JP2020172784A - Mountain tunnel concrete thickness measuring method and measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、山岳トンネルコンクリート厚測定方法および測定装置に関するものである。 The present invention relates to a mountain tunnel concrete thickness measuring method and a measuring device.
従来、山岳トンネルのコンクリート厚として、主に吹付けコンクリートの吹付け厚と鏡吹付け厚、および覆工コンクリートの覆工巻厚を測定している。表１に測定概要を示す。 Conventionally, as the concrete thickness of a mountain tunnel, the spray thickness and mirror spray thickness of sprayed concrete and the lining winding thickness of lining concrete are mainly measured. Table 1 shows the measurement outline.
前者の吹付けコンクリート工は、トンネル掘削面にコンクリートを吹付けて構築する。後者の覆工コンクリート工は、吹付けコンクリート表面に防水シートを張り付け、覆工施工位置に移動型枠を定置し、この空間にコンクリートを打ち込み、構築する。 The former sprayed concrete work is constructed by spraying concrete on the tunnel excavation surface. In the latter lining concrete work, a waterproof sheet is attached to the surface of the sprayed concrete, a moving formwork is placed at the lining construction position, and concrete is poured into this space to construct it.
これらのコンクリート厚は、設計で定められており、コンクリート硬化後、出来形管理基準にしたがって検測される。吹付け厚の検測は、通常、検測断面を定め、削孔した孔の中にメジャーを挿入して吹付け厚を測定し、記録することによって行われる。図５に検測結果例を示す。覆工巻厚は、脱型枠後の妻側コンクリート厚をメジャーで測定し、記録する。また、覆工コンクリート天端に設けた検測孔をメジャーで測定する。 The thickness of these concretes is determined by design, and after the concrete is hardened, it is inspected according to the finished product management standard. The inspection of the spray thickness is usually performed by determining the inspection cross section, inserting a tape measure into the drilled hole, measuring the spray thickness, and recording it. FIG. 5 shows an example of the inspection result. For the lining winding thickness, measure and record the thickness of the concrete on the gable side after the formwork with a measure. In addition, the inspection hole provided at the top of the lining concrete is measured with a measure.
一方、従来のコンクリート覆工厚測定方法として、例えば特許文献１〜５に記載の方法が知られている。 On the other hand, as a conventional concrete lining thickness measuring method, for example, the methods described in Patent Documents 1 to 5 are known.
しかしながら、上記のコンクリート厚は、検測断面の測点位置で測定するので、点としての検測となり、コンクリート構造物の三次元空間での出来形を確認、評価することができない。 However, since the concrete thickness is measured at the measurement point position on the inspection cross section, the inspection is performed as a point, and it is not possible to confirm and evaluate the finished shape of the concrete structure in the three-dimensional space.
また、メジャーによる吹付け厚の測定は、検測孔の位置出し、削孔、測定、写真撮影、記録などの手間がかかる。覆工巻厚の測定も同様に、位置出し、測定、写真撮影、記録の現地確認作業を基本とし、多大な労力と時間、手間を要する。 In addition, measuring the spray thickness with a measure requires time and effort such as positioning the inspection hole, drilling, measuring, taking a picture, and recording. Similarly, the measurement of the lining winding thickness is based on the on-site confirmation work of positioning, measurement, photography, and recording, and requires a great deal of labor, time, and labor.
また、検測の結果、コンクリート構造物の出来形不足が顕在化した場合には、その位置と規模を高精度に検出することは難しい。 In addition, as a result of inspection, when a lack of finished concrete structure becomes apparent, it is difficult to detect its position and scale with high accuracy.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、覆工厚の空間分布を容易に把握することのできる山岳トンネルコンクリート厚測定方法および測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a mountain tunnel concrete thickness measuring method and a measuring device capable of easily grasping the spatial distribution of the lining thickness.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る山岳トンネルコンクリート厚測定方法は、トンネル内面に施工される覆工の覆工厚を測定する方法であって、覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データと、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について３Ｄスキャナで取得するステップと、取得した３次元形状データに基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定するステップとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the mountain tunnel concrete thickness measuring method according to the present invention is a method of measuring the lining thickness of the lining to be applied to the inner surface of the tunnel, and the lining is applied. In the step of acquiring the 3D shape data of the inner surface of the tunnel before the measurement and the 3D shape data of the surface of the lining after the lining with a 3D scanner for each of a plurality of measurement points, and the acquired 3D shape data. It is characterized by comprising a step of measuring the lining thickness by calculating the distance between the inner surface of the tunnel and the surface of the lining based on the above.
