JP6997139B2 - 注入管理システム及び方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの施工の管理システム及び方法、並びにプログラムに関し、特にＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）工法などによる山岳トンネルの施工中に周辺の地山に注入材を注入する際における注入管理システム、注入管理方法及びプログラムに関する。

山岳トンネルの施工においては、その補助工法として、掘削した地山の周辺に長尺鋼管や中空ボルトなどの補強管を多数打ち込み、各補強管の内部を注入孔として、ウレタン系発泡樹脂やモルタル等の注入材を周辺の地山に注入することが行われている（特許文献１など参照）。これによって、周辺地山が安定化される。
通常、作業者は、現場での施工中、どの注入孔に注入材をどれだけ注入し、注入圧がいくらになったかなどの注入データを作業日誌に手書きで記録する。その後、作業日誌の手書き情報をパソコンに入力して管理している。

特開２０１７－００２７２０号公報

作業内容を手書きで記録したりそれをパソコンに入力し直したりする作業は手間がかかり、書き間違いや入力間違いも起こり得る。
そこで、注入機の注入ポンプなどを制御するプログラマブルロジックコントローラ（以下、適宜「ＰＬＣ」と称す）を含む注入管理システムで得られる制御データから注入孔ごとの注入量、注入圧その他の注入データを自動的に作成することが考えられる。その場合でも、どの注入孔に注入しているか等の自動取得不能又は困難な情報については、作業者が注入管理システムに入力する必要がある。ここで入力を間違えると、正確な状況を注入管理システムが認識できないまま注入作業が進み、作成された注入データが実状と異なる状況が生まれる可能性がある。そのようなデータでは正確な帳票を作成して適確な分析をすることができない。
本発明は、かかる事情に鑑み、施工中のトンネルの周辺の地山に注入材を注入する注入工法における注入管理において、注入データの信頼度を高めることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明のシステムは、注入系統からの注入材を施工中のトンネルの周辺の地山に形成した複数の注入孔から前記地山に注入する注入工法における注入管理を行う注入管理システムであって、
注入開始済の注入孔又は注入順番を示す孔管理情報を保持する保持部と、
注入管理する注入孔を指定した孔指定情報を受け付ける孔指定受付部と、
注入開始指令を受け付ける注入指令受付部と、
前記孔指定情報によって指定された注入孔が、注入開始済のものでないか否か又は注入順番にしたがったものであるか否かを前記孔管理情報に基づいて判定する判定部と、
否と判定されたときは、報知又は注入開始拒否若しくは注入開始指令の受付拒否を含む否時対応を行う否時対応部と、
を備えたことを特徴とする。

前記注入系統は、注入機に搭載された１又は複数台の注入ポンプ及び前記注入ポンプから注入孔へ延びる注入管を含む。
前記注入管理は、例えば操作盤の操作に応じた注入ポンプの運転開始及び運転停止、注入量の演算、注入圧の読み込み、操作盤の表示部への注入量や注入圧の表示処理、注入量や注入圧が所定を越えたときの注入ポンプの自動停止処理、注入データの蓄積、該注入データを可視化した作業日誌その他の帳票の作成などを含むことが好ましい。
前記注入データは、例えば注入孔ごとの注入量や注入圧の情報、すなわちどの注入孔に注入材をどれだけ注入し、注入圧がいくらになったかの情報が含まれる。
作業者が、注入中の注入孔を重複して指定したり、注入済の注入孔を指定したり、指定の順番を誤ったり、指定をし忘れたままで注入開始指令を行ったりしたときは、指定過誤の報知がなされる。又は注入ポンプが駆動されず注入が行われない。注入孔を正しく指定したうえで注入開始指令をすれば、注入が行われる。これによって、注入管理システムで得られる注入データの信頼性が高まる。

前記注入管理システムにおいて、互いに異なる注入系統の注入管理を行う第１制御手段及び第２制御手段と、情報共有化手段とを備え、前記第１制御手段及び前記第２制御手段が、前記保持部、前記孔指定受付部、前記注入指令受付部、前記判定部及び前記否時対応部を個別に有し、
前記注入開始済の注入孔を示す孔管理情報が、前記情報共有化手段を介して、前記第１、第２制御手段の保持部において共有されていることが好ましい。
注入機が複数台有り、注入機ごとに１つの注入系統が構築されていてもよい。１つの注入機が、複数の注入系統を有していてもよい。
前記第１制御手段及び第２制御手段は、それぞれプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって構成されていることが、より好ましい。

本発明方法は、注入系統からの注入材を施工中のトンネルの周辺の地山に形成した複数の注入孔から前記地山に注入する注入工法における注入管理方法であって、
注入開始済の注入孔又は注入順番を示す孔管理情報を保持する工程と、
注入管理する注入孔を指定した孔指定情報を受け付ける工程と、
注入開始指令を受け付ける工程と、
前記孔指定情報によって指定された注入孔が、注入開始済のものでないか否か又は注入順番にしたがったものであるか否かを前記孔管理情報に基づいて判定する工程と、
否と判定されたときは、報知又は注入開始拒否若しくは注入開始指令の受付拒否を含む否時対応を行う工程と、
を備えたことを特徴とする。

