JP7032733B2 - Tunnel spray control method - Google Patents

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本発明は、NATM工法によるトンネル掘削において、掘削した壁面に対して吹付け材を吹き付ける際の吹付け制御方法に関する。 The present invention relates to a spray control method for spraying a spray material onto an excavated wall surface in tunnel excavation by the NATM method.

例えば、山岳トンネルの施工では、地山中に挿入したロックボルトと掘削壁面に沿って施工した吹付けコンクリートとを主たる支保部材とするNATM工法が主流となっている。掘削方法には、爆薬によって掘削を行う発破工法、TBMと呼ばれる全断面掘削機を用いるTBM工法、カッターブームを持つ自由断面掘削機を用いた機械掘削工法などに大別される。 For example, in the construction of mountain tunnels, the NATM method, which mainly uses rock bolts inserted in the ground and sprayed concrete constructed along the excavated wall surface, is the mainstream. The excavation method is roughly classified into a blasting method for excavating with an explosive, a TBM method using a full-section excavator called TBM, and a mechanical excavation method using a free-section excavator with a cutter boom.

従来より、前述の吹付けコンクリート工事は主に、図9に示されるように、移動可能なクローラ式、タイヤ式又はレール式等の移動台車50に吹付けノズルを保持するブーム51を取付け、このブーム操作によって吹付けノズル52を操作するようした吹付け機を用いて行っていた。 Conventionally, in the above-mentioned sprayed concrete work, mainly, as shown in FIG. 9, a boom 51 for holding a spray nozzle is attached to a movable trolley 50 such as a movable crawler type, a tire type or a rail type, and the boom 51 is attached. This was done using a spraying machine that operated the spray nozzle 52 by boom operation.

前記吹付け工事は、切羽近傍に吹付け機を設置した状態で、ノズル制御を行うノズルマン、吹付け機の操作を行う吹付け機操作員、吹付けコンクリートを吹付け機に供給する生コン運転手などの作業員によって行われているが、狭隘な空間での苦渋作業になるとともに、たとえ換気設備を設けたとしても比較的濃度の濃い粉塵に曝される悪環境下での作業を強いられていた。 In the spraying work, a nozzle man who controls the nozzle, a sprayer operator who operates the sprayer, and a ready-mixed concrete driver who supplies the sprayed concrete to the sprayer with the sprayer installed near the face. However, it is a difficult work in a narrow space, and even if a ventilation system is installed, it is forced to work in a bad environment exposed to relatively dense dust. rice field.

そこで、近年はトンネルの吹付け作業の自動化、すなわち吹付け作業を遠隔操作によって無人化ないし自動化する試みが成されている。 Therefore, in recent years, attempts have been made to automate the spraying work of tunnels, that is, to unmanned or automate the spraying work by remote control.

例えば下記特許文献1では、吹付け作業現場に;吹付け作業部位の内壁面形状を測定するための光波測距儀と、遠隔操作される吹付けロボットと、前記光波測距儀による計測作業および前記吹付けロボットによる吹付け作業を監視するためのカメラとを設備し、遠隔操作部位に;前記光波測距儀によって計測された計測信号をデータ処理するとともに、モニタ表示するためのコンピューターと、前記吹付けロボットを遠隔操作するための吹付けロボット用遠隔制御操作器と、前記カメラによって撮影された映像を表示するためのモニタ装置とを設備し、前記吹付け作業現場に設備された装置群と、遠隔操作部位に設備された装置群との間の各種信号を、無線通信による電波によって空間伝送可能に、または信号ケーブルによって有線伝送可能に接続した地下掘削における吹付け作業の遠隔操作システムが開示されている。 For example, in Patent Document 1 below, at the spraying work site; a light wave distance measuring device for measuring the shape of the inner wall surface of the spraying work site, a remotely controlled spraying robot, and measurement work by the light wave range measuring device. A camera for monitoring the spraying work by the spraying robot is installed at the remote control site; a computer for processing the measurement signal measured by the light wave rangefinder and displaying it on a monitor, and the above. A remote control controller for the spraying robot for remote control of the spraying robot and a monitor device for displaying the image taken by the camera are installed, and the device group installed at the spraying work site. , Disclosed by a remote control system for spraying work in underground excavation that connects various signals to and from the equipment group installed in the remote control site so that they can be spatially transmitted by radio waves via wireless communication or wired transmission by signal cable. Has been done.

また、下記特許文献2では、複数のカメラを一定間隔を隔てて固定してなるステレオカメラ装置を回動制御可能に備えた撮影ユニットをトンネル内に搬入し、前記撮影ユニットによりコンクリート吹付け前の内空断面を撮影し、そのステレオ撮影データをコンピュータに入力してステレオ画像計測の原理により前記内空断面形状を計算した後、該内空断面形状を基に計画内空断面を算出し、該計画内空断面形状のデータを基にコンクリート吹付けを行わせるコンクリートの吹付け管理方法が開示されている。 Further, in Patent Document 2 below, a photographing unit equipped with a stereo camera device in which a plurality of cameras are fixed at regular intervals so as to be rotatable and controllable is carried into a tunnel, and the photographing unit is used before spraying concrete. After photographing the inner sky cross section, inputting the stereo imaging data into a computer and calculating the inner sky cross section shape by the principle of stereo image measurement, the planned inner sky cross section is calculated based on the inner sky cross section shape, and the said. A concrete spraying management method for spraying concrete based on the data of the empty cross-sectional shape in the plan is disclosed.

