JP2017025636A - トンネル掘削機の位置決め方法およびトンネル掘削機の誘導装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な掘削を可能とするトンネル掘削機の位置決め方法およびトンネル掘削機の誘導装置を提供する。
【解決手段】切羽Ｋから退避させたトンネル掘削機１を、切羽に再配置する際のトンネル掘削機の位置決め方法であって、退避前におけるトンネル掘削機のブーム旋回中心位置Ｐ１である前回中心位置を記憶する記憶ステップと、計画上のブーム旋回中心位置である計画中心位置を含む領域内にトンネル掘削機のブーム旋回中心位置が配置されるようにトンネル掘削機を移動させる第一の移動ステップと、計画中心位置と前回中心位置とを通る直線上かつ領域内に、トンネル掘削機のブーム旋回中心位置が配置されるようにトンネル掘削機を前進させる第二の移動ステップとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル掘削機の位置決め方法およびトンネル掘削機の誘導装置に関する。

機械掘削方式によるトンネル施工では、トンネル掘削機によって地山を所定延長（例えば１ｍ）掘削した後、トンネル掘削機を切羽から退避させ、その後、ズリの搬出や支保工の施工等を行う。支保工の施工が完了したら、トンネル掘削機を切羽に配置し、再び地山の掘削を実行する。

このようなトンネルの施工方法として、トンネル掘削機に設けられた位置計測装置によってトンネル掘削機の位置や姿勢を測定し、その測定結果に基づいてトンネル掘削機を制御することで、設計断面に基づいたトンネル施工を行う場合がある。
例えば、特許文献１には、トンネル掘削機に傾斜測定部とプリズムターゲットとを設置しておき、このプリズムターゲットをトータルステーションで視準することによりトンネル掘削機の位置を測定するとともに、傾斜測定部によってトンネル掘削機の傾斜角等を測定することでトンネル掘削機の位置および姿勢を算出し、この算出結果に基づいてトンネル掘削機の位置を制御するトンネル掘削方法が開示されている。

特開２００３−２６２０９０号公報

掘削中のトンネル掘削機の位置や姿勢を測定・制御するトンネル掘削方法はあるものの、一度退避させたトンネル掘削機を所望の位置に配置する技術は確立されていなかった。
また、トンネル坑内では不陸があるため、トンネル掘削機の位置情報を正確に把握することができたとしても、一度退避させたトンネル掘削機を、所望の位置（例えば、退避前の位置）において所望の姿勢に配置するのは困難であった。

掘削を再開する際に、トンネル掘削機のカッタが適切な位置に配置されていないと、掘削済の領域でカッタが旋回したり、地山へのカッタの貫入量が大きくなりすぎるおそれがある。
掘削済の領域でカッタが旋回すると、空振りの状態となるため、掘削効率が悪く、早期施工の妨げとなる。
また、地山へのカッタの貫入量が大きいと、掘削能力を超えた負荷がトンネル掘削機に作用するおそれがある。

このような観点から、本発明は、効率的な掘削を可能とする、トンネル掘削機の位置決め方法およびトンネル掘削機の誘導装置を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、第一の発明は、切羽から退避させたトンネル掘削機を前記切羽に再配置する際のトンネル掘削機の位置決め方法であって、退避前における前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置である前回中心位置を記憶する記憶ステップと、計画上のブーム旋回中心位置である計画中心位置を含む領域内に前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置が配置されるように前記トンネル掘削機を移動させる第一の移動ステップと、前記計画中心位置と前記前回中心位置とを通る円弧上かつ前記領域内に前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置が配置されるように前記ブーム旋回中心位置を前後進させる第二の移動ステップとを備え、前記円弧は、切羽の右端部または左端部を中心とし、かつ、前記トンネル掘削機のブーム旋回半径を半径としていることを特徴としている。
前記第二の移動ステップでは、例えば、前記トンネル掘削機をトンネル軸方向に沿って前後進させればよい。

