JP3927284B2 - 地下埋設管の計測装置およびパッカー注入装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小径の曲管の埋設位置を正確かつ合理的に測定できるとともに、人手によるパッカーの移動作業を廃し、これを機械的かつ遠隔操作可能にし、またパッカーの移動位置を調整可能にして、パッカーの間に注入弁を確実かつ正確に位置付け、注入剤の注入を確実に行なって、所期の地山の安定処理を得られるようにした、埋設管の計測装置およびパッカーの注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばパイプルーフ工法によるトンネルの掘削や上下水道の付設時に、施工状況や隣接地とのチェックに埋設管の付設位置を確認する必要があり、その手段として、例えば計測装置を備えたジャイロ車を管内に移動する方法がある。
【０００３】
しかし、この方法は実際上、直管状の埋設管に使用が限られ、上向き移動や曲線の変化等に対する対応が難しく、またジャイロ車が移動時に管内に接触して測定精度が低下する等の問題があった。
特にこのような問題は、近時その工法が注目される曲線ボーリング装置を駆使した曲管を埋設する地下構造物の築造に当たって、小径の曲管を使用する際に緊要である。
【０００４】
従来、上記問題を解決するものとして、例えば特公昭５８ー１４９１６１号公報では、地中に直管を圧入して埋設する際、管体に一対の弾性材を軸方向に取付け、該弾性材の一端を変位計に取付け、該弾性材による管体の対称位置のひずみ量の差から、管体の地中での変位を測定し、また前記ひずみ量の和から管体の変形を検知して、管体を正確に圧入するようにしている。
【０００５】
しかし、この従来の方法は各管体毎に弾性材と変位計との取付けを要して、コスト高と取付け作業の煩雑を招く上に、ひずみ量の変動が不定の曲管には採用し難いという問題があった。
【０００６】
ところで、地山安定処理工法の中にパッカー注入工法があり、これは例えば特開平７ー１１８６４号公報のように複数のゴムノズルを設けた曲管の内部に一対のパッカーを移動可能に挿入し、これらのパッカーに水ホースを接続するとともに、パッカーの間に注入剤ホースの吐出口を配置し、地山を安定処理する際、パッカーをゴムノズルの位置に移動し、これらのパッカーに水を供給して膨張させ、これを曲管の内面に圧接してパッカーの間に気密スペースを形成後、注入剤ホースに注入剤を供給し、該注入剤を上記スペースに充填してゴムノズルを開弁し、注入剤を地山に噴出させてゴムノズル周辺の地盤を改善するようにしている。
【０００７】
しかし、この従来のパッカー注入装置は、パッカーを人手によって移動しているため、その作業が煩雑で手間が掛かり、またパッカーの移動位置を注入剤ホースの挿入長さによって一応確認するようにしているが、実際的には非常に困難でその正確性を期し難く、しばしばパッカーとゴムノズルとの位置ずれが顕著になって、注入剤が地山に注入されなかったり、注入量が減少したりする等して、所期の地盤の改善効果を得られない、という問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決し、小径の曲管の埋設位置を正確かつ合理的に測定できるとともに、人手によるパッカーの移動作業を廃し、これを機械的かつ遠隔操作可能にし、またパッカーの移動位置を調整可能にして、パッカーの間に注入弁を確実かつ正確に位置付け、注入剤の注入を確実に行なって、所期の地山の安定処理を得られるようにした埋設管の計測装置およびパッカーの注入装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明は、埋設管に移動可能に挿入される計測ヘッドと、計測ヘッドに装備され、かつ計測ヘッドの移動位置のピッチングとヨーイングとローリングとを計測し、これらの情報を演算器に入力可能な計測機器と、該計測ヘッドの移動距離を計測し、該距離情報を前記演算器に入力可能な移動距離計測手段とを備え、これらの情報に基づき前記演算器を介し、埋設管の埋設位置を演算可能にした地下埋設管の計測装置において、前記計測ヘッドの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にして、圧縮空気により計測ヘッドの移動を円滑に行なうとともに、この計測操作を容易に行なえるようにしている。
【００１０】
請求項２の発明は、計測ヘッドの両端部を埋設管に気密に嵌合し、圧縮空気による計測ヘッドの移動を実現可能にしている。
請求項３の発明は、計測ヘッドが、埋設管に摺動可能に嵌合し内部に貫通穴を形成した一対のピストンと、これらのピストンを連結する柔軟な連通管とを有し、圧縮空気による計測ヘッドの円滑な移動を促すとともに、計測ヘッドの種々の移動姿勢を許容し、曲管およびＳ字形状等の種々の埋設管に適用可能にしている
【００１１】
請求項４の発明は、埋設管に移動可能に挿入される計測ヘッドと、計測ヘッドに装備され、かつ計測ヘッドの移動位置のピッチングとヨーイングとローリングとを計測し、これらの情報を演算器に入力可能な計測機器と、該計測ヘッドの移動距離を計測し、該距離情報を前記演算器に入力可能な移動距離計測手段とを備え、これらの情報に基づき前記演算器を介し、埋設管の埋設位置を演算可能にした地下埋設管の計測装置において、前記計測ヘッドの一端部に連結杆を接続し、該杆の一端部に連結杆を継ぎ足し可能にするとともに、これらの連結杆の周面に軸方向にラックギヤを設け、該ラックギヤに駆動ギヤを噛合し、該駆動ギヤに該ギヤの回転角度または回転数を検出可能なセンサを設け、該センサの情報を演算器に入力可能にし、ギヤによって計測ヘッドを正確に移動させ、その計測精度を向上するようにしている。
【００１２】
請求項５の発明は、計測ヘッドをＳ字形状を含む曲線状の埋設管に自在に移動可能にしている。
請求項６の発明は、埋設管の内径が小径でＳ字形状を含む曲線状の埋設管に計測ヘッドを自在に移動可能にしている。
請求項７の発明は、計測器を埋設管内に往復動可能にし、計測誤差を未然に防止し、正確に計測可能にしている。
【００１３】
請求項８の発明は、軸方向に複数の注入弁を設けた埋設管と、該管に移動可能に挿入し、かつ互いに連通する一対のパッカーと、前記パッカーへの流体供給手段と、前記パッカーの間への注入剤供給手段とを備え、前記パッカーの間に注入弁を位置付け、該パッカーに流体を供給し、かつこれを膨張させて埋設管内面に気密に圧接し、前記パッカー間を気密に区画するとともに、前記気密のパッカー間に注入剤を供給して注入弁を開弁可能にし、該弁より地山に注入剤を噴出可能にする一方、前記パッカーの移動距離を計測し、該距離情報を演算器に入力可能な移動距離計測手段を備え、これらの情報に基づきパッカーの間に注入弁を配置可能にしたパッカーの注入装置において、前記パッカーの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にし、圧縮空気によってパッカーを移動可能にし、その機械的かつ遠隔操作を可能にするとともに、パッカーの往復移動を可能にして、その移動位置を調整かつ確認可能にし、パッカーの間に注入弁を正確に位置付けて、地山に対し注入剤を確実に注入するようにしている。
請求項９の発明は、Ｓ字形状を含む曲線状の埋設管にパッカーを自在に移動可能にしている。
請求項１０の発明は、埋設管の内径が小径でＳ字形状を含む曲線状の埋設管にパッカーを自在に移動可能にしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を道路用トンネルの築造に使用する埋設管の位置の測定に適用した実施の形態について説明すると、図１において１，２は地中構造物である道路用トンネルで、互いに隣接して平行に設けられ、それらの天端部から側部に亙って、アーチ形の覆工壁３，４が設けられている。
【００１５】
覆工壁３，４の両側端部はコンクリート製の架台５，６，７に支持され、底部に車道８，９と歩道１０とが設けられている。
覆工壁３，４の内部には、パイプルーフを構成する曲管状の埋設管１１，１２が複数配置され、これらの埋設管１１，１２は、トンネル１，２の軸方向と直交方向に密接または所定の間隔を置いて配置されている。
【００１６】
埋設管１１，１２は公知の曲線ボーリング装置（図示略）を駆使して埋設され、これは架台５，６，７と同位置で、かつトンネル１，２の軸方向と平行に掘削した導杭１３，１４，１５に曲線ボーリング装置を搬入し、該搬入側の導杭１３，１４，１５を発進側として、隣接の導杭１３，１４，１５に向けて埋設管１１，１２を推進し埋設するようにしている。図中、１６は地山である。
【００１７】
図２は埋設管１２の付設位置の計測状況を示し、前記埋設管１２の導杭１５側の一端部にシールキャップ１７が取付けられ、当該端部を気密に閉塞している。シールキャップ１７にはバイパス管１８，１９が取付けられ、これらを導杭１５側に引き出して切換弁２０，２１に接続し、それらの端部を三方弁２２に接続している。
