JP5642652B2 - Tunnel construction method - Google Patents

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Description

本発明は、トンネルの掘削工事における削孔に用いるのに好適なトンネル施工方法に関する。   The present invention relates to a tunnel construction method suitable for use in drilling in tunnel excavation work.

従来、例えばトンネル掘削では、ドリルジャンボなどの削孔機を用いてトンネル切羽面から計画トンネルの軸線に平行する複数の発破孔を削孔し、この発破孔に雷管や爆薬、込め物を装填して、爆薬の爆発エネルギーにより地山(地盤)を掘削することが行なわれている。また、発破孔を例えば4〜5m程度の長孔で形成しこの長孔内に爆薬を分散装薬し、一度に大量の岩盤(地盤)を掘削する、いわゆる長孔発破によって効率よく掘削することが行なわれている。このような長孔発破を行うにあたっては、削孔は、計画トンネルの軸線に対して所定の角度を持たせることが好ましい。   Conventionally, for example, in tunnel excavation, a plurality of blast holes parallel to the axis of the planned tunnel are drilled from the face of the tunnel using a drilling machine such as a drill jumbo, and detonators, explosives, and inclusions are loaded into the blast hole. The ground is excavated by the explosive energy of explosives. In addition, blasting holes are formed with long holes of about 4 to 5 m, for example, explosives are dispersed in the long holes, and a large amount of rock mass (ground) is excavated at once, so-called long hole blasting is efficiently drilled. Has been done. In performing such long hole blasting, it is preferable that the drilling hole has a predetermined angle with respect to the axis of the planned tunnel.

また、ドリルジャンボなどの削孔機の位置決めに際しては、ドリルジャンボにおける削孔用ロッドを支持するガイドシェルの位置決めを行う必要があるが、このための方法としては、削岩機を支持するガイドシェル、ブームの各関節に各種のセンサ(回転角センサ、変位センサ、近接センサ等)を取付けて、ドリルジャンボの基準点の位置を基に各関節の移動量、角度のデータをコンピュータにて演算処理を行い、削岩機の位置決め座標を算出するとともに、ガイドシェル、ブームを作動させるサーボ機構により、前記位置決め座標まで削岩機を自動的に移動させる穿孔位置決め方法が採用されるようになってきた。このような位置決めを行う作業機としては、特開2001−73412号公報に開示されているものがある。
特開2001−73412号公報
Moreover, when positioning a drilling machine such as a drill jumbo, it is necessary to position a guide shell that supports a drilling rod in the drill jumbo. As a method for this purpose, a guide shell that supports a rock drilling machine is used. Various sensors (rotation angle sensor, displacement sensor, proximity sensor, etc.) are attached to each joint of the boom, and the movement amount and angle data of each joint are calculated by the computer based on the position of the reference point of the drill jumbo. Drilling positioning method has been adopted in which the rock drilling machine's positioning coordinates are calculated, and the rock drilling machine is automatically moved to the positioning coordinates by a servo mechanism that operates the guide shell and boom. . As a working machine for performing such positioning, there is one disclosed in JP-A-2001-73412.
JP 2001-73412 A

従来のトンネル施工方法において用いられる、各種センサ付きのドリルジャンボは非常に高価であり、このようなドリルジャンボを現場に導入することでトンネル施工を行うと、施工のコストが上昇してしまう、という問題があった。   The drill jumbo with various sensors used in the conventional tunnel construction method is very expensive, and if the tunnel construction is carried out by introducing such a drill jumbo on site, the construction cost will increase. There was a problem.

