JP2935403B2 - 穿孔機の穿孔角度設定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネルの掘削に際し
て、トンネル切羽に計画トンネルの外周に沿って所定の
さし角度で一定深さの孔又はスロットを穿設するための
穿孔機の穿孔角度設定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを発破工法によって掘削する場
合、まず、先端にビットを有する複数のロッド体を備え
た穿孔機によってトンネル切羽に計画トンネルの外周に
沿って適宜間隔毎に所定深さのスロットを穿設し、この
スロットで囲まれた切羽面に同じく多数の発破孔を穿設
したのち、該発破孔内に装薬して爆破することにより所
定長さのトンネル部を掘削することが行われている。

【０００３】上記のように穿設されるスロット又は孔に
おいて、計画トンネルの外周に沿ってスロット又は孔を
穿設する場合、穿孔機のロッド体を先端に向かうに従っ
て斜め外方に傾斜させた状態、即ち、所定のさし角度
（穿孔角度）となるようにセットされる。このさし角度
が小さいと次の穿孔時に穿孔機が先に掘削されたトンネ
ル部の岩盤に当接して計画トンネルの外周に沿った穿孔
が困難となり、さし角度が大きいと、掘削後に施工され
る覆工コンリクートが必要以上に肉厚となって不経済と
なる。

【０００４】そのため、従来から図７に示すように、先
ず、穿孔機のロッド先端ビットを別途トンネル外周を記
した点に当接し、先に掘削されたトンネル部の壁面に沿
って固定されたトンネル断面形状の枠状定規Ａの内面に
穿孔機Ｂの後端に突設した当部材Ｃを当接させてロッド
体のさし角度を設定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記枠
状定規は鋼管製であり、重量が大きくて取り扱い難く、
トンネルが大断面になればなる程、トンネル壁面に対す
る取付作業が極めて困難となり、作業能率が低下すると
いう問題点があった。本発明はこのような問題点を解消
すると共に曲線トンネル部であっても穿孔機のロッド体
のさし角度を精度よく設定し得る穿孔機の穿孔角度設定
方法の提供を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載した穿孔機の穿孔角度設定
方法は、トンネル後方に設置したレーザ光線発振器から
トンネル切羽の計画トンネルの外周に向かってトンネル
に平行なレーザ光線を照射し、その照射点に、後端にタ
ーゲットを突設している穿孔機のロッド体の先端ビット
を当接させたのち、この照射点を支点として穿孔機の後
端をレーザ光線側に移動させてターゲットに受光させ、
その受光点と上記先端ビットの当接点とから穿孔機を所
定のさし角度となるように設定すること特徴とするもの
である。

【０００７】また、請求項２に記載した穿孔機の穿孔角
度設定方法は、トンネル後方の任意の位置に設置したレ
ーザ光線発振器からトンネル切羽の計画トンネルの外周
に向かってレーザ光線を照射し、その照射点に、後端に
ターゲットを突設している穿孔機のロッド体の先端ビッ
トを当接させたのち、該先端ビットからターゲットの距
離だけ後方における穿孔方向の後方延長線上の仮想トン
ネル断面の外周にレーザ光線を照射してこのレーザ光線
にターゲットを合わせることにより穿孔機を所定のさし
角度に設定することを特徴とするものである。

【０００８】上記請求項１又は請求項２に記載の方法に
おいて、請求項３に係る発明は、レーザ光線の照射位置
をビットとガイド台先端の距離だけトンネル外周より内
側に照射し、その照射点にガイド台先端を当接させるよ
うにしている。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の方法によれば、トンネル後方
からレーザ光線を計画トンネルの外周に向かって照射す
るので、穿孔機のロッド体先端ビットをその照射点に当
てがうだけで、計画トンネルの所定位置に簡単且つ正確
にセットし得る。この状態から穿孔機のビットを支点と
して穿孔機の後端をレーザ光線側に移動させ、その後端
に突設しているターゲットにレーザ光線を受光させる
と、穿孔機の先端からターゲットの取付部までの長さと
穿孔機の先端からターゲットの受光面間の距離とが一定
であるために、ターゲット取付部から受光点までの距離
を測定することによって穿孔機のさし角度を容易に検知
することができ、精度のよいさし角度の設定が可能とな
る。