三方弁２２には圧縮空気源であるブロア２３に連通する給気管２４が接続され、該管２４に風量計２５と調節弁２６が介挿されている。
【００１８】
埋設管１２の内部には、一方のバイパス管１９に連通する柔軟な空気導管２７が配管され、該管２７の一端が小形軽量の計測ヘッド２８に接続されている。
計測ヘッド２８は埋設管１２に沿って移動可能に収容され、これは一対のピストン２９，３０と、それらの間に配置した誘導ガイド３１と、ピストン２９，３０と誘導ガイド３１とを連通する柔軟な連通管３２とを有し、これらピストン２９，３０と誘導ガイド３１とを埋設管１２に摺動可能に嵌合している。
【００１９】
上記ピストン２９，３０の内部には貫通孔３３，３４が形成され、これらが前記連通管３２と空気導管２７とに連通している。
前記計測ヘッド２８は、公知のジャイロまたは誘導磁界発生装置等の計測機器を備えて、計測ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その情報をマイクロコンピュータ等の演算器４１に入力可能にしている。
【００２０】
演算器４１は後述する測長器に隣接して設置され、これは計測ヘッド２８からの計測情報と後述する測長器からの距離情報と、時間情報とを受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された情報に基いて、埋設管１２の管口を基準にしたＸ．Ｙ．Ｚ軸方向の座標位置を演算し、これらをＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれにグラフ表示可能にしている。
【００２１】
図中、３５，３６はピストン２９，３０の内側に配置したゴム製のシール板で、その外周面と埋設管１２内面との間の気密を形成可能にしている。
この他、図中３７は一端を計測機器に接続し、他端を演算器４１に接続した柔軟で堅牢な送信ケーブルで、シールキャップ１７から埋設管１２の外側に引き出され、これを計測ヘッド２８の移動距離計測手段である測長器３８のドラム３９に巻き上げ可能にしている。
【００２２】
測長器３８は導杭１５側に設置され、そのドラム３９に巻き上げまたは繰り出す前記ケーブル３７の長さを計測し、その距離情報を演算器４１に入力可能にしている。４０は上記送信ケーブル３７の移動を補助するプーリである。
【００２３】
このように構成した地下埋設管の計測装置は、埋設管１２内を移動して当該位置を立体的に計測する計測ヘッド２８と、該ヘッド２８の計測情報を基に埋設管１２の付設位置を演算する演算器４１と、ヘッド２８の移動距離を計測する測長器３８と、空気導管２７と、バイパス空気導管１８，１９の空気の流れを切換え可能な切換弁２０，２１と、バイパス管１８，１９に空気を供給するブロア２３とを有し、このうち計測ヘッド２８は軽量小形であるから、その取り扱いが至便で小径の埋設管１２の使用に好適である。
【００２４】
次に、計測対象である埋設管１２の付設位置を計測する場合は、埋設管１２の付設後、空気導管２７と送信ケーブル３７の一端を計測ヘッド２８に接続し、該ヘッド２８を埋設管１２の端部に挿入し、該埋設管１２の一端にシールキャップ１７を取付け、該キャップ１７から送信ケーブル３７の他端を引き出し、これを導杭１５側に設置した測長器３８のドラム３９に接続する。その際、埋設管１２の他端に適宜なストッパ（図示略）を取付け、当該端部を気密に閉塞して置く。
【００２５】
そして、シールキャップ１７に空気導管１８，１９の一端を取付け、それらの他端を三方弁２２に接続し、該弁２２に給気管２４の一端を接続し、この他端をブロア２３の吐出口に接続する。
【００２６】
このような状況の下で三方弁２２を操作し、一方のバイパス管１８を給気管２４に連通し、他方のバイパス管１９を大気に連通し、調節弁２６を開弁したところで、ブロア２３を駆動する。
【００２７】
このようにすると、ブロア２３から吹き出された空気は、給気管２４からバイパス管１８に導かれて、その管端部から埋設管１２内に吹き出され、シールキャップ１７とシール板３６とで区画された埋設管１２内の圧力が上昇し、当該圧力によって計測ヘッド２８が埋設管１２の他端側へ移動し、これに送信ケーブル３７が引き動される。
【００２８】
その際、ブロア２３の駆動と同時に計測器２８に内蔵した計測機器と、演算器４１と測長器３８とを作動し、計測器２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その情報を逐次演算器４１に入力し、また測長器３８はドラム３９から繰り出される送信ケーブル３７の長さを計測し、その距離情報を前記演算器４１に入力する。
【００２９】
このため、演算器４１は計測機器からの計測情報と測長器３８からの距離情報、時間情報とを受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された情報に基いて、埋設管１２の管口を基準にしたＸ．Ｙ．Ｚ軸方向の座標位置を演算し、これらをＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれに逐次グラフ表示する。
【００３０】
こうして、計測ヘッド２８が埋設管１２の他端部に移動し、ストッパ（図示略）に当接したところで、その移動を停止し、埋設管１２の往動時の計測が終了する。
この状況はワイヤ３７の移動が停止し、測長器３８からの計測情報が停止することで確認され、この後計測ヘッド２８の計測機器と測長器３８の作動を一旦停止する。
【００３１】
なお、計測ヘッド２８の移動に伴ない、ピストン２９の外側の空気は埋設管１２の他端部側へ追い遣られるが、当該空気は貫通孔３３から連通管３２、貫通孔３４を経て空気導管２７に導かれ、空気導管１９より三方弁２２の排気口から外部に排出される。したがって、埋設管１２内の空気によって計測ヘッド２８の移動が支障を来すことはない。
【００３２】
また、連通管３２は柔軟に構成されているから、埋設管１２内においてピストン２９，３０の種々の姿勢を許容し、計測ヘッド２８の円滑な移動を促す。
なお、計測ヘッド２８の移動速度の調整は、調節弁２６の開度を調節することで行なう。
【００３３】
次に、計測ヘッド２８の計測機器と測長器３８の各入力データをリセットし、それらの作動を再開するとともに、三方弁２２を往動時と反対に切換え、一方のバイパス管１９を給気管２４に連通し、他方のバイパス管１８を大気に連通する
【００３４】
このようにすると、ブロア２３から吹き出された空気は、給気管２４からバイパス管１９を経て空気導管２７に導かれ、貫通孔３４、連通管３２、貫通孔３３を移動して埋設管１２の他端部内に吹き出される。
このため、ストッパ（図示略）とシール板３５とで区画された埋設管１２内の圧力が上昇し、当該圧力によって計測ヘッド２８がシールキャップ１７側へ移動し、これに送信ケーブル３７が同動してドラム３９に巻き上げられる。
【００３５】
このような状況の下で、計測ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その計測情報を逐次演算器４１に入力し、また測長器３８はドラム３９に巻き上げられた送信ケーブル３７の長さを計測し、その距離情報を前記演算器４１に入力する。
【００３６】
このため、演算器４１は計測ヘッド２８からの計測情報と、測長器３８からの距離情報と、時間情報を受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された情報に基いて、埋設管１２の埋設管１２の管口を基準にしたＸ．Ｙ．Ｚ軸方向の座標位置を演算し、これらをＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれに逐次グラフ表示する。
【００３７】
なお、計測ヘッド２８の復動に伴ない、ピストン３０の外側の空気はシールキャップ１７側へ追い遣られるが、当該空気はバイパス管１８に導かれて、三方弁２２の排気口から外部に排出される。したがって、埋設管１２内の空気によって計測ヘッド２８の移動が支障を来すことはない。
【００３８】
こうして、計測ヘッド２８が埋設管１２のシールキャップ１７に当接したところで、その移動を停止し、埋設管１２の復動時の計測が終了する。この状況は送信ケーブル３７の移動が停止し、測長器３８からの計測情報が停止することで確認され、この後計測ヘッド２８の計測機器と測長器３８の作動を停止する。
【００３９】
このように計測器２８を埋設管１２内に往復させて計測することで、往動時または復動時の一方の計測の誤差を補正し、埋設管１２の付設状況を正確かつ精密に測定できる。
【００４０】
図３乃至図５は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する部分には同一の符号を用いている。
