JP2748151B2 - 地中削進工法における掘削先端部の位置検出方法 - Google Patents
地中削進工法における掘削先端部の位置検出方法Info
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- JP2748151B2 JP2748151B2 JP1160947A JP16094789A JP2748151B2 JP 2748151 B2 JP2748151 B2 JP 2748151B2 JP 1160947 A JP1160947 A JP 1160947A JP 16094789 A JP16094789 A JP 16094789A JP 2748151 B2 JP2748151 B2 JP 2748151B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明な二重管式の掘削装置を用いた地中削進工法
において、掘削部先端を検出するための方法に関する。
において、掘削部先端を検出するための方法に関する。
地下埋設管の敷設方法として、埋設管の地中削進工法
が広く行われている。一般に、ガス管等の地下配管は、
他の埋設物や土地所有等の関係から、その敷設範囲が極
めて限定されており、このため、このような埋設管を上
記工法により敷設する場合、管の削進方向を高精度に管
理する必要がある。また、この種の工法では、管の到達
側にピットを設け、このピットに削進管を到達させるよ
うにする場合があり、このような場合には、削進管をピ
ットに確実に到達させる必要があることから、この点で
も削進方向の高精度化が要求される。
が広く行われている。一般に、ガス管等の地下配管は、
他の埋設物や土地所有等の関係から、その敷設範囲が極
めて限定されており、このため、このような埋設管を上
記工法により敷設する場合、管の削進方向を高精度に管
理する必要がある。また、この種の工法では、管の到達
側にピットを設け、このピットに削進管を到達させるよ
うにする場合があり、このような場合には、削進管をピ
ットに確実に到達させる必要があることから、この点で
も削進方向の高精度化が要求される。
しかし、地中削進工法では、距離が長くなる程、削進
方向に誤差を生じ易く、特に、建造物や河川等の障害物
を避ける場合等に行われる円弧推進工法では、削進方向
を計画線上に維持することは非常に難しい。
方向に誤差を生じ易く、特に、建造物や河川等の障害物
を避ける場合等に行われる円弧推進工法では、削進方向
を計画線上に維持することは非常に難しい。
このため、この種の工法では絶えず掘削先端部位置を
確認し、削進方向を調整する必要がある。
確認し、削進方向を調整する必要がある。
従来、削進方向のうち掘削先端部の深度については、
傾斜計などを用いることにより比較的精度良く測定する
ことが可能であるが、水平方向での位置については信頼
のおける検出方法は未だ確立されていない。すなわち、
従来、水平方向の位置検出はジャイロやロケータ等によ
って行われているが、ジャイロによる測定では、削進距
離が長くなるにしたがってその測定誤差が累積されてい
くため、削進距離がある程度以上長くなると、非常に大
きな検出誤差を生じてしまう。一般に、埋設管の敷設範
囲の許容差は、前述したような理由により計画線から±
2m以内であるのに対し、ジャイロによる検出では、削進
距離1000mでその検出誤差が±5mにも及んでしまう。ま
た、ロケータは深さ２〜3mが検出の限界であり、それ以
上の深度にある削進管の検知はほとんど不可能である。
また、他の方法として電磁波の反射を用いる地中レーダ
ー利用も考えられるが、電磁波の地中減衰率などの条件
から、これも検出深度が２〜3m以下であり、それ以上の
深度にある削進管の検知は難しい。
傾斜計などを用いることにより比較的精度良く測定する
ことが可能であるが、水平方向での位置については信頼
のおける検出方法は未だ確立されていない。すなわち、
従来、水平方向の位置検出はジャイロやロケータ等によ
って行われているが、ジャイロによる測定では、削進距
離が長くなるにしたがってその測定誤差が累積されてい
くため、削進距離がある程度以上長くなると、非常に大
きな検出誤差を生じてしまう。一般に、埋設管の敷設範
囲の許容差は、前述したような理由により計画線から±
2m以内であるのに対し、ジャイロによる検出では、削進
距離1000mでその検出誤差が±5mにも及んでしまう。ま
た、ロケータは深さ２〜3mが検出の限界であり、それ以
上の深度にある削進管の検知はほとんど不可能である。
また、他の方法として電磁波の反射を用いる地中レーダ
ー利用も考えられるが、電磁波の地中減衰率などの条件
から、これも検出深度が２〜3m以下であり、それ以上の
