JP2644152B2 - シールド機の自動測量方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールドトンネル工事
において、掘進動作中のシールド機の位置を自動的に測
定する自動測量方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、シールド機を用いた地下トンネル
が盛んに構築されているが、このような地下トンネルを
構築する際には、掘進動作中のシールド機の位置を正確
に測量する必要がある。掘進動作中のシールド機の位置
を測定する方法としては、（１）掘進動作前に測定され
た位置を記憶しておき、この位置を基準としてシールド
機に搭載されたジャイロコンパス、傾斜計、ストローク
計の計測値により、相対移動量を演算する方法。（２）
光波測距測角儀を既設トンネル内に設置し、シールド機
に設置した光学ターゲットを測定して、光学ターゲット
の位置を絶対位置として定め、光学ターゲットのシール
ド機への取付位置関係およびシールド機に搭載されたジ
ャイロコンパス、傾斜計の計測値および光学ターゲット
の位置から、シールド機の位置を演算する方法。（３）
シールド機に搭載されたジャイロコンパス、傾斜計の代
わりに、レーザ光式姿勢角度検出器を用いる方法。
（４）前述した方法を併用する方法等がある。このよう
な方法によれば、トンネルの直線部と曲線部ともに計測
可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら（１）の
相対移動量を演算する方法では、基準となる掘進開始前
のシールド機の位置を適切な間隔で実測して補正しなけ
れば計測誤差が累積するという問題がある。（２）また
は（３）の光波測距測角儀、レーザ等を利用する方法で
は、トンネル曲線部の掘進において、光波またはレーザ
等の光距遮断が生じるため、測定器の盛り替え（測定器
の位置を替えること）を行わなければならず、この盛り
替え作業には高い精度が要求され、盛り替え作業自体が
簡単ではなく、長時間を要する。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、計測誤差の累積が
発生せず、盛り替え作業が簡単で短時間で終了し、しか
も盛り替え精度を要求せず、トンネルの直線部および曲
線部でシールド機の位置を自動的に測定できるシールド
機の自動測量方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために第１の発明は、（ａ）シールド機と分離された台
車に搭載されたトータルステーションの位置を基準点と
して測定する工程と、（ｂ）前記トータルステーション
で前記シールド機に設置されたターゲットを測定するこ
とによって、進行中のシールド機の位置を測定する工程
と、（ｃ）前記シールド機を停止させ、このときの前記
ターゲットの位置を記憶させる工程と、 （ｄ）前記シ
ールド機が停止している間に、前記台車を所定距離移動
させ、移動後の前記トータルステーションによる前記タ
ーゲットの測定と、前記台車に搭載されたジャイロコン
パスによる台車の姿勢の計測によって、前記トータルス
テーションの位置、姿勢を逆算する工程と、を具備し、
（ｂ）〜（ｄ）の工程を繰り返し、任意時点においてト
ータルステーションの位置を測定して補正することを特
徴とするシールド機の自動測量方法である。

【０００６】また、第２の発明は、（ａ）トンネル内に
設置した第１のターゲットの位置を基準点として測定す
る工程と、（ｂ）シールド機と分離された台車にトータ
ルステーションが搭載され、シールド機が掘削を開始す
る前に、静止中の前記台車に搭載されたトータルステー
ションでの前記第１のターゲットの測定、および前記台
車に搭載されたジャイロコンパスによる台車の姿勢測定
によって、トータルステーションの位置、姿勢を逆算す
る工程と、（ｃ）前記トータルステーションで掘削中の
前記シールド機に設けられた第２のターゲットの位置を
測定する工程と、 （ｄ）前記第１のターゲットを盛り
替える場合、盛り替え時における前記トータルステーシ
ョンの位置、姿勢が記憶され、盛り替え後の第１のター
ゲットを前記トータルステーションで測定することによ
って、盛り替え後のトータルステーションの位置計測を
行う工程と、を具備し、（ｃ）〜（ｄ）の工程を繰り返
し、任意時点において第１のターゲットの位置を測定し
て補正することを特徴とするシールド機の自動測量方法
である。

【０００７】

【作用】第１の発明では、静止している台車に搭載され
たトータルステーションで進行中のシールド機のターゲ
ットを測定する。その後、シールド機を停止させ、台車
を移動させる。台車移動前のターゲットの位置は記憶さ
れているので、トータルステーションによるターゲット
の測定と、ジャイロコンパスによる台車の方向の測定に
より、トータルステーションの位置、姿勢を逆算する。
以下同様の手順を繰り返し、シールド機の位置を測定す
る。