このうち、図３は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態は、計測ヘッド２８の両端部にローラ４２を回転自在に支持し、該ローラ４２を埋設管１２の内面に走行可能に配置するとともに、計測ヘッド２８の一端部に連結杆４３を突設している。
【００４１】
連結杆４３は埋設管１２と同様な曲率の曲線軸で構成され、これを埋設管１２の中心に配置しており、その周面の対称位置に軸方向に沿ってラックギヤ４４を設けている。
連結杆４３には複数のローラホルダ４５が離間して突設され、該ホルダ４５にガイドローラ４６が回転自在に支持され、該ローラ４６が埋設管１２の内面に走行可能に配置されている。
【００４２】
連結杆４３の一端部には、着脱可能な連結手段４７を介して別の連結杆４３が同軸上に連結され、この連結杆４３の移動域に計測ヘッド２８の移動距離計測手段を構成する一対の駆動ギヤ４８が回転可能に設けられ、該ギヤ４８が前記ラックギヤ４４に噛合している
【００４３】
図中、４９は駆動ギヤ４８の回転数または回転角度を検出可能なセンサで、その信号を距離情報として演算器４１に入力可能にしており、５０は計測ヘッド２８の周面に回転自在に配置したローラで、埋設管１２の内面に走行可能に配置されている。
【００４４】
このような実施形態において、埋設管１２の付設位置を計測する場合は、埋設管１２の付設後、計測ヘッド２８を埋設管１２に挿入するとともに、該計測ヘッド２８の一端部に連結杆４３を接続し、該杆４３のラックギヤ４４を駆動ギヤ４８に噛合する。
【００４５】
このような状況の下で駆動ギヤ４８を駆動し、連結杆４３を埋設管１２側へ送り出し、計測器２８を押し動して埋設管１２内を移動させる。
その際、計測ヘッド２８に内蔵した計測機器と演算器４１とを作動し、計測ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その計測情報を逐次演算器４１に入力し、またセンサ４９によって駆動ギヤ４８の回転角度または回転数を検出し、その情報を前記演算器４１に入力する。
【００４６】
演算器４１は計測ヘッド２８とセンサ４９の計測情報と、時間情報を受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された情報に基いて、埋設管１２の管口を基準にしたＸ．Ｙ．Ｚ軸方向の座標位置を演算し、これらをＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれに逐次グラフ表示する。
【００４７】
そして、計測ヘッド２８が連結杆４３の長さ分移動したところで、駆動ギヤ４８と計測ヘッド２８の計測機器と演算器４１の作動を一旦停止し、連結杆４３の端部に新たな連結杆４３を接続し、それらのラックギヤ４４，４４の位置を整合させる。
【００４８】
こうして、新たな連結杆４３を接続後、駆動ギヤ４８と計測ヘッド２８の計測機器と演算器４１の作動を再開し、連結杆４３を押し動かして計測ヘッド２８を押し進め、該ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その計測情報を逐次演算器４１に入力し、またセンサ４９によって駆動ギヤ４８の回転角度または回転数を検出し、その情報を前記演算器４１に入力する。
【００４９】
この場合、連結杆４３は埋設管１２の中央に配置されているから、埋設管１２の付設位置を正確に測定する
そして、計測ヘッド２８の計測機器が埋設管１２の端部に到達したところで、計測機器や演算器４１、駆動ギヤ４８の作動を停止し、各入力データをリセット後、計測機器や演算器４１の作動を再開し、駆動ギヤ４８を逆転して連結杆４３を埋設管１２から引き出し、前述と同様に埋設管１２の付設位置を測定し、その付設状況をＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれに逐次グラフ表示する。
【００５０】
このように、この実施形態でも計測ヘッド２８を埋設管１２内に往復させて計測することで、往動時または復動時の一方の計測の誤差を補正し、埋設管１２の付設状況を正確かつ精密に測定できる。
【００５１】
図４および図５は本発明の第３の実施形態を示し、トンネルの掘削に当たって地山安定処理工法の一つである注入工法のパッカー注入装置に本発明を適用した応用例を示している。
すなわち、埋設管１２の周面に逆止弁を構成する注入弁５１が一定の間隔に設けられ、該弁５１は常時は閉弁し、埋設管１２内の圧力が所定圧昇圧した際、開弁可能にされている。
【００５２】
ピストン２９，３０の内側には、シール板３５，３６を介してパッカー５２，５３が取付けられ、該パッカー５２，５３は例えば水や空気等の流体の供給によって膨張可能に構成され、その内部に前記空気導管２７が配管され、それらをチェーン５４で揺動自在に連結している。
【００５３】
前記一方のパッカー５３には軽量で柔軟な給水管５５の一端が接続され、その他端が給排可能な給水ポンプ（図示略）に連通しており、また上記パッカー５３内には注入管５６が貫通して配管され、その一端は水ガラス系溶液等の注入剤収納タンク（図示略）に連通し、その他端部にノズル５７が接続されている。図中、５８はパッカー５２，５３に連通する導水管である。
【００５４】
なお、計測ヘッド２８には、前述のような計測ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングを計測する計測機器は搭載されておらず、したがって送信ケーブル３７は不要になり、代わりに給水管５５または注入管５６、実施形態では注入管５６の繰り出し長さを測長器３８で計測している。
【００５５】
このように構成したパッカー注入装置は、埋設管１２内を移動する計測ヘッド２８と、該ヘッド２８を構成するパッカー５２，５３と、該パッカー５２，５３を貫通する柔軟な空気導管２７と、計測ヘッド２８の移動位置を基に注入弁５１とパッカー５２，５３との位置を演算する演算器４１と、上記ヘッド２８の移動距離を計測する測長器３８と、バイパス空気導管１８，１９に対する空気の流れを切換え可能な切換弁２０，２１と、バイパス管１８，１９に空気を供給するブロア２３と、給水管５６と、注入剤を供給する注入管５５を有し、このうち計測ヘッド２８は軽量小形であるから、その取り扱いが至便で小径の埋設管１２の使用に好適である。
【００５６】
次に本発明装置を使用して地山１を安定処理する場合は、埋設管１２の付設後、該計測ヘッド２８を埋設管１２の端部に挿入し、該埋設管１２の一端にシールキャップ１７を取付け、該キャップ１７から給水管５５と注入管５６の他端部を引き出し、その何れか一方、実施形態では注入管５６を導杭１５側に設置した測長器３８のドラム３９に接続する。
その際、埋設管１２の他端に適宜なストッパ（図示略）を取付け、当該端部を気密に閉塞して置く。
【００５７】
そして、シールキャップ１７に空気導管１８，１９の一端を取付け、それらの他端を三方弁２２に接続し、該弁２２に給気管２４の一端を接続し、この他端をブロア２３の吐出口に接続する。
このような状況の下で三方弁２２を操作し、一方のバイパス管１８を給気管２４に連通し、他方のバイパス管１９を大気に連通し、調節弁２６を開弁したところで、ブロア２３を駆動する。
【００５８】
このようにすると、ブロア２３から吹き出された空気は、給気管２４からバイパス管１８に導かれて、その管端部から埋設管１２内に吹き出され、シールキャップ１７とシール板３６とで区画された埋設管１２内の圧力が上昇し、当該圧力によって計測ヘッド２８が埋設管１２の他端側へ移動し、これに給水管５５と注入管５６が引き動される。
【００５９】
この場合、計測器２８の移動に伴なって、ピストン２９の外側の空気は埋設管１２の他端部側へ追い遣られるが、当該空気は貫通孔３３から連通管３２、貫通孔３４を経て空気導管２７に導かれ、空気導管１９より三方弁２２の排気口から外部に排出される。したがって、埋設管１２内の空気によって計測ヘッド２８の移動が支障を来すことはない。
また、計測ヘッド２８の移動速度の調整は、調節弁２６の開度を調節することで行なえる。
【００６０】
一方、ブロア２３の駆動と前後して、演算器４１と測長器３８とを作動し、ドラム３９から繰り出される注入管５６の長さを測長器３８で連続的に計測し、その距離情報を前記演算器４１に入力する。
【００６１】
演算器４１は測長器３８からの計測情報と時間情報とを受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された注入弁５１の位置情報に基いて、注入弁５１の位置を基準にパッカー５２，５３の離間位置を演算し、これを表示する。したがって、作業者は遠隔地でパッカー５２，５３の移動位置を容易に確認し得る。
【００６２】