深度にある削進管の検知は難しい。
本発明はこのような従来の問題に鑑み、掘削先端部の
水平方向での位置を、その深さにかかわりなく高精度に
検出することができる方法を提供しようとするものであ
る。
水平方向での位置を、その深さにかかわりなく高精度に
検出することができる方法を提供しようとするものであ
る。
このため本発明は、外管および内管からなり、これら
外管および内管を回転させながら先端ビットにより掘削
を行う二重管式の掘削装置を用いた地中削進工法におい
て、地表に適当な間隔をおいて複数の振動計を設置して
おき、管を進退させてその先端を地盤に衝突させ、この
衝突の衝撃により生じた弾性波のＰ波を前記振動計で検
出し、複数の振動計間でのＰ波検出時間差またはＰ波検
出順に基づき、掘削先端部の水平方向での位置を検出す
るようにしたことをその特徴とする。
外管および内管を回転させながら先端ビットにより掘削
を行う二重管式の掘削装置を用いた地中削進工法におい
て、地表に適当な間隔をおいて複数の振動計を設置して
おき、管を進退させてその先端を地盤に衝突させ、この
衝突の衝撃により生じた弾性波のＰ波を前記振動計で検
出し、複数の振動計間でのＰ波検出時間差またはＰ波検
出順に基づき、掘削先端部の水平方向での位置を検出す
るようにしたことをその特徴とする。
本発明では、管を進退させることによってその先端を
地盤に衝突させるという極く簡易な方法により弾性波を
発生させるものであり、例えば、二重管式の掘削装置で
は内管を外管に対して進退させることができることか
ら、内管を外管に対して進退させて内管先端を地盤に衝
突させことにより、弾性波を生じさせることができる。
また、内管および外管を同時に進退させることによって
も、同様に弾性波を生じさせることができる。
地盤に衝突させるという極く簡易な方法により弾性波を
発生させるものであり、例えば、二重管式の掘削装置で
は内管を外管に対して進退させることができることか
ら、内管を外管に対して進退させて内管先端を地盤に衝
突させことにより、弾性波を生じさせることができる。
また、内管および外管を同時に進退させることによって
も、同様に弾性波を生じさせることができる。
以下、本発明の詳細を図面に基づいて具体的に説明す
る。
る。
第１図は本発明の実施に供すべき二重管式掘削装置の
一例を示すもので、装置は外管（１）および内管（２）
からなり、これらはそれぞれその先端にビットを有して
いる。
一例を示すもので、装置は外管（１）および内管（２）
からなり、これらはそれぞれその先端にビットを有して
いる。
外管および内管はその発進側の回転・推進装置により
回転（通常、反対方向に回転）せしめられつつ推進され
る。内管（２）は発進側の駆動装置（例えば、シリンダ
装置）により外管（１）に対して進退可能となってい
る。
回転（通常、反対方向に回転）せしめられつつ推進され
る。内管（２）は発進側の駆動装置（例えば、シリンダ
装置）により外管（１）に対して進退可能となってい
る。
第２図および第３図は、以上のような掘削装置を用い
た本発明法を模式的に示したものである。
た本発明法を模式的に示したものである。
一般に、地中削進工法では埋設ラインの数個所で掘削
先端部の位置検出を行い、その都度方位修正が行われ
る。本発明法では、予め地表の位置検出地点の適当な範
囲に複数の振動計（Ｓ）を配置しておく。第２図および
第３図の例では16個（４×４）の振動計を等間隔で配置
している。
先端部の位置検出を行い、その都度方位修正が行われ
る。本発明法では、予め地表の位置検出地点の適当な範
囲に複数の振動計（Ｓ）を配置しておく。第２図および
第３図の例では16個（４×４）の振動計を等間隔で配置
している。
掘削先端部の位置検出を行うには、外管等の推進長か
ら掘削先端部が位置検出地点に達したことを判断して管
の削進を中止し、ここで地盤に衝突を与えて弾性波を生
じさせる。
ら掘削先端部が位置検出地点に達したことを判断して管
の削進を中止し、ここで地盤に衝突を与えて弾性波を生
じさせる。
具体的には、内管（２）を回転させたまま、数十cm程
度発進側に引き戻し、しかる後、内管（２）を前方に突
き出して地盤に衝突させ弾性波を生じさせる。
度発進側に引き戻し、しかる後、内管（２）を前方に突
き出して地盤に衝突させ弾性波を生じさせる。
この弾性波のＰ波は地表の各振動計（Ｓ）で検出され
る。この検出されたＰ波から水平方向における掘削先端
部位置を検出する方法としては、複数の振動計間でのＰ
波の検出時間差に基づき位置の決定を行う到達時間差法
と、複数の振動計間でのＰ波の検出順序に基づき位置
（領域）の決定を行うゾーン法とがある。
る。この検出されたＰ波から水平方向における掘削先端