前記注入管理方法の前記判定工程において否でないと判定されたときは、前記注入開始指令に応じる処理を行うとともに、前記孔指定情報によって指定された注入孔の識別情報を前記孔管理情報に加えることが好ましい。
当該注入管理方法は、複数の注入系統の注入管理を別々の制御手段で行う注入管理システムに好適である。例えば、第１注入系統の第１制御手段によって、第１注入孔の孔指定情報が受け付けられ、第１注入孔への注入が開始されたときは、第１注入孔が孔管理情報に加えられる。好ましくは、該孔管理情報は、第１制御手段だけが保有するのではなく、第２系統の第２制御手段等にも共有される。したがって、第１制御手段の管理下で第１注入孔への注入中、第２制御手段の孔指定受付部に対して前記第１注入孔が指定されたときは、第２制御手段の判定部による判定工程において「否」と判定され、報知、注入開始指令の受付拒否、注入開始拒否等の否時対応が行われる。

本発明方法が、１の注入孔に関する注入管理のリセット指令を受け付ける工程と、
前記リセット指令を受けたときは直前まで注入管理していた注入孔の識別情報を前記孔管理情報に加える工程を更に備えたことが好ましい。
注入ポンプの運転中は、前記リセット指令及び前記孔指定情報が受付不能であることが好ましい。
注入ポンプの運転停止指令を受けたり自動停止があったりしても前記リセット指令を受けるまでは、前記孔指定情報が受付不能であり、注入管理する注入孔を指定変更できないことが好ましい。
注入ポンプの運転停止指令を受けたり自動停止があったりしても前記リセット指令を受けるまでは、注入管理中の注入孔の注入が未完了とすることが好ましい。これによって、注入ポンプが一度運転停止された後に再度運転して１の注入孔への注入量を微調整した場合、前記再度運転時は次の注入孔に注入していると誤って処理するのを回避できる。

本発明に係るプログラムは、前記注入管理システム又は前記注入管理方法における注入管理を行うコンピュータに、
注入開始済の注入孔又は注入順番を示す孔管理情報を保持する処理と、
注入管理する注入孔を指定した孔指定情報を受け付ける処理と、
注入開始指令を受け付ける処理と、
前記孔指定情報によって指定された注入孔が、注入開始済のものでないか否か又は注入順番にしたがったものであるか否かを前記孔管理情報に基づいて判定する処理と、
否と判定されたときは、報知又は注入開始拒否若しくは注入開始指令の受付拒否を含む否時対応を行う処理と、
を実行させることを特徴とする。
前記制御手段（前記第１制御手段、第２制御手段など）が、前記コンピュータを構成していてもよい。

本発明によれば、施工中のトンネルの周辺の地山に注入材を注入する注入工法のための注入管理における注入データの信頼度を高めることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る注入管理システムを用いて施工中の山岳トンネルを、注入材の注入工程で示す断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿うトンネル断面の正面図である。 図３は、前記注入管理システムを解説的に示すブロック図である。 図４は、前記注入管理システムにおけるＰＬＣの保持部のデータ構造を示すブロック図である。 図５は、前記注入管理システムの処理手順を示すフローチャートである。 図６は、本発明の第２実施形態における注入領域を解説したトンネル断面の正面図である。 図７は、前記第２実施形態の注入管理システムの一部を示すブロック図である。 図８は、本発明の第３実施形態の注入管理システムの一部を示すブロック図である。 図９は、本発明の第４実施形態の注入管理システムにおけるＰＬＣの保持部のデータ構造を示すブロック図である。 図１０は、前記第４実施形態の注入管理システムの処理手順を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の第５実施形態に係る注入管理システムにおけるＰＬＣの保持部のデータ構造を示すブロック図である。 図１２は、本発明の変形例に係る処理手順の一部分を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、例えばＮＡＴＭ工法によって施工中の山岳トンネル１において、周辺の地山に注入材２を注入する様子を示したものである。注入材２としては、シリカレジン等のウレタン系発泡樹脂が用いられている。該注入材２は、Ａ液とＢ液を出発物質とする。これら２液が混合されて発泡しながら地山に注入されて硬化する。これによって、トンネル周辺の地山が安定化される。

図１及び図２に示すように、トンネル１の周辺の地山には、長尺の先受け鋼管２０が多数打設されている。図においては、注入工程を実施中のトンネル断面の先受け鋼管２０だけを図示する。先受け鋼管２０は、トンネル軸に対して斜めに打設されている。先受け鋼管２０の内部空間が、注入孔２１を構成している。各先受け鋼管２０ひいては各注入孔２１は、直線状に延びている。
なお、注入孔２１の長さによっては、長さ方向に複数（例えば３つ）の注入領域が設定され、注入領域ごとに注入材２の注入がなされる。

