JP2004028632A - Position measuring method of shield machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position measuring method of a shield machine which can measure, in real time, positions from a starting vertical shaft of a plurality of trunk part members of the shield machine, without mounting an azimuth meter on the shield machine, prevent submersion of the azimuth meter, and reduce investment cost. <P>SOLUTION: Especially, during tunnel excavation, intermediate folding angle of intermediate folding parts and the shield distance which is shielded by the shield machine after a first process are measured in real time (third process). The positions from the starting vertical shaft of the plurality of trunk part members are calculated in real time (fourth process), based on the position of an axial center line of the shield machine which is obtained in a second process, the position of a reference trunk part member out of the plurality of truck part members, the intermediate folding angles of the intermediate folding parts and the shield distance which are measured in the third process. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は掘進機の位置計測方法に関し、特に、掘進機の複数の胴部材の発進立坑からの位置を、掘進機に方位計を搭載することなくリアルタイムで算出できるようにした位置計測方法に関する
【0002】
【従来の技術】従来、比較的小径の下水道管等を地中に配設する場合、発進立坑から発進させた掘進機でトンネルを掘進しつつ、そのトンネル内に複数のヒューム管等の覆工管(例えば、1本の長さ約 2400mm )を発進立坑から1本ずつ継ぎ足しながら元押し装置で押し込んでいくという工法が実用化されている。尚、元押し装置による押し込み力で掘進機を推進させるのが一般的である。
【0003】
この種の工法において、掘進機の発進立坑からの位置を計測する場合、作業者が覆工管内に入って実測できない場合には、複数の走行管(例えば、1本の長さ約 2400mm )を発進立坑から1本ずつ継ぎ足しながらトンネル内(覆工管内)に直列状に接続した状態で配置し、これら複数の走行管内を走行体を走行させて、掘進機の発進立坑からの距離と方位角とを計測して掘進機の位置を算出するようにしている。
【0004】
走行体に方位計を搭載して方位角を計測するのが一般的であり、この走行体を掘進機内に格納し方位計を掘進機に搭載した状態にして、掘進機の掘進距離と方位角をリアルタイムで計測し、その掘進距離と方位角を用いて掘進機の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出することが可能になる。掘進機に方位計を別途搭載した場合には、走行体を掘進機内に格納しなくても、掘進機の掘進距離と方位角をリアルタイムに計測して、その掘進距離と方位角を用いて掘進機の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出できるようになる。
【0005】
ここで、走行体がワイヤ牽引式の走行体である場合には、走行体に連結されたワイヤを巻き取るフロントワインダとリヤワインダとを掘進機側と発進立坑側とに夫々設け、例えば、フロントワインダでワイヤを巻き取って、走行体を掘進機に向けて走行させ、その際にリヤワインダからのワイヤの繰り出し量を計測し、そのワイヤ繰り出し量から走行体の走行距離を求める技術は存在する。
【0006】
また、特開平5−22036 号公報には、トンネル内に沿って配設された推進管(走行管)内を自走式台車を走行させ、その自走式台車が掘進機に向けて走行する際に、発進立坑側に設けた巻き取り装置から延びるケーブルを引っ張り、その巻き取り装置からのケーブルの繰り出し量から、自走式台車の走行距離を計測する技術が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来、掘進機と発進立坑の間のトンネル内に沿って走行体を移動させて、掘進機の発進立坑からの距離と方位角とを計測して掘進機の位置を算出できる。そして、掘進機に方位計を搭載した状態で、掘進機の掘進距離と方位角とをリアルタイムで計測して、その掘進距離と方位角とに基づいて掘進機の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出できる。しかし、掘進機に搭載された方位計で方位角をリアルタイムで正確に計測することは、特に掘進距離が長くなる程難しくなり、依って、掘進機の位置をリアルタイムで正確に計測することは難しい。
【0008】
そこで、高性能の方位計を掘進機に搭載することが考えられるが、設備コストが高価になるし、高性能とはいえ、掘進機の方位角をリアルタイムで正確に計測するには限界がある。また、高性能の方位計は比較的大型になるため、その方位計を走行体に搭載する場合には、走行体が大型になって走行管も大型になり、それ故、小径の覆工管内に複数の走行管を配置して走行体を走行させることができないという虞がある。
【0009】
また、方位計を掘進機に搭載していると、雨が振った場合等に方位計が水没する虞があり、そうなると、方位計が損傷して大きな被害が被る。
本発明の目態は、掘進機に方位計を搭載することなく掘進機の複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで正確に計測でき、方位計の水没を防止し、設備コストを低減できる掘進機の位置計測方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の掘進機の位置計測方法は、複数の胴部材を中折れ可能な中折れ部を介して直列状に連結してなる遠隔操作型自動掘進機の発進立坑からの位置を計測する方法において、掘削中断状態において、トンネル内に沿って計測用走行体を移動させて掘進機最後尾の胴部材の発進立坑からの位置を計測すると共に、中折れ部の中折れ角を計測する第1工程と、前記計測した掘進機最後尾の胴部材の位置と中折れ部の中折れ角とを用いて、掘進機の複数の胴部材の発進立坑からの位置を算出して掘進機の軸心ラインの位置を算出する第2工程と、トンネル掘削中に、中折れ部の中折れ角と第1工程後に掘進機で掘進した掘進距離をリアルタイムで計測する第3工程と、前記第2工程で求めた掘進機の軸心ラインの位置および複数の胴部材のうちの基準胴部材の位置と、第3工程で計測した中折れ部の中折れ角および掘進距離とに基づいて、複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出する第4工程とを備えたことを特徴とするものである。
【0011】
この掘進機の位置計測方法では、第1工程において、掘削中断状態において、トンネル内に沿って計測用走行体を移動させて掘進機最後尾の胴部材の発進立坑からの位置を計測すると共に、中折れ部の中折れ角を計測する。次に第2工程において、第1工程で計測した掘進機最後尾の胴部材の位置と中折れ部の中折れ角とを用いて、掘進機の複数の胴部材の発進立坑からの位置を算出して掘進機の軸心ラインの位置を算出する。その後第3工程において、トンネル掘削中に、中折れ部の中折れ角と第1工程後に掘進機で掘進した掘進距離をリアルタイムで計測し、第4工程において、第2工程で求めた掘進機の軸心ラインの位置および複数の胴部材のうちの基準胴部材の位置と、第3工程で計測した中折れ部の中折れ角および掘進距離とに基づいて、複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出する。
【0012】
第1工程においては、走行体に少なくとも3次元方位計を搭載しておき、この走行体をトンネル内に沿って掘進機と発進立坑との間を移動させることで、掘進機最後尾の胴部材の発進立坑からの距離と方位角とを計測して掘進機最後尾の胴部材の位置を計測することができる。この第1工程で掘進機最後尾の胴部材の位置を計測した後において、トンネル掘進中の第3工程では方位計を用いて方位角をリアルタイムで計測する必要はなく、勿論、第4工程でも前記方位角には基づかずに複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出できる。
【0013】
ここで、第4工程においては、第2工程で求めた掘進機の軸心ラインの位置および複数の胴部材のうちの基準胴部材の位置と、第3工程で計測した中折れ部の中折れ角および掘進距離とに基づいて、複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出するが、ここで算出した複数の胴部材のうちの基準胴部材の位置と、これに基づいて算出できる軸心ラインの位置を、第2工程で求めた軸心ラインの位置と併用することができる。これにより、第1,第2工程を頻繁に行わなくても、掘進機の複数の胴部材の位置をリアルタイムで算出できる。
【0014】
請求項2の掘進機の位置計測方法は、請求項1の発明において、前記第4工程において、第2工程で求めた軸心ラインの位置と第3工程で求めた掘進距離とに基づいて基準胴部材の位置を算出し、この基準胴部材の位置と基準胴部材よりも前方の中折れ部の中折れ角とに基づいて、基準胴部材よりも前側の1又は複数の胴部材の位置を算出することを特徴とするものである。
【0015】
この第4工程においては、第1工程後に掘進した掘進機の基準胴部材が、第2工程で求めた軸心ラインの位置に沿って移動するものとして、第2工程で求めた軸心ラインの位置と第3工程で求めた掘進距離とに基づいて基準胴部材の位置をリアルタイムで算出することができ、そして、この基準胴部材の位置と基準胴部材よりも前方の中折れ部の中折れ角とに基づいて、基準胴部材よりも前側の1又は複数の胴部材の位置を算出することができる。
【0016】
尚、基準胴部材よりも後側に1又は複数の胴部材が存在する場合、その胴部材位置については、基準胴部材と同様に、第2工程で求めた軸心ラインの位置に沿って移動するものとして、第2工程で求めた胴部材の位置及び軸心ラインの位置と第3工程で求めた掘進距離とに基づいて算出してもよいし、基準胴部材よりも前側の胴部材と略同様に、この基準胴部材の位置と基準胴部材よりも後方の中折れ部の中折れ角とに基づいて算出するようにしてもよい。
【0017】