部位置を検出する方法としては、複数の振動計間でのＰ
波の検出時間差に基づき位置の決定を行う到達時間差法
と、複数の振動計間でのＰ波の検出順序に基づき位置
（領域）の決定を行うゾーン法とがある。
前記到達時間差法は、地震震源の位置検出の分野で用
いられている方法であり、そのアルゴリズムを以下述べ
る。
いられている方法であり、そのアルゴリズムを以下述べ
る。
Ｐ波の伝播速度をＶ、掘削先端部すなわち弾性波震源
（以下、AE源という）の座標および弾性波の発生時刻を
未知数（X0,Y0,Z0,T0）、Ｎ個の振動計のうちｉ番目の
振動計の座標およびＰ波到達時刻を（Xi,Yi,Zi,Ti）と
すると、伝播距離に対して（１−１）式が成立する。更
に、ｉ＝１の（１−１）式を各式からひいて、（１−
２）式が得られる。
（以下、AE源という）の座標および弾性波の発生時刻を
未知数（X0,Y0,Z0,T0）、Ｎ個の振動計のうちｉ番目の
振動計の座標およびＰ波到達時刻を（Xi,Yi,Zi,Ti）と
すると、伝播距離に対して（１−１）式が成立する。更
に、ｉ＝１の（１−１）式を各式からひいて、（１−
２）式が得られる。
（Xi−X0）２＋（Yi−Y0）２＋（Zi−Z0）２＝V2（Ti−T0）２ （ｉ＝1,2,…,N） ……（１−１） （Xi−X1）X0＋（Yi−Y1）Y0＋（Zi−Z1）Z0＝Ai（Ti−T1）T0＋Bi （ｉ＝2,3,…,N） ……（１−２） Ｎ＝４であれば、この式の解が一意に決定でき、AE源の
位置と発生時刻を知ることができる。Ｎ＞４の場合、地
下速度構造の誤評価やＰ波到達時刻の読み取りミスが存
在すれば、AE源を一意に決定できない。この場合には
（１−２）式で表されるＮ個の式のうち４つの式で求め
た解を予備AE源の座標および発生時刻とし、予備AE源導
出に用いられなかった振動計によるＰ波到達時刻の観測
値と計算値の二乗残差の総和を最小にするように予備AE
源により得られた解の補正を行い、最終計算値を得る。
位置と発生時刻を知ることができる。Ｎ＞４の場合、地
下速度構造の誤評価やＰ波到達時刻の読み取りミスが存
在すれば、AE源を一意に決定できない。この場合には
（１−２）式で表されるＮ個の式のうち４つの式で求め
た解を予備AE源の座標および発生時刻とし、予備AE源導
出に用いられなかった振動計によるＰ波到達時刻の観測
値と計算値の二乗残差の総和を最小にするように予備AE
源により得られた解の補正を行い、最終計算値を得る。
またゾーン法は、２つの振動計間で早く波の到達した
振動計側にAE源が存在するという考えに基づくもので、
例えば第４図（ａ）に示すように、複数の振動計のうち
S1の振動計が最初にＰ波を検出した場合、周囲の振動計
との関係では、それら各振動計との垂直二等線により作
られる境界a1〜a6より振動計S1側にAE源が存在すること
になり、したがってAE源は斜線で示す領域（イ）に存在
することになる。
振動計側にAE源が存在するという考えに基づくもので、
例えば第４図（ａ）に示すように、複数の振動計のうち
S1の振動計が最初にＰ波を検出した場合、周囲の振動計
との関係では、それら各振動計との垂直二等線により作
られる境界a1〜a6より振動計S1側にAE源が存在すること
になり、したがってAE源は斜線で示す領域（イ）に存在
することになる。
また、第４図（ｂ）は複数個（３個以上）の振動計の
Ｐ波検出順による位置検出の方法を示すもので、複数個
の振動計S1〜S3のうち、Ｐ波がS1,S2,S3の順で検出され
たとすれば、上記と同様、これらの各振動計とその周囲
の振動計との間の境界でAE源の存在する側の領域が画さ
れ、境界a1〜a6で囲まれた斜線で示す領域（ロ）（振動
計S1を含む正六角形を12等分したうちの１つの領域）に
AE源が存在することになる。
Ｐ波検出順による位置検出の方法を示すもので、複数個
の振動計S1〜S3のうち、Ｐ波がS1,S2,S3の順で検出され
たとすれば、上記と同様、これらの各振動計とその周囲
の振動計との間の境界でAE源の存在する側の領域が画さ
れ、境界a1〜a6で囲まれた斜線で示す領域（ロ）（振動
計S1を含む正六角形を12等分したうちの１つの領域）に
AE源が存在することになる。
このようなゾーン法は、到達時間差法と異なり、Ｐ波
の観測点数によらずAE源の位置検出が可能なので減衰の
大きい媒質で特に有効である。また減衰が大きく、到達
時間差法での検出に必要となる個数の到達時間に関する
データ数が得られなくともAE源の検出が可能である。更
に、特別な速度モデルや膨大な計算時間を必要としない
単純なアルゴリズムであり、しかも信頼性の高い結果を
得ることができる方法である、 なお、以上説明したようなゾーン法では、振動計