図２に示すように、複数の先受け鋼管２０からなる複数の注入孔２１がトンネル１のアーチ部１ａの周方向に間隔を置いて配置されている。図２において一部の注入孔２１内に丸囲み数字にて例示するように、施工管理上、注入孔２１には、前記周方向の並び順に、例えば向かって左端のものから順次１番、２番、３番…等のように孔番号が付されている。

図１に示すように、前記注入材２のための注入機１０と注入材供給源１５がトラック４に搭載されて、トンネル１内に配置されている。
注入機１０には、１又は複数の注入ポンプ１１と、操作盤１３と、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）３０が設けられている。注入材供給源１５が注入ポンプ１１の供給ポートに接続されている。
なお、図においては図示の都合上、注入ポンプ１１及び注入材供給源１５はそれぞれ１つであるが、実際の２液混合の注入材用の場合、注入ポンプ１１及び注入材供給源１５はそれぞれＡ液用とＢ液用の組になっている。場合によっては、前記注入領域ごとに１組（２台）の注入ポンプ１１が設けられている。注入領域が３つの場合、６台の注入ポンプが設けられている。

注入ポンプ１１の吐出ポートから注入管１６が延び出ている。注入ポンプ１１及び注入管１６によって注入系統が構築されている。注入管１６は、注入工程を行う注入孔２１に挿し入れられている。
注入管１６の先端部には、歪センサなどの注入圧センサ１７が設けられている。
図において、注入孔２１の口径は、軸長に対して誇張されている。

操作盤１３には、操作つまみ１３ａ～１３ｅ、設定部１３ｆ、表示部１３ｇなどが設けられている。
操作つまみ１３ａは、注入ポンプ１１の運転開始ひいては注入開始指令を出す運転開始ボタンである。
操作つまみ１３ｂは、注入ポンプ１１の運転停止ひいては注入停止指令を出す運転停止ボタンである。
操作つまみ１３ｃは、１の注入孔２１に関する注入管理をリセット（完了）するリセットボタンである。
操作つまみ１３ｄは、次に注入管理する注入孔２１を指定する孔指定つまみである。
操作つまみ１３ｅは、１のトンネル断面におけるすべての注入孔２１に関する注入管理をリセット（完了）するトータルリセットボタンである。
図示は省略するが、操作盤１３には、更にＡ液用の注入ポンプとＢ液用の注入ポンプを個別に操作するか両方の注入ポンプをまとめて同時に操作するかを選択するための操作つまみなどが設けられていてもよい。

詳細な図示は省略するが、設定部１３ｆは、ボリュームつまみ、タッチパネル、テンキーなどで構成され、注入流速（注入ポンプ１１の回転数）の設定値、最終注入量の目標値、注入圧の上限値などの設定入力に用いられる。
表示部１３ｇには、前記設定内容や注入データが表示される。

図３は、前記注入材２の注入工法のための注入管理システム３を示したものである。注入管理システム３は、３つのコンピュータすなわちＰＬＣ３０と記憶端末３１と遠隔無線端末３２を含む。これらコンピュータ３０，３１，３２が、ハブ３３を介した有線又は無線のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）によって相互にデータ通信可能に接続されている。

ＰＬＣ３０（制御手段）は、演算処理部３０ａと、入出力部３０ｂと、保持部３０ｍ（記憶部）を含む。演算処理部３０ａは、マイクロプロセッサやマイクロコントロールユニットによって構成されている。入出力部３０ｂには、操作盤１３及び注入圧センサ１７等の入力機器、注入ポンプ１１及び報知部３４等の出力機器、並びにハブ３３が接続されている。ＰＬＣ３０によって注入ポンプ１１が制御される。

図４に示すように、保持部３０ｍは、注入管理プログラム３５、注入管理データ３６、注入データ３７などを保持する記憶装置である。注入管理プログラム３５は、注入作業プログラム３５ａ、注入量算出プログラム３５ｂ、孔指定対応プログラム３５ｃなどを含む。

注入作業プログラム３５ａは、運転開始ボタン１３ａによる運転開始指令を受けたときは、更に所定の運転開始許容条件が満たされていれば注入ポンプ１１に対し駆動信号を出力し、運転停止ボタン１３ｂによる運転停止指令を受けたときは、注入ポンプ１１に対し停止信号を出力する等、注入作業を実行するためのメインプログラムである。

