JP2017040560A

JP2017040560A - 変位測定方法および変位測定システム

Info

Publication number: JP2017040560A
Application number: JP2015162475A
Authority: JP
Inventors: 卓也谷; Takuya Tani
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-08-20
Also published as: JP6692132B2

Abstract

【課題】見通しが悪い位置の地盤の変位測量を簡易に行うことを可能とした変位測定方法および変位測定システムを提案する。【解決手段】地表面に設けられた測点３の変位量を測定する変位測定方法であって、不動点である基準点５から中継点４の変位量を測定する中継点測定作業と、測点３に設けられた標尺１１に向けて中継点４から水平方向にレーザー光ＬＢを照射するとともに、レーザー光ＬＢが照射された標尺１１の数値を読み取る測点測定作業とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、変位測定方法および変位測定システムに関する。

トンネル施工中の地表面や、盛土等の人工的な地盤等では、定期的に測量を行い、地盤の変位（沈下や隆起）を測定する必要がある。
地盤の変位測量は、地表面に設けられた測点の標高または基準点との高低差を、レベルと標尺を利用したいわゆるレベル測量により測定するのが一般的である。ところが、レベル測量による沈下測量は、基準点を適宜移設する作業が必要となる。そのため、高低差や距離が大きくなると、測量に手間と時間がかかる。
そのため、特許文献１には、測量器の移設を省略した計測方法として、測点となる反射体を地表面に設置して、この反射体をトータルステーションにより計測する計測方法が開示されている。

特開平０５−０７１９６０号公報

特許文献１に記載の計測方法では、各測点を視認可能な位置にトータルステーションを設置する必要があるが、必ずしもトータルステーションを所定の位置に設置することができるとは限らない。特に、山間部のトンネルの地表面における沈下測量では、測点が坑口からは見通しが悪いため、測量時にトンネルの上方にトータルステーションを据え付ける必要があり、作業に手間がかかる。

このような観点から、本発明は、見通しが悪い位置の地盤の変位測量を簡易に行うことを可能とした変位測定方法および変位測定システム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、本発明の変位測定方法は、地表面に設けられた測点の変位量を測定するものであって、不動点である基準点から中継点の変位量を測定する中継点測定作業と、前記測点に設けられた標尺に向けて前記中継点から水平方向にレーザー光を照射するとともに前記レーザー光が照射された前記標尺の数値を読み取る測点測定作業とを備えていることを特徴としている。

かかる変位測定方法によれば、各測点の標尺に向けてレーザー光を照射し、レーザー光の到達点における標尺の数値を読み取るのみで中継点を基準とした測点の変位量を測定することができるため、簡易に沈下測量を行うことができる。また、基準点から変位量を測定することで中継点の変位量を測定するため、中継点に変位が生じた場合であっても、各測点および中継点の変位量を簡易に測定することができる。したがって、基準点からは見通しが悪い測点の沈下測量を簡易に行うことができる。

前記中継点にカメラが設けられていれば、前記測点測定作業において前記カメラにより前記標尺の数値を撮影することで、測点の変位量を離れた位置からでも確認することができる。
なお、前記中継点測定作業では、前記基準点から前記中継点に設けられた第二の標尺に照射されたレーザー光の数値を読み取ることにより測定してもよい。

また、本発明の変位測定システムは、測点に立設された標尺と、中継点に設けられて前記標尺にレーザー光を照射するレーザー照準器と、前記標尺を撮影するカメラと、不動点である基準点から前記中継点の位置を測定する中継点測定手段とを備えていることを特徴としている。

かかる変位測定システムは、中継点測定手段により中継点の変位量を測定するとともに、標尺に照射されたレーザー光を撮影したカメラの映像により、各測点の変位を測定することを可能としている。そのため、基準点から見通しが悪い位置の変位量の測定を簡易に行うことができる。

前記レーザー照準器および前記カメラが、前記中継点に設けられた回転台座上に設けられていれば、点在する複数の測点を一つの中継点から測定することができる。
また、前記中継点測定手段が、前記中継点に立設された第二の標尺と、前記基準点に設けられて前記第二の標尺にレーザー光を照射する第二のレーザー照準器とを備えたものであれば、より簡易に中継点の変位測定を行うことができる。

本発明の変位測定方法および変位測定システムによれば、見通しが悪い位置の沈下測量を簡易に行うことが可能となる。また、計測時における斜面の上り下りや、足場の悪い立地における計測の手間を省略し、かつ、所望の計測頻度による計測が可能なため、より確実な沈下測量を行うことができる。

本発明の実施形態の変位測定システムの概要を示す縦断図である。図１の変位測定システムの平面図である。

本実施形態では、トンネル掘削による影響を把握することを目的として、本発明の変位測定方法によりトンネルの上方の地表面の変位量を測定する場合について説明する。
本実施形態の変位測定方法は、図１および図２に示す変位測定システム１を利用する。

