JP3383857B2

JP3383857B2 - 管体の推進工法

Info

Publication number: JP3383857B2
Application number: JP18045299A
Authority: JP
Inventors: 輝久南野; 憲治古橋
Original assignee: 南野建設株式会社
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2003-03-10
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: JP2001003683A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、曲線状に推進され
る先頭の管体の位置を、位置測定装置で測定して、複数
の管体を計画軌道に沿って自動的に曲線状に敷設する管
体の推進工法に関する。【０００２】【従来の技術】従来、管体を曲線状に敷設する推進装置
・推進工法では、特許第２６３０５５７号公報や特許第
２８０８４２１号公報等に記載されているものが知られ
ていた。【０００３】前者の特許第２６３０５５７号公報に記載
されている推進装置・推進工法では、先頭管体が、水平
方向の方位を検出する方位センサと、鉛直方向の縦軸角
を検出する縦軸角センサとを備えて、先頭管体の方位角
と縦軸角とが検出され、制御装置が、中押し検出センサ
と元押しセンサとの信号を用いて、先頭管体の推進距離
を算出し、所定の開口調整ジャッキ群を制御して、３次
元の軌道に沿って自動的に複数の管体を推進するもので
あった。【０００４】後者の特許第２８０８４２１号公報に記載
されている推進装置では、隧道の一端側の立坑内にトー
タルステーションが設置されるとともに、先頭管体と隧
道の中間部位とに反射鏡が設置され、トータルステーシ
ョンから発する光波を、中間の反射鏡を経て、先頭管体
の反射鏡に反射させて折り返させ、再度、中間の反射鏡
を経て、トータルステーションに戻すことにより、立坑
からの先頭管体の３次元的位置を測定し、制御装置が、
所定の開口調整ジャッキ群を制御して、３次元の軌道に
沿って自動的に複数の管体を推進するものであった。【０００５】【発明が解決するための課題】しかし、前者の特許第２
６３０５５７号公報の推進装置・推進工法では、方位セ
ンサと縦軸角センサとに、各種原理に基ずくジャイロが
使用され、これらのジャイロは、誤差が時間とともに増
大する傾向があることから、誤差の修正に手間がかかる
こととなって、改善の余地があった。【０００６】また、後者の特許第２８０８４２１号公報
の推進装置では、中間に配置させる反射鏡を、後方から
の光波を前方側の反射器に送ることができるように調整
するとともに、先頭管体の反射鏡を後方の反射器に正対
させるように調整して、光波をトータルステーションに
送り返す必要があることから、それらの反射器の調整が
微妙な調整であることから、手間がかかって、これま
た、改善の余地があった。【０００７】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、先頭管体の位置測定を誤差を抑えて迅速に行なえ、
かつ、高い精度で容易に、管体を計画軌道データに沿っ
て自動的に曲線状に敷設できる管体の推進工法を提供す
ることを目的とする。【０００８】【課題を解決するための手段】本発明に係る推進工法
は、複数の管体が、最後部側の立坑に配置される元押し
ジャッキにより順次推進されるとともに、先頭の管体
が、該先頭管体の後続の管体との間に介在される開口調
整ジャッキ群によって、所定の方向に操作されながら、
隧道を掘削しつつ、前記複数の管体を曲線状に敷設する
にあたり、制御装置が、前記先頭管体の前記立坑に対す
る２次元若しくは３次元の位置を測定可能な位置測定装
置を利用して、前記先頭管体の位置を認識し、前記先頭
管体の推進位置を予め入力されていた地球座標系での計
画軌道データに一致させるように、前記開口調整ジャッ
キ群を制御して、前記複数の管体を曲線状に敷設する管
体の推進工法であって、前記位置測定装置が、光波を反
射する反射器、及び、該反射器に光波を反射させて前記
反射器までの距離と角度とを測定するトータルステーシ
ョン、を備えて、前記先頭管体の前記立坑からの２次元
若しくは３次元の位置を測定可能な光学系測定装置と、
前記先頭管体の軸方向における水平方向の方位角を測定
可能なジャイロ、若しくは、前記先頭管体の軸方向にお
ける水平方向の方位角と前記先頭管体の軸方向における
鉛直方向の縦軸角とを測定可能なジャイロを備えるとと
もに、前記先頭管体のロール角を測定可能なロール角セ
ンサを備えて、前記先頭管体の前記立坑からの２次元若
しくは３次元の位置とロールとを測定可能なジャイロ系
測定装置と、の２種類を具備して構成され、前記トータ
ルステーションが、発光部及び受光部を有した光学部、
該光学部を上下左右へ振り可能な回動手段、及び、該回
動手段の作動を制御するとともに前記光学部からの信号
を電気的に処理して距離と角度とを測定する制御部と、
を備えて、前記立坑と前記先頭管体との間に所定数配置
され、前記反射器が、コーナキューブリフレクタからな
るとともに、後方から発する光波を入射させて後方へ反
射させるように前記先頭管体に配置される先頭反射器
と、前方から発する光波を前方へ反射させるように前記
立坑に配置される立坑反射器と、前記立坑と前記先頭管
体との間に複数のトータルステーションが配置される場
合に、各トータルステーションの近傍にそれぞれ配置さ
れて、各々が、配置されたトータルステーションの近傍
のトータルステーションが発する光波を送り返す中間反
射器と、から構成され、前記トータルステーションが、
前記光学部を上下左右にふらせて後方における直後の前
記反射器に向け、前記発光部から発する光波を、後方に
おける直後の前記反射器に反射させて、前記受光部に送
り返し、後方における直後の前記反射器から前記トータ
ルステーションまでの距離と角度とを測定するととも
に、前記光学部を上下左右にふらせて前方における直前
の前記反射器に向け、前記発光部から発する光波を、前
方における直前の前記反射器に反射させて、前記受光部
に送り返し、前方における直前の前記反射器から前記ト
ータルステーションまでの距離と角度とを測定する構成
として、前記制御装置が、前記ジャイロ系測定装置を利
用して、前記先頭管体の前記立坑に対する２次元若しく
は３次元の位置を、地球座標系で認識して、前記計画軌
道データと一致させるように、前記先頭管体の位置と計
画軌道データとの誤差を、前記先頭管体を基準とする管
体座標系に変換するとともに、前記ロール角センサによ
って検出した前記先頭管体のロール角分を補正して、前
記開口調整ジャッキ群を制御し、前記複数の管体を曲線
状に敷設するとともに、前記管体の推進停止時に、前記
光学系測定装置からの距離と角度との信号から、前記先
頭管体の前記立坑からの２次元若しくは３次元の地球座
標系での位置を測定して、前記ジャイロ系測定装置によ
る前記先頭管体の位置の測定データの誤差を、修正する
ことを特徴とする。【０００９】【００１０】【００１１】【００１２】【００１３】【００１４】【発明の効果】本発明に係る管体の推進工法では、先頭
管体の位置を測定する位置測定装置が、光波を反射する
反射器、及び、反射器に光波を反射させて反射器までの
距離と角度とを測定するトータルステーション、を備え
て、先頭管体の前記立坑からの２次元若しくは３次元の
位置を測定可能な光学系測定装置と、先頭管体の軸方向
における水平方向の方位角を測定可能なジャイロ、若し
くは、先頭管体の軸方向における水平方向の方位角と先
頭管体の軸方向における鉛直方向の縦軸角とを測定可能
なジャイロを備えて、先頭管体の立坑からの２次元若し
くは３次元の位置を測定可能なジャイロ系測定装置と、
の２種類を具備して構成されている。【００１５】そのため、ジャイロ系測定装置によって、
常時、先頭管体の立坑からの位置を測定して、誤差を生
じても、その誤差を、光学系測定装置による先頭管体の
位置の測定データで、修正することができる。【００１６】すなわち、測定に時間を要する光学系測定
装置が、常時、先頭管体の位置を測定するのでは無く、
立坑に新たな管体を配置させる際の段取り時等の管体の
推進停止時に、先頭管体の位置を測定し、その光学系測
定装置の測定時間外における先頭管体の推進時に、ジャ
イロ系測定装置によって先頭管体の位置を、誤差を修正
して、測定することから、効率的に管体を推進すること
ができる。【００１７】【００１８】そして、光学系測定装置では、トータルス
テーションが、まず、光学部を上下左右にふらせて後方
における直後の反射器に向け、発光部から発する光波
を、後方における直後の反射器に反射させて、受光部に
送り返し、後方における直後の反射器からトータルステ
ーションまでの距離と角度とを測定し、ついで、光学部
を上下左右にふらせて前方における直前の反射器に向
け、発光部から発する光波を、前方における直前の反射
器に反射させて、受光部に送り返し、前方における直前
の反射器からトータルステーションまでの距離と角度と
を測定すれば、制御装置が、光学系測定装置からの距離
と角度との信号から、先頭管体の立坑からの２次元若し