請求項3の掘進機の位置計測方法は、請求項1又は2の発明において、前記掘進機がトンネル内面を覆工する覆工管の長さの整数倍掘進する毎に、前記第1工程および第2工程を行うことを特徴とするものである。掘進機がトンネル内面を覆工する覆工管の長さの整数倍掘進すると、トンネル内面の掘進機と発進立坑との間を覆工管で覆工でき、その覆工管内に沿って計測用走行体を移動させることが可能となるため、第1工程および第2工程を確実に行うことが可能になる。
【0018】
請求項4の掘進機の位置計測方法は、請求項3の発明において、前記基準胴部材が、掘進機の先端から前記覆工管の長さよりも後側に位置する胴部材であることを特徴とするものである。少なくとも掘進機が覆工管の長さ掘進するまでの間は、基準胴部材は第2工程において求めた軸心ラインの位置に沿って確実に移動するため、第4工程において、複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで確実に算出することが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、発進立坑から発進させた掘進機でトンネルを掘進しつつ、そのトンネル内に複数の覆工管を発進立坑から1本ずつ継ぎ足しながら元押し装置で押し込んでいって下水道管を地中に配設する工法に、本発明を適用した場合の一例である。
【0020】
図1に示すように、掘進機1を発進させる発進立坑2の近くに、内部にコントロール装置7を設けた遠隔制御室6、送泥ポンプ9を含む送泥装置8、泥水処理装置10、滑材供給装置11等が設置され、発進立坑2内に、発進架台12、押し込みジャッキ14を有する元押し装置13、排泥ポンプ15、水位計16、リヤワインダ17、シーブ18等が設置されている。
【0021】
図1、図4、図9に示すように、掘進機1は、5つの第1〜第5胴部材20〜24を中折れ可能な中折れ部25〜28を介して直列状に連結してなる遠隔操作型自動掘進機であり、その遠隔操作が遠隔制御室6でコントロール装置7を使って行われる。先頭の第1胴部材20は掘進機本体30の胴部材であり、この第1胴部材20に後続する第2〜第5胴部材21〜24が、前側から順番に、強制管、ポンプ筒、後続管1、後続管2とされている。
【0022】
掘進機本体30は、カッターヘッド31とカッター駆動油圧モータ32有し、カッター駆動油圧モータ32によりカッターヘッド31が回転駆動されて前方の地山を掘削する。その際、掘進機本体30から前方の地山に泥水が噴射されるが、その泥水は送泥装置8の送泥ポンプ9により発進立坑2とトンネル3(覆工管4)内に配設された送泥管33を通って掘進機本体30に供給される。
【0023】
カッターヘッド31で掘削された掘削土はチャンバー内に取り込まれ、第3胴部材22の内部に設けられた排泥中継ポンプ34により、泥水と共に攪拌されてチャンバーからトンネル3(覆工管4)内に配設された排泥管35を通って発進立坑2側へ排出され、発進立坑2から排泥ポンプ15により排泥管37を通って泥水処理装置10に送り込まれて処理される。そこで泥水処理された泥水は送泥装置8に供給され、再度、掘進機本体30に供給する泥水として使用される。
【0024】
掘進機1の胴部材20〜24とトンネル3の内面間に作用する摩擦力を低減し、また、覆工管4とトンネル3の内面間に作用する摩擦力を低減するために、滑材供給装置11により滑材が発進立坑2とトンネル3(覆工管4)内に配設された滑材供給管38を通って第2胴部材21に供給され、この第2胴部材21から滑材がトンネル3の内面と胴部材20〜24及び覆工管4との間に供給される。
【0025】
図6に示すように、掘進機1には、第1胴部材20と第2胴部材21とを連結する複数(例えば、4つ)の中折れジャッキ55が設けられ、また、中折れ部25〜28の中折れ角を夫々検出する4組の中折れ角検出センサ56が設けられている。各中折れ角については、連結された一方の胴部材に対する他方の胴部材の横方向振り角、更には縦方向振り角を検出するようにしてもよい。尚、カッター駆動油圧モータ32と中折れジャッキ55に油圧を供給する油圧供給装置42も設けられている。また、最後尾の第5胴部材24は後述の計測用走行体41(以下、走行体41という)の格納庫として使用され、その第5胴部材24の内部には、フロントワインダ39が設けられている。
【0026】
図2に示すように、各覆工管4は、例えば、直径400m〜600mm 、長さ2455mmのコンクリート製のヒューム管である。この覆工管4の一端は雄部4aに他端は雌部4bに形成され、雌部4bにはリング状のクッション材4cとシール材4dが装着され、覆工管4の雌部4bに別の覆工管4の雄部4aが嵌め込まれてクッション材4cとシール材4dを介して接続される。
【0027】
掘進機1を発進立坑2から発進させる際には、分割された第1胴部材20〜第5胴部材24をクレーン等により発進立坑2内に順々に搬入し、順々に連結して元押し装置5を用いて発進させる。掘進機1の発進後においては、複数の覆工管4をクレーン等により発進立坑2内に順々に搬入し、先頭の覆工管4については、掘進機1と元押し装置5の間にセットし、元押し装置5で前方へ押動する。
【0028】
また、2番目以降の覆工管4について、その前側の覆工管4と接続した状態で、前側の覆工管4と元押し装置5の間にセットし、元押し装置5で前方へ押動する。すると、接続された複数の覆工管4は前方へ一体的に押動され、先頭の覆工管4が掘進機1を押すことで掘進機1が推進する。元押し装置13には、その押し込み量を検出する押し込み量検出センサ13aが設けられている。
【0029】
さて、掘進機1で予定経路のトンネル3を掘削し、下水管を予定経路で配設するために、発進立坑2からのトンネル経路と掘進機1の位置を測定する必要がある。そのために、図1、図3、図4に示すように、掘進機1で掘削されたトンネル3内(覆工管4内)に沿って複数の走行管40を直列状に接続した状態で配置し、これら複数の走行管40内を走行体41を走行させ、走行体41の走行距離と方位角とを検出するようにしている。
【0030】
走行管40は例えばステンレン製の断面正方形の角筒状に形成され、長さの異なる2種類の第1,第2覆工管40が用意されている。図5に示すように、例えば、第1覆工管40の長さは2455mmであり、第2覆工管40の長さは2250mmであり、これら覆工管40の長さの差は2455mm−2250mm=205mm である。各覆工管40とその覆工管40に接続される覆工管40は、連結部材(図示略)により鉛直軸心回りに回動可能に連結される。
【0031】
先頭の走行管40は掘進機最後尾の第5胴部材24に連結され、その先頭の走行管40から後側(発進立坑2側)へ延びるように複数の走行管40が直列状に連結され、最後尾の走行管40が最後尾の覆工管4よりも少し後側へ突出した状態に配置される。先頭の走行管40は第5胴部材24に連結されているため、元押し装置5により覆工管4が前方へ押されると掘進機1も前方へ押されるため、掘進機1に引かれるように走行管40が掘進機1及び覆工管4と一体的に前方へ移動する。
【0032】
図3に示すように、各走行管40には、走行管40と同じ長さの、電気ケーブル配管42、送泥管33a、排泥管36a、滑材供給管38a等が平行に配設され、これらの管40,42,33a,36a,38aが一体化されてインナーユニット43を構成している。各インナーユニット43は複数の車輪(図示略)を有し、その車輪により覆工管4内においてトンネル軸心方向に走行可能に安定した姿勢で支持され、走行管40は常時トンネル軸心部分に位置した状態になる。
【0033】
覆工管4内において、各インナーユニット43の管40,42,33a,36a,38aと、そのインナーユニット43と隣合うインナーユニット43の管40,42,33a,36a,38aとが夫々接続される。複数の電気配管42には、掘進機1側に必要な電力を供給する電力ケーブル、掘進機1側から必要な検出信号をコントロール装置7へ送信する信号ケーブル等が通っている。
【0034】
こうして、トンネル3内に沿って直列状に接続した状態で配置された複数の走行管40内に走行体41が走行可能に配置され、先頭の走行管40は掘進機最後尾の第5胴部材24の内部に連結され、最後尾の走行管40は最後尾の覆工管4よりも後側へ突出しているが、先頭の走行管40の前側にフロントワインダ39が設けられ、最後尾の走行管40の後側にシーブ18が設けられ、元押し装置13の上側にリヤワインダ17が設けられている。
【0035】
走行体41から前方へ延びるワイヤ45(紐)がフロントワインダ39で巻き取られると走行体41が掘進機1に向かって走行し、走行体41から後方へ延びるワイヤ46(ケーブル)がリヤワインダ17で巻き取られると走行体41が発進立坑2に向かって走行する。ここで、先頭の走行管41には走行体フロント位置検出スイッチ57(図6参照)が装着され、最後尾の走行管41には走行体リヤ位置検出スイッチ58(図6参照)が装着されている。また、リヤワインダ17には、ワイヤ繰り出し又は巻き取りと共に回転する回転体の回転量から、ワイヤ繰り出し又は巻き取り量を検出するワイヤ量検出手段としてのエンコーダ17a(図6参照)が設けられている。
【0036】
トンネル3内に沿って複数の走行管40を直列状に接続した状態で配置しいく場合には、覆工管4を1つずつ継ぎ足す毎に、走行管40を有するインナユニット43を1つずつ継ぎ足してトンネル3内に入れていく。覆工管4及びインナユニット43を継ぎ足す場合、走行体41をワイヤ45から切り離して走行管40の外へ退避させ、シーブ18を邪魔にならないように退避させた状態で行う。
【0037】
図4、図6に示すように、走行体41には、複数の車輪41aが装備されると共に、3次元ジャイロからなる方位計50と3次元加速度計51が設けられ、また、発光部と受光部を有する管数検出手段の検知手段に相当する光学センサ52が下方に向けて設けられている。各走行管40の底壁にその右短から一定距離の所定位置に被検知部としての穴53(例えば、直径17mmの円形穴)が設けられ、その穴53の真上を走行体41の光学センサ52が通る時に穴53を検知可能になっている。走行体41に設けられた方位計50及加速度計51び光学センサ52から夫々延びる信号線は、ケーブルからなるワイヤ46の中を通って、コントロール装置7に接続されている。
【0038】
さて、発進立坑2からのトンネル3の経路と掘進機1の位置を計測する方法について説明するが、先ず、図6の制御系を含むブロック図について説明する。
図6に示すように、コントロール装置7は、コンピュータ60とディスプレイ61と操作パネル62を有し、そのコントロール装置7により、掘進機1、元押し装置13、フロントワインダ39、リヤワインダ17が制御される。
【0039】
また、このコントロール装置7には、掘進機1の4組の中折れ角検出センサ56、元押し装置13の押し込み量検出センサ13a、走行体41の方位計50と加速度計51と走行体52、リヤワインダ17のエンコーダ17a、走行体フロント位置検出スイッチ57、走行体リヤ位置検出スイッチが、夫々信号線を介して電気的に接続され、これらの信号に基づいて、発進立坑2からのトンネル3の経路と掘進機1の位置を計測し、掘進機1を含む前記各種制御を行う。
【0040】
次に、コントロール装置7により実行される、発進立坑2からのトンネル3の経路と掘進機1の位置を計測する方法について、図7、図8のフローチャートに基づいて説明する。尚、フローチャート中のSi(i=1、2、3・・・)は各ステップを示す。
【0041】
図7に示すように、オペレータ操作による走行体41での計測開始指示があると(S1;Yes )、走行体リヤスイッチ58がONのときには(S2;Yes )、走行体41が最後尾の走行管2の位置(以下、初期位置という)に停止している状態であるため、次に、その走行体41の初期位置が、走行距離0として方位計50と加速度計51の計測値に基づいて設定される(S3)。
【0042】