また、本発明に係る他の山岳トンネルコンクリート厚測定方法は、上述した発明において、所定の基準表面上に仮想的な仮想単位平面を設定し、この仮想単位平面をトンネル内面と覆工の表面に対して仮想単位平面の法線方向に投影した領域に存在する計測点を選定するステップと、選定したトンネル内面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値と、選定した覆工の表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値との差を算定することにより、覆工厚を測定するステップとを備えることを特徴とする。 Further, in another method for measuring the thickness of mountain tunnel concrete according to the present invention, in the above-described invention, a virtual virtual unit plane is set on a predetermined reference surface, and this virtual unit plane is set on the inner surface of the tunnel and the surface of the lining. On the other hand, the step of selecting the measurement points existing in the area projected in the normal direction of the virtual unit plane, the average value of the distances of the measurement points of the selected tunnel inner surface from the virtual unit plane, and the surface of the selected lining It is characterized by including a step of measuring the lining thickness by calculating the difference from the average value of the distances of the measurement points from the virtual unit plane.
また、本発明に係る山岳トンネルコンクリート厚測定装置は、トンネル内面に施工される覆工の覆工厚を測定する装置であって、覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データと、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について取得する３Ｄスキャナと、取得した３次元形状データに基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定する測定手段とを備えることを特徴とする。 Further, the mountain tunnel concrete thickness measuring device according to the present invention is a device for measuring the lining thickness of the lining applied to the inner surface of the tunnel, and the three-dimensional shape data of the inner surface of the tunnel before the lining is applied. The distance between the inner surface of the tunnel and the surface of the lining is determined based on the 3D scanner that acquires the 3D shape data of the surface of the lining after the lining is applied for each of multiple measurement points and the acquired 3D shape data. It is characterized in that it is provided with a measuring means for measuring the lining thickness by calculation.
また、本発明に係る他の山岳トンネルコンクリート厚測定装置は、上述した発明において、所定の基準表面上に仮想的な仮想単位平面を設定し、この仮想単位平面をトンネル内面と覆工の表面に対して仮想単位平面の法線方向に投影した領域に存在する計測点を選定する選定手段と、選定したトンネル内面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値と、選定した覆工の表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値との差を算定することにより、覆工厚を測定する測定手段とを備えることを特徴とする。 Further, in the other mountain tunnel concrete thickness measuring device according to the present invention, in the above-described invention, a virtual virtual unit plane is set on a predetermined reference surface, and this virtual unit plane is set on the inner surface of the tunnel and the surface of the lining. On the other hand, the selection means for selecting the measurement points existing in the area projected in the normal direction of the virtual unit plane, the average value of the distances of the measurement points on the selected tunnel inner surface from the virtual unit plane, and the surface of the selected lining. It is characterized by providing a measuring means for measuring the lining thickness by calculating the difference from the average value of the distances of the measuring points from the virtual unit plane.
本発明に係る山岳トンネルコンクリート厚測定方法によれば、トンネル内面に施工される覆工の覆工厚を測定する方法であって、覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データと、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について３Ｄスキャナで取得するステップと、取得した３次元形状データに基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定するステップとを備えるので、測定結果を可視化することにより、覆工厚の空間分布を容易に把握することができるという効果を奏する。 According to the mountain tunnel concrete thickness measuring method according to the present invention, it is a method of measuring the lining thickness of the lining applied to the inner surface of the tunnel, and the three-dimensional shape data of the inner surface of the tunnel before the lining is applied. The step of acquiring the 3D shape data of the surface of the lining after the lining is applied with a 3D scanner for each of a plurality of measurement points, and between the inner surface of the tunnel and the surface of the lining based on the acquired 3D shape data. Since it is provided with a step of measuring the lining thickness by calculating the distance, it is possible to easily grasp the spatial distribution of the lining thickness by visualizing the measurement result.
また、本発明に係る他の山岳トンネルコンクリート厚測定方法によれば、所定の基準表面上に仮想的な仮想単位平面を設定し、この仮想単位平面をトンネル内面と覆工の表面に対して仮想単位平面の法線方向に投影した領域に存在する計測点を選定するステップと、選定したトンネル内面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値と、選定した覆工の表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値との差を算定することにより、覆工厚を測定するステップとを備えるので、仮想単位平面を用いて覆工厚を比較的精度よく測定することができるという効果を奏する。 Further, according to another method for measuring the thickness of mountain tunnel concrete according to the present invention, a virtual virtual unit plane is set on a predetermined reference surface, and this virtual unit plane is virtual with respect to the inner surface of the tunnel and the surface of the lining. The step of selecting the measurement points existing in the area projected in the normal direction of the unit plane, the average value of the distances from the virtual unit plane of the measurement points on the inner surface of the selected tunnel, and the measurement points on the surface of the selected lining. Since it includes a step of measuring the lining thickness by calculating the difference from the average value of the distance from the virtual unit plane, it is possible to measure the lining thickness relatively accurately using the virtual unit plane. It works.
