JP2004170164A - Survey method and program for displaying result thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に山岳トンネル施工において、トンネルを精度良くかつ高品質で施工するために行われるトンネル坑内等での各種測量方法およびその測量結果表示用プログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、NATM工法に代表される山岳トンネル施工では、トンネルを精度良くかつ高品質で施工するために各種の測量が行われている。測量項目としては、例えば、支保工の天・左・右の3点を測量し、設置精度を確認する支保工検測、掘削後の任意断面又は任意点においてアタリを検測するアタリ測量、坑内A計測(天端沈下・内空変位)の初期値測定、プリズム設置計測等のA計測、任意断面の掘削内空断面の計測を行う断面測定、インバート掘削において任意点の必要な深さやインバートの仕上がり高さを表示するインバート測量、プリズム又はノンプリズムにより任意点の測量を行う任意点測量、補強鉄筋位置の測量を行う補強鉄筋測量などがある。
【0003】
かかる各種測量においては3次元座標に基づいて測量が行われることになる。例えば、特開2001−182484号公報、特開平3−103595号公報においては、測距及び測角が可能なトータルステーション、光波測距儀等の測量機器を所定位置に設置したならば、この設置座標を他の測量機器により測量し、設置座標を既知とした上で、予め座標が既知とされる基準点を後視し、測角・測距を行い、次いで測定しようとする座標を視準し、この測角・測距データにより視準点の3次元座標を計算するようにしていた。
【0004】
一方、トンネル外部の明かり部の測量では、道路線形や軌道線形などの目的構造物の平面線形における線形センターの測量を2人で行い、その測量したセンターに再度測量機械を設置し、そこからある基準点またはその他のセンターのポイントを視準し、設計線形に対して直角方向に角度を振り、設計横断面図(設計線形に対して直角方向の断面図)に規定されている構造物形状を決定したり、或いは設計横断面上での求めたい個所の測量を行い、水平距離や測距角度から求められた座標を算出し、予め計算した設計横断面上における線形センターから所定距離だけ離れた位置の座標との偏差を見ることを繰り返し行ったり、または測定した水平距離や測距角度から線形センターを軸として変換することにより求めたりしていた。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−182484号公報
【特許文献2】
特開平3−103595号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の測量方法の場合には、測量機器の設置座標を基本的に固定点と考え、その位置を測量により既知とするものであるため測量作業上、色々な問題点があった。例えば、発破振動や地山の変位で測量架台が動いてしまった場合でも気づかずに、測量を継続して行った結果、測量に誤差が生じ、トンネル位置がずれたり、大きな当りまたは余掘りが発生するなどの問題が発生することがあった。また、測量機器の盛り替えや移動の際毎に、設置座標を測量するために別の光波測量機器が必要となるとともに、器機座標の測定作業(器機据付〜基準点視準)にも複数の職員を必要とし、設置にも時間が掛かっていた。
【0007】
また、個別的にインバート測量では、施工前の準備段階に、基準点から坑内測量によってトンネル線形距離、センターからの離れ距離、トンネル基準点からの高さなどを2人以上で測量を行い、掘削床付面の位置情報が認識できるようにレーザーを設置したり、または側壁などに釘を打って水糸を張り、更にセンターからの離れ位置毎に掘削床付面からの高さを算出しなければならなかった。一方、支保工検測や補強鉄筋測量では、支保工位置や補強鉄筋位置の座標が測量できても、その位置がトンネル断面に対して相対的にどの位置となっているかなどの情報が欠如していたため、トンネル断面中心点からの離れ距離等を別途追加的に測量しなければならないなどの問題があった。この場合、トンネル形状が複数円弧の複合断面である場合などは、トンネル中心点を求める測量自体に多くの手間と時間が掛かっていた。また、トンネルにある一定の勾配があったり、もしくは縦断的に曲線になったりする場合は、この一定勾配や縦断曲線に対して直角方向に最終構造物である覆工コンクリートを施工する必要がある。しかし、従来の測量では鉛直面での測量が基本になるため、正確な位置を把握するには特殊な三次元の計算を行ったり、もしくは水準測量で求めた測定点をある寸法だけスライドしたりして算出する必要があり、かなり誤差も含まれていた。
【0008】
一方、トンネル外の例えば法面等の明かり部の測量においては、センター測量と、横断面測量の2工程が必要となるため、測量に時間が掛かるとともに、誤差が累積されるなどの問題があった。また、省力化のために、1工程で測量を行う場合には、ある測点の3次元座標をその都度、電卓などを用いて計算する必要があり、時間が掛かるとともに、誤計算のおそれがあるなどの問題があった。
【0009】
そこで本発明の主たる課題は、トンネル施工中に行われる各種坑内測量または明かり部における測量の簡易化、省力化および高精度化を図り、もって施工の効率化を図ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、少なくともトンネル線形情報およびトンネル断面情報が入力された演算装置と、測距及び測角が可能な測量機器とをデータ伝送可能な状態で接続するとともに、前記演算装置による演算結果をモニタ表示可能なハンディターミナルとを備え、
予め座標が既知とされる少なくとも2点の基準点をトンネル坑内に設置するとともに、これら2点の基準点を視準可能な位置に前記測量機器を据え付け、前記2点の基準点を視準して得た測距・測角データを前記コンピュータに伝送し、後方交会法により前記測量機器の設置点の3次元座標を求めた後、
測量対象点を前記測量機器により視準して得た測距・測角データを演算装置に伝送し、前記測量対象点の3次元座標を求めるとともに、前記トンネル線形情報およびトンネル断面情報に基づき、前記測量対象点のトンネル線形距離と共に、トンネル中心線からの離れ距離及び/又はトンネル高さ方向基準線からの離れ距離を演算し、測量種別に応じて所定の測量結果項目を前記ハンディターミナルにモニタ表示することを特徴とするトンネル坑内の測量方法が提供される。
【0011】
