JP2016008871A - 吹付面監視方法、及び吹付面監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】安全に、そして精度よく吹付面の変位量を監視できる吹付面監視方法を提供することを目的とする。【解決手段】レーザ距離計３を用いて、一次吹付コンクリートＣａの吹き付けによって形成された吹付面６までの距離を計測し、計測した距離に基づいて吹付面６の押し出し量を監視する吹付面監視方法であって、吹付面６上のレーザ光Ｌが照射される照射目標位置Ｔに、再帰性反射塗料Ｐを付着させる塗料付着工程と、レーザ距離計３から照射目標位置Ｔにレーザ光Ｌを照射し、照射目標位置Ｔで反射した反射光Ｒを捕捉して照射目標位置Ｔまでの距離を計測する測定工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの切羽面や掘削面或いは地山の山肌や岩盤などにコンクリートの吹き付けを行うことで形成される吹付面の変位量を監視するための吹付面監視方法、及び計測結果に基づく吹付面監視システムに関する。

例えば、トンネル施工の際には、地盤の掘削、土砂や土岩の搬出（ズリ出し）を行って切羽面を形成し、更に、切羽面に吹付コンクリートの一次吹き付けを行う。その後、支保工の建て込み、二次吹付け、ロックボルトの設置等を行って一連の工程が終了し、この一連の工程を繰り返し実行することで坑道を形成する。

上記の一連の工程（１サイクル）には、最低でも４時間は必要とされ、その約半分の時間は、切羽面に一次吹き付けを行った後の工程、つまり、支保工の建て込み、二次吹付け、ロックボルトの設置等の工程に割かれる。したがって、これらの後半の工程は、全体の工程のなかでも多くの時間を要する重要な工程であり、長時間にわたる、その重要な工程を、安全に、且つ確実に実行するためにも、切羽面の崩落の監視は重要である。そのため、従来からレーザ距離計を用いて吹付面までの距離の変化（変位量）を随時計測し、変位量に応じて崩落の予測を行う監視方法が行われていた（特許文献１参照）。

レーザ距離計を用いて吹付面までの距離を計測する場合、レーザ距離計から吹付面に向けてレーザ光を照射し、更に吹付面からの反射光を捕捉することで吹付面までの距離を割り出す。この場合、反射光の光量を確保するために、反射板などを吹付面に設置し、反射板に向けてレーザ光を照射する場合もある。反射板を設置する場合には、アンカーピン等を利用して硬い反射板を吹付面に設置することが通常であった。

特開２００５−３３１３６３号公報

しかしながら、吹付面は、凹凸が激しい粗面であり、測定距離が遠くなると、ノイズが多くなり、計測精度が落ちてしまう。この計測精度を向上させるために反射板や反射シートを使用することも考えられるが、反射板や反射シートなどは、その性質上、不陸部分に貼れないなどの課題があり、仮に張ることができたとしても、吹付面に密着させることは容易では無い。ここで、反射板や反射シートなどを強引に吹付面に密着させると、所定の光量が得られなくなるという問題が生じ、密着できなければ、隙間の分が誤差となって吹付面の変位量を直接図ることが難しくなる。さらに、反射板等はアンカーピン等を用いて設置されるのが通常であるため、送風管からの風や重機の振動といった外的要因によって反射板が動いてしまうことがあり、更に、反射板等を設置する際には、作業員等が吹付面に近づく必要があり、危険を伴う作業になる可能性があった。

本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、安全に、そして精度よく吹付面の変位量を監視できる吹付面監視方法、及び吹付面監視システムを提供することを目的とする。

本発明は、照射目標位置にレーザ光を照射し、照射目標位置からの反射光を捕捉して照射目標位置までの相対位置関係を計測する計測器を用いて、吹付コンクリートの吹き付けによって形成された吹付面までの相対位置関係を計測し、計測した相対位置関係に基づいて吹付面の変位量を監視する吹付面監視方法であって、吹付面上のレーザ光が照射される照射目標位置に、再帰性反射塗料を付着させる塗料付着工程と、計測器から照射目標位置にレーザ光を照射し、照射目標位置で反射した反射光を捕捉して照射目標位置との相対位置関係を計測する測定工程と、を備えたことを特徴とする。ここで、吹付面までの相対位置関係とは、計測器と照射目標位置との相対的な位置関係を意図しており、相互の距離のみならず、揺れ、ズレ、振動、回転等によって生じる変位も含める概念である。ただし、相対位置関係が距離に基づく場合には、演算処理等における負荷が少なくて好適である。