また、本発明に係る山岳トンネルコンクリート厚測定装置によれば、トンネル内面に施工される覆工の覆工厚を測定する装置であって、覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データと、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について取得する３Ｄスキャナと、取得した３次元形状データに基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定する測定手段とを備えるので、測定結果を可視化することにより、覆工厚の空間分布を容易に把握することができるという効果を奏する。 Further, according to the mountain tunnel concrete thickness measuring device according to the present invention, it is a device for measuring the lining thickness of the lining applied to the inner surface of the tunnel, and the three-dimensional shape data of the inner surface of the tunnel before the lining is applied. And a 3D scanner that acquires 3D shape data of the surface of the lining after the lining is applied for each of a plurality of measurement points, and between the inner surface of the tunnel and the surface of the lining based on the acquired 3D shape data. Since it is provided with a measuring means for measuring the lining thickness by calculating the distance, it is possible to easily grasp the spatial distribution of the lining thickness by visualizing the measurement result.
また、本発明に係る他の山岳トンネルコンクリート厚測定装置によれば、所定の基準表面上に仮想的な仮想単位平面を設定し、この仮想単位平面をトンネル内面と覆工の表面に対して仮想単位平面の法線方向に投影した領域に存在する計測点を選定する選定手段と、選定したトンネル内面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値と、選定した覆工の表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値との差を算定することにより、覆工厚を測定する測定手段とを備えるので、仮想単位平面を用いて覆工厚を比較的精度よく測定することができるという効果を奏する。 Further, according to another mountain tunnel concrete thickness measuring device according to the present invention, a virtual virtual unit plane is set on a predetermined reference surface, and this virtual unit plane is virtual with respect to the inner surface of the tunnel and the surface of the lining. Selection means for selecting measurement points existing in the area projected in the normal direction of the unit plane, the average value of the distances from the virtual unit plane of the measurement points on the inner surface of the selected tunnel, and the measurement points on the surface of the selected lining. Since it is equipped with a measuring means for measuring the lining thickness by calculating the difference from the average value of the distances from the virtual unit plane, it is possible to measure the lining thickness relatively accurately using the virtual unit plane. It has the effect of being able to do it.
以下に、本発明に係る山岳トンネルコンクリート厚測定方法および測定装置の実施の形態について、山岳トンネルの内面に施工される吹付けコンクリートの吹付け厚、覆工コンクリートの覆工巻厚を測定する場合を例にとり、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, with respect to the method for measuring the thickness of the mountain tunnel concrete and the embodiment of the measuring device according to the present invention, when measuring the spray thickness of the sprayed concrete to be constructed on the inner surface of the mountain tunnel and the lining winding thickness of the lining concrete. Will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
（山岳トンネルコンクリート厚測定方法）
まず、本実施の形態に係る山岳トンネルコンクリート厚測定方法について説明する。
(Mountain tunnel concrete thickness measurement method)
First, a method for measuring the concrete thickness of a mountain tunnel according to the present embodiment will be described.
図１に示すように、本実施の形態に係る山岳トンネルコンクリート厚測定方法は、以下のステップＳ１〜Ｓ４の手順で行われる。 As shown in FIG. 1, the mountain tunnel concrete thickness measuring method according to the present embodiment is performed by the following steps S1 to S4.
ステップＳ１は、掘削素掘り表面（トンネル内面）の３次元形状データと、吹付けコンクリートを施工した後の吹付けコンクリート表面（以下、吹付け表面ということがある。）の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について３Ｄスキャナで取得するものである。 In step S1, the three-dimensional shape data of the excavated bare surface (inner surface of the tunnel) and the three-dimensional shape data of the sprayed concrete surface (hereinafter, may be referred to as the sprayed surface) after the spray concrete is applied are obtained. A plurality of measurement points are acquired by a 3D scanner.
３Ｄスキャナは、周囲にレーザーを照射して周囲の形状を計測（デジタル測量）することによって、３次元形状データ（３次元の情報を持った点群データ）を取得するレーザースキャナからなる。３Ｄスキャナは、トンネル内空中心近傍に設置して測定することが望ましい。ここで取得される３次元形状データは、３Ｄスキャナのセンサー中心を原点とする直交座標系のデータである。 The 3D scanner comprises a laser scanner that acquires three-dimensional shape data (point cloud data having three-dimensional information) by irradiating the surroundings with a laser and measuring the surrounding shape (digital surveying). It is desirable to install the 3D scanner near the center of the sky in the tunnel for measurement. The three-dimensional shape data acquired here is data in a Cartesian coordinate system with the sensor center of the 3D scanner as the origin.
次のステップＳ２は、取得した３次元形状データに基づいて掘削素掘り表面と吹付け表面の間の距離を算定することにより、吹付け厚（覆工厚）を測定するものである。このステップの具体的な処理内容については後述する。 In the next step S2, the spray thickness (lining thickness) is measured by calculating the distance between the excavated bare surface and the spray surface based on the acquired three-dimensional shape data. The specific processing content of this step will be described later.