上記請求項1記載の発明においては、基本的に測距・測角を行う測量機器の設置座標については、これを不動点として捉えず、測量毎に2点の基準点からその設置座標を特定するようにしている。従って、測量に当たり、基準点2点を視準できる位置であれば、前記測量機器を坑内作業の制約を受けない任意点に設置することが可能となり、自由度が大幅に向上する。また、前記測量毎に測量機器の設置座標を求めると共に、好ましくは適時の時間間隔毎に自己座標を照査することにより、誤差を含んだ測量が行われないように常に自動チェックできるようになり、測量精度が向上する。しかも基準点のあらかじめ与えた座標に対して三次元の成分(x,y,z)においてどれだけずれているかが再計算により算出されるため、それぞれの基準点の不動点管理も可能となる。さらに、測量機器の盛り替えや移動作業も予めその設置座標を知っておく必要がないため、少人数で迅速に作業が完了できるようになる。
【0012】
また、測量結果としては、測量点の3次元座標のみならず、測量種別に応じて前記測量対象点のトンネル線形距離と共に、トンネル中心線からの離れ距離及び/又はトンネル高さ方向基準線からの離れ距離を演算した上で、測量種別に応じて所定の測量結果項目を表示するようにしたため、作業員等は真に施工に必要な形で測量情報が入手できるようになるため、施工が効率的に行えるようになる。
【0013】
請求項2に係る本発明として、前記測量種別がインバート測量である場合には、少なくとも掘削床付面までの高さ及び/又はコンクリート仕上り面までの高さを前記測量結果項目とし前記ハンディターミナルにモニタ表示する請求項1記載のトンネル坑内の測量方法が提供される。測量種別がインバート測量である場合には、最小限掘削床付面までの高さ及び/又はコンクリート仕上り面までの高さを前記ハンディターミナルにモニタ表示するようにする。もちろん、この他にトンネル線形距離、トンネル高さ方向基準線からの離れ距離をも表示するのが望ましい。これらの情報を知ることにより、測量作業は当然のこと、インバート施工も効率的に行うことが可能となる。
【0014】
請求項3に係る本発明として、前記測量種別が支保工検測である場合、少なくともトンネル中心線からの離れ距離、トンネル高さ方向基準線からの離れ距離を前記測量結果項目とし前記ハンディターミナルにモニタ表示する請求項1記載のトンネル坑内の測量方法が提供される。測量種別が支保工検測である場合には、最小限、トンネル中心線からの離れ距離、トンネル高さ方向基準線からの離れ距離を前記ハンディターミナルにモニタ表示するようにする。もちろん、この他にトンネル距離、トンネル線形距離からの離れ距離をも表示するのが望ましい。これらの情報により、支保工施工において、真に必要な形で測量情報が入手できるようになるため、施工が効率的に行えるようになる。
【0015】
請求項4に係る本発明として、前記測量種別が補強鉄筋測量である場合、少なくとも鉄筋の離れ距離を前記測量結果項目とし前記ハンディターミナルにモニタ表示する請求項1記載のトンネル坑内の測量方法が提供される。測量種別が支保工検測である場合には、最小限、鉄筋の離れ距離を前記ハンディターミナルにモニタ表示するようにする。もちろん、この他にトンネル線形距離、トンネル中心距離からの離れ距離、トンネル高さ方向基準線からの離れ距離をも表示するのが望ましい。これらの情報により、補強鉄筋施工において、真に必要な形で測量情報が入手できるようになるため、施工が効率的に行えるようになる。
【0016】
請求項5に係る本発明として、少なくとも線形情報および断面情報が入力された演算装置と、測距及び測角が可能な測量機器とをデータ伝送可能な状態で接続するとともに、前記演算装置による演算結果をモニタ表示可能なハンディターミナルとを備え、
予め座標が既知とされる少なくとも2点の基準点を設置するとともに、これら2点の基準点を視準可能な位置に前記測量機器を据え付け、前記2点の基準点を視準して得た測距・測角データを前記コンピュータに伝送し、後方交会法により前記測量機器の設置点の3次元座標を求めた後、
測量対象点を前記測量機器により視準して得た測距・測角データを演算装置に伝送し、前記測量対象点の3次元座標を求めるとともに、前記線形情報および断面情報に基づき、前記測量対象点の線形距離と共に、中心線からの離れ距離及び/又は高さ方向基準線からの離れ距離を演算し、測量種別に応じて所定の測量結果項目を前記ハンディターミナルにモニタ表示することを特徴とする明かり部の測量方法が提供される。本発明は主としてはトンネルが対象であるが、トンネル外の法面測量等の明かり部の測量に対しても全く同様に適用が可能である。
【0017】
請求項6に係る本発明として、前記明かり部の測量種別が土工測量である場合、少なくとも測量対象点と基準点とのズレ量を前記測量結果項目とし前記ハンディターミナルにモニタ表示する請求項5記載の明かり部の測量方法が提供される。例えば、切土や盛土測量において、任意点の測量を行えば、その位置から例えば現況地盤線と設計仕上がり線との交点には、どれだけX、Y、Z方向にずらせば良いかが表示されるため、次にずらした位置にて再測し、簡単な測量手間により現況地盤線と設計仕上げ線との交点を見付けることができる。
【0018】
請求項7に係る本発明として、前記ハンディターミナルは、前記測量機器の視準方向の誘導制御機能を備える請求項1〜6いずれかに記載の測量方法が提供される。測量対象点にプリズム等を設置した後、常時携帯しているハンディターミナルによる指示により測量を行い、その結果がハンディターミナルに表示されるため、たとえ1人であっても簡単に測量が可能となる。
【0019】
請求項8に係る本発明として、前記ハンディーターミナルを別体で有さず、前記測量機器がハンディターミナル機能の一部または全部を備える請求項1〜7いずれかに記載の測量方法が提供される。
【0020】
請求項9に係る本発明として、前記コンピュータにおいて、予め入力された線形情報および断面情報に基づき、前記請求項1〜8いずれかの測量方法に従って測量された測量対象点について、線形距離と共に、中心線からの離れ距離及び/又は高さ方向基準線からの離れ距離を演算し、測量種別に応じて所定の測量結果項目を前記ハンディターミナルにモニタ表示するように実行させるための測量結果表示用プログラムが提供される。
【0021】
【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詳述する。
【0022】
本トンネル坑内における測量システムでは、例えば図1に示されるように、現場事務所H内に管理用コンピュータ1が設備されるとともに、トンネル坑内に通信基地局2を固定配置し、前記管理用コンピュータ1と通信基地局2とが情報伝送可能なように通信ケーブル3により接続されている。前記管理用コンピュータ1には、予め少なくともトンネル線形情報およびトンネル断面情報が入力されている。
【0023】
