JP2016216952A - 立坑の坑口位置推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
水中到達工法は、到達立坑内に溜められた水の水圧により、トンネル掘削機の到達時の推進力や、立坑の周囲の地下水圧および土圧に抵抗させるものである。立坑内外の水圧の差を小さくしておけば、トンネル掘削機の到達時の湧水量を低減することが可能であるとともに、坑口周囲に対する薬液注入も可能となる。
そのため、従来の水中到達における坑口位置の測定方法として、三角測量を用いて間接的に計測する方法が採用される場合があった。
立坑101内の注水が完了したら、線材103を延長し、この線材103を斜辺とした直角三角形T2の他の2辺の長さA2,B2を地上で測定する。そして、三角形T1,T2の比の計算により、立坑101内の幅B1を算出することで、坑口位置を算出する。
また、水中において線材103が何かに干渉すると誤差が生じるが、水中での線材103の状況は目視では確認することができない。
さらに、地上部での計測誤差が生じた場合には、両三角形T1,T2比率(A1/A2)分だけ誤差が増加してしまう。
かかる立坑の坑口位置推定方法によれば、CAD上で坑口位置を把握することができるため、作業が容易である。また、計算ミス等が生じることもない。
なお、前記複数の測点を高さ方向に間隔をあけて設定すれば、より正確なデータを得ることができる。
本実施形態の立坑1は、ニューマチックケーソン工法により複数のケーソン(箱体)を地中に沈設することにより形成されている。なお、各ケーソンは、コンクリート製であってもよいし、鋼製であってもよい。
立坑1には、図1(a)および(b)に示すように、トンネル掘進機の接続位置となる到達坑口2が形成されている。到達坑口2は、トンネル掘進機により切削可能な立坑1の壁の一部分である。
測点3は、立坑1の内壁面に固定された架台に設定されている。測点3には、ターゲット(プリズム反射鏡等)が設置されている。なお、架台(測点3)の構成や立坑1への固定方法等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
本実施形態では、立坑1の周方向に等間隔で4点の測点3,3,…を設けるとともに、当該測点群(4つの測点3,3,…)を立坑1の高さ方向に間隔をあけて3段設けることで、合計12点の測点3,3,…を設けている。なお、測点3の数および配置は限定されるものではないが、注水後においても測量できるように、注水後の水位よりも高い位置に設ける。また、測点3は、必ずしも周方向に等間隔で設ける必要はないし、また、高さ方向に複数設ける必要もない。
複数の測点3,3,…の初期位置および到達坑口2の初期位置により、複数の測点3,3,…と到達坑口2との位置関係を取得する。
本実施形態では、図1の(a)に示すように、立坑1の底部に据え付けた測量機器4(例えばトータルステーション)を利用して、各測点3および到達坑口2の初期位置を測定するが、測量機器4の設置個所は限定されるものではなく、例えば、地上に設けてもよい。
測量データは、図2(a)に示すように、3次元CADデータ(3次元座標)として保存する。このとき、測量データは、到達坑口2と測点3および測点3同士の位置関係が把握できればよく、必ずしもトンネル施工の座標系と関連付ける必要はない。
また、立坑1内に注水する水Wの採取方法は限定されるものではなく、例えば、河川等から採取してもよいし、水道水を使用してもよい。
立坑1の内部への注水が完了したら、複数の測点3,3,…の現在位置を、地上(立坑1の外周囲)に据え付けた測量機器により測量する(第二計測工程)。
なお、立坑1は、一体に形成されているため、注水に伴う重量により変位が生じた場合であっても、坑口2と測点3,3,…との位置関係は変化しない。
まず、測点3の現在位置を3次元CAD上(コンピュータの仮想空間)に表示する。なお、測点3の現在位置データは、トンネル施工の座標系に関連付けた座標により管理しておくのが望ましい。
つまり、立坑1内に水Wを貯留することで、地上から到達坑口2の位置を視認することができない場合であっても、測点3との位置関係により、到達坑口2の現在位置を的確に推定することができる。
坑口2の現況位置を的確に把握することで、トンネル掘削機を適切に誘導して立坑1の所定の位置(坑口2)に到達させることが可能になるため、高品質施工が可能となる。
また、画面上で確認しながらCADを操作することで作業が完了するため、作業者の経験や能力にかかわらず、高精度に到達坑口2の現在位置の推定を行うことができる。
例えば、前記実施形態では、ニューマチックケーソン工法により形成された立坑について説明したが、立坑の施工方法は限定されるものではない。
また、立坑は必ずしもケーソン立坑である必要はなく、立坑の構造は限定されない。
また、立坑の形状寸法等は限定されるものではなく、例えば断面視矩形の立坑であってもよい。
前記実施形態では、3次元CAD上で、坑口2の現在位置を推定する場合について説明したが、坑口2の現在位置の推定は、必ずしも3次元CAD上で行う必要はなく、例えば、測点の初期位置と測点の現在位置を用いて、最小二乗法により算出してもよい。
2 到達坑口(坑口)
3 測点
4 測量機器
W 水
Claims (3)
- 立坑内に設定された複数の測点の初期位置と坑口の初期位置とを測量し、前記複数の測点と前記坑口との位置関係を取得する第一計測工程と、
前記立坑の内部に注水した後の前記複数の測点の現在位置を地上から測量する第二計測工程と、
前記測点の初期位置と前記測点の現在位置とに基づいて、前記坑口の現在位置を推定する坑口推定工程とを備えることを特徴とする、立坑の坑口位置推定方法。 - 前記坑口推定工程では、前記測点の現在位置を3次元CAD上に表示し、複数の前記測点の初期位置と坑口の初期位置との位置関係を維持した状態で、前記測点の現在位置に前記測点の初期位置を重ね合わせることで、前記坑口の現在位置を推定することを特徴とする、請求項1に記載の立坑の坑口位置推定方法。
- 前記複数の測点を高さ方向に間隔をあけて設定することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の立坑の坑口位置推定方法。
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