【００１０】また、請求項２に記載の方法によれば、ト
ンネル後方の任意の位置からレーザ光線を計画トンネル
の外周に向かって照射するので、レーザ光線発振器の設
置作業を容易にして上記方法と同様に穿孔機のロッド体
先端ビットをその照射点に当てがうことができ、しかる
のち、レーザ光線を穿孔機の先端ビットからターゲット
の距離だけ後方における穿孔方向の後方延長線上に照射
するので、先端ビットを支点として穿孔機の後端を移動
させ、ターゲットをこの照射線に交差させることによ
り、穿孔機の穿孔傾斜角度、即ち、さし角度と穿孔方向
とを精度よく簡単に設定し得るものである。そしてこの
方法によれば、曲線トンネルを掘削する場合にも、その
方向に穿孔機を向け、且つさし角度を正確に設定し得
る。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面について説明す
ると、図１、図２はトンネル切羽１から後方の既に掘削
されたトンネル２の適所にレーザ光線発振器３を設置
し、このレーザ光線発振器３からレーザ光線11をトンネ
ルに平行して且つ計画トンネルの外周に向かって切羽１
に照射することにより、穿孔装置の穿孔機４を所定の穿
孔角度に設定する方法を説明するための図面である。レ
ーザ光線発振器３は、トンネル２の断面形状に沿う馬蹄
形状のガイドレール５にその照射口をトンネル長さ方向
に向けて摺動移動自在に取付けられてあり、ガイドレー
ル５はトンネル２の適所における周壁面に固定されてい
る。

【００１２】一方、穿孔装置は図３に示すように、キャ
タピラによって走行する台車６の前端面にブーム6aの後
端部を上下左右旋回動自在に枢着すると共にこのブーム
6aの前端に前後方向に長いガイド台７の下面中央部を上
下左右方向に回動自在に枢着し、このガイド台７上に上
記穿孔機４の架台4aを油圧ジャッキによって前後摺動自
在に配設してなるものである。穿孔機４はドリフター4b
によって回転並びに打撃されるロッド体８の基端部を該
架台4aの前端上面に回転自在に支持して該ロッド体８を
ガイド台７の長さ方向に向けて前方に水平に突設すると
共にこのロッド体８の前端にビット8aを着脱自在に装着
してなるものであり、ガイド台７の後端上面にはターゲ
ット９を該ガイド台７に対して垂直方向に突設してあ
る。なお、10はガイド台７の前端下面側に配設したガイ
ド台定着具である。

【００１３】このように構成した穿孔装置を切羽１の近
傍部にまで移動させ、該穿孔機４のロッド体８をガイド
台７の後端まで架台4aと一体的に後退させた状態で、後
方のレーザ光線発振器３から切羽１の外周部の穿孔部位
に照射されるレーザ光線11の照射点ａにロッド体８の先
端ビット8aを当接させる。この穿孔機４の移動は、台車
６のブーム6a及びガイド台７を油圧ジャッキによって上
下左右方向に旋回、回動させることによって行われる
が、ロッド体８の先端ビット8aを切羽１の外周部のレー
ザ光線照射点ａに当てがってもガイド台７と平行なロッ
ド体８の前進方向が計画トンネルを掘削するための穿孔
方向に対しては不定である。

【００１４】従って、次にその穿孔方向と穿孔角度、即
ち、さし角度θを上記レーザ光線11に穿孔機４の後端タ
ーゲット９を位置させることによって設定するものであ
る。即ち、先端ビット8aをレーザ光線11の照射点ａに当
接させた状態でその照射点ａを支点としてガイド台７の
後端を移動させ、ターゲット９にレーザ光線11を受光さ
せる。

【００１５】この受光状態において、図４に示すよう
に、ビット8aの先端からターゲット９までの距離は一定
であってその寸法をＬとし、ターゲット９が受光した点
ｂまでのターゲット９の垂直高さをＨとすると、Ｈ＝Ｌ
tan θとなる。一方、トンネル２の壁面において、所定
のさし角度θでもって既に掘削されたトンネル長さ方向
の壁面部2aに対するトンネル径方向の壁面部2bの段差ｈ
（図１に示す）とすると、このｈの寸法に上記高さＨの
数値が等しくなる点にターゲット９の受光点をもってく
れば、所定のさし角度θが得られるものである。