くは３次元の位置を測定することができる。【００１９】この場合、隧道が、所定数のトータルステ
ーションで直線的に分割され、制御装置が、それらの分
割区間を、光学系測定装置のトータルステーションとそ
の前後の反射器とを利用して、測定することによって、
立坑に対する先頭管体の位置を正確に測定できることか
ら、従来のジャイロを利用する場合に比べ、誤差を抑え
て、極めて高精度に先頭管体の位置を測定できる。【００２０】そして、反射器は、微妙な角度調整を行な
わなくとも、単に、近傍のトータルステーションの発光
部から発した光波をそのトータルステーションの受光部
に送り返すだけであり、コーナキューブリフレクタ等を
利用すれば、角度を調整せずに、光波の送り返しが行な
えることから、迅速に、トータルステーションが、近傍
の反射器までの距離と角度を測定できる。【００２１】したがって、本発明に係る管体の推進工法
では、先頭管体の位置測定を誤差を抑えて迅速に行な
え、かつ、高い精度で容易に、管体を計画軌道データに
沿って自動的に曲線状に敷設できる。【００２２】また、ジャイロ系測定装置が、先頭管体の
ロール角を測定可能として、制御装置に電気的に接続さ
れたロール角センサを設けて構成されれば、３次元軌道
を推進される際に、先頭管体が、自然発生的にロールし
ても、制御装置が、ロール角センサからその先頭管体の
ロールを検知して、的確に、開口調整ジャッキ群を制御
することができる。【００２３】さらに、制御装置が、先頭管体の位置を、
地球固定座標系で測定し、その測定値と計画軌道データ
との誤差を、先頭管体を基準とする管体座標系に変換し
て、開口調整ジャッキ群を制御すれば、先頭管体の横ず
れを的確に修正しつつ、高精度に管体を曲線状に敷設す
ることができる。【００２４】なぜなら、特許第２８０８４２１号公報等
に記載された従来工法の開口調整ジャッキ群の制御で
は、制御装置が、先頭管体の位置を、立坑を基準とした
地球固定座標系のＸＹＺ座標軸上で測定し、その測定値
に基づいて、計画軌道データ上での先頭管体の方向を算
出し、その方向に向くように、開口調整ジャッキ群を制
御していた。そのため、管体の推進時に、先頭管体が、
その管体の軸方向と直交する方向に横ずれした場合に
は、その横ずれが修正されない状態で、推進される場合
が生じ、さらに、その横ずれが重なると、計画軌道とず
れの誤差を生じた状態で、管体が敷設されてしまう。【００２５】これに対し、本発明のように、制御装置
が、先頭管体の位置を、地球固定座標系で測定し、その
測定値と計画軌道データとの誤差を、先頭管体を基準と
する管体座標系に変換すれば、その管体座標系での先頭
管体の横ずれを把握できて、その横ずれを修正しつつ、
開口調整ジャッキ群を調整できるからである。【００２６】【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。【００２７】実施形態で使用する推進装置Ｐは、図１に
示すように、複数の鋼管やヒューム管等の管体１１、開
口調整ジャッキ１３、緩衝材２０、先頭の管体１１Ａの
前端側に配置される刃口やシールド機等からなる先導管
３２、元押しジャッキ３３、位置測定装置Ｍ、及び、制
御装置７０を備えて構成されている。また、位置測定装
置Ｍは、光学系測定装置４０とジャイロ系測定装置６０
とを備えて構成されている。【００２８】開口調整ジャッキ１３は、油圧ジャッキ１
４を利用するものであり、図２・３に示すように、管体
１１・１１相互の端面付近に、所定のブラケット（図符
号省略）を固着させて、上下左右から４５°ずらして４
個ずつ配設され、４個ずつで１つの開口調整ジャッキ群
１２を構成することとなる。【００２９】なお、大径の管体１１の場合には、図４・
５に示すように、開口調整ジャッキ１３を使用して、そ
れらの両端と管体１１の端面との間に、鋼板製の当板２
１と硬質ゴム板からなる緩衝材２２とを配置させても良
く、さらに、開口調整ジャッキ群１２として、実施形態
で設けた位置に複数個ずつの開口調整ジャッキ１３を設
けるようにしても良い。【００３０】また、管体１１を鋼管製とする場合には、
管体１１の端部側に、直接、開口調整ジャッキ１３の取
付ブラケットを固定させても良い。【００３１】開口調整ジャッキ１３の機構を簡単に説明
すると、開口調整ジャッキ１３は、シリンダ１４ａ内で
往復移動可能なピストンロッド１４ｂを配置させた油圧
ジャッキ１４と、ピストンロッド１４ｂのストロークを
検出可能なエンコーダ等からなる開口調整検出センサ１
５と、油圧ジャッキ１４に所定の油圧を与える電磁弁１
６と、開口調整検出センサ１５からの信号を入力して電
磁弁１６を制御する演算器１８と、を備えて構成されて
いる（図６参照）。【００３２】なお、演算器１８は、ピストンロッド１４
ｂが所定のストロークとなるように、後述する制御装置
本体７１の演算部７１ｂ（図１７参照）からの水平・鉛
直コマンド信号とセンサ１５からの信号の差を演算する
ものであり、その出力により、電磁弁１６が制御される
こととなる。【００３３】この制御は、土中での管体１１を推進させ
る工法であることから、速い応答でなくとも良く、例え
ば、開口調整ジャッキ１３を伝達函数の形で表わすと、
図７に示すようになる。ここで、Ｋはゲイン、Ｓは積分
を表わす。【００３４】そして、この制御では、油圧ジャッキ１４
は、電磁弁６を流れる油量を積分した形でピストンロッ
ド１４ｂを作動させることとなり、制御装置本体７１の
演算部７１ｂからの水平・鉛直コマンド信号とセンサ１
５からの信号との差がある限り、それが積分された形
で、油圧ジャッキ１４が作動されることとなって、コマ
ンド信号とセンサ１５からの信号とが零となるまで作動
されることとなる。また、電磁弁１６と演算器１８は、
それぞれ、入力に比例した出力を出すリニアな特性のも
のでも良いが、コストの面で、演算器１８を、ＰＷＭ
（パルス幅変調）方式としたり、オンオフ特性として、
全体として等価的に比例特性となるものとしても良い。【００３５】このような開口調整ジャッキ１３を備えた
開口調整ジャッキ群１２では、管体１１・１１間の４個
の内の左右若しくは上下の２つずつの各々に、制御装置
本体７１からのコマンド信号を入力させれば、管体１１
・１１間に所定の開口差を設けることができる。【００３６】この開口調整ジャッキ群１２は、後続の管
体１１が、先行する管体１１の掘削した隧道１に沿って
進み易いことから、必ずしも全ての管体１１・１１間に
設ける必要はない。そのため、実施形態の場合には、開
口調整ジャッキ群１２が、先頭の管体１１Ａを計画軌道
に沿って敷設するために、先頭管体１１Ａと第２番目の
管体１１Ｂとの間と、第２番目の管体１１Ｂと第３番目
の管体１１Ｃとの間と、に配設され、後方の管体１１間
には、緩衝材２０を配設させている。【００３７】緩衝材２０は、管体１１の端面に当接可能
な連続状若しくは断続的な円環状として、発泡プラスチ
ック材から形成され、一方の管体１１の端面に接着され
ている。緩衝材２０は、先頭管体１１Ａの軌跡に追従し
て、後続の管体１１相互間に開口差が生じようとする
際、軌跡の曲線の内側部位を圧縮させて、管体１１を先
頭管体１１Ａの曲線の軌跡に追従させるとともに、管体
１１の端面に働く推進力を平均化する役目を果すことと
なる。そして、緩衝材２０は、開口調整ジャッキ１３よ
りコストが安価なため、管体１１の敷設後に回収しなく
とも良く、施工コストの上昇を防ぐことができることか
ら、工費の低減化を図るために、実施形態の場合には、
第３番目以後の管体１１相互間に、この緩衝材２０を配
設させている。【００３８】また、管体１１・１１相互の縁周囲と開口
調整ジャッキ群１２若しくは緩衝材２０の周囲とには、
それらを覆う鋼板からなる円筒形の覆い管３０が配設さ
れている。覆い管３０は、図２〜５に示すように、管体
１１の後部外周面に固着されるとともに、管体１１の外
周面に配設されるゴムリング３１に圧接され、開口調整
ジャッキ群１２の周囲の水密性を確保することとなる。【００３９】元押しジャッキ３３は、油圧ジャッキから
構成され、管体１１を推進させるためのものであって、
計画軌道の始点となる位置に掘削された立坑２内に複数
配置され、立坑２の内周面の一面を支持壁３６とし、各
元押しジャッキ３３のピストンロッド３３ａを同時に伸
ばして管体１１を推進させることとなる。【００４０】なお、ピストンロッド３３ａのストローク
は、管体１１の全長より短いため、鋼板等からなるスペ
ーサ３４を複数利用して管体１１を推進させることとな
る。ちなみに、各ピストンロッド３３ａのストロークが
大きければ、スペーサ３４は不要となる。【００４１】また、各開口調整ジャッキ１３や元押しジ
ャッキ３３に油圧を供給する油圧源は、元押ジョッキ３
３の油圧源３８が、立坑２の近傍に配設され、各開口調
整ジャッキ１３の油圧源３９が、先頭管体１１Ａの近傍
の後続管体１１Ｂに配設されている。後述するトータル
ステーション４１や回収台車５４等を駆動させるための
電源７７は、立坑２の近傍における制御装置７０に配設
されている（図１・１３参照）。【００４２】さらに、この推進装置Ｐでは、管体１１に
対して先導管３２・開口調整ジャッキ群１２・緩衝材２
０等を予め組み付けた３つのＡ・Ｂ・Ｃのユニット単位
で推進させる。ユニットＡは、管体１１の先端に先導管
３２を取り付けるとともに、管体１１の後端に開口調整