注入量算出プログラム３５ｂは、注入孔２１ごとの注入量（注入データ）を算出する。
注入量（ｋｇ）は注入流速と注入時間とによって算出される。
注入流速（ｋｇ／ｍｉｎ）としては、設定部１３ｆで設定した値が用いられる。注入管１６に流量計を設けて注入流速を検知してもよい。該注入流速の時間積分によって注入量（ｋｇ）を算出してもよい。注入ポンプ１１の１回転あたりの吐出流量と回転回数とによって注入量（ｋｇ）を算出してもよい。
算出中の注入量がどの注入孔２１のものであるかは、孔指定つまみ１３ｄによる孔指定情報に基づく。

孔指定対応プログラム３５ｃは、前記孔指定情報の当否を判定し、判定結果に応じてアラーム発報の要否、注入ポンプ１１の運転の許否など所定の対応を実行するためのプログラムである。

注入管理データ３６としては、前記設定部１３ｆによる各種設定データ３６ａ、注入済データ３６ｂ（孔管理情報）、孔指定データ３６ｃ（孔指定情報）などが挙げられる。設定データ３６ａとしては、注入流速設定値、最終注入量目標値、注入圧上限値などが挙げられる。注入済データ３６ｂは、注入済の注入孔２１の孔番号等の識別情報である。注入済と判定され次第、その注入孔２１の例えば孔番号が注入済データ３６ｂに加えられる。
なお、注入済の注入孔２１は当然に注入開始済であり、注入済データ３６ｂは注入開始済の注入孔２１の情報でもある。
孔指定データ３６ｃは、前記孔指定つまみ１３ｄによって指定された注入孔２１の孔番号等の識別情報である。
注入データ３７は、注入孔２１ごとの最終注入量（ｋｇ）及び最終注入圧（ＭＰａ）のデータである。その他、注入データ３７は、注入開始日時、注入終了日時などを含んでいてもよい。

図３に示すように、注入機１０の収容スペース内に記憶端末３１（データロガー）が収容されている。記憶端末３１は、ノートパソコンなどのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）によって構成されている。記憶端末３１の記憶部３１ｍには、ＰＬＣ３０と同じ注入データ３７がバックアップ保存されている。さらに記憶部３１ｍには、ＰＬＣ３０と同じ注入管理データ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが保存されていてもよい。

遠隔無線端末３２は、タブレットやノートＰＣなどの携帯可能な無線通信機能付きのＰＣによって構成されている。注入機１０に設置されたアンテナ３９を介して、遠隔無線端末３２とＰＬＣ３０及び記憶端末３１との間で無線通信可能である。好ましくは、遠隔無線端末３２は、操作盤１３と同じ機能を持ち、注入機１０を遠隔操作できる。更に好ましくは、遠隔無線端末３２の記憶部３２ｍには、記憶端末３１の保存データと同じデータが保存されている。

詳細な図示は省略するが、報知部３４は、例えば警告灯などの光出力部、スピーカなどの音声出力部、ディスプレイなどの画像表示部などを含む。これら光出力部、音声出力部、画像表示部のうち少なくとも１つがあればよい。操作盤１３の表示部１３ｇが、報知部３４の画像表示部を兼ねていてもよい。

トンネル１は次のようにして施工される。
トンネル１をあるスパンだけ掘進して覆工（図示せず）を構築するとともに、ドリルジャンボ（図示せず）によって先受け鋼管２０を打設することで注入孔２１を形成する。
その後、前記ドリルジャンボを後退させ、入れ替わりにトラック４を切羽１ｅ側へ前進させる。
トラック４の注入機１０から延びる注入管１３を注入孔２１に差し入れる。続いて、注入ポンプ１１を駆動することによって、注入材２を注入孔２１から地山に注入する。
一般に先ず奇数番の注入孔２１へ順に注入を行い、次に偶数番の注入孔２１へ順に注入を行う。つまり、例えば１番、３番、５番…、２番、４番、６番…の順に注入を行う。

図５のフローチャートに示すように、前記注入工程において、注入機１０及び注入管理システム３は次のように動作し、又は使用される。
いま、孔番号１番（図２において左下端）の注入孔２１への注入が終了したものとする。孔指定つまみ１３ｄによって孔番号１番が指定されている。
＜運転停止工程＞
作業者は、運転停止ボタン１３ｂを押す。
これによって、操作盤１３から注入停止指令が出される（ステップ１０１）。これを受けたＰＬＣ３０は、注入ポンプ１１を停止させる（ステップ１０２）。

＜リセット指令受付工程＞
次に、作業者は、リセットボタン１３ｃを押す。
これによって、操作盤１３からリセット指令が出される（ステップ１０３）。これを受付けたＰＬＣ３０（リセット受付部）は、直前まで積算した注入量（ｋｇ）を最終注入量とし、かつ圧力センサ１７による検出圧力（ＭＰａ）を最終注入圧とし、さらに日時などのメタデータをも含め、孔番号１番の注入孔２１の注入データ３７を保持部３０ｍ及び記憶部３１ｍ，３２ｍに記憶させる（ステップ１０４）。
かつ、前記注入量の積算をリセットして０に戻す（ステップ１０５）。
要するに、前記リセット指令は、直前まで注入管理中であった注入孔の注入完了情報ないしは注入管理終了情報に相当する。