次のステップＳ３は、吹付け表面（トンネル内面）の３次元形状データと、覆工コンクリートを施工した後の覆工コンクリート表面（以下、覆工表面ということがある。）の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について３Ｄスキャナで取得するものである。 In the next step S3, the three-dimensional shape data of the sprayed surface (inner surface of the tunnel) and the three-dimensional shape data of the lining concrete surface (hereinafter, may be referred to as the lining surface) after the lining concrete is applied. Each of a plurality of measurement points is acquired by a 3D scanner.
次のステップＳ４は、取得した３次元形状データに基づいて吹付け表面と覆工表面の間の距離を算定することにより、覆工巻厚（覆工厚）を測定するものである。このステップの具体的な処理内容については後述する。 In the next step S4, the lining winding thickness (lining thickness) is measured by calculating the distance between the sprayed surface and the lining surface based on the acquired three-dimensional shape data. The specific processing content of this step will be described later.
上記の処理手順により、吹付けコンクリート、覆工コンクリートのそれぞれを施工した後に吹付け厚、覆工巻厚を精度よく測定することができる。測定結果を空間分布として可視化することにより、吹付け厚、覆工巻厚の空間分布を容易に把握することができる。 According to the above processing procedure, the spraying thickness and the lining winding thickness can be accurately measured after each of the sprayed concrete and the lining concrete is constructed. By visualizing the measurement results as a spatial distribution, the spatial distribution of the spray thickness and the lining winding thickness can be easily grasped.
次に、上記のステップＳ２、Ｓ４における覆工厚の測定方法の具体的内容について、ステップＳ２（吹付け厚の測定方法）の場合を例にとり説明する。 Next, the specific contents of the lining thickness measuring method in steps S2 and S4 will be described by taking the case of step S2 (spraying thickness measuring method) as an example.
この測定方法は、設計吹付け表面（所定の基準表面）上に仮想的な仮想単位平面を設定し、この仮想単位平面を掘削素掘り表面（トンネル内面）と吹付け表面（覆工の表面）に対して仮想単位平面の法線方向に投影した領域に存在する計測点を選定するステップと、選定した掘削素掘り表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値と、選定した吹付け表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値との差を算定することにより、吹付け厚（覆工厚）を測定するステップとを備える。 In this measurement method, a virtual virtual unit plane is set on the design spray surface (predetermined reference surface), and this virtual unit plane is used as the excavation surface (inner surface of the tunnel) and the spray surface (surface of the lining). The step of selecting the measurement points existing in the area projected in the normal direction of the virtual unit plane, the average value of the distances of the measurement points of the selected excavation surface from the virtual unit plane, and the selected spraying. It includes a step of measuring the spray thickness (lining thickness) by calculating the difference between the measurement point on the surface and the average value of the distance from the virtual unit plane.
図２に覆工の設計と施工余裕の概念図を示す。吹付け表面は、一般に５〜１５ｍｍ程度の凹凸状をなしている。掘削素掘り表面の地山は、地質により異なるが、同程度以上の凹凸状態である。上記のステップＳ２では、このような表面状態と表面の空間位置が異なる２表面の点群データを用いて、吹付け厚（覆工厚）を算定する。 FIG. 2 shows a conceptual diagram of the lining design and construction margin. The sprayed surface generally has an uneven shape of about 5 to 15 mm. Excavation The ground on the surface of the excavation is uneven, although it depends on the geology. In step S2 described above, the spray thickness (lining thickness) is calculated using the point cloud data of two surfaces having different surface states and spatial positions on the surface.
吹付け厚は、一般に３Ｄスキャナから測定面までの距離に比べて非常に小さいので、以下に示す仮想単位平面を用いた方法を適用することで、精度よく算定可能である。 Since the spray thickness is generally very small compared to the distance from the 3D scanner to the measurement surface, it can be calculated accurately by applying the method using the virtual unit plane shown below.
まず、上記のステップＳ１の吹付け表面と掘削素掘り表面に対する３Ｄスキャナによるデジタル測量において、トンネル内周方向、トンネル延長方向のそれぞれに対して０．５〜１ｃｍ間隔以下に配置した計測点について出来形の点群データを取得する。 First, in the digital survey by the 3D scanner on the sprayed surface and the excavated bare surface in step S1 above, the measurement points arranged at intervals of 0.5 to 1 cm or less in each of the tunnel inner peripheral direction and the tunnel extension direction can be obtained. Get the point cloud data of the shape.
次に、図３に示すように、トンネル座標系の設計吹付け線（設計吹付け表面）を基準表面とし、トンネル内周方向、トンネル延長方向のそれぞれに対して５〜１０ｃｍ間隔で仮想単位平面を設定する。 Next, as shown in FIG. 3, the design spray line (design spray surface) of the tunnel coordinate system is used as the reference surface, and the virtual unit plane is spaced 5 to 10 cm in each of the tunnel inner peripheral direction and the tunnel extension direction. To set.
