JP6688606B2 - Front face exploration method - Google Patents
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本発明は、切羽前方探査方法に関するものであり、特に、水平ボーリング孔内にボアホールカメラを挿入してトンネル切羽前方の地山探査を行う方法に関するものである。 The present invention relates to a method for exploring a face in front of a face , and more particularly to a method for exploring the ground ahead of a face in a tunnel by inserting a borehole camera into a horizontal boring hole.
土木作業を行う際には、予め地山状況を把握するために地山探査を行う必要がある。例えば、トンネル掘削を行う際には、安全で適切かつ迅速な工事を行うために、トンネル掘削に先立ちあるいはトンネル掘削の進行に合わせて地山の状況を把握しなければならない。従来、地山探査を行うための技術が種々提案されている。このような従来技術として、直接的手法ではボーリングによるもの(削孔検層法、先進ボーリング)がある。また、間接的手法では反射法による弾性波探査(HSP法、TSP法、反射トモグラフィー)等がある。 When carrying out civil engineering work, it is necessary to carry out ground exploration in order to understand the ground condition in advance. For example, when excavating a tunnel, it is necessary to grasp the situation of the ground before the tunnel excavation or in accordance with the progress of the tunnel excavation in order to perform a safe, appropriate and quick construction. Conventionally, various techniques have been proposed for conducting ground exploration. As such a conventional technique, there is a direct method using boring (hole drilling method, advanced boring). Further, as an indirect method, there is an elastic wave exploration (HSP method, TSP method, reflection tomography) by a reflection method.
また、鉛直方向に削孔したボーリング孔内の状況を把握するために、ボーリング孔内にボアホールカメラを挿入して内部映像を撮影する方法がある。鉛直方向に削孔したボーリング孔や鉛直方向に建て込んだ孔間継手の内面を、ボアホールカメラにより観察する技術が種々開示されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載された管内撮像装置は、管内を撮影するためのボアホールカメラと、当該ボアホールカメラを水密に内包し、撮像方向の面が透明なカプセルとを備えている。この管内撮像装置は、ボアホールカメラを水密に内包する透明なカプセルを所定の深度まで継手管内に挿入し、継手管内に充満した泥水(濁水)をカプセルの幅分だけ排除して、継手管内を撮影することができるとしている。 In addition, there is a method of capturing an internal image by inserting a borehole camera into the boring hole in order to grasp the situation inside the boring hole drilled in the vertical direction. Various techniques have been disclosed for observing an inner surface of a vertical boring hole or a vertical interhole joint with a borehole camera (see Patent Document 1). The in-tube imaging device described in Patent Document 1 includes a borehole camera for taking an image of the inside of the tube, and a capsule that includes the borehole camera in a watertight manner and has a transparent surface in the imaging direction. This in-pipe imaging device inserts a transparent capsule containing a borehole camera in a watertight manner into the joint pipe to a predetermined depth, removes muddy water (turbid water) filling the joint pipe by the width of the capsule, and shoots the inside of the joint pipe. It is supposed to be possible.
また、トンネルの切羽前方の地山状況(地質構造等)を探査するために、略水平方向に削孔したボーリング孔内にボアホールカメラを挿入して内部映像を撮影する技術が開示されている(特許文献2参照)。特許文献2に記載されたトンネルの切羽前方の地山・地質構造の探査方法は、削孔機の中継管に透明な管部材を用いて削孔を形成する。そして、当該透明な管部材内にボアホールカメラを挿入し、管部材を介して地山の状況を撮影するようになっている。 Further, in order to search the ground condition (geological structure, etc.) in front of the face of a tunnel, a technique of inserting a borehole camera into a borehole drilled in a substantially horizontal direction to take an internal image is disclosed ( See Patent Document 2). In the method for exploring the natural ground / geological structure in front of the face of a tunnel described in Patent Document 2, a transparent pipe member is used for a relay pipe of a drilling machine to form a drilling hole. Then, a borehole camera is inserted into the transparent tube member, and the condition of the natural ground is photographed through the tube member.