上記のような問題を解決するために、請求項1に係る発明は、削孔用のロッドを支持するガイドシェルの位置決めを行い、トンネルの切羽に、発破を行う際の爆薬の装填に利用される削孔を穿孔するトンネル施工方法であって、トータルステーションのレーザー照射により切羽面上の第1照射点 n を照射する工程と、前記第1照射点 n に姿勢調整可能な、長さがLである前記ガイドシェルの前記ロッド先端部を当接させる工程と、前記第1照射点P n を通り穿孔角度θを有する線と、トンネルの仮想中心の軸線との交点をO n とするとき、線P n n 上であり、かつ、前記第1照射点P n から距離がLである第2照射点Q n を演算する工程と、前記トータルステーションのレーザー照射により前記第2照射点 n を照射する工程と、前記ガイドシェルの後端部に設けられたターゲットに、照射点が形成されるように前記ガイドシェルの姿勢を調整することで、第1照射点P n に前記ガイドシェルの前記ロッド先端部が、また、第2照射点Q n に前記ガイドシェルの後端部がくるように前記ガイドシェルの姿勢を調整する工程と、姿勢が調整された前記ガイドシェルの前記ロッドにより削孔を行う工程と、からなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is used for positioning a guide shell that supports a rod for drilling, and for loading explosives at the time of blasting on the face of a tunnel. A tunnel construction method for drilling a hole to be drilled, the step of irradiating the first irradiation point P n on the face by laser irradiation of a total station , and the length of the first irradiation point P n that can be adjusted in posture. a step of abutting the rod end portion of the guide shell is L, and a line having as drilling angle θ of the first irradiation point P n, when the intersection of the axis of the virtual center of the tunnel and O n , line P n O n is the, and a step of distance from the first irradiation point P n is computed the second irradiation point Q n is L, and the second irradiation point Q n by laser irradiation of the total station And the guide A target provided at the rear end of the E le, by adjusting the orientation of the guide shell so that the irradiation point is formed, the rod end portion of the guide shell in the first irradiation point P n is, also The step of adjusting the attitude of the guide shell so that the rear end portion of the guide shell comes to the second irradiation point Q n , and the step of drilling with the rod of the guide shell whose attitude has been adjusted. It is characterized by becoming.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載のトンネル施工方法において、トンネルディスタンスに応じた削孔位置座標が記憶されるトンネル設計データベースを準備する工程と、前記切羽を複数の領域に分割し、分割した領域に応じてトンネルディスタンスを測定する工程と、前記トンネル設計データベースと、測定されたトンネルディスタンスに基づいて、前記第1照射点 n を求める工程と、をさらに含むことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the tunnel construction method according to the first aspect, the step of preparing a tunnel design database in which the drilling position coordinates corresponding to the tunnel distance are stored, and the face is divided into a plurality of regions. split, measuring a tunnel distance in accordance with the divided regions, and the tunnel design database, based on the measured tunneling distance, and obtaining a first irradiation point P n, further comprising a Features.

本発明のトンネル施工方法によれば、各種センサが搭載されていないドリルジャンボであっても、基本的にトータルステーションを導入するだけで、ガイドシェルの位置決めを
簡便に行うことが可能となるので、トンネル施工のコストを抑制することができる。
According to the tunnel construction method of the present invention, even if a drill jumbo is not equipped with various sensors, the guide shell can be easily positioned simply by introducing a total station. Construction costs can be reduced.

本発明の実施の形態に係るトンネル施工方法を説明する図である。It is a figure explaining the tunnel construction method which concerns on embodiment of this invention. トンネル設計データベースにおける削孔位置データのデータ構造のイメージ図である。It is an image figure of the data structure of the drilling position data in a tunnel design database. 本発明の実施の形態に係るトンネル施工方法における穿孔角度を説明する図である。It is a figure explaining the drilling angle in the tunnel construction method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るトンネル施工方法における削孔作業の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the drilling operation | work in the tunnel construction method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るトンネル施工方法におけるガイドシェルの姿勢調整方法を説明する図である。It is a figure explaining the attitude | position adjustment method of the guide shell in the tunnel construction method which concerns on embodiment of this invention. 基準面からの不陸がある場合の問題点を説明する図である。It is a figure explaining a problem when there is unevenness from a reference plane. 切羽の領域分割を説明する図である。It is a figure explaining the area | region division of a face. それぞれの削孔位置座標Pnが属する分割領域を示す図である。It is a figure which shows the division area to which each drilling position coordinate Pn belongs. 本発明の他の実施の形態に係るトンネル施工方法における領域別TD取得作業の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of TD acquisition work according to area | region in the tunnel construction method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係るトンネル施工方法における削孔作業の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the drilling operation | work in the tunnel construction method which concerns on other embodiment of this invention. 分割された領域の面積と削孔誤差平均との間の相関関係の傾向を示す図である。It is a figure which shows the tendency of the correlation between the area of the divided | segmented area | region, and a drilling error average.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施の形態に係るトンネル施工方法を説明する図である。本発明の実施の形態に係るトンネル施工方法は、特に、発破を行う際の爆薬等の装填に利用される削孔を穿孔する上で、削孔用のロッド13を支持するガイドシェル11の効率的な位置決めを行うための技術である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a tunnel construction method according to an embodiment of the present invention. In the tunnel construction method according to the embodiment of the present invention, in particular, the efficiency of the guide shell 11 that supports the drilling rod 13 when drilling a drilling hole used for loading explosives or the like when performing blasting. This is a technique for performing an effective positioning.

