JP3864102B2 - 推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小口径等により入坑できない又は人の計測が不可能な掘削路線の計測において、高度角及び水平角が同時に計測可能でローリングやピッチングを検算により水平距離に換算して掘削路線を正確に計測するシステムとした推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の計測方法としては、ジャイロを用いて掘進機の掘進方向を確認する方法や、電磁波による地中探査方法、小口径の車輌を掘進開始位置から管路内を往復移動させてその記録を検算することにより割り出す方法などが公知である。
ところで、前者のジャイロによる方法は、ジャイロの位置が変化した場合角度が判明したとしても掘進時の振動で横滑りすることがあり正確な計測を行うことが難しかった。また、中者の電磁波による方法では、地中に障害物が存在する場合掘進機の位置が不明となり、また地下４ｍぐらいまでが計測可能範囲でそれ以上深い個所を掘進する場合は計測が困難であった。さらに、後者の車輌を往復移動させる方法でも、管路内のロ−リングの状態や路面の目地等による段差で車輌が揺れたり姿勢が変化したりして正確な計測を行うことは難しかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、小口径等により入坑できない又は人の計測が不可能な掘削路線を掘進時の振動や障害物や管路内の状態等に影響されることなく正確に計測できる推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 掘進機の後方に地中に埋設される推進管を配置し、同推進管の後端を後押しして掘進しながら推進管を押し進め、新しい推進管を最後端に追加して長い管路を構築する推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法であって、最後端に追加される所要の推進管内に投光器とタ−ゲットと監視カメラとを備えた計測器を置き、前記投光器は計測器の掘進側又はその反対側の器端に左右一対所定間隔に離して且つ二軸方向に回動自在に設け、前記タ−ゲットは各投光器の投光方向と反対側後方の計測器に前後左右それぞれ所定間隔に離して且つ投光器から所定距離隔てて設け、前記監視カメラは各タ−ゲットへの投光状態を観察できるようにし、各投光器の二軸の回動角度を検出して掘削路外に送信する角度検出器を設けた計測器構造とし、掘削の発進立坑の計測基準位置に投光器を左右一対所定間隔に離して且つ二軸方向に回動自在に設け、遠隔操作で発進立坑の投光器から前方の計測器の少なくとも前後二つのタ−ゲットに向けて投光させ、その投光状態を監視カメラで観察しながら各タ−ゲットの中心に正確に投光されるように投光器を回動操作し、各タ−ゲットの中心に投光された状態の各投光器の二軸角度及び投光器間距離より三角法で投光先の計測器の各タ−ゲットの座標を求め、その計測器の投光器から更に前方の計測器の少なくとも前後二つのターゲットに投光して同各ターゲットの座標を求め、これら一連の工程で地中に押し進めた推進管内の計測器のタ−ゲットの座標を発進立坑から掘進とともに逐次求め、各計測器のタ−ゲットの座標及び投光器とタ−ゲットの間の距離でもって全体の掘削路線を計測できるようにした推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法
２） 少なくとも三つ以上のターゲットに投光してその座標から計測器のローリング角度を求めて換算し、掘削路線の水平距離と水平座標と垂直座標を、より精度良く計測できるようにした前記１）記載の推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法
３） 投光器がレーザーを投光するレーザー投光器である前記１）又は２）記載の推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法
４） 計測器に車輪を設けて走行自在にし、各計測器同士をワイヤ−で連結して作業終了後に回収できるようにした前記１）〜３）記載の推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法
にある。
【０００５】
【作用】
本発明によれば、遠隔地において各投光器から前方のタ−ゲットに向けて投光状態を観察しながら投光操作を行ない、タ−ゲット中心に投光した状態の各投光器の二軸の角度及び投光器間の距離より投光先のタ−ゲットの座標を定め、これらの一連の工程を繰り返して各計測器のターゲットの座標及び投光器とターゲットの間の距離から正確な掘削路線が計測される。
したがって、掘進時の振動により計測器が管内で横滑りしても発進立坑を基点として常に全体を計測するため問題にならず、計測は管内で行うので障害物とは関係なく、計測器は停止した状態で計測するから管路内のロ−リングや目地等による段差にも影響を受けない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の計測器のタ−ゲットは、掘削路のカ−ブの状態に応じて投光器の投光を受け易いように左右に所定間隔おいて設けるのが望ましく、しかもタ−ゲット左右にそれぞれに投光し、三角測量の手順及び左右二点の計測により投光線を三角形状に常に形成して座標を求めることにより更に精度良く計測を行うことができて好ましい。