変位測定システム１は、測点用標尺（標尺）１１と、測点用レーザー照準器（レーザー照準器）１２と、カメラ１３と、中継点用標尺（第二の標尺）１４と、中継点用レーザー照準器（第二のレーザー照準器）１５とを備えている。
測点用標尺１１は、各測点３に埋め込まれた標尺基礎３１に立設されている。なお、測点用標尺１１の設置方法は限定されない。
測点用標尺１１は、目盛が付された棒状部材であって、少なくとも目盛の上端が測点用レーザー照準器１２よりも高い位置で、かつ、目盛の下端が測点用レーザー照準器１２よりも低い位置となるように設けられている。
なお、測点用標尺１１の構成は限定されるものではなく、いわゆる測量用スタッフや測量用ロッド等を使用すればよい。

測点３は、トンネル２の上方の地表面に複数設けられている。本実施形態では、トンネル軸に沿った任意の位置（トンネル軸の左右の所定の範囲内）に測点３を設けているが、測点３の設置個所は、測点用レーザー照準器１２から照射したレーザー光ＬＢが測点用標尺１１に到達できる位置であれば、限定されるものではない。
なお、測点３は、トンネル２の掘進前から設けておいてもよいし、トンネル２の掘進に伴い、適宜増設してもよい。

測点用レーザー照準器１２は、中継点４に設けられている。本実施形態の中継点４は、トンネル２の坑口の斜面上に設けるが、中継点４の設置個所は、限定されるものではない。
測点用レーザー照準器１２は、測点用標尺１１に向けて、水平にレーザー光ＬＢを照射する。本実施形態では、中継点４に設けられた回転台座１６の上に測点用レーザー照準器１２が設けられている。測点用レーザー照準器１２は、回転台座１６の回転により、鉛直軸を中心に回転する。すなわち、測点用レーザー照準器１２は、水平面内で回転させることで、各測点用標尺１１に向けられる。

カメラ１３は、中継点４に設けられていて、測点用標尺１１を撮影する。本実施形態のカメラ１３は、回転台座１６の上に測点用レーザー照準器１２とともに設けられている。カメラ１３は、測点用レーザー照準器１２の照射方向の撮影が可能となるように設けられており、測点用レーザー照準器１２とともに鉛直軸を中心に回転する。
本実施形態では、カメラ１３で取得された画像データが、現場事務所のモニターに表示されるように、構成されている。つまり、カメラ１３で取得された画像データは、無線または有線の通信回線を介して、図示せぬモニター（コンピュータ）に送信される。また、本実施カメラ１３は、現場事務所においてズーム、ピント、方向等を遠隔操作することが可能に構成されている。

回転台座１６は、台座基礎４１に立設された脚部１７の上端において回転可能に支持されている。なお、回転台座１６の構成は限定されるものではない。台座基礎４１は、中継点４に形成されている。
また、本実施形態では、測点用レーザー照準器１２およびカメラ１３を、回転台座１６上において上下に配置しているが、測点用レーザー照準器１２とカメラ１３とを左右に併設してもよく、その配置は限定されない。また、測点用レーザー照準器１２およびカメラ１３は、それぞれ異なる台座に設けられていてもよい。
回転台座１６の高さは、測点３の標高に応じて設定する。すなわち、測点３の標高が、中継点４の標高よりも高い場合には、脚部１７を長くして回転台座１６の位置を高くする。

中継点用標尺１４および中継点用レーザー照準器１５は、中継点４の変位量を測定する中継点測定手段を構成している。
中継点用標尺１４は、回転台座１６の脚部１７に固定されていることで、中継点４に立設されている。なお、中継点用標尺１４の設置方法は限定されるものではなく、台座基礎４１により支持されていてもよい。
中継点用レーザー照準器１５は、中継点用標尺１４にレーザー光ＬＢを照射することが可能な状態で、不動点である基準点５に据え付けられている。なお、中継点用レーザー照準器１５は、基準点５において、照射方向が変化することがないように固定されている。

変位測定システム１を利用した変位測定方法は、中継点測定作業と、測点測定作業とを備えている。
中継点測定作業では、中継点用標尺１４および中継点用レーザー照準器１５を利用して、基準点５から中継点４の変位量を測定する。
中継点４の変位測定は、中継点用標尺１４に向けて、中継点用レーザー照準器１５からレーザー光ＬＢを照射し、レーザー光ＬＢの到達点における中継点用標尺１４の数値を読み取ることにより行う。すなわち、レーザー光ＬＢの到達点における中継点用標尺１４の数値が変化したか否かを確認する。なお、中継点用標尺１４の数値の確認は、カメラにより撮影した画像を利用してもよい。
なお、中継点測定作業は、所定の時間毎に自動的に実施してもよいし、手動により実施してもよい。

