mirror that reflects laser light and guides the other total station 30 instead of the infrared light emitting unit is provided.
【００２４】一方、シールドマシーン１０内に内蔵され
たジャイロコンパス１０ａ及び後方台車に付設された傾
斜計は、地中を掘進中のシールドマシーン１０の方位角
度、ピッチング角度、ローリング角度を計測し、この計
測データをパソコン５０に送信する。On the other hand, a gyrocompass 10a built in the shield machine 10 and an inclinometer attached to the rear bogie measure the azimuth angle, pitching angle, and rolling angle of the shield machine 10 excavating in the ground. The measurement data is transmitted to the personal computer 50.
【００２５】パソコン５０は、上記トータルステーショ
ン３０及び４０からの位置計測データ、ジャイロコンパ
ス１０ａからの方位角度、傾斜計からのピッチング角
度、ローリング角度の姿勢計測データに基づいて演算処
理を行い、演算結果をシールドマシーン１０の掘進位置
計測結果として表示部に表示するとともに、該計測結果
を地上のパソコンに送信する。The personal computer 50 performs arithmetic processing based on the position measurement data from the total stations 30 and 40, the azimuth angle from the gyro compass 10a, the pitching angle from the inclinometer, and the attitude measurement data of the rolling angle. The measurement result of the excavation position of the shield machine 10 is displayed on the display unit, and the measurement result is transmitted to a personal computer on the ground.
【００２６】そして、上記のように、トータルステーシ
ョン３０及び４０による位置計測データ、ジャイロコン
パス１０ａ及び傾斜計からの姿勢計測データが常時パソ
コン５０に送信され、該パソコン５０で演算処理するこ
とにより、シールドマシーン１０の掘進位置と姿勢をリ
アルタイムで計測することができる。As described above, the position measurement data from the total stations 30 and 40, and the posture measurement data from the gyro compass 10a and the inclinometer are constantly transmitted to the personal computer 50, and the personal computer 50 performs arithmetic processing on the data. Ten excavation positions and postures can be measured in real time.
【００２７】そして、本実施形態のように、シールドマ
シーンによってトンネルの曲線部分を掘進している時に
おいて、トータルステーション３０はシールドマシーン
１０の後方で視準用ミラー１０ｂを常時視準することが
できる位置に位置し、またトータルステーション４０
は、トータルステーション３０及び計測用基準点２０を
見通せる位置に配置されているため、曲率半径が小さく
急カーブの堀進時でも、シールドマシーンの掘進位置計
測時にトータルステーション及び基準点を頻繁に移動す
るいわゆる盛替えをする必要がなくなる。これにより、
曲率半径が小さく急カーブの堀進時でも、計測作業の労
力が軽減されるとともに、作業効率を良くすることがで
きる。When the tunnel section is excavated by the shield machine as in the present embodiment, the total station 30 is positioned behind the shield machine 10 at a position where the collimating mirror 10b can always be collimated. Located and total station 40
Is located at a position where the total station 30 and the measurement reference point 20 can be seen through, so that the so-called heap that frequently moves the total station and the reference point when measuring the excavation position of the shield machine even when the radius of curvature is small and a sharp curve is excavated. There is no need to change. This allows
Even when the radius of curvature is small and a sharp curve is being dug, the labor of the measurement work can be reduced and the work efficiency can be improved.
【００２８】また、上記トータルステーション３０及び
４０は自動追尾型のトータルステーションを用いてお
り、さらに、シールドマシーン１０に内蔵されたジャイ
ロコンパス１０ａ及び後方台車に設けられた傾斜計によ
り常時シールドマシーン１０の方位角度、ピッチング角
度及びローリング角度の姿勢計測データが送信されるた
め、シールドマシーンの掘進位置計測時において、人手
を必要とせず、労力の軽減を図ることができるという効
果がある。The total stations 30 and 40 use an automatic tracking type total station. Further, a gyrocompass 10a built in the shield machine 10 and an azimuth angle of the shield machine 10 are constantly controlled by an inclinometer provided on a rear bogie. Since the posture measurement data of the pitching angle and the rolling angle are transmitted, there is an effect that no labor is required and the labor can be reduced when measuring the excavation position of the shield machine.
【００２９】なお、上述した実施形態においては、トー
タルステーション４０は、取付け用架台４１によりセグ
メントＳの天井面に取付けられて配設されていたが、図
５（ｂ）に示すように、取付け用架台４１を用いてセグ
メントＳの側壁面に取付けて配設する構成としてもよ
い。これは、例えば、セグメントＳ内の天井面にトータ
ルステーションを配設した場合に、後方台車３２がトー
タルステーション４０からの光波或いはレーザ光を遮蔽
するような位置に位置する場合に特に有効となる。In the embodiment described above, the total station 40 is mounted on the ceiling surface of the segment S by the mounting base 41. However, as shown in FIG. It may be configured to be attached to the side wall surface of the segment S using 41 and disposed. This is particularly effective when, for example, the total station is provided on the ceiling surface in the segment S, and the rear bogie 32 is located at a position where the rear bogie 32 blocks light waves or laser beams from the total station 40.
