JP2017016012A

JP2017016012A - トンネル切羽の岩盤性状調査装置および調査用ケーシング

Info

Publication number: JP2017016012A
Application number: JP2015134257A
Authority: JP
Inventors: 山口　健; Ken Yamaguchi; 健山口; 藤澤　秀行; Hideyuki Fujisawa; 秀行藤澤
Original assignee: Ohmoto Gumi Co Ltd
Current assignee: Ohmoto Gumi Co Ltd
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】トンネルの切羽前方の岩盤性状を内視鏡カメラを通して目視により直接観察できるトンネル切羽の岩盤性状調査装置を提供する。
【解決手段】トンネルの切羽に形成された削孔Ａ内に挿入された調査用ケーシング１と調査用ケーシング１内に挿入された内視鏡カメラ２から構成する。調査用ケーシング１の先端部に先端コーン３、側部に観察用窓４、さらに内部に観察用窓４を通して孔壁を映す側視ミラー６をそれぞれ設ける。内視鏡カメラ２によって側視ミラー６に映る孔壁を撮影して直接観察する。調査用ケーシング１は複数のユニット管を管軸方向に脱着自在に連結することにより構成する。内視鏡カメラ２にモニター８を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの掘削工事で実施される切羽前方の岩盤性状の調査に用いられるトンネル切羽の岩盤性状調査装置および調査用ケーシングに関し、切羽前方の岩盤性状を内視鏡カメラを通して目視により直接観察できるようにしたものである。

山岳トンネル等のトンネル工事においては、トンネル掘削時の安全性の確保と効果的な安全対策工を選定できるように、切羽前方の風化の程度や割れ目の状況、あるいは地質的に脆弱な粘土分布などの岩盤性状を可能な限り詳細に調査することが求められる。

例えば、特許文献１には、シールドマシンに搭載された送波器から切羽前方の岩盤内に音波を発射し、その音波の反射波をシールドマシンに搭載された受波器で受波し、そのデータを解析して切羽前方の岩盤性状を推測する方法が開示されている。

また、特許文献２にはトンネル切羽面の中央に起振機を据え付け、この起振機で切羽面を振動させてレリー波を発生させ、切羽面を伝播するレリー波を起振機から放射方向に離して据え付けられた検出器で検出し、当該レリー波の伝播時間差を分析して岩盤性状を推測する方法が開示されている。

さらに、図5(a)に図示するように、切羽にボーリング等によって直接孔20を開け、その中に内視鏡カメラ21を挿入して孔壁を撮影することにより直接観察する方法も知られている。また、図5(b)に図示するように、内視鏡カメラ21の先端部にカメラ周囲の孔壁を映すミラー22を取り付け、このミラー22を通して孔壁を内視鏡カメラ21で撮影することにより広範囲に観察することも行われている。

特開平03-85483号公報特開平05-113097号公報特開平09-303071号公報特開2002-106290号公報特開平04-161588号公報

特許文献１や特許文献２に開示された音波やレリー波を利用して切羽前方の岩盤性状を探査する方法は、切羽前方の風化の程度や割れ目の状況などの岩盤性状を直接観察するわけではないので、岩盤性状の調査に精度上の課題があった。また、様々な機器を使用するため、その設置、調整、操作等に高い専門性が求められ、さらに得られたデータを分析して最終的な岩盤性状を推測するには豊富な経験と熟練が求められた。

一方、内視鏡カメラを利用する方法では、一般に最初に孔壁の状態を広く観察する奥行き方向観察を行い、そこで異常個所が発見されたら、孔壁を拡大して撮影することにより詳細に観察する側面観察を行うが、通常の内視鏡カメラを単に削孔内に挿入するだけでは、ケーブルの先端に取り付けられたカメラ本体を自由に動かすことができないため、観察の見落としが避けられない等の課題があった。

また、カメラ本体の先端に孔壁を映すミラーを備えた内視鏡カメラを使用する方法では(図5(b)参照)、ミラーとカメラ本体間の距離が短すぎるためにミラーが障害になって、ミラー越しの奥行き観察ができないことがあった。

さらに、図5(a),(b)で説明したいずれの内視鏡カメラによる方法も、削孔の際などに崩落した孔壁の土砂や泥、礫などが削孔内に残存していたり、あるいは孔壁が凹凸をなしていると、これらが障害になって内視鏡カメラを削孔の奥深く挿入できないことがあり、無理に挿入するとカメラ本体に接続されたケーブルが削孔内で撓むだけでそれ以上カメラを挿入できなくなってしまうことがあった。

また、内視鏡カメラを削孔に直接挿入すると、カメラが泥で汚れたり、あるいはカメラが移動時の振動でぶれたり損傷して孔壁の観察ができなくなってしまうことがあった。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、トンネルの掘削工事で実施される切羽前方の岩盤性状の調査を円滑にかつ確実に実施できるようにしたトンネル切羽の岩盤性状調査装置および調査用ケーシングを提供することを目的とする。