一方、吹付け厚の管理に関して、従来は図10に示されるように、切羽60の後方に三脚によって設置したトータルステーション61によってトンネル周方向に沿って壁面形状計測を行い吹付け厚を測定する方法が専ら採用されていた。しかしながら、この方法の場合は、測定箇所に対してレーザー光が斜角で入射されるため、測定精度が確保されないとともに、余掘等が存在する場合に断面測定誤差が大きくなってしまう問題があった。すなわち、図11に示されるように、設計計画線S1に対して余堀が生じて実際の掘削形状が掘削線Sで示される状態である場合、測定対象断面T.D上の点T,Tを視準して得られる計測値がa,aであるとすると、計算上の内空断面は(acosθ+acosθ)となるのに対して、実際の内空断面は(b+b)であり、余堀によって測定値に大きな誤差が生じてしまう問題があった。 On the other hand, regarding the management of the spray thickness, conventionally, as shown in FIG. 10, there is a method of measuring the wall shape along the tunnel circumferential direction by a total station 61 installed by a tripod behind the face 60 to measure the spray thickness. It was used exclusively. However, in the case of this method, since the laser beam is incident on the measurement point at an oblique angle, there is a problem that the measurement accuracy is not ensured and the cross-section measurement error becomes large when there is extra digging or the like. rice field. That is, as shown in FIG . 11, when a surplus moat is generated with respect to the design planning line S1 and the actual excavation shape is in the state shown by the excavation line S2, the measurement target cross section T.I. Assuming that the measured values obtained by collimating the points T 1 and T 2 on D are a 1 and a 2 , the calculated internal cross section is (a 1 cos θ 1 + a 2 cos θ 2 ). On the other hand, the actual inner cross section is (b 1 + b 2 ), and there is a problem that a large error occurs in the measured value due to the surplus moat.

そこで、下記特許文献3では、掘削断面の内側にほぼ一定の離間距離をおいて周方向に沿って配置された周方向レール上に搭載され、該周方向レールに沿って移動自在とされる走行台車上に掘削面をほぼ直交的に視準する光波測距儀を配設した吹付け厚測定装置又は少なくとも掘削断面の内側をほぼ一定の離間距離をおいて周方向に沿って移動制御可能なアーム先端に光波測距儀を保持した吹付け厚測定装置を用い、地盤掘削後の所定断面位置において、前記光波測距儀により掘削素掘面を断面周方向に沿って走査することにより掘削後の素掘面形状データを得た後、吹付け作業中の任意段階または吹付け作業完了段階に前記所定断面位置で、再度前記光波測距儀により断面周方向に沿って吹付け面を走査することにより吹付け中または吹付け完了後の吹付け厚形状データを得るとともに、前記素掘面形状データと吹付け厚形状データとに基づいて吹付け厚を求めるようにした吹付け厚測定方法が開示されている。 Therefore, in Patent Document 3 below, the vehicle is mounted on a circumferential rail arranged along the circumferential direction with a substantially constant separation distance inside the excavated cross section, and is movable along the circumferential rail. A spray thickness measuring device equipped with a light wave rangefinder that collimates the excavated surface almost orthogonally on the trolley, or at least the inside of the excavated cross section can be moved and controlled along the circumferential direction at a substantially constant distance. After excavation, a spray thickness measuring device holding a light wave range finder at the tip of the arm is used, and the excavated bare surface is scanned along the circumferential direction of the excavation by the light wave range finder at a predetermined cross-sectional position after ground excavation. After obtaining the raw surface shape data of the above, the spraying surface is scanned again along the circumferential direction of the cross section by the laser rangefinder at the predetermined cross-sectional position at an arbitrary stage during the spraying work or at the spraying work completion stage. As a result, a spray thickness measuring method that obtains the spray thickness shape data during or after spraying and obtains the spray thickness based on the bare digging surface shape data and the spray thickness shape data. It has been disclosed.

更に、下記特許文献4では、さらに吹付け厚管理とともに、吹付け材の供給量、吹付け圧等の管理をも行えるようにするために、図12に示されるように、トンネル周方向壁面より内側にほぼ一定の離間距離をおいてトンネル周方向に沿って形成された走行レール面を有しかつトンネル長手方向に沿って移動自在とされる周方向レール部材70と、この周方向レール部材70に搭載され前記走行レール面に沿ってトンネル周方向回りに走行自在とされる吹付けノズル保持装置71からなるとともに、前記吹付けノズル保持装置71に対し、正面から視て吹付けノズル位置を挟んで進行方向前後位置にトンネル壁面を視準する光波測距儀72、73をそれぞれ配設固定してあるトンネル用吹付け装置が開示されている。 Further, in Patent Document 4 below, in order to further control the spray thickness as well as the supply amount of the spray material, the spray pressure, etc., as shown in FIG. 12, from the wall surface in the circumferential direction of the tunnel. A circumferential rail member 70 having a traveling rail surface formed along the circumferential direction of the tunnel with a substantially constant separation distance inside and being movable along the longitudinal direction of the tunnel, and the circumferential rail member 70. It consists of a spray nozzle holding device 71 that is mounted on the tunnel and is free to travel around the tunnel circumferential direction along the traveling rail surface, and sandwiches the spray nozzle position with respect to the spray nozzle holding device 71 when viewed from the front. Discloses a tunnel spraying device in which light wave distance measuring instruments 72 and 73 for collimating a tunnel wall surface are arranged and fixed at front and rear positions in the traveling direction.

特開2000-120394号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-20394 特開2003-13699号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-13699 特開2000-283756号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-283756 特開2000-120393号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-120393

前記特許文献3によれば、吹付け材の厚さ管理を簡易かつ精度良く行えるようになるなどの利点がもたらされるようになる。 According to the above-mentioned Patent Document 3, there is an advantage that the thickness of the sprayed material can be controlled easily and accurately.