＜注入済情報保持工程＞
さらに、ＰＬＣ３０は、直前まで注入管理していた注入孔２１の識別情報（孔番号１番）を注入済データ３６ｂの１つとして保持部３０ｍに保持させる（ステップ１０６）。同じ情報を記憶部３１ｍ，３２ｍにも記憶させてもよい。
注入済情報保持ステップ１０６は、他のリセット処理ステップ１０４，１０５の前に行ってもよく、リセット処理ステップ１０４，１０５と同時併行して行ってもよい。

＜孔指定情報受付工程＞
次に、作業者は、孔指定つまみ１３ｄによって、次に注入しようとする注入孔２１の孔番号を指定する。
これによって、操作盤１３から注入孔の孔指定情報が出される（ステップ１０７）。該孔指定情報は、ＰＬＣ３０（孔指定受付部）によって受け付けられ、孔指定データ３６ｃとして、保持部３０ｍに一時記憶される（ステップ１０８）。

＜次の注入準備＞
前述したように、一般に孔番号１番の次に注入すべき注入孔２１は孔番号３番である。
作業者は、３番の注入孔２１に注入管１６を挿し入れる等、次の注入の準備を行う。

＜注入指令受付工程＞
準備完了後、作業者は、運転開始ボタン１３ａを押す。
これによって、操作盤１３から注入開始指令が出され、ＰＬＣ３０（注入指令受付部）がこれを受け付ける（ステップ１０９）。

＜判定工程＞
ＰＬＣ３０（判定部）は、前記注入開始指令に応じるのに先立ち、孔指定つまみ１３ｄによって指定された注入孔が注入済のものでないか否かを保持部３０ｍの保持データ３６ｂ，３６ｃに基づいて判定する（ステップ１１０）。つまり、孔指定データ３６ｃが注入済データ３６ｂに含まれていないか否かを判定する。
ＰＬＣ３０自体の記憶データによって判定できるから、即応性が高い。
＜注入開始工程＞
作業者が次の孔番号（３番）を正しく指定していた場合、注入済のものでないと判定される。このとき、ＰＬＣ３０は、注入ポンプ１１の運転を開始させる（ステップ１１０）。

＜否時対応工程＞
作業者が孔指定つまみ１３ｄによる次の孔番号の指定を失念していた場合、孔指定データ３６ｃは孔番号１番のままになっている。一方、孔番号１番は注入済データ３６ｂに挙げられているから、前記判定工程において否と判定される。このときＰＬＣ３０（否時対応部）は、否時対応として（ステップ１１１）、報知部３４からアラームを発報することで、孔番号指定の誤りを作業者に報知させる。警告灯を作動させてもよく、スピーカから警報音を出力してもよく、孔番号指定の誤りの旨の自動音声を出力してもよく、ディスプレイに孔番号指定の誤りの旨を表示してもよい。

かつ、ＰＬＣ３０（否時対応部）は、否時対応として、注入開始処理を拒否して、注入ポンプ１１の停止状態を維持する。アラーム発報及び注入開始拒否の両方を行うことに限らず、アラーム発報（報知）をせずに注入開始拒否（注入ポンプの停止維持）だけを行ってもよい。
作業者が、前記アラームや注入開始拒否を受けて、孔指定つまみ１３ｄによって次の孔番号（３番）を正しく指定し（ステップ１０７）、再度運転開始ボタン１３ａを押したときは（ステップ１０９）、ＰＬＣ３０は、当否判定工程（ステップ１１０）を経て、注入ポンプ１１の運転を開始させる（ステップ１２０）。

＜注入工程＞
注入ポンプ１１の運転によって、次の孔番号（３番）の注入孔２１に注入材２が注入される。ＰＬＣ３０（注入データ取得部）は、孔指定つまみ１３ｄで正しく指定された孔番号（３番）の注入量を積算していく。これによって、注入データの信頼性を高めることができる。
操作盤１３の表示部１３ｇには、注入量や注入圧がリアルタイムで表示される。
注入ポンプ１１の運転中は、リセットボタン１３ｃを押してもリセット処理されず、孔指定つまみ１３ｄで孔指定情報を変更できない。

注入ポンプ１１の運転中、ＰＬＣ３が注入量及び注入圧を監視する。注入量又は注入圧が所定を越えたときは、ＰＬＣ３によって注入ポンプ１１が自動停止される。また、運転停止ボタン１３ｂを押すことで（ステップ１０１）、注入ポンプ１１を手動停止できる（ステップ１０２）。