かかるトンネル掘削機の位置決め方法によれば、計画位置（計画中心位置）の近傍にトンネル掘削機を移動させた後、計画中心位置と前回中心位置との関係から求めた位置までブーム旋回中心位置を前進させるのみで第二の移動ステップが完了するため、簡易に掘削機の配置を行うことができる。そのため、カッタの位置を簡易に所望の位置に配置することができ、ひいては、効率的な掘削作業が可能となる。

前記前回中心位置を中心とした前記トンネル掘削機のブームの旋回範囲に基づいて掘削切羽面の位置情報を算出し、前記掘削切羽面の位置情報とトンネルの設計線形とに基づいて計画中心位置を算出するのが望ましい。
また、前記トンネル掘削機の位置を補正した後、前記掘削切羽面の位置情報に基づいて、前記トンネル掘削機のスラストジャッキの伸縮長およびブームの角度を設定する調整ステップを備えているのが望ましい。

第二の発明は、トンネル掘削機に取り付けられたターゲット、ストローク計および傾斜計と、固定点に設置したトータルステーションと、演算部、記憶部および制御部を備えた制御手段とを備えるトンネル掘削機の誘導装置であって、前記演算部は、前記トータルステーションによるターゲットの測定結果と、前記ストローク計および傾斜計の計測値とに基づいて前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置および掘削切羽面の位置情報を算出し、前記記憶部は、前記トータルステーション、前記ストローク計および前記傾斜計の計測値と、前記演算部の計算値とを記憶し、前記制御部は、前記演算部の計算値に基づいて前記トンネル掘削機の移動量、スラストジャッキの伸縮量およびブームの角度を制御することを特徴としている。

かかるトンネル掘削機の誘導装置によれば、トンネル掘削機を掘削開始位置に簡易に配置することが可能となる。
なお、前記演算部によって算出された計画上のブーム旋回中心位置である計画中心位置と、前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置の現在位置との位置関係を表示する表示部をさらに備えていれば、作業員が、表示部に表示されたデータに基づいて、トンネル掘削機を操作することが可能となる。

本発明のトンネル掘削機の位置決め方法およびトンネル掘削機の誘導装置によれば、効率的なトンネル掘削が可能となる。

本発明の実施形態に係るトンネル掘削機を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ矢視図である。 トンネル掘削機の誘導装置を示すブロック図である。 トンネル掘削機の位置決め方法を示す模式図であって、（ａ）はブーム旋回中心位置の周囲を示す拡大平面図、（ｂ）は切羽付近を示す平面図である。 トンネル掘削機の位置決め方法を示す模式図であって、（ａ）はブーム旋回中心位置の周囲を示す拡大平面図、（ｂ）は切羽付近を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）はスイングサイクルを示す模式図である。 トンネル施工状況を示す平面図である。

本実施形態では、トンネル掘削機１を利用したトンネル施工方法について説明する。
本実施形態のトンネル掘削機１は、いわゆる自由断面掘削機であって、図１（ａ）に示すように、掘削機本体２と、カッタホイール３と、ブーム４とを備えている。

掘削機本体２には、図１（ｂ）に示すように、クローラ２１と、ブーム支持部２２と、スラストジャッキ２３と、グリッパ２４とが設けられている。
クローラ２１は、トンネル掘削機１の走行手段である。なお、本実施形態では、クローラ式のトンネル掘削機１を採用するが、トンネル掘削機１の走行手段は限定されるものではなく、例えばタイヤ式（ホイール式）であってもよい。また、トンネル掘削機１は、トンネル内に敷設されたレール上を走行するものでもよい。

クローラ２１は、掘削機本体２に搭載された油圧モータ（図示せず）によって駆動し、油圧モータは掘削に搭載された油圧ポンプ（図示せず）の油圧で駆動する。油圧ポンプは電動モータ（図示せず）により駆動し、電動モータは、坑口側に配設された発電機もしくは商用電源からケーブルを介して送電された電力によって駆動する。掘削機本体２の後部には、ケーブルを適宜移動させるケーブルハンドラ２５が設けられている。