（Ｓ）間の境界線上に位置するAE源を検出する場合、境
界線に接する２つのゾーンのどちらかでしか評価できな
いため、検出結果の信頼性に問題を生ずる可能性があ
る。そこでこれを防ぐために、Ｐ波の検出時間差にある
程度幅を持たせ、その範囲内で各振動計の検出時刻が同
じであれば「同時検出」であると判断し、振動計と振動
計との間の領域をAE源の存在する領域として特定する。
第５図においてＣの範囲がこの「同時検出」と判断され
る中間の領域である。したがって例えば、の位置にAE
源がある場合には領域（ハ）が、またの位置にAE源が
ある場合には領域（ニ）が、それぞれAE源の存在する領
域として検出されることになる。
の観測点数によらずAE源の位置検出が可能なので減衰の
大きい媒質で特に有効である。また減衰が大きく、到達
時間差法での検出に必要となる個数の到達時間に関する
データ数が得られなくともAE源の検出が可能である。更
に、特別な速度モデルや膨大な計算時間を必要としない
単純なアルゴリズムであり、しかも信頼性の高い結果を
得ることができる方法である、 なお、以上説明したようなゾーン法では、振動計
（Ｓ）間の境界線上に位置するAE源を検出する場合、境
界線に接する２つのゾーンのどちらかでしか評価できな
いため、検出結果の信頼性に問題を生ずる可能性があ
る。そこでこれを防ぐために、Ｐ波の検出時間差にある
程度幅を持たせ、その範囲内で各振動計の検出時刻が同
じであれば「同時検出」であると判断し、振動計と振動
計との間の領域をAE源の存在する領域として特定する。
第５図においてＣの範囲がこの「同時検出」と判断され
る中間の領域である。したがって例えば、の位置にAE
源がある場合には領域（ハ）が、またの位置にAE源が
ある場合には領域（ニ）が、それぞれAE源の存在する領
域として検出されることになる。
本発明法において、弾性波を生じさせるための衝撃は
連続的ではなく単発的であることが好ましい。
連続的ではなく単発的であることが好ましい。
また、通常振動計（Ｓ）は、検出深度が5m程度の場
合、3m前後の間隔で配置すれば十分である。
合、3m前後の間隔で配置すれば十分である。
本発明法は水平削進および円弧削進のいずれの工法に
も適用可能であり、特に削進距離が長く、深度の大きい
掘削に好適である。
も適用可能であり、特に削進距離が長く、深度の大きい
掘削に好適である。
第６図および第７図に示すように、地表に3m間隔で16
個（４×４）の振動計（上下動速度型ジオフォン）を配
置し、掘削先端部の検出を行った。この際の掘削先端部
の深度はほぼ3mであった。また弾性波は内管を回転させ
たまま数十cm後退させた後、その先端を地盤に衝突させ
ることにより発生させた。
個（４×４）の振動計（上下動速度型ジオフォン）を配
置し、掘削先端部の検出を行った。この際の掘削先端部
の深度はほぼ3mであった。また弾性波は内管を回転させ
たまま数十cm後退させた後、その先端を地盤に衝突させ
ることにより発生させた。
第６図は到達時間差法による検出結果を示すもので、
Ｐ波伝播速度をこの付近の土質量柱状図をもとに200m/s
と推定して計算を行った。図中黒丸がこれら計算により
検出されたAE源の位置であり、白丸で示す実際のAE源か
ら、ほぼ1m以内の地点をAE源として検出することができ
た。
Ｐ波伝播速度をこの付近の土質量柱状図をもとに200m/s
と推定して計算を行った。図中黒丸がこれら計算により
検出されたAE源の位置であり、白丸で示す実際のAE源か
ら、ほぼ1m以内の地点をAE源として検出することができ
た。
また、第７図はゾーン法による検出結果を示すもの
で、これによってもAE源からほぼ1m以内の領域（ホ）を
AE源の存在する領域として検出することができた。
で、これによってもAE源からほぼ1m以内の領域（ホ）を
AE源の存在する領域として検出することができた。
以上述べた本発明によれば、掘削先端部の水平方向の
位置を、その深度にかかわりなく高精度、具体的には±
1m以内の精度で検出することができ、一般の埋設管の敷
設範囲の許容差（通常±2m程度）に十分対応した位置検
出を行うことができる。
位置を、その深度にかかわりなく高精度、具体的には±
1m以内の精度で検出することができ、一般の埋設管の敷
設範囲の許容差（通常±2m程度）に十分対応した位置検
出を行うことができる。
第１図は本発明の実施に供される二重管式掘削装置の一
例を概略的に示す縦断面図である。第２図および第３図
は本発明の実施状況を示すもので、第２図は地中断面方
向で示す説明図、第３図は振動計の配置状態を示す平面
図である。第４図（ａ）（ｂ）はそれぞれ掘削先端部の
検出をゾーン法で行う場合の概念図である。第５図はゾ
ーン法の一態様を示す概念図である。第６図および第７