次に、掘進機1による掘削が中断状態の場合に(S4;Yes )、フロントワインダ39が駆動されて、フロントワインダ39によりワイヤ45が巻き取られて、走行体41の走行が開始され(S5)、走行体41は掘進機1に向かって例えば時速5kmで走行していく。その際、リヤワインダ17には適当な繰り出し負荷が与えられた状態で、リヤワインダ17からワイヤ46が繰り出されていく。尚、計測開始指示があっても(S1;Yes )、走行体リヤスイッチ58がOFFのときと(S2;No;このとき、走行体41を初期位置まで自動的に走行させてもよい)、掘進中断状態でないとき(S4;No)には、S1へリターンする。
【0043】
S5において走行体41が走行を開始すると、次に、走行体41の走行距離が計測され(S6)、走行体41の方位計50による方位角(方位角変化)が計測される(S7)。これらの計測は、走行体41が掘進機1の最後尾の第5胴部材24に到着して、走行体フロントスイッチフロントスイッチ57がONするまで行われる。走行体フロントスイッチリヤスイッチ57がONになり(S8;Yes )、走行体41が第5胴部材24に到着すると、フロントワインダ39によるワイヤ45の巻き取りが停止されて、走行体41の走行が停止される(S9)。
【0044】
ここで、S6の走行体41の走行距離の計測方法について、図8のフローチャートに基づいて説明する。この走行距離の計測は、コントロール装置7により自動的に演算して行われ、先ず、第1,第2走行管数X,Yが夫々0に設定されてコンピュータ60の記憶部(RAM等)に記憶され(S20)、ワイヤ繰り出し量Zが0に設定されてコンピュータ60の記憶部に記憶される(S21)。
【0045】
次に、リヤワインダ17のエンコーダ17aからのエンコーダ信号が読み込まれ(S22)、そのエンコーダ信号によりワイヤ繰り出し量Zが算出され(S23)、コンピュータ60の記憶部に更新記憶され、走行体41の走行距離LがX×2445+Y×2250+Z(mm)の式で算出される。走行体41が走行を開始して当初はX,Yは共に0であるため、走行距離Lはワイヤ繰り出し量Zとなる。
【0046】
次に、走行体41の光学センサ52により、被検知部である穴53が検知されたか否か判定され(S25)、光学センサ52がOFFのとき、被検知部の検知無しと判定されて(S25;No)S22へリターンし、S22〜S24が繰り返し行われる。光学センサ52が穴53の真上を通るとき、光学センサ52がONされ、被検知部の検知有りと判定されて(S25;Yes )S26へ移行する。
【0047】
S26では、被検知部の検知有りと判定された時のワイヤ繰り出し量Zが2455(mm)以上か否か判定され(S26)、Z≧2455(mm)のときには(S26;Yes )、前回被検知部を検知した時からのワイヤ繰り出し量Z(初期位置から初めて検知したときには初期位置からの距離)に対応する走行管40が長さ2455(mm)の第1走行管40であると判定されて、第1走行管数XがX+1にインクリメントされる(S27)。
【0048】
Z≧2455(mm)でないときには(S26;No)、前回被検知部を検知した時からのワイヤ繰り出し量Zに対応する走行管40が長さ2255(mm)の第2走行管40であると判定されて、第2走行管数YがY+1にインクリメントされる(S28)。S27又はS28の後はS21へリターンし、ワイヤ繰り出し量Zが0にリセットされ(S21)、続いてS22以降が実行される。
【0049】
S26の判定原理について詳細に説明すると、本願発明者等が試験により実際と同じ条件でワイヤ46の伸び量を測定してみた結果、約50mのワイヤの繰り出しに対して約1m(約2%)の伸び即ち誤差が生じた。つまり、第2走行管40の1本当りのワイヤ繰り出し量(長さ)の誤差約49.1(mm)=2455(mm)×0.02よりも、第1走行管40と第2走行管40の長さの差2455(mm)−2250(mm)=205(mm) の方が大きくなるため、被検知部有りと判定された時のワイヤ繰り出し量Zが、2455(mm)以上であれば第1走行管40であると確実に判定でき、2455(mm)よりも小さければ第2走行管40であると確実に判定できるようになる。
【0050】
以上、この走行体距離計測方法によれば、第1,第2走行管40の長さ2455(mm),2250(mm)を予め記録しておき、走行体41が掘進機1側に一方向に向かって走行する際に通過した第1,第2走行管40の数X,Yを検出し、その検出された第1,第2走行管40の数X,Yと第1,第2走行管40の記録された長さ2455(mm),2250(mm)に基づいて、走行体41の走行距離Lを演算し計測する。
【0051】
この場合、走行体41に検知手段としての光学センサ52を予め設け、各走行管40の所定位置に予め設けた被検知部としての穴53を光学センサ52で検知することにより、更に、光学センサ52が各穴53を検出してから次の穴53を検出する迄の、走行管1本当りのワイヤ繰り出し量Zに基づいて、その走行管の種類を判別することにより、前記第1,第2走行管40の数X,Yを確実に検出することができる。
【0052】
また、走行体41はワイヤ牽引式の走行体であり、このワイヤ繰り出し量Zを検出するワイヤ量検出手段としてのエンコーダ17aを予め設けておき、走行体41の走行距離のうち、光学センサ52が各走行管40の穴53を検知してから次の穴53を検知する迄の距離Zは、エンコーダ17aを用いて検出したワイヤ繰り出し量から求めるようにしている。
【0053】
こうして、走行体40の走行距離Lを前記のX×2445+Y×2250+Z(mm)の式から算出することができる。従来、ワイヤの繰り出し量のみで走行体の走行距離を求める場合、例えば、掘進機1で300 mのトンネルを掘削する場合には誤差が約6mにもなるが、上記の計測方法を用いた場合には、ワイヤの繰り出しによる約最大誤差49.1(mm)=2455(mm)×0.2 程度に加えて、走行管の接続による誤差等を加味しても80mm以下に抑えることが可能になり、走行体41の走行距離を測定する精度を大幅に向上させることが可能になる。
【0054】
さて、図7に示すように、S9において、走行体41が掘進機最後尾の第5胴部材24に停止すると、次に、S6で計測した走行体41の走行距離LとS7で計測した走行体41の方位角とに基づいて、掘進機最後尾の第5胴部材24の位置P5が計測され(S10)、続いて、4つの中折れ角検出センサ56により各中折れ部25〜28の中折れ角a1−2 〜a4−5 が計測される(S11)。
【0055】
次に、S10で計測された掘進機最後尾の第5胴部材24の位置P5と、S11で計測された各中折れ部25〜28の中折れ角a1−2 〜a4−5 とを用いて、掘進機1の5つの第1〜第5胴部材20〜24の位置P1〜P5が算出され(尚、第5胴部材24の位置P5はS10で計測された位置P5が採用される)、掘進機1の軸心ラインCLの位置PCL(図9参照)が算出される(S12)。
【0056】
その後、掘進機1によりトンネル掘削中(S13;Yes )に、4つの中折れ角検出センサ56により各中折れ部25〜28の中折れ角a1−2 〜a4−5 と、元押し装置13の押し込み量検出センサ13aにより、押し込み量となる掘進機1の掘進距離ELがリアルタイムで計測さる(S14)。
【0057】
そして、S12で求めた掘進機1の軸心ラインCLの位置PCL、及び、5つの第1〜第5胴部材20〜24のうちの基準胴部材となる第2胴部材21の位置P2と、S14で計測した各中折れ部25〜28の中折れ角a1−2 〜a4−5 と掘進距離ELにより、5つの第1〜第5胴部材20〜24の位置P1〜P5がリアルタイムで算出され(S15)、その後S13へリターンする。この基準胴部材となる第2胴部材21は、掘進機1の先端から覆工管4の長さよりも後側に位置する胴部材であり、即ち、第1胴部材20は覆工管4よりも長い胴部材となる。
【0058】
掘進機1によりトンネル掘削中でないときに(S13;No)、走行体41での計測を行う場合には(S16;Yes )、S1へリターンし、走行体41での計測を行わない場合には(S16;No)、S13へリターンする。
【0059】
ここで、S15においては、S12で求めた軸心ラインCLの位置PCLと、S14で求めた掘進距離ELとに基づいて、基準胴部材である第2胴部材21の位置P2を算出し、この第2胴部材21の位置P2と、第2胴部材21よりも前方の中折れ部25の中折れ角a1−2 とに基づいて、第2胴部材21よりも前側の先頭の胴部材20の位置P1を算出することができる。
【0060】
ここで、S15において基準胴部材である第2胴部材21の位置P2を算出する場合には、図9に示すように、中折れ部26のうち軸心ラインCLを通る点Xは、掘進後も必ず軸心ラインCLを通ることになり、これにより、第2胴部材21の位置P2を、S12で求めた軸心ラインCLの位置PCLと、S14で求めた掘進距離ELとに基づいて算出することができる。
【0061】
掘進機1がトンネル内面を覆工する覆工管4の長さの整数倍掘進する毎に、S16において走行体41での計測を行うようにして、S1〜S12を行うようにすることが望ましい。
【0062】
以上、この掘進機1の位置計測方法によれば、掘削中断状態において(S4;Yes )、トンネル3内に沿って走行体41を移動させて掘進機最後尾の第5胴部材24の発進立坑2からの位置を計測すると共に(S10)、中折れ部25〜28の中折れ角a1−2〜a4−5 を計測する(S12)。S12において、S10とS11で計測した掘進機最後尾の第5胴部材24の位置と中折れ部25〜28の中折れ角a1−2〜a4−5 とを用いて、掘進機1の複数の胴部材20〜24の発進立坑2からの位置P1〜P5を算出して掘進機1の軸心ラインCLの位置PCLを算出する。
【0063】
その後S14において、トンネル掘削中に、中折れ部25〜28の中折れ角a1−2〜a4−5 とS11(S12)後に掘進機1で掘進した掘進距離Lをリアルタイムで計測し、S15において、S12で求めた掘進機1の軸心ラインCLの位置PCLおよび複数の胴部材20〜24のうちの基準胴部材21の位置P2と、S14で計測した中折れ部25〜28の中折れ角a1−2〜a4−5 および掘進距離Lとに基づいて、複数の胴部材20〜24の発進立坑2からの位置P1〜P5をリアルタイムで算出する。
【0064】
走行体41をトンネル3内に沿って掘進機1と発進立坑2との間を移動させることで、掘進機最後尾の第5胴部材24の発進立坑2からの距離と方位角とを計測して第5胴部材24の位置P5を計測することができ、この第5胴部材24の位置P5を計測した後において、トンネル掘進中のS14では方位計を用いて方位角をリアルタイムで計測する必要はなく、勿論、S15工程でも前記方位角には基づかずに複数の胴部材20〜24の発進立坑2からの位置P1〜P5をリアルタイムで正確に算出することができる。
【0065】
つまり、掘進機1に方位計を搭載しなくても、複数の胴部材20〜24の発進立坑2からの位置をリアルタイムで算出できるようになり、その結果、方位計が水没するのを防止することができる。しかも、走行体41には方位計50を搭載する必要があるが、その方位計50で掘進中に正確な方位角をリアルタイムで計測する必要もないため、それ程高価な方位計を適用する必要がなく、結局設備コストを大幅に削減することが可能になる。
【0066】
ここで、S15においては、S12で求めた掘進機1の軸心ラインCLの位置PCLおよび複数の胴部材20〜24のうちの基準胴部材21の位置P1と、S14で計測した中折れ部25〜28の中折れ角a1−2〜a4−5 および掘進距離Lとに基づいて、複数の胴部材20〜24の発進立坑2からの位置P1〜P5をリアルタイムで算出するが、ここで算出した複数の胴部材20〜24のうちの基準胴部材21の位置P2と、これに基づいて算出できる軸心ラインCLの位置PCLを、S12で求めた軸心ラインCLの位置PCLと併用することができ、これにより、第1〜S12を頻繁に行わなくても、掘進機1の複数の胴部材20〜24の位置P1〜P5をリアルタイムで算出できる。