ブーム支持部２２は、掘削機本体２の前端から突出した突出部分２２１を備えており、この突出部分２２１においてブーム４を回動可能に支持している。
ブーム支持部２２は、掘削機本体２に摺動可能に支持されていて、スラストジャッキ２３を伸縮させると、トンネル掘削機１の進行方向に沿って移動する。

スラストジャッキ２３は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ブーム支持部２２と掘削機本体２との間に介設されている。
本実施形態では、４本のスラストジャッキ２３を備えているが、スラストジャッキ２３の数および配置は限定さえるものではない。
本実施形態のスラストジャッキ２３のスラスト量（ストローク長）は１．２ｍとするが、スラストジャッキ２３のスラスト量は限定されるものではない。例えば、０．７ｍ〜１．２ｍの範囲内で適宜設定してもよい。

掘削機本体２は、図１（ｃ）に示すように、グリッパ２４がトンネルの内壁に当接することで固定される。
本実施形態では、掘削機本体２の前後左右にそれぞれグリッパ２４が設けられている（図１（ａ）および（ｂ）参照）。グリッパ２４は、伸縮可能な支持部材２６を介して掘削機本体２に取り付けられている。支持部材２６が伸張することで、グリッパ２４はトンネルの内壁に当接する。
支持部材２６は、掘削機本体２にトンネル掘削機１の移動方向に対して交差する方向での回動が可能に取り付けられている。
なお、本実施形態では４つのグリッパ２４が配設されているが、グリッパ２４の数や配置は限定されるものではない。

カッタホイール３は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、地山の切削を行う部材であって、削機本体２の前方に配置されている。
カッタホイール３は、側面視円形を呈しており、ブーム４の先端に回転可能に保持されている。本実施形態のカッタホイール３は、直径が２．７ｍであるが、カッタホイール３の寸法は限定されない。

カッタホイール３の周縁面には、複数のカッタ３１，３１，…が取り付けられている。本実施形態では、カッタ３１としてディスクカッタを採用するが、カッタ３１の構成は限定されない。また、カッタホイール３は、ドラム式であってもよく、カッタホイール３の形状は限定されない。

本実施形態では、カッタホイール３の周縁面に複数のカッタ３１，３１，…が３列に分かれて配設されている。中央の列には８個のカッタ３１，３１，…が等間隔で配設されていて、左右の列にはそれぞれ４個のカッタ３１，３１，…等間隔で配設されている。また、左右の列のカッタ３１は、左右に広がる方向に傾斜している。
なお、カッタ３１の数、配置および向きは限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

ブーム４は、ブーム支持部２２に取り付けられている。
本実施形態のブーム４は、スイングブーム４１とピッチングブーム４２とを備えている。
スイングブーム４１は、底盤と平行な面内において、水平旋回可能である。このスイングブーム４１の旋回時の中心が、ブーム旋回中心位置となる。

本実施形態では、スイングブーム４１の左右にスイングシリンダ４３，４３が配設されている。スイングシリンダ４３は、一端がスイングブーム４１に取り付けられていて、他端がブーム支持部２２に取り付けられている。一方のスイングシリンダ４３が伸張するとともに他方のスイングシリンダ４３が収縮することで、スイングブーム４１が左右に回動する。

ピッチングブーム４２は、スイングブーム４１の先端を中心にして、上下方向に回動可能である。ピッチングブーム４２の先端には、カッタホイール３が回転可能に支持されている。
本実施形態では、ピッチングブーム４２の上面に沿ってピッチングシリンダ４４が配設されている。ピッチングシリンダ４４の一端はピッチングブーム４２に取り付けられていて、他端はスイングブーム４１に取り付けられている。ピッチングブーム４２は、ピッチングシリンダ４４が伸縮することにより、上下方向に回動する。