【０００８】第２の発明では、トータルステーションに
よる第１のターゲットの測定と、ジャイロコンパスによ
る台車の方向の測定によって、トータルステーションの
位置、姿勢を逆算し、このトータルステーションでシー
ルド機に設けられた第２のターゲットの位置を測定す
る。第１のターゲットを盛り替える場合は、盛り替え時
におけるトータルステーションの位置を記憶し、盛り替
え後の第１のターゲットをトータルステーションで測定
することによって、盛り替え後のトータルステーション
の位置決計測を行う。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１および図２は、トンネルの断面模式図
である。図において、符号１はシールド機であり、この
シールド機１にＬＥＤ等からなるターゲット３が設けら
れる。また、台車５はシールド機１と分離され、独自に
移動する。台車５には、トータルステーション７が搭載
される。トータルステーション７には、図示しない計測
演算装置が接続され、トータルステーション７がターゲ
ット３を視準し、ジャイロコンパス１２によって台車の
姿勢を計測し、計測演算装置により、トータルステーシ
ョン７に対するターゲット３の相対位置が自動的に測定
される。符号９はトンネルを表わす。

【００１０】次に、シールド機１の自動測量方法につい
て説明する。図１に示すように、停止中の台車５に搭載
されたトータルステーション７の位置を一般の測量方法
により求める。次に、停止中の台車５に搭載されたトー
タルステーション７で進行中のシールド機１に設置され
たターゲット３を測定する。また台車５に搭載されたジ
ャイロコンパス１２によって台車の姿勢を測定する。ト
ータルステーション７の位置は既に求められているの
で、この測定結果を用いて、ターゲット３の位置が求め
られる。すなわち、進行中のシールド機１の位置が測定
される。

【００１１】シールド機１が所定距離（例えばセグメン
ト１リング分）掘進すると、図２に示すようにシールド
機１を停止させ、このときのターゲット３の位置を記憶
する。その後、台車５を移動させてトータルステーショ
ン７の盛り替えを行う。台車５が所定距離移動すると、
台車５を停止させ、トータルステーション７でターゲッ
ト３を測定し、又、ジャイロコンパス１２によって台車
すなわちトータルステイション７の姿勢を測定し、盛り
替え後のトータルステーション７の位置を逆算する。

【００１２】トータルステーション７の盛り替えを行っ
た後、シールド機１は再び掘進動作を開始し、前述した
のと同様の手順に従いトータルステーション７により、
シールド機１の位置を測定する。このようにして、トー
タルステーション７の盛り替えを行いつつ、シールド機
１の位置が測定される。そして、任意時点において一般
の測量方法により、トータルステーション７の位置を測
定し直して、基準点の補正を行う。

【００１３】このように本実施例では、トータルステー
ション７の盛り替え作業が簡単であり短時間で終了す
る。さらにトータルステーション７の盛り替えには高い
精度が要求されない。またトンネルの直線部および曲線
部でもシールド機の位置を自動的に測定できる。

【００１４】次に、第２の実施例について説明する。こ
の第２の実施例では、シールド機１を停止させることな
く、シールド機１の位置を自動的に測定するものであ
る。図３および図４は、第２の実施例に係るトンネルの
断面模式図である。図３、図４において第１の実施例と
同様の構成要素には第１の実施例と同一の番号を付し、
説明を省略する。本実施例では、既設のトンネル内にＬ
ＥＤ等からなるターゲット１１が設けられる。

【００１５】図３に示すように、トンネル９内にターゲ
ット１１を設置し、このターゲット１１の位置を一般の
測量方法により求める。次に、シールド機１が掘削を開
始する前に、静止中の台車５に搭載されたトータルステ
ーション７でターゲット１１を測定する。ターゲット１
１の位置は既に求められているので、この測定結果、お
よびジャイロコンパス１２を用いて、トータルステーシ
ョン７の位置、姿勢が逆算され、このトータルステーシ
ョン７の位置が記憶される。次に、シールド機１が掘進
を開始すると、トータルステーション７は、掘進動作中
のシールド機１のターゲット３の位置を測定する。トー
タルステーション７の位置、姿勢は分かっているので、
ターゲット３の位置を測定することにより、ターゲット
３の位置が求められる。このようにして、進行中のシー
ルド機１の位置が測定される。