ジャッキ群１２と覆い管３０とを取り付けて構成され
る。ユニットＢは、管体１１の後端に開口調整ジャッキ
群１２と覆い管３０とを取り付けて構成される。ユニッ
トＣは、管体１１の後端に緩衝材２０と覆い管３０とを
取り付けて構成される。【００４３】そして、ユニットＡの先頭管体１１Ａに
は、位置測定装置Ｍの後述する光学系測定装置４０の先
頭反射器５１と、ジャイロ系測定装置６０の横ジャイロ
６１及び縦ジャイロ６２と、が設置されている。先頭反
射器５１の設置位置は、距離の算出が容易となるよう
に、隧道１のセンターライン上となる先頭管体１１Ａの
中央位置に配置させることが望ましい。また、所定のユ
ニットＣの管体１１内には、後述するトータルステーシ
ョン４１が設置される。さらに、立坑２には、計画軌道
のセンターライン上に、光学系測定装置４０の立坑反射
器５３が配設されている。【００４４】また、ユニットＡの先頭管体１１Ａには、
重力を利用したセンサまたはジャイロで構成されて、先
頭管体１１Ａのロール角を検出するロール角センサ６３
が設けられている。【００４５】実施形態の位置測定装置Ｍは、図１に示す
ように、光学系測定装置４０とジャイロ系測定装置６０
とから構成されている。光学系測定装置４０は、ユニッ
トＡの先頭管体１１Ａに配置される先頭反射器５１と、
立坑２内に配置される立坑反射器５３と、先頭反射器５
１と立坑反射器５３とを見通しできる位置のユニットＣ
の管体１１に配置されるトータルステーション４１と、
を備えて構成されている。さらに、実施形態の場合に
は、立坑２内に配置される補助器４６と、トータルステ
ーション４１に近接して配置される中間反射器５２と、
を備えて構成されている。ジャイロ系測定装置６０は、
先頭管体１１Ａにそれぞれ配置される横ジャイロ６１、
縦ジャイロ６２、及び、ロール角センサ６３、を備えて
構成される。【００４６】なお、トータルステーション４１と中間反
射器５２とは、隧道１の曲線状況によって、適宜、増加
させる。【００４７】横ジャイロ６１と縦ジャイロ６２とは、リ
アルタイムで先頭管体１１Ａの位置を測定するために使
用される。これらの横・縦ジャイロ６１・６２は、各種
原理に基づくジャイロ、すなわち、回転するコマを用い
る機械式ジャイロ、棒の共振を利用する振動ジャイロ、
流体の偏位を利用するガスジャイロ、あるいは、光ファ
イバの中を通るレーザ光を利用するファイバジャイロ
等、を使用することができる。横・縦ジャイロ６１・６
２は、時間とともに増加する性質のドリフト誤差を生ず
る。しかし、光学系測定装置４０により、先頭管体１１
Ａの位置を正確に測定して、その測定データを制御装置
本体７１に記憶させた際に、それらの横・縦ジャイロ６
１・６２をリセットし、横・縦ジャイロ６１・６２の出
力を零にすれば、横・縦ジャイロ６１・６２の誤差を修
正することができる。また、工期の増大を著しく招かな
い範囲で、光学系測定装置４０による先頭管体１１Ａの
位置測定の間隔を短くすれば、横・縦ジャイロ６１・６
２の誤差は、問題とならないような程度に抑えることが
できる。したがって、このような使用範囲では、横・縦
ジャイロ６１・６２は、小型で安価なものを使用するこ
とができる。【００４８】なお、実施形態の場合には、立坑２に管体
１１を配置させる際の段取り時等の、管体１１の推進停
止中に、光学系測定装置４０が、先頭管体１１Ａの位置
の測定を行なう。【００４９】ジャイロ系測定装置６０による先頭管体１
１Ａの位置の測定原理について述べると、先頭管体１１
Ａが２次元軌道を推進する場合には、図８に示すように
なり、光学系測定装置４０による先頭管体１１ＡのＸＹ
平面での位置データを、ｘ₀・ｙ₀ とし、光学系測定装
置４０による先頭管体１１ＡのＸＹ平面での角度データ
を、ψ₀ とし、先頭管体１１Ａの推進速度を、ｖ₁ とす
れば、データｘ₀ ・ｙ ₀ ・ψ₀ は、光学系測定装置４０
の測定完了毎に、制御装置本体７１に保持して記憶さ
れ、横ジャイロ６１は、その都度、リセットを完了し
て、以後、先頭管体１１Ａの方位角変化ψを検出する。
そして、リセット後の先頭管体１１Ａの位置（ｘ，ｙ）
は、ｘ＝∫ｖ₁ cos （ψ₀ ＋ψ）ｄｔ …(1) ｙ＝∫ｖ₁ sin （ψ₀ ＋ψ）ｄｔ …(2) の(1) ・(2) 式に算出されて、光学系測定装置４０によ
る測定完了後の先頭管体１１Ａの位置変化、ｘ・ｙが得
られる。【００５０】そして、立坑２を基準とする地球固定座標
系の先頭管体１１Ａの位置（Ｘ，Ｙ）は、Ｘ＝ｘ₀ ＋ｘ …(3) Ｙ＝ｙ₀ ＋ｙ …(4) の(3) ・(4) 式により、リアルタイムで求めることがで
きる。【００５１】さらに、先頭管体１１Ａが３次元の軌道を
推進する場合には、図９に示すようになり、光学系測定
装置４０による先頭管体１１ＡのＺ軸方向の位置データ
を、ｚ₀ とし、光学系測定装置４０による先頭管体１１
ＡのＸＹ平面からの角度データを、θ₀ 、先頭管体１１
Ａの推進速度を、ｖとすれば、データｚ₀ ・θ₀ は、光
学系測定装置４０の測定完了毎に、制御装置本体７１に
保持して記憶され、縦ジャイロ６２は、その都度、リセ
ットを完了して、以後、先頭管体１１Ａの縦軸角変化θ
を検出する。そして、リセット後の先頭管体１１Ａの位
置（ｚ）は、ｚ＝∫ｖ sin（θ₀ ＋θ）ｄｔ …(5) の(5) 式により算出されて、光学系測定装置４０による
測定完了後の先頭管体１１Ａの位置変化、ｚが得られ
る。【００５２】そして、立坑２を基準とする地球固定座標
系の先頭管体１１Ａの位置（Ｚ）は、Ｚ＝ｚ₀ ＋ｚ …(6) の(6) 式により、リアルタイムで求めることができる。【００５３】なお、３次元の計画軌道は、一般に、横の
軌道に対しては、水平面に投影した軌道において、直線
と円弧との組み合わせとし、縦の軌道に対しては、軌道
を含む鉛直曲面８３を垂直な平面に引き延ばした軌道に
おいて、直線と円弧との組み合わせてとして規定される
（図１８・１９参照）。【００５４】そのため、図９のＺ軸方向と直交する軸
は、ＸＹ平面上での軌道の長さ（Ｈ）に対応することと
なる。【００５５】また、３次元軌道の場合、横ジャイロ６１
の検出する方位角変化から(1) ・(2) 式を算出する場合
には、その横ジャイロ６１の検出値ψ_B は、縦軸角の変
化が含まれることから、(1) ・(2) 式に代入するψは、 ψ＝ψ_B ／ cos（θ₀ ＋θ） …(7) の(7) 式を演算し、その値を(1) ・(2) 式に代入して、
計算する。【００５６】さらに、３次元軌道の場合、先頭管体１１
ＡのＸＹ平面での推進速度ｖ₁ は、縦軸角の変化が含ま
れることから、ｖ₁ ＝Ｖ cos（θ₀ ＋θ） …(8) の(8) 式を演算し、その値を(1) ・(2) 式に代入して、
計算する。【００５７】さらにまた、推進速度Ｖは、元押しジャッ
キ３３に装備したストローク計３５の単位時間変化で測
定する。【００５８】さらに、３次元曲線の軌道を先頭管体１１
Ａが推進される際には、自然発生的にロールする。例え
ば、上昇角度が１０°を保って、９０°旋回すると、先
頭管体１１Ａは、１０°ロールする。【００５９】そのため、横・縦ジャイロ６１・６２が検
出するヨー角とピッチ角は、先頭管体１１Ａ自体の角度
変化であり、求める位置データは、立坑２を基準とする
先頭管体１１Ａの地球固定座標系のデータである。【００６０】すなわち、地球固定座標系のヨー角を、ψ
とし、地球固定座標系のピッチ角を、θとし、横ジャイ
ロ６１が検出するヨー角を、ψ_B とし、縦ジャイロ６２
が検出するピッチ角を、θ_r として、ロール角センサ６
３が検出するロール角を、φとすれば、まず、(7) 式よ
り、 ψ_r ＝ψ_B ／ cos（θ₀ ＋θ） …(9) の(9) 式の関係があり、さらに、図１０に示すように、 ψ＝ψ_r cosφ＋θ_r sinφ …（10） θ＝θ_r cosφ−ψ_r sinφ …（11）の関係があることから、(9) ・（10）・（11）式を利用
して、横・縦ジャイロ６１・６２の検出値、すなわち、
管体固定座標系におけるヨー角ψ_B （ψ_r ）、ピッチ角
θ_r から、地球固定座標系のヨー角ψ、ピッチ角θに変
換することができる。なお、ヨー角は、右回りを正、ピ
ッチ角は、頭上げを正としている。【００６１】そして、(9) ・（10）・（11）式で算出値
したψとθとを、(1) ・(2) ・(5)式に代入し、ｘ、
ｙ、ｚを算出して、さらに、それらの値を(3) ・(4) ・
(6) 式に代入すれば、先頭管体１１Ａがロールした場合
の、立坑２を基準にした地球固定座標系の先頭管体１１
Ａの位置座標を求めることができる。【００６２】つぎに、光学系測定装置４０について説明
すると、トータルステーション４１は、電子光学的に測
定地点の距離と角度を測定して、それらの値をデジタル
表示できる公知のものであり、それぞれ、赤外線のビー
ムを発する発光部４２ａ及び発光部４２ａから発した光
波を受光する受光部４２ｂを有した光学部４２と、光学
部４２を上下左右に振り可能な回動手段４３と、回動手
段４３の作動を制御するとともに光学部４２からの信号
を電気的に処理して距離と角度を測定する制御部４４
と、を備えて構成されている（図１１・１４・１５参
照）。【００６３】なお、補助器４６は、トータルステーショ
ン４１と同様な構成であり、図１４・１５に示すよう