次に、掘削素掘り表面の点群データを用いて、トンネル座標系の仮想単位平面内に分布する計測点を選定する。選定された各計測点の仮想単位平面からの距離を計算し、これの平均値を仮想単位平面中心における計測点の離れとして算定し、掘削素掘り表面の計測点の３次元座標とする。 Next, the point cloud data of the excavation surface is used to select the measurement points distributed in the virtual unit plane of the tunnel coordinate system. The distance from the virtual unit plane of each selected measurement point is calculated, and the average value of this is calculated as the distance between the measurement points at the center of the virtual unit plane, and is used as the three-dimensional coordinates of the measurement points on the excavation surface.
吹付け表面の計測点についても同様の方法で、吹付け表面の点群データを用いて、計測点の離れ、仮想単位平面中心の３次元座標を算定する。 For the measurement points on the spray surface, the point cloud data on the spray surface is used to calculate the distance between the measurement points and the three-dimensional coordinates of the center of the virtual unit plane.
仮想単位平面中心における掘削素掘り表面と吹付け表面の２表面間の離れ（距離）の吹付け厚ｔは、掘削素掘り表面の離れδｇと吹付け表面の離れδｃから、ｔ＝δｇ−δｃで算定することができる。この仮想単位平面を用いた方法によれば、表面状態と表面位置が異なる２表面の点群データから２表面間の距離（コンクリート厚）分布を比較的高精度に算定することが可能である。 The spray thickness t of the separation (distance) between the two surfaces of the excavated bare surface and the sprayed surface at the center of the virtual unit plane is t = δg-δc from the separated δg of the excavated bare surface and the separated δc of the sprayed surface. Can be calculated with. According to the method using this virtual unit plane, it is possible to calculate the distance (concrete thickness) distribution between the two surfaces with relatively high accuracy from the point cloud data of the two surfaces having different surface states and surface positions.
算定した吹付け厚ｔは、吹付け表面の点群データを基準としてヒートマップ化し、ディスプレイなどに出力表示する。この場合、例えば、あらかじめ設定した設計厚（図２の設計吹付け厚＋余吹き厚）に満たないものを赤色、設計厚以上を黒色とする２値表示で出力表示してもよい。このように可視化すれば、設計厚に満たない部位を容易に把握することができる。 The calculated spray thickness t is heat-mapped with reference to the point cloud data on the spray surface, and is output and displayed on a display or the like. In this case, for example, the output may be displayed in a binary display in which the thickness less than the preset design thickness (design spray thickness + extra blow thickness in FIG. 2) is red and the design thickness or more is black. By visualizing in this way, it is possible to easily grasp the portion less than the design thickness.
一方、覆工巻厚の測定（ステップＳ４）では、上記の吹付け厚の場合（ステップＳ２）と同様の方法で計算する。具体的には、上記のステップＳ２の吹付け表面を覆工表面とし、掘削素掘り表面を吹付け表面として計算する。上記のステップＳ２では、設計吹付け厚は一般に７〜２０ｃｍ程度であり、掘削半径に比べて十分に小さいので、仮想単位平面を設計吹付け表面の１面に設定して厚さを近似的に求めている。しかしながら、覆工巻厚は３０〜６０ｃｍと比較的大きくなるので、仮想単位平面を設計覆工表面（基準表面）と設計吹付け表面（基準表面）のそれぞれに設定し、つまり仮想単位平面を２平面に設定し、それぞれの離れを計算して覆工巻厚を算定することが測定精度の向上を図る上で望ましい。 On the other hand, in the measurement of the lining winding thickness (step S4), the calculation is performed in the same manner as in the case of the spray thickness (step S2) described above. Specifically, the sprayed surface in step S2 is used as the lining surface, and the excavated bare surface is calculated as the sprayed surface. In step S2 above, the design spray thickness is generally about 7 to 20 cm, which is sufficiently smaller than the excavation radius. Therefore, the virtual unit plane is set as one surface of the design spray surface to approximate the thickness. I'm looking for. However, since the lining winding thickness is relatively large, 30 to 60 cm, the virtual unit plane is set on each of the design lining surface (reference surface) and the design spray surface (reference surface), that is, the virtual unit plane is set to 2. It is desirable to set it on a flat surface and calculate the separation between them to calculate the lining winding thickness in order to improve the measurement accuracy.
図４に測定結果をヒートマップ化した空間分布の出力表示例を示す。出力表示例Ａは、吹付け出来形階調表示例である。出力表示例Ｂは、覆工厚階調表示例である。また、切羽鏡面についても同様の出力結果を得ることができる。 FIG. 4 shows an output display example of the spatial distribution in which the measurement results are heat-mapped. Output display example A is an example of sprayed gradation display. Output display example B is an example of lining thickness gradation display. Further, the same output result can be obtained for the face mirror surface.