【0067】
S15においては、S11(S12)後に掘進した掘進機1の基準胴部材21が、S12で求めた軸心ラインCLの位置PCLに沿って移動するものとして、S12で求めた軸心ラインCLの位置PCLとS14で求めた掘進距離Lとに基づいて基準胴部材21の位置P2をリアルタイムで算出することができ、そして、この基準胴部材の21位置P2と基準胴部材21よりも前方の中折れ部25の中折れ角a1−2とに基づいて、基準胴部材21よりも前側の胴部材20の位置P1を算出することができる。
【0068】
尚、基準胴部材21よりも後側の胴部材22〜24の位置P3〜P5については、基準胴部材21と同様に、S12で求めた軸心ラインCLの位置PCLに沿って移動するものとして、S12で求めた胴部材22〜24の位置P3〜P5及び軸心ラインCLの位置PCLとS14で求めた掘進距離Lとに基づいて算出してもよいし、基準胴部材21よりも前側の胴部材20と略同様に、この基準胴部材21の位置P2と基準胴部材P2よりも後方の中折れ部26〜28の中折れ角2−3 〜a4−5 とに基づいて算出するようにしてもよい。
【0069】
掘進機1がトンネル2内面を覆工する覆工管3の長さの整数倍掘進する毎に、S1〜S12を行うので、トンネル3内面の掘進機1と発進立坑2との間を覆工管4で覆工でき、その覆工管4内に沿って走行体41を移動させることが可能となるため、S1〜S12を確実に行うことが可能になる。
【0070】
基準胴部材21が、掘進機1の先端から覆工管4の長さよりも後側に位置する第2胴部材21であるので、少なくとも掘進機1が覆工管4の長さ掘進するまでの間は、基準胴部材21はS12において求めた軸心ラインCLの位置PCLに沿って確実に移動するため、S15において、複数の胴部材20〜24の発進立坑2からの位置をリアルタイムで確実に算出することが可能になる。
【0071】
尚、S4〜S11が第1工程に相当し、S12が第2工程に相当し、S14が第3工程に相当し、S15が第4工程に相当する。
【0072】
尚、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加して実施することが可能である。例えば、走行体を自走式走行体にしてもよい。この場合、例えば、走行体から発進立坑側へ延びるケーブルをワインダ装置により巻き取り可能にして、走行体が掘進機側へ走行する際に繰り出される繰り出し量をエンコーダ等により計測して、上記の走行体の走行距離を計測する方法に適用してもよい。
【0073】
【発明の効果】請求項1の掘進機の位置計測方法によれば、第1工程においては、計測用走行体に少なくとも方位計を搭載し、この計測用走行体をトンネル内に沿って掘進機と発進立坑との間を走行させることで、掘進機最後尾の胴部材の発進立坑からの距離と方位角を計測して位置を計測できるが、この第1工程で掘進機最後尾の胴部材を計測した後において、トンネル掘進中の第3工程では方位計を用いて方位角をリアルタイムで計測する必要はなく、勿論、第4工程でも前記方位角には基づかずに複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出できる。
【0074】
つまり、掘進機に方位計を搭載しなくても、複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出できるようになり、その結果、方位計が水没するのを防止することができる。しかも、走行体には方位計を搭載する必要があるが、その方位計で掘進中に正確な方位角をリアルタイムで計測する必要もないため、それ程高価な方位計を適用する必要がなく、結局設備コストを大幅に削減することが可能になる。
【0075】
第4工程においては、第2工程で求めた掘進機の軸心ラインの位置および複数の胴部材のうちの基準胴部材の位置と、第3工程で計測した中折れ部の中折れ角および掘進距離とに基づいて、複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出するが、ここで算出した複数の胴部材のうちの基準胴部材の位置と、これに基づいて算出できる軸心ラインの位置を、第2工程で求めた軸心ラインの位置と併用することができる。これにより、第1,第2工程を頻繁に行わなくても、掘進機の複数の胴部材の位置をリアルタイムで算出できる。
【0076】
請求項2の掘進機の位置計測方法によれば、第4工程において、第1工程後に掘進した掘進機の基準胴部材が、第2工程で求めた軸心ラインの位置に沿って移動するものとして、第2工程で求めた軸心ラインの位置と第3工程で求めた掘進距離とに基づいて基準胴部材の位置をリアルタイムで算出することができ、そして、この基準胴部材の位置と基準胴部材よりも前方の中折れ部の中折れ角とに基づいて、基準胴部材よりも前側の1又は複数の胴部材の位置を算出できる。
【0077】
請求項3の掘進機の位置計測方法によれば、掘進機がトンネル内面を覆工する覆工管の長さの整数倍掘進する毎に、前記第1工程および第2工程を行うので、掘進機がトンネル内面を覆工する覆工管の長さの整数倍掘進すると、トンネル内面の掘進機と発進立坑との間を覆工管で覆工でき、その覆工管内に沿って計測用走行体を移動させることが可能となるため、第1工程および第2工程を確実に行うことが可能になる。
【0078】
請求項4の掘進機の位置計測方法によれば、基準胴部材が、掘進機の先端から前記覆工管の長さよりも後側に位置する胴部材であるので、少なくとも掘進機が覆工管の長さ掘進するまでの間は、基準胴部材は第2工程において求めた軸心ラインの位置に沿って確実に移動するため、第4工程において、複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで確実に算出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る下水道管の地中配設工法を示す概略図である。
【図2】覆工管の斜視図である。
【図3】走行管を含むインナユニットの斜視図である。
【図4】トンネル内の覆工管と走行管と走行体等の縦断面図である。
【図5】第1,第2走行管の長を示す図表である。
【図6】下水道管の地中配設工法に用いる制御系等のブロック図である。
【図7】位置計測の為のフローチャートである。
【図8】走行距離計測の為のフローチャートである。
【図9】掘進中の掘進機の概略図である。
【符号の説明】
1     掘進機
3     トンネル
7     コントロール装置
13    元押し装置
13a   押し込み量検出センサ
17a   エンコーダ
20〜24 第1〜第5胴部材
25〜28 中折れ部
39    フロントワインダ
40    走行管(第1,第2走行管)
41    走行体
52    光学センサ(検知手段)
53    穴(被検知部)
50    方位計
56    中折れ角検出センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the position of an excavator, and more particularly to a method for calculating the positions of a plurality of trunk members of an excavator from a starting shaft without mounting a compass on the excavator. BACKGROUND OF THE INVENTION
2. Description of the Related Art Conventionally, when a relatively small-diameter sewer pipe or the like is laid underground, a tunnel is excavated from a starting shaft and a plurality of fume pipes and the like are lining the tunnel. A practical method has been put into practical use in which pipes (for example, one piece having a length of about 2400 mm) are pushed in by a main pushing device while being added one by one from a starting shaft. Generally, the excavator is propelled by the pushing force of the main pushing device.
[0003]
In this type of construction method, when measuring the position of the excavator from the starting shaft, when the operator enters the lining pipe and cannot measure it, a plurality of traveling pipes (for example, one length of about 2400 mm) are used. It is arranged in a state of being connected in series in the tunnel (inside of the lining pipe) while adding one by one from the starting shaft, and the traveling body is caused to travel in these plural running pipes, and the distance and azimuth of the excavator from the starting shaft. Is measured to calculate the position of the excavator.
[0004]
It is common to measure the azimuth angle by mounting an azimuth meter on the traveling body, store this traveling body in the excavator, place the azimuth meter on the excavator, and set the excavation distance and azimuth of the excavator. Can be measured in real time, and the position of the excavator from the starting shaft can be calculated in real time using the excavation distance and the azimuth. When a compass is separately mounted on the excavator, the excavation distance and azimuth of the excavator are measured in real time, and the excavation is performed using the excavation distance and azimuth without storing the vehicle in the excavator. The position of the aircraft from the starting shaft can be calculated in real time.