に、トータルステーション４１と同様な、発光部４７ａ
・受光部４７ｂを有した光学部４７と、回動手段４８
と、制御部４９と、を備えて構成され、水平に設置され
るように、後述する自動整凖台５８に設置されている。【００６４】また、トータルステーション４１と補助器
４６の制御部４４・４９は、距離と角度の測定データを
電気信号として出力することができ、ＲＳ−２３２Ｃや
ＲＳ−４２２等のインターフェースを介在させて、制御
装置本体７１と所定の配線で接続されている。【００６５】さらに、回動手段４３・４８は、光学部４
２・４７を支持するジンバルと、光学部４２・４７を上
下方向に回動させるようにジンバルに連結される縦サー
ボモータと、光学部４２・４７を左右方向に回動させる
ようにジンバルを保持する横サーボモータと、を備えて
構成されている（図１４・１５参照）。こられの各サー
ボモータには、エンコーダが内蔵されている。【００６６】先頭反射器５１、立坑反射器５３、及び、
中間反射器５２は、トータルステーション４１・４６の
発光部４２ａ・４７ａが発する光波を、入射方向と平行
に反射させるものであり、実施形態の場合、コーナキュ
ーブリフレクタが使用されている。このコーナキューブ
リフレクタは、互いに高精度に直交する三面の平面鏡を
組み合わせた構造であり、入射光を入射方向に正確に反
射させる。【００６７】そして、先頭反射器５１は、先頭管体１１
Ａに対して、後方から入射する光波を後方へ反射できる
ように、後方側へ向いて設置されている。立坑反射器５
３は、補助器４６における回動手段４８のジンバルから
延びるブラケット４９に固定され、前方から入射する光
波を前方へ反射できるように、光学部４７の向きと同じ
側の前方側へ向いて、設置されている。さらに、中間反
射器５２は、トータルステーション４１における回動手
段４３のジンバルから延びるブラケット４５に固定さ
れ、後方から入射する光波を後方へ反射できるように、
光学部４２の向きと反対側の後方側へ向いて、設置され
ている。【００６８】なお、補助器４６は、後述する基準線Ｏ_XY
・Ｏ_HZを設定する際の補助として使用されるものであ
り、必ずしも必要なもので無く、補助器４６を省略する
場合には、立坑反射器５３は、前方から入射する光波を
前方へ反射できるようにして、立坑２の支持壁３６に設
置する。【００６９】そして、実施形態のトータルステーション
４１と中間反射器５２とは、図１４・１５に示すよう
に、自走可能な回収台車５４に搭載されている。【００７０】回収台車５４は、管体１１の推進時には、
管体１１に停止された状態で推進され、施工終了後に、
トータルステーション４１と中間反射器５２とを回収す
るために、走行させるものである。この回収台車５４
は、下部の両側に無限軌道５７・５７を配設させて構成
され、無限軌道５７・５７は、減速機付きの駆動モータ
で駆動される駆動輪５５と従動輪５６とに巻き掛けられ
ている。駆動輪５５を駆動させる駆動モータは、トータ
ルステーション４１の制御部４４とともに、所定の配線
で、電源７７と制御装置本体７１とに接続されている。
また、駆動輪５６は、停止時、減速機付きモータの抵抗
により制動を受けて、停止するが、積極的に停止させる
ために、ブレーキ装置を取り付けても良い。【００７１】なお、回収台車５４の下部の中央付近に
は、隧道１を掘削する先導管３２の動力を供給する配線
や、掘削時に生ずる泥水を立坑２側に排出する配管、あ
るいは、先行するトータルステーション４１や回収台車
５４への配線等を挿通させるように、空間５４ａが設け
られている。【００７２】また、回収台車５４の駆動手段は、管体１
１内で滑ることなく前進・後進できれば、無限軌道５７
を利用しなくとも良く、例えば、駆動輪５５と従動輪５
６とで構成しても良い。【００７３】さらに、バッテリーを搭載して、前後進を
無線指令で行なうように構成しても良く、その場合に
は、駆動モータへの配線を無くすことができる。【００７４】そして、回収台車５４の上部には、トータ
ルステーション４１と中間反射器５２とを上面側に取り
付けた自動整凖台５８が固定されている。自動整凖台５
８は、気泡水準の原理により、電子式に水平を検知する
ために、ピッチ角とロール角とを検知可能な２軸のセン
サと、ピッチ角用とロール角用の２軸のサーボモータ
と、を備えて構成され、所定時間毎、例えば３秒毎に、
トータルステーション４１の取付固定面を水平に保持で
きるように作動される。【００７５】また、トータルステーション４１は、回収
台車５４を利用して管体１１に固定されるため、管体１
１が曲線軌道を推進する時、設置された管体１１が曲線
軌道に沿って回転すれば、地球固定座標系から見て、ト
ータルステーション４１も、回転することとなる。この
時、トータルステーション４１は、その回転を自身では
測定できないため、つぎのように測定する。すなわち、
まず、トータルステーション４１は、後方の直後に位置
する反射器に対して、正確に正対する。ついで、前方の
直前の反射器に正確に正対する。この直後と直前との反
射器に対する正対時の回転角度を、１８０°から減ずる
ことにより、地球固定座標系から見たトータルステーシ
ョン４１の回転角度を求めることができる。そして、こ
の測定は、精密さが必要なことと、計画軌道の種類によ
って、トータルステーション４１の設置台数が多くなる
場合もあって、１０〜３０分程度の時間がかかる。そし
て、光学系測定装置４０の測定をより正確に行なうに
は、管体１１の推進を停止する必要がある。そのため、
立坑２に後続の管体１１を配置させる際の段取り時等
の、管体１１の推進を停止させている時に、光学系測定
装置４０で先頭管体１１Ａの位置を測定すれば良い。【００７６】実施形態の光学系測定装置４０の作動原理
について説明すると、先頭反射器５１の配置された先頭
管体１１Ａの配置位置は、立坑２の位置を基準とした地
球固定座標系での、横に関するＸＹ平面上の水平面軌道
で見れば、図１２に示すようになる。図１２は、隧道１
の水平投影面に相当する。【００７７】なお、３次元の計画軌道は、一般に、横の
軌道に対しては、水平面に投影した軌道において、直線
と円弧との組み合わせとし、縦の軌道に対しては、軌道
を含む鉛直曲面８３を垂直な平面に引き延ばした軌道に
おいて、直線と円弧との組み合わせてとして規定される
（図１８・１９参照）。【００７８】そして、立坑反射器５３とトータルステー
ション４１とのＸＹ平面での距離をＬ₁、トータルステ
ーション４１と先頭反射器５１とのＸＹ平面での距離を
Ｌ ₃とし、立坑反射器５３とトータルステーション４１
とを結ぶ直線Ｃ_XYにおけるＸＹ平面での基準線Ｏ_XYから
の角度をψ₁、トータルステーション４１と先頭反射器
５１とを結ぶ直線におけるＸＹ平面での直線Ｃ_XYからの
角度をψ₂とすれば、先頭管体１１Ａの位置（ｘ，ｙ）
は、ｘ＝Ｌ₁ × cosψ₁ ＋Ｌ₃ × cos（ψ₁ ＋ψ₂ ） …（12）ｙ＝Ｌ₁ × sinψ₁ ＋Ｌ₃ × sin（ψ₁ ＋ψ₂ ） …（13）の（12）・（13）式で（ｘ，ｙ）が求められる。【００７９】同様に、縦に関し、先頭反射器５１の配置
された先頭管体１１Ａの配置位置は、立坑２の位置を基
準とした地球固定座標系での、ＨＺ平面、すなわち、軌
道を含む鉛直曲面８３を垂直平面に引き延ばした時の平
面で見れば、図１３に示すようになる。図１３は、隧道
１の縦断面に相当する。【００８０】そして、立坑反射器５３とトータルステー
ション４１とのＨＺ平面での距離をＬ ₂、トータルステ
ーション４１と先頭反射器５１とのＨＺ平面での距離を
Ｌ₄とし、立坑反射器５３とトータルステーション４１
とを結ぶ直線Ｃ_HZにおけるＨＺ平面での基準線Ｏ_HZから
の角度をθ₁、トータルステーション４１と先頭反射器
５１とを結ぶ直線におけるＨＺ平面での直線Ｃ_HZからの
角度をθ₂とすれば、先頭管体１１Ａの位置（ｚ）は、ｚ＝Ｌ₂ × sinθ₁ ＋Ｌ₄ × sin（θ₁ ＋θ₂ ） …（14）の（14）式で（ｚ）が求められる。【００８１】また、上記Ｌ₁ 、Ｌ₃ 、Ｌ₂ 、Ｌ₄ 、ψ
₁ 、ψ₂ 、θ₁ 、及び、θ₂ は、つぎのようにして求め
る。【００８２】光学系測定装置４０が、まず、回動手段４
３を作動させて、トータルステーション４１の光学部４
２を上下左右に振らせて後方における直後の立坑反射器
５３に向け、トータルステーション４１の発光部４２ａ
から発する光波を、後方における直後の反射器５３に反
射させて、トータルステーション４１の受光部４２ｂに
送り返し、そのトータルステーション４１の立坑反射器
５３からの距離Ｌ₁₂と角度ψ₁ ・θ₁ とを測定する。【００８３】なお、測定時の基準線Ｏ_XY・基準線Ｏ
_HZは、それぞれ、基準線Ｏ_XYが、推進軌道の立坑２から
のＸＹ平面でのＹ＝０とした際の直線であり、基準線Ｏ
_HZが、推進軌道の立坑２からのＨＺ平面でのＺ＝０とし
た際の直線であり、つぎのように設定される。すなわ
ち、トータルステーション４１を立坑２内に配置させた
際に、支持壁３６に設置した立坑反射器５３にトータル
ステーション４１の光学部４２を正対させて、発光部４
２ａから発する光波を、後方における直後の反射器５３
に反射させて受光部４２ｂに送り返し、その測定値を基
準に、基準線Ｏ_XY・基準線Ｏ_HZを設定して制御部４４に
記憶させておく。ちなみに、基準線Ｏ_XY・基準線Ｏ_HZの