そして、パッカー５２，５３が注入弁５１から略等距離移動したところで、換言すればパッカー５２，５３の中間に注入弁５１が位置したところで、ブロア２３の駆動を停止し、計測ヘッド２８の移動を停止する。
【００６３】
その際、パッカー５２，５３が埋設管１２の他端側へ行き過ぎ、注入弁５１がパッカー５２，５３の中間位置から外れると、この状況が演算器４１の表示画面で確認される。
そこで、ブロア２３を直ちに停止し、三方弁２２を計測ヘッド２８の往動時と反対に切換え、一方のバイパス管１９を給気管２４に連通し、他方のバイパス管１８を大気に連通させたところで、ブロア２３の駆動を再開する。
【００６４】
このようにすると、ブロア２３から吹き出された空気は、給気管２４からバイパス管１９を経て空気導管２７に導かれ、貫通孔３４、連通管３２、貫通孔３３を移動して埋設管１２の他端部内に吹き出される。
このため、ストッパ（図示略）とシール板３５とで区画された埋設管１２内の圧力が上昇し、当該圧力によって計測ヘッド２８がシールキャップ１７側へ移動し、これに注入管５６が同動してドラム３９に巻き上げられる。
【００６５】
この場合、計測器２８の復動に伴ない、ピストン３０の外側の空気はシールキャップ１７側へ追い遣られるが、当該空気はバイパス管１８に導かれて、三方弁２２の排気口から外部に排出される。したがって、埋設管１２内の空気によって計測ヘッド２８の移動が支障を来すことはない。
【００６６】
このような状況の下で、注入管５６の巻き上げ長さを測長器３８が計測し、その計測情報を基に注入弁５１の位置を基準に演算器４１がパッカー５２，５３の離間位置を演算し、これを図形表示する。
【００６７】
そして、パッカー５２，５３を注入弁５１から略等距離位置に移動修正し、換言すればパッカー５２，５３の中間に注入弁５１を位置調整したところで、ブロア２３の駆動を停止し、計測ヘッド２８の移動を停止する。
【００６８】
このような状況の下で給水ポンプ（図示略）を駆動し、給水管５５にパッカー用水を供給し、該用水をパッカー５３へ導き、更に導水管５８を介しパッカー５２に導いて、これらのパッカー５２，５３を膨張させる。
この結果、パッカー５２，５３が埋設管１２の内面を圧接し、それらの間を気密にして、パッカー５２，５３間の埋設管１２内の区画スペースを気密にする。
【００６９】
この後、注入管５６に注入剤を供給し、該注入剤をノズル５７へ導き、これを上記区画スペースに噴出させ、該スペースを注入剤で充填する。
そして、上記区画スペースの圧力が上昇し、これが一定圧に達したところで注入弁５１が開弁し、該弁５１から注入剤が地山１に噴出し、これが固化して地盤が改良され地山１が安定する。
【００７０】
注入剤の注入後、注入剤の供給を停止し、注入弁５１を閉弁させる。
また、給水ポンプを排水作動し、パッカー５２，５３内の水を排水して、これらを収縮させる
そして、切換弁２０，２１を操作しブロア２３を駆動して、計測ヘッド２８を次の注入弁５１側へ移動し、パッカー５２，５３の間に注入弁５１を位置付け、パッカー５２，５３に給水し、これらを膨張させて埋設管１２内のスペースを気密形成後、注入剤を供給し、これを注入弁５１から地山１へ噴出させる。
以後、上記作業を繰り返し、各注入弁５１から注入剤を噴出して地山１を安定させる。
【００７１】
このように本発明装置は、ブロア２３と切換弁２０，２１の操作によって、パッカー５２，５３を機械的に移動可能にしたから、従来のような人手による作業の煩雑と手間を解消し、その遠隔操作が可能になるとともに、パッカー５２，５３の移動位置を容易に調整でき、パッカー５２，５３の中間に注入弁５１を正確かつ確実に位置付けられるから、注入剤の注入を正確かつ確実に行なえる。
【００７２】
なお、これらの実施形態は埋設管１１，１２として、略円弧状のものを使用しているが、Ｓ字形状または波形状のものであってもよく、また直線状のものであってもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明は、計測ヘッドの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にしたから、圧縮空気によって計測ヘッドの移動を円滑に行なえるとともに、この計測操作を容易に行なうことができる。
【００７４】
請求項２の発明は、計測ヘッドの両端部を埋設管に気密に嵌合したから、圧縮空気による計測ヘッドの移動を実現させることができる。
請求項３の発明は、計測ヘッドが、埋設管に摺動可能に嵌合し内部に貫通穴を形成した一対のピストンと、これらのピストンを連結する柔軟な連通管とを有するから、圧縮空気による計測ヘッドの円滑な移動を促すとともに、計測ヘッドの種々の移動姿勢を許容し、曲管およびＳ字形状等の種々の埋設管に適用することができる。
【００７５】
請求項４の発明は、計測ヘッドの一端部に連結杆を接続し、該杆の一端部に連結杆を継ぎ足し可能にするとともに、これらの連結杆の周面に軸方向にラックギヤを設け、該ラックギヤに駆動ギヤを噛合し、該駆動ギヤに該ギヤの回転角度または回転数を検出可能なセンサを設け、該センサの情報を演算器に入力可能にしたから、ギヤによって計測ヘッドを正確に移動し、その計測精度を向上することができる。
【００７６】
請求項５の発明は、計測ヘッドをＳ字形状を含む曲線状の埋設管に自在に移動することができる。
請求項６の発明は、埋設管の内径が小径でＳ字形状を含む曲線状の埋設管に計測ヘッドを自在に移動することができる。
請求項７の発明は、計測器を埋設管内に往復動可能にし、計測誤差を未然に防止し、正確に計測することができる。
【００７７】
請求項８の発明は、パッカーの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にしたから、従来のような人手によるパッカーの移動作業の煩雑と手間を解消し、圧縮空気によってパッカーを移動可能にして、その機械的かつ遠隔操作を可能にするとともに、パッカーの往復移動を可能にして、その移動位置を調整かつ確認可能にし、パッカーの間に注入弁を確実かつ正確に位置付けて、地山に対し注入剤を確実に注入することができる。請求項９の発明は、Ｓ字形状を含む曲線状の埋設管にパッカーを自在に移動することができる。
請求項１０の発明は、埋設管の内径が小径でＳ字形状を含む曲線状の埋設管にパッカーを自在に移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を適用したトンネルを示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す説明図で、埋設管の付設位置の計測状況を示している。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す説明図で、埋設管の付設位置の計測状況を示している。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す説明図で、パッカーの移動状況を示している。
【図５】本発明のパッカーによるシール状況と注入剤の注入状況を示している。
【符号の説明】
１１，１２ 埋設管
１８，１９ バイパス作動杆
２７ 空気導管
２８ 計測ヘッド
２９，３０ ピストン
３８ 移動距離計測手段
４１ 演算器
４３ 連結杆
４４ ラックギヤ
４８ 駆動ギヤ
４９ センサ
５１ 注入弁
５２，５３ パッカー
【発明の属する技術分野】
本発明は小径の曲管の埋設位置を正確かつ合理的に測定できるとともに、人手によるパッカーの移動作業を廃し、これを機械的かつ遠隔操作可能にし、またパッカーの移動位置を調整可能にして、パッカーの間に注入弁を確実かつ正確に位置付け、注入剤の注入を確実に行なって、所期の地山の安定処理を得られるようにした、埋設管の計測装置およびパッカーの注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばパイプルーフ工法によるトンネルの掘削や上下水道の付設時に、施工状況や隣接地とのチェックに埋設管の付設位置を確認する必要があり、その手段として、例えば計測装置を備えたジャイロ車を管内に移動する方法がある。
【０００３】
しかし、この方法は実際上、直管状の埋設管に使用が限られ、上向き移動や曲線の変化等に対する対応が難しく、またジャイロ車が移動時に管内に接触して測定精度が低下する等の問題があった。
特にこのような問題は、近時その工法が注目される曲線ボーリング装置を駆使した曲管を埋設する地下構造物の築造に当たって、小径の曲管を使用する際に緊要である。
【０００４】
従来、上記問題を解決するものとして、例えば特公昭５８ー１４９１６１号公報では、地中に直管を圧入して埋設する際、管体に一対の弾性材を軸方向に取付け、該弾性材の一端を変位計に取付け、該弾性材による管体の対称位置のひずみ量の差から、管体の地中での変位を測定し、また前記ひずみ量の和から管体の変形を検知して、管体を正確に圧入するようにしている。