[0005]
Here, when the traveling body is a wire-traction type traveling body, a front winder and a rear winder for winding a wire connected to the traveling body are provided on the excavator side and the starting shaft side, respectively. There is a technique for winding a wire and moving the traveling body toward the excavator, measuring the amount of wire fed from a rear winder at that time, and calculating the traveling distance of the traveling body from the amount of wire feeding.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-22036 discloses that a self-propelled bogie travels in a propulsion pipe (running pipe) disposed along a tunnel, and the self-propelled bogie runs toward an excavator. At this time, a technique is disclosed in which a cable extending from a winding device provided on the starting shaft is pulled, and the traveling distance of the self-propelled bogie is measured from the amount of the cable pulled out from the winding device.
[0007]
Conventionally, a traveling body is moved along a tunnel between an excavator and a starting shaft, and the distance and azimuth angle of the excavating machine from the starting shaft are measured. The position can be calculated. Then, with the compass mounted on the excavator, the excavation distance and azimuth of the excavator are measured in real time, and the position of the excavator from the starting shaft is determined in real time based on the excavation distance and azimuth. Can be calculated. However, it is difficult to accurately measure the azimuth angle in real time with the compass mounted on the excavator, especially as the excavation distance increases, and therefore it is difficult to accurately measure the position of the excavator in real time .
[0008]
Therefore, it is conceivable to mount a high-performance compass on the excavator, but the equipment cost is high, and there is a limit to accurately measure the azimuth angle of the excavator in real time, even with high performance. . In addition, since a high-performance compass is relatively large, when the compass is mounted on a traveling body, the traveling body becomes large and the traveling pipe becomes large, and therefore, a small-diameter lining pipe must be installed. There is a possibility that a plurality of traveling pipes may be arranged in the vehicle to make the traveling body unable to travel.
[0009]
In addition, when the compass is mounted on the excavator, the compass may be submerged in the event of rain or the like, and if so, the compass will be damaged and severely damaged.
An aspect of the present invention is that the position of a plurality of body members of an excavator from a starting shaft can be accurately measured in real time without mounting a compass on the excavator, thereby preventing submergence of the compass and reducing equipment costs. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the position of an excavator.
[0010]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the position of an excavator, comprising the steps of connecting a plurality of body members in series via a middle bendable section. In the method of measuring the position from the starting shaft, while the excavation is suspended, the measuring traveling body is moved along the tunnel to measure the position of the last trunk member of the excavator from the starting shaft, and the center bend portion Using the first step of measuring the middle bend angle of the excavator and the measured position of the trunk member at the end of the excavator and the middle bend angle of the middle bend portion, the positions of the plurality of trunk members of the excavator from the starting shaft. A second step of calculating the position of the axis line of the excavator by calculating the angle of the excavator, and a second step of measuring, in real time, the mid-bend angle of the middle bend portion during tunnel excavation and the excavation distance excavated by the excavator after the first step. Step 3 and the axis line of the excavator obtained in the second step. Position and the position of the reference trunk member of the plurality of trunk members, and the positions of the plurality of trunk members from the starting shaft based on the middle bend angle and the excavation distance measured in the third step in real time. And a fourth step of calculating.
[0011]
In the position measuring method of the excavator, in the first step, while the excavation is suspended, the traveling body for measurement is moved along the tunnel to measure the position of the rearmost trunk member of the excavator from the starting shaft, Measure the angle at the center bend. Next, in the second step, the positions of the plurality of trunk members of the excavator from the starting shaft are calculated using the position of the trunk member at the end of the excavator measured in the first step and the middle bend angle of the center bend portion. Then, the position of the axis line of the excavator is calculated. Then, in the third step, during the tunnel excavation, the middle bend angle of the middle bend part and the excavation distance excavated by the excavator after the first step are measured in real time, and in the fourth step, the excavator of the excavator obtained in the second step is measured. Based on the position of the axis line and the position of the reference trunk member of the plurality of trunk members, and the middle bending angle and the excavation distance of the middle bent part measured in the third step, the plurality of trunk members from the starting shaft Calculate the position in real time.
[0012]
In the first step, at least a three-dimensional compass is mounted on the traveling body, and the traveling body is moved between the excavator and the starting shaft along the inside of the tunnel, so that the trunk member at the end of the excavator is moved. By measuring the distance from the starting shaft and the azimuth angle, the position of the trunk member at the end of the excavator can be measured. After measuring the position of the trunk member at the end of the excavator in the first step, it is not necessary to measure the azimuth in real time using an azimuth meter in the third step during tunnel excavation. The positions of the plurality of trunk members from the starting shaft can be calculated in real time without being based on the azimuth.
[0013]
Here, in the fourth step, the position of the axis line of the excavator obtained in the second step, the position of the reference trunk member among the plurality of trunk members, and the middle fold portion measured in the third step Based on the angle and the excavation distance, the positions of the plurality of trunk members from the starting shaft are calculated in real time. However, the positions of the reference trunk member among the plurality of trunk members calculated here can be calculated based on this. The position of the axis line can be used together with the position of the axis line obtained in the second step. Accordingly, the positions of the plurality of trunk members of the excavator can be calculated in real time without frequently performing the first and second steps.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the method for measuring a position of an excavator according to the first aspect, the reference is made based on the position of the axis line obtained in the second step and the excavation distance obtained in the third step. The position of the trunk member is calculated, and the position of one or a plurality of trunk members on the front side of the reference trunk member is determined based on the position of the reference trunk member and the bending angle of the middle bend in front of the reference trunk member. It is characterized in that it is calculated.
[0015]
In the fourth step, it is assumed that the reference trunk member of the excavator that has excavated after the first step moves along the position of the axis line determined in the second step, and The position of the reference trunk member can be calculated in real time based on the position and the excavation distance obtained in the third step. Based on the angle, the position of one or a plurality of trunk members on the front side of the reference trunk member can be calculated.
[0016]
In the case where one or more trunk members exist behind the reference trunk member, the trunk member position moves along the axis line determined in the second step, similarly to the reference trunk member. As an alternative, it may be calculated based on the position of the trunk member and the position of the axis line determined in the second step and the excavation distance determined in the third step, or may be calculated based on the trunk member on the front side of the reference trunk member. In substantially the same manner, the calculation may be performed based on the position of the reference trunk member and the middle bending angle of the middle bent portion behind the reference trunk member.
[0017]
The position measuring method of the excavator according to claim 3 is the method according to claim 1 or 2, wherein the excavator excavates an integral multiple of the length of a lining pipe for lining the inner surface of the tunnel. The second step is performed. When the excavator excavates an integral multiple of the length of the lining pipe lining the inner surface of the tunnel, the lining pipe can wrap between the excavator on the inner surface of the tunnel and the starting shaft, and can be measured along the lining pipe. Since the traveling body can be moved, the first step and the second step can be reliably performed.
[0018]
The position measuring method of an excavator according to claim 4 is the invention according to claim 3, wherein the reference trunk member is a trunk member located behind the length of the lining pipe from the tip of the excavator. It is assumed that. At least until the excavator excavates the length of the lining pipe, the reference trunk member surely moves along the position of the axis line determined in the second step. Can be reliably calculated in real time from the starting shaft.
[0019]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, while excavating a tunnel with an excavator started from a starting shaft, a plurality of lining pipes are pushed into the tunnel by a main pushing device while being added one by one from the starting shaft, and a sewer pipe is grounded. This is an example of a case where the present invention is applied to a construction method disposed inside.
[0020]
As shown in FIG. 1, near a starting shaft 2 for starting an excavator 1, a remote control room 6 provided with a control device 7 therein, a mud feeding device 8 including a mud pump 9, a muddy water treatment device 10, A material supply device 11 and the like are installed, and a starting stand 12, a main pushing device 13 having a pushing jack 14, a mud pump 15, a water level gauge 16, a rear winder 17, a sheave 18 and the like are installed in the starting shaft 2.
[0021]
As shown in FIGS. 1, 4, and 9, the excavator 1 connects the five first to fifth trunk members 20 to 24 in series via middle bendable portions 25 to 28 that can be bent. The remote operation is performed by a remote control room 6 using a control device 7. The first first trunk member 20 is a trunk member of the excavator body 30, and the second to fifth trunk members 21 to 24 following the first trunk member 20 are arranged in order from the front side, forcing pipe, pump cylinder, The subsequent pipe 1 and the subsequent pipe 2 are provided.
[0022]
The excavator body 30 has a cutter head 31 and a cutter drive hydraulic motor 32, and the cutter drive hydraulic motor 32 drives the cutter head 31 to excavate the ground in front. At this time, muddy water is injected from the excavator main body 30 to the ground in front of the excavator. The muddy water is disposed in the starting shaft 2 and the tunnel 3 (lining pipe 4) by the mud pump 9 of the mud feeding device 8. The excavator body 33 is supplied to the excavator body 30 through the mud pipe 33.
[0023]
The excavated soil excavated by the cutter head 31 is taken into the chamber, stirred by muddy water by a mud drainage relay pump 34 provided inside the third body member 22, and is stirred from the chamber into the tunnel 3 (lining pipe 4). Is discharged to the starting shaft 2 through the mud pipe 35 disposed in the pit, and is sent from the starting shaft 2 to the muddy water treatment device 10 through the mud pipe 37 by the mud pump 15. Then, the muddy water that has been subjected to the muddy water treatment is supplied to the mud feeding device 8 and used again as muddy water to be supplied to the excavator body 30.
[0024]
In order to reduce the frictional force acting between the trunk members 20 to 24 of the excavator 1 and the inner surface of the tunnel 3, and to reduce the frictional force acting between the lining pipe 4 and the inner surface of the tunnel 3, a lubricating material is supplied. The sliding material is supplied to the second body member 21 by the device 11 through the starting shaft 2 and the sliding material supply pipe 38 disposed in the tunnel 3 (lining pipe 4). Is supplied between the inner surface of the tunnel 3 and the trunk members 20 to 24 and the lining tube 4.
