JP2005083893A - 断面測定結果の表示方法およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル断面測定結果表示に係り、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位等が具体的にどの位置にどの程度生じているのかを二次元的に一目で把握できるようにする。
【解決手段】光波測距儀５により測定したトンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に山岳トンネル工事や土工事における切土及び盛土の施工において、断面測定結果を表示する方法に係り、詳しくは掘削断面変位、法面成形断面等の状況を二次元的に把握できるようにした表示方法およびそのプログラムに関する。

例えば、ＮＡＴＭ工法に代表される山岳工事では、発破による掘進後、掘削壁面に対する吹付け工事を行った後、この吹付け壁面に対して最終的なコンクリート覆工を行う。この際、掘進から最終的な覆工が完了するまでには、壁面にある程度の変位が生ずる。したがって、掘削壁面に対する吹付けおよび吹付け壁面に対する覆工を出来るだけ均一または平滑な仕上がり面となるようにするには、これらの作業に併行して吹付け前後や覆工前後における壁面の変位を管理できることが望ましい。

かかる内空断面の管理方法としては、図４に示されるように、トンネル３１の天端や底盤に設置された光波測距儀３２により内空断面３３の形状を測定した後、この測定結果をコンピューターに入力し、図５に示されるように、モニタ３４上において、各測定断面毎に、設計断面３５を表示するとともに、この設計断面３５を基準にどの程度変位が生じているかを折れ線図によって表示していた。この場合、前記設計断面３５と折れ線との距離が大きいほど変位が多く生じていることを意味するものである。

しかしながら、前記従来例に係る方法では、山岳トンネルの各断面毎の概ねの変位量は画面から容易に把握できるけれども、具体的にどの箇所にどの程度の変位が生じているかを平面的（二次元的）に把握することができなかった。その結果、迅速かつ正確に施工に反映させることが困難となり、吹付け厚や覆工厚にムラが生じ、均一または平滑な仕上がり面を得ることができなかったり、補強対策工を行う場合においても、ある一定以上の変位量が発生している箇所について、明確に把握できないために、不経済な必要以上の対策工を講じる結果となっていた。

一方で、土工事においては、切土や盛土によって法面を形成した後、この切土法面や盛土法面に対してモルタル吹付けやコンクリート吹付けなどによって仕上げを行うようにしている。この法面施工においても、各施工段階毎に断面計測が行われているが、各断面毎の概ねの変位量は画面から容易に把握できるけれども、具体的にどの箇所にどの程度の変位が生じているかを平面的（二次元的）に把握することができなかった。

そこで、本発明の主たる課題は、トンネル工事においては掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位等が具体的にどの位置にどの程度生じているのか、或いは土工事における切土、盛土の施工においては、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量等を二次元的に一目で把握することにより、迅速かつ正確に施工に反映させることできるようにし、均一または平滑な仕上がり面を得ることができるようにするための断面測定結果の表示方法およびそのプログラムを提供することにある。

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、測定されたトンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、その量を図形、記号又はマークの大きさで表示することを特徴とする断面測定結果の表示方法が提供される。

上記請求項１記載の本発明においては、展開図にプロットされた図形、記号又はマークの大きさにより、壁面変位等の量を平面的に一目で把握できるようになる。その結果、これらの変位等がどの位置においてどの程度あるのかを簡単かつ正確に把握できるため、迅速かつ正確な施工への反映により均一または平滑な仕上がり面を得ることができるようになる。

請求項２に係る本発明として、測定されたトンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示することを特徴とする断面測定結果の表示方法が提供される。

ここで、本発明において「等量線」とは、基準値に対する偏倚量を高低差として捉え、ほぼ等しい高低差を有する偏倚量の範囲を「等高線」のように括った線をいう。また、コンピューターソフトの処理で前記等量線を明確にせず、グラデーション処理を行ってもよい。このグラデーション処理も前記等量線の概念に包括されるものである。

上記請求項２記載の本発明においては、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位等の変位量又は基準値に対する偏倚量を展開図において「等量線」により表示し、各「等量線」の範囲毎に色分けするため、前記偏倚量を視覚的に表現することができ、偏倚量がどの位置においてどの程度あるのかを簡単かつ正確に把握できるため、迅速かつ正確な施工への反映により均一または平滑な仕上がり面を得ることができるようになる。