本発明は、トンネルの掘削工事で実施される切羽前方の岩盤性状の調査を内視鏡カメラを用いて円滑にかつ確実に実施できるようにしたトンネル切羽の岩盤性状調査装置および調査用ケーシングの発明であり、切羽に形成された削孔内に挿入されたケーシングと当該ケーシング内に挿入された内視鏡カメラを備え、前記ケーシングの側壁部に観察用窓、内部に前記観察用窓を通して孔壁を映す側視ミラーをそれぞれ設け、かつ当該側視ミラーに映る孔壁を前記内視鏡カメラで撮影して観察できるように構成されてなることを特徴とするものである。

ケーシングは、同一径、同一長に形成された複数のユニット管を管軸方向に脱着自在に連結して形成することにより、削孔の深さに応じて最適な長さとすることができる。

また、ケーシングの先端部に先端コーンを設けることにより、削孔内に残存する削孔時の崩落土や礫などの障害物を突き崩して削孔の先端まで容易に挿入することができる。なお、ケーシングは鋼管または硬質樹脂などで形成することができる。

また、内視鏡カメラに内視鏡カメラで撮影した孔壁を映すモニターを接続することにより、孔壁の観察を複数の作業従事者で行うことができる。

本発明によれば、切羽の削孔内に挿入されたケーシングの側壁部に観察用窓、さらに前記ケーシング内に前記観察用窓を通して孔壁を映す側視ミラーがそれぞれ設けられていることで、当該ケーシングに内視鏡カメラを挿入し、側視ミラーを通して孔壁を撮影することにより、切羽前方の風化の程度や割れ目の状況などの岩盤性状を内視鏡カメラを通して直接観察することができる。

また、ケーシングの先端部に先端コーンを設けることにより、削孔内に残存する削孔時の崩落土や礫などの障害物を突き崩して削孔の先端まで容易に挿入することができる。

さらに、内視鏡カメラは、削孔内に挿入された調査用ケーシング内に挿入されることで、削孔内に土砂や礫などの障害物が残存していても削孔の先端部まで確実に挿入することができるため、切羽前方の岩盤性状の観察を削孔の先端部まで確実に行うことができる。

切羽の削孔内に挿入されたトンネル切羽の岩盤性状調査装置の一実施形態を示し、図1(a)は平面図、図1(b)は側面図、図1(c)は図1(a)におけるイ−イ線断面図である。調査用ケーシング内における側視ミラーと内視鏡との位置関係を示し、図2(a)は内視鏡カメラによる孔壁の観察可能な範囲を示す説明図、図2(b)は内視鏡カメラによる奥行き方向観察と側面方向観察の可能な範囲を示す説明図、図2(c)は内視鏡カメラによる詳細な側面方向観察の可能な範囲を示す説明図である。図3(a)〜(d)は、トンネル切羽の岩盤性状の調査方法の手順を示す説明図である。図4(a)〜(c)は、トンネル切羽の岩盤性状の調査方法の手順を示す説明図である。図5(a),(b)は、内視鏡カメラによる従来のトンネル切羽の岩盤性状の調査方法の説明図である。

図１と図２は、本発明のトンネル切羽の岩盤性状調査装置の一実施形態を図示したものであり、調査用ケーシング１と当該調査用ケーシング１に挿入された内視鏡カメラ２を備え、トンネルの切羽に形成された削孔Ａ内に挿入されている。

調査用ケーシング１は、同一径、同一長さの鋼管より形成され、かつ両端部にねじ式または差込み式の継手(図省略)が形成された複数のユニット管を管軸方向に順次脱着可能に連結することにより、削孔Ａの孔口より先端方向に連続して挿入されている。また特に、調査用ケーシング１の先頭に連結されたユニット管1Aの先端部に先端コーン３、中間部に観察用窓４がそれぞれ形成されている。

先端コーン３はユニット管1Aと一体か、若しくはユニット管1Aと別体に形成され、かつユニット管1Aの先端部にねじ式または差込み式の継手(図省略)によって脱着自在に取り付けられている。また、先端コーン３は削孔Ａ内に残存する土砂や礫などの障害物を突き崩せるように金属製でかつ円錐形状に形成されている。

観察用窓４は、ユニット管1Aの両側部から上端部にかけて連続し、かつ管軸方向に一定長に形成されている。また、窓全体を覆うように透明パネル５が取り付けられている。さらに、ユニット管1A内には観察用窓４を通して削孔Ａの孔壁を映す側視ミラー６が内臓されている。