前記特許文献4によれば、吹付けノズル保持装置をトンネル周回りに移動させる過程で、吹付け前の吹付け厚と吹付け後の吹付け厚との両方を計測することにより、一走行過程によって吹付けされる吹付け厚さをリアルタイムで知ることが出来るようになり、もって吹付けコンクリートの圧送量および圧送圧等の管理が容易に行えるようになるとの利点がもたらされるようになる。 According to Patent Document 4, in the process of moving the spray nozzle holding device around the tunnel, one traveling process is performed by measuring both the spray thickness before spraying and the spray thickness after spraying. It becomes possible to know the thickness of the sprayed concrete in real time, which has the advantage that the pressure-fed amount and the pressure-fed pressure of the sprayed concrete can be easily managed.

しかしながら、これら文献3,4によるトンネル掘削方法は、基本的にTBMを用いた掘削であり、掘削断面がほぼ一定である場合を対象としているものである。すなわち、TBM工法による掘削断面はほぼ一定形状を成しており、設計吹付け厚もトンネル周方向にほぼ一定となるため、一走行過程によって吹付けされる吹付け厚さをリアルタイムで知ることで残りの吹付け厚さを知ることができ、最終回の吹付け厚を終えた後は設計吹付け形状線にほぼ一致したものにできる。その後の微修正は、特許文献4の段落[0028]に記載されるように、設計吹付け形状線と現吹付け形状線とを比較しながら計画吹付け厚に足らないエリア部分を増厚するように吹付けノズル保持装置を移動制御して吹付けを行い、トンネル周方向の全周に亘って計画吹付け形状線通りにコンクリートの吹付けを行うようにしている。 However, the tunnel excavation method according to these Documents 3 and 4 is basically excavation using TBM, and is intended for the case where the excavation cross section is almost constant. That is, since the excavation cross section by the TBM method has an almost constant shape and the design spray thickness is also almost constant in the tunnel circumferential direction, it is possible to know the spray thickness sprayed in one running process in real time. The remaining spray thickness can be known, and after the final spray thickness is completed, it can be made to almost match the design spray shape line. Subsequent minor modifications, as described in paragraph [0028] of Patent Document 4, increase the area portion that is less than the planned spray thickness while comparing the design spray shape line with the current spray shape line. In this way, the spray nozzle holding device is moved and controlled to spray, and concrete is sprayed according to the planned spray shape line over the entire circumference in the tunnel circumferential direction.

これに対して、掘削方法が特に発破工法である場合には、掘削壁面が綺麗な曲面を成しているわけではなく、不規則に凹凸部が存在しているため、計画吹付け形状線までの吹付け厚がトンネル周方向の各位置で大きく変化することになる。そのため、上記特許文献3,4のように、吹付けノズルを一定速度でかつ一定の吹付け量で吹付けを行ったのでは、トンネル周方向に複数回の吹付けながら走行させた後の吹付け状態で、計画吹付け形状線に近い形状線とすることは到底できない。 On the other hand, when the excavation method is particularly the blasting method, the excavation wall surface does not have a beautiful curved surface, and irregular irregularities are present, so that the planned spray shape line is reached. The spray thickness of the tunnel will change significantly at each position in the circumferential direction of the tunnel. Therefore, as in Patent Documents 3 and 4, if the spray nozzle is sprayed at a constant speed and at a constant spray amount, the spray is made after running while spraying a plurality of times in the tunnel circumferential direction. It is impossible to make a shape line close to the planned spray shape line in the attached state.

すなわち、凹凸部が多数存在している状態にも拘わらず、吹付けノズルを一定速度でかつ一定の吹付け量で吹付けを行った場合には、最も大きい凸部箇所が計画吹付け厚形状線に達する状態まで吹き付けを行った後に、計画吹付け厚形状線までの厚みが足らない箇所をトンネル周方向に走査し、不足分を行うように吹付けを行う必要が生じ、この吹付け作業が煩雑で手間の掛かる作業となっていた。 That is, when the spray nozzle is sprayed at a constant speed and a constant spray amount even though there are many uneven portions, the largest convex portion has the planned spray thickness shape. After spraying to the state where the line is reached, it becomes necessary to scan the part where the thickness to the planned spray thickness shape line is insufficient in the circumferential direction of the tunnel and spray so as to make the shortage. However, it was a complicated and time-consuming task.

そこで本発明の主たる課題は、NATM工法によるトンネル掘削壁面を対象として、掘削壁面に対して任意の離間距離をおいてトンネル壁面に沿って移動制御可能な多関節ブームの先端に吹付けノズルを保持した吹付け機によって吹付けを行うにあたって、壁面に凹凸部が存在していても、吹付けを行う初期の段階で、吹付け面を平滑化するように修正して吹付け作業を効率化することにある。 Therefore, the main subject of the present invention is to hold a spray nozzle at the tip of an articulated boom that can be moved and controlled along the tunnel wall surface at an arbitrary distance from the excavation wall surface, targeting the tunnel excavation wall surface by the NATM method. Even if there are uneven parts on the wall surface when spraying with the spraying machine, the spraying surface is corrected to be smooth at the initial stage of spraying to improve the efficiency of the spraying work. There is something in it.