注入ポンプ１１が停止されても、リセットボタン１３ｃが押されてリセット処理されない限り、孔指定つまみ１３ｄで孔指定情報を変更できない。つまり、リセットボタン１３ｃが押されない限り、注入管理中の注入孔の注入が未完了とされる。これによって、注入ポンプ１１が一度運転停止された後に再度運転して、１の注入孔２１への注入量を微調整する場合（ステップ１０２→１０３→１１９→１２０）、次の注入孔２１に注入していると誤って処理するのを回避できる。

前述したように、注入データ３７（注入孔ごとの注入量及び注入圧など）は、ＰＬＣ３０の保持部３０ｍ及び記憶端末３１の記憶部３１ｍ等に保存される。該注入データ３７を用いて、作業日報などの帳票を作成できる。一般的な表計算ソフトウェアで編集可能な帳票を出力することもできる。

１のトンネル断面のすべての注入孔２１について注入材２の注入を完了したとき、作業者はトータルリセットボタン１３ｅを押す。これによって、操作盤１３からトータルリセット指令が出される（ステップ１３０）。これを受付けたＰＬＣ３０（トータルリセット受付部）は、前記１のトンネル断面全体の注入管理をリセット（完了）する。すなわちトータルリセット処理を行う（ステップ１３１）。
トータルリセット処理は、保持部３０ｍの注入済データ３６ｂをすべて消去する処理を含む。これによって、次のトンネル断面の注入孔への注入を行う際、孔指定つまみ１３ｄによって前回のトンネル断面と同じ孔番号を指定可能となる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
＜第２実施形態＞
図６及び図７は、本発明の第２実施形態を示したものである。
図６に示すように、第２実施形態では、注入機１０（図１参照）を２台（複数）用意して２つ（複数）の注入系統を構築し、若しくは１台で複数の注入系統を有する注入機を用意して、１のトンネル断面の幅方向の中央部を挟んで両側の２つ（複数）の断面領域１ｘ，１ｙにおいて注入操作を同時併行して行う。

図７に示すように、第２実施形態に係る注入管理システム３Ｂは、２つ（複数）のＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙと、ＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙごとの操作盤１３Ｘ，１３Ｙを備えている。第１ＰＬＣ３０Ｘ（第１制御手段）は、第１の注入系統による第１断面領域１ｘ（一部）の注入孔２１の注入管理を行う。第２ＰＬＣ３０Ｙ（第２制御手段）は、第２の注入系統による第２断面領域１ｙ（他の一部）の注入孔２１の注入管理を行う。各ＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙが、演算処理部３０ａ、入出力部３０ｂ及び保持部３０ｍを有し、リセット受付部、孔指定受付部、注入指令受付部、判定部、否時対応部として機能する。

２つのＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙは、ハブ３３及び２本のＬＡＮケーブル３８ａ，３８ｂからなる情報共有化手段３８を介してイーサネット（登録商標）接続されている。
注入管理システム３Ｂでは、情報共有化手段３８を介して、注入済データ３６ｃが２つのＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙにおいて共有されている。すなわち、第１ＰＬＣ３０Ｘが注入管理する第１断面領域１ｘにおいて１の注入孔２１の注入管理が完了したときは、該１の注入孔２１の孔番号が第１ＰＬＣ３０Ｘの保持部３０ｍに注入済データ３６ｂとして保持されることはもちろんのこと、情報共有化手段３８を介して、第２ＰＬＣ３０Ｙの保持部３０ｍにも注入済データ３６ｂとして保持される。

第２ＰＬＣ３０Ｙが注入管理する第２断面領域１ｙにおいて１の注入孔２１の注入管理が完了したときは、該第２断面領域１ｙの１の注入孔２１の孔番号が第２ＰＬＣ３０Ｙの保持部３０ｍに注入済データ３６ｂとして保持されることはもちろんのこと、情報共有化手段３８を介して、第１ＰＬＣ３０Ｘの保持部３０ｍにも注入済データ３６ｂとして保持される。

注入管理システム３Ｂにおいては、第１ＰＬＣ３０Ｘと対応する操作盤１３Ｘの孔指定つまみ１３ｄで、第２断面領域１ｙにおける注入済の注入孔２１の孔番号を指定したときは、アラームが発報される。同様に、第２ＰＬＣ３０Ｙと対応する操作盤１３Ｙの孔指定つまみ１３ｄで、第１断面領域１ｘにおける注入済の注入孔２１の孔番号を指定したときは、アラームが発報される。これによって、注入データの信頼性を高めることができる。