上述した特許文献1に記載された技術は、鉛直方向に設置した継手管内にボアホールカメラを挿入して、継手管内の映像を撮影するための技術であり、ボアホールカメラを鉛直方向に吊り下げて挿入することができるため、ボアホールカメラを挿入しあるいは抜去する際に、継手管の内面(孔壁)にボアホールカメラが引っ掛かる等の不都合が生じる可能性は極めて低い。 The technique described in Patent Document 1 described above is a technique for inserting a borehole camera into a joint pipe installed in the vertical direction and capturing an image inside the joint pipe. The borehole camera is hung vertically and inserted. Therefore, when inserting or removing the borehole camera, it is extremely unlikely that the borehole camera is caught on the inner surface (hole wall) of the joint pipe.
一方、水平方向に削孔したボーリング孔(裸孔)の場合には、孔壁に存在する亀裂や突起物等にボアホールカメラが引っ掛かるおそれがあり、挿入が困難な場合があるだけではなく、挿入できたとしても回収不能となるおそれがある。この点、特許文献2に記載された技術では、削孔機の中継管に透明な管部材を用いて、管部材の内部にボアホールカメラを挿入して撮影を行うため、孔壁にボアホールカメラが引っ掛かる可能性は低い。 On the other hand, in the case of a boring hole (naked hole) that is drilled in the horizontal direction, the borehole camera may get caught in cracks or protrusions existing in the hole wall, which may not only be difficult to insert but also may be difficult to insert. Even if it is possible, it may not be recoverable. In this regard, in the technique described in Patent Document 2, since a transparent pipe member is used for the relay pipe of the hole drilling machine and the borehole camera is inserted inside the pipe member for photographing, the borehole camera is mounted on the hole wall. The chance of getting caught is low.
しかし、特許文献2に記載された技術は、ボーリング孔内に透明な管部材を設置することによりボーリング孔の内面(孔壁)を撮影している。したがって、孔壁が管部材により保護されているため、撮影した映像からは実際の地質を把握できない場合がある。また、管部材は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等を使用しているため、その外面に傷が付き、最悪の場合には管部材が破損するおそれがある。管部材の外面に傷が付いたり破損したりした場合には、映像が不鮮明となり、あるいは撮影不能となるおそれがある。 However, the technique described in Patent Document 2 photographs the inner surface (hole wall) of the boring hole by installing a transparent pipe member in the boring hole. Therefore, since the hole wall is protected by the pipe member, the actual geology may not be grasped from the captured image. Further, since the tube member is made of acrylic resin, polycarbonate resin, vinyl chloride resin or the like, the outer surface of the tube member may be scratched, and in the worst case, the tube member may be damaged. If the outer surface of the tube member is scratched or damaged, the image may become unclear or the image may not be captured.
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、トンネル切羽前方の地山状況を探査する際に、略水平方向に削孔したボーリング孔の内面(孔壁)を裸孔の状態で直接撮影することにより、地山状況を容易かつ正確に探査することが可能な切羽前方探査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-mentioned circumstances, and when exploring the ground condition in front of a tunnel face, the inner surface (hole wall) of a bore hole drilled in a substantially horizontal direction is directly exposed in a bare hole state. It is an object of the present invention to provide a front face exploration method capable of exploring the ground condition easily and accurately by photographing.