【０００５】
しかし、この従来の方法は各管体毎に弾性材と変位計との取付けを要して、コスト高と取付け作業の煩雑を招く上に、ひずみ量の変動が不定の曲管には採用し難いという問題があった。
【０００６】
ところで、地山安定処理工法の中にパッカー注入工法があり、これは例えば特開平７ー１１８６４号公報のように複数のゴムノズルを設けた曲管の内部に一対のパッカーを移動可能に挿入し、これらのパッカーに水ホースを接続するとともに、パッカーの間に注入剤ホースの吐出口を配置し、地山を安定処理する際、パッカーをゴムノズルの位置に移動し、これらのパッカーに水を供給して膨張させ、これを曲管の内面に圧接してパッカーの間に気密スペースを形成後、注入剤ホースに注入剤を供給し、該注入剤を上記スペースに充填してゴムノズルを開弁し、注入剤を地山に噴出させてゴムノズル周辺の地盤を改善するようにしている。
【０００７】
しかし、この従来のパッカー注入装置は、パッカーを人手によって移動しているため、その作業が煩雑で手間が掛かり、またパッカーの移動位置を注入剤ホースの挿入長さによって一応確認するようにしているが、実際的には非常に困難でその正確性を期し難く、しばしばパッカーとゴムノズルとの位置ずれが顕著になって、注入剤が地山に注入されなかったり、注入量が減少したりする等して、所期の地盤の改善効果を得られない、という問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決し、小径の曲管の埋設位置を正確かつ合理的に測定できるとともに、人手によるパッカーの移動作業を廃し、これを機械的かつ遠隔操作可能にし、またパッカーの移動位置を調整可能にして、パッカーの間に注入弁を確実かつ正確に位置付け、注入剤の注入を確実に行なって、所期の地山の安定処理を得られるようにした埋設管の計測装置およびパッカーの注入装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明は、埋設管に移動可能に挿入される計測ヘッドと、計測ヘッドに装備され、かつ計測ヘッドの移動位置のピッチングとヨーイングとローリングとを計測し、これらの情報を演算器に入力可能な計測機器と、該計測ヘッドの移動距離を計測し、該距離情報を前記演算器に入力可能な移動距離計測手段とを備え、これらの情報に基づき前記演算器を介し、埋設管の埋設位置を演算可能にした地下埋設管の計測装置において、前記計測ヘッドの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にして、圧縮空気により計測ヘッドの移動を円滑に行なうとともに、この計測操作を容易に行なえるようにしている。
【００１０】
請求項２の発明は、計測ヘッドの両端部を埋設管に気密に嵌合し、圧縮空気による計測ヘッドの移動を実現可能にしている。
請求項３の発明は、計測ヘッドが、埋設管に摺動可能に嵌合し内部に貫通穴を形成した一対のピストンと、これらのピストンを連結する柔軟な連通管とを有し、圧縮空気による計測ヘッドの円滑な移動を促すとともに、計測ヘッドの種々の移動姿勢を許容し、曲管およびＳ字形状等の種々の埋設管に適用可能にしている
【００１１】
請求項４の発明は、埋設管に移動可能に挿入される計測ヘッドと、計測ヘッドに装備され、かつ計測ヘッドの移動位置のピッチングとヨーイングとローリングとを計測し、これらの情報を演算器に入力可能な計測機器と、該計測ヘッドの移動距離を計測し、該距離情報を前記演算器に入力可能な移動距離計測手段とを備え、これらの情報に基づき前記演算器を介し、埋設管の埋設位置を演算可能にした地下埋設管の計測装置において、前記計測ヘッドの一端部に連結杆を接続し、該杆の一端部に連結杆を継ぎ足し可能にするとともに、これらの連結杆の周面に軸方向にラックギヤを設け、該ラックギヤに駆動ギヤを噛合し、該駆動ギヤに該ギヤの回転角度または回転数を検出可能なセンサを設け、該センサの情報を演算器に入力可能にし、ギヤによって計測ヘッドを正確に移動させ、その計測精度を向上するようにしている。
【００１２】
請求項５の発明は、計測ヘッドをＳ字形状を含む曲線状の埋設管に自在に移動可能にしている。
請求項６の発明は、埋設管の内径が小径でＳ字形状を含む曲線状の埋設管に計測ヘッドを自在に移動可能にしている。
請求項７の発明は、計測器を埋設管内に往復動可能にし、計測誤差を未然に防止し、正確に計測可能にしている。
【００１３】
請求項８の発明は、軸方向に複数の注入弁を設けた埋設管と、該管に移動可能に挿入し、かつ互いに連通する一対のパッカーと、前記パッカーへの流体供給手段と、前記パッカーの間への注入剤供給手段とを備え、前記パッカーの間に注入弁を位置付け、該パッカーに流体を供給し、かつこれを膨張させて埋設管内面に気密に圧接し、前記パッカー間を気密に区画するとともに、前記気密のパッカー間に注入剤を供給して注入弁を開弁可能にし、該弁より地山に注入剤を噴出可能にする一方、前記パッカーの移動距離を計測し、該距離情報を演算器に入力可能な移動距離計測手段を備え、これらの情報に基づきパッカーの間に注入弁を配置可能にしたパッカーの注入装置において、前記パッカーの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にし、圧縮空気によってパッカーを移動可能にし、その機械的かつ遠隔操作を可能にするとともに、パッカーの往復移動を可能にして、その移動位置を調整かつ確認可能にし、パッカーの間に注入弁を正確に位置付けて、地山に対し注入剤を確実に注入するようにしている。
請求項９の発明は、Ｓ字形状を含む曲線状の埋設管にパッカーを自在に移動可能にしている。
請求項１０の発明は、埋設管の内径が小径でＳ字形状を含む曲線状の埋設管にパッカーを自在に移動可能にしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を道路用トンネルの築造に使用する埋設管の位置の測定に適用した実施の形態について説明すると、図１において１，２は地中構造物である道路用トンネルで、互いに隣接して平行に設けられ、それらの天端部から側部に亙って、アーチ形の覆工壁３，４が設けられている。
【００１５】
覆工壁３，４の両側端部はコンクリート製の架台５，６，７に支持され、底部に車道８，９と歩道１０とが設けられている。
覆工壁３，４の内部には、パイプルーフを構成する曲管状の埋設管１１，１２が複数配置され、これらの埋設管１１，１２は、トンネル１，２の軸方向と直交方向に密接または所定の間隔を置いて配置されている。
【００１６】
埋設管１１，１２は公知の曲線ボーリング装置（図示略）を駆使して埋設され、これは架台５，６，７と同位置で、かつトンネル１，２の軸方向と平行に掘削した導杭１３，１４，１５に曲線ボーリング装置を搬入し、該搬入側の導杭１３，１４，１５を発進側として、隣接の導杭１３，１４，１５に向けて埋設管１１，１２を推進し埋設するようにしている。図中、１６は地山である。
【００１７】
図２は埋設管１２の付設位置の計測状況を示し、前記埋設管１２の導杭１５側の一端部にシールキャップ１７が取付けられ、当該端部を気密に閉塞している。シールキャップ１７にはバイパス管１８，１９が取付けられ、これらを導杭１５側に引き出して切換弁２０，２１に接続し、それらの端部を三方弁２２に接続している。
三方弁２２には圧縮空気源であるブロア２３に連通する給気管２４が接続され、該管２４に風量計２５と調節弁２６が介挿されている。
【００１８】
埋設管１２の内部には、一方のバイパス管１９に連通する柔軟な空気導管２７が配管され、該管２７の一端が小形軽量の計測ヘッド２８に接続されている。
計測ヘッド２８は埋設管１２に沿って移動可能に収容され、これは一対のピストン２９，３０と、それらの間に配置した誘導ガイド３１と、ピストン２９，３０と誘導ガイド３１とを連通する柔軟な連通管３２とを有し、これらピストン２９，３０と誘導ガイド３１とを埋設管１２に摺動可能に嵌合している。
【００１９】
上記ピストン２９，３０の内部には貫通孔３３，３４が形成され、これらが前記連通管３２と空気導管２７とに連通している。
前記計測ヘッド２８は、公知のジャイロまたは誘導磁界発生装置等の計測機器を備えて、計測ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その情報をマイクロコンピュータ等の演算器４１に入力可能にしている。
【００２０】
演算器４１は後述する測長器に隣接して設置され、これは計測ヘッド２８からの計測情報と後述する測長器からの距離情報と、時間情報とを受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された情報に基いて、埋設管１２の管口を基準にしたＸ．Ｙ．Ｚ軸方向の座標位置を演算し、これらをＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれにグラフ表示可能にしている。