[0025]
As shown in FIG. 6, the excavator 1 is provided with a plurality of (for example, four) center-folding jacks 55 for connecting the first body member 20 and the second body member 21, and a center-folding portion 25. There are provided four sets of middle angle detection sensors 56 for detecting the middle angle at 28 to 28 respectively. As for each bending angle, the horizontal swing angle and the vertical swing angle of the other body member with respect to the connected one body member may be detected. In addition, a hydraulic supply device 42 that supplies hydraulic pressure to the cutter driving hydraulic motor 32 and the center bending jack 55 is also provided. The rearmost fifth body member 24 is used as a storage for a later-described measurement traveling body 41 (hereinafter, referred to as a traveling body 41), and a front winder 39 is provided inside the fifth body member 24. I have.
[0026]
As shown in FIG. 2, each lining pipe 4 is, for example, a concrete fume pipe having a diameter of 400 m to 600 mm and a length of 2455 mm. One end of the lining tube 4 is formed on the male portion 4a and the other end is formed on the female portion 4b. The female portion 4b is provided with a ring-shaped cushioning material 4c and a sealing material 4d. The male portion 4a of another lining tube 4 is fitted and connected to the cushion material 4c via the sealing material 4d.
[0027]
When the excavator 1 is started from the starting shaft 2, the divided first to fifth body members 20 to 24 are sequentially loaded into the starting shaft 2 by a crane or the like, and are sequentially connected to each other. The vehicle is started using the pushing device 5. After the excavator 1 starts moving, the plurality of lining pipes 4 are sequentially carried into the starting shaft 2 by a crane or the like, and the leading lining pipe 4 is moved between the excavator 1 and the main pushing device 5. It is set and pushed forward by the original pushing device 5.
[0028]
Further, the second and subsequent lining pipes 4 are set between the front lining pipe 4 and the main pushing device 5 while being connected to the front lining tube 4, and are pushed forward by the main pressing device 5. Move. Then, the connected plurality of lining pipes 4 are integrally pushed forward, and the leading lining pipe 4 pushes the excavator 1 so that the excavator 1 is propelled. The original pushing device 13 is provided with a pushing amount detection sensor 13a for detecting the pushing amount.
[0029]
Now, it is necessary to measure the position of the tunnel path from the starting shaft 2 and the position of the excavator 1 in order to excavate the tunnel 3 of the planned path with the excavator 1 and arrange the sewer pipe on the planned path. Therefore, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, a plurality of traveling pipes 40 are arranged in a state of being connected in series along the inside of the tunnel 3 excavated by the excavator 1 (inside the lining pipe 4). The traveling body 41 travels in the plurality of traveling pipes 40, and the traveling distance and the azimuth of the traveling body 41 are detected.
[0030]
The traveling pipe 40 is formed, for example, in the form of a stainless steel square tube having a square cross section, and two types of first and second lining pipes 40 having different lengths are prepared. As shown in FIG. 5, for example, the length of the first lining tube 40 is 2455 mm, the length of the second lining tube 40 is 2250 mm, and the difference between the lengths of the lining tubes 40 is 2455 mm−. 2250 mm = 205 mm. Each lining tube 40 and the lining tube 40 connected to the lining tube 40 are connected by a connecting member (not shown) so as to be rotatable around a vertical axis.
[0031]
The leading traveling pipe 40 is connected to the rearmost fifth trunk member 24 of the excavator, and a plurality of traveling pipes 40 are connected in series so as to extend from the leading traveling pipe 40 to the rear side (start shaft 2 side). The rearmost running pipe 40 is arranged so as to protrude slightly rearward from the rearmost lining pipe 4. Since the leading traveling pipe 40 is connected to the fifth trunk member 24, when the lining pipe 4 is pushed forward by the main pushing device 5, the excavator 1 is also pushed forward, so that the excavator 1 is pulled by the excavator 1. Then, the traveling pipe 40 moves forward integrally with the excavator 1 and the lining pipe 4.
[0032]
As shown in FIG. 3, an electric cable pipe 42, a mud feeding pipe 33 a, a mud discharging pipe 36 a, a lubricating material supply pipe 38 a, and the like having the same length as the running pipe 40 are arranged in parallel with each running pipe 40. The tubes 40, 42, 33a, 36a, 38a are integrated to form an inner unit 43. Each inner unit 43 has a plurality of wheels (not shown), and is supported by the wheels in the lining pipe 4 in a stable posture so as to be able to run in the tunnel axis direction. It will be located.
[0033]
In the lining tube 4, the tubes 40, 42, 33a, 36a, 38a of each inner unit 43 and the tubes 40, 42, 33a, 36a, 38a of the inner unit 43 adjacent to the inner unit 43 are respectively connected. You. A power cable for supplying necessary power to the excavator 1 and a signal cable for transmitting a necessary detection signal from the excavator 1 to the control device 7 pass through the plurality of electric pipes 42.
[0034]
In this manner, the traveling body 41 is movably disposed in the plurality of traveling pipes 40 arranged in a state of being connected in series along the tunnel 3, and the leading traveling pipe 40 is the fifth trunk member at the end of the excavator. 24, the rearmost running pipe 40 projects rearward from the rearmost lining pipe 4, but a front winder 39 is provided in front of the front running pipe 40, and the rearmost running pipe is provided. The sheave 18 is provided on the rear side of the tube 40, and the rear winder 17 is provided above the main pushing device 13.
[0035]
When a wire 45 (string) extending forward from the traveling body 41 is wound by the front winder 39, the traveling body 41 travels toward the excavator 1, and a wire 46 (cable) extending rearward from the traveling body 41 is formed by the rear winder 17. When it is wound, the traveling body 41 travels toward the starting shaft 2. Here, a traveling body front position detection switch 57 (see FIG. 6) is mounted on the first traveling pipe 41, and a traveling body rear position detection switch 58 (see FIG. 6) is mounted on the last traveling pipe 41. I have. Further, the rear winder 17 is provided with an encoder 17a (see FIG. 6) as a wire amount detecting means for detecting the wire feeding or winding amount from the rotation amount of the rotating body which rotates together with the wire feeding or winding.
[0036]
When arranging a plurality of running pipes 40 connected in series along the tunnel 3, one inner unit 43 having the running pipes 40 is added every time the lining pipes 4 are added one by one. Add them one by one and put them in tunnel 3. When the lining pipe 4 and the inner unit 43 are added, the traveling body 41 is separated from the wire 45 and retracted to the outside of the traveling pipe 40, and the sheave 18 is retracted so as not to interfere.
[0037]
As shown in FIGS. 4 and 6, the traveling body 41 is equipped with a plurality of wheels 41a, and is provided with an azimuth meter 50 and a three-dimensional accelerometer 51 formed of a three-dimensional gyro. An optical sensor 52 corresponding to the detecting means of the tube number detecting means having a portion is provided downward. A hole 53 (for example, a circular hole having a diameter of 17 mm) is provided on the bottom wall of each traveling pipe 40 at a predetermined position at a fixed distance from the right short side as a part to be detected. The hole 53 can be detected when the sensor 52 passes. Signal lines extending from the compass 50, the accelerometer 51, and the optical sensor 52 provided on the traveling body 41 are connected to the control device 7 through wires 46 formed of cables.
[0038]
Now, a method for measuring the path of the tunnel 3 from the starting shaft 2 and the position of the excavator 1 will be described. First, a block diagram including the control system of FIG. 6 will be described.
As shown in FIG. 6, the control device 7 has a computer 60, a display 61, and an operation panel 62, and the excavator 1, the main pushing device 13, the front winder 39, and the rear winder 17 are controlled by the control device 7. .
[0039]
In addition, the control device 7 includes four sets of bending angle detection sensors 56 of the excavator 1, a pushing amount detection sensor 13 a of the main pushing device 13, an azimuth meter 50, an accelerometer 51, and a traveling body 52 of the traveling body 41, The encoder 17a of the rear winder 17, the traveling body front position detection switch 57, and the traveling body rear position detection switch are electrically connected via signal lines, respectively, and based on these signals, the path of the tunnel 3 from the starting shaft 2 based on these signals. And the position of the excavator 1 are measured, and the various controls including the excavator 1 are performed.
[0040]
Next, a method of measuring the path of the tunnel 3 from the starting shaft 2 and the position of the excavator 1 performed by the control device 7 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. In the flowchart, Si (i = 1, 2, 3,...) Indicates each step.
[0041]
As shown in FIG. 7, when there is an instruction to start measurement on the traveling body 41 by an operator's operation (S1; Yes), when the traveling body rear switch 58 is ON (S2; Yes), the traveling body 41 travels at the rear end. Since the vehicle 2 is stopped at the position of the pipe 2 (hereinafter, referred to as an initial position), the initial position of the traveling body 41 is set as the traveling distance 0 based on the measurement values of the compass 50 and the accelerometer 51. It is set (S3).
[0042]
Next, when the excavation by the excavator 1 is in the interrupted state (S4; Yes), the front winder 39 is driven, the wire 45 is wound by the front winder 39, and the traveling of the traveling body 41 is started (S5). ), The traveling body 41 travels toward the excavator 1 at, for example, 5 km / h. At this time, the wire 46 is fed out from the rear winder 17 while an appropriate feeding load is applied to the rear winder 17. Note that, even if there is a measurement start instruction (S1; Yes), when the traveling body rear switch 58 is OFF (S2; No; at this time, the traveling body 41 may automatically travel to the initial position). When the excavation is not suspended (S4; No), the process returns to S1.
[0043]
When the traveling body 41 starts traveling in S5, the traveling distance of the traveling body 41 is measured (S6), and the azimuth (azimuth angle change) of the traveling body 41 by the compass 50 is measured (S7). These measurements are performed until the traveling body 41 arrives at the rearmost fifth trunk member 24 of the excavator 1 and the traveling body front switch front switch 57 is turned on. When the traveling body 41 reaches the fifth trunk member 24, the winding of the wire 45 by the front winder 39 is stopped, and the traveling of the traveling body 41 is stopped. The operation is stopped (S9).
[0044]
Here, the method of measuring the traveling distance of the traveling body 41 in S6 will be described based on the flowchart of FIG. The measurement of the traveling distance is performed by automatically calculating by the control device 7. First, the first and second traveling pipe numbers X and Y are respectively set to 0 and stored in a storage unit (RAM or the like) of the computer 60. It is stored (S20), and the wire feeding amount Z is set to 0 and stored in the storage unit of the computer 60 (S21).