本発明は、反射板や反射シートでは無く、再帰性反射塗料を用いるからこそ実現できる発明である。つまり、本発明では、再帰性反射塗料が吹付面の凹凸に関係無く密着し、且つ剥離しないので、所定の光量の反射光を安定して得やすくなり、精度よく吹付面の変位量を監視できる。また、再帰性反射塗料と吹付面とは密着するので、両者の間に隙間はなく、吹付面の変位量を直接計測できるので、吹付面の変位量の監視精度の向上にも有利である。また、再帰性反射塗料の付着は反射板等の設置に比べて簡便であり、特に、作業員等が吹付面から離れた位置から再帰性反射塗料を照射目標位置に付着させることができるので安全上も有利である。

また、再帰性反射塗料の粘度は、５００ｃｐｓ以上、且つ３０００ｃｐｓ以下であると好適である。再帰性反射塗料は、粘度を低くしてできるだけ均等に分散させるのが好ましく、一方で、粘度を低くし過ぎると、液だれしてしまい適切に付着させるのが難しくなってしまう。ここで、コンクリートの吹き付けによって形成される吹付面は凹凸を有することもあって液だれし難い状況があり、従って、５００ｃｐｓ以上、且つ３０００ｃｐｓ以下であると、適切な付着が可能になって有効である。

また、吹付コンクリートの最大骨材寸法は２０ｍｍ以下であり、水セメント比は６５％以下であると、所定の粘度を有する再帰性反射塗料との相性が良い吹付面を形成できて有利である。

また、本発明に係る吹付面監視方法では、トンネルの坑内で切羽面を掘削すると共に、掘削で生じた土岩を除去して切羽面を進行させる切羽面進行工程と、切羽面に一次吹付コンクリートを吹き付けて吹付面を形成する一次支保工程と、一次支保工程の後で、トンネルの坑内に鋼製支保工を設置して、坑壁に二次吹付コンクリートを吹き付ける二次支保工程と、を備え、切羽面進行工程、一次支保工程、及び二次支保工程を繰り返し実行すると共に、一次支保工程の後で塗料付着工程を行い、塗料付着工程では、吹付面から離間すると共に、鋼製支保工が既に設置されている坑道エリアから、塗料付着具を用いて照射目標位置に再帰性反射塗料を付着させると好適である。鋼製支保工が設置された坑道エリアは吹付面から離間しているので安全性を確保する上で有利であり、この坑道エリアから塗料付着具を用いて照射目標位置に再帰性反射塗料を付着させることで安全に作業を行うことができる。

また、塗料付着工程では、吹付面から離間すると共に、塗料付着具を用いて照射目標位置に再帰性反射塗料を付着させ、塗料付着具は再帰性反射塗料を噴射する塗料噴射装置であると好適である。塗料噴射装置を用いることで、吹付面から離れた位置から広い範囲に再帰性反射塗料を付着させ易くなる。

また、塗料付着工程では、吹付面から離間すると共に、塗料付着具を用いて照射目標位置に再帰性反射塗料を付着させ、塗料付着具は、再帰性反射塗料を付着させる塗布部と、塗布部を支持する柄部とを有すると好適である。柄部で塗布部の位置を操作することで、狙った位置に確実に再帰性反射塗料を付着させることができる。

また、本発明に係る吹付面監視システムは、吹付コンクリートの吹き付けによって形成された吹付面上の照射目標位置にレーザ光を照射し、照射目標位置からの反射光を捕捉して照射目標位置までの相対位置関係を計測する計測器と、照射目標位置に付着された再帰性反射塗料と、計測器で計測された相対位置関係に基づいて吹付面の変位量を演算すると共に、変位量の演算結果に基づいて警報情報を出力する監視装置と、を備える。

上記の吹付面監視システムでは、再帰性反射塗料が吹付面の凹凸に関係無く密着し、且つ剥離しないので、所定の光量の反射光を安定して得やすくなり、精度よく吹付面の変位量を監視できる。その結果、監視装置において監視している変位量の演算結果に基づいて適切に警報情報を出力することができる。

本発明によれば、安全に、そして精度よく吹付面の変位量を監視できる。

本発明の第１実施形態に係る吹付面監視方法の測定工程を簡易的に示す斜視図である。 本実施形態に係る吹付面監視システムを模式的に示す説明図である。 地山を掘削してトンネルを形成する際に繰り返し実行される前半の工程を模式的に示しており、（ａ）は掘削工程を示す断面図、（ｂ）はズリ出し工程を示す断面図、（ｃ）は１次支保工程を示す断面図である。 地山を掘削してトンネルを形成する際に繰り返し実行される後半の工程を模式的に示しており、（ａ）は再帰性反射塗料の塗料付着工程を示す断面図であり、（ｂ）は坑内に鋼製支保工を設置している工程を示す断面図であり、（ｃ）は二次支保工程を示す断面図である。 第１の実施形態に係る塗料付着工程を簡易的に示す斜視図である。 第２の実施形態に係る塗料付着工程を簡易的に示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