【００１６】このターゲット９の受光点を穿孔装置の操
縦者がターゲット９と電気的に接続した表示面を見なが
ら穿孔機４のガイド台７の方向及び位置を操作すること
により、或いはターゲット９と電気的に接続した制御装
置によって所定のさし角度となるように穿孔機４のガイ
ド台７の方向及び位置を自動制御させ、そのさし角度で
もって穿孔機４のロッド体８を回転並びに打撃しながら
架台4aを前進させてビット8aにより所定深さまでスロッ
ト又は孔12を穿設する。

【００１７】スロット又は孔12の穿設後、穿孔機４を後
退させると共にレーザ光線発振器３をガイド枠５にそっ
て一定距離だけ移動させ、その位置で再びトンネル２の
長さ方向に平行なレーザ光線11を切羽１に照射し、その
照射点に上記同様にしてさし角度θを設定してスロット
又は孔を穿設し、この作業を計画トンネルの外周に沿っ
て所定間隔毎に行うものである。

【００１８】以上の方法においては、レーザ光線11をト
ンネル２の長さ方向に平行に照射するものであるから、
直線トンネルの掘削に採用することができても、曲線ト
ンネルの掘削に採用することは困難であり、その上、ト
ンネル壁面に沿った正確なガイドレールを必要とする。
次に、このようなガイドレールを使用することなく計画
曲線トンネルの掘削に適用し得るスロット又は孔の穿孔
方法を図５、図６に基づいて説明する。

【００１９】レーザ光線発振器３は距離計13と一体にト
ータルステーション14上に設置されていると共にこれら
は予めトンネル２の計画線と計画断面形状の大きさや寸
法を記憶させている計算器を含むコンピュータシステム
からなる制御装置15に電気的に接続している。又、上記
トータルステーション14は適宜な移送支持手段によって
制御装置15と共に上下左右移動自在に支持され、且つト
ンネル方向に搬送可能となっており、レーザ光線発振器
３からは制御装置15によって指示されたトンネル切羽１
の位置にレーザ光線11をスポット状に或いは連続的に照
射するように構成されている。

【００２０】まず、上記トータルステーション14をトン
ネル２内の任意な位置に据え付け、トータルステーショ
ン14の座標値を求めて制御装置15に入力すると共に距離
計13によってトータルステーション14から切羽１までの
距離を測定し、制御装置15に入力する。制御装置15には
予めトンネル２の計画線と断面形状が入力されているの
で、上記トンネル内における座標値（位置）と切羽１か
らの距離との数値に基づいて制御装置15は、レーザ光線
発振器３が切羽１の穿孔すべき外周を照射するためのレ
ーザ光線発振器３の仰、俯角、旋回角を計算する。

【００２１】この計算値に基づいて制御装置15からの出
力によりレーザ光線発振器３の仰、俯角、旋回作動を同
時に連続的に行わせて設定方向に向かせ、レーザ光線11
を切羽１に照射してトンネル外周線を描かせる。そし
て、切羽１に照射されたレーザ光線11の線上の適所に上
記方法で用いた穿孔装置の穿孔機４を前進させてそのロ
ッド体８の先端ビット8aを当てがう。この際、穿孔機４
をガイド台７の後端まで架台4aと一体的に後退させた状
態にしておく。

【００２２】次に、穿孔機４のビット8aからターゲット
９までの距離Ｌと、所望のさし角度θによって穿孔機４
を所定の角度に据えつけたときの切羽１からターゲット
９までの距離L1とからトンネル２の外周壁面とターゲッ
ト９までの距離（段差）ｈを制御装置15によって計算し
たのち、この計算値から切羽１から距離L1だけ後方で且
つ計画断面より距離ｈだけトンネル内側における仮想ト
ンネル断面を照射するためのトータルステーション14
（レーザ光線発振器３）の仰、俯角と旋回角とを制御装
置15によって計算し、トータルステーション14に指令を
発してレーザ光線発振器３から上記仮想トンネル断面の
外周線1'を照射16させる。