一方、切羽付近で掘削作業等を行っている坑内作業員等が携帯情報通信端末4(ハンディターミナル)を常時携帯し、前記通信基地局2と接続されたコントロールボックス6と双方向に無線通信可能となっている。前記携帯情報通信端末4は、測量作業の選定・指示を行うとともに、測量結果をモニタ表示する機能を有するものである。すなわち、プログラムを起動させると、図2に示される測量作業メニュー13が表示され、行いたい測量項目を選択すると、各測量毎に展開が行えるようになっている。作業メニュー13としては、例えば断面照射、支保検測、アタリ検測、A計測、断面測定、箱抜き照射、インバート測量、任意点測量、補強鉄筋測量の9項目の他、後方交会ボタン、測量結果表示ボタン等が用意されている。なお、「設定」ボタンはA計測設定等の各種携帯情報通信端末設定を行うための操作ボタン、「単独操作」ボタンは電源オンオフやレーザーのオンオフを単独に操作するための操作ボタン、「オペ用」ボタンはオペ用画面を表示するための操作ボタン、「通信」ボタンは携帯情報通信端末4とコントロールボックス6間の通信状態や切断を行うための操作ボタンである。前記携帯情報通信端末4から発信された情報は、前記通信基地局2を経由して前記管理用コンピュータ1に伝送されるようになっている。
【0024】
一方、切羽後方には測距及び測角の基本機能の他、レーザー照射、自動視準機能、視準の追尾機能、自動整準補正機能を備えるトータルステーション5が配置され、コントロールボックス6を介して前記通信基地局2と接続されている。前記コントロールボックス6は、携帯情報通信端末4との通信機能の他、トータルステーション5との通信機能、トータルステーション5の水平角、仰角制御機能を備えるものである。
【0025】
なお、本例では前記管理用コンピュータ1と通信基地局2との間の通信を有線通信、コントロールボックス6と携帯情報通信端末4との間の通信を無線通信としたが、各間の通信は無線または有線のいずれであってもよい。
【0026】
切羽S近傍では、ホイールジャンボ、吹付け機、ホイールローダ等のトンネル施工用重機が配置され、図示される例では、上半及び下半の一括の併行作業により掘削を行うミニベンチ工法により、上半及び下半のそれぞれにおいてロックボルト削孔および装薬孔・装薬を併行して行った後、上半及び下半を一気に切り崩し、その後ズリ出し→当り取り→一次吹付け→鋼製支保工の建込み→二次吹付け→ロックボルト打設の手順にて掘削作業が1サイクル毎に行われる。また、切羽後方ではセントル7が配置され、覆工体の構築、インバート施工が行われる。
【0027】
〔坑内測量作業〕
本測量方法では、前記トータルステーション5の位置を基本的に固定点と考えない測量方法としている。すなわち、予め座標が既知とされる少なくとも2点の基準点10,11をトンネル坑内に設置するとともに、これら2点の基準点10,11を視準可能な任意の位置に前記トータルステーション5を据え付け、該トータルステーション5により前記2点の基準点10,11を視準して得た測距・測角データを前記管理用コンピュータ1に伝送し、後方交会法により前記トータルステーション5の設置座標(3次元座標)を求めるようにする。このトータルステーション5の設置座標の特定作業は各種測量が行われる前に基本的には必ず行われるとともに、設置座標の位置ズレが生じていないかの照査のために適宜の時間間隔毎に行われるようになっている。
【0028】
以下、具体的に坑内にて行われる任意点測量と、この任意点測量を基本としたインバート測量、支保工検測および補強鉄筋測量について詳述する。
【0029】
(任意点測量)
任意点の3次元座標とともに、トンネル線形距離TD(Total Distance)、トンネル中心線CLからの離れ距離(水平方向相対距離)及びトンネル高さ方向基準線SLからの離れ距離(鉛直方向相対距離)を知るために行われるもので、ノンプリズムでも可能であるが、基本的にはプリズムを用いて行うようにする。
【0030】
先ず、視準点に対してプリズムを設置した後、前記携帯情報通信端末4の作業メニュー13の画面にて、任意点測量を選定すると、図3に示される任意点測量画面14が表示される。同画面中、プリズム定数欄は計測ターゲットプリズムに応じてプリズム定数を入力する欄であり、通常は1インチ(17.4mm)を標準としている。高さオフセットは、直接視準できないような場合にポール付きプリズムなどを使用する際、オフセット量を入力する欄、ノンプリ測量のチェック欄はノンプリズム測量を行う際にチェックマークを付けるようにするものである。また、「後方交会」ボタン15はトータルステーション5の設置座標を特定するときの操作ボタンであり、「トラッキング開始」ボタン16/「トラッキング終了」ボタン17は、複数の点を連続的に追尾するときに使用するものであり、「誘導」ボタン18はトータルステーション5の視準方向を測量点に誘導する際のボタンである。
【0031】
測量は、先ず「後方交会」ボタン15を選択し、基準点2点10,11を視準することにより自己座標(トータルステーション5座標)を確定する。次いで、所定位置にプリズムを設置した後、前記「誘導」ボタン18を選択してトータルステーション5の視準方向を測量点に誘導する。前記「誘導」ボタン18を選択すると、図4に示される誘導画面26に切り替わる。画面は上段設定と下段設定とに区分されており、上段設定はサイクル番号若しくはトンネル線形距離TDを指定し、上/左/右を指定すると、その方向に視準方向を誘導するようになっている。また、下段設定は手動にて左右上下方向に誘導する場合で、内側の「>」ボタンが微動ボタン20、外側の「>>」が粗動ボタン21である。なお、視準方向はトータルステーション5から発せられるレーザーによって視覚的に確認できるようになっている。
【0032】
トータルステーション5の視準方向をプリズムに誘導し終えたならば、「測量実行」ボタン19を選択し測量を開始する。前記トータルステーション5による測距・測角データは管理用コンピュータ1に伝送され、ここで視準点の3次元座標が演算により算出されるとともに、管理用コンピュータ1に入力されたトンネル線形情報およびトンネル断面情報に基づき、トンネル線形距離TD、トンネル中心線CLからの離れ距離及びトンネル高さ方向基準線SLからの離れ距離(図5参照)が算出される。この測量結果は管理用コンピュータ1にモニタ表示可能とされるとともに、前記携帯情報通信端末4に伝送され、図3に示される任意点測量画面14のX、Y、Z座標欄、TD欄、相対Y欄、相対Z欄にそれぞれ表示されるようになっている。
【0033】
(インバート測量)
インバート測量では、任意点の3次元座標を求めるとともに、携帯情報通信端末4には、トンネル線形距離TD、トンネル高さ方向基準線SLからの離れ距離、掘削床付面までの高さ、コンクリート仕上り面までの高さがモニタ表示されるようになっている。
【0034】