山岳トンネル工事では、例えば、切羽面に吹付コンクリートが吹き付けられて吹付面が形成され、作業員は、この吹付面に近い位置で作業することになる。したがって、安全管理上、常に吹付面の状況を監視し、地山の目に見えない微妙な変位、つまり吹付面の押し出し量や引き込み量（変位量）を監視して吹付面の崩落予測をすることは非常に重要である。なお、以下の説明では吹付面の変位量として押し出し量を主に監視する場合を例に説明する。

切羽面に形成される吹付面の押し出し量を監視するため、本実施形態では高精度のレーザ距離計を備えた吹付面監視システムを利用している。最初に、図１及び図２を参照してレーザ距離計、及び吹付面監視システムについて説明する。

図１に示されるように、坑内Ａの天端には、レーザ距離計（計測器）３が設置される設置台２が取り付けられている。レーザ距離計３は、レーザ光Ｌの照射方向が、切羽面５（吹付面６）側を向くように設置台２に設置される。レーザ距離計３（図２参照）は、レーザダイオードを有して吹付面６の照射目標位置Ｔにレーザ光Ｌを照射する照射部３ａと、吹付面６の照射目標位置Ｔで反射した反射光Ｒを受光する受光素子を有する受光部３ｂと、照射部３ａからのレーザ光Ｌの照射を制御するとともに、受光部３ｂでの反射光Ｒの捕捉を監視する制御演算部３ｃと、を備えている。

制御演算部３ｃは、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭなどが実装された制御基板やメモリ及び各種制御信号の送受信を行う通信モジュールなどを備えており、制御基板が所定のプログラムに従って動作処理を行うことにより、各種機能を実現する。

具体的に説明すると、制御演算部３ｃは、照射部３ａを制御して一定間隔でレーザ光Ｌを照射させる（レーザ光照射機能）。さらに、各回のレーザ光Ｌの照射から反射光Ｒの到達までの時間差を割りだし、その結果、各回におけるレーザ距離計３から吹付面６までの距離を演算する（演算機能）。また、制御演算部３ｃは、演算結果としてのデータを監視装置４に送信する（送信機能）。なお、レーザ光Ｌを一定間隔で照射するタイミングは、監視の精度を高めるために数秒が好ましいが、数分であってもよい。

なお、本実施形態では、レーザ距離計３から吹付面６までの相対位置関係の一例として、レーザ距離計３から吹付面６までの距離を説明する。吹付面６までの相対位置関係とは、レーザ距離計３と照射目標位置Ｔとの相対的な位置関係を意図しており、相互の距離のみならず、揺れ、ズレ、振動、回転等によって生じる変位も含める概念である。本実施形態の如く、相対位置関係が距離に基づく場合には、演算処理等における負荷が少なくて好適である。

監視装置４では、レーザ距離計３から送信されたデータに基づき、時間の経過に対する距離の変化、つまり吹付面６の押し出し量を出力する。監視装置４は、例えば、所定のソフトウェアを実装したＰＣやモニターなどである。監視装置４では、押し出し量の変位速度を監視しており、押し出し量の変位速度が所定の値を超え、その傾向が崩落の可能性を示唆する程大きくなると、例えば、音や光などの警報（警報情報）を発して（出力して）注意喚起を図る。なお、崩落予測のための評価の基準となる所定の値は地山の性状によって異なる。しかしながら、安全側の厳しい基準値を規定して共通化することも可能である。

続いて、崩落予測を行う具体的な手法について、より詳細に説明する。レーザ距離計３では、吹付面６に対する主に法線方向の変位を計測して、その変位速度の逆数をリアルタイムで監視装置４に供給し続けている。監視装置４では、レーザ距離計３から供給された変位速度の逆数を監視し、その値がゼロ“０”になる時間を崩落予測時間として割り出し、その崩落予測時間をリアルタイムに、モニターに表示する。モニターに表示される崩落予測時間も警報情報の一例である。

更に、監視装置４には、管理基準時間となるデータ（例えば、３０分）が格納されており、崩落予測時間が３０分後、つまり、管理基準時間以下になった場合には、音や光などの警報（警報情報）を出力して避難を促す。本実施形態では、監視装置４において崩落予測を行うので、突然の岩盤崩落による事故を未然に防ぐことができる。