本発明の切羽前方探査方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の切羽前方探査方法は、トンネル切羽前方の地山状況を探査するための方法であって、切羽前方へ向かって略水平方向にボーリング孔を削孔し、ボーリング孔内に挿入した削孔用の中空ロッドの先端部からゲル状の充填材を供給しながら当該中空ロッドを引き抜くことにより、当該ボーリング孔内に透光性を有するゲル状の充填材を充填し、ボアホールカメラを取り付けた中空状の支持ロッドをゲル状の充填材を充填したボーリング孔内に挿入しながら、当該支持ロッドの中空部を介して、ボーリング孔内から充填材を吸引しつつ、支持ロッドをボーリング孔内に挿入して、ボアホールカメラを設置し、ボアホールカメラを引き抜きながら、ボーリング孔の内壁面を撮影し、ボアホールカメラで撮影した映像を表示装置に表示することにより切羽前方地山の地質を分析することを特徴とするものである。 The face exploration method of the present invention has the following characteristic features in order to achieve the above-mentioned object. That is, the front face exploration method of the present invention is a method for exploring the ground situation in front of the tunnel face, and boring holes are drilled in a substantially horizontal direction toward the front face of the tunnel, and inserted into the boring holes. By pulling out the hollow rod while supplying the gel filler from the tip of the hollow rod for drilling, the translucent gel filler is filled in the boring hole, and the borehole camera is attached. While inserting the hollow support rod into the boring hole filled with the gel filler, while sucking the filler from the bore hole through the hollow part of the support rod, The borehole camera, and while pulling out the borehole camera, take a picture of the inner wall surface of the borehole and display the image taken by the borehole camera on the display device. It is characterized in analyzing the geology of the working face forward natural ground by.
また、上述した構成に加えて、ボアホールカメラは、中空管の先端部に設置されていることが好ましい。 Further, in addition to the above-mentioned configuration, it is preferable that the borehole camera is installed at the tip of the hollow tube.
本発明に係る切羽前方探査方法では、切羽前方の地山に向かって削孔した水平ボーリング孔内に充填材(例えば、ゲル状の物質)を充填することにより、保孔管等を用いなくとも裸孔の状態を保持することができ、この状態でボーリング孔の内面(孔壁)を直接撮影することができる。 In the face forward exploration method according to the present invention, the filling material (for example, a gel-like substance) is filled in the horizontal boring hole drilled toward the ground ahead of the face face without using a hole-holding pipe or the like. The state of the bare hole can be maintained, and in this state, the inner surface (hole wall) of the boring hole can be directly photographed.
したがって、保孔管等を介した撮影と比較して、地山状況を容易かつ正確に探査することが可能となる。また、水平ボーリング孔内に充填する充填材(例えば、ゲル状の物質)は水と比較して粘性が高いため、適切な漏れ止めを行うことにより水平ボーリング孔の孔口から漏れ出すことがない。 Therefore, it becomes possible to easily and accurately search the ground condition, as compared with the case where the image is taken through a hole-holding tube or the like. In addition, since the filler (eg, gel-like substance) that fills the horizontal boring hole has a higher viscosity than water, it does not leak from the opening of the horizontal boring hole by performing appropriate leak prevention. .
以下、図面を参照して、本発明に係る切羽前方探査方法の実施形態を説明する。図1〜図3は本発明の実施形態に係る切羽前方探査方法を説明するもので、図1は切羽前方探査方法で使用する切羽前方探査装置の構成を示すブロック図、図2は切羽前方探査装置の設置状態を示す模式図、図3は切羽前方探査方法の手順を示す説明図である。 Hereinafter, an embodiment of a front face exploration method according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 are diagrams for explaining a face forward exploration method according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a face forward exploration device used in the face forward exploration method, and FIG. 2 is a face forward exploration. The schematic diagram which shows the installation state of an apparatus, FIG. 3 is explanatory drawing which shows the procedure of a front face exploration method.