トンネル掘削機１を移動させる際には、トンネル掘削機の誘導装置５（以下、単に「誘導装置５」という）を利用する。
誘導装置５は、図２に示すように、トンネル掘削機１に取り付けられたターゲット５１、ストローク計５２および傾斜計５３と、トータルステーション５４と、制御手段５５と、表示部５６とを備えている。

ターゲット５１は、図１に示すように、掘削機本体２の２箇所に固定されている。ターゲット５１の配置や数は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
ストローク計５２は、シリンダ（スラストジャッキ２３、スイングシリンダ４３またはピッチングシリンダ４４）のストローク長を計測する。ストローク計５２の計測結果は、制御手段５５に送信される。
本実施形態では、スラストジャッキ２３、スイングシリンダ４３およびピッチングシリンダ４４のそれぞれにストローク計５２が設置されているが、ストローク計５２の数や取付位置は限定されない。

傾斜計５３は、掘削機本体２の傾斜角を計測する。傾斜計５３の計測結果は、制御手段５５に送信される。
本実施形態では、掘削機本体２に傾斜計５３が設置されているが、傾斜計５３の設置個所や数は限定されない。

トータルステーション５４は、トンネル坑内または坑口付近の固定点に設置されていて、ターゲット５１を自動追尾し、リアルタイムに位置情報を取得する。トータルステーション５４による測定結果は、制御手段５５に送信される。

制御手段５５は、図２に示すように、演算部５５１、記憶部５５２および制御部５５３を備えている。
演算部５５１は、トータルステーション５４によるターゲット５１の測定結果と、ストローク計５２および傾斜計５３の計測値とに基づいてトンネル掘削機１のブーム旋回中心位置および掘削切羽面の位置情報を算出する。

記憶部５５２は、トータルステーション５４、ストローク計５２および傾斜計５３の計測値と、演算部５５１の計算値とを記憶する。
制御部５５３は、演算部５５１の計算値に基づいてトンネル掘削機１の移動量、スラストジャッキ２３の伸縮量およびブーム４の角度（上下左右）を制御する。

表示部５６は、いわゆるモニターであって、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、演算部５５１によって算出された計画上のブーム旋回中心位置である計画中心位置Ｐ_Ｐと、トンネル掘削機１のブーム旋回中心位置の現在位置Ｐ_１との位置関係を表示する。本実施形態では、計画中心位置Ｐ_Ｐの前後左右２０ｃｍずつの範囲（計４０ｃｍ×４０ｃｍの領域）が表示されるように設定する。なお、表示部５６が表示する範囲（領域Ａ_０）は限定されるものではない。

次に、トンネル掘削機１を利用したトンネル施工方法について説明する。
本実施形態では、掘削工程、支保工程および位置決め工程を繰り返すことでトンネルの施工を行う。
掘削工程は、トンネル掘削機１により地山を切削することで、切羽Ｋを前進させる工程である。

本実施形態では、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、切羽Ｋの右側（切羽右側）Ｋ_Ｒと左側（切羽左側）Ｋ_Ｌとに分割して交互に切削する。すなわち、トンネル掘削機１により切羽右側Ｋ_Ｒを所定延長（例えば１ｍ）掘進した後、トンネル掘削機１を移動させて、切羽左側Ｋ_Ｌの切削を行う。なお、切羽Ｋの切削は、切羽左側Ｋ_Ｌから行ってもよい。また、切羽切削時の分割数は、トンネル断面形状に応じて適宜設定すればよく、例えば、トンネル断面が小さい場合には分割する必要はなく、トンネル断面が大きい場合には３つ以上に分割してもよい。

切羽右側Ｋ_Ｒを切削する際は、スイングサイクルを繰り返し実施することにより、所定延長（例えば１ｍ）切削する。以下、スイングサイクルの一例を示す。なお、以下に示すスイングサイクルは、トンネルの中央部に切削開始位置を設定しているが、切削開始位置は、トンネルの左右の端部に設定してもよい。
各回のスイングサイクルでは、まず、切羽Ｋの中央部下側（切削開始位置）にカッタホイール３を配置した状態で、カッタホイール３を回転させつつスラストジャッキ２３を伸張させる。こうすることでカッタ３１を岩盤に貫入させる。