本実施形態に係る切羽面５には、一次吹付コンクリートＣａが施されて吹付面６が形成されている。吹付面６は、剥き出しの地山に比べれば少ないものの、かなりの凹凸が存在する。つまり、吹付面６にレーザ光Ｌを照射した場合には、反射光Ｒが拡散してしまい、レーザ距離計３で捕捉できる反射光Ｒの強度が低くなってしまう。その結果、レーザ距離計３から吹付面６までの距離が遠くなり過ぎると、測定エラーが生じたり、精度が低下したりする可能性がある。

そのため、本実施形態では、吹付面６の照射目標位置Ｔには、再帰性反射塗料Ｐが付着されている。再帰性反射塗料Ｐとは、反射性を有する屈折率が１．５以上、２．０以下である真球状のガラスビーズの他、水、雲母、マイカ、光輝性顔料、接着用樹脂などの配合を調整して形成された塗料であり、入射した光が入射した角度にかかわらず、再び入射した方向へ帰る現象（再帰反射）を引き起こす塗料である。

また、屈折率が２．２以上の高屈折率で、且つ真球状のガラスビーズを含むと共に、耐水性を有し、湧水時においても再帰反射が可能である再帰性反射塗料Ｐを使用することもできる。この種の再帰性反射塗料Ｐによれば、良好な再帰反射機能と耐水性とを有するので、照射目標位置Ｔが湧水で濡れても、吹付面６の押し出し量を精度よく監視することができて好適である。

上述の再帰性反射塗料Ｐを吹付面６に付着させることで、レーザ距離計３の受光部３ｂで捕捉する反射光Ｒの強度を高めることができ、測定エラーを減らし、更に、精度を高めることが可能になる。特に、再帰性反射塗料Ｐに含まれるビーズの含有量を５０〜７５％（Weight％）とすることで、測定に適当と考えられる輝度範囲１０〜５０ｃｄ／ｌｘ／ｍ^２の反射ターゲットを得ることができる。

特に、本実施形態では、照射目標位置Ｔが吹付面６であり、再帰性反射塗料Ｐの粘度が非常に重要になる。具体的には、再帰性反射塗料Ｐは、粘度を低くしてできるだけ均等に分散させるのが好ましく、一方で、粘度を低くし過ぎると、液だれしてしまい適切に付着させるのが難しくなってしまう。ここで、吹付面６は凹凸を有することもあって液だれし難い状況があり、従って、５００ｃｐｓ以上、且つ３０００ｃｐｓ以下であると、適切な付着が可能になって有効であり、６００ｃｐｓ〜２５００ｃｐｓが好ましく、１０００ｃｐｓ〜２０００ｃｐｓが更に好ましい。

また、一般に使用される吹付コンクリートであれば、上記の粘度を有する再帰性反射塗料Ｐを用いることで、適切な付着が可能になるが、特に、吹付コンクリートの最大骨材寸法が２０ｍｍ以下であり、水セメント比が６５％以下であると、上記の所定の粘度を有する再帰性反射塗料Ｐとの相性が良い吹付面６を形成できて有利である。

本実施形態に係る吹付面監視システム１０（図２参照）は、上記のレーザ距離計３、監視装置４、及び再帰性反射塗料Ｐを備えて構成される。

次に、図３、及び図４を参照し、地山を掘削してトンネル１を形成する工程を説明しながら、本実施形態に係る吹付面監視方法を説明する。

図３、及び図４は、トンネル１を形成している途中の工程を示している。トンネル１の坑内Ａには、既に鋼製支保工１１が設置されており、更に、坑壁１ａには二次吹付コンクリートＣｂが吹き付けられている。また、トンネル１には、坑口Ｍから坑内Ａに向かって送風管１２が設置されており、坑内Ａは、適宜に風が送り込まれている。

トンネル１の最奥となる切羽面５には、火薬Ｂを設置するための削孔が行われる。削孔によって形成された穴には火薬Ｂが設置され、発破が行われて掘削工程が実行される（図３（ａ）参照）。次に、掘削工程によって生じた土岩Ｄを除去するズリだし工程が実行される（図３（ｂ）参照）。掘削工程、及びズリだし工程は、切羽面進行工程である。

なお、本実施形態では、掘削工程として発破掘削を例示するが、ブレーカーやロードヘッダーなどを用いて掘削する機械掘削であっても良い。なお、機械掘削によって形成される切羽面５の方が、発破掘削によって形成される切羽面５に比べ、押し出し量を監視する必要性が高い場合もある。