側視ミラー６は、観察用窓４の先端部に内視鏡カメラ２の向きとやや上向きの斜めに対向した状態に設置されている。すなわち、側視ミラー６の先端側(先端コーン３側)が高く、後端側(内視鏡カメラ２側)が低い状態に、斜めに立てかけるように設置されている。

内視鏡カメラ２には削孔Ａの孔口から延びるケーブル７が接続され、当該ケーブル７の孔口側の端部にモニター８が接続されている。そして、当該ケーブ７を介して内視鏡カメラ２を調査用ケーシング１内を管軸方向に移動させながら、観察用窓４を通して側視ミラー６に映る削孔Ａの孔壁を内視鏡カメラ２によって撮影することにより、孔壁の側面方向観察を行うことができる(図2(a)参照)。

その際、内視鏡カメラ２を側視ミラー６から遠ざけることにより、側面方向観察と併せて側視ミラー６越しに削孔Ａ内の前方を撮影することにより、削孔Ａの奥行き方向観察を行うことができる(図2(b)参照)。また、内視鏡カメラ２を側視ミラー６に近づけることにより側視ミラー６介して詳細な側面方向観察を行うことができる(図2(c)参照)。

さらに、調査用ケーシング１を円周方向に回すことにより孔壁の全周について側面方向観察を行うことができる。また同時に、内視鏡カメラ２で撮影した孔壁をモニター８に映して複数の作業従事者で孔壁を観察することができる。

このような構成において、次に、トンネル切羽の岩盤性状を調査する方法について説明する。

(1) 最初に、切羽にボーリングマシンによって削孔Ａを形成する(図3(a)参照)。

(2) 次に、削孔Ａ内に調査用ケーシング１を挿入する(図3(b)参照)。調査用ケーシング１は先端コーン３と観察用窓４を備えたユニット管1Aを最初に挿入し、続いて後続のユニット管を孔口で順次連結しながら連続して挿入する。その際、削孔Ａの孔壁が凹凸状をしていたり、あるいは削孔Ａ内に土砂や礫などの障害物が残存していても、これらを先端コーン３によって突き崩して所定の位置まで確実かつ容易に挿入することができる。

(3) 次に、調査用ケーシング１内に内視鏡２を挿入し、先頭のユニット管1A内にセットする(図3(c)参照)。その際、調査用ケーシング１内は平滑で摩擦が小さいので、内視鏡カメラ２を所定の位置までスムーズに挿入することができる。また、内視鏡２が泥で汚れて撮影が困難になることもなく、さらに挿入時の振動で映像が見にくくなることもない。

(4) そして、側視ミラー６の手前側において内視鏡カメラ２を管軸方向に移動させながら観察用窓４を通して側視ミラー６に写る孔壁を撮影し、同時にモニター８に映し出された削孔Ａの孔壁を目視することにより切羽前方の岩盤性状を調査することができる(図3(e)参照)。

(5) 調査が終了したら、内視鏡カメラ２、続いて調査用ケーシング１を回収する(図4(a),(b),(c)参照)。

本発明は、トンネルの掘削工事で実施されるトンネル切羽の岩盤性状の調査を内視鏡カメラを用いて目視により直接観察することができる。

１調査用ケーシング(ケーシング)
1A ユニット管
２内視鏡カメラ
３コーン
４観察用窓
５透明パネル
６側視ミラー
７ケーブル
８モニター

Claims

切羽前方の岩盤性状の調査に使用される装置であり、切羽に形成された削孔内に挿入されたケーシングと当該ケーシング内に挿入された内視鏡カメラを備え、前記ケーシングは側部に観察用窓、内部に前記観察用窓を通して孔壁を映す側視ミラーをそれぞれ備え、かつ前記内視鏡カメラによって前記側視ミラーに映る孔壁を撮影可能とされていることを特徴とするトンネル切羽の岩盤性状調査装置。
請求項１記載のトンネル切羽の岩盤性状調査装置において、ケーシングの先端部に先端コーンが設けられていることを特徴とするトンネル切羽の岩盤性状調査装置。
請求項１または２記載のトンネル切羽の岩盤性状調査装置において、ケーシングは複数のユニット管を管軸方向に脱着自在に連結することにより構成されていることを特徴とするトンネル切羽の岩盤性状調査装置。
請求項１〜３のいずれかひとつに記載のトンネル切羽の岩盤性状調査装置において、内視鏡カメラにモニターが接続されていることを特徴とするトンネル切羽の岩盤性状調査装置。
切羽前方の岩盤性状の調査に使用される筒状の調査用ケーシングであって、切羽に形成された削孔内に挿入され、先端部に先端コーン、側部に観察用窓、さらに内部に前記観察用窓を通して孔壁を映す側視ミラーをそれぞれ備えていることを特徴とする調査用ケーシング。