【００２１】
図中、３５，３６はピストン２９，３０の内側に配置したゴム製のシール板で、その外周面と埋設管１２内面との間の気密を形成可能にしている。
この他、図中３７は一端を計測機器に接続し、他端を演算器４１に接続した柔軟で堅牢な送信ケーブルで、シールキャップ１７から埋設管１２の外側に引き出され、これを計測ヘッド２８の移動距離計測手段である測長器３８のドラム３９に巻き上げ可能にしている。
【００２２】
測長器３８は導杭１５側に設置され、そのドラム３９に巻き上げまたは繰り出す前記ケーブル３７の長さを計測し、その距離情報を演算器４１に入力可能にしている。４０は上記送信ケーブル３７の移動を補助するプーリである。
【００２３】
このように構成した地下埋設管の計測装置は、埋設管１２内を移動して当該位置を立体的に計測する計測ヘッド２８と、該ヘッド２８の計測情報を基に埋設管１２の付設位置を演算する演算器４１と、ヘッド２８の移動距離を計測する測長器３８と、空気導管２７と、バイパス空気導管１８，１９の空気の流れを切換え可能な切換弁２０，２１と、バイパス管１８，１９に空気を供給するブロア２３とを有し、このうち計測ヘッド２８は軽量小形であるから、その取り扱いが至便で小径の埋設管１２の使用に好適である。
【００２４】
次に、計測対象である埋設管１２の付設位置を計測する場合は、埋設管１２の付設後、空気導管２７と送信ケーブル３７の一端を計測ヘッド２８に接続し、該ヘッド２８を埋設管１２の端部に挿入し、該埋設管１２の一端にシールキャップ１７を取付け、該キャップ１７から送信ケーブル３７の他端を引き出し、これを導杭１５側に設置した測長器３８のドラム３９に接続する。その際、埋設管１２の他端に適宜なストッパ（図示略）を取付け、当該端部を気密に閉塞して置く。
【００２５】
そして、シールキャップ１７に空気導管１８，１９の一端を取付け、それらの他端を三方弁２２に接続し、該弁２２に給気管２４の一端を接続し、この他端をブロア２３の吐出口に接続する。
【００２６】
このような状況の下で三方弁２２を操作し、一方のバイパス管１８を給気管２４に連通し、他方のバイパス管１９を大気に連通し、調節弁２６を開弁したところで、ブロア２３を駆動する。
【００２７】
このようにすると、ブロア２３から吹き出された空気は、給気管２４からバイパス管１８に導かれて、その管端部から埋設管１２内に吹き出され、シールキャップ１７とシール板３６とで区画された埋設管１２内の圧力が上昇し、当該圧力によって計測ヘッド２８が埋設管１２の他端側へ移動し、これに送信ケーブル３７が引き動される。
【００２８】
その際、ブロア２３の駆動と同時に計測器２８に内蔵した計測機器と、演算器４１と測長器３８とを作動し、計測器２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その情報を逐次演算器４１に入力し、また測長器３８はドラム３９から繰り出される送信ケーブル３７の長さを計測し、その距離情報を前記演算器４１に入力する。
【００２９】
このため、演算器４１は計測機器からの計測情報と測長器３８からの距離情報、時間情報とを受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された情報に基いて、埋設管１２の管口を基準にしたＸ．Ｙ．Ｚ軸方向の座標位置を演算し、これらをＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれに逐次グラフ表示する。
【００３０】
こうして、計測ヘッド２８が埋設管１２の他端部に移動し、ストッパ（図示略）に当接したところで、その移動を停止し、埋設管１２の往動時の計測が終了する。
この状況はワイヤ３７の移動が停止し、測長器３８からの計測情報が停止することで確認され、この後計測ヘッド２８の計測機器と測長器３８の作動を一旦停止する。
【００３１】
なお、計測ヘッド２８の移動に伴ない、ピストン２９の外側の空気は埋設管１２の他端部側へ追い遣られるが、当該空気は貫通孔３３から連通管３２、貫通孔３４を経て空気導管２７に導かれ、空気導管１９より三方弁２２の排気口から外部に排出される。したがって、埋設管１２内の空気によって計測ヘッド２８の移動が支障を来すことはない。
【００３２】
また、連通管３２は柔軟に構成されているから、埋設管１２内においてピストン２９，３０の種々の姿勢を許容し、計測ヘッド２８の円滑な移動を促す。
なお、計測ヘッド２８の移動速度の調整は、調節弁２６の開度を調節することで行なう。
【００３３】
次に、計測ヘッド２８の計測機器と測長器３８の各入力データをリセットし、それらの作動を再開するとともに、三方弁２２を往動時と反対に切換え、一方のバイパス管１９を給気管２４に連通し、他方のバイパス管１８を大気に連通する
【００３４】
このようにすると、ブロア２３から吹き出された空気は、給気管２４からバイパス管１９を経て空気導管２７に導かれ、貫通孔３４、連通管３２、貫通孔３３を移動して埋設管１２の他端部内に吹き出される。
このため、ストッパ（図示略）とシール板３５とで区画された埋設管１２内の圧力が上昇し、当該圧力によって計測ヘッド２８がシールキャップ１７側へ移動し、これに送信ケーブル３７が同動してドラム３９に巻き上げられる。
【００３５】
このような状況の下で、計測ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その計測情報を逐次演算器４１に入力し、また測長器３８はドラム３９に巻き上げられた送信ケーブル３７の長さを計測し、その距離情報を前記演算器４１に入力する。
【００３６】
このため、演算器４１は計測ヘッド２８からの計測情報と、測長器３８からの距離情報と、時間情報を受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された情報に基いて、埋設管１２の埋設管１２の管口を基準にしたＸ．Ｙ．Ｚ軸方向の座標位置を演算し、これらをＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれに逐次グラフ表示する。
【００３７】
なお、計測ヘッド２８の復動に伴ない、ピストン３０の外側の空気はシールキャップ１７側へ追い遣られるが、当該空気はバイパス管１８に導かれて、三方弁２２の排気口から外部に排出される。したがって、埋設管１２内の空気によって計測ヘッド２８の移動が支障を来すことはない。
【００３８】
こうして、計測ヘッド２８が埋設管１２のシールキャップ１７に当接したところで、その移動を停止し、埋設管１２の復動時の計測が終了する。この状況は送信ケーブル３７の移動が停止し、測長器３８からの計測情報が停止することで確認され、この後計測ヘッド２８の計測機器と測長器３８の作動を停止する。
【００３９】
このように計測器２８を埋設管１２内に往復させて計測することで、往動時または復動時の一方の計測の誤差を補正し、埋設管１２の付設状況を正確かつ精密に測定できる。
【００４０】
図３乃至図５は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する部分には同一の符号を用いている。
このうち、図３は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態は、計測ヘッド２８の両端部にローラ４２を回転自在に支持し、該ローラ４２を埋設管１２の内面に走行可能に配置するとともに、計測ヘッド２８の一端部に連結杆４３を突設している。
【００４１】
連結杆４３は埋設管１２と同様な曲率の曲線軸で構成され、これを埋設管１２の中心に配置しており、その周面の対称位置に軸方向に沿ってラックギヤ４４を設けている。
連結杆４３には複数のローラホルダ４５が離間して突設され、該ホルダ４５にガイドローラ４６が回転自在に支持され、該ローラ４６が埋設管１２の内面に走行可能に配置されている。
【００４２】
連結杆４３の一端部には、着脱可能な連結手段４７を介して別の連結杆４３が同軸上に連結され、この連結杆４３の移動域に計測ヘッド２８の移動距離計測手段を構成する一対の駆動ギヤ４８が回転可能に設けられ、該ギヤ４８が前記ラックギヤ４４に噛合している
【００４３】
図中、４９は駆動ギヤ４８の回転数または回転角度を検出可能なセンサで、その信号を距離情報として演算器４１に入力可能にしており、５０は計測ヘッド２８の周面に回転自在に配置したローラで、埋設管１２の内面に走行可能に配置されている。
【００４４】
このような実施形態において、埋設管１２の付設位置を計測する場合は、埋設管１２の付設後、計測ヘッド２８を埋設管１２に挿入するとともに、該計測ヘッド２８の一端部に連結杆４３を接続し、該杆４３のラックギヤ４４を駆動ギヤ４８に噛合する。
【００４５】