次に、切羽面進行工程によって形成された新たな切羽面５、及びその周囲の坑壁１ａに対し、一次吹付コンクリートＣａを吹き付けて吹付面６を形成する一次支保工程を実行する（図３（ｃ）参照）。

一次吹付コンクリートＣａを吹き付けて吹付面６を形成した後、塗料付着工程を実行する（図４（ａ）、図５参照）。本実施形態に係る塗料付着工程で使用される塗料付着具として、ペイントローラ１３を例示して説明する。ペイントローラ１３は、再帰性反射塗料Ｐを一時的に保持する筒状のスポンジを備えたローラ部（塗布部）１３ａと、ローラ部１３ａを回転自在に支持する柄部１３ｂと、を備えている。ペイントローラ１３を使用する際には、柄部１３ｂを操作して再帰性反射塗料Ｐが入った容器にローラ部１３ａを浸し、そのローラ部１３ａを吹付面６の照射目標位置Ｔに当てて転がし、再帰性反射塗料Ｐを付着させる。

作業員Ｈが吹付面６に近づき、刷毛などを利用して再帰性反射塗料Ｐを付着させることも可能であるが、吹付面６の崩落の可能性を考慮すると、ペイントローラ１３などの塗料付着具を利用し、作業員Ｈができるだけ吹付面６から離れた位置から作業することが望ましい。ここで、ペイントローラ１３によれば、柄部１３ｂでローラ部１３ａの位置を操作することで、狙った位置に確実に再帰性反射塗料Ｐを付着させることができるので安全性や作業性の観点から望ましい。例えば、ペイントローラ１３を用いることで、吹付面６から３ｍ程度離れた位置からの作業が可能になる。

特に、本実施形態では、作業員Ｈが、鋼製支保工１１が既に設置されている坑道エリアＳＡに立ち、ペイントローラ１３を用いて、照射目標位置Ｔに再帰性反射塗料Ｐを付着させるようにしている。この鋼製支保工１１が設置された坑道エリアＳＡは吹付面６から離間しているので安全性を確保する上で有利であり、この坑道エリアＳＡからペイントローラ１３を用いて照射目標位置Ｔに再帰性反射塗料Ｐを付着させることで安全に作業を行うことができる。

また、塗料付着工程では、送風管１２で坑内Ａに送られる空気の送風量を増加させるようにしてもよい。送風量を増加させることで、送風量が一定の場合に比べ、照射目標位置Ｔに付着した再帰性反射塗料Ｐを早く乾かすことができる。

なお、上記では、塗料付着具としてペイントローラ１３を例示するが、ペイントローラ１３の代わりに、刷毛部（塗布部）を柄部で支持した塗料付着具を使用することも可能である。

また、上記では、一次吹付コンクリートＣａを吹き付けて吹付面６を形成し、吹付面６に再帰性反射塗料Ｐを付着させる場合を例示したが、一次吹付コンクリートＣａを吹き付けて吹付面６を形成する工程を実施しない場合には、塗料付着工程において吹付面６に直接に再帰性反射塗料Ｐを付着させることもできる。

塗料付着工程が終了すると、レーザ距離計３から照射目標位置Ｔにレーザ光Ｌを照射し、照射目標位置Ｔで反射した反射光Ｒを捕捉して照射目標位置Ｔまでの距離を計測する測定工程を開始する。その後、測定工程は、後続の工程が実行されている間継続し、例えば、切羽面進行工程の掘削工程の前まで継続して吹付面６の押し出し量を測定する。

塗料付着工程が終了し、測定工程を開始すると、トンネル１の坑内Ａで、既に設置されている鋼製支保工１１の切羽面５（吹付面６）寄りに並んで鋼製支保工１１の建て込みを行う（図４（ｂ）参照）。更に、坑壁１ａに二次吹付コンクリートＣｂを吹き付け、ロックボルトを打設する二次支保工程を実行する。

以上の切羽面進行工程、一次支保工程、二次支保工程を繰り返し実行することで切羽面５を進行させ、また、一次支保工程の後で塗料付着工程を実行し、更に継続して測定工程を実施することで吹付面６の押し出し量を監視する。

なお、掘削パターンには、いくつかの態様があり、例えば、全断面掘削の場合には、上半施工の後に下半施工を行う。上半施工では、上半掘削、上半一次吹付け（一次吹付コンクリートの施工）、上半鋼製支保工の建て込み、上半二次吹付け（二次吹付コンクリートの施工）、上半ロックボルトの打設を行う。また、下半施工では、下半掘削、下半一次吹付け（一次吹付コンクリートの施工）、下半鋼製支保工の建て込み、下半二次吹付け（二次吹付コンクリートの施工）、下半ロックボルトの打設を行う。そして、上半施工における上半一次吹付けの後で塗料付着工程を実施しながら測定工程を実施することができる。