図は実施例での検出結果を示すもので、第６図は到達時
間差法、第７図はゾーン法による場合をそれぞれ示して
いる。 図において、（１）は外管、（２）は内管、（Ｓ），
（S1）〜（S3）は振動計を各示す。
例を概略的に示す縦断面図である。第２図および第３図
は本発明の実施状況を示すもので、第２図は地中断面方
向で示す説明図、第３図は振動計の配置状態を示す平面
図である。第４図（ａ）（ｂ）はそれぞれ掘削先端部の
検出をゾーン法で行う場合の概念図である。第５図はゾ
ーン法の一態様を示す概念図である。第６図および第７
図は実施例での検出結果を示すもので、第６図は到達時
間差法、第７図はゾーン法による場合をそれぞれ示して
いる。 図において、（１）は外管、（２）は内管、（Ｓ），
（S1）〜（S3）は振動計を各示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 隆 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−135714（ＪＰ，Ａ) 実公 平２−45357（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (1)
- 【請求項１】外管および内管からなり、これら外管およ
び内管を回転させながら先端ビットにより掘削を行う二
重管式の掘削装置を用いた地中削進工法における掘削先
端部の位置検出方法において、地表に適当な間隔をおい
て複数の振動計を設置しておき、管を進退させてその先
端を地盤に衝突させ、この衝突の衝撃により生じた弾性
波のＰ波を前記振動計で検出し、複数の振動計間でのＰ
波検出時間差またはＰ波検出順に基づき、掘削先端部の
水平方向での位置を検出することを特徴とする地中削進
工法における掘削先端部の位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1160947A JP2748151B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 地中削進工法における掘削先端部の位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1160947A JP2748151B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 地中削進工法における掘削先端部の位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328494A JPH0328494A (ja) | 1991-02-06 |
| JP2748151B2 true JP2748151B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=15725654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1160947A Expired - Lifetime JP2748151B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 地中削進工法における掘削先端部の位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748151B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2710740B2 (ja) * | 1993-03-19 | 1998-02-10 | 戸田建設株式会社 | 切羽前方探査方式 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5961398U (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-21 | 露崎工業株式会社 | 二重回転式削進装置 |
| JPS62135714A (ja) * | 1985-12-09 | 1987-06-18 | Tekken Kensetsu Co Ltd | シ−ルド機の位置測定方法 |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP1160947A patent/JP2748151B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328494A (ja) | 1991-02-06 |
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