視準点に対してプリズムを設置した後、前記携帯情報通信端末4の作業メニューの画面にて、「インバート測量」を選定すると、図6に示されるインバート測量画面が表示される。同画面中、高さオフセットはポール付きプリズムなどを使用する場合のオフセット距離の入力欄である。
【0035】
測量は、先ず「後方交会」ボタン15を選択し、基準点2点10,11を視準することにより自己座標(トータルステーション5座標)を確定する。次いで、所定位置にプリズムを設置した後、「誘導」ボタン18によりトータルステーション5の視準方向を前記プリズムに合わせ、「測量実行」ボタン19を選択し測量を開始する。前記トータルステーション5による測距・測角データが管理用コンピュータ1に伝送され、ここで視準点の3次元座標が演算により算出されるとともに、管理用コンピュータ1に入力されたトンネル線形情報およびトンネル断面情報に基づき、トンネル線形距離TD、トンネル高さ方向基準線SLからの離れ距離、掘削床付面までの高さ、コンクリート仕上り面までの高さが算出される。この測量結果は管理用コンピュータ1にモニタ表示可能とされるとともに、前記携帯情報通信端末4に伝送され、図6に示されるインバート測量画面22のTD欄、相対Y欄、掘削面欄、コンクリート仕上面欄にそれぞれ表示されるようになっている。
【0036】
(支保工検測)
前記鋼製支保工の検測では、少なくとも鋼製支保工の左端検測点、天端検測点、右端検測点の3点を検測点として前記トータルステーション5により測量を行う。この際、基本的には前記各検測点にプリズムを設置して行うようにするのが望ましいが、前記天端検測点においては、足場が確保できずプリズムを設置するのが困難な場合もあり得る。その場合にはノンプリズム測定によってもよい。
【0037】
前記トータルステーション5の操作は、図7に示されるように、携帯情報通信端末4の支保工検測画面23により行われる。具体的には、前記支保工検測画面23のほぼ中央位置に設けられた計測区分選択欄により鋼製支保工の左端検測点(画面上では「左端」にて表示)、天端検測点(画面上では「天端」にて表示)、右端検測点(画面上では「右端」にて表示)のうち、どの点を検測したいのかを先ず指定する。同様に前記計測区分選択欄の下側に設けられたサイクルナンバー選択欄により検測したい支保工の範囲を指定する。
【0038】
検測では、先ず「後方交会」ボタン15を選択し、基準点2点を視準することにより自己座標(トータルステーション5座標)を確定する。次いで、所定位置にプリズムを設置した後、「誘導」ボタン18によりトータルステーション5の視準方向を前記プリズムに合わせ、「測量開始」ボタン19を選択し測量を開始する。
【0039】
トータルステーション5による測距・測角データは、通信基地局2を介して前記管理コンピュータ1に伝送され、測量点の3次元座標が算出されるとともに、管理用コンピュータ1に入力されたトンネル線形情報およびトンネル断面情報に基づき、トンネル線形距離TD、TD方向の偏倚量、トンネル中心線CLからの離れ距離及びトンネル高さ方向基準線SLからの離れ距離が算出される。この測量結果は、管理用コンピュータ1にモニタ表示可能とされるとともに、前記携帯情報通信端末4に伝送され、図7に示される支保工検測画面23のTD欄、TD離れ欄、水平離れ欄、垂直離れ欄にそれぞれ表示されるようになっている。
【0040】
(補強鉄筋測量)
補強鉄筋測量では、鉄筋吊下げアンカー(仮設用の段取り鉄筋)の先端にプリズムをおき、このプリズム設置点の3次元座標を求めるとともに、携帯情報通信端末4には、トンネル線形距離TD、鉄筋離れ距離、トンネル中心線CLからの離れ距離、トンネル高さ方向基準線SLからの離れ距離がモニタ表示されるようになっている。
【0041】
視準点に対してプリズムを設置した後、前記携帯情報通信端末4の作業メニューの画面にて、「補強鉄筋」を選定すると、図8に示される補強鉄筋測量画面24が表示される。同画面中、プリズム設定は計測ターゲットプリズムのプリズム定数を入力する入力欄である。
【0042】
測量は、先ず「後方交会」ボタン15を選択し、基準点2点10,11を視準することにより自己座標(トータルステーション5座標)を確定する。次いで、前記「誘導」ボタン18を選択してトータルステーション5の視準方向を測量点に誘導した後、「測量開始」ボタン19を選択し測量を開始する。前記トータルステーション5による測距・測角データは管理用コンピュータ1に伝送され、ここで視準点の3次元座標が演算により算出されるとともに、管理用コンピュータ1に入力されたトンネル線形情報およびトンネル断面情報に基づき、トンネル線形距離TD、段取り鉄筋の先端からの鉄筋離れ距離、トンネル中心線CLからの離れ距離及びトンネル高さ方向基準線SLからの離れ距離が算出される。この測量結果は管理用コンピュータ1にモニタ表示可能とされるとともに、前記携帯情報通信端末4に伝送され、図8に示される補強鉄筋測量画面24のTD欄、鉄筋離れ欄、相対Y欄、相対Z欄にそれぞれ表示されるようになっている。同画面中、シングルまたはダブルチェック欄は補強鉄筋の配置が単鉄筋がシングルを意味し、復配筋がダブルを意味するものである。なお、鉄筋離れについては、「結果表示」ボタン25の選択により、測量済みの計測結果が同時に表示されるようになっている。
【0043】
以上、本発明について詳述したが、近年は測量機器にもモニタ画面を備えるものや、コンピュータ機能を備えるものが提案されているため、前記ハンディーターミナルを別体で有さず、前記測量機器がハンディターミナル機能の一部または全部を備えるようにすることもできる。
【0044】
また、上記本実施形態ではトンネル測量について詳述したが、本発明はトンネル外部の法面測量等の明かり部の測量に対しても全く同様に適用することが可能である。明かり部の測量に適用した場合、センター測量の必要が無くなり1工程で、かつ1人で測量が可能となり、時間の短縮と誤差の最小化が可能となる。また、図面に明示された横断面だけでなく、現地の地形に応じて丁張りをかけたい場所を現地で確認しながら、その場ですぐに測量が可能となる。また、予め設計仕上げ線(これは切土であったり、盛土であったりする。)を入力しておくことにより、特定した横断面上における測定点のX,Y,Z成分の離れ距離が表示されるので、どちらの方向にどの程度動かせばよいかをその場で求め、再度の測量実行により精度の高い、しかも効率的な測量が可能となる。
【0045】