また、ＡＧＦ工法などの補助工法が入る場合には、切羽面の進行が止まっているので、その間、測定工程を繰り返し実行し、押し出し量を監視することができる。また、長期の休みや週末なども同様に切羽面の進行が止まっているので、その間、測定工程を繰り返し実行し、押し出し量を監視することができる。

本実施形態に係る吹付面監視方法によれば、再帰性反射塗料Ｐが吹付面６の凹凸に関係無く密着し、且つ剥離しないので、所定の光量の反射光Ｒを安定して得やすくなり、精度よく吹付面６の押し出し量を監視できる。また、再帰性反射塗料Ｐと吹付面６とは密着するので、両者の間に隙間はなく、実質的に吹付面６の押し出し量を直接計測できるので監視精度の向上にも有利である。また、再帰性反射塗料Ｐの付着は、例えば、反射板等の設置に比べて簡便であり、特に、作業員Ｈ等が吹付面６から離れた位置から再帰性反射塗料Ｐを照射目標位置Ｔに付着させることができるので安全上も有利である。

再帰性反射塗料Ｐを使用せずに吹付面６を測定する場合、例えば、４０ｍ程度が限界であったものが、本実施形態によれば、所定の品質（輝度１０〜５０ｃｄ／ｌｘ／ｍ^２）を有する反射ターゲットを設置することができるようになり、その結果、２１０ｍ程度まで計測することができるようになる。また、反射ターゲットを再帰性反射塗料Ｐで形成するので、反射ターゲットと吹付面６との間の隙間は無く、したがって吹付面６の変位を直接計測することができる。さらに、再帰性反射塗料Ｐは、所定の粘度で吹付面６に強固に密着しているので、送風管１２からの風の影響や重機の振動の影響を受けることもない。なお、適宜に再帰性反射塗料Ｐの輝度を調整することで、例えば、１０ｍ未満の近距離でも光量オーバーを容易に防ぐことができる。

また、本実施形態に係る吹付面監視システム１０は、レーザ距離計３で計測された距離（相対位置関係）に基づいて吹付面６の押し出し量を演算すると共に、押し出し量の演算結果に基づいて警報情報を出力する監視装置４を備えている。この吹付面監視システム１０では、監視装置４において監視している押し出し量の演算結果に基づいて適切に警報情報を出力することができる。

また、この監視装置４は、押し出し量の演算結果に基づいて崩落予測時間を割り出し、崩落予測時間が管理基準時間以下になった場合には警報情報を出力する。つまり、崩落予測時間を割り出して事前に警報情報を出力することができるので、より一層、安全性を高めることができる。

次に、図６を参照して第２実施形態に係る吹付面監視方法を説明する。なお、第２実施形態に係る吹付面監視方法は、塗料付着工程のみが第1実施形態と相違するので、相違点を中心に説明し、第１実施形態と共通する要素や工程については説明を省略する。

本実施形態では、ガン吹き、または水鉄砲式と称される方法で塗料付着工程を実行する。具体的には、塗料付着具として、再帰性反射塗料Ｐを噴射する塗料噴射装置１５を用いている。塗料噴射装置１５を用いることで、照射目標位置Ｔを中心とした広い範囲に再帰性反射塗料Ｐを付着させ易くなる。さらに、作業員Ｈは、吹付面６から離間すると共に、鋼製支保工１１が既に設置されている坑道エリアＳＡに立ち、照射目標位置Ｔに再帰性反射塗料Ｐを付着させている。つまり、坑道エリアＳＡは安全性を確保する上で有利であり、この坑道エリアＳＡから塗料噴射装置１５を用いて照射目標位置Ｔに再帰性反射塗料Ｐを付着させることで安全に作業を行うことができる。

塗料噴射装置１５としては、様々なタイプを利用でき、水鉄砲式の塗料噴射装置や背負いタンク式の塗料位噴射装置なども利用できる。水鉄砲式の塗料位噴射装置は、例えば、作業員Ｈが手作業で加圧し、先端の噴射部を照射目標位置Ｔに向け、トリガーを引くことで再帰性反射塗料Ｐを連続的に付着させることができる。また、先端の噴射部に発射形態を変更可能なアタッチメントを設け、アタッチメントの操作によって再帰性反射塗料Ｐの拡散範囲を変えるようにしても良い。また、背負いタンク式としては、例えば、再帰性反射塗料Ｐを収容する背負いタンク、手持ちのノズルと、背負いタンクからノズルまでを連絡するホース、ノズルを開閉するレバー、背負いタンク内の再帰性反射塗料Ｐをノズルに圧送するポンプ等を備えた塗料噴射装置１５を用いることができる。