監視カメラは、一般にタ−ゲットをそれぞれ個別に観察できるように各タ−ゲット毎に設けるが、監視カメラを遠隔操作で左右に回動自在に設けて、各タ−ゲットに応じて向きも変えて一つのカメラで観察できるようにしてもよい。
また、計測器の下面に車輪を設けて走行自在にするとともに各計測器同士をワイヤ−で連結し、掘削作業終了後にワイヤ−を引張ることで発進立坑に各計測器を容易に回収できるようにするのが望ましい。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
図１〜１２に示す実施例は、電話、電力、上下水道などのライフライン施設用の管路の座標計測に本発明を適用した例である。
図１は、実施例の地中管路の全体図である。
図２は、実施例の発進坑計測器の正面図である。
図３は、実施例の発進坑計測器の平面図である。
図４は、実施例の発進坑計測器の側面図である。
図５は、実施例の中間計測器の正面図である。
図６は、実施例の中間計測器の平面図である。
図７は、実施例の中間計測器の側面図である。
図８は、実施例のメインタ−ゲットの説明図である。
図９は、実施例のサブタ−ゲットの説明図である。
図１０は、実施例の地中に管路を構築している状態を示す説明図である。
図１１は、実施例の計測を示す説明図である。
図１２は、実施例の計測を示す説明図である。
【０００８】
図中、１は発進坑計測器であって、躯体１ａの上方に測定テ−ブル１ｂの両端を軸支して上下角調整モ−タ１ｃの出力軸１ｄの駆動力を測定テ−ブル１ｂの回転軸１ｅに伝達して上下角調整自在にし、測定テ−ブル１ｂの左右にレーザー投光器１ｆをそれぞれ取り付けて左右角調整モ−タ１ｈの出力軸１ｉの駆動力を各レーザー投光器１ｆの回転軸１ｇに伝達してそれぞれ左右角調整自在にしている。１ｊはレーザー投光器１ｆの左右角を検出する左右角検出エンコ−ダ、１ｋは測定テーブル１ｂの上下角を検出する上下角検出エンコ−ダである。
２は中間計測器であって、躯体２ａの前端に発進坑計測器１と同じ計測器を前方に投光できる向きに取り付け、その回動中心位置から１００ｍｍ離隔して受光部２ｃを左右に有したメインタ−ゲット２ｂを取り付け、躯体２ａの後端に透視できる受光部２ｅを左右に有したサブタ−ゲット２ｄをメインタ−ゲット２ｂと５００ｍｍ離隔して取り付け、メインタ−ゲット２ｂとサブタ−ゲット２ｄとの間にタ−ゲット監視カメラ２ｆを各タ−ゲット２ｂ、２ｄに向けて取り付けている。２ｇは車輪、２ｈはワイヤ−である。
３は後押しジャッキ、４は掘進機、５は推進管、６は上下角調整モータ１ｃ、左右角調整モータ１ｈを制御する制御部、７は左右角検出エンコ−ダ１ｊ、上下角検出エンコーダ１ｋの検出角度と各レーザー投光器１ｆ間の距離から投光先のタ−ゲットの座標を三角法で求める計算部、８は各ターゲット監視カメラ２ｆの映像を表示するモニタ８ａを有した表示手段、Ｇは地盤、ｈは作業者、Ｒは発進立坑である。
【０００９】
本実施例では、まず推進管５内に中間計測器２を載置して掘進機４の後端に配置し、後押しジャッキ３で後押しして掘進機４で掘進しながら推進管５を地盤Ｇ中に押し進める。
次に、掘進を停止させて発進立坑Ｒの計測基準点となる位置に発進坑計測器１を前記推進管５内に向けて設置し、図１１に示すように左右のレーザー投光器１ｆで前方の中間計測器２のメインタ−ゲット２ｂ及びサブターゲット２ｄの左右の各受光部２ｃ，２ｅに向けてタ−ゲット監視カメラ２ｆで観察しながら投光操作を行い、投光した状態における各レーザー投光器１ｆの上下角度ＨＴＡと左右角度ＶＴＬ，ＶＴＲを上下角検出エンコ−ダ１ｋと左右角検出エンコ−ダ１ｊで検出する。
次に、前記レーザー投光器１ｆの上下角ＨＴＡと左右角ＶＴＬ，ＶＴＲと左右のレーザー投光器１ｆ間の距離ＬＫＡでもって次式によりレーザー投光器１ｆからメインタ−ゲット２ｂ及びサブターゲット２ｄまでの距離ＬＴＡをそれぞれ求め、同ＬＴＡより投光先のメインタ−ゲット２ｂ及びサブターゲット２ｄのＸ座標ＸＴＡ、Ｙ座標ＹＴＡ、Ｚ座標ＺＴＡをそれぞれ計測する。ローリング角度はメインターゲット２ｂ及びサブターゲット２ｄの左右の受光部２ｃ，２ｅの各Ｙ座標ＹＴＡから前後の各計測器のターゲット同士の差異を求めることにより計測する。
ＬＴＡ＝ＬＫＡ／（ｔａｎＶＴＲ＋ｔａｎＶＴＬ）
ＸＴＡ＝ＬＫＡ×｛ｔａｎＶＴＬ／（ｔａｎＶＴＲ＋ｔａｎＶＴＬ）−０．５｝
ＹＴＡ＝ＬＴＡ×ｓｉｎＨＴＡ
ＺＴＡ＝ＬＴＡ×ｃｏｓＨＴＡ
そして、前記各座標を設計された掘削路線と照合してズレを確認し、ズレがあった場合はその差異をとって修正値を求め、作業者ｈはその修正値に応じて掘進機４の掘進方向を遠隔操作で修正する。