さらに、予め入力された設計仕上げ線に対して現状の位置がX,Y,Z成分方向で表示されることを利用して明かり工事の設計寸法に対する出来形を把握したり、全体施工数量においてどの程度進捗しているかが把握できることにより、従来の測量結果を図面化して数量を算出することが省け、大幅な効率化が図れるようになる。すなわち、従来、明かり部の測量において切土、盛土の施工出来高量を算出するには、それぞれの出来高断面形状を測量し、各断面図を記述し、それぞれの断面積を算出して平均断面法で出来高土量を算出するのが一般的であったが、この方法の場合にはいちいち面倒な測量が必要になるとともに、断面図を描画するといった多くの手間が掛かっていた。本発明の場合には、計画仕上がり線の情報がすべてコンピュータ内に記憶されており、かつ測量対象点から所定点までのズレ量が把握されるため、所定の断面においてプリズム測量、もしくはノンプリズム測量によって、あらかじめ設定している計画断面形状に対して実際の仕上がり断面のラインを簡単に描画でき、当初の地山線との面積を演算処理して各測定断面距離を平均断面法で計算することにより、施工出来高量を算出することが可能となる。これにより、従来必要であった断面図の算出は自動的に描画できるとともに、ある区間を指定することによって特別な計算をすることなく、施工出来高量を把握することが可能となる。
【0046】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、トンネル施工中に行われる各種坑内測量または明かり部における測量の簡易化、省力化および高精度化が図れるようになるとともに、施工の効率化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】坑内測量のシステム図である。
【図2】携帯情報通信端末4におけるメニュー画面である。
【図3】携帯情報通信端末4における任意点測量画面である。
【図4】携帯情報通信端末4におけるトータルステーションの誘導画面である。
【図5】任意点測量における測量結果の説明図である。
【図6】携帯情報通信端末4におけるインバート測量画面図である。
【図7】携帯情報通信端末4における支保検測画面である。
【図8】携帯情報通信端末4における補強鉄筋測量画面である。
【符号の説明】
1…管理用コンピュータ、2…通信基地局、3…通信ケーブル、4…携帯情報通信端末、5…トータルステーション、6…コントロールボックス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to various surveying methods, such as in tunnel tunnels, which are performed to construct a tunnel with high accuracy and high quality, mainly in mountain tunnel construction, and a program for displaying the surveying results.
[0002]
[Prior art]
For example, in mountain tunnel construction represented by the NATM method, various types of surveying are performed to construct a tunnel with high accuracy and high quality. As the surveying items, for example, the top, left, and right points of the shoring are surveyed to check the installation accuracy, the shoring inspection to check the installation accuracy, the atari surveying to detect the hit at any cross section or any point after excavation, the underground Initial value measurement of A measurement (crest subsidence / inside sky displacement), A measurement such as prism setting measurement, cross section measurement to measure inside cross section of excavation of arbitrary cross section, required depth and invert of arbitrary point in invert excavation There are an inverted survey for displaying the finished height, an arbitrary point survey for measuring an arbitrary point using a prism or a non-prism, and a reinforcing bar survey for measuring a reinforcing bar position.
[0003]
In such various surveys, the survey is performed based on the three-dimensional coordinates. For example, in JP-A-2001-182484 and JP-A-3-103595, if a surveying instrument such as a total station capable of measuring a distance and an angle is installed at a predetermined position, the coordinates of the installation are determined. Is measured by another surveying instrument, and after setting the installation coordinates to be known, a reference point whose coordinates are known in advance is backsighted, angle measurement and distance measurement are performed, and then the coordinates to be measured are collimated. The three-dimensional coordinates of the collimation point are calculated based on the angle and distance measurement data.