本実施の形態によれば、山岳トンネルのコンクリート構造物（吹付けコンクリート、覆工コンクリート）の表面を３Ｄスキャナで点群データとしてデジタル測量することにより、測定対象表面の凹凸状態（掘削素掘り表面、吹付け表面、覆工表面）とトンネル中心からの表面位置（施工目標線）が異なる２表面の点群データから２表面間の距離（コンクリート厚）を求めることができる。山岳トンネルのコンクリート構造物の出来形（吹付け表面、覆工表面）を可視化、数値化することにより、計画に対する余裕をリアルタイムに確認、照査、検測することができ、合理的な施工と施工管理を確実にすることが可能となる。また、従来できなかった２表面間の距離（コンクリート厚）の空間分布を可視化でき、構造物の設計に対する出来形不足の有無、余裕を空間的に確認、検測できるようになり、施工を確実にし、出来形を数値で保証することが可能となる。また、コンクリート構造物の出来形は、３次元形状データとして保存でき、トンネル内設備計画、構造物メンテナンスにも活用できる。 According to this embodiment, the surface of a concrete structure (sprayed concrete, lining concrete) of a mountain tunnel is digitally surveyed as point cloud data with a 3D scanner, and the uneven state of the surface to be measured (excavated bare surface). , Sprayed surface, lining surface) and the surface position (construction target line) from the tunnel center are different. The distance between the two surfaces (concrete thickness) can be obtained from the point cloud data of the two surfaces. By visualizing and quantifying the finished shape (spraying surface, lining surface) of the concrete structure of the mountain tunnel, it is possible to confirm, check, and inspect the margin for the plan in real time, and rational construction and construction. It is possible to ensure management. In addition, the spatial distribution of the distance (concrete thickness) between two surfaces, which was not possible in the past, can be visualized, and it becomes possible to spatially check and inspect whether there is a lack of finished shape in the design of the structure and the margin, ensuring construction. It is possible to guarantee the finished product numerically. In addition, the finished shape of the concrete structure can be saved as three-dimensional shape data, and can be used for facility planning in tunnels and structure maintenance.
（山岳トンネルコンクリート厚測定装置）
次に、本実施の形態に係る山岳トンネルコンクリート厚測定装置について説明する。
(Mountain tunnel concrete thickness measuring device)
Next, the mountain tunnel concrete thickness measuring device according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る山岳トンネルコンクリート厚測定装置は、上述した山岳トンネルコンクリート厚測定方法を装置として具現化したものであり、例えば入力部、記憶部、演算部、出力部とからなる。この山岳トンネルコンクリート厚測定装置は、例えばＣＰＵを有するコンピュータ、メモリ、ディスプレイ、キーボード等のハードウェア、これらハードウェアを用いて実行されるコンピュータプログラム等のソフトウェアにより構成することができる。 The mountain tunnel concrete thickness measuring device according to the present embodiment embodies the above-mentioned mountain tunnel concrete thickness measuring method as a device, and includes, for example, an input unit, a storage unit, a calculation unit, and an output unit. This mountain tunnel concrete thickness measuring device can be configured by, for example, hardware such as a computer having a CPU, a memory, a display, and a keyboard, and software such as a computer program executed by using these hardware.
入力部は、例えば３Ｄスキャナやキーボードなどで構成することができる。３Ｄスキャナは、覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データ（点群データ）と、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データ（点群データ）をそれぞれ複数の計測点について取得する。３Ｄスキャナを用いた具体的な処理内容は、上記の山岳トンネルコンクリート厚測定方法のステップＳ１、Ｓ３で説明したものと同様であるので詳細な説明を省略する。 The input unit can be configured by, for example, a 3D scanner or a keyboard. The 3D scanner has a plurality of 3D shape data (point cloud data) of the inner surface of the tunnel before the lining and 3D shape data (point cloud data) of the surface of the lining after the lining. Acquire about the measurement point. Since the specific processing content using the 3D scanner is the same as that described in steps S1 and S3 of the above-mentioned mountain tunnel concrete thickness measuring method, detailed description thereof will be omitted.
記憶部は、３Ｄスキャナで取得した３次元形状データ（点群データ）などを記憶するものである。記憶部は、例えばメモリなどの記憶媒体で構成することができる。 The storage unit stores three-dimensional shape data (point cloud data) acquired by a 3D scanner. The storage unit can be composed of a storage medium such as a memory.
演算部は、例えばコンピュータとソフトウェアなどで構成することができる。演算部は、記憶部に記憶された３次元形状データ（点群データ）に基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定するものである。 The arithmetic unit can be composed of, for example, a computer and software. The calculation unit measures the lining thickness by calculating the distance between the inner surface of the tunnel and the surface of the lining based on the three-dimensional shape data (point cloud data) stored in the storage unit.