次に、図５（ａ）に示すように、カッタ３１を岩盤に貫入させた状態で、切羽Ｋの右端部に向けてブーム４を右側に旋回させて、切羽Ｋを横方向に切削する（矢印Ｓ１）。
カッタホイール３が切羽Ｋの右端部に到達したら、切羽Ｋの中央に向けてブーム４を左側に旋回させるとともに上方向に回動させる（矢印Ｓ２）。
カッタホイール３が切羽Ｋの中央に到達したら、トンネル頂部に向けてブーム４を上昇させる（矢印Ｓ３）。
カッタホイール３がトンネル頂部に到達したら、切羽Ｋの右端部に向けてブーム４を右側に旋回させるとともに下方向に回動させる（矢印Ｓ４）。
そして、カッタホイール３が切羽Ｋの右端部に到達したら、切羽Ｋの中央部下側（切削開始位置）に向けて、ブーム４を左方向に旋回させる（矢印Ｓ５）。

切羽右側Ｋ_Ｒにおいてスラストジャッキ２３を伸張させつつ、スイングサイクルを複数回行って所定延長の掘削が終了したら（図６参照）、トンネル掘削機１をトンネルの左側に移動させて、切羽左側Ｋ_Ｌの切削を行う。
切羽左側Ｋ_Ｌを切削する際は、切羽右側Ｋ_Ｒの切削と同様に、スイングサイクルを繰り返す。切羽左側Ｋ_Ｌのスイングサイクルでは、まず、切羽Ｋの中央部下側（切削開始位置）にカッタホイール３を配置した状態で、カッタホイール３を回転させつつスラストジャッキ２３を伸張させる。こうすることでカッタ３１を岩盤に貫入させる。

次に、図５（ｂ）に示すように、カッタ３１を岩盤に貫入させた状態で、切羽Ｋの左端部に向けてブーム４を旋回させて、切羽Ｋを横方向に切削する（矢印Ｓ６）。
カッタホイール３が切羽Ｋの左端部に到達したら、切羽Ｋの中央に向けてブーム４を右側に旋回させるとともに上方向に回動させる（矢印Ｓ７）。
カッタホイール３が切羽Ｋの中央に到達したら、トンネルの頂部に向けてブーム４を上上昇させる（矢印Ｓ８）。
カッタホイール３がトンネルの頂部に到達したら、切羽Ｋの左端部に向けてブーム４を左側に旋回させるとともに下方向に回動させる（矢印Ｓ９）。
そして、カッタホイール３が切羽Ｋの左端部に到達したら、切羽Ｋの中央部下側（切削開始位置）に向けて、ブームを右方向に旋回させる（矢印Ｓ１０）。

支保工程は、切羽Ｋを所定延長（例えば１ｍ）だけ前進させた後、トンネル掘削機１を退避させて、切削により露出した地山に沿って支保工を構築する工程である。
トンネル掘削機１を退避させたら、ズリ出しを行った後、支保工の施工を行う。
本実施形態では、支保工として、吹き付けコンクリートを吹き付けるとともに、鋼製支保工を組み立てる。なお、地山状況（地山等級）に応じてロックボルトを地山に打設してもよいし、先受け工等の補助工を採用してもよい。

トンネル掘削機１を退避させる際には、トンネル掘削機１のブーム旋回中心位置（前回中心位置Ｐ_０）を記憶部５５２に記憶させておく（記憶ステップ）。
前回中心位置Ｐ_０は、トータルステーション５４の測定結果に基づく位置情報（ターゲット５１の座標）と、スラストジャッキ２３の伸張長さ等により算出する。

位置決め工程は、切羽Ｋから退避させたトンネル掘削機１を、切羽Ｋに再配置する工程である。
トンネル掘削機１の再配置（位置決め方法）を行うには、まず、領域Ａ_０内にトンネル掘削機１のブーム旋回中心位置Ｐ_１が配置されるようにトンネル掘削機１を移動させる（第一の移動ステップ）。このとき、スラストジャッキ２３は、収縮された状態となっている。なお、領域Ａ_０は、記憶部５５２に記憶された前回中心位置Ｐ_０に基づいて演算する。