[0004]
On the other hand, in the surveying of the light part outside the tunnel, two people survey the linear center in the horizontal alignment of the target structure such as road alignment and track alignment, install the surveying machine again at the surveyed center, and from there Collimate the reference point or other center point, swing the angle at right angles to the design alignment, and change the structure shape specified in the design cross section (cross-section at right angles to the design alignment). Determine or measure the desired location on the design cross section, calculate the coordinates obtained from the horizontal distance or ranging angle, and move a predetermined distance from the linear center on the previously calculated design cross section The deviation from the coordinates of the position is repeatedly checked or obtained by converting the measured horizontal distance or ranging angle with the linear center as an axis.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-182484 A
[Patent Document 2]
JP-A-3-103595
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the conventional surveying method, there are various problems in the surveying work because the installation coordinates of the surveying instrument are basically considered as fixed points and the position is known by surveying. For example, even if the surveying platform moves due to blasting vibration or displacement of the ground, the surveying is continued without being noticed.As a result, there is an error in the surveying, the tunnel position shifts, a big hit or extra digging occurs. In some cases, a problem such as the occurrence of a problem occurs. In addition, every time the surveying equipment is changed or moved, another lightwave surveying instrument is required to measure the installation coordinates, and a plurality of measurements are required for the instrument coordinate measurement work (instrument installation to reference point collimation). It required staff and took a long time to set up.
[0007]
In addition, in the invert survey individually, at the preparation stage before construction, two or more persons survey the tunnel linear distance, the distance from the center, the height from the tunnel reference point, etc. by underground survey from the reference point, and excavation A laser must be installed so that the position information on the floor can be recognized, or a nail must be nailed to the side wall, etc., and a thread must be stretched. The height from the floor with the excavation floor must be calculated for each position away from the center. I had to. On the other hand, in the shoring inspection and reinforcing bar surveying, even if the coordinates of the shoring position and the reinforcing bar position can be measured, there is no information such as which position is relative to the tunnel section. Therefore, there was a problem that the distance from the center point of the tunnel section had to be additionally measured separately. In this case, when the tunnel shape is a complex cross section of a plurality of arcs, the surveying itself for finding the tunnel center point takes a lot of trouble and time. If the tunnel has a certain slope or a vertical curve, it is necessary to construct the lining concrete, which is the final structure, in a direction perpendicular to the certain slope and the vertical curve. . However, in conventional surveying, surveying on a vertical surface is fundamental, so in order to grasp the exact position, a special three-dimensional calculation is performed, or the measuring point obtained by leveling is slid by a certain dimension. It was necessary to calculate it, and it contained a considerable error.
[0008]
On the other hand, surveying a light part such as a slope, for example, outside the tunnel, requires two processes, center surveying and cross-sectional surveying. Therefore, there are problems in that surveying takes time and errors are accumulated. Was. In addition, when performing surveying in one process for labor saving, it is necessary to calculate the three-dimensional coordinates of a certain measuring point each time using a calculator or the like, which takes time and may cause an erroneous calculation. There was such a problem.
[0009]
Therefore, a main object of the present invention is to achieve simplification, labor saving, and high precision of various underground surveys or surveys at a light portion performed during tunnel construction, thereby improving the efficiency of construction.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
At least two reference points whose coordinates are known in advance are installed in the tunnel mine, and the surveying instrument is installed at a position where these two reference points can be collimated, and the two reference points are collimated. After transmitting the obtained distance measurement and angle measurement data to the computer, and obtaining the three-dimensional coordinates of the installation point of the surveying instrument by the rear intersection method,
The distance measurement / angle measurement data obtained by collimating the survey target point by the surveying instrument is transmitted to an arithmetic unit, and the three-dimensional coordinates of the survey target point are obtained, based on the tunnel linear information and the tunnel cross-section information, Along with the linear distance of the tunnel to be surveyed, the distance from the tunnel center line and / or the distance from the tunnel height reference line are calculated, and a predetermined survey result item is monitored by the handy terminal according to the survey type. A method for surveying in a tunnel pit, characterized by displaying.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, the installation coordinates of the surveying instrument that basically performs distance measurement and angle measurement are not regarded as fixed points, and the installation coordinates are specified from two reference points for each survey. I am trying to do it. Therefore, when surveying, as long as two reference points can be collimated, the surveying instrument can be installed at an arbitrary point which is not restricted by underground work, and the degree of freedom is greatly improved. In addition, while obtaining the installation coordinates of the surveying instrument for each survey, preferably by checking the self-coordinates at appropriate time intervals, it is possible to always automatically check that the survey including the error is not performed, Surveying accuracy is improved. In addition, since how much the three-dimensional component (x, y, z) deviates from the predetermined coordinates of the reference point is calculated by recalculation, it is also possible to manage the fixed point of each reference point. In addition, since it is not necessary to know the installation coordinates in advance for the change of the surveying equipment and the movement work, the work can be completed quickly with a small number of people.
[0012]
Further, as the survey result, not only the three-dimensional coordinates of the survey point, but also the distance from the tunnel center line and / or the distance from the tunnel height reference line along with the tunnel linear distance of the survey target point according to the survey type. After calculating the separation distance, predetermined survey result items are displayed according to the survey type, so that workers and others can obtain survey information in a form that is truly necessary for construction. Will be able to do it.
[0013]
As the present invention according to
[0014]
As the present invention according to
[0015]
As the present invention according to claim 4, there is provided the survey method in a tunnel mine according to
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, an arithmetic unit to which at least linear information and cross-sectional information are input is connected to a surveying instrument capable of distance measurement and angle measurement in a state where data transmission is possible, and an arithmetic operation by the arithmetic unit is performed. With a handy terminal that can monitor and display the results,
At least two reference points whose coordinates are known in advance are installed, and the surveying instrument is installed at a position where these two reference points can be collimated, and the two reference points are collimated and obtained. After transmitting the distance measurement and angle measurement data to the computer and obtaining the three-dimensional coordinates of the installation point of the surveying instrument by the backward resection method,
The distance measuring and angle measuring data obtained by collimating the survey target point by the surveying instrument is transmitted to an arithmetic unit, and the three-dimensional coordinates of the survey target point are obtained, and the surveying is performed based on the linear information and the cross-sectional information. Along with the linear distance of the target point, the distance from the center line and / or the distance from the height reference line are calculated, and a predetermined survey result item is displayed on the handy terminal on the monitor according to the survey type. And a method for surveying the lighting section. Although the present invention is mainly applied to a tunnel, the present invention can also be applied to surveying of a light portion such as slope measurement outside a tunnel.