測点測定作業では、各測点３，３，…の変位量を中継点４から測定する。
測点３の変位測定を行う場合には、まず、測点用標尺１１に向けて測点用レーザー照準器１２から水平方向にレーザー光ＬＢを照射するとともに、カメラ１３によりレーザー光ＬＢが照射された測点用標尺１１を撮影する。他の測点３の変位測定を行う場合には、回転台座１６を回転させる。
測定者は、カメラ１３により撮影された画像から、レーザー光ＬＢが照射された測点用標尺１１の数値を読み取ることで、トンネル２の施工に伴う測点３の変位量を測定する。
なお、中継点測定作業において中継点４の変位が確認された場合には、測点測定作業における測定結果に中継点４の変位量を反映する。

本実施形態では、測点用レーザー照準器１２、カメラ１３および回転台座１６を、図示せぬ制御手段を介して自動的に操作することで、各測点３の変位量を自動的に計測する。
すなわち、制御手段は、所定の時間毎に、回転台座１６、測点用レーザー照準器１２およびカメラ１３に信号を送信する。
回転台座１６が信号を受信すると、レーザー光ＬＢの照射方向が制御手段で指定された方向となるように回転する。
また、測点用レーザー照準器１２が信号を受信すると測点用レーザー照準器１２がレーザー光ＬＢを照射し、カメラ１３が信号を受信するとカメラ１３がレーザー光ＬＢの照射位置を撮影する。
なお、測点用レーザー照準器１２、カメラ１３および回転台座１６は、遠隔操作により手動で操作してもよい。

本実施形態の変位測定システム１および変位測定方法によれば、次に示す効果を得ることができる。
各測点３の測点用標尺１１に向けてレーザー光ＬＢを照射し、このレーザー光ＬＢの到達点における測点用標尺１１の数値を読み取るのみで中継点４を基準とした測点３の変位量を測定することができる。そのため、簡易に地表面の沈下測量を行うことができる。また、基準点５から中継点４の変位量を測定するため、中継点４に変位が生じた場合であっても、各測点３および中継点４の変位量を簡易に測定することができる。
また、基準点５からは見通しが悪い測点３の沈下測量を簡易に行うことができる。
中継点４に設けられたカメラ１３により測点用標尺１１の数値を撮影するため、測点３から離れた位置においても測点３の変位量を確認することができる。
レーザー照準器１２，１５を利用することで、トータルステーション等の高価な測量機器を使用する従来の測定方法に比べて安価である。
測点３と中継点４との高低差が大きい場合であっても、測点用標尺１１の長さを調整することで、測点３の変位量の測定が可能となる。
遠隔操作または自動制御により各測点の変位を測定すれば、測量時に斜面において作業を行う必要がなく、安全に変位測量を行うことができる。また、電力の供給は測量時のみでよいため経済的である。

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、本発明の変位測定方法および変位測定システムの利用目的は、トンネル掘削時の地表面の変位測量に限定されるものではなく、薬液注入時の地盤の隆起に対する変位測量、盛土の変位測量または法面の変位測量等、他の地盤変位測量に採用してもよい。
前記実施形態では、カメラにより標尺を撮影する場合について説明したが、カメラは必要に応じて使用すればよい。
前記実施形態では、中継点測定手段として、中継点用標尺１４と中継点用レーザー照準器１５を採用したが、中継点測定手段の構成は限定されるものではない。例えば、中継点４に設けられたプリズムターゲットと、基準点５に据え付けられたトランシットにより構成してもよい。かかる中継点測定手段によれば、基準点５に装置を常設しておく必要はなく、変位測量を行うことができるため、基準点の周囲のスペースを有効に利用することができる。

１変位測定システム
１１測点用標尺（標尺）
１２測点用レーザー照準器（レーザー照準器）
１３カメラ
１４中継点用標尺（第二の標尺）
１５中継点用レーザー照準器（第二のレーザー照準器）
１６回転台座
２トンネル
３測点
４中継点
５基準点
ＬＢレーザー光

Claims

地表面に設けられた測点の変位量を測定する変位測定方法であって、
不動点である基準点から中継点の変位量を測定する中継点測定作業と、
前記測点に設けられた標尺に向けて前記中継点から水平方向にレーザー光を照射するとともに、前記レーザー光が照射された前記標尺の数値を読み取る測点測定作業と、を備えていることを特徴とする、変位測定方法。
前記測点測定作業では、前記中継点に設けたカメラにより前記標尺の数値を撮影することを特徴とする、請求項１に記載の変位測定方法。
前記中継点測定作業では、前記中継点に設けた第二の標尺に向けて前記基準点からレーザー光を照射し、前記レーザー光の到達点における前記第二の標尺の数値を読み取ることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の変位測定方法。
測点に立設された標尺と、
中継点に設けられて前記標尺にレーザー光を照射するレーザー照準器と、
前記標尺を撮影するカメラと、
不動点である基準点から前記中継点の位置を測定する中継点測定手段と、を備えていることを特徴とする変位測定システム。