設定は、推進軌道が、立坑２から１０ｍ程度は、水平方
向に直線状に形成されることから、トータルステーショ
ン４１を立坑２内に設置した直後に行なわなくとも、ト
ータルステーション４１が、立坑２から水平方向にある
程度推進された時点で行なっても良い。【００８４】そして、その記憶した基準線データに基づ
いて、トータルステーション４１の測定値から演算し
て、角度ψ₁ ・θ₁ を算出する。【００８５】あるいは、実施形態のように、立坑２に補
助器４６を配置させておく場合には、基準線Ｏ_XY・基準
線Ｏ_HZは、前方に光学部４２を向けた状態でトータルス
テーション４１を立坑２に配置させ、補助器４６の発光
部４７ａから発する光波を、前方の中間反射器５２に反
射させて受光部４７ｂに送り返して、角度に関する測定
データを制御部４９に記憶させておく。ついで、トータ
ルステーション４１の光学部４２を立坑反射器５３側に
向け、トータルステーション４１が、発光部４２ａから
発する光波を、後方における直後の反射器５３に反射さ
せて受光部４２ｂに送り返し、その測定値を、制御部４
９で記憶した測定データから、換算して、基準線Ｏ_XY・
基準線Ｏ_HZを設定して、制御部４４に記憶させておけば
良い。そして、その記憶した基準線データを基に、トー
タルステーション４１の測定値から演算して、角度ψ₁
・θ₁ を算出すれば良い。この場合には、光波の測定を
補助器４６とトータルステーション４１との２段階で行
なうものの、補助器４６を使用しない場合に比べて、光
学部４２を支持壁３６に設置した立坑反射器５３に正確
に正対させなくとも良いため、基準線Ｏ_XY・基準線Ｏ_HZ
の設定が容易となる。【００８６】そして、測定した距離Ｌ₁₂は、３次元の距
離であることから、制御部４４が、ＸＹ・ＨＺ平面へ換
算するように、Ｌ₁ ＝Ｌ₁₂ cosθ₁ …（15）Ｌ₂ ＝Ｌ₁₂ …（16）として算出する。【００８７】また、制御部４４は、距離Ｌ₁₂と角度ψ₁
・θ₁ との値から演算して、それぞれのＸＹ・ＨＺ平面
における後方の立坑反射器５３からの直線Ｃ_xy・Ｃ_Hzを
算出する。【００８８】ついで、位置測定装置４０が、回動手段４
８を作動させて、後方に向いていたトータルステーショ
ン４１を前方側に向け、さらに、トータルステーション
４１の光学部４２を上下左右に振らせて前方における直
前の反射器５１に向けて、トータルステーション４１の
発光部４２ａから発する光波を、前方における直前の反
射器５１に反射させて、トータルステーション４１の受
光部４２ｂに送り返し、トータルステーション４１から
前方における直前の反射器５１までの、距離Ｌ ₃₄と、直
線Ｃ_xy・Ｃ_xzを基準とした角度ψ₂ ・θ₂ とを測定す
る。距離Ｌ₃₄は、３次元の距離であることから、制御部
４４が、ＸＹ・ＸＺ平面へ換算するように、Ｌ₃ ＝Ｌ₃₄ cos（θ₁ ＋θ₂ ） …（17）Ｌ₄ ＝Ｌ₃₄ …（18）として算出する。【００８９】ついで、制御装置７０の本体７１が、制御
部４４による距離Ｌ₁ ・Ｌ₃ ・Ｌ₂・Ｌ₄ と角度ψ₁ ・
ψ₂ ・θ₁ ・θ₂ との信号を入力して、上記（12）・
（13）・（14）式を演算し、先頭管体１１Ａの位置
（ｘ，ｙ，ｚ）を算出することとなる。【００９０】そして、上記の測定に関して、角度ψ₂ ・
θ₂ の測定では、トータルステーション４１における光
学部４２の発光部４２ａからの光波を立坑反射器５３に
当てて受光部４２ｂに戻るように、トータルステーショ
ン４１を立坑反射器５３に正確に正対させ、ついで、ト
ータルステーション４１を反転させ、光学部４２の発光
部４２ａからの光波を先頭反射器５１に当てて受光部４
２ｂに戻るように、トータルステーション４１を先頭反
射器５１に正確に正対させ、その間の回転角１８０°か
ら減ずることにより、それぞれ、ψ₂ ・θ₂ を算出する
こととなる。この測定中、トータルステーション４１を
立坑反射器５３や先頭反射器５１に正確に正対させる必
要があるため、測定に長時間かかる。そのため、１回の
測定に１０分から３０分必要である。【００９１】なお、上記の説明では、１つずつのトータ
ルステーション４１と中間反射器５２とを配置させた場
合を示したが、複数個のトータルステーション４１と中
間反射器５２とを配置させる場合でも（図１１の実線と
二点鎖線とを参照）、上記（12）〜（18）式に、増加し
たトータルステーション４１・中間反射器５２によって
分割された区間の増加分に対応させて、新たな区間分
（先頭反射器５１とその後方の直後のトータルステーシ
ョン４１との間の区間が新たに増える態様となる）の距
離Ｌ_x と角度ψ_x ・θ_x とを積算させるだけで、同様に
算出できる。【００９２】例えば、隧道１が延びて、図１１の二点鎖
線で示すトータルステーション４１（Ｆ）と立坑２との
間に新たなトータルステーション４１（後続トータルス
テーション４１Ｂ）が配置される場合、先頭管体１１ａ
に近いトータルステーション４１（先頭トータルステー
ション４１Ｆ）や後続トータルステーション４１Ｂが、
まず、後方へ向いて、後続トータルステーション４１Ｂ
がその光学部４２の光波を立坑反射器５３に反射させて
受光部４２ｂに受光させ、また、先頭トータルステーシ
ョン４１Ｆが、その光学部４２の光波を、直後の反射
器、すなわち、後方へ向いている後続トータルステーシ
ョン４１Ｂの中間反射器５２に反射させて受光部４２ｂ
に受光させる。ついで、先頭・後続トータルステーショ
ン４１Ｆ・４１Ｂが前方側へ向いて、後続トータルステ
ーション４１Ｂがその光学部４２の光波を、直前の中間
反射器５２に反射させて受光部４２ｂに受光させ、ま
た、先頭トータルステーション４１Ｆが、その光学部４
２の光波を、直前の反射器、すなわち、先頭反射器５１
に反射させて受光部４２ｂに受光させる。【００９３】すると、それぞれの先頭・後続トータルス
テーション４１Ｆ・４１Ｂが、図１２・１３の二点鎖線
も含めた図に示すように、距離Ｌ₁ （立坑反射器５３か
ら後続トータルステーション４１ＢまでのＸＹ平面での
距離）・Ｌ₃ （後続トータルステーション４１Ｂから先
頭トータルステーション４１ＦまでのＸＹ平面での距
離）・Ｌ₅ （先頭トータルステーション４１Ｆから先頭
反射器５１までのＸＹ平面での距離）・Ｌ₂ （立坑反射
器５３から後続トータルステーション４１ＢまでのＨＺ
平面での距離）・Ｌ₄ （後続トータルステーション４１
Ｂから先頭トータルステーション４１ＦまでのＨＺ平面
での距離）・Ｌ₆ （先頭トータルステーション４１Ｆか
ら先頭反射器５１までのＨＺ平面での距離）、角度ψ₁
（立坑反射器５３から後続トータルステーション４１Ｂ
までのＸＹ平面での角度）・ψ₂ （後続トータルステー
ション４１Ｂから先頭トータルステーション４１Ｆまで
のＸＹ平面での角度）・ψ₃ （先頭トータルステーショ
ン４１Ｆから先頭反射器５１までのＸＹ平面での角
度）、角度θ₁ （立坑反射器５３から後続トータルステ
ーション４１ＢまでのＨＺ平面での角度）・θ₂ （後続
トータルステーション４１Ｂから先頭トータルステーシ
ョン４１ＦまでのＨＺ平面での角度）・θ₃ （先頭トー
タルステーション４１Ｆから先頭反射器５１までのＨＺ
平面での角度）を算出でき、上記（12）〜（18）式を利
用すれば、先頭管体１１Ａの位置（ｘ，ｙ，ｚ）を算出
することとなる。【００９４】また、実施形態では、立坑２内に補助器４
６が配置されており、補助器４６の光学部４７を使用し
て、補助器４６から前方の直前の中間反射器５２までの
距離Ｌ₁₂を測定できる。そのため、制御装置本体７１で
は、トータルステーション４１と補助器４６との制御部
４４・４９からの測定値信号を入力させて、制御部４４
と制御部４９との(15)・（16）式による距離Ｌ₁ ・Ｌ₂
の信号を二重に入力させることができて、トータルステ
ーション４１の測定値信号の誤差を修正することがで
き、一層、測定精度を向上させることができる。ちなみ
に、このことは、トータルステーション４１と中間反射
器５２とが複数配置される場合でも、隣り合うトータル
ステーション４１間において、相互の測定値信号を二重
に制御装置本体７１に入力させることとなるため、測定
精度の向上に寄与できる。【００９５】さらに、実施形態では、３次元の位置測定
について説明したが、２次元の隧道の測定では、トータ
ルステーション４１や補助器４６の光学部４２・４７を
鉛直方向に傾斜させずに直立させ、光学系測定装置４０
の横角度の信号のみを使用して、先頭管体１１Ａの位置
（ｘ，ｙ）を測定すれば良い。【００９６】そして、実施形態における推進装置Ｐの制
御装置７０は、立坑２の近傍に配設され、図１６に示す
ように、制御装置本体７１、表示器７２、指示計７３、
キーボード７４、操作盤７５、電源７７等を備えて構成
されている。また、制御装置７０は、各元押しジャッキ
３３を同時に作動させる図示しない作動スイッチを備え
ている。【００９７】制御装置本体７１は、図１７に示すよう
に、２つの演算部７１ａ・７１ｂと所定の図示しない制
御部・記憶部とを備え、演算部７１ａに地球固定座標系
で表わした計画軌道データが入力される。そして、演算
部７１ａが、位置測定装置Ｍからの距離と角度との信号
から、ユニットＡの位置を演算して算出し、計画軌道デ
ータとの誤差を算出して、後述する管体座標系に変換