【００３０】また、上述した実施の形態においては、一
方のトータルステーション３０は、後方台車３１上に配
置されていたが、このトータルステーション３０をトー
タルステーション４０と同様に、取付け用架台によりセ
グメントＳ内に取付けて配設する構成としてもよい。こ
の場合、トータルステーション３０及び４０は、それぞ
れ取付け用架台によりセグメントＳ内に固定して配設さ
れることにより、シールドマシーン１０及びこのシール
ドマシーン１０に連結された後方台車が移動している場
合においても、シールドマシーン１０の位置を測定する
ことができる。In the above-described embodiment, one total station 30 is disposed on the rear bogie 31. However, this total station 30 is mounted in the segment S by a mounting frame similarly to the total station 40. It may be configured to be disposed. In this case, the total stations 30 and 40 are each fixedly disposed in the segment S by the mounting stand, so that the shield machine 10 and the rear bogie connected to the shield machine 10 are moving. , The position of the shield machine 10 can be measured.
【００３１】さらにまた、上記実施の形態においては、
２個のトータルステーションを用いてシールドマシンの
位置計測を行っていたが、トータルステーションの数は
これに限らず、図３に示すように、トータルステーショ
ンの数は２個以上であればいくつ配置してもよい。ま
た、上記実施形態においては、トータルステーション４
０は取付け用架台４１によりセグメントＳ内に配置され
ていたが、図４に示すトータルステーション３０と同様
に、このトータルステーションを後方台車上に載置する
構成としても構わない。この場合、図６に示すように、
後方台車３３上に載置されたトータルステーション（以
下、トータルステーション３５）の後方に設置された計
測用の基準点は、２個の計測用基準点２０ａ及び２０ｂ
とから構成される。すなわち、上記トータルステーショ
ン３５は、シールドマシーン１０の後方に連結された後
方台車３３上に載置され、シールドマシーン１０の掘進
とともに移動するため、上記２個の基準点２０ａ、２０
ｂを基に後方交会法を用いて後方台車３３上のトータル
ステーション３５の位置を計測することができる構成と
なっている。Further, in the above embodiment,
Although the position measurement of the shield machine was performed using two total stations, the number of total stations is not limited to this, and as shown in FIG. 3, any number of total stations may be arranged as long as the number is two or more. . Further, in the above embodiment, the total station 4
Although the reference numeral 0 is arranged in the segment S by the mounting base 41, the total station may be mounted on a rear carriage similarly to the total station 30 shown in FIG. In this case, as shown in FIG.
The reference points for measurement installed behind the total station (hereinafter, total station 35) mounted on the rear carriage 33 are two measurement reference points 20a and 20b.
It is composed of That is, since the total station 35 is mounted on the rear bogie 33 connected to the rear of the shield machine 10 and moves with the excavation of the shield machine 10, the two reference points 20a, 20
The position of the total station 35 on the rear bogie 33 can be measured using the rear resection method based on b.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明の請求項１では、シールドマシー
ンに備えられた視準用ミラーと掘進方向後方に設定され
た計測用基準点との間に、少なくとも２台のトータルス
テーションを順次配置することによって、計測用基準点
を基準としたシールドマシーンの掘進位置を、各トータ
ルステーションを順次介して測定するように構成して、
トータルステーションを順次介してシールドマシーンの
掘進位置を計測するように構成したので、シールド工法
においてトンネルの曲線部分を掘進する時に、計測用基
準点を立孔に設定せずに後方のセグメントに設定するこ
とができるので、従来困難であった急カーブのトンネル
でも盛替えをすることなく、掘進することが可能となっ
た。この結果、シールドマシンの掘進位置の計測作業の
労力の軽減を図ることができ、作業効率を良くすること
ができるという効果がある。請求項２の発明は、請求項
１記載のシールドマシーンの掘進位置計測システムにお
いて、シールドマシーンには、地中でのマシーンの姿勢
を計測する姿勢計測手段を付設するとともに、上記トー
タルステーションによるシールドマシーンの位置計測デ
ータと姿勢計測手段によるシールドマシーンの姿勢計測
データに基づいてシールドマシーンの掘進位置計測デー
タを算出する計測データ算出手段とを備えて、トータル
ステーションを順次介してシールドマシーンの掘進位置
を計測するように構成したので、シールド工法において
トンネルの曲線部分を掘進する時に、計測用基準点を立
孔に設定せずに後方のセグメントに設定することができ
るので、従来困難であった急カーブのトンネルでも盛替
えをすることなく掘進することが可能となるとともに、
計測データ算出手段によりシールドマシーンの掘進位置
を算出することでリアルタイムでシールドマシーンの掘
進位置を計測することができるようになった。この結
果、シールドマシンの掘進位置の計測作業の労力の軽減
を図ることができ、作業効率を良くすることができると
いう効果がある。According to the first aspect of the present invention, at least two total stations are sequentially arranged between the collimating mirror provided on the shield machine and the measurement reference point set rearward in the excavation direction. , The excavation position of the shield machine based on the measurement reference point is configured to be sequentially measured through each total station,
Since the excavation position of the shield machine is measured sequentially through the total station, when excavating the curved part of the tunnel in the shield method, the measurement reference point should be set in the rear segment instead of the vertical hole As a result, tunnels with sharp curves, which were difficult in the past, can be excavated without having to replace them. As a result, the labor for measuring the excavation position of the shield machine can be reduced, and the working efficiency can be improved. According to a second aspect of the present invention, in the shield machine excavation position measuring system according to the first aspect, the shield machine is provided with attitude measuring means for measuring the attitude of the machine in the ground, and the shield station is mounted on the shield machine by the total station. Measurement data calculating means for calculating the excavation position measurement data of the shield machine based on the position measurement data and the posture measurement data of the shield machine by the attitude measurement means, so that the excavation position of the shield machine is sequentially measured through the total station. When excavating the curved part of the tunnel in the shield method, it is possible to set the measurement reference point in the rear segment without setting the vertical hole, so even in the case of a sharp curve tunnel which was difficult in the past, If it becomes possible to excavate without refining Moni,
By calculating the excavation position of the shield machine by the measurement data calculation means, the excavation position of the shield machine can be measured in real time. As a result, the labor for measuring the excavation position of the shield machine can be reduced, and the working efficiency can be improved.