図1はトンネルTにおいて、ドリルジャンボ10によって切羽に削孔を設ける施工の様
子を示している。
FIG. 1 shows a construction in which a drill hole is provided in a face by a drill jumbo 10 in a tunnel T.

ドリルジャンボ10には、削孔を行うロッド13が搭載されたガイドシェル11の姿勢を自在に制御する可能なアームやブームが設けられている。これらの駆動機構についての詳細については省略する。   The drill jumbo 10 is provided with an arm or boom that can freely control the posture of the guide shell 11 on which the rod 13 for drilling is mounted. Details of these drive mechanisms are omitted.

ガイドシェル11には、ガイドシェル11の長手方向に挿通され、岩盤を穿ちつつ削孔を行うロッド13が設けられている。図1に示す状態では、ロッド13の先端(ビット)が切羽面上の点Pnに当接した状態を示している。一方、ガイドシェル11の長手方向の
後端部には、後述するようなトータルステーション20から照射されるレーザー光によって、照射点を形成するターゲット15が設けられている。
The guide shell 11 is provided with a rod 13 which is inserted in the longitudinal direction of the guide shell 11 and performs drilling while drilling the rock. In the state shown in FIG. 1, the tip (bit) of the rod 13 is in contact with the point P n on the face. On the other hand, at the rear end of the guide shell 11 in the longitudinal direction, a target 15 for forming an irradiation point by a laser beam irradiated from a total station 20 as described later is provided.

既知の位置に設置されたトータルステーション20は、あらかじめプログラムされた点を通過するレーザー光を照射可能なレーザーガイド付きモータードライブノンプリズムトータルステーションであり、例えば、ソキアトプコン社製NET1などを用いることができる。   The total station 20 installed at a known position is a motor-driven non-prism total station with a laser guide capable of irradiating a laser beam that passes through a pre-programmed point. For example, NET1 manufactured by Sochia Topcon Corporation can be used.

トータルステーション20は、パーソナルコンピューター30などの一般的な情報処理装置とデータ通信可能に接続されており、例えば、パーソナルコンピューター30から指定された位置座標に向けて、レーザー光を照射することができるようになっている。   The total station 20 is connected to a general information processing apparatus such as a personal computer 30 so that data communication is possible. For example, the total station 20 can irradiate a laser beam toward a position coordinate designated by the personal computer 30. It has become.

パーソナルコンピューター30の記憶手段には、トンネル設計データベース35が設けられており、例えば、所定のトンネルディスタンス(TD)における削孔位置座標Pn
係るデータなどが記憶されるようになっている。
The storage means of the personal computer 30 is provided with a tunnel design database 35, for example, data related to the drilling position coordinates Pn in a predetermined tunnel distance (TD) is stored.

また、パーソナルコンピューター30には、後述する位置座標Qnなどを算出するため
の所定の演算を行い得るようになっている。
Further, the personal computer 30 can perform a predetermined calculation for calculating a position coordinate Q n and the like which will be described later.

図2は上記のようなトンネル設計データベース35における削孔位置データのデータ構造のイメージ図であり、トンネル設計データベース35においては、各トンネルディスタンス(TD)に応じた削孔位置座標(P1,P2,P3,・・・PN-1,PN)を記憶してい
る。
FIG. 2 is an image diagram of the data structure of the drilling position data in the tunnel design database 35 as described above. In the tunnel design database 35, the drilling position coordinates (P 1 , P 2 ) corresponding to each tunnel distance (TD) are shown. , P 3 ,... P N−1 , P N ).

図3は本発明の実施の形態に係るトンネル施工方法における穿孔角度θを説明する図であり、トンネルTの側面を見た図である。発破を行う際の爆薬等の装填に利用される孔としては、トンネル軸線に対して所定の角度を持たせることが好ましく、ロッド13によって削孔する方向は、例えば、図3に示すようにトンネル軸線に対して穿孔角度θとなるように計画される。このために、ロッド13によって削孔を実際に行う前段に、ロッド13を搭載するガイドシェル11を、図3に示すような規定の姿勢とする必要がある。ここで、削孔位置Pnで穿孔を行う際に、位置決めされるガイドシェル11の後端部の位置座標
をQnとして規定する。
FIG. 3 is a view for explaining the drilling angle θ in the tunnel construction method according to the embodiment of the present invention, and is a view of the side surface of the tunnel T. FIG. As a hole used for loading explosives or the like when performing blasting, it is preferable to have a predetermined angle with respect to the tunnel axis, and the direction of drilling by the rod 13 is, for example, as shown in FIG. It is planned to have a drilling angle θ with respect to the axis. For this reason, it is necessary to set the guide shell 11 on which the rod 13 is mounted to a prescribed posture as shown in FIG. 3 before the actual drilling with the rod 13. Here, when drilling at the drilling position P n , the position coordinate of the rear end portion of the guide shell 11 to be positioned is defined as Q n .