このような状況の下で駆動ギヤ４８を駆動し、連結杆４３を埋設管１２側へ送り出し、計測器２８を押し動して埋設管１２内を移動させる。
その際、計測ヘッド２８に内蔵した計測機器と演算器４１とを作動し、計測ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その計測情報を逐次演算器４１に入力し、またセンサ４９によって駆動ギヤ４８の回転角度または回転数を検出し、その情報を前記演算器４１に入力する。
【００４６】
演算器４１は計測ヘッド２８とセンサ４９の計測情報と、時間情報を受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された情報に基いて、埋設管１２の管口を基準にしたＸ．Ｙ．Ｚ軸方向の座標位置を演算し、これらをＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれに逐次グラフ表示する。
【００４７】
そして、計測ヘッド２８が連結杆４３の長さ分移動したところで、駆動ギヤ４８と計測ヘッド２８の計測機器と演算器４１の作動を一旦停止し、連結杆４３の端部に新たな連結杆４３を接続し、それらのラックギヤ４４，４４の位置を整合させる。
【００４８】
こうして、新たな連結杆４３を接続後、駆動ギヤ４８と計測ヘッド２８の計測機器と演算器４１の作動を再開し、連結杆４３を押し動かして計測ヘッド２８を押し進め、該ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングとを連続的に計測し、その計測情報を逐次演算器４１に入力し、またセンサ４９によって駆動ギヤ４８の回転角度または回転数を検出し、その情報を前記演算器４１に入力する。
【００４９】
この場合、連結杆４３は埋設管１２の中央に配置されているから、埋設管１２の付設位置を正確に測定する
そして、計測ヘッド２８の計測機器が埋設管１２の端部に到達したところで、計測機器や演算器４１、駆動ギヤ４８の作動を停止し、各入力データをリセット後、計測機器や演算器４１の作動を再開し、駆動ギヤ４８を逆転して連結杆４３を埋設管１２から引き出し、前述と同様に埋設管１２の付設位置を測定し、その付設状況をＸーＹ座標系断面、ＹーＺ座標系断面、ＺーＸ座標系断断面のそれぞれに逐次グラフ表示する。
【００５０】
このように、この実施形態でも計測ヘッド２８を埋設管１２内に往復させて計測することで、往動時または復動時の一方の計測の誤差を補正し、埋設管１２の付設状況を正確かつ精密に測定できる。
【００５１】
図４および図５は本発明の第３の実施形態を示し、トンネルの掘削に当たって地山安定処理工法の一つである注入工法のパッカー注入装置に本発明を適用した応用例を示している。
すなわち、埋設管１２の周面に逆止弁を構成する注入弁５１が一定の間隔に設けられ、該弁５１は常時は閉弁し、埋設管１２内の圧力が所定圧昇圧した際、開弁可能にされている。
【００５２】
ピストン２９，３０の内側には、シール板３５，３６を介してパッカー５２，５３が取付けられ、該パッカー５２，５３は例えば水や空気等の流体の供給によって膨張可能に構成され、その内部に前記空気導管２７が配管され、それらをチェーン５４で揺動自在に連結している。
【００５３】
前記一方のパッカー５３には軽量で柔軟な給水管５５の一端が接続され、その他端が給排可能な給水ポンプ（図示略）に連通しており、また上記パッカー５３内には注入管５６が貫通して配管され、その一端は水ガラス系溶液等の注入剤収納タンク（図示略）に連通し、その他端部にノズル５７が接続されている。図中、５８はパッカー５２，５３に連通する導水管である。
【００５４】
なお、計測ヘッド２８には、前述のような計測ヘッド２８の移動位置におけるピッチング、ヨーイング、ローリングを計測する計測機器は搭載されておらず、したがって送信ケーブル３７は不要になり、代わりに給水管５５または注入管５６、実施形態では注入管５６の繰り出し長さを測長器３８で計測している。
【００５５】
このように構成したパッカー注入装置は、埋設管１２内を移動する計測ヘッド２８と、該ヘッド２８を構成するパッカー５２，５３と、該パッカー５２，５３を貫通する柔軟な空気導管２７と、計測ヘッド２８の移動位置を基に注入弁５１とパッカー５２，５３との位置を演算する演算器４１と、上記ヘッド２８の移動距離を計測する測長器３８と、バイパス空気導管１８，１９に対する空気の流れを切換え可能な切換弁２０，２１と、バイパス管１８，１９に空気を供給するブロア２３と、給水管５６と、注入剤を供給する注入管５５を有し、このうち計測ヘッド２８は軽量小形であるから、その取り扱いが至便で小径の埋設管１２の使用に好適である。
【００５６】
次に本発明装置を使用して地山１を安定処理する場合は、埋設管１２の付設後、該計測ヘッド２８を埋設管１２の端部に挿入し、該埋設管１２の一端にシールキャップ１７を取付け、該キャップ１７から給水管５５と注入管５６の他端部を引き出し、その何れか一方、実施形態では注入管５６を導杭１５側に設置した測長器３８のドラム３９に接続する。
その際、埋設管１２の他端に適宜なストッパ（図示略）を取付け、当該端部を気密に閉塞して置く。
【００５７】
そして、シールキャップ１７に空気導管１８，１９の一端を取付け、それらの他端を三方弁２２に接続し、該弁２２に給気管２４の一端を接続し、この他端をブロア２３の吐出口に接続する。
このような状況の下で三方弁２２を操作し、一方のバイパス管１８を給気管２４に連通し、他方のバイパス管１９を大気に連通し、調節弁２６を開弁したところで、ブロア２３を駆動する。
【００５８】
このようにすると、ブロア２３から吹き出された空気は、給気管２４からバイパス管１８に導かれて、その管端部から埋設管１２内に吹き出され、シールキャップ１７とシール板３６とで区画された埋設管１２内の圧力が上昇し、当該圧力によって計測ヘッド２８が埋設管１２の他端側へ移動し、これに給水管５５と注入管５６が引き動される。
【００５９】
この場合、計測器２８の移動に伴なって、ピストン２９の外側の空気は埋設管１２の他端部側へ追い遣られるが、当該空気は貫通孔３３から連通管３２、貫通孔３４を経て空気導管２７に導かれ、空気導管１９より三方弁２２の排気口から外部に排出される。したがって、埋設管１２内の空気によって計測ヘッド２８の移動が支障を来すことはない。
また、計測ヘッド２８の移動速度の調整は、調節弁２６の開度を調節することで行なえる。
【００６０】
一方、ブロア２３の駆動と前後して、演算器４１と測長器３８とを作動し、ドラム３９から繰り出される注入管５６の長さを測長器３８で連続的に計測し、その距離情報を前記演算器４１に入力する。
【００６１】
演算器４１は測長器３８からの計測情報と時間情報とを受け入れ、これらの入力を条件に予め記憶された注入弁５１の位置情報に基いて、注入弁５１の位置を基準にパッカー５２，５３の離間位置を演算し、これを表示する。したがって、作業者は遠隔地でパッカー５２，５３の移動位置を容易に確認し得る。
【００６２】
そして、パッカー５２，５３が注入弁５１から略等距離移動したところで、換言すればパッカー５２，５３の中間に注入弁５１が位置したところで、ブロア２３の駆動を停止し、計測ヘッド２８の移動を停止する。
【００６３】
その際、パッカー５２，５３が埋設管１２の他端側へ行き過ぎ、注入弁５１がパッカー５２，５３の中間位置から外れると、この状況が演算器４１の表示画面で確認される。
そこで、ブロア２３を直ちに停止し、三方弁２２を計測ヘッド２８の往動時と反対に切換え、一方のバイパス管１９を給気管２４に連通し、他方のバイパス管１８を大気に連通させたところで、ブロア２３の駆動を再開する。
【００６４】
このようにすると、ブロア２３から吹き出された空気は、給気管２４からバイパス管１９を経て空気導管２７に導かれ、貫通孔３４、連通管３２、貫通孔３３を移動して埋設管１２の他端部内に吹き出される。
このため、ストッパ（図示略）とシール板３５とで区画された埋設管１２内の圧力が上昇し、当該圧力によって計測ヘッド２８がシールキャップ１７側へ移動し、これに注入管５６が同動してドラム３９に巻き上げられる。
【００６５】
この場合、計測器２８の復動に伴ない、ピストン３０の外側の空気はシールキャップ１７側へ追い遣られるが、当該空気はバイパス管１８に導かれて、三方弁２２の排気口から外部に排出される。したがって、埋設管１２内の空気によって計測ヘッド２８の移動が支障を来すことはない。
【００６６】
このような状況の下で、注入管５６の巻き上げ長さを測長器３８が計測し、その計測情報を基に注入弁５１の位置を基準に演算器４１がパッカー５２，５３の離間位置を演算し、これを図形表示する。
【００６７】
そして、パッカー５２，５３を注入弁５１から略等距離位置に移動修正し、換言すればパッカー５２，５３の中間に注入弁５１を位置調整したところで、ブロア２３の駆動を停止し、計測ヘッド２８の移動を停止する。