塗料噴射装置１５を用いることで第１実施形態に係るペイントローラ１３に比べ、吹付面６から離れた位置からの作業が可能になり、例えば５ｍ以上離れた位置からでも作業を行うことができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１に係る吹付面監視方法では、吹付面に付着した際の輝度が１０（ｃｄ／ｌｘ／ｍ^２）となる再帰性反射塗料を使用して塗料付着工程を実施し、測定工程を実施した。この場合、１０ｍ以上、３０ｍ未満の近距離では良好に測定できたが、３０ｍを超えると不安定になり、２００ｍの遠距離では測定不能になった。

［実施例２］
実施例２に係る吹付面監視方法では、吹付面に付着した際の輝度が２０（ｃｄ／ｌｘ／ｍ^２）となる再帰性反射塗料を使用して塗料付着工程を実施し、測定工程を実施した。この場合、１０ｍ以上、３０ｍ未満の近距離、及び２００ｍの遠距離の両方で良好に測定できた。

［実施例３］
実施例３に係る吹付面監視方法では、吹付面に付着した際の輝度が３０（ｃｄ／ｌｘ／ｍ^２）となる再帰性反射塗料を使用して塗料付着工程を実施し、測定工程を実施した。この場合、１０ｍ以上、３０ｍ未満の近距離、及び２００ｍの遠距離の両方で良好に測定できた。

［実施例４］
実施例４に係る吹付面監視方法では、吹付面に付着した際の輝度が４０〜５０（ｃｄ／ｌｘ／ｍ^２）となる再帰性反射塗料を使用して塗料付着工程を実施し、測定工程を実施した。この場合、１０ｍ以上、３０ｍ未満の近距離では反射光の強度が強すぎてデータを取得できなかった。一方で、２００ｍの遠距離では良好に測定できた。

［実施例１〜４の総括］
以上より、吹付面に付着した際の再帰性反射塗料輝度が１０〜５０（ｃｄ／ｌｘ／ｍ^２）の場合、距離に応じて適宜に測定可能であり、特に、輝度２０〜３０（ｃｄ／ｌｘ／ｍ^２）では、近距離と遠距離との両方において良好に測定できることを確認できた。

［実施例５］
実施例５に係る吹付面監視方法では、粘度が６５０ｃｐｓとなる再帰性反射塗料を使用して塗料付着工程を実施し、測定工程を実施した。この場合、ペイントローラを使用して塗料付着工程を実施すると塗布後に流失してしまい、再帰性反射塗料を適切に付着させることが難しかった。一方で、塗料噴射装置を用いた場合には、広く拡散してしまい薄くなる可能性はあるが、測定することは可能だった。

［実施例６］
実施例６に係る吹付面監視方法では、粘度が１０００ｃｐｓとなる再帰性反射塗料を使用して塗料付着工程を実施し、測定工程を実施した。この場合、ペイントローラを使用して塗料付着工程を実施した場合、塗料噴射装置を使用して塗料付着工程を実施した場合の両方とも、再帰性反射塗料を適切に付着させることができ、良好に測定できた。

［実施例７］
実施例７に係る吹付面監視方法では、粘度が２０００ｃｐｓとなる再帰性反射塗料を使用して塗料付着工程を実施し、測定工程を実施した。この場合、ペイントローラを使用して塗料付着工程を実施した場合には、再帰性反射塗料を適切に付着させることができ、良好に測定できた。一方で、塗料噴射装置を使用して塗料付着工程を実施しようとした場合、塗料が着弾後に拡散せず、再帰性反射塗料を適切に付着させることが難しかった。

［実施例８］
実施例８に係る吹付面監視方法では、粘度が１００００ｃｐｓとなる再帰性反射塗料を使用して塗料付着工程を実施しようとした場合、ペイントローラや塗料噴射装置を使用して塗料付着工程を実施することは難しかった。

［実施例５〜８の総括］
再帰性反射塗料の粘度が５００〜３０００（ｃｐｓ）の場合、刷毛等で塗布する場合も含め、再帰性反射塗料の適切な付着が可能になると思われるが、６００ｃｐｓ〜２５００ｃｐｓであれば、少なくとも、ペイントローラまたは塗料噴射装置などの塗料付着具を用いて塗料付着工程を実施することは可能であり、更に、１０００ｃｐｓ〜２０００ｃｐｓであればペイントローラ及び塗料噴射装置のいずれを使用しても適切な付着が可能になって良好である。