上記のような位置座標Qnを演算するための方法の概略について説明する。削孔位置Pnを通り穿孔角度θを有する線と、トンネルTの仮想中心の軸線との交点をOnとする。ガイドシェル11の長さはLとすると、位置座標Qnは、線Pnn上であり、かつ、位置座標Pnから距離がLである位置座標として演算する。 An outline of a method for calculating the position coordinates Q n as described above will be described. Let O n be the intersection of a line passing through the drilling position P n and having a drilling angle θ and the axis of the virtual center of the tunnel T. If the length of the guide shell 11 is L, the position coordinates Q n is an on line P n O n, and the distance from the position coordinate P n is calculated as coordinates is L.

次に、以上のような構成の下で、ドリルジャンボ10により削孔を行う作業の手順について説明する。図4は本発明の実施の形態に係るトンネル施工方法における削孔作業の手順を示すフローチャートである。   Next, the procedure of the work of drilling with the drill jumbo 10 under the above configuration will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a drilling operation procedure in the tunnel construction method according to the embodiment of the present invention.

ステップS100で、作業開始が開始されると、まず、ステップS101では、nに1がセットされる。   When the start of work is started in step S100, first, 1 is set to n in step S101.

続いて、ステップS102では、トンネルディスタンス(TD)に基づき、トンネル設計データベース35を参照して、位置座標Pnを取得する。次の、ステップS103では
、図3に示す方法で、座標Pn、座標On及びガイドシェル11の長さLから、座標Qn
演算する。
Subsequently, in step S102, the position coordinate Pn is acquired with reference to the tunnel design database 35 based on the tunnel distance (TD). The next, at step S103, in the manner shown in FIG. 3, the coordinate P n, the length L of the coordinates O n and guide shell 11, calculates the coordinates Q n.

まず、ステップS104では、トータルステーション20によって、座標Pnに向けて
レーザー照射を行う。ステップS105では、切羽に形成されるレーザー光の照射点にロッド13先端を当接させる。
First, in step S104, the total station 20 performs laser irradiation toward the coordinate P n . In step S105, the tip of the rod 13 is brought into contact with the irradiation point of the laser beam formed on the face.

続いて、ステップS106では、トータルステーション20から座標Qnに向けてレー
ザー光を照射する。そして、ステップS107では、ガイドシェル11の後端部のターゲット15に照射点が一致するようにガイドシェル11の姿勢を調整する。
Then, in step S106, toward the total station 20 to the coordinates Q n is irradiated with a laser beam. In step S107, the posture of the guide shell 11 is adjusted so that the irradiation point coincides with the target 15 at the rear end of the guide shell 11.

以上のように、座標Pnにガイドシェル11の先端部が、また、座標Qnにガイドシェル11の後端部がくるようにガイドシェル11の姿勢が調整されると、ガイドシェル11から打ち込まれるロッド13の穿孔角度θとなるようにすることができる。 As described above, when the position of the guide shell 11 is adjusted so that the front end portion of the guide shell 11 comes to the coordinate P n and the rear end portion of the guide shell 11 comes to the coordinate Q n , the guide shell 11 is driven. The drilling angle θ of the rod 13 can be made to be the same.

なお、特許請求の範囲においては、座標Pnを「第1照射点」、また、座標Qnを「第2照射点」として表現している。 In the claims, the coordinate P n is expressed as “first irradiation point”, and the coordinate Q n is expressed as “second irradiation point”.

ステップS108では、上記のような姿勢が調整されたガイドシェル11からロッド13を岩盤に打ち込むことで、削孔作業を実行する。   In step S108, the drilling operation is executed by driving the rod 13 into the rock from the guide shell 11 whose posture is adjusted as described above.