以上の計測方法を用いて、図１０に示すように順次掘削を進めながら所要の推進管５内に配置された各中間計測器２のターゲットの座標を発進立坑Ｒの基準位置から逐次求め、各中間計測器２の各ターゲットの座標とレーザー投光器１ｆとメインターゲット２ｂ間の距離でもって全体の掘削路線を計測し、その都度掘進機４の掘進方向の修正に反映させることにより設計通りの正確な管路が構築されることとなる。
【００１０】
本実施例では以上のように構成したから、従来行なわれていた一本のレーザー投光による開放トラバース測量と比較して、二本のレーザー投光による三角測量を逐次行うことでズレが蓄積されることなく極めて高精度な計測が可能となる。
また、管自体の偏位も問題とならずローリングやピッチングに十分に対応でき、コンピュータによる検算で水平距離に換算することにより水平高低計測を同時に行い、計測時間の短縮化も同時に図ることが可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば小口径等により入坑できない又は人の計測が不可能な掘削路線を掘進時の振動や障害物や管路内の状態等に影響されることなく正確に計測できる推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の地中管路の全体図である。
【図２】実施例の発進坑計測器の正面図である。
【図３】実施例の発進坑計測器の平面図である。
【図４】実施例の発進坑計測器の側面図である。
【図５】実施例の中間計測器の正面図である。
【図６】実施例の中間計測器の平面図である。
【図７】実施例の中間計測器の側面図である。
【図８】実施例のメインタ−ゲットの説明図である。
【図９】実施例のサブタ−ゲットの説明図である。
【図１０】実施例の地中に管路を構築している状態を示す説明図である。
【図１１】実施例の計測を示す説明図である。
【図１２】実施例の計測を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 発進坑計測器
１ａ 躯体
１ｂ 測定テーブル
１ｃ 上下角調整モータ
１ｄ 出力軸
１ｅ 回転軸
１ｆ レーザー投光器
１ｇ 回転軸
１ｈ 左右角調整モータ
１ｉ 出力軸
１ｊ 左右角検出エンコ−ダ
１ｋ 上下角検出エンコ−ダ
２ 中間計測器
２ａ 躯体
２ｂ メインタ−ゲット
２ｃ 受光部
２ｄ サブタ−ゲット
２ｅ 受光部
２ｆ タ−ゲット監視カメラ
２ｇ 車輪
２ｈ ワイヤ−
３ 後押しジャッキ
４ 掘進機
５ 推進管
６ 制御部
７ 計算部
８ 表示手段
８ａ モニタ
Ｇ 地盤
ｈ 作業者
Ｒ 発進立坑

Claims (4)

1. 掘進機の後方に地中に埋設される推進管を配置し、同推進管の後端を後押しして掘進しながら推進管を押し進め、新しい推進管を最後端に追加して長い管路を構築する推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法であって、最後端に追加される所要の推進管内に投光器とタ−ゲットと監視カメラとを備えた計測器を置き、前記投光器は計測器の掘進側又はその反対側の器端に左右一対所定間隔に離して且つ二軸方向に回動自在に設け、前記タ−ゲットは各投光器の投光方向と反対側後方の計測器に前後左右それぞれ所定間隔に離して且つ投光器から所定距離隔てて設け、前記監視カメラは各タ−ゲットへの投光状態を観察できるようにし、各投光器の二軸の回動角度を検出して掘削路外に送信する角度検出器を設けた計測器構造とし、掘削の発進立坑の計測基準位置に投光器を左右一対所定間隔に離して且つ二軸方向に回動自在に設け、遠隔操作で発進立坑の投光器から前方の計測器の少なくとも前後二つのタ−ゲットに向けて投光させ、その投光状態を監視カメラで観察しながら各タ−ゲットの中心に正確に投光されるように投光器を回動操作し、各タ−ゲットの中心に投光された状態の各投光器の二軸角度及び投光器間距離より三角法で投光先の計測器の各タ−ゲットの座標を求め、その計測器の投光器から更に前方の計測器の少なくとも前後二つのターゲットに投光して同各ターゲットの座標を求め、これら一連の工程で地中に押し進めた推進管内の計測器のタ−ゲットの座標を発進立坑から掘進とともに逐次求め、各計測器のタ−ゲットの座標及び投光器とタ−ゲットの間の距離でもって全体の掘削路線を計測できるようにした推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法。
2. 少なくとも三つ以上のターゲットに投光してその座標から計測器のローリング角度を求めて換算し、掘削路線の水平距離と水平座標と垂直座標を、より精度良く計測できるようにした請求項１記載の推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法。
3. 投光器がレーザーを投光するレーザー投光器である請求項１又は２記載の推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法。
4. 計測器に車輪を設けて走行自在にし、各計測器同士をワイヤ−で連結して作業終了後に回収できるようにした請求項１〜３記載の推進掘削工法における掘削路線の座標計測方法。

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