具体的には、この演算部は、選定手段と測定手段とからなる。選定手段は、所定の基準表面上に仮想的な仮想単位平面を設定し、この仮想単位平面をトンネル内面と覆工の表面に対して仮想単位平面の法線方向に投影した領域に存在する計測点を選定するものである。測定手段は、選定したトンネル内面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値と、選定した覆工の表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値との差を算定することにより、覆工厚を測定するものである。この演算部の具体的な処理内容は、上記の山岳トンネルコンクリート厚測定方法のステップＳ２、Ｓ４で説明したものと同様であるので詳細な説明を省略する。 Specifically, this calculation unit includes selection means and measurement means. The selection means is to set a virtual unit plane on a predetermined reference surface, and measure the virtual unit plane existing in the area projected in the normal direction of the virtual unit plane with respect to the inner surface of the tunnel and the surface of the lining. The point is selected. The measuring means calculates the difference between the average value of the distances of the measurement points on the inner surface of the selected tunnel from the virtual unit plane and the average value of the distances of the measurement points on the surface of the selected lining from the virtual unit plane. , Measures the lining thickness. Since the specific processing content of this calculation unit is the same as that described in steps S2 and S4 of the above-mentioned mountain tunnel concrete thickness measuring method, detailed description thereof will be omitted.
出力部は、上記の演算部による演算処理結果を出力するものである。出力部は、例えばディスプレイやプリンタなどで構成することができる。出力部による出力表示例は、図４の出力表示例Ａ、Ｂのようなものである。演算処理結果を可視化することにより、覆工厚の空間分布を容易に把握することができる。 The output unit outputs the calculation processing result by the above calculation unit. The output unit can be configured by, for example, a display or a printer. Output display examples by the output unit are as shown in output display examples A and B in FIG. By visualizing the calculation processing result, the spatial distribution of the lining thickness can be easily grasped.
このように構成した山岳トンネルコンクリート厚測定装置によれば、山岳トンネルのコンクリート構造物（吹付けコンクリート、覆工コンクリート）の表面を３Ｄスキャナで点群データとしてデジタル測量することにより、測定対象表面の凹凸状態（掘削素掘り表面、吹付け表面、覆工表面）とトンネル中心からの表面位置（施工目標線）が異なる２表面の点群データから２表面間の距離（コンクリート厚）を求めることができる。山岳トンネルのコンクリート構造物の出来形（吹付け表面、覆工表面）を可視化、数値化することにより、計画に対する余裕をリアルタイムに確認、照査、検測することができ、合理的な施工と施工管理を確実にすることが可能となる。また、従来できなかった２表面間の距離（コンクリート厚）の空間分布を可視化でき、構造物の設計に対する出来形不足の有無、余裕を空間的に確認、検測できるようになり、施工を確実にし、出来形を数値で保証することが可能となる。また、コンクリート構造物の出来形は、３次元形状データとして保存でき、トンネル内設備計画、構造物メンテナンスにも活用できる。 According to the mountain tunnel concrete thickness measuring device configured in this way, the surface of the concrete structure (sprayed concrete, lining concrete) of the mountain tunnel is digitally surveyed as point group data with a 3D scanner, and the surface to be measured is measured. It is possible to obtain the distance (concrete thickness) between the two surfaces from the point group data of the two surfaces where the uneven state (excavation surface, spray surface, lining surface) and the surface position from the tunnel center (construction target line) are different. it can. By visualizing and quantifying the finished shape (spraying surface, lining surface) of the concrete structure of the mountain tunnel, it is possible to confirm, check, and inspect the margin for the plan in real time, and rational construction and construction. It is possible to ensure management. In addition, the spatial distribution of the distance (concrete thickness) between two surfaces, which was not possible in the past, can be visualized, and it becomes possible to spatially check and inspect whether there is a lack of finished shape in the design of the structure and the margin, ensuring construction. It is possible to guarantee the finished product numerically. In addition, the finished shape of the concrete structure can be saved as three-dimensional shape data, and can be used for facility planning in tunnels and structure maintenance.
以上説明したように、本発明に係る山岳トンネルコンクリート厚測定方法によれば、トンネル内面に施工される覆工の覆工厚を測定する方法であって、覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データと、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について３Ｄスキャナで取得するステップと、取得した３次元形状データに基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定するステップとを備えるので、測定結果を可視化することにより、覆工厚の空間分布を容易に把握することができる。 As described above, according to the mountain tunnel concrete thickness measuring method according to the present invention, it is a method of measuring the lining thickness of the lining applied to the inner surface of the tunnel, and the inner surface of the tunnel before the lining is applied. The step of acquiring the 3D shape data and the 3D shape data of the surface of the lining after the lining is applied with a 3D scanner for each of a plurality of measurement points, and the tunnel inner surface and the covering based on the acquired 3D shape data. Since the step of measuring the lining thickness is provided by calculating the distance between the surfaces of the work, the spatial distribution of the lining thickness can be easily grasped by visualizing the measurement result.