本実施形態では、オペレータがトンネル掘削機１を操作することにより、トンネル掘削１を所定の位置に移動させる。このとき、オペレータは、表示部５６に表示された方向および距離に従って、トンネル掘削機１を操作する。

トンネル掘削機１の移動が完了したら、アウトリガー２７によりトンネル掘削機１の水平性を確保するとともに、グリッパ２４を伸張させて掘削機本体２を固定する。
このとき、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、掘削切羽面Ｋ_０とカッタホイール３（切削線Ｃ_Ｌ０）との間にわずかな隙間が残った状態となる。

なお、演算部５５１は、記憶部５５２に記憶された前回中心位置Ｐ_０を読み出し、前回中心位置Ｐ_０を中心としたトンネル掘削機１のブーム４の旋回範囲に基づいて掘削切羽面Ｋ_０の位置情報（カッタホイール３の移動軌跡）を算出し、この掘削切羽面Ｋ_０の位置情報とトンネルの設計線形Ｌ_Ｐとに基づいて計画中心位置Ｐ_Ｐを算出する。

次に、図３および図４に示すように、計画中心位置Ｐ_Ｐと前回中心位置Ｐ_０とを通る円弧Ｌ_０上の点（掘削中心位置Ｐ_２）に、トンネル掘削機１のブーム旋回中心位置Ｐ_１が配置されるように、スラストジャッキ２３を伸張あるいは収縮させて、ブーム旋回中心位置Ｐ_１を補正（前後進）する（第二の移動ステップ）。ここで、円弧Ｌ_０は、切羽面において最も掘削が遅れている右端部または左端部（トンネル掘削機１に近い方の切羽面の端部）を中心とし、かつ、トンネル掘削機１のブーム旋回半径を半径としている。
このとき、制御部５５３は、演算部５５１によって算出された距離分だけスラストジャッキ２３を移動（伸張あるいは収縮）させる制御信号をスラストジャッキ２３に出力する。また、制御部５５３は、カッタホイール３が切羽Ｋ（切削開始位置）に当接させるべく、ブーム４の角度を調整する制御信号をスイングシリンダ４３およびピッチングシリンダ４４に出力する。
なお、スラスト長およびブームの角度等の調整は、オペレータがモニター（表示部）を確認しながら手動で行ってもよい。
演算部５５１は、式１を利用してスラスト長Ｌ_ｍを算出する。

ここで、Ｌ_２は計画中心位置Ｐ_Ｐから補正前のブーム旋回中心位置Ｐ_１までの距離（計測値）であって、Ｌ_３は計画中心位置Ｐ_Ｐから補正後のブーム旋回中心位置Ｐ_２までの距離（計算値）である。
距離Ｌ_３は、前回中心位置Ｐ_０がトンネル掘削機１の計画上の中心線Ｌ_Ｐよりも左側にずれている場合（図３参照）には式２により算出し、前回中心位置Ｐ_０がトンネル掘削機１の計画上の中心線よりも右側にずれている場合（図４参照）には式３により算出する。
また、Ｓ１は計画上の中心線Ｌ_Ｐと前回中心位置とのずれ、Ｓ２は計画上の中心線Ｌ_Ｐとブーム旋回中心位置Ｐ_１とのずれである。