請求項３に係る本発明として、前記展開図の縦軸は前記トンネル中心線を基準として展開したトンネル周方向の距離とし、横軸は掘進方向の距離としてある請求項１または２いずれかに記載の断面測定結果の表示方法が提供される。

請求項４に係る本発明として、測定された土工事における断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、その量を図形、記号又はマークの大きさで表示することを特徴とする断面測定結果の表示方法が提供される。

請求項５に係る本発明として、測定された土工事における断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示することを特徴とする断面測定結果の表示方法が提供される。

請求項６に係る本発明として、前記トンネル内空断面測定又は土工事における断面測定は、光波測距儀、３次元スキャナー、精密写真測量機器のいずれかを用いる請求項１〜５いずれかに記載の断面測定結果の表示方法が提供される。

請求項７に係る本発明として、コンピューターにおいて、トンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、その量を図形、記号又はマークの大きさで表示するように実行させるための断面測定結果の表示用プログラムが提供される。

請求項８に係る本発明として、コンピューターにおいて、トンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量または基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示するように実行させるための断面測定結果の表示用プログラムが提供される。

請求項９に係る本発明として、測定された土工事における断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、その量を図形、記号又はマークの大きさで表示するように実行させるための断面測定結果の表示用プログラムが提供される。

請求項１０に係る本発明として、測定された土工事における断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示するように実行させるための断面測定結果の表示用プログラムが提供される。

以上詳説のとおり本発明によれば、トンネル工事においては掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位等が具体的にどの位置にどの程度生じているのか、或いは土工事における切土、盛土の施工においては、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量等を二次元的に一目で把握できるようになる。

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。

〔第１形態例〕
本トンネル内空断面測定システムでは、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ー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ー１と通信基地局２とが情報伝達可能なように通信ケーブル３により接続されている。

一方、切羽後方には光波測距儀５が固定配置され、コントローラ６を介して前記通信基地局２と接続されている。なお、図示の例では前記管理コンピューター１と通信基地局２との間の通信が有線通信となっているが、これは無線または有線のいずれであってもよい。

切羽Ｓ近傍では、ホイールジャンボ７、吹付け機８、ホイールローダなどのトンネル施工用重機が配置され、例えば図示される例では、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、上半およ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→支保建込み→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とともに、掘削および吹付け完了後の壁面に対して、引き続きコンクリート覆工が施工される。

掘削断面、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位計測などの各内空断面の計測は、コントローラー６による制御により光波測距儀５が自動的に内空断面の形状計測を行い、その計測データが前記通信システムによって管理コンピューター１内に自動的に取り込まれるようになっている。

管理コンピューター１に取り込まれた測定結果は、図２に示される表示形式によって、コンピューター画面１Ａにモニタ表示されるようになっている。

前記コンピューター画面１Ａでは、左側に前記内空断面の展開図９が表示されているとともに、右側に測定対象の内空断面の断面図１０が表示され、かつ下側に各内空断面の測定結果の一覧表１１が表示されるようになっている。

前記展開図９は、縦軸に前記内空断面の中心線ＣＬを基準として展開した周方向距離を取り、横軸に掘進距離ＴＤ（Total Distance）とStation番号による距離程ＳＴＡを取った図として表示され、上部側にはサイクル数が表示されている。ここで、前記横軸のＴＤは、前記コンピューター画面１Ａの上端付近に表示されている測定断面選択ボックス１１ａにより選択指定されたＴＤ位置までのものが表示されるようになっている。

また、コンピューター画面１Ａの左端側には管理項目選択ボックス１２が表示されている。前記管理項目選択ボックス１２に表示される項目は、上から順に吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位の４項目としてあり、これらのいずれかの項目のうち一つまたは二つ以上の組合せをマウスにてクリックして選択すると、選択された項目における内空断面の展開図９が表示されるようになっている。なお、前記管理項目選択ボックス１２には掘削断面変位の項目が無いが、かかる変位をも項目として表示するようにしてもよい。