上記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、NATM工法によるトンネル掘削壁面を対象として、掘削壁面に対して任意の離間距離をおいてトンネル壁面に沿って移動制御可能な多関節ブームの先端に吹付けノズルを保持した吹付け機によって吹付けを行うにあたって、
トンネル壁面までの距離を計測する距離計測器を配置し、
吹付けノズルをトンネル壁面に沿って移動させ吹付けを行う過程で、吹付けノズルの移動速度を計測するとともに、前記距離計測器によって当該吹付け前と吹付け後の距離を計測することによって当該吹付けによる吹付け厚を計測し、かつこれら吹付けノズルの移動速度と吹付け厚との比例関係式を得ておき、
トンネル掘削壁面に凹凸部が存在している条件の下、吹付け材の圧送量を一定としながら吹付けノズルを移動させ吹付けを行う初期の段階で、前記比例関係式に基づき、相対的に凹部では移動速度を遅くし、凸部では移動速度を速くする移動制御を行うことにより吹付け面を平滑化するように修正することを特徴とするトンネルの吹付け制御方法が提供される。
In order to solve the above-mentioned problems, as the present invention according to claim 1, an articulated boom capable of controlling movement along a tunnel wall surface at an arbitrary distance from the excavation wall surface for a tunnel excavation wall surface by the NATM method. When spraying with a sprayer that holds a spray nozzle at the tip of
Place a distance measuring instrument to measure the distance to the tunnel wall,
In the process of moving the spray nozzle along the wall surface of the tunnel to perform spraying, the moving speed of the spray nozzle is measured, and the distance before and after the spray is measured by the distance measuring device. Measure the spray thickness by spraying, and obtain the proportional relational expression between the moving speed of these spray nozzles and the spray thickness.
Under the condition that uneven parts are present on the tunnel excavation wall surface, at the initial stage of moving the spray nozzle and spraying while keeping the pumping amount of the spray material constant, relatively based on the proportional relational expression. Provided is a tunnel spray control method characterized in that a movement control is performed in which the movement speed is slowed down in a concave portion and the movement speed is increased in a convex portion so that the spray surface is smoothed.

上記請求項1記載の発明では、吹付け機に対して、トンネル壁面までの距離を計測する距離計測器を配置する。また、吹付けノズルをトンネル壁面に沿って移動させ吹付けを行う過程で、吹付けノズルの移動速度を計測するとともに、前記距離計測器によって当該吹付け前と吹付け後の距離を計測することによって当該吹付けによる吹付け厚を計測し、かつこれら吹付けノズルの移動速度と吹付け厚との比例関係式を得ておくようにする。つまり、前記比例関係式を予め把握しておくことによって、吹付けノズルを移動速度をどの程度変化させれば、どれだけ吹付け厚を増減できるかの関係を得ておくことによって、凹部箇所と凸部箇所を修復して吹付け面を平滑化するための吹付けノズルの移動速度の増減程度を適格に把握できるようにしておく。 In the invention according to claim 1, a distance measuring instrument for measuring the distance to the tunnel wall surface is arranged with respect to the spraying machine. In addition, in the process of moving the spray nozzle along the wall surface of the tunnel to perform spraying, the moving speed of the spray nozzle is measured, and the distance before and after the spray is measured by the distance measuring instrument. The spraying thickness due to the spraying is measured, and the proportional relational expression between the moving speed of these spraying nozzles and the spraying thickness is obtained. That is, by grasping the proportional relational expression in advance, it is possible to obtain the relationship between how much the spraying nozzle can be changed in moving speed and how much the spraying thickness can be increased or decreased. It is necessary to properly grasp the degree of increase / decrease in the moving speed of the spray nozzle for repairing the convex portion and smoothing the spray surface.

トンネル掘削壁面に凹凸部が存在している条件の下、実際の吹付け作業では、吹付け材の圧送量を一定としながら吹付けノズルを移動させ吹付けを行う初期の段階で、前記比例関係式に基づき、相対的に凹部では移動速度を遅くし、凸部では移動速度を速くする移動制御を行うことにより吹付け面を平滑化するように修正することで、早めに凹部と凸部の影響を無くし、その後の吹付け作業を効率よく行えるようにする。 Under the condition that uneven parts are present on the tunnel excavation wall surface, in the actual spraying work, the above-mentioned proportional relationship is performed at the initial stage of spraying by moving the spray nozzle while keeping the pumping amount of the spray material constant. Based on the formula, by modifying the movement control so that the moving speed is relatively slowed down in the concave portion and the moving speed is increased in the convex portion to smooth the spraying surface, the concave portion and the convex portion can be moved earlier. Eliminate the effects and enable efficient subsequent spraying work.

請求項2に係る本発明として、前記距離計測器は、前記吹付けノズルの移動方向前側となる位置と移動方向後側となる位置とにそれぞれ配置されている請求項1記載のトンネルの吹付け制御方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the distance measuring instrument is sprayed on a tunnel according to claim 1, which is arranged at a position on the front side in the moving direction and a position on the rear side in the moving direction of the spray nozzle. A control method is provided.

上記請求項2記載の発明では、前記距離計測器の配置に関して、吹付けノズルがトンネル周方向に移動されることを前提に、前記吹付けノズルの移動方向前側となる位置と移動方向後側となる位置とにそれぞれ配置されている。これら距離計測器によって、当該吹付けによる吹付け厚を計測することが可能となる。 In the invention according to claim 2, regarding the arrangement of the distance measuring instrument, on the premise that the spray nozzle is moved in the tunnel circumferential direction, the position to be the front side in the movement direction and the rear side in the movement direction of the spray nozzle. It is arranged at each position. With these distance measuring instruments, it is possible to measure the spray thickness by the spray.