カッタホイール３を切羽Ｋに当接させたら、スラストジャッキ２３を伸張させつつ切削を行うことで、地山の切削を切削予定線Ｃ_Ｌ１まで行う（掘削工程）。

本実施形態のトンネル掘削機１の誘導装置５を利用したトンネル掘削機の位置決め方法によれば、計画位置（計画中心位置Ｐ_Ｐ）の近傍にトンネル掘削機１を移動させた後、計画中心位置Ｐ_Ｐと前回中心位置Ｐ_０との関係から求めた位置までトンネル掘削機１を前進させるのみで第二の移動ステップが完了するため、簡易にトンネル掘削機１の配置を行うことができる。そのため、カッタの位置を簡易に所望の位置に配置することができ、ひいては、無駄な空振りや過剰な負荷による機械の損傷等を発生させることのない、効率的な掘削作業が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態のトンネル掘削機の位置決め方法および誘導装置が適用可能なトンネルは、機械掘削方式のトンネルであればよく、その規模や用途は限定されるものではない。
トンネル掘削機に設けられる各計測器の種類、配置および数等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
前記実施形態では、前回中心位置（ブーム旋回中心位置）を中心としたトンネル掘削機のブームの旋回範囲に基づいて掘削切羽面の位置情報を算出したが、掘削切羽面の位置情報の算出方法は限定されるものではなく、例えば、カッタホイールの足跡によって算出してもよい。

１ トンネル掘削機
２ 掘削機本体
３ カッタホイール
４ ブーム
５ トンネル掘削機の誘導装置
５１ ターゲット
５２ ストローク計
５３ 傾斜計
５４ トータルステーション
５５ 制御手段
Ｐ_０ 前回中心位置
Ｐ_１ ブーム旋回中心位置
Ｐ_Ｐ 計画中心位置

Claims (6)

1. 切羽から退避させたトンネル掘削機を、前記切羽に再配置する際のトンネル掘削機の位置決め方法であって、
   退避前における前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置である前回中心位置を記憶する記憶ステップと、
   計画上のブーム旋回中心位置である計画中心位置を含む領域内に前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置が配置されるように前記トンネル掘削機を移動させる第一の移動ステップと、
   前記計画中心位置と前記前回中心位置とを通る円弧上かつ前記領域内に、前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置が配置されるように前記ブーム旋回中心位置を前後進させる第二の移動ステップと、を備え、
   前記円弧は、切羽の右端部または左端部を中心とし、かつ、前記トンネル掘削機のブーム旋回半径を半径としていることを特徴とする、トンネル掘削機の位置決め方法。
2. 前記前回中心位置を中心とした前記トンネル掘削機のブームの旋回範囲に基づいて掘削切羽面の位置情報を算出し、
   前記掘削切羽面の位置情報とトンネルの設計線形とに基づいて前記計画中心位置を算出することを特徴とする、請求項１に記載のトンネル掘削機の位置決め方法。
3. 前記第二の移動ステップ後に、前記掘削切羽面の位置情報に基づいて、前記トンネル掘削機のスラストジャッキの伸縮長およびブームの角度を設定する調整ステップを備えていることを特徴とする、請求項２に記載のトンネル掘削機の位置決め方法。
4. 前記第二の移動ステップでは、前記トンネル掘削機をトンネル軸方向に沿って前進させることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のトンネル掘削機の位置決め方法。
5. トンネル掘削機に取り付けられたターゲット、ストローク計および傾斜計と、
   固定点に設置したトータルステーションと、
   演算部、記憶部および制御部を備えた制御手段と、を備えるトンネル掘削機の誘導装置であって、
   前記演算部は、前記トータルステーションによるターゲットの測定結果と、前記ストローク計および傾斜計の計測値とに基づいて前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置および掘削切羽面の位置情報を算出し、
   前記記憶部は、前記トータルステーション、前記ストローク計および前記傾斜計の計測値と、前記演算部の計算値とを記憶し、
   前記制御部は、前記演算部の計算値に基づいて前記トンネル掘削機の移動量、スラストジャッキの伸縮量およびブームの角度を制御することを特徴とする、トンネル掘削機の誘導装置。
6. 前記演算部によって算出された計画上のブーム旋回中心位置である計画中心位置と、前記トンネル掘削機のブーム旋回中心位置の現在位置との位置関係を表示する表示部をさらに備えていることを特徴とする、請求項５に記載のトンネル掘削機の誘導装置。

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