ステップS109ではn<Nであるか否かが判定され、判定がNOであれば、ステップS110に進み、nが1インクリメントされる。また、判定がYESであれば、当該TDにおける全ての削孔が完了したこととなるので、ステップS111に進み、作業を終了する。   In step S109, it is determined whether or not n <N. If the determination is NO, the process proceeds to step S110, where n is incremented by one. If the determination is YES, all holes in the TD have been completed, so the process proceeds to step S111 and the work is finished.

以上のような、本発明のトンネル施工方法によれば、各種センサが搭載されていないドリルジャンボであっても、基本的にトータルステーション20を導入するだけで、ガイドシェル11の位置決めを簡便に行うことが可能となるので、トンネル施工のコストを抑制することができる。   According to the tunnel construction method of the present invention as described above, even if the drill jumbo is not equipped with various sensors, the guide shell 11 can be simply positioned simply by introducing the total station 20 basically. Therefore, the cost of tunnel construction can be suppressed.

また、以上の実施形態では、切羽面に、発破用の削孔を穿つためのガイドシェル11の位置決めを例に説明したが、本発明のトンネル施工方法は、例えば、フォアパイリングの削孔のためのガイドシェル11の位置決めにも応用することができる。   Further, in the above embodiment, the positioning of the guide shell 11 for piercing the piercing hole on the face has been described as an example. However, the tunnel construction method of the present invention is, for example, for fore-pilling drilling. It can also be applied to positioning of the guide shell 11.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。実際の切羽面は基準であるトンネルディスタンス(TD)が一定ではなく、凹凸を有する不陸面からなる。まず、凹凸を有する不陸面である場合の問題点を図6により説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. The actual face face is not a constant tunnel distance (TD) as a reference, and is a non-land surface having irregularities. First, problems in the case of an uneven surface with unevenness will be described with reference to FIG.

図6において、基準面を点線、実際の切羽面を実線で表示する。(a)は、基準面に基づいて求められた座標Pn及び座標Qnに対してトータルステーション20からレーザー光を照射して、ガイドシェル11の姿勢を調整する場合である。実際の切羽面は実線のように凹凸を有する不陸面からなるのでガイドシェル11は(a)で示す姿勢をとることはできない。トータルステーション20から座標Pnに向けて照射されたレーザー光は座標Pn’にあたってしまい、ガイドシェル11の先端部は座標Pn’に当接されることとなる。
さらに、トータルステーション20から座標Qnに向けて照射されたレーザー光に基づい
て、ガイドシェル11の後端部のターゲット15に照射点が形成されるようにガイドシェル11の姿勢を調整すると、ガイドシェル11の後端部は座標Qn’にくることとなる。
このように、凹凸を有する実際の切羽面に基づいて調整された、ガイドシェル11の姿勢は図6の(b)となり、削孔位置に誤差を生じてしまうこととなる。
In FIG. 6, the reference plane is indicated by a dotted line and the actual face is indicated by a solid line. (A) is a case where the posture of the guide shell 11 is adjusted by irradiating laser light from the total station 20 to the coordinates P n and the coordinates Q n obtained based on the reference plane. Since the actual face surface is a non-land surface having irregularities as shown by a solid line, the guide shell 11 cannot take the posture shown in FIG. The laser light emitted from the total station 20 toward the coordinate P n hits the coordinate P n ′, and the tip of the guide shell 11 comes into contact with the coordinate P n ′.
Further, when the attitude of the guide shell 11 is adjusted so that an irradiation point is formed on the target 15 at the rear end of the guide shell 11 based on the laser light emitted from the total station 20 toward the coordinate Q n , the guide shell 11 The rear end of 11 comes to the coordinate Q n ′.
Thus, the attitude | position of the guide shell 11 adjusted based on the actual face surface which has an unevenness | corrugation becomes (b) of FIG. 6, and will produce an error in a drilling position.

上記(a)と(b)のような誤差を解消するためには、凹凸を有する不陸面の各削孔点毎に実際のトンネルディスタンス(TD’)を計測する必要がある。しかしながら削孔点は、およそ単位面積(m2)当たり1.5箇所程度あり、一般的なトンネル断面(70〜
120m2)では、削孔点が100点を超えるため、トータルステーション20により全
点数を計測しようとすると、その測定時間は1時間以上となってしまう。
In order to eliminate the errors (a) and (b), it is necessary to measure the actual tunnel distance (TD ′) for each drilling point on the uneven surface having irregularities. However, there are about 1.5 drilling points per unit area (m 2 ), and a general tunnel cross section (70 to
At 120 m 2 ), since the number of drilling points exceeds 100, when the total station 20 is used to measure the total number of points, the measurement time is one hour or more.