[0017]
The present invention according to claim 6, wherein when the survey type of the light section is earthwork surveying, at least a deviation amount between a survey target point and a reference point is displayed as a monitor result on the handy terminal as the survey result item. A light surveying method is provided. For example, in the survey of cut and embankment, if the surveying of an arbitrary point is performed, from the position, for example, at the intersection of the existing ground line and the design finished line, how much in the X, Y, Z directions should be shifted is displayed. Therefore, it can be re-measured at the next shifted position, and the intersection of the existing ground line and the design finish line can be found with a simple surveying effort.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the surveying method according to any one of the first to sixth aspects, wherein the handy terminal has a guidance control function of a collimating direction of the surveying instrument. After installing a prism or the like at the surveying target point, surveying is performed according to instructions from the handy terminal that is always carried, and the result is displayed on the handy terminal, so that even one person can easily perform surveying. .
[0019]
As the present invention according to claim 8, there is provided the surveying method according to any one of
[0020]
According to a ninth aspect of the present invention, in the computer, a survey target point surveyed according to any one of the surveying methods according to any one of the first to eighth aspects based on linear information and cross-section information input in advance, together with a linear distance and a center. A survey result display program for calculating a distance from a line and / or a distance from a height reference line, and causing a predetermined survey result item to be displayed on the handy terminal according to a survey type on a monitor. Is provided.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
In the survey system in the tunnel tunnel, for example, as shown in FIG. 1, a
[0023]
On the other hand, an underground worker performing excavation work or the like near the face always carries the portable information communication terminal 4 (handy terminal), and can perform two-way wireless communication with the control box 6 connected to the
[0024]
On the other hand, a total station 5 having a laser irradiation, an automatic collimation function, a collimation tracking function, and an automatic leveling correction function, in addition to the basic functions of distance measurement and angle measurement, is arranged behind the face, and a control box 6 is provided. It is connected to the
[0025]
In this example, the communication between the
[0026]
In the vicinity of the face S, heavy equipment for tunnel construction such as a wheel jumbo, a spraying machine, and a wheel loader are arranged. In the illustrated example, the upper and lower halves are excavated by a collective parallel work. In addition, after performing rock bolt drilling and charging holes and charging in each of the lower half, the upper and lower halves are cut off at a stretch, then slipping out → hitting → primary spraying → steel support Excavation work is performed every cycle in the order of installation → secondary spraying → rock bolt installation. In addition, the
[0027]
[Underground surveying work]
In this surveying method, the surveying method does not basically consider the position of the total station 5 as a fixed point. That is, at least two
[0028]
Hereinafter, a specific point survey performed in a pit, an invert survey, a shoring inspection, and a reinforcing bar survey based on the arbitrary point survey will be described in detail.
[0029]
(Arbitrary point survey)
Together with the three-dimensional coordinates of the arbitrary point, the tunnel linear distance TD (Total Distance), the distance from the tunnel center line CL (relative distance in the horizontal direction), and the distance from the tunnel height direction reference line SL (vertical relative distance) are calculated. This is performed for the purpose of knowing, and it is possible to use a non-prism, but basically, a prism is used.
[0030]
First, after installing a prism with respect to the collimation point, when an arbitrary point survey is selected on the screen of the
[0031]
In the surveying, first, the "rear intersection"
[0032]
When the collimation direction of the total station 5 has been guided to the prism, the "measurement execution"
[0033]
(Invert survey)
In the invert survey, three-dimensional coordinates of an arbitrary point are obtained, and the portable information communication terminal 4 is provided with a tunnel linear distance TD, a distance from the tunnel height direction reference line SL, a height to a surface with an excavated floor, a concrete finish. The height to the surface is displayed on the monitor.
[0034]
After installing the prism with respect to the collimation point, when "inverted survey" is selected on the work menu screen of the portable information communication terminal 4, an inverted survey screen shown in FIG. 6 is displayed. In the same screen, the height offset is an input field for an offset distance when a prism with a pole or the like is used.
[0035]
In the surveying, first, the "rear intersection"
[0036]
(Shoring inspection)
In the inspection of the steel support, the total station 5 performs surveying using at least three inspection points, that is, the left end inspection point, the top end inspection point, and the right end inspection point of the steel support. At this time, it is basically desirable to perform the measurement by installing a prism at each of the inspection points.However, at the top end inspection point, when it is difficult to secure a scaffold and to install the prism, It is possible. In that case, non-prism measurement may be used.
[0037]
The operation of the total station 5 is performed on the support
[0038]
In the inspection, first, the “rear intersection”
[0039]
The distance measurement and angle measurement data from the total station 5 are transmitted to the
[0040]
(Reinforcing bar surveying)
In the reinforcing bar survey, a prism is placed at the tip of a reinforcing bar suspension anchor (a temporary reinforcing bar), the three-dimensional coordinates of the prism installation point are obtained, and the portable information communication terminal 4 is provided with a tunnel linear distance TD and a rebar distance. The distance, the distance from the tunnel center line CL, and the distance from the tunnel height direction reference line SL are monitored and displayed.
[0041]
After the prism is set at the collimation point, when “reinforcing bar” is selected on the work menu screen of the portable information communication terminal 4, a reinforcing
[0042]
In the surveying, first, the "rear intersection"
[0043]
As described above, the present invention has been described in detail.In recent years, surveying instruments having a monitor screen and those having a computer function have been proposed, so that the surveying instrument does not have the handy terminal separately, Some or all of the handy terminal functions may be provided.