請求項3として、前記距離計測器は、トンネル周方向に対して吹付けノズルを跨いだ前後位置と、トンネル方向に対して吹付けノズルを跨いだ前後位置となる位置を含む少なくとも4箇所以上に配置されている請求項1記載のトンネルの吹付け制御方法が提供される。 According to claim 3, the distance measuring instrument is provided at least at four locations including a front-rear position straddling the spray nozzle in the tunnel circumferential direction and a front-rear position straddling the spray nozzle in the tunnel direction. The spray control method for the arranged tunnel according to claim 1 is provided.

上記請求項3記載の発明では、吹付けノズルの任意の移動方向に対応するため、距離計測器をトンネル周方向に対して吹付けノズルを跨いだ前後位置と、トンネル方向に対して吹付けノズルを跨いだ前後位置となる位置を含む少なくとも4箇所以上に設けるようにしたものである。 In the invention according to claim 3, in order to correspond to an arbitrary movement direction of the spray nozzle, the distance measuring instrument is placed in the front-rear position across the spray nozzle in the tunnel circumferential direction and the spray nozzle in the tunnel direction. It is provided at least four places including the front and rear positions straddling the above.

請求項4に係る本発明として、前記吹付けノズルは、前記距離計測器による計測値に基づきトンネル壁面までの離隔距離が最適位置に制御される請求項1~3いずれかに記載のトンネルの吹付け制御方法が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, the spray nozzle according to any one of claims 1 to 3, wherein the spray nozzle is controlled to the optimum position of the separation distance to the tunnel wall surface based on the measured value by the distance measuring instrument. A control method is provided.

上記請求項4記載の発明は、前記吹付けノズルの位置制御に関して、前記距離計測器による計測値に基づきトンネル壁面までの離隔距離がリバウンド率が最も少なくなる最適位置に制御されることが望ましい。 According to the fourth aspect of the present invention, regarding the position control of the spray nozzle, it is desirable that the separation distance to the tunnel wall surface is controlled to the optimum position where the rebound rate is the smallest, based on the measured value by the distance measuring instrument.

請求項5に係る本発明として、トンネル壁面に所定厚さの吹付けを終えた後の吹付け状態で、現吹付け形状線を計画吹付け形状線に近い形状線とする請求項1~4いずれかに記載のトンネルの吹付け制御方法が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, claims 1 to 4 in which the current spraying shape line is a shape line close to the planned spraying shape line in the sprayed state after the spraying of a predetermined thickness is completed on the tunnel wall surface. The tunnel spray control method according to any one is provided.

上記請求項5記載の発明では、請求項1に係る手法によって吹付け面を平滑化するように修正することによって、所定厚の吹付けを終えた後の吹付け状態で、現吹付け形状線を計画吹付け形状線に近い形状線とするものである。すなわち、トンネル壁面に所定厚さの吹付けを終えた時点で計画吹付け形状線に近い形状線とすることで、吹付け厚不足箇所を修復するような補助作業を無くすか省力化し、吹付け作業を効率化する。 In the invention according to claim 5, the current spraying shape line is obtained in the sprayed state after the spraying of a predetermined thickness is completed by modifying the spraying surface so as to be smoothed by the method according to claim 1. Is a shape line close to the planned spray shape line. In other words, by making the shape line close to the planned spraying shape line when the spraying of the specified thickness is completed on the tunnel wall surface, the auxiliary work such as repairing the part where the spraying thickness is insufficient is eliminated or labor is saved and spraying is performed. Streamline your work.

請求項6に係る本発明として、前記距離計測器として、レーダー距離計を用いている請求項1~5いずれかに記載のトンネルの吹付け制御方法が提供される。 The invention according to claim 6 provides the tunnel spray control method according to any one of claims 1 to 5, wherein a radar range finder is used as the distance measuring instrument.

上記請求項6記載の発明は、前記距離計測器として、例えば光波測距儀、レーザー距離計、超音波距離計、レーダー距離計など任意の距離計を用いることができるが、光波測距儀やレーザー距離計では粉塵やリバウンドがノイズになり易く測定できないことがあるため、波長の短いマイクロ波を使用しているため環境要因等のノイズに強いレーダー距離計を用いるようにしたものである。 In the invention according to claim 6, any range finder such as a light wave range finder, a laser range finder, an ultrasonic range finder, or a radar range finder can be used as the distance measuring instrument. Since dust and rebound are likely to become noise and cannot be measured with a laser rangefinder, a radar rangefinder that is resistant to noise such as environmental factors is used because it uses microwaves with a short wavelength.

以上詳説のとおり本発明によれば、NATM工法によるトンネル掘削壁面を対象として、掘削壁面に対して任意の離間距離をおいてトンネル壁面に沿って移動制御可能な多関節ブームの先端に吹付けノズルを保持した吹付け機によって吹付けを行うにあたって、壁面に凹凸部が存在していても、吹付けを行う初期の段階で、吹付け面を平滑化するように修正することが可能となり、吹付け作業を効率化することができる。 As described in detail above, according to the present invention, a spray nozzle is applied to the tip of an articulated boom that can be moved and controlled along the tunnel wall surface at an arbitrary distance from the excavated wall surface for the tunnel excavation wall surface by the NATM method. Even if there are uneven parts on the wall surface when spraying with a spraying machine that holds the above, it is possible to correct the spraying surface so that it is smooth at the initial stage of spraying. The attachment work can be made more efficient.