【００１６】シールド機１が所定距離（例えばセグメン
ト数リング分）掘進すると、図４に示すようにターゲッ
ト１１を盛り替える。トータルステーション７で盛り替
え後のターゲット１１を測定する。この間台車５は停止
しており、トータルステーション７の位置、姿勢は既に
記憶されているので、トータルステーション７によるタ
ーゲット１１の測定結果を用いて、盛り替え後のターゲ
ット１１の位置が求められる。ターゲット１１の盛り替
えを行った後、台車５が所定距離だけ移動され、トータ
ルステーション７でターゲット１１を測定する。ターゲ
ット１１の位置は測定されているので、ジャイロコンパ
ス１２による台車姿勢測定と併せて、移動後のトータル
ステーション７の位置が逆算される。そして、トータル
ステーション７で、前述したのと同様の手順に従い掘進
動作中のシールド機１の位置を測定する。このようにし
て、ターゲット１１の盛り替えを行いつつ、シールド機
１の位置が測定される。そして、任意時点において一般
の測量方法により、ターゲット１１の位置を測定し直し
て、基準点の補正を行う。

【００１７】このように本実施例では、シールド機１を
停止させることなく、その位置を自動的に測量すること
ができる。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、計測誤差の累積が発生せず、盛り替え作業が簡単
で短時間で終了し、しかも盛り替え精度を要求せず、ト
ンネルの直線部および曲線部でシールド機の位置を自動
的に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 トンネルの断面模式図

【図２】 トンネルの断面模式図

【図３】 トンネルの断面模式図

【図４】 トンネルの断面模式図

【符号の説明】

１………シールド機 ３、１１………ターゲット ５………台車 ７………トータルステーション ９………トンネル １２………ジャイロコンパス

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）シールド機と分離された台車に搭
   載されたトータルステーションの位置を基準点として測
   定する工程と、 （ｂ）前記トータルステーションで前記シールド機に設
   置されたターゲットを測定することによって、進行中の
   シールド機の位置を測定する工程と、 （ｃ）前記シールド機を停止させ、このときの前記ター
   ゲット位置を記憶させる工程と、 （ｄ）前記シールド機が停止している間に、前記台車を
   所定距離移動させ、移動後の前記トータルステーション
   による前記ターゲットの測定と、前記台車に搭載された
   ジャイロコンパスによる台車の姿勢の計測によって、前
   記トータルステーションの位置、姿勢を逆算する工程
   と、 を具備し、（ｂ）〜（ｄ）の工程を繰り返し、任意時点
   においてトータルステーションの位置を測定して補正す
   ることを特徴とする移動中のシールド機の自動測量方
   法。
2. 【請求項２】 （ａ）トンネル内に設置した第１のター
   ゲットの位置を基準点として測定する工程と、 （ｂ）シールド機と分離された台車にトータルステーシ
   ョンが搭載され、シールド機が掘削を開始する前に、静
   止中の前記台車に搭載されたトータルステーションでの
   前記第１にターゲットの測定、および前記台車に搭載さ
   れたジャイロコンパスによる台車の姿勢計測によって、
   トータルステーションの位置、姿勢を逆算する工程と、 （ｃ）前記トータルステーションで掘削中の前記シール
   ド機に設けられた第２のターゲットの位置を測定する工
   程と、 （ｄ）前記第１のターゲットを盛り替える場合、盛り替
   え時における前記トータルステーションの位置、姿勢が
   記憶され、盛り替え後の第１のターゲットを前記トータ
   ルステーションで測定することによって、盛り替え後の
   第１のターゲットの位置計測を行う工程と、 （ｅ）第１のターゲットの盛り替えを行った後、台車を
   所定距離移動させ、移動後の前記トータルステーション
   による盛り替え後の第１のターゲットの測定と、 前記台車に搭載されたジャイロコンパスによる台車の姿
   勢の計測によって、前記トータルステーションの位置、
   姿勢を逆算する工程と、 を具備し、（ｃ）〜（ｅ）の工程を繰り返し、任意時点
   において第１のターゲット位置を測定して補正すること
   を特徴とする移動中のシールド機の自動測量方法。