【図１】本発明にかかるシールドマシーンの掘進位置計
測システムの基本的な構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a basic configuration of a system for measuring the excavation position of a shield machine according to the present invention.
【図２】本発明にかかるシールドマシーンの掘進位置計
測システムを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a system for measuring the excavation position of a shield machine according to the present invention.
【図３】本発明にかかるシールドマシーンの掘進位置計
測システムの別の形態を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the shield machine excavation position measuring system according to the present invention.
【図４】本発明にかかるシールドマシーンの掘進位置計
測システムのトータルステーションを示す正面図であ
る。FIG. 4 is a front view showing a total station of the system for measuring the excavation position of the shield machine according to the present invention.
【図５】本発明にかかるシールドマシーンの掘進位置計
測システムのトータルステーションを示す正面図であ
る。FIG. 5 is a front view showing a total station of the system for measuring the excavation position of the shield machine according to the present invention.
【図６】本発明にかかるシールドマシーンの掘進位置計
測システムの別の形態を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing another embodiment of the shield machine excavation position measuring system according to the present invention.
【図７】従来のシールドマシーンの掘進位置計測システ
ムを示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a conventional excavation position measuring system for a shield machine.
１０ シールドマシーン １０ａ ジャイロコンパス、姿勢計測手段 ２０ 計測用基準点 ３０ トータルステーション（前方） ４０ トータルステーション（後方） ５０ 計測データ算出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Shield machine 10a Gyro compass, attitude measuring means 20 Measurement reference point 30 Total station (front) 40 Total station (rear) 50 Measurement data calculating means
Claims (2)
ルドマシーンに、マシーンの掘進位置を計測するための
視準用ミラーを備えるとともに、シールドマシーンの掘
進位置の計測の基点となる計測用基準点をシールドマシ
ーンの掘進方向後方に設定し、 シールドマシーンに備えられた前記視準用ミラーと掘進
方向後方に設定された前記計測用基準点との間に、少な
くとも２台のトータルステーションを順次配置すること
によって、 計測用基準点を基準としたシールドマシーンの掘進位置
を、各トータルステーションを順次介して測定するよう
に構成したことを特徴とするシールドマシーンの掘進位
置計測システム。A shield machine for digging in the ground while digging an underground hole is provided with a collimating mirror for measuring the digging position of the machine, and a measurement reference as a base point for measuring the digging position of the shield machine. Setting a point behind the shield machine in the excavation direction, and sequentially disposing at least two total stations between the collimating mirror provided on the shield machine and the measurement reference point set rearward in the excavation direction. Wherein the excavation position of the shield machine with respect to the measurement reference point is sequentially measured via each total station.
ンの姿勢を計測する姿勢計測手段を付設するとともに、
上記トータルステーションによるシールドマシーンの位
置計測データと姿勢計測手段によるシールドマシーンの
姿勢計測データに基づいてシールドマシーンの掘進位置
計測データを算出する計測データ算出手段と、を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載のシールドマシーンの
掘進位置計測システム。2. The shield machine is provided with attitude measuring means for measuring the attitude of the machine in the ground.
2. A measurement data calculating means for calculating excavation position measurement data of the shield machine based on the position measurement data of the shield machine by the total station and the posture measurement data of the shield machine by the attitude measurement means. The excavation position measuring system of the shield machine described in the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305099A JP2002116026A (en) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | Measuring system for excavation position of shield machine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000305099A Pending JP2002116026A (en) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | Measuring system for excavation position of shield machine |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002116026A (en) |
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