そこで、他の実施形態においては、約100m2の面積を有する実切羽を、例えば図7
に示すような10の領域に分割して、それぞれの領域ごとのトンネルディスタンス(TD’)をあらかじめ、トータルステーション20を用いて計測しておき、上記のようなガイドシェル11の姿勢のずれを最低限に抑制するようにしている。このようにガイドシェル11の姿勢のずれを最低限に抑制することができるのは、分割された領域におけるトンネルディスタンス(TD’)が、ほぼ同様であるものと仮定することが可能であるからである。
Therefore, in another embodiment, an actual face having an area of about 100 m 2 is used, for example, as shown in FIG.
And the tunnel distance (TD ′) for each area is measured in advance using the total station 20 to minimize the above-described deviation in the attitude of the guide shell 11. I try to suppress it. The reason why the deviation of the attitude of the guide shell 11 can be suppressed to the minimum is that it is possible to assume that the tunnel distance (TD ′) in the divided area is substantially the same. is there.

図11は分割された領域の面積と削孔誤差平均との間の相関関係の傾向を示す図である。ここで、図11における分割された領域の面積は、切羽断面積を領域の分割数で除したものである。また、削孔誤差は、ガイドシェル11の先端部が実切羽面に当接した座標Pn’を、基準面に対し当該基準面と垂直な方向に投影したときに生じる点と、基準面にお
ける座標Pnとの間の距離Δdであり(図6参照)、削孔誤差平均は、当該削孔誤差Δd
の平均値である。
FIG. 11 is a diagram showing the tendency of the correlation between the area of the divided area and the average drilling error. Here, the area of the divided region in FIG. 11 is obtained by dividing the face cross-sectional area by the number of divided regions. Further, the drilling error occurs when the coordinate P n ′ where the tip of the guide shell 11 is in contact with the actual face surface is projected in a direction perpendicular to the reference plane with respect to the reference plane, and on the reference plane. The distance Δd between the coordinates P n (see FIG. 6) and the average drilling error is the drilling error Δd.
Is the average value.

一般的なトンネル断面(70〜120m2)に対して、想定しているトンネルの1発破
あたりの掘削長は1.5〜6.5mである。ガイドシェル11の姿勢のずれを最低限に抑制するには、図11に示すように10〜20m2当たり1箇所程度のトンネルディスタン
ス(TD’)を測定すれば、掘削位置の誤差は大幅に低減することが可能となる。
For a general tunnel cross section (70 to 120 m 2 ), the assumed excavation length per blast of the tunnel is 1.5 to 6.5 m. In order to minimize the deviation of the attitude of the guide shell 11, if one tunnel distance (TD ′) is measured per 10 to 20 m 2 as shown in FIG. 11, the error of the excavation position is greatly reduced. It becomes possible to do.

図7は切羽の領域分割を説明する図であり、このような分割領域に伴い、図8に示すように、それぞれの削孔位置座標Pnはいずれかの分割領域に属することとなる。これらの
事項は、トンネル設計データベース35にも記憶させるようにする。
FIG. 7 is a diagram for explaining the area division of the face. As shown in FIG. 8, each of the drilling position coordinates P n belongs to one of the divided areas. These items are also stored in the tunnel design database 35.

なお、本実施形態では、実切羽を10の領域に分割する例に基づいて説明するが、分割する領域数がこれに限定されるわけではない。また、当然、本実施形態における領域分割とは、仮想的なものであること付言しておく。   Although the present embodiment will be described based on an example in which an actual face is divided into 10 regions, the number of regions to be divided is not limited to this. Of course, it should be noted that the area division in the present embodiment is virtual.

以上のように、実切羽を領域分割した後に、それぞれの領域(m)のトンネルディスタンスTDmをトータルステーション20を用いて測定する作業を実施する。図9は本発明
の他の実施の形態に係るトンネル施工方法における領域別TD(トンネルディスタンス)取得作業の手順を示すフローチャートである。
As described above, after the actual face is divided into regions, the operation of measuring the tunnel distance TD m of each region (m) using the total station 20 is performed. FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of region-specific TD (tunnel distance) acquisition work in the tunnel construction method according to another embodiment of the present invention.