し、誤差を無くすように、後述する開口調整ジャッキ群
１２の操作量ＬＹ・ＬＺを演算部７１ｂにインプット
し、演算部７１ｂが、操作量ＬＹ・ＬＺに対応して開口
調整ジャッキ群１２を操作する水平コマンド信号と鉛直
コマンド信号とを出力する。【００９８】なお、制御装置本体７１の演算部７１ａに
入力される計画軌道データは、キーボード７４を利用し
て入力する。なお、このデータは、計画軌道をドラムス
キャナやカーブトレーサ等の図形読取装置を利用して制
御装置本体７１の演算部７１ａに直接入力させても良
い。また、このデータは、入力後、表示器７２で表示さ
せ、確認することができるように構成されている。【００９９】つぎに、この制御装置本体７１の制御によ
る推進装置Ｐの各ユニットＡ・Ｂ・Ｃの推進について説
明する。【０１００】なお、推進は、制御装置７０の図示しない
作動スイッチを操作して元押しジャッキ３３を逐次作動
させつつ、ユニットＡを埋設し、その後、ユニットＢ・
Ｃを順次埋設させて推進させ、さらに、適宜、トータル
ステーション４１と中間反射器５２とを搭載済みの回収
台車５４を管体１１に固定しているユニットＣを、推進
させることとなる。【０１０１】また、トータルステーション４１の制御部
４４・センサ１５・６３から延びる配線、回収台車５４
の駆動モータから延びる配線等は、省略してあるが、管
体１１を順次増設させる際に、立坑２内において、新た
な管体１１を増設させる毎に新たに継ぎ足したり、ある
いは、掘削する隧道１の長さ分、予め、準備して接続さ
せておいても良い。そのため、隧道１内に人が入ること
なく、配線等を設置できる。【０１０２】さらに、この時の位置測定装置Ｍで測定さ
れるユニットＡの位置は、推進停止中に光学系測定装置
４０がユニットＡを測定し、推進中では、ジャイロ系測
定装置６０がユニットＡを測定することから、制御装置
本体７１が、光学系測定装置４０で測定された位置デー
タに基づいて、ジャイロ系測定装置６０からの位置デー
タを修正して、ユニットＡの位置を、認識することとな
る。【０１０３】そして、図１８に示すように、立坑２から
計画軌道に沿ってユニットＡがＧ地点に到達したとす
る。図１８のＸＹＺは、地球に固定された軸、すなわ
ち、地球固定座標軸であり、０は、出発点の立坑２の位
置である。また、図１８の符号７１は、掘削中の３次元
軌道である。【０１０４】この３次元軌道８１は、既述したように、
ＸＹ平面に投影した水平面軌道８２と、垂直面軌道８４
と、で表わされる。垂直面軌道８４は、図１９に示すよ
うに、３次元軌道８１を含む鉛直曲面８３を垂直平面に
引き延ばした軌道である。Ｈは、水平面軌道の距離を表
わす。【０１０５】そして、実施形態の３次元軌道の自動推進
は、縦の垂直面軌道８４と横の水平面軌道８２とに分け
て制御系を組み、縦と横との時分割で行なう。すなわ
ち、所定時間毎、例えば、１０秒毎に切り換えて、縦と
横とを交互に制御する。制御されない休止期間は、休止
直前の値でホールドする。【０１０６】そして、Ｇ地点における計画軌道データを
読み出した値をｘ_c 、ｙ_c 、ｚ_c とし、位置測定装置Ｍ
を利用して制御装置本体７１の演算部７１ａが演算して
測定したユニットＡの位置をｘ、ｙ、ｚとすれば、両者
の差、ｘ_e ＝ｘ_c −ｘ …（19）ｙ_e ＝ｙ_c −ｙ …（20）ｚ_e ＝ｚ_c −ｚ …（21）を零にするように、ユニットＡを制御すれば、計画軌道
に施工軌道を一致させることができる。そして、実施形
態の場合、ユニットＡには、開口調整ジャッキ群１２に
おける放射状の４箇所に配置された複数の開口調整ジャ
ッキ１３が設けられており、開口調整ジャッキ群１２に
よる後続のユニットＢとの開口調整によって、縦あるい
は横の開口調整した方向にユニットＡを進行させること
ができ、そしてさらに、地球固定座標系における計画軌
道データと、同じく、地球固定座標系で測定した施工軌
道位置との差、すなわち、既述のｘ_e ，ｙ_e ，ｚ_e を、
ユニットＡを基準とする管体座標系で開口調整ジャッキ
群１２を制御すれば、正確、かつ、円滑に、計画軌道に
施工軌道を一致させることができることとなる。【０１０７】なお、制御装置本体７１の演算部７１ａに
予め入力されている３次元軌道８１の計画軌道データに
ついて説明すれば、水平面軌道８２での計画軌道は、一
般に直線と円弧で表わされることから、図２０に示すよ
うに、０を、立坑２の位置に対応する原点として、例え
ば、距離０〜Ｌ₇ を直線、距離Ｌ₇ 〜Ｌ₈ を円弧（半径
Ｒ₁ ）とし、計画軌道方位をψ_c 、計画軌道Ｘ方向距離
をｘ_c 、計画軌道Ｙ方向距離をｙ_c 、ＸＹ平面での推進
速度をＶ₁ とすれば、制御装置本体７１の演算部７１ａ
には、予め、距離０〜Ｌ₇ までは、（ｄψ_c ／ｄｔ）＝
０、距離Ｌ₇ 〜Ｌ₈ までは、（ｄψ_c ／ｄｔ）＝Ｖ₁ ／
Ｒ₁ 、及び、ψ_c の初期値ψ₀ が、それぞれ、インプッ
トされている。【０１０８】そのため、演算部７１ａが読み出しをｄｔ
毎に行ない、初期値ψ₀ を基準に、 ψ_c ＝ψ₀ ＋∫（ｄψ_c ／ｄｔ）ｄｔ …（22）を演算部７１ａが演算し、さらに、ｘ_c ＝∫Ｖ₁ cos ψ_c ｄｔ …（23）ｙ_c ＝∫Ｖ₁ sin ψ_c ｄｔ …（24）を演算すれば、（ｘ_c ，ｙ_c ）を読み出すことができ
る。【０１０９】さらに、垂直面軌道８４での計画軌道も同
様に、図２１に示すように、例えば、距離０〜Ｌ₉ を直
線、距離Ｌ₉ 〜Ｌ₁₀を円弧（半径Ｒ₂ ）とし、計画軌道
方位をθ_c 、計画軌道Ｚ方向距離をｚ_c 、ＨＺ平面での
推進速度をＶとすれば、制御装置本体７１の演算部７１
ａには、予め、距離０〜Ｌ₉ までは、（ｄθ_c ／ｄｔ）
＝０、距離Ｌ₉ 〜Ｌ₁₀までは、（ｄθ_c ／ｄｔ）＝Ｖ／
Ｒ₂ 、及び、θ_c の初期値θ₀ が、それぞれ、インプッ
トされている。【０１１０】そのため、演算部７１ａが読み出しをｄｔ
毎に行ない、初期値θ₀ を基準に、 θ_c ＝θ₀ ＋∫（ｄθ_c ／ｄｔ）ｄｔ …（25）を演算部７１ａが演算し、さらに、ｚ_c ＝∫Ｖ cosψ_c ｄｔ …（26）を演算すれば、（ｚ_c ）を読み出すことができる。【０１１１】なお、推進速度Ｖ₁ は、Ｖ₁ ＝Ｖ cosθ_C …（27）により算出できる。【０１１２】また、推進速度Ｖは、元押しジャッキ３３
に装備したストローク計３５の単位時間変化で測定す
る。【０１１３】そして、横の水平面軌道８２での制御につ
いて具体的に説明すれば、図２２に示すように、例え
ば、水平面軌道８２のｇ地点にユニットＡが到達してい
るとする。この時、制御装置本体７１の演算部７１ａ
は、計画軌道データから（ｘ_c ，ｙ_c ）を読み出すとと
もに、測定したユニットＡの位置（ｘ，ｙ）と、（19）
・（20）式とから、ｘ_e とｙ_e とを求める。【０１１４】そして、位置測定装置Ｍにより測定される
ｙの微小変化ｄｙ（単位時間変化）と水平面推進速度Ｖ
₁ とを用いて、ユニットＡの水平面軌道８２での推進角
度をψとすれば、 ψ＝ sin^-1（ｄｙ／Ｖ₁ ） …（28）で求めることができる。【０１１５】この時、ユニットＡの推進方向Ｘ_B に対し
て直角なＹ_B 方向の計画軌道に対する位置誤差をｙ_Beと
すれば、ｙ_Be＝ｙ_e cosψ−ｘ_e sinψ …（29）で求めることができ、このｙ_Beが常に零となるように、
演算部６１ｂが開口調整ジャッキ群１２における横方向
の開口調整ジャッキ１３を制御する。そして、この（2
9）式によるｙ_Beの値を零にする制御が、地球固定座標
系の測定値と計画軌道データとの誤差を、ユニットＡに
固定された座標、すなわち、ユニットＡを基準とする管
体座標系に変換して、制御することとなる。【０１１６】この制御は、例えば、Ｘ軸に比較的沿った
経路、すなわち、ψ≒０の時には、ｙ_e を零にし、逆
に、ψ≒９０の時には、ｘ_e を零にするような制御とな
る。【０１１７】そして、ｙ_Beを零にする制御は、ＰＩＤ制
御理論により行なう。すなわち、ＬＹ＝（Ｋ_D ・Ｓ＋Ｋ_P ＋Ｋ_I ／Ｓ）・ｙ_Be …（30）を演算して、制御する。【０１１８】ここに、ＬＹ：横開口調整ジャッキストロ
ーク、Ｋ_D ：微分ゲイン、Ｋ_P ：比例ゲイン、Ｋ_I ：積分ゲイン、Ｓ：微分を表わす（ラプラス変換複素パラメータ）、１／Ｓ：積分を表わす（ラプラス変換複素パラメータ）
である。【０１１９】なお、Ｋ_D は、ｙ_Beの高周波成分に有効で
あり、Ｋ_P は、ｙ_Beの全周波数域に有効であり、Ｋ_I
は、ｙ_Beの低周波成分に有効である。これらの値は、ユ
ニットＡの運動に合わせて、予め、適する値を設定して
おく。【０１２０】つぎに、縦の垂直面軌道８４での制御につ
いて説明すれば、横の水平面軌道８２での制御と同様で
あって、図２３に示すように、例えば、垂直面軌道８４
のｇ´地点にユニットＡが到達しているとする。この
時、制御装置本体７１の演算部７１ａは、計画軌道デー
タから（ｘ_c ，ｚ_c ）を読み出すとともに、測定したユ
ニットＡの位置（ｘ，ｚ）と、（19）・（21）式とか
ら、ｘ_e とｚ_e とを求める。【０１２１】そして、ｚの微小変化ｄｚ（単位時間変
化）を用いて、ユニットＡの垂直面軌道８４での推進角
度をθとすれば、 θ＝ sin^-1（ｄｚ／Ｖ） …（31）で求めることができる。【０１２２】この時、ユニットＡの推進方向Ｘ_B に対し