【００２３】次いで、穿孔機４の先端ビット8aを上記位
置に当接させたまゝ、その当接点を支点として穿孔機４
のガイド台７の後端を移動させ、ターゲット９の所定位
置に上記仮想トンネル断面を照射する上記レーザ光線の
照射線16を受光させれば、穿孔機４の穿孔方向、即ち、
先端にビット8aを装着したロッド体８を所定のさし角度
に設定し得るものである。

【００２４】こうして、穿孔機４のさし角度が設定され
ると、上記方法同様にロッド体８を打撃回転させながら
切羽１の外周から計画トンネル掘削方向に所望深さのス
ロット又は孔12を穿設するものである。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載し
た方法によれば、トンネル後方に設置したレーザ光線発
振器からトンネル切羽の計画トンネルの外周に向かって
トンネルに平行なレーザ光線を照射するので、穿孔機の
ロッド体先端ビットをその照射点に当てがうだけで、計
画トンネルの所定位置に簡単且つ正確にセットし得るも
のである。さらに、この状態から穿孔機のビットを支点
として穿孔機の後端をレーザ光線側に移動させ、その後
端に突設しているターゲットにレーザ光線を受光させる
ことにより、受光点と上記ドリル先端ビットの当接点と
から穿孔機のさし角度を容易に且つ精度よく設定するこ
とができ、穿孔作業が正確かつ能率よく行えるものであ
る。

【００２６】また、本発明の請求項２に記載の方法によ
れば、トンネル後方の任意の位置からレーザ光線を計画
トンネルの切羽外周に向かって照射するので、レーザ光
線発振器の設置作業の簡素化が図られて作業能率が向上
するばかりでなく、その照射点に穿孔機の先端ビットを
当てがったのち、穿孔機の先端ビットからターゲットの
距離だけ後方における穿孔方向の後方延長線上の仮想ト
ンネル断面の外周にレーザ光線を照射してこのレーザ光
線に穿孔機後端のターゲットを合わせるものであるか
ら、曲線トンネルを掘削する場合であっても、その計画
線に対して穿孔機の穿孔傾斜角度、即ち、さし角度と穿
孔方向とを簡単且つ精度よく設定し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施している状態の簡略縦断側面
図、

【図２】レーザ光線発振器を装備したガイドレールの正
面図、

【図３】穿孔装置の側面図、

【図４】角度設定方法の説明図、

【図５】本発明の別な方法を実施している状態の簡略縦
断側面図、

【図６】図５の状態から仮想トンネル断面の外周部を照
射した状態の簡略縦断側面図、

【図７】従来のさし角度設定方法を示す側面図。

【符号の説明】

１ 切羽 ２ トンネル ３ レーザ光線発振器 ４ 穿孔機 ７ ガイド台 ８ ロッド体 8a ビット ９ ターゲット 11 レーザ光線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 次郎 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 牧田 孝光 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内 (56)参考文献 特開 昭59−187995（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21C 11/00 E21D 9/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル後方に設置したレーザ光線発振
   器からトンネル切羽の計画トンネルの外周に向かってト
   ンネルに平行なレーザ光線を照射し、その照射点に、後
   端にターゲットを突設している穿孔機のロッド体の先端
   ビットを当接させたのちこの照射点を支点として穿孔機
   の後端をレーザ光線側に移動させてターゲットを受光さ
   せ、その受光点と上記先端ビットの当接点とから穿孔機
   を所定のさし角度となるように設定することを特徴とす
   る穿孔機の穿孔角度設定方法。
2. 【請求項２】 トンネル後方の任意の位置に設置したレ
   ーザ光線発振器からトンネル切羽の計画トンネルの外周
   に向かってレーザ光線を照射し、その照射点に、後端に
   ターゲットを突設している穿孔機のロッド体の先端ビッ
   トを当接させたのち、該先端ビットからターゲットの距
   離だけ後方における穿孔方向の後方延長線上の仮想トン
   ネル断面の外周にレーザ光線を照射してこのレーザ光線
   にターゲットを合わせることにより穿孔機を所定のさし
   角度に設定することを特徴とする穿孔機の穿孔角度設定
   方法。
3. 【請求項３】 レーザ光線の照射位置をビットとガイド
   台先端の距離だけトンネル外周より内側に照射し、その
   照射点にガイド台先端を当接することを特徴とする請求
   項１又は請求項２記載の穿孔機の穿孔角度設定方法。