図9において、ステップS200で、領域別TD取得作業が開始されると、続いて、ステップS201では、mに1をセットする。次に、ステップS202では、トータルステーション20により、領域(m)上の適当な数点における位置座標を取得する。   In FIG. 9, when the area-specific TD acquisition operation is started in step S200, 1 is set in m in step S201. In step S202, the total station 20 acquires position coordinates at appropriate points on the area (m).

ステップS203では、ステップS202で取得した位置座標の平均値から領域(m)のトンネルディスタンスTDmを算出し、ステップS204で、算出したTDmをパーソナルコンピューター30などに記憶させる。 In step S203, it calculates the tunnel distance TD m regions (m) from the mean value of the position coordinates acquired in step S202, in step S204, and stores the calculated TD m to a personal computer 30.

ステップS205では、m<10であるか否かが判定され、当該判定がNOである場合、ステップS206に進み、mを1インクリメントとする。当該判定がYESである場合には、ステップS207に進み、領域別TD取得作業を終了する。   In step S205, it is determined whether or not m <10. If the determination is NO, the process proceeds to step S206, and m is incremented by one. If the determination is YES, the process proceeds to step S207, and the region-specific TD acquisition operation is terminated.

次に、以上のように領域別TD取得作業の後に実行するドリルジャンボ10により削孔を行う作業の手順について説明する。図10は本発明の他の実施の形態に係るトンネル施工方法における削孔作業の手順を示すフローチャートである。   Next, the procedure of the work of drilling with the drill jumbo 10 executed after the area-specific TD acquisition work as described above will be described. FIG. 10 is a flowchart showing a drilling operation procedure in a tunnel construction method according to another embodiment of the present invention.

ステップS300で、作業開始が開始されると、まず、ステップS301では、nに1がセットされる。   When the start of work is started in step S300, first, 1 is set to n in step S301.

続いて、ステップS302では、座標Pnが属する領域(m)に係る情報を取得する。
ステップS303では、トンネルディスタンス(TDm)に基づき、トンネル設計データ
ベース35を参照して、位置座標Pnを取得する。次の、ステップS304では、図3に
示す方法で、座標Pn、座標On及びガイドシェル11の長さLから、座標Qnを演算する
Subsequently, in step S302, information related to the region (m) to which the coordinate P n belongs is acquired.
In step S303, the position coordinates P n are obtained by referring to the tunnel design database 35 based on the tunnel distance (TD m ). The next, at step S304, in the manner shown in FIG. 3, the coordinate P n, the length L of the coordinates O n and guide shell 11, calculates the coordinates Q n.

まず、ステップS305では、トータルステーション20によって、座標Pnに向けて
レーザー照射を行う。ステップS306では、切羽に形成されるレーザー光の照射点にロッド13先端を当接させる。
First, in step S305, the total station 20 performs laser irradiation toward the coordinate P n . In step S306, the tip of the rod 13 is brought into contact with the irradiation point of the laser beam formed on the face.

続いて、ステップS307では、トータルステーション20から座標Qnに向けてレー
ザー光を照射する。そして、ステップS308では、ガイドシェル11の後端部のターゲット15に照射点が形成されるようにガイドシェル11の姿勢を調整する。
Then, in step S307, toward the total station 20 to the coordinates Q n is irradiated with a laser beam. In step S308, the posture of the guide shell 11 is adjusted so that an irradiation point is formed on the target 15 at the rear end of the guide shell 11.

以上のように、座標Pnにガイドシェル11の先端部が、また、座標Qnにガイドシェル11の後端部がくるようにガイドシェル11の姿勢が調整されると、ガイドシェル11から打ち込まれるロッド13の穿孔角度θとなるようにすることができる。 As described above, when the position of the guide shell 11 is adjusted so that the front end portion of the guide shell 11 comes to the coordinate P n and the rear end portion of the guide shell 11 comes to the coordinate Q n , the guide shell 11 is driven. The drilling angle θ of the rod 13 can be made to be the same.

なお、特許請求の範囲においては、座標Pnを「第1照射点」、また、座標Qnを「第2照射点」として表現している。 In the claims, the coordinate P n is expressed as “first irradiation point”, and the coordinate Q n is expressed as “second irradiation point”.

ステップS309では、上記のような姿勢が調整されたガイドシェル11からロッド13を岩盤に打ち込むことで、削孔作業を実行する。   In step S309, the drilling operation is executed by driving the rod 13 into the rock from the guide shell 11 whose posture is adjusted as described above.