て直角なＺ_B 方向の計画軌道に対する位置誤差をｚ_Beと
すれば、ｚ_Be＝ｚ_e cosθ−ｘ_e sinθ …（32）で求めることができ、このｚ_Beが常に零となるように、
演算部７１ｂが開口調整ジャッキ群１２の縦方向の開口
調整ジャッキ１３を制御する。【０１２３】そして、ｚ_Beを零にする制御も、ＰＩＤ制
御理論により行なう。すなわち、ＬＺ＝（Ｋ_D ・Ｓ＋Ｋ_P ＋Ｋ_I ／Ｓ）・ｚ_Be …（33）を演算して、制御する。【０１２４】ＬＺは、縦開口調整ストロークであり、Ｋ
_D 、Ｋ_P 、Ｋ_I は、（30）式と同様に、それぞれ、微分
ゲイン、比例ゲイン、積分ゲインであり、Ｓも同様に、
微分を表わし（ラプラス変換複素パラメータ）、１／Ｓ
も同様に、積分を表わす（ラプラス変換複素パラメー
タ）。【０１２５】なお、（33）式のゲインＫ_D 、Ｋ_P 、Ｋ_I
は、原則として、横方向の制御と同一で良いが、重力の
影響等を考慮して、適宜変更しても良い。【０１２６】また、制御理論は、ＰＩＤ制御理論に限ら
れるものではなく、他の制御理論、例えば、最適制御理
論等によっても良いことは勿論である。【０１２７】そして、横方向の操作量ＬＹの制御は、図
３・５の左の２本の開口調整ジャッキ１３Ａ・１３Ｂと
右の２本の開口調整ジャッキ１３Ｃ・１３Ｄをそれぞれ
組みとして、左の開口調整ジャッキ１３Ａ・１３Ｂと右
の開口調整ジャッキ１３Ｃ・１３Ｄとを差動的に作動さ
せて行なう。また、縦方向の操作量ＬＺは、図３・５の
上側の左右の開口調整ジャッキ１３Ａ・１３Ｃと下側の
左右の開口調整ジャッキ１３Ｂ・１３Ｄとをそれぞれ組
みとして、上の開口調整ジャッキ１３Ａ・１３Ｃと下の
開口調整ジャッキ１３Ｂ・１３Ｄとを差動的に作動させ
て行なう。【０１２８】つぎに、ユニットＡが、地球固定座標系で
周方向に回転して、すなわち、ロール角を生じさせて推
進された場合について述べる。【０１２９】既述したように、ピッチ角θがある値を持
って、ヨー角ψを変える３次元軌道をユニットＡが推進
される時、自然発生的にロール角φが発生する。そし
て、上記の操作量ＬＹは、水平面内での開口調整ジャッ
キ群１２の制御であり、また、操作量ＬＺは、鉛直面内
での開口調整ジャッキ群１２の制御である。そのため、
ユニットＡがロール角φを生じさせた場合には、これら
の操作量ＬＹ・ＬＺを座標変換して操作する必要が生ず
る。【０１３０】この座標変換は、図２４に示すように、ユ
ニットＡがロール角φでロールした時、地球固定座標系
での操作量ＬＹ・ＬＺを、ユニットＡを基準とする管体
座標系の左右方向の操作量（ＬＹ）と、上下方向の操作
量（ＬＺ）とに変換する補正となる。【０１３１】そのため、操作量ＬＹを（ＬＹ）と（Ｌ
Ｚ）とにより変換操作する時には、（ＬＹ）＝ＬＹ・ cosφ …（34）（ＬＺ）＝ＬＹ・ sinφ …（35）に変換して、図３・５の開口調整ジャッキ１３Ａ・１３
Ｂと開口調整ジャッキ１３Ｃ・１３Ｄとを差動的に制御
する。【０１３２】また、操作量ＬＺを（ＬＺ）と（ＬＹ）と
により変換操作する時には、（ＬＺ）＝ＬＺ・ cosφ …（36）（ＬＹ）＝−ＬＺ・ sinφ …（37）に変換して、図３・５の開口調整ジャッキ１３Ａ・１３
Ｃと開口調整ジャッキ１３Ｂ・１３Ｄとを差動的に制御
する。【０１３３】上記（34）・（35）・（36）・（37）式
は、ユニットＡに設置されたロール角センサ６３からの
信号を入力した演算部７１ｂが、ロール角φと演算部７
１ａからの操作量ＬＹ・ＬＺの値とを演算して、開口調
整ジャッキ群１２に水平・鉛直コマンド信号を出力して
制御することとなる。【０１３４】なお、上記のロール角φは、右回りを正と
し、ピッチ角θは、推進方向での上向きを正とし、ヨー
角ψは、右回りを正としている。【０１３５】そして、ユニットＡが順次推進され、後続
のユニットＢと直後のユニットＣとの開口差について
は、計画軌道から曲線から割り出した理論的開口差Ｓを
利用して、ユニットＢとユニットＣとの間の開口調整ジ
ャッキ群１２を制御する。【０１３６】理論的開口差Ｓは、Ｓ＝Ｂｃ・Ｌ／Ｒ …（38）で算出される。ここに、Ｒは、計画軌道の曲線半径
（ｍ）、Ｂｃは、管（ユニット）の外径（mm）、Ｌは、
管（ユニット）の長さ（ｍ）である。【０１３７】後続のユニットＢにおけるその直後のユニ
ットＣとの間の開口調整は、ユニットＢの先端が、計画
軌道の直線から曲線に移る始曲点に差し掛かった時から
開口調整を開始し、後続の直後のユニットＣの後端が始
曲点を通過する時、（38）式の開口差Ｓとなるように、
調整する。なお、ユニットＢの後端が、始曲点に差し掛
かった時は、理論的開口差Ｓの１／２程度の開口差とす
る。そして、曲線途中では、その（38）式の開口差Ｓを
維持する。さらに、計画軌道の曲線から直線に移る終曲
点に、ユニットＢの先端が差し掛かった時には、上述と
逆に、ユニットＢ・Ｃ間の開口調整は、（38）式の開口
差Ｓを徐々に減ずるようにし、後続の直後のユニットＣ
の後端が終曲点に差し掛かった時に、開口差Ｓを零とす
るように、調整する。【０１３８】なお、開口調整ジャッキ群１２が、ユニッ
トＣ以後の後方に配置される場合にも、同様に制御す
る。【０１３９】また、後続のユニットＢの移動距離の算出
は、制御装置本体７１の演算部７１ａにおいて、ユニッ
トＡの移動距離Ｌ₀ から、ジャイロ６１・６２からユニ
ットＢまでの長さを減算すれば良い。ジャイロ６１・６
２からユニットＢまでの長さは、ピストンロッド１４ｂ
を伸ばしていない状態でのジャイロ６１・６２の設置位
置から開口調整ジャッキ１３の後端までの距離と、開口
調整検出センサ１５からの信号に基く先頭の開口調整ジ
ャッキ群１２の平均ストロークと、を加算した値であ
る。【０１４０】そして、ユニットＣ以後の後方に開口調整
ジャッキ群１２が配置される場合にも、同様である。【０１４１】すなわち、後続のユニットの移動距離の算
出は、予め、埋設するユニットの標準長さ（開口調整ジ
ャッキ１３のピストンロッドを伸ばしていない状態での
覆い管３０を省いた各ユニットの長さ）を、順次、制御
装置本体７１に入力させておき、演算部７１ａにおい
て、ユニットＡからそのユニットまでの間に入った各ユ
ニットの標準長さを積算した長さと、開口調整検出セン
サ１５からの信号に基づく各開口調整ジャッキ群１２の
平均ストロークと、を加算した値に、さらに、ジャイロ
６１・６２の設置位置から先頭のユニットＢまでの距離
を加算した値を、ユニットＡの移動距離Ｌ₀ から、減算
すれば良い。【０１４２】なお、ユニットＡの移動距離Ｌ₀ は、光学
系測定装置４０の作動時には、ユニットＡが停止してい
るため、光学系測定装置４０で誤差を修正した状態での
ジャイロ系測定装置６０からの位置データを利用して、
算出する。【０１４３】すなわち、移動距離Ｌ₀ は、制御装置本体
７１の演算部７１ａが、ジャイロ系測定装置６０からの
位置データを入力させて、光学系測定装置４０で保持記
憶させた位置データで修正し、その修正値におけるジャ
イロ６１・６２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）の単位時間あたり
の微小変化ｄｘ，ｄｙ，ｄｚにより、Ｌ₀ ＝∫（（ｄｘ）² ＋（ｄｙ）² ＋（ｄｚ）² ）^1/2 ｄｔ …(39) として算出できる。【０１４４】そして、実施形態では、立坑２内に、順
次、ユニットＡ、ユニットＢ、ユニットＣを挿入させ
て、元押しジャッキ３３の推進力で、各ユニットを推進
させていけば、ジャイロ系測定装置６０の横・縦ジャイ
ロ６１・６２が、立坑２からのユニットＡの位置を測定
することとなる。また、ユニットＣの立坑２内への挿入
時等のユニットＡの推進停止時、光学系測定装置４０の
トータルステーション４１が、先頭反射器５１・立坑反
射器５３までの距離と角度を測定することとなる。。そ
して、制御装置本体７１が、光学系測定装置４０の測定
データによって、ジャイロ系測定装置６０の測定データ
の誤差を修正しつつ演算して、立坑２に対するユニット
Ａの位置を認識する。【０１４５】そのため、実施形態の管体１１の推進工法
では、ユニットＡの位置測定を誤差を抑えて迅速に行な
え、かつ、高い精度で容易に、管体１１を計画軌道デー
タに沿って自動的に曲線状に敷設できる。【０１４６】そして、実施形態の推進装置Ｐでは、光学
系測定装置４０の反射器５１・５３は、微妙な角度調整
を行なわなくとも、単に、近傍のトータルステーション
４１の発光部４２ａから発した光波をそのトータルステ
ーションの受光部４２ｂに送り返すだけであり、コーナ
キューブリフレクタ等を利用すれば、角度を調整せず
に、光波の送り返しが行なえることから、迅速に、光学
系測定装置４０のトータルステーション４１が、近傍の
反射器５１・５３までの距離と角度を測定できる。【０１４７】また、実施形態では、表示器７２にユニッ
トＡの位置や施工軌道を表示することができることか
ら、便利となる。【０１４８】さらに、実施形態では、トータルステーシ
ョン４１と中間反射器５２とを、自走可能な回収台車５
４に搭載させていることから、管体１１の敷設後に、回
収台車５４を走行させて隧道１の外側である立坑２に移
動させれば、回収台車５４ごと、トータルステーション
４１と中間反射器５２を回収することができるため、装