[0045]
Next, an encoder signal from the encoder 17a of the rear winder 17 is read (S22), a wire feeding amount Z is calculated based on the encoder signal (S23), updated and stored in the storage unit of the computer 60, and traveled by the traveling body 41. L is calculated by the formula of X × 2445 + Y × 2250 + Z (mm). Since X and Y are both initially 0 when the traveling body 41 starts traveling, the traveling distance L is the wire feeding amount Z.
[0046]
Next, it is determined whether or not the hole 53 as the detected portion is detected by the optical sensor 52 of the traveling body 41 (S25). When the optical sensor 52 is OFF, it is determined that the detected portion has not been detected (S25). (S25; No) The process returns to S22, and S22 to S24 are repeatedly performed. When the optical sensor 52 passes right above the hole 53, the optical sensor 52 is turned ON, and it is determined that the detected portion is detected (S25; Yes), and the process proceeds to S26.
[0047]
In S26, it is determined whether or not the wire feeding amount Z when it is determined that the detected portion is detected is equal to or more than 2455 (mm) (S26). When Z ≧ 2455 (mm) (S26; Yes), It is determined that the traveling pipe 40 corresponding to the wire feed-out amount Z from the time of detection of the detection unit (the distance from the initial position when initially detected from the initial position) is the first traveling pipe 40 having a length of 2455 (mm). Then, the first traveling pipe number X is incremented to X + 1 (S27).
[0048]
When Z ≧ 2455 (mm) is not satisfied (S26; No), it is determined that the traveling pipe 40 corresponding to the wire feed-out amount Z since the previous detection of the detected part is the second traveling pipe 40 having a length of 2255 (mm). After the determination, the second traveling pipe number Y is incremented to Y + 1 (S28). After S27 or S28, the process returns to S21, where the wire feeding amount Z is reset to 0 (S21), and subsequently S22 and subsequent steps are executed.
[0049]
The determination principle of S26 will be described in detail. The inventors of the present invention have measured the amount of elongation of the wire 46 by the test under the same conditions as the actual conditions. As a result, about 1 m (about 2%) for the extension of the wire of about 50 m Elongation or error occurred. That is, the error of the wire feeding amount (length) per one wire of the second traveling pipe 40 is about 49.1 (mm) = 2455 (mm) × 0.02, so that the first traveling pipe 40 and the second traveling pipe 40 are different. Since the difference between the lengths of 40 is 2455 (mm) −2250 (mm) = 205 (mm), the wire feeding amount Z when it is determined that the detected portion is present is not less than 2455 (mm). For example, the first traveling pipe 40 can be reliably determined, and if it is smaller than 2455 (mm), the second traveling pipe 40 can be reliably determined.
[0050]
As described above, according to the traveling body distance measuring method, the lengths 2455 (mm) and 2250 (mm) of the first and second traveling pipes 40 are recorded in advance, and the traveling body 41 is moved in one direction toward the excavator 1. , The number X, Y of the first and second traveling pipes 40 passed when traveling toward the vehicle is detected, and the detected numbers X, Y of the first and second traveling pipes 40 are compared with the first and second traveling pipes. Based on the recorded lengths 2455 (mm) and 2250 (mm) of the tube 40, the travel distance L of the traveling body 41 is calculated and measured.
[0051]
In this case, the traveling body 41 is provided with an optical sensor 52 as a detecting means in advance, and a hole 53 as a detected portion provided at a predetermined position of each traveling pipe 40 is detected by the optical sensor 52. The type of the traveling pipe is determined based on the wire feeding amount Z per traveling pipe from the time when the hole 52 detects each hole 53 to the time when the next hole 53 is detected. The number X and Y of the two traveling tubes 40 can be reliably detected.
[0052]
The traveling body 41 is a traveling body of a wire pulling type, and an encoder 17a as a wire amount detecting means for detecting the wire feeding amount Z is provided in advance. The distance Z from the detection of the hole 53 of each traveling pipe 40 to the detection of the next hole 53 is determined from the wire feeding amount detected using the encoder 17a.
[0053]
Thus, the traveling distance L of the traveling body 40 can be calculated from the above equation of X × 2445 + Y × 2250 + Z (mm). Conventionally, when the traveling distance of the traveling body is determined only by the amount of wire extension, for example, when a 300 m tunnel is excavated by the excavator 1, an error is as large as about 6 m. In addition to the maximum error of about 49.1 (mm) = 2455 (mm) x 0.2 due to wire feeding, it can be suppressed to 80 mm or less even when errors due to the connection of running pipes are added. Thus, the accuracy of measuring the traveling distance of the traveling body 41 can be greatly improved.
[0054]
As shown in FIG. 7, when the traveling body 41 stops at the fifth trunk member 24 at the end of the excavator in S9, the traveling distance L of the traveling body 41 measured in S6 and the traveling measured in S7 are next. The position P5 of the fifth trunk member 24 at the end of the excavator is measured based on the azimuth angle of the body 41 (S10). The bending angles a1-2 to a4-5 are measured (S11).
[0055]
Next, using the position P5 of the fifth trunk member 24 at the end of the excavator measured in S10, and the middle bending angles a1-2 to a4-5 of the middle bending portions 25 to 28 measured in S11. The positions P1 to P5 of the five first to fifth trunk members 20 to 24 of the excavator 1 are calculated (the position P5 of the fifth trunk member 24 is the position P5 measured in S10). The position PCL (see FIG. 9) of the axis line CL of the excavator 1 is calculated (S12).
[0056]
Thereafter, while the tunnel is being excavated by the excavator 1 (S13; Yes), the middle bending angles a1-2 to a4-5 of the respective middle bending portions 25 to 28 by the four middle bending angle detection sensors 56 and The excavation distance EL of the excavator 1, which is the amount of intrusion, is measured in real time by the indentation amount detection sensor 13a (S14).
[0057]
Then, the position PCL of the axis line CL of the excavator 1 obtained in S12, and the position P2 of the second trunk member 21 serving as a reference trunk member among the five first to fifth trunk members 20 to 24, The positions P1 to P5 of the five first to fifth trunk members 20 to 24 are calculated in real time based on the intermediate bending angles a1-2 to a4-5 and the excavation distances EL measured at S14. (S15), and then return to S13. The second body member 21 serving as the reference body member is a body member located rearward of the length of the lining tube 4 from the tip of the excavator 1, that is, the first body member 20 is separated from the lining tube 4. Also becomes a long torso member.
[0058]
When the tunnel is not being excavated by the excavator 1 (S13; No), when the measurement is performed by the traveling body 41 (S16; Yes), the process returns to S1, and when the measurement is not performed by the traveling body 41, (S16; No), the process returns to S13.
[0059]
Here, in S15, the position P2 of the second trunk member 21 as the reference trunk member is calculated based on the position PCL of the axis line CL determined in S12 and the excavation distance EL determined in S14. Based on the position P <b> 2 of the second trunk member 21 and the bending angle a <b> 1-2 of the middle bent portion 25 in front of the second trunk member 21, the leading trunk member 20 on the front side of the second trunk member 21 is located. The position P1 can be calculated.
[0060]
Here, when calculating the position P2 of the second body member 21, which is the reference body member, in S15, as shown in FIG. Always passes through the axis line CL, whereby the position P2 of the second trunk member 21 is calculated based on the position PCL of the axis line CL obtained in S12 and the excavation distance EL obtained in S14. can do.
[0061]
Each time the excavator 1 excavates an integral multiple of the length of the lining pipe 4 for lining the inner surface of the tunnel, it is desirable to perform measurement with the traveling body 41 in S16 and perform S1 to S12. .
[0062]
As described above, according to the position measuring method of the excavator 1, in the excavation suspended state (S4; Yes), the traveling body 41 is moved along the tunnel 3 and the starting shaft of the fifth trunk member 24 at the end of the excavator. In addition to measuring the position from No. 2 (S10), the middle bending angles a1-2 to a4-5 are measured (S12). In S12, using the position of the fifth trunk member 24 at the tail end of the excavator measured in S10 and S11 and the mid-bend angles a1-2 to a4-5 of the middle bend portions 25 to 28, the plurality of excavators 1 The positions P1 to P5 of the trunk members 20 to 24 from the starting shaft 2 are calculated, and the position PCL of the axis line CL of the excavator 1 is calculated.
[0063]
Thereafter, in S14, during the tunnel excavation, the middle bend angles a1-2 to a4-5 of the middle bent portions 25 to 28 and the excavation distance L excavated by the excavator 1 after S11 (S12) are measured in real time. The position PCL of the axis line CL of the excavator 1 obtained in S12 and the position P2 of the reference trunk member 21 of the plurality of trunk members 20 to 24, and the mid-bend angle a1 of the mid-bend portions 25 to 28 measured in S14. Based on -2 to a4-5 and the excavation distance L, the positions P1 to P5 of the plurality of trunk members 20 to 24 from the starting shaft 2 are calculated in real time.
[0064]
By moving the traveling body 41 between the excavator 1 and the starting shaft 2 along the tunnel 3, the distance and the azimuth of the fifth trunk member 24 at the rear end of the excavator from the starting shaft 2 are measured. After measuring the position P5 of the fifth trunk member 24, it is necessary to measure the azimuth angle in real time using a compass in S14 during tunnel excavation after the measurement of the position P5 of the fifth trunk member 24. Of course, even in the step S15, the positions P1 to P5 of the plurality of trunk members 20 to 24 from the starting shaft 2 can be accurately calculated in real time without being based on the azimuth.
[0065]
That is, even if the compass 1 is not equipped with a compass, the positions of the plurality of trunk members 20 to 24 from the starting shaft 2 can be calculated in real time, and as a result, the compass is prevented from being submerged. be able to. In addition, although it is necessary to mount the compass 50 on the traveling body 41, it is not necessary to use the compass 50 to measure an accurate azimuth angle in real time during excavation. Therefore, it is possible to greatly reduce equipment costs.