ステップS310ではn<Nであるか否かが判定され、判定がNOであれば、ステップS311に進み、nが1インクリメントされる。また、判定がYESであれば、当該TDにおける全ての削孔が完了したこととなるので、ステップS312に進み、作業を終了する。   In step S310, it is determined whether or not n <N. If the determination is NO, the process proceeds to step S311 and n is incremented by one. If the determination is YES, all holes in the TD have been completed, so the process proceeds to step S312 and the work is finished.

以上のような、他の実施形態に係るトンネル施工方法によれば、各種センサが搭載されていないドリルジャンボであっても、基本的にトータルステーション20を導入するだけで、ガイドシェル11の位置決めを簡便に行うことが可能となるので、トンネル施工のコストを抑制することができる。さらに、実切羽を領域分けすることで、より正確にガイドシェル11を位置決めでき、正確な削孔を穿孔することが可能となる。   According to the tunnel construction method according to the other embodiments as described above, even if the drill jumbo is not equipped with various sensors, the guide shell 11 can be easily positioned simply by introducing the total station 20 basically. Therefore, the cost of tunnel construction can be reduced. Furthermore, by dividing the actual cutting face into regions, the guide shell 11 can be positioned more accurately, and accurate drilling can be made.

10・・・ドリルジャンボ
11・・・ガイドシェル
13・・・ロッド
15・・・ターゲット
20・・・トータルステーション
30・・・パーソナルコンピューター
35・・・トンネル設計データベース
10 ... Drill jumbo 11 ... Guide shell 13 ... Rod 15 ... Target 20 ... Total station 30 ... Personal computer 35 ... Tunnel design database

Claims (2)

削孔用のロッドを支持するガイドシェルの位置決めを行い、トンネルの切羽に、発破を行う際の爆薬の装填に利用される削孔を穿孔するトンネル施工方法であって、
トータルステーションのレーザー照射により切羽面上の第1照射点 n を照射する工程と、
前記第1照射点 n に姿勢調整可能な、長さがLである前記ガイドシェルの前記ロッド先端部を当接させる工程と、
前記第1照射点P n を通り穿孔角度θを有する線と、トンネルの仮想中心の軸線との交点をO n とするとき、線P n n 上であり、かつ、前記第1照射点P n から距離がLである第2照射点Q n を演算する工程と、
前記トータルステーションのレーザー照射により前記第2照射点 n を照射する工程と、
前記ガイドシェルの後端部に設けられたターゲットに、照射点が形成されるように前記ガイドシェルの姿勢を調整することで、第1照射点P n に前記ガイドシェルの前記ロッド先端部が、また、第2照射点Q n に前記ガイドシェルの後端部がくるように前記ガイドシェルの姿勢を調整する工程と、
姿勢が調整された前記ガイドシェルの前記ロッドにより削孔を行う工程と、からなることを特徴とするトンネル施工方法。
A tunnel construction method for positioning a guide shell that supports a rod for drilling, and drilling a drill hole used for loading an explosive at the time of blasting on the face of the tunnel,
Irradiating the first irradiation point P n on the face by laser irradiation of the total station;
A step of abutting the rod end portion of the guide shell capable attitude adjustment in the first irradiation point P n, the length is L, the
A line having as drilling angle θ of the first irradiation point P n, when the intersection of the axis of the virtual center of the tunnel and O n, the line P n O n is the, and, the first irradiation point P a step of distance for calculating the second irradiation point Q n is L from n,
Irradiating the second irradiation point Q n by laser irradiation of the total station,
By adjusting the position of the guide shell so that an irradiation point is formed on the target provided at the rear end of the guide shell, the rod tip of the guide shell is located at the first irradiation point P n . A step of adjusting the posture of the guide shell so that the rear end portion of the guide shell comes to the second irradiation point Q n ;
And a step of drilling with the rod of the guide shell whose posture is adjusted.
トンネルディスタンスに応じた削孔位置座標が記憶されるトンネル設計データベースを準備する工程と、
前記切羽を複数の領域に分割し、分割した領域に応じてトンネルディスタンスを測定する工程と、
前記トンネル設計データベースと、測定されたトンネルディスタンスに基づいて、前記第1照射点 n を求める工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のトンネル施工方法。
Preparing a tunnel design database in which the drilling position coordinates corresponding to the tunnel distance are stored;
Dividing the face into a plurality of regions and measuring a tunnel distance according to the divided regions;
And the tunnel design database, based on the measured tunneling distance, tunnel construction method according to claim 1, characterized by further comprising the a step of obtaining the first irradiation point P n.
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