[0044]
In the above-described embodiment, the tunnel survey has been described in detail. However, the present invention can be applied to survey of a light portion such as slope measurement outside the tunnel in the same manner. When the method is applied to the surveying of the lighting part, the center surveying is not required, and the surveying can be performed in one process and by one person, so that the time can be reduced and the error can be minimized. In addition to the cross section clearly shown in the drawing, it is possible to immediately carry out surveying on the spot while checking the place where the stake is to be applied according to the local topography. By inputting a design finish line (which may be a cut or an embankment) in advance, the distance between the X, Y, and Z components of the measurement point on the specified cross section is displayed. Therefore, it is possible to determine on the spot which direction should be moved and how much, and to execute the survey again, so that highly accurate and efficient survey can be performed.
[0045]
Furthermore, by utilizing the fact that the current position is displayed in the X, Y, and Z component directions with respect to the previously input design finish line, it is possible to grasp the performance with respect to the design dimensions of the light construction, By being able to grasp whether progress has been made to a certain degree, it is possible to omit the calculation of quantities by drawing the results of conventional surveys, and to achieve a significant increase in efficiency. That is, conventionally, in order to calculate the cutting work volume of the cut and embankment in the surveying of the light part, each work volume cross-sectional shape is measured, each cross-sectional view is described, each cross-sectional area is calculated, and the average cross-sectional method is calculated. Although it was common to calculate the volume of soil produced in this way, this method required cumbersome surveying and took a lot of trouble such as drawing a cross-sectional view. In the case of the present invention, all information on the planned finish line is stored in the computer, and the deviation from the survey target point to the predetermined point is grasped. By using this method, you can easily draw the lines of the actual finished section for the preset plan section shape, calculate the area with the original ground line, and calculate each measured section distance by the average section method. Thereby, it is possible to calculate the amount of construction work. As a result, the calculation of the cross-sectional view, which was conventionally required, can be automatically drawn, and the amount of work that can be performed can be grasped by designating a certain section without performing a special calculation.
[0046]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, simplification, labor saving and high accuracy of various underground surveys or surveys at a light part performed during tunnel construction can be achieved, and construction efficiency can be improved. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of underground surveying.
FIG. 2 is a menu screen in the portable information communication terminal 4.
FIG. 3 is an arbitrary point survey screen in the portable information communication terminal 4.
FIG. 4 is a guidance screen of a total station in the portable information communication terminal 4.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a survey result in arbitrary point survey.
FIG. 6 is an inverted survey screen diagram in the portable information communication terminal 4.
FIG. 7 is a support inspection screen of the portable information communication terminal 4.
8 is a reinforcement reinforcing bar survey screen in the portable information communication terminal 4. FIG.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
予め座標が既知とされる少なくとも2点の基準点をトンネル坑内に設置するとともに、これら2点の基準点を視準可能な位置に前記測量機器を据え付け、前記2点の基準点を視準して得た測距・測角データを前記コンピュータに伝送し、後方交会法により前記測量機器の設置点の3次元座標を求めた後、
測量対象点を前記測量機器により視準して得た測距・測角データを演算装置に伝送し、前記測量対象点の3次元座標を求めるとともに、前記トンネル線形情報およびトンネル断面情報に基づき、前記測量対象点のトンネル線形距離と共に、トンネル中心線からの離れ距離及び/又はトンネル高さ方向基準線からの離れ距離を演算し、測量種別に応じて所定の測量結果項目を前記ハンディターミナルにモニタ表示することを特徴とするトンネル坑内の測量方法。A computing device to which at least tunnel line information and tunnel section information are input and a surveying instrument capable of distance measurement and angle measurement are connected in a data-transmittable state, and a calculation result by the computing device can be monitored and displayed. With a terminal,
At least two reference points whose coordinates are known in advance are installed in the tunnel mine, and the surveying instrument is installed at a position where these two reference points can be collimated, and the two reference points are collimated. After transmitting the obtained distance measurement and angle measurement data to the computer, and obtaining the three-dimensional coordinates of the installation point of the surveying instrument by the rear intersection method,
The distance measurement / angle measurement data obtained by collimating the survey target point by the surveying instrument is transmitted to an arithmetic unit, and the three-dimensional coordinates of the survey target point are obtained, based on the tunnel linear information and the tunnel cross-section information, Along with the linear distance of the tunnel to be surveyed, the distance from the tunnel center line and / or the distance from the tunnel height reference line are calculated, and a predetermined survey result item is monitored by the handy terminal according to the survey type. A survey method in a tunnel mine, characterized by displaying.
予め座標が既知とされる少なくとも2点の基準点を設置するとともに、これら2点の基準点を視準可能な位置に前記測量機器を据え付け、前記2点の基準点を視準して得た測距・測角データを前記コンピュータに伝送し、後方交会法により前記測量機器の設置点の3次元座標を求めた後、
測量対象点を前記測量機器により視準して得た測距・測角データを演算装置に伝送し、前記測量対象点の3次元座標を求めるとともに、前記線形情報および断面情報に基づき、前記測量対象点の線形距離と共に、中心線からの離れ距離及び/又は高さ方向基準線からの離れ距離を演算し、測量種別に応じて所定の測量結果項目を前記ハンディターミナルにモニタ表示することを特徴とする明かり部の測量方法。A handy terminal capable of connecting at least a calculation device to which linear information and cross-section information are input, and a surveying instrument capable of ranging and angle measurement in a state in which data can be transmitted, and capable of monitoring and displaying a calculation result by the calculation device; With
At least two reference points whose coordinates are known in advance are installed, and the surveying instrument is installed at a position where these two reference points can be collimated, and the two reference points are collimated and obtained. After transmitting the distance measurement and angle measurement data to the computer and obtaining the three-dimensional coordinates of the installation point of the surveying instrument by the backward resection method,
The distance measuring and angle measuring data obtained by collimating the survey target point by the surveying instrument is transmitted to an arithmetic unit, and the three-dimensional coordinates of the survey target point are obtained, and the surveying is performed based on the linear information and the cross-sectional information. Along with the linear distance of the target point, the distance from the center line and / or the distance from the height reference line are calculated, and a predetermined survey result item is displayed on the handy terminal on the monitor according to the survey type. Lighting section survey method.
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