[0066]
Here, in S15, the position PCL of the axis line CL of the excavator 1 obtained in S12, the position P1 of the reference trunk member 21 of the plurality of trunk members 20 to 24, and the center fold 25 measured in S14. The positions P1 to P5 of the plurality of trunk members 20 to 24 from the starting shaft 2 are calculated in real time on the basis of the middle bend angles a1-2 to a4-5 and the excavation distance L. The position P2 of the reference body member 21 of the plurality of body members 20 to 24 and the position PCL of the axis line CL that can be calculated based on the position P2 can be used together with the position PCL of the axis line CL obtained in S12. Thus, the positions P1 to P5 of the plurality of trunk members 20 to 24 of the excavator 1 can be calculated in real time without frequently performing the first to S12.
[0067]
In S15, assuming that the reference trunk member 21 of the excavator 1 that has excavated after S11 (S12) moves along the position PCL of the axis line CL obtained in S12, the position of the axis line CL obtained in S12. The position P2 of the reference body member 21 can be calculated in real time based on the PCL and the excavation distance L obtained in S14, and the center P21 of the reference body member 21 and the position P2 of the reference body member 21 are bent. The position P1 of the torso member 20 on the front side of the reference torso member 21 can be calculated based on the middle bending angle a1-2 of the portion 25.
[0068]
The positions P3 to P5 of the trunk members 22 to 24 on the rear side of the reference trunk member 21 are assumed to move along the position PCL of the axis line CL obtained in S12, similarly to the reference trunk member 21. , May be calculated based on the positions P3 to P5 of the trunk members 22 to 24 determined in S12 and the position PCL of the axis line CL and the excavation distance L determined in S14, or may be calculated on the front side of the reference trunk member 21. Approximately in the same manner as the torso member 20, the calculation is performed based on the position P2 of the reference torso member 21 and the middle bend angles 2-3 to a4-5 behind the reference torso members P2. You may.
[0069]
Each time the excavator 1 excavates the inner surface of the tunnel 2 by an integral multiple of the length of the lining pipe 3, S1 to S12 are performed, so the lining between the excavator 1 and the starting shaft 2 on the inner surface of the tunnel 3 is performed. The lining can be wrapped with the pipe 4 and the traveling body 41 can be moved along the lining pipe 4, so that S1 to S12 can be performed reliably.
[0070]
Since the reference trunk member 21 is the second trunk member 21 located behind the length of the lining pipe 4 from the tip of the excavator 1, at least until the excavator 1 excavates the length of the lining pipe 4. In the meantime, since the reference trunk member 21 moves reliably along the position PCL of the axis line CL obtained in S12, in S15, the positions of the plurality of trunk members 20 to 24 from the starting shaft 2 are reliably determined in real time. It becomes possible to calculate.
[0071]
Note that S4 to S11 correspond to a first step, S12 corresponds to a second step, S14 corresponds to a third step, and S15 corresponds to a fourth step.
[0072]
It should be noted that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the traveling body may be a self-propelled traveling body. In this case, for example, the cable extending from the traveling body to the starting shaft side can be wound by a winder device, and the amount of unreeling that is performed when the traveling body travels to the excavator side is measured by an encoder or the like, and the above traveling is performed. The present invention may be applied to a method of measuring a traveling distance of a body.
[0073]
According to the first aspect of the present invention, in the first step, at least the compass is mounted on the measuring traveling body, and the measuring traveling body is moved along the tunnel in the excavating machine. By moving between the starting shaft and the starting shaft, the distance and the azimuth angle of the trunk member at the end of the excavator from the starting shaft can be measured and the position can be measured. It is not necessary to measure the azimuth angle in real time using an azimuth meter in the third step during tunnel excavation after measurement of the tunneling. Needless to say, even in the fourth step, a plurality of trunk members are started without being based on the azimuth angle. The position from the shaft can be calculated in real time.
[0074]
That is, the positions of the plurality of trunk members from the starting shaft can be calculated in real time without mounting the compass on the excavator, and as a result, the compass can be prevented from being submerged. In addition, although it is necessary to mount a compass on the vehicle, it is not necessary to measure the exact azimuth angle in real time while excavating with the compass, so there is no need to apply a compass that is so expensive, Equipment costs can be significantly reduced.
[0075]
In the fourth step, the position of the axis line of the excavator obtained in the second step, the position of the reference trunk member of the plurality of trunk members, the middle bend angle and the excavation measured in the third step Based on the distance, the positions of the plurality of trunk members from the starting shaft are calculated in real time. The position of the reference trunk member among the plurality of trunk members calculated here, and the axis center line that can be calculated based on this position Can be used together with the position of the axis line obtained in the second step. Accordingly, the positions of the plurality of trunk members of the excavator can be calculated in real time without frequently performing the first and second steps.
[0076]
According to the method for measuring the position of an excavator according to claim 2, in the fourth step, the reference trunk member of the excavator that has excavated after the first step moves along the position of the axis line determined in the second step. The position of the reference trunk member can be calculated in real time based on the position of the axis line determined in the second step and the excavation distance determined in the third step, and the position of the reference trunk member and the reference The position of one or a plurality of torso members on the front side of the reference torso member can be calculated on the basis of the middle bend angle in front of the torso member.
[0077]
According to the position measuring method of the excavator of the third aspect, the first step and the second step are performed every time the excavator excavates an integral multiple of the length of the lining pipe for lining the inner surface of the tunnel. When the machine excavates an integral multiple of the length of the lining pipe lining the inside of the tunnel, the lining pipe can wrap between the excavator on the inside of the tunnel and the starting shaft, and travel for measurement along the inside of the lining pipe. Since the body can be moved, the first step and the second step can be reliably performed.
[0078]
According to the position measuring method of the excavator according to claim 4, since the reference trunk member is a trunk member located rearward from the tip of the excavator with respect to the length of the lining pipe, at least the excavator has the lining pipe. In the fourth step, the positions of the plurality of trunk members from the starting shaft are determined in the fourth step to ensure that the reference trunk member moves along the position of the axis line determined in the second step. It is possible to reliably calculate in real time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a method of arranging a sewer pipe underground according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a lining tube.
FIG. 3 is a perspective view of an inner unit including a traveling pipe.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a lining pipe, a traveling pipe, a traveling body and the like in a tunnel.
FIG. 5 is a chart showing lengths of first and second traveling pipes.
FIG. 6 is a block diagram of a control system and the like used for an underground sewage pipe construction method.
FIG. 7 is a flowchart for position measurement.
FIG. 8 is a flowchart for measuring a traveling distance.
FIG. 9 is a schematic view of an excavator during excavation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excavator 3 Tunnel 7 Control device 13 Main pushing device 13a Pushing amount detection sensor 17a Encoders 20 to 24 First to fifth trunk members 25 to 28 Center bent portion 39 Front winder 40 Traveling pipe (first and second traveling pipes)
41 running body 52 optical sensor (detection means)
53 holes (detected part)
50 Compass 56 Mid-Bend Angle Detection Sensor

Claims (4)

複数の胴部材を中折れ可能な中折れ部を介して直列状に連結してなる遠隔操作型自動掘進機の発進立坑からの位置を計測する方法において、掘削中断状態において、トンネル内に沿って計測用走行体を移動させて掘進機最後尾の胴部材の発進立坑からの位置を計測すると共に、中折れ部の中折れ角を計測する第1工程と、
前記計測した掘進機最後尾の胴部材の位置と中折れ部の中折れ角とを用いて、掘進機の複数の胴部材の発進立坑からの位置を算出して掘進機の軸心ラインの位置を算出する第2工程と、
トンネル掘削中に、中折れ部の中折れ角と第1工程後に掘進機で掘進した掘進距離をリアルタイムで計測する第3工程と、
前記第2工程で求めた掘進機の軸心ラインの位置および複数の胴部材のうちの基準胴部材の位置と、第3工程で計測した中折れ部の中折れ角および掘進距離とに基づいて、複数の胴部材の発進立坑からの位置をリアルタイムで算出する第4工程と、
を備えたことを特徴とする掘進機の位置計測方法。
In a method of measuring a position from a starting shaft of a remote-controlled automatic excavator having a plurality of trunk members connected in series through a middle bendable part, in an excavation suspended state, along a tunnel A first step of moving the measurement traveling body to measure the position of the trunk member at the end of the excavator from the starting shaft, and measuring the middle angle of the middle bend,
Using the measured position of the trunk member at the end of the excavator and the angle of the middle bend, the positions of the plurality of trunk members of the excavator from the starting shaft and the position of the axis line of the excavator A second step of calculating
During the tunnel excavation, a third step of measuring in real time the middle angle of the middle bend and the excavation distance excavated by the excavator after the first step;
Based on the position of the axis line of the excavator obtained in the second step and the position of the reference trunk member of the plurality of trunk members, and the middle bend angle and the excavation distance measured in the third step measured in the third step. A fourth step of calculating the positions of the plurality of trunk members from the starting shaft in real time;
A method for measuring the position of an excavator, comprising:
前記第4工程において、第2工程で求めた軸心ラインの位置と第3工程で求めた掘進距離とに基づいて基準胴部材の位置を算出し、この基準胴部材の位置と基準胴部材よりも前方の中折れ部の中折れ角とに基づいて、基準胴部材よりも前側の1又は複数の胴部材の位置を算出することを特徴とする請求項1に記載の掘進機の位置計測方法。In the fourth step, the position of the reference trunk member is calculated based on the position of the axis line determined in the second step and the excavation distance determined in the third step, and the position of the reference trunk member and the reference trunk member are calculated. The position measuring method for an excavator according to claim 1, wherein the position of one or a plurality of trunk members on the front side of the reference trunk member is also calculated based on the middle bending angle of the front bending part. . 前記掘進機がトンネル内面を覆工する覆工管の長さの整数倍掘進する毎に、前記第1工程および第2工程を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の掘進機の位置計測方法。3. The excavator according to claim 1, wherein the excavator performs the first step and the second step each time the excavator excavates an integral multiple of the length of a lining pipe for lining the inner surface of the tunnel. 4. Position measurement method. 前記基準胴部材が、掘進機の先端から前記覆工管の長さよりも後側に位置する胴部材であることを特徴とする請求項3に記載の掘進機の位置計測方法。The position measuring method for an excavator according to claim 3, wherein the reference trunk member is a trunk member located rearward of a length of the lining pipe from a tip of the excavator.
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