また、本発明に係る他の山岳トンネルコンクリート厚測定方法によれば、所定の基準表面上に仮想的な仮想単位平面を設定し、この仮想単位平面をトンネル内面と覆工の表面に対して仮想単位平面の法線方向に投影した領域に存在する計測点を選定するステップと、選定したトンネル内面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値と、選定した覆工の表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値との差を算定することにより、覆工厚を測定するステップとを備えるので、仮想単位平面を用いて覆工厚を比較的精度よく測定することができる。 Further, according to another method for measuring the thickness of mountain tunnel concrete according to the present invention, a virtual virtual unit plane is set on a predetermined reference surface, and this virtual unit plane is virtual with respect to the inner surface of the tunnel and the surface of the lining. The step of selecting the measurement points existing in the area projected in the normal direction of the unit plane, the average value of the distances from the virtual unit plane of the measurement points on the inner surface of the selected tunnel, and the measurement points on the surface of the selected lining. Since the step of measuring the lining thickness is provided by calculating the difference from the average value of the distance from the virtual unit plane, the lining thickness can be measured relatively accurately using the virtual unit plane.
また、本発明に係る山岳トンネルコンクリート厚測定装置によれば、トンネル内面に施工される覆工の覆工厚を測定する装置であって、覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データと、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について取得する３Ｄスキャナと、取得した３次元形状データに基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定する測定手段とを備えるので、測定結果を可視化することにより、覆工厚の空間分布を容易に把握することができる。 Further, according to the mountain tunnel concrete thickness measuring device according to the present invention, it is a device for measuring the lining thickness of the lining applied to the inner surface of the tunnel, and the three-dimensional shape data of the inner surface of the tunnel before the lining is applied. And a 3D scanner that acquires 3D shape data of the surface of the lining after the lining is applied for each of a plurality of measurement points, and between the inner surface of the tunnel and the surface of the lining based on the acquired 3D shape data. Since it is provided with a measuring means for measuring the lining thickness by calculating the distance, the spatial distribution of the lining thickness can be easily grasped by visualizing the measurement result.
また、本発明に係る他の山岳トンネルコンクリート厚測定装置によれば、所定の基準表面上に仮想的な仮想単位平面を設定し、この仮想単位平面をトンネル内面と覆工の表面に対して仮想単位平面の法線方向に投影した領域に存在する計測点を選定する選定手段と、選定したトンネル内面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値と、選定した覆工の表面の計測点の仮想単位平面からの距離の平均値との差を算定することにより、覆工厚を測定する測定手段とを備えるので、仮想単位平面を用いて覆工厚を比較的精度よく測定することができる。 Further, according to another mountain tunnel concrete thickness measuring device according to the present invention, a virtual virtual unit plane is set on a predetermined reference surface, and this virtual unit plane is virtual with respect to the inner surface of the tunnel and the surface of the lining. Selection means for selecting measurement points existing in the area projected in the normal direction of the unit plane, the average value of the distances from the virtual unit plane of the measurement points on the inner surface of the selected tunnel, and the measurement points on the surface of the selected lining. Since it is equipped with a measuring means for measuring the lining thickness by calculating the difference from the average value of the distances from the virtual unit plane, it is possible to measure the lining thickness relatively accurately using the virtual unit plane. it can.
以上のように、本発明に係る山岳トンネルコンクリート厚測定方法および測定装置は、山岳トンネルの吹付けコンクリートの吹付け厚や、覆工コンクリートの覆工巻厚などの覆工厚を測定するのに有用であり、特に、覆工厚の空間分布を容易に把握するのに適している。 As described above, the mountain tunnel concrete thickness measuring method and measuring apparatus according to the present invention are used for measuring the lining thickness such as the sprayed concrete thickness of the mountain tunnel and the lining winding thickness of the lining concrete. It is useful and especially suitable for easily grasping the spatial distribution of lining thickness.
Claims (4)
覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データと、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について３Ｄスキャナで取得するステップと、
取得した３次元形状データに基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定するステップとを備えることを特徴とする山岳トンネルコンクリート厚測定方法。 It is a method of measuring the lining thickness of the lining applied to the inner surface of the tunnel.
The step of acquiring the 3D shape data of the inner surface of the tunnel before the lining and the 3D shape data of the surface of the lining after the lining with a 3D scanner for each of a plurality of measurement points.
A method for measuring the concrete thickness of a mountain tunnel, which comprises a step of measuring the lining thickness by calculating the distance between the tunnel inner surface and the lining surface based on the acquired three-dimensional shape data.
覆工を施工する前のトンネル内面の３次元形状データと、覆工を施工した後の覆工の表面の３次元形状データをそれぞれ複数の計測点について取得する３Ｄスキャナと、
取得した３次元形状データに基づいてトンネル内面と覆工の表面の間の距離を算定することにより、覆工厚を測定する測定手段とを備えることを特徴とする山岳トンネルコンクリート厚測定装置。 A device that measures the lining thickness of the lining installed on the inner surface of the tunnel.
A 3D scanner that acquires 3D shape data of the inner surface of the tunnel before lining and 3D shape data of the surface of the lining after lining for multiple measurement points.
A mountain tunnel concrete thickness measuring device including a measuring means for measuring the lining thickness by calculating the distance between the inner surface of the tunnel and the surface of the lining based on the acquired three-dimensional shape data.
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