吹付け機1による吹付け要領を示す側面図である。It is a side view which shows the spraying procedure by a spraying machine 1. その平面図である。It is the plan view. 吹付けノズル12部位の正面図である。It is a front view of the spray nozzle 12 part. 本発明に係る吹付け要領(その1)である。This is the spraying procedure (No. 1) according to the present invention. 本発明に係る吹付け要領(その2)である。This is the spraying procedure (No. 2) according to the present invention. 本発明に係る吹付け要領(その3)である。It is a spraying procedure (No. 3) according to the present invention. 本発明に係る吹付け要領(その4)である。This is the spraying procedure (No. 4) according to the present invention. 吹付けノズル12の移動速度と吹付け厚との比例関係式の概念図である。It is a conceptual diagram of the proportional relation expression of the moving speed of the spray nozzle 12 and the spray thickness. 吹付け機50による吹付け要領を示す側面図である。It is a side view which shows the spraying procedure by a spraying machine 50. 吹付け厚の測定要領を示す図である。It is a figure which shows the measurement procedure of a spray thickness. その際の測定誤差要因の説明図である。It is explanatory drawing of the measurement error factor at that time. 特許文献4に係るトンネル用吹付け装置を示す正面図である。It is a front view which shows the spraying apparatus for a tunnel which concerns on patent document 4. FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示される吹付け機1は、走行可能な台車10に対して、多関節ブーム11を介して、吹付けノズル12を保持した構造の重機である。前記多関節ブーム11の可動部分には各種センサが取付けられており、これら各種センサによる計測データに基づいて吹付けノズル12の位置情報を得るとともに、サーボ機構により吹付けノズル12を所定の吹付け位置に移動させる制御機構を備えている。 The spraying machine 1 shown in FIG. 1 is a heavy machine having a structure in which a spraying nozzle 12 is held by an articulated boom 11 with respect to a traveling carriage 10. Various sensors are attached to the movable portion of the articulated boom 11, and the position information of the spray nozzle 12 is obtained based on the measurement data by these various sensors, and the spray nozzle 12 is sprayed to a predetermined value by the servo mechanism. It has a control mechanism to move it to a position.

切羽近傍では、ホイールジャンボ、吹付け機、ホイールローダ等のトンネル施工用重機が配置され、例えば上半及び下半の一括併行作業により掘削を行うミニベンチ工法により上半及び下半のそれぞれにおいてロックボルト削孔および装薬孔・装薬を併行して行った後、上半及び下半を一気に切り崩し、その後ズリ出し→当り取り→一次吹付け→(鋼製支保工建込み)→(二次吹付け)→ロックボルト打設などの手順にて掘削が1サイクル毎に行われる。また、切羽後方ではセントルが配置され、覆工体の構築、インバート施工が行われる。 In the vicinity of the face, heavy equipment for tunnel construction such as wheel jumbo, sprayer, wheel loader, etc. are placed. After drilling holes and charging holes / charging in parallel, the upper and lower halves are cut down at once, and then slipping out → hitting → primary spraying → (steel support construction) → (secondary blowing) (Attachment) → Excavation is performed every cycle by procedures such as placing lock bolts. In addition, a centre is placed behind the face, and the lining body is constructed and invert construction is performed.

前記吹付け機1は、前記一次吹付け及び二次吹付けの吹付け作業に際して使用される。 The spraying machine 1 is used for the spraying work of the primary spraying and the secondary spraying.

図1及び図2に示されるように、吹付け機1をトンネル切羽近傍の吹付け部位に位置決めしたならば、測量によって吹付け機1の位置座標及び姿勢状態を計測によって明らかにする。トンネル形状の座標データや計測吹付け形状線データなどの座標データは制御器に対してすべて入力されており、吹付けノズル12の位置座標の計測や吹付けノズル12の移動制御の座標などを管理するためには、吹付け機1の座標状態をまず把握する必要があるためである。 As shown in FIGS. 1 and 2, when the spraying machine 1 is positioned at the spraying portion near the tunnel face, the position coordinates and the posture state of the spraying machine 1 are clarified by measurement by surveying. All coordinate data such as tunnel shape coordinate data and measurement spray shape line data are input to the controller, and the measurement of the position coordinates of the spray nozzle 12 and the coordinates of the movement control of the spray nozzle 12 are managed. This is because it is necessary to first grasp the coordinate state of the spraying machine 1.

先ず、トンネル坑内に計測のためのトータルステーション2が設置される。トンネル坑内には予め少なくとも2点の基準点(図示せず)が設置されており、トータルステーション2により前記2つの基準点を視準して得た測距・測角データに基づいて、後方交会法によりトータルステーション2の設置座標を求める。なお、このステーション2の位置座標は位置ズレが生じていないかの照査のために適宜の時間間隔毎に行われる。 First, a total station 2 for measurement is installed in the tunnel mine. At least two reference points (not shown) are pre-installed in the tunnel mine, and the backward interaction method is based on the distance measurement and angle measurement data obtained by collimating the two reference points with the total station 2. The installation coordinates of the total station 2 are obtained by. It should be noted that the position coordinates of the station 2 are performed at appropriate time intervals in order to check whether or not the position shift has occurred.