同時注入可能な注入系統の数及び断面領域の数は、２つに限らず３つ以上であってもよい。トンネル断面を３つ以上の断面領域に分けて、これら３つ以上の断面領域で注入操作を同時併行して行ってもよい。好ましくは３つ以上の注入系統ひいては断面領域ごとにＰＬＣが設けられ、より好ましくは情報共有化手段を介してこれら３つ以上のＰＬＣが互いに孔管理情報を共有する（第３実施形態参照）。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、注入系統ひいては断面領域の数が３つであり、同時に３つの注入孔に注入可能である。
図８に示すように、第３実施形態に係る注入管理システム３Ｃは、３つの注入系統に対応する３つのＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚと、ＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚごとの操作盤１３Ｘ，１３Ｙ，１３Ｚを備えている。各ＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚが、演算処理部３０ａ、入出力部３０ｂ及び保持部３０ｍを有し、リセット受付部、孔指定受付部、注入指令受付部、判定部、否時対応部として機能する。３つのＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚは、ハブ３３及び３本のＬＡＮケーブル３８ａ，３８ｂ，３８ｃからなる情報共有化手段３８を介してイーサネット（登録商標）接続されている。注入管理システム３Ｃでは、情報共有化手段３８を介して、注入済データ３６ｃが３つのＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚにおいて共有されている。
ＰＬＣ３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚの何れか１つが「第１制御手段」を構成し、他の１つが「第２制御手段」を構成する。

＜第４実施形態＞
図９及び図１０は、本発明の第４実施形態を示したものである。
図９に示すように、第４実施形態の保持部３０ｍには、注入済データ３６ｂ（図４）に代えて、注入開始済データ３６ｄが記憶される。注入開始済データ３６ｄは、注入開始済の注入孔２１を孔番号で表したデータである。つまり、第４実施形態では、注入済の注入孔２１だけでなく、注入開始後、注入未完了すなわち注入中の注入孔２１の識別情報をも孔管理情報として含む。

図１０に示すように、第４実施形態においては、リセット処理時に注入済情報保持（図５のステップ１０６参照）を行っていない。その代わりに、注入ポンプ１１の運転開始時（ステップ１２１）に注入開始済情報保持（ステップ１２２）を行っている。
詳しくは、注入しようとする注入孔２１の孔番号が指定されたときは（ステップ１０７）、判定工程（ステップ１１０）において、指定の注入孔２１の孔番号が注入開始済データ３６ｄに登録されていないかが判定される。指定の注入孔２１が注入中でもなく注入済でもないときは、「否でない」と判定され、注入開始指令が受け入れられることで、注入ポンプ１１の運転が開始される（ステップ１２１、１２３）。これと同時に、前記指定の注入孔２１の孔番号が、注入開始済データ３６ｄに加えられる（ステップ１２２）。

第４実施形態は、複数の注入系統の注入管理を別々のＰＬＣで行うとともに、これらＰＬＣどうし間で情報共有する、前記第２、第３実施形態などのシステム（図７、図８）に好適である。
例えば、第１の注入系統の第１ＰＬＣ３０Ｘにおいて第１の注入孔２１の指定が受け付けられ、注入が開始されたとする。このとき、第１の注入孔２１の孔番号が、第１ＰＬＣ３０Ｘの保持部３０ｍの注入開始済データ３６ｄに登録される。同時に、情報共有化手段３８を介して、他の注入系統のＰＬＣ３０Ｙ，３０Ｚの保持部３０ｍの注入開始済データ３６ｄにも、前記第１の注入孔２１の孔番号が登録される。
したがって、第１ＰＬＣ３０Ｘの管理下で前記第１の注入孔２１への注入中に、例えば第２ＰＬＣ３０Ｙに付属の操作盤１３Ｙの孔指定つまみ１３ｄで前記第１の注入孔２１が指定され、更に注入開始ボタン１３ａが押下されたときは、第２ＰＬＣ３０Ｙにおける判定工程（ステップ１１０）において「否」と判定され、アラーム発報や注入開始拒否（注入ポンプの非駆動）などの否時対応が行われる（ステップ１１１）。
これによって、複数の注入系統で同時注入するシステムにおける注入データの信頼性を一層高めることができる。

＜第５実施形態＞
図１１は、本発明の第５実施形態を示したものである。
第５実施形態においては、ＰＬＣ３０の保持部３０ｍに、注入済データ３６ｂに代えて、複数の注入孔２１への注入順番を示す注入順番データ３６ｅ（孔管理情報）が保持されている。注入順番データ３６ｅは、操作盤１３の設定部１３ｆ（図３）によって事前に設定入力される。
ＰＬＣ３０（判定部）は、注入開始指令（ステップ１０９）に応じるのに先立ち、孔指定つまみ１３ｄによって指定された注入孔が、注入順番にしたがったものであるか否かを注入順番データ３６ｅに基づいて判定する。これによって、注入データの信頼性を高めることができる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、判定工程は、注入開始指令に応じて注入ポンプ１１を駆動させる前に行えばよく、図１２に示すように、ステップ１０７の孔指定情報の受け付け後、ステップ１１２の注入開始指令の受け付け前に判定工程（ステップ１１０）を行ってもよい。当該判定工程において「否」と判定されたときの否時対応（ステップ１１１）としては、孔指定過誤を報知するアラーム発報）の他、注入開始指令（ステップ１１２）の受付拒否を行ってもよい。
第５実施形態（図１１）の注入順番データ３６ｅは、個々の注入孔の順番に限らず、先に奇数番の注入孔に注入し、続いて偶数番の注入孔に注入するとの情報であってもよい。
注入材２は、ウレタン系発泡樹脂に限らず、モルタル、セメントなどであってもよい。