前記展開図９では、測定された各断面毎の各測定点における前記管理項目ボックス１２により選択された項目に関する量が、円の大きさにより表示されるようになっている。なお、対象となる項目の量の表示は、前記円以外に、任意の図形、記号またはマークとすることができる。この際、切土側への変位量または基準線からの偏倚量（＋側）を色塗り図形とし、トンネル空間側への変位量または基準線からの偏倚量（−側）を白抜き図形とすればよい。

一方、前記断面図１０では、マウスにより指定したＴＤ位置の内空断面形状が表示されるようになっている。内空断面形状は、基準線１３をもとに折れ線１４によって表示されるようになっている。また、前記断面図１０の上部左側には第１上方表示枠１５が表示され、上部右側には第２情報表示枠１６が表示されるようになっている。前記第１情報表示枠１５の枠内には、上から順に設計掘削断面を基準に実掘削断面がどの程度偏倚しているかを表す平均素掘面、設計吹付け断面を基準に実吹付け断面がどの程度偏倚しているかを表す平均吹付け面、平均吹付け厚、平均覆工厚、吹付け面の変位を表す平均吹付け変位、覆工面の変位を表す平均覆工変位が夫々数値表示されるようになっている。なお、これらはすべて周方向計測点の平均値である。

また、前記第２情報表示枠１６の枠内には、ＴＤ区間の指定欄、そのＴＤ区間における平均余掘率、平均余巻率が夫々表示され、さらに前記第１情報表示枠１５の上部には掘削サイクル数が表示されるようになっている。

他方、前記一覧表１１には、各内空断面測定結果について左から順に、測定断面ＴＤ位置、支保工パターン、素掘面（設計掘削断面を基準に実掘削断面の偏倚量）、吹付け面（設計吹付け断面を基準に実吹付け断面の偏倚量）、設計吹付け厚、実測吹付け厚、変位後吹付け面（設計吹付け断面を基準に変形後の実吹付け断面の偏倚量）、吹付け面変位量、覆工面（設計覆工面を基準に実覆工面の偏倚量）、設計覆工厚、実測覆工厚、供用後覆工面、覆工面変位が夫々表示されるようになっている。

前記コンピューター画面１Ａの画面に、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの展開図が表示された状態で、上部のコンターマップボタン１７をマウスにてクリックすると、画面が変わり、指定されたＴＤ間の変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示された吹付壁面変位コンター図１８（以下、単にコンター図という。）が表示されるようになっている。なお、図３に示される例は、吹付け壁面変位を等量線により表示したものである。

前記コンター図１８は、縦軸に前記内空断面の中心線ＣＬを基準として展開した周方向距離を取り、横軸に掘進距離ＴＤ（括弧内に掘削サイクル番号）を取った展開図として表示され、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量又は基準値に対する偏倚量が等量線により表示されるとともに、各等量線の範囲毎に各種の色により色分けされている。

具体的には、コンピューター画面１Ｂの右側に凡例として示されるように、変位量（又は基準値に対する偏倚量）を５０mm毎にＡ〜Ｔの２０段階に区分し、等量線により表示するようにし、かつＡ〜Ｔの各等量線の区分毎にその範囲を色分けするようにする。前記Ａ〜Ｔの区分の内、Ａ〜Ｅがマイナス区分、Ｆ〜Ｔがプラス区分である。また、図面上に着色表示できないため、都合上アルファベット表示をするに止めているが、実際には区分Ａから区分Ｔに行くに従って、赤→橙→黄→緑→青→群青色のように徐々に色変化させることによって、どの位置にどのような範囲でどの程度の変位量（又は基準値に対する偏倚量）が生じているのかが一目で判るようになっている。

また、前記コンピューター画面１Ｂの右下端には、印刷ボタン１９が表示され、前記印刷ボタン１９をマウスで選択すれば、コンター図１８が印刷できるようになっている。

ところで、前記光波測距儀５に代えて、３次元スキャナーを用いて内空断面測定を行うこともできる。前記光波測距儀は従来から存在する測定機器であるが、近年はセンサー技術の発達により３次元スキャナーが実用化レベルにあり、前記光波測距儀５に代えて３次元スキャナーを用いて面的に内空断面の凹凸計測を行うことができる。前記３次元スキャナーとしては、例えばパルステック社製のＴＤＳシリーズなどを好適に使用することができる。測量誤差はスキャンエリア567×498mmの場合（TDS-1500）で、0.23〜0.83mm（Ｚ方向）の精度が得られる。