前記吹付け機1の後方側に少なくとも2点の視準ターゲット3A,3Bを設置しておく。これら2つの視準ターゲット3A、3Bは水平方向に離間するとともに、上下方向に高さを異ならせて設置することにより、これら視準ターゲット3A、3Bを前記トータルステーション2で視準することにより、吹付け機1の設置座標とともに、吹付け機1の姿勢状態(ロール角、ピッチ角、ヨー角)を求めることが可能となる。これらの計測によって、多関節ブーム11の基部旋回中心Oの座標を確定する。この基部旋回中心Oの座標から吹付けノズル12の位置座標までは多関節ブーム11の各関節部に設けられた各種センサ(回転角センサ、変位センサ、近接センサ等)の作動量の計測によって求められる。なお、前記吹付け機1の位置及び姿勢は、後部に1つの視準ターゲットを設置するとともに、3軸角度センサを機体に取付け、前記視準ターゲットにより座標を取得し、かつ前記3軸角度センサにより姿勢状態を把握するようにしてもよい。 At least two collimation targets 3A and 3B are installed on the rear side of the sprayer 1. These two collimation targets 3A and 3B are separated from each other in the horizontal direction, and are installed at different heights in the vertical direction, so that the collimation targets 3A and 3B are collimated by the total station 2 to blow. It is possible to obtain the posture state (roll angle, pitch angle, yaw angle) of the spraying machine 1 together with the installation coordinates of the attaching machine 1. By these measurements, the coordinates of the base turning center O of the articulated boom 11 are determined. From the coordinates of the base turning center O to the position coordinates of the spray nozzle 12, it is obtained by measuring the operating amount of various sensors (rotation angle sensor, displacement sensor, proximity sensor, etc.) provided at each joint of the articulated boom 11. Be done. As for the position and attitude of the spraying machine 1, one collimation target is installed at the rear, a three-axis angle sensor is attached to the machine body, coordinates are acquired by the collimation target, and the three-axis angle sensor is used. The posture state may be grasped by.

<吹付け機1>
前記吹付け機1においては、図3に示されるように、吹付けノズル12に支持台15が設けられ、吹付けノズル12を挟んでトンネル周方向に隣接する一方側位置と他方側位置とにそれぞれトンネル壁面までの距離を計測する距離計測器13,14を配置してあり、これらの距離計測器13,14により吹付けに併行して吹付け厚測定が行えるようにしている。すなわち、吹付けノズル12がトンネル周方向に沿って移動される場合、その移動方向前側となる位置と移動方向後側となる位置とにそれぞれ距離計測器13,14を配置し、これら距離計測器13,14によって、当該吹付けによる吹付け厚を計測できるようにしている。
<Spraying machine 1>
In the spraying machine 1, as shown in FIG. 3, a support base 15 is provided on the spray nozzle 12, and the spray nozzle 12 is located at one side position and the other side position adjacent to each other in the tunnel circumferential direction with the spray nozzle 12 interposed therebetween. Distance measuring instruments 13 and 14 for measuring the distance to the tunnel wall surface are arranged, respectively, and these distance measuring instruments 13 and 14 enable the spraying thickness to be measured in parallel with the spraying. That is, when the spray nozzle 12 is moved along the tunnel circumferential direction, the distance measuring instruments 13 and 14 are arranged at the position on the front side in the moving direction and the position on the rear side in the moving direction, respectively, and these distance measuring instruments are arranged. 13 and 14 make it possible to measure the spray thickness by the spray.

前記距離計測器13、14としては、光波測距儀、レーザー距離計、超音波距離計、レーダー距離計など任意の距離計を用いることができるが、光波測距儀やレーザー距離計では粉塵やリバウンドがノイズになり測定できないことがあるため、波長の短いマイクロ波を使用しているため環境要因等によるノイズに強いレーダー距離計を用いることが望ましい。また、波長が短いマイクロ波を使用しているため計測精度も向上できるようになる。 As the distance measuring instruments 13 and 14, any range finder such as a light wave range finder, a laser range finder, an ultrasonic range finder, or a radar range finder can be used. Since rebound becomes noise and measurement may not be possible, it is desirable to use a radar rangefinder that is resistant to noise due to environmental factors, etc. because it uses microwaves with a short wavelength. In addition, since microwaves with a short wavelength are used, the measurement accuracy can be improved.

吹付けは、基本的にトンネル周方向に時計回り方向と半時計回り方向とに交互に移動されるため、仮に図示のように、時計回り方向に移動される場合は、移動方向前側に位置する距離計測器13によって吹付け前の距離が計測され、移動方向後側に位置する距離計測器14によって吹付け後の距離が計測され、これらの差分から吹付け厚が計算される。すなわち、吹付けノズル12を掘削壁面に対して任意の離間距離をおいて、トンネル壁面に沿って移動させながら吹付けを行う過程で、当該吹付けによる吹付け厚をリアルタイムで把握することが可能となっている。 Since the spray is basically moved alternately in the clockwise direction and the counterclockwise direction in the circumferential direction of the tunnel, if it is moved in the clockwise direction as shown in the figure, it is located on the front side in the moving direction. The distance before spraying is measured by the distance measuring instrument 13, the distance after spraying is measured by the distance measuring instrument 14 located on the rear side in the moving direction, and the spraying thickness is calculated from these differences. That is, in the process of spraying while moving the spray nozzle 12 along the tunnel wall surface at an arbitrary distance from the excavation wall surface, it is possible to grasp the spray thickness due to the spraying in real time. It has become.

なお、本発明における「吹付け」には、一般的なコンクリート吹付けの他、モルタル吹付け等、各種の吹付け材料を含むものである。また、前記吹付けノズル12から吹付け面までの離隔距離は、リバウンド率が最も少なくなる最適位置に設定するのが望ましい。 The "spraying" in the present invention includes various spraying materials such as mortar spraying in addition to general concrete spraying. Further, it is desirable to set the separation distance from the spray nozzle 12 to the spray surface at an optimum position where the rebound rate is the smallest.

<吹付け機1による吹付け制御方法>
前述した吹付け機1による吹付けは、NATM工法によるトンネル掘削壁面を対象としており、トンネル掘削壁面に凹凸部が存在している条件の下での吹付け制御である。
<Blowing control method by spraying machine 1>
The spraying by the spraying machine 1 described above targets the tunnel excavation wall surface by the NATM method, and is the spraying control under the condition that the uneven portion exists on the tunnel excavation wall surface.