本発明は、例えば山岳トンネルの施工に適用できる。

１ 山岳トンネル
１ｅ 切羽
２ 注入材
３ 注入管理システム
３Ｂ 注入管理システム
１０ 注入機
１１ 注入ポンプ
１３ 操作盤
１３Ｘ，１３Ｙ 操作盤
１３ａ 運転開始ボタン（操作つまみ）
１３ｂ 運転停止ボタン（操作つまみ）
１３ｃ リセットボタン（操作つまみ）
１３ｄ 孔指定つまみ（操作つまみ）
１３ｅ トータルリセットボタン（操作つまみ）
１３ｆ 設定部
１３ｇ 表示部
２１ 注入孔
３０ プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）（制御手段）
３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚ ＰＬＣ（第１制御手段又は第２制御手）
３０ｍ 保持部（記憶部）
３１ 記憶端末
３１ｍ 記憶部
３２ 遠隔無線端末
３２ｍ 記憶部
３３ ハブ
３４ 報知部
３５ 注入管理プログラム
３６ 注入管理データ
３６ｂ 注入済データ（孔管理情報）
３６ｃ 孔指定データ（孔指定情報）
３６ｄ 注入開始済データ（孔管理情報）
３６ｅ 注入順番データ（孔管理情報）
３７ 注入データ
３８ 情報共有化手段

Claims (6)

1. 注入系統からの注入材を施工中のトンネルの周辺の地山に形成した複数の注入孔から前記地山に注入する注入工法における注入管理を行う注入管理システムであって、
   注入開始済の注入孔又は注入順番を示す孔管理情報を保持する保持部と、
   注入管理する注入孔を指定した孔指定情報を受け付ける孔指定受付部と、
   注入開始指令を受け付ける注入指令受付部と、
   前記孔指定情報によって指定された注入孔が、注入開始済のものでないか否か又は注入順番にしたがったものであるか否かを前記孔管理情報に基づいて判定する判定部と、
   否と判定されたときは、報知又は注入開始拒否若しくは注入開始指令の受付拒否を含む否時対応を行う否時対応部と、
   を備えたことを特徴とする注入管理システム。
2. 互いに異なる注入系統の注入管理を行う第１制御手段及び第２制御手段と、情報共有化手段とを備え、前記第１制御手段及び前記第２制御手段が、前記保持部、前記孔指定受付部、前記注入指令受付部、前記判定部及び前記否時対応部を個別に有し、
   前記注入開始済の注入孔を示す孔管理情報が、前記情報共有化手段を介して、前記第１、第２制御手段の保持部において共有されていることを特徴とする請求項１に記載の注入管理システム。
3. 注入系統からの注入材を施工中のトンネルの周辺の地山に形成した複数の注入孔から前記地山に注入する注入工法における注入管理方法であって、
   注入開始済の注入孔又は注入順番を示す孔管理情報を保持する工程と、
   注入管理する注入孔を指定した孔指定情報を受け付ける工程と、
   注入開始指令を受け付ける工程と、
   前記孔指定情報によって指定された注入孔が、注入開始済のものでないか否か又は注入順番にしたがったものであるか否かを前記孔管理情報に基づいて判定する工程と、
   否と判定されたときは、報知又は注入開始拒否若しくは注入開始指令の受付拒否を含む否時対応を行う工程と、
   を備えたことを特徴とする注入管理方法。
4. 前記判定工程において否でないと判定されたときは、前記注入開始指令に応じる処理を行うとともに、前記孔指定情報によって指定された注入孔の識別情報を前記孔管理情報に加えることを特徴とする請求項３に記載の注入管理方法。
5. １の注入孔に関する注入管理のリセット指令を受け付ける工程と、
   前記リセット指令を受けたときは直前まで注入管理していた注入孔の識別情報を前記孔管理情報に加える工程を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の注入管理方法。
6. 請求項１もしくは２に記載の注入管理システム又は請求項３～５の何れか１項に記載の注入管理方法における注入管理を行うコンピュータに、
   注入開始済の注入孔又は注入順番を示す孔管理情報を保持する処理と、
   注入管理する注入孔を指定した孔指定情報を受け付ける処理と、
   注入開始指令を受け付ける処理と、
   前記孔指定情報によって指定された注入孔が、注入開始済のものでないか否か又は注入順番にしたがったものであるか否かを前記孔管理情報に基づいて判定する処理と、
   否と判定されたときは、報知又は注入開始拒否若しくは注入開始指令の受付拒否を含む否時対応を行う処理と、
   を実行させることを特徴とするプログラム。

Images