更には、前記光波測距儀５に代えて、近年のコンピュータ処理技術の発達に伴って実用化されている精密写真測量によって内空断面測定を行うことができる。前記精密写真測量は、撮影位置を変えて撮影した複数枚のデジタル写真画像の視差の違いから、対象物の３次元座標をパソコンを使い画像処理によって算出するもので、測量誤差は概ね、撮影距離１００ｍで数mmという高い精度が得られている。

〔第２形態例〕
ところで、前記断面計測結果の表示方法は、上記トンネル断面測定結果の表示以外に、土工事における断面測定結果の表示方法に対してまったく同様に適用することができる。

周知のとおり、土工事においては、切土や盛土によって法面を形成した後、この切土法面や盛土法面に対してモルタル吹付けやコンクリート吹付けなどによって仕上げを行うようにしている。この土工事においても、各施工段階毎に断面計測が行われている。例えば、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量などである。

本発明では上記各計測結果表示に際しても、切土法面や盛土法面を展開図上で、各測定結果の量を展開面上に図形、記号又はマークの大きさで表示したり、変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示することが可能である。なお、前記展開図は、法面が曲面状に形成されている場合は同一面状に展開した上で、法面を法線方向又は真上から見た平面図となるが、法面が同一平面状に形成されている場合は、法面を法線方向又は真上から見た平面図を含むものとする。

なお、具体的な手法については、前述したトンネル断面計測結果表示の場合と全く同様であるため、詳細な説明は省略する。

トンネル内空断面計測の要領図である。 展開図９および断面図１０を示すモニタ画面図である。 コンター図１８を示すモニタ画面図である。 トンネル内空断面測定要領図である。 従来例に係る内空断面の管理方法を示す図である。

符号の説明

１…管理コンピュータ、１Ａ・１Ｂ…コンピューター画面図、２…通信基地局、３…通信ケーブル、５…光波測距儀、６…コントローラ、７…ホイールジャンボ、８…吹付け機、９…展開図、１０…断面図、１１…一覧表、１１ａ…測定断面選択ボックス、１２…管理項目選択ボックス、１５…第１情報表示枠、１６…第２情報表示枠、１８…コンター図

Claims (10)

1. 測定されたトンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、その量を図形、記号又はマークの大きさで表示することを特徴とする断面測定結果の表示方法。
2. 測定されたトンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示することを特徴とする断面測定結果の表示方法。
3. 前記展開図の縦軸は前記トンネル中心線を基準として展開したトンネル周方向の距離とし、横軸はトンネル掘進方向の距離としてある請求項１または２いずれかに記載の断面測定結果の表示方法。
4. 測定された土工事における断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、その量を図形、記号又はマークの大きさで表示することを特徴とする断面測定結果の表示方法。
5. 測定された土工事における断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示することを特徴とする断面測定結果の表示方法。
6. 前記トンネル内空断面測定又は土工事における断面測定は、光波測距儀、３次元スキャナー、精密写真測量機器のいずれかを用いる請求項１〜５いずれかに記載の断面測定結果の表示方法。
7. コンピューターにおいて、トンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、その量を図形、記号又はマークの大きさで表示するように実行させるための断面測定結果の表示用プログラム。
8. コンピューターにおいて、トンネル内空断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、掘削断面変位、吹付け厚、吹付け壁面変位、覆工厚、覆工壁面変位のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量または基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示するように実行させるための断面測定結果の表示用プログラム。
9. 測定された土工事における断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、その量を図形、記号又はマークの大きさで表示するように実行させるための断面測定結果の表示用プログラム。
10. 測定された土工事における断面測定結果を展開図によって表示するとともに、該展開図において、切土／盛土成形断面の設計基準線に対する偏倚量、切土／盛土成形断面変位、吹付け厚、吹付け面変位、最終成形面の設計基準線に対する偏倚量のいずれかの項目またはこれらの組合せを対象として、変位量又は基準値に対する偏倚量を等量線により表示するとともに、各等量線の範囲毎に色分け表示するように実行させるための断面測定結果の表示用プログラム。
    

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