以上、本発明を各実施形態、及び各実施例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態や実施例のみに限定されない。例えば、上記の実施形態では、トンネルの切羽面に吹付コンクリートを吹き付けた吹付面に再帰性反射塗料を付着させる態様を例示した。しかしながら、この吹付面はトンネルの切羽面に限らず、土工事・造成工事の掘削面、盛土面に吹付けコンクリートを吹き付けた吹付面であってもよく、この吹付面の照射目標位置に再帰性反射塗料を付着させる塗料付着工程を実行し、さらに、レーザ距離計を用いた測定工程を実施することで吹付面の押し出し量を監視する吹付面監視方法であってもよい。

１…トンネル、３…レーザ距離計（計測器）、５…切羽面、６…吹付面、１０…吹付面監視システム、１１…鋼製支保工、１２…送風管、１３…ペイントローラ（塗料付着具）、１３ａ…ローラ部、１３ｂ…柄部、１５…塗料噴射装置（塗料付着具）、Ａ…坑内、Ｃａ…一次吹付コンクリート、Ｄ…土岩、Ｒ…反射光、Ｌ…レーザ光、Ｍ…坑口、Ｔ…照射目標位置、Ｐ…再帰性反射塗料、ＳＡ…坑道エリア。

Claims (7)

1. 照射目標位置にレーザ光を照射し、前記照射目標位置からの反射光を捕捉して前記照射目標位置までの相対位置関係を計測する計測器を用いて、吹付コンクリートの吹き付けによって形成された吹付面までの前記相対位置関係を計測し、計測した前記相対位置関係に基づいて前記吹付面の変位量を監視する吹付面監視方法であって、
   前記吹付面上の前記レーザ光が照射される照射目標位置に、再帰性反射塗料を付着させる塗料付着工程と、
   前記計測器から前記照射目標位置に前記レーザ光を照射し、前記照射目標位置で反射した前記反射光を捕捉して前記照射目標位置との相対位置関係を計測する測定工程と、を備えたことを特徴とする吹付面監視方法。
2. 前記再帰性反射塗料の粘度は、５００ｃｐｓ以上、且つ３０００ｃｐｓ以下である、請求項１記載の吹付面監視方法。
3. 前記吹付コンクリートの最大骨材寸法は２０ｍｍ以下であり、水セメント比は６５％以下である、請求項１または２記載の吹付面監視方法。
4. トンネルの坑内で切羽面を掘削すると共に、掘削で生じた土岩を除去して切羽面を進行させる切羽面進行工程と、
   前記切羽面に一次吹付コンクリートを吹き付けて前記吹付面を形成する一次支保工程と、
   前記一次支保工程の後で、前記トンネルの坑内に鋼製支保工を設置して、坑壁に二次吹付コンクリートを吹き付ける二次支保工程と、を備え、
   前記切羽面進行工程、前記一次支保工程、及び前記二次支保工程を繰り返し実行すると共に、前記一次支保工程の後で前記塗料付着工程を行い、
   前記塗料付着工程では、前記吹付面から離間すると共に、前記鋼製支保工が既に設置されている坑道エリアから、塗料付着具を用いて前記照射目標位置に前記再帰性反射塗料を付着させる、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の吹付面監視方法。
5. 前記塗料付着工程では、前記吹付面から離間すると共に、塗料付着具を用いて前記照射目標位置に前記再帰性反射塗料を付着させ、
   前記塗料付着具は前記再帰性反射塗料を噴射する塗料噴射装置であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の吹付面監視方法。
6. 前記塗料付着工程では、前記吹付面から離間すると共に、塗料付着具を用いて前記照射目標位置に前記再帰性反射塗料を付着させ、
   前記塗料付着具は、前記再帰性反射塗料を付着させる塗布部と、前記塗布部を支持する柄部とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の吹付面監視方法。
7. 吹付コンクリートの吹き付けによって形成された吹付面上の照射目標位置にレーザ光を照射し、前記照射目標位置からの反射光を捕捉して前記照射目標位置までの相対位置関係を計測する計測器と、
   前記照射目標位置に付着された再帰性反射塗料と、
   前記計測器で計測された前記相対位置関係に基づいて前記吹付面の変位量を演算すると共に、前記変位量の演算結果に基づいて警報情報を出力する監視装置と、を備える吹付面監視システム。

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