置４０の有効利用が図れるとともに、人の入れない小口
径の管体１１を敷設する場合でも、自動的に管体１１を
容易に高精度に曲線状に敷設することができる。【０１４９】また、実施形態では、制御装置７０が、先
頭のユニットＡの位置を、地球固定座標系で測定し、そ
の測定値と計画軌道データとの誤差を、先頭のユニット
Ａを基準とする管体座標系に変換して、開口調整ジャッ
キ群１２を制御しており、先頭のユニットＡの横ずれを
的確に修正しつつ、高精度に管体１１を曲線状に敷設す
ることができる。【０１５０】さらに、実施形態では、ジャイロ系測定装
置６０が、先頭管体１１Ａのロール角を測定可能とし
て、制御装置本体７１に電気的に接続されたロール角セ
ンサ６３を設けて構成されており、３次元軌道を推進さ
れる際に、先頭管体１１Ａが、自然発生的にロールして
も、制御装置本体７１が、ロール角センサ７３からその
先頭管体１１Ａのロールを検知して、的確に、開口調整
ジャッキ群１２を制御することができる。【０１５１】なお、掘削時の隧道１が長くなる場合に
は、管体１１・１１間に、元押しジャッキ３３と同様な
油圧を利用した中押しジャッキを設け、後部側の管体１
１に開口調整ジャッキ群１２を設け、中押しジャッキの
周囲の前後の管体１１相互間と、開口調整ジャッキ群１
２と、の周囲を覆う覆い管３０を配設したユニットＤ
を、適宜ユニットＣ間に配設させて、管体１１を推進さ
せれば良い。なお、中押しジャッキの作動は、制御装置
７０の図示しない作動スイッチを操作することにより、
元押しジャッキ３３と同様に作動させれば良い。【０１５２】また、隧道１の曲率が大きく、隧道１のカ
ーブが急な場合等で、ユニットＡに後続のユニットが追
従し難い場合には、ユニットＣを用いることなく、ユニ
ットＡと、必要数のユニットＢと、上述のユニットＤを
利用して、推進させれば良い。【０１５３】この場合の推進でも、制御装置本体７１の
制御は、上述と同様であり、開口調整時、後続のユニッ
トが変化点に差しかっかた時に、理論開口差Ｓを生ずる
ように、後続のユニットの開口調整ジャッキ群１２の各
開口調整ジャッキ１３を制御すれば良い。【０１５４】さらに、実施形態では、光学系測定装置４
０のトータルステーション４１を、隧道１内における所
定の管体１１に設置した場合を示したが、推進軌道が曲
線部位を有していても、比較的、直線的な場合には、光
学系測定装置４０として、先頭管体１１Ａに先頭反射器
５１を設け、立坑２内に１つのトータルステーション４
１を設けて、先頭管体１１Ａの推進停止時、そのトータ
ルステーション４１が、先頭反射器５１までの距離と角
度を測定し、先頭管体１１に設けたジャイロ系測定装置
の先頭管体１１Ａの位置の測定データを修正するように
しても良い。勿論、この場合には、光学系測定装置４０
の測定に時間がかかるものの、先頭管体１１Ａ側に、光
学部４２を立坑２側に向けてトータルステーション４１
を配置し、立坑２に立坑反射器５３を配置させても良
い。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の一実施形態の推進装置を示す図であ
る。【図２】同実施形態の開口調整ジャッキ群を示す図であ
る。【図３】図２の III− III部位の概略断面図を示す図で
ある。【図４】開口調整ジャッキ群の変形例を示す図である。【図５】図４のＶ−Ｖ部位の概略断面図を示す図であ
る。【図６】同実施形態の開口調整ジャッキの制御系ブロッ
ク図である。【図７】図６を伝達函数の形に表わしたブロック図であ
る。【図８】同実施形態のジャイロ系測定装置による水平面
上での測定作業を説明する図である。【図９】同実施形態のジャイロ系測定装置による垂直面
上での測定作業を説明する図である。【図１０】同実施形態のジャイロ系測定装置による測定
時に、先頭管体がロールした際の地球固定座標系への変
換を説明する図である。【図１１】同実施形態の光学系測定装置を示す概略配置
図である。【図１２】同実施形態の光学系測定装置による水平面上
での測定作業を説明する図である。【図１３】同実施形態の光学系測定装置による垂直面上
での測定作業を説明する図である。【図１４】同実施形態に使用する回収台車の正面図であ
る。【図１５】同実施形態に使用する回収台車の側面図であ
る。【図１６】同実施形態に使用する制御装置の正面図であ
る。【図１７】同実施形態の制御系のブロック図である。【図１８】計画軌道を地球固定座標系で表した状態を示
す図である。【図１９】計画軌道を垂直面軌道で表わした状態を示す
図である。【図２０】計画軌道データの水平面上での読み出しを説
明する図である。【図２１】計画軌道データの垂直面上での読み出しを説
明する図である。【図２２】水平面軌道での管体座標系による誤差修正を
説明する図である。【図２３】垂直面軌道での管体座標系による誤差修正を
説明する図である。【図２４】管体座標系によるロール角の修正を説明する
図である。【符号の説明】１…隧道、２…立坑、１１…管体、１２…開口調整ジャッキ群、４０…光学系測定装置、４１…トータルステーション、４２…光学部、４２ａ…発光部、４２ｂ…受光部、４３…回動手段、４４…制御部、５１…先頭反射器、５２…中間反射器、５３…立坑反射器、６０…ジャイロ系測定装置、６１…横ジャイロ、６２…縦ジャイロ、６３…ロール角センサ、７０…制御装置、Ｍ…位置測定装置、Ｐ…推進装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 311 G01C 15/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】【請求項１】複数の管体が、最後部側の立坑に配置さ
れる元押しジャッキにより順次推進されるとともに、先
頭の管体が、該先頭管体の後続の管体との間に介在され
る開口調整ジャッキ群によって、所定の方向に操作され
ながら、隧道を掘削しつつ、前記複数の管体を曲線状に
敷設するにあたり、制御装置が、前記先頭管体の前記立坑に対する２次元若
しくは３次元の位置を測定可能な位置測定装置を利用し
て、前記先頭管体の位置を認識し、前記先頭管体の推進
位置を予め入力されていた地球座標系での計画軌道デー
タに一致させるように、前記開口調整ジャッキ群を制御
して、前記複数の管体を曲線状に敷設する管体の推進工
法であって、前記位置測定装置が、光波を反射する反射器、及び、該反射器に光波を反射さ
せて前記反射器までの距離と角度とを測定するトータル
ステーション、を備えて、前記先頭管体の前記立坑から
の２次元若しくは３次元の位置を測定可能な光学系測定
装置と、前記先頭管体の軸方向における水平方向の方位角を測定
可能なジャイロ、若しくは、前記先頭管体の軸方向にお
ける水平方向の方位角と前記先頭管体の軸方向における
鉛直方向の縦軸角とを測定可能なジャイロを備えるとと
もに、前記先頭管体のロール角を測定可能なロール角セ
ンサを備えて、前記先頭管体の前記立坑からの２次元若
しくは３次元の位置とロールとを測定可能なジャイロ系
測定装置と、の２種類を具備して構成され、前記トータルステーションが、発光部及び受光部を有した光学部、該光学部を上下左右
へ振り可能な回動手段、及び、該回動手段の作動を制御
するとともに前記光学部からの信号を電気的に処理して
距離と角度とを測定する制御部と、を備えて、前記立坑
と前記先頭管体との間に所定数配置され、前記反射器が、コーナキューブリフレクタからなるとと
もに、後方から発する光波を入射させて後方へ反射させるよう
に前記先頭管体に配置される先頭反射器と、前方から発する光波を前方へ反射させるように前記立坑
に配置される立坑反射器と、前記立坑と前記先頭管体との間に複数のトータルステー
ションが配置される場合に、各トータルステーションの
近傍にそれぞれ配置されて、各々が、配置されたトータ
ルステーションの近傍のトータルステーションが発する
光波を送り返す中間反射器と、から構成され、前記トータルステーションが、前記光学部を上下左右にふらせて後方における直後の前
記反射器に向け、前記発光部から発する光波を、後方に
おける直後の前記反射器に反射させて、前記受光部に送
り返し、後方における直後の前記反射器から前記トータ
ルステーションまでの距離と角度とを測定するととも
に、前記光学部を上下左右にふらせて前方における直前の前
記反射器に向け、前記発光部から発する光波を、前方に
おける直前の前記反射器に反射させて、前記受光部に送
り返し、前方における直前の前記反射器から前記トータ
ルステーションまでの距離と角度とを測定する構成とし
て、前記制御装置が、前記ジャイロ系測定装置を利用して、前記先頭管体の前
記立坑に対する２次元若しくは３次元の位置を、地球座
標系で認識して、前記計画軌道データと一致させるよう
に、前記先頭管体の位置と計画軌道データとの誤差を、
前記先頭管体を基準とする管体座標系に変換するととも
に、前記ロール角センサによって検出した前記先頭管体
のロール角分を補正して、前記開口調整ジャッキ群を制
御し、前記複数の管体を曲線状に敷設するとともに、前記管体の推進停止時に、前記光学系測定装置からの距
離と角度との信号から、前記先頭管体の前記立坑からの
２次元若しくは３次元の地球座標系での位置を測定し
て、前記ジャイロ系測定装置による前記先頭管体の位置
の測定データの誤差を、修正することを特徴とする管体
の推進工法。