【００６８】
このような状況の下で給水ポンプ（図示略）を駆動し、給水管５５にパッカー用水を供給し、該用水をパッカー５３へ導き、更に導水管５８を介しパッカー５２に導いて、これらのパッカー５２，５３を膨張させる。
この結果、パッカー５２，５３が埋設管１２の内面を圧接し、それらの間を気密にして、パッカー５２，５３間の埋設管１２内の区画スペースを気密にする。
【００６９】
この後、注入管５６に注入剤を供給し、該注入剤をノズル５７へ導き、これを上記区画スペースに噴出させ、該スペースを注入剤で充填する。
そして、上記区画スペースの圧力が上昇し、これが一定圧に達したところで注入弁５１が開弁し、該弁５１から注入剤が地山１に噴出し、これが固化して地盤が改良され地山１が安定する。
【００７０】
注入剤の注入後、注入剤の供給を停止し、注入弁５１を閉弁させる。
また、給水ポンプを排水作動し、パッカー５２，５３内の水を排水して、これらを収縮させる
そして、切換弁２０，２１を操作しブロア２３を駆動して、計測ヘッド２８を次の注入弁５１側へ移動し、パッカー５２，５３の間に注入弁５１を位置付け、パッカー５２，５３に給水し、これらを膨張させて埋設管１２内のスペースを気密形成後、注入剤を供給し、これを注入弁５１から地山１へ噴出させる。
以後、上記作業を繰り返し、各注入弁５１から注入剤を噴出して地山１を安定させる。
【００７１】
このように本発明装置は、ブロア２３と切換弁２０，２１の操作によって、パッカー５２，５３を機械的に移動可能にしたから、従来のような人手による作業の煩雑と手間を解消し、その遠隔操作が可能になるとともに、パッカー５２，５３の移動位置を容易に調整でき、パッカー５２，５３の中間に注入弁５１を正確かつ確実に位置付けられるから、注入剤の注入を正確かつ確実に行なえる。
【００７２】
なお、これらの実施形態は埋設管１１，１２として、略円弧状のものを使用しているが、Ｓ字形状または波形状のものであってもよく、また直線状のものであってもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明は、計測ヘッドの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にしたから、圧縮空気によって計測ヘッドの移動を円滑に行なえるとともに、この計測操作を容易に行なうことができる。
【００７４】
請求項２の発明は、計測ヘッドの両端部を埋設管に気密に嵌合したから、圧縮空気による計測ヘッドの移動を実現させることができる。
請求項３の発明は、計測ヘッドが、埋設管に摺動可能に嵌合し内部に貫通穴を形成した一対のピストンと、これらのピストンを連結する柔軟な連通管とを有するから、圧縮空気による計測ヘッドの円滑な移動を促すとともに、計測ヘッドの種々の移動姿勢を許容し、曲管およびＳ字形状等の種々の埋設管に適用することができる。
【００７５】
請求項４の発明は、計測ヘッドの一端部に連結杆を接続し、該杆の一端部に連結杆を継ぎ足し可能にするとともに、これらの連結杆の周面に軸方向にラックギヤを設け、該ラックギヤに駆動ギヤを噛合し、該駆動ギヤに該ギヤの回転角度または回転数を検出可能なセンサを設け、該センサの情報を演算器に入力可能にしたから、ギヤによって計測ヘッドを正確に移動し、その計測精度を向上することができる。
【００７６】
請求項５の発明は、計測ヘッドをＳ字形状を含む曲線状の埋設管に自在に移動することができる。
請求項６の発明は、埋設管の内径が小径でＳ字形状を含む曲線状の埋設管に計測ヘッドを自在に移動することができる。
請求項７の発明は、計測器を埋設管内に往復動可能にし、計測誤差を未然に防止し、正確に計測することができる。
【００７７】
請求項８の発明は、パッカーの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にしたから、従来のような人手によるパッカーの移動作業の煩雑と手間を解消し、圧縮空気によってパッカーを移動可能にして、その機械的かつ遠隔操作を可能にするとともに、パッカーの往復移動を可能にして、その移動位置を調整かつ確認可能にし、パッカーの間に注入弁を確実かつ正確に位置付けて、地山に対し注入剤を確実に注入することができる。請求項９の発明は、Ｓ字形状を含む曲線状の埋設管にパッカーを自在に移動することができる。
請求項１０の発明は、埋設管の内径が小径でＳ字形状を含む曲線状の埋設管にパッカーを自在に移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を適用したトンネルを示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す説明図で、埋設管の付設位置の計測状況を示している。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す説明図で、埋設管の付設位置の計測状況を示している。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す説明図で、パッカーの移動状況を示している。
【図５】本発明のパッカーによるシール状況と注入剤の注入状況を示している。
【符号の説明】
１１，１２ 埋設管
１８，１９ バイパス作動杆
２７ 空気導管
２８ 計測ヘッド
２９，３０ ピストン
３８ 移動距離計測手段
４１ 演算器
４３ 連結杆
４４ ラックギヤ
４８ 駆動ギヤ
４９ センサ
５１ 注入弁
５２，５３ パッカー
Claims (10)
- 埋設管に移動可能に挿入される計測ヘッドと、計測ヘッドに装備され、かつ計測ヘッドの移動位置のピッチングとヨーイングとローリングとを計測し、これらの情報を演算器に入力可能な計測機器と、該計測ヘッドの移動距離を計測し、該距離情報を前記演算器に入力可能な移動距離計測手段とを備え、これらの情報に基づき前記演算器を介し、埋設管の埋設位置を演算可能にした地下埋設管の計測装置において、前記計測ヘッドの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にした地下埋設管の計測装置。
- 前記計測ヘッドの両端部を埋設管に気密に嵌合した請求項１記載の地下埋設管の計測装置。
- 前記計測ヘッドが、埋設管に摺動可能に嵌合し内部に貫通穴を形成した一対のピストンと、これらのピストンを連結する柔軟な連通管とを有する請求項２記載の地下埋設管の計測装置。
- 埋設管に移動可能に挿入される計測ヘッドと、計測ヘッドに装備され、かつ計測ヘッドの移動位置のピッチングとヨーイングとローリングとを計測し、これらの情報を演算器に入力可能な計測機器と、該計測ヘッドの移動距離を計測し、該距離情報を前記演算器に入力可能な移動距離計測手段とを備え、これらの情報に基づき前記演算器を介し、埋設管の埋設位置を演算可能にした地下埋設管の計測装置において、前記計測ヘッドの一端部に連結杆を接続し、該杆の一端部に連結杆を継ぎ足し可能にするとともに、これらの連結杆の周面に軸方向にラックギヤを設け、該ラックギヤに駆動ギヤを噛合し、該駆動ギヤに該ギヤの回転角度または回転数を検出可能なセンサを設け、該センサの情報を演算器に入力可能にした請求項１記載の地下埋設管の計測装置。
- 前記埋設管が曲線状である請求項１記載の地下埋設管の計測装置。
- 前記埋設管の内径が小径である請求項５記載の地下埋設管の計測装置。
- 前記計測器を埋設管内に往復動可能にした請求項１または４記載の地下埋設管の計測装置。
- 軸方向に複数の注入弁を設けた埋設管と、該管に移動可能に挿入し、かつ互いに連通する一対のパッカーと、前記パッカーへの流体供給手段と、前記パッカーの間への注入剤供給手段とを備え、前記パッカーの間に注入弁を位置付け、該パッカーに流体を供給し、かつこれを膨張させて埋設管内面に気密に圧接し、前記パッカー間を気密に区画するとともに、前記気密のパッカー間に注入剤を供給して注入弁を開弁可能にし、該弁より地山に注入剤を噴出可能にする一方、前記パッカーの移動距離を計測し、該距離情報を演算器に入力可能な移動距離計測手段を備え、これらの情報に基づきパッカーの間に注入弁を配置可能にしたパッカーの注入装置において、前記パッカーの内部に空気通路を貫通形成し、該通路の一側に空気導管を接続するとともに、埋設管の両端部を気密に閉塞し、該埋設管の一端部に圧縮空気に連通可能な一対のバイパス管を接続し、一方のバイパス管を埋設管内に連通し、他方のバイパス管を前記空気導管に連通し、かつこれらバイパス管に対する空気の給排を互いに切換え可能にしたパッカーの注入装置。
- 前記埋設管が曲線状である請求項８記載のパッカーの注入装置。
- 前記埋設管の内径が小径である請求項８記載のパッカーの注入装置。
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