<切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法の概要>
本発明の実施形態に係る切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法は、図2に示すように、ボアホールカメラ30を用いて、切羽前方の地山状況を直接に探査するための技術であり、切羽前方の地山内に略水平なボーリング孔10を削孔して、当該ボーリング孔10内に透光性を有する充填材20を充填するとともにボアホールカメラ30を挿入してボーリング孔10の内面(孔壁)を直接撮影することにより、地山の状況(地質等)を探査する。本発明の切羽前方探査装置は、ボーリング孔10及びこれに充填する透光性を有する充填材20と、ボーリング孔10内に挿入可能なボアホールカメラ30と、ボアホールカメラ30で撮影した映像を表示する表示装置50とを備えている。
<Outline of front face exploration device and front face exploration method>
As shown in FIG. 2, the face forward exploration device and the face forward exploration method according to the embodiment of the present invention is a technique for directly exploring the ground condition in front of the face face using a
<ボアホールカメラ>
ボアホールカメラ30は、図1に示すように、ボーリング孔10や中空の杭等の内部映像を撮影するためのカメラであり、一般に市販されているものを使用することができる。ボアホールカメラ30は、図1に示すように、基本的な構成として、筐体31、撮像レンズ系32、撮像素子33、照明装置34を備えている。さらに、横方向の撮影を行うために、撮像面からの撮像光を屈曲させるためのミラー35を備えていてもよく、ミラー35は筐体31に対する着脱可能なアタッチメント部材としてもよい。さらに、ズーミング機構、フォーカス機構、パン・チルト機構等を備えていてもよい。
<Borehole camera>
As shown in FIG. 1, the
撮像レンズ系32に入光した撮像光は撮像素子33上で結像し、撮影対象面の映像信号として、信号ケーブル36を介してパーソナルコンピュータ(図示せず)等に取り込まれる。そして、図示しないが、撮像対象面(本発明ではボーリング孔10の内面(孔壁))の映像は、パーソナルコンピュータに接続した表示装置50により表示される。
The image pickup light that has entered the image
<ボーリング孔>
ボーリング孔10は、切羽前方に向かって略水平に削孔する。なお、略水平とは、完全な水平状態だけではなく、若干の傾斜を許容する状態である。ボーリング孔10の削孔本数は特に限定されないが、トンネル断面の大きさ、トンネルの屈曲状態、予め分かっている地山の状況等に応じて、適宜の本数を削孔する。ボーリング孔10を形成するには、例えば、図3(a)〜(c)に示すように、中空ロッドの先端部から水を供給しながら、当該中空ロッドを地山内に挿入すればよい。
<Boring hole>
The boring hole 10 is drilled substantially horizontally toward the front of the face. The term “substantially horizontal” means not only a completely horizontal state but also a state in which a slight inclination is allowed. Although the number of boring holes 10 to be drilled is not particularly limited, a suitable number of boring holes 10 are drilled depending on the size of the tunnel cross section, the bending state of the tunnel, the condition of the ground known in advance, and the like. In order to form the boring hole 10, for example, as shown in FIGS. 3A to 3C, the hollow rod may be inserted into the natural ground while supplying water from the tip portion of the hollow rod.
<充填材>
充填材20は、透光性を有しており、ボーリング孔10内に充填することにより、孔壁の安定性を保つとともに、ボアホールカメラ30と孔壁との間における潤滑材やボアホールカメラ30の推進材としての役目を果たす。また、充填材20は透光性を有しているため、ボアホールカメラ30と孔壁との間に存在していても、孔壁の撮影に支障を来すことはない。この充填材20としては、ゲル状の物質を用いることが好ましい。
<Filler>
The filling
<表示装置>
表示装置50は、ボアホールカメラ30で撮影した映像を表示するための装置であり、液晶表示装置(モニタ)等からなる。なお、ボアホールカメラ30で撮影した映像を印刷する場合には、プリンタが表示装置50として機能する。すなわち、映像を表示するための装置とは、映像を可視化して示すことが可能な装置であり、モニタ、投影装置、プリンタ等を含む概念である。
<Display device>
The
<他の探査方法との併用>
本実施形態の切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法では、ボアホールカメラ30により撮影した映像を地質解析の主な要素とするが、これに加えて、水平ボーリング孔10の削孔時に得られる削孔検層データ、比抵抗分布データ、弾性波速度分布データ等を併用することにより、同地点で2種類以上の情報を総合的に評価することができ、より一層、精度の高い切羽前方の地質予測が可能となる。
<Combination with other exploration methods>
In the face forward exploration device and the face forward exploration method of this embodiment, the image captured by the
<探査方法の手順>
次に、図3を参照して、本発明の切羽前方探査方法の一例について説明する。本発明の切羽前方探査方法では、トンネル掘削に際して、上述した構成からなる切羽前方探査装置を用いて、切羽前方の地山状況(地質)を探査する。
<Procedure of exploration method>
Next, with reference to FIG. 3, an example of the method for exploring the face ahead of the present invention will be described. According to the front face research method of the present invention, when excavating a tunnel, the front face research device configured as described above is used to search the ground condition (geology) in front of the front face.
本発明の切羽前方探査方法では、まず、切羽前方の地山内に略水平方向のボーリング孔10を削孔する。ボーリング孔10は、例えば、中空ロッド60を地山に設置するとともに、中空ロッド60の先端部から水を供給することにより形成する(a)。所定長までボーリング孔10を削孔したら、水の供給を停止する。この状態で、ボーリング孔10内に存在する水が岩盤亀裂や中空ロッド60の口元から逸水する(b)。
In the front face exploration method of the present invention, first, the horizontal boring hole 10 is drilled in the ground in front of the front face. The boring hole 10 is formed by, for example, installing the
続いて、中空ロッド60の先端部から、ボーリング孔10内に充填材20を供給し(c)、充填材20の供給を継続しながら中空ロッド60を引き抜く(d)。中空ロッド60の引き抜きが完了すると、ボーリング孔10内が充填材20で充填された状態となる(e)。
Then, the
また、中空状の塩ビ管等からなる支持ロッド40の先端部に、ボアホールカメラ30を取り付けておく。そして、ボアホールカメラ30を取り付けた支持ロッド40の先端部をボーリング孔10内に挿入し(f)、支持ロッド40の中空部を介して、ボーリング孔10内から充填材20を吸引しつつ、支持ロッド40をボーリング孔10内に挿入して設置する(g)。この際、充填材20を吸引することによりボーリング孔10内に負圧が生じるとともに、充填材20による摩擦低減効果により、ボアホールカメラ30を取り付けた支持ロッド40をボーリング孔10内に推進させることができる(h)。ボーリング孔10の奥側の所定位置まで支持ロッド40を挿入した後(i)、支持ロッド40をボーリング孔10から引き抜きながら、ボアホールカメラ30により孔壁を撮影する(j)。そして、表示装置50に表示された映像により、切羽前方地山の地質を分析する。
The
10 ボーリング孔
20 充填材
30 ボアホールカメラ
31 筐体
32 撮像レンズ系
33 撮像素子
34 照明装置
35 ミラー
36 信号ケーブル
40 支持ロッド
50 表示装置
60 中空ロッド
10
Claims (2)
切羽前方へ向かって略水平方向にボーリング孔を削孔し、
前記ボーリング孔内に挿入した削孔用の中空ロッドの先端部からゲル状の充填材を供給しながら当該中空ロッドを引き抜くことにより、当該ボーリング孔内に透光性を有するゲル状の充填材を充填し、
ボアホールカメラを取り付けた中空状の支持ロッドを前記ゲル状の充填材を充填したボーリング孔内に挿入しながら、当該支持ロッドの中空部を介して、ボーリング孔内から充填材を吸引しつつ、支持ロッドをボーリング孔内に挿入して、前記ボアホールカメラを設置し、
前記ボアホールカメラを引き抜きながら、前記ボーリング孔の内壁面を撮影し、
前記ボアホールカメラで撮影した映像を表示装置に表示することにより切羽前方地山の地質を分析する、
ことを特徴とする切羽前方探査方法。 A method for exploring the ground conditions in front of the tunnel face,
Drill a boring hole in a substantially horizontal direction toward the front of the face,
By pulling out the hollow rod while supplying the gel filler from the tip of the hollow rod for drilling inserted into the bore hole, a gel filler having translucency in the bore hole is obtained. Filling,
While inserting the hollow support rod with the borehole camera into the boring hole filled with the gel-like filler, the hollow rod of the support rod sucks the filler from the inside of the boring hole to support it. Insert the rod into the boring hole, install the borehole camera,
While pulling out the borehole camera, shoot the inner wall surface of the borehole,
Analyzing the geology of the ground in front of the cutting face by displaying the image taken by the borehole camera on a display device,
A front face exploration method characterized by the above.
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