先ず、図4に示されるように、発破工法による掘削であるため、掘削線は凹部と凸部とがトンネル壁面に不規則に発生している。先ず、前記左右一対の距離計測器13,14の内の一方側、図示例では移動方向前側の距離測定器13を使って、吹付けノズル12をトンネル周方向に移動させる過程で連続的に計測を行い、素掘面の形状計測を行う。これによって、掘削断面形状が明らかとなり、基準掘削線に対して、トンネル周方向に沿った各位置での凹部量(mm)と凸部量(mm)とが把握される。 First, as shown in FIG. 4, since the excavation is performed by the blasting method, the excavation line has concave portions and convex portions irregularly generated on the tunnel wall surface. First, using the distance measuring instrument 13 on one side of the pair of left and right distance measuring instruments 13 and 14, which is the front side in the moving direction in the illustrated example, continuous measurement is performed in the process of moving the spray nozzle 12 in the tunnel circumferential direction. And measure the shape of the unearthed surface. As a result, the cross-sectional shape of the excavation is clarified, and the amount of recesses (mm) and the amount of protrusions (mm) at each position along the tunnel circumferential direction are grasped with respect to the reference excavation line.

次に、吹付け材の圧送量を一定としながらトンネル周方向に吹付けノズルを移動させ吹付けを行う前の事前準備工程、或いは吹付け途中ないし吹付けを既に終えた箇所で計測したデータに基づいて、吹付けノズル12の移動速度Vと吹付け厚tとの比例関係式を得ておく。具体的には、図8に示されるように、例えば縦軸を吹付け厚さt(mm)とし、横軸を移動速度V(cm/s)としたグラフで比例関係式t=-a・V+b(a,bは定数)を得ておく。図示されるように、基準吹付け厚及び基準移動速度が想定すると、凹部量(mm)又は凸部量(mm)の程度に応じてそれを修正するための移動速度Vの増減程度が簡単に導かれるようになっている。 Next, the data measured in the preparatory process before spraying by moving the spray nozzle in the circumferential direction of the tunnel while keeping the pumping amount of the spray material constant, or in the middle of spraying or at the place where spraying has already been completed. Based on this, a proportional relational expression between the moving speed V of the spray nozzle 12 and the spray thickness t is obtained. Specifically, as shown in FIG. 8, for example, in a graph in which the vertical axis is the spray thickness t (mm) and the horizontal axis is the moving speed V (cm / s), the proportional relational expression t = -a. Obtain V + b (a and b are constants). As shown in the figure, assuming the reference spray thickness and the reference movement speed, it is easy to increase or decrease the movement speed V to correct it according to the degree of the concave portion (mm) or the convex portion amount (mm). It is designed to be guided.

なお、吹付け材の圧送量は少なくともトンネル周方向の移動始点から移動終点までの間では一定量とする。吹付け材の圧送量を変化させることも可能であるが、パラメータが多くなると制御が複雑化するとともに、吹付け材の圧送量毎に吹付けノズルの移動速度と吹付け厚との比例関係式を準備しておく必要があり制御が煩雑化することになる。従って、吹付け材の圧送量は基本的には吹付け開始から最終吹付けの手前の段階までは、トンネル周方向の移動始点から移動終点までの間で一定とし、最終の吹付け厚調整用として圧送量を増加減した他の1、2パターンを用意しておく程度とすることが望ましい。 The pumping amount of the sprayed material shall be a constant amount at least from the movement start point to the movement end point in the tunnel circumferential direction. It is possible to change the pumping amount of the spray material, but as the number of parameters increases, the control becomes complicated, and the proportional relationship between the moving speed of the spray nozzle and the spray thickness for each pumping amount of the spray material. It is necessary to prepare the above, which makes the control complicated. Therefore, the pumping amount of the spray material is basically constant from the start of spraying to the stage before the final spraying from the movement start point to the movement end point in the tunnel circumferential direction, and for the final spray thickness adjustment. It is desirable to prepare other 1 or 2 patterns in which the pumping amount is increased or decreased.

吹付けは、通常は1周回当たりの吹付け厚さが設定され、複数回の吹付け作業によって計画吹付け形状線になるように行われるが、本発明では、トンネル周方向に吹付けノズルを移動させ吹付けを行う初期の段階で、前記比例関係式に基づき、相対的に凹部では移動速度を遅くし、凸部では移動速度を速くする移動制御を行うことにより吹付け面を平滑化するように修正する吹付け制御が行われる。すなわち、トンネル掘削壁面に凹凸部が存在している条件の下では、吹付け厚を一定としながら吹付けを行い、どこかの箇所が計画吹付け形状線に達した後に、吹付けの足りない箇所を走査し、不足箇所を探しながら当該箇所に吹付けを行ったのでは吹付け作業に時間と手間が掛かり過ぎることになる。本制御では、吹付けの初期の段階(本形態例では1回目の吹付け操作として説明)で、凹部と凸部の影響を無くし、吹付け面を平滑化するように吹付け制御が行われる。 Normally, the spraying thickness is set per lap, and the spraying is performed so that the planned spraying shape line is obtained by spraying a plurality of times. However, in the present invention, the spraying nozzle is provided in the tunnel circumferential direction. At the initial stage of moving and spraying, the spraying surface is smoothed by performing movement control that relatively slows the moving speed in the concave portion and increases the moving speed in the convex portion based on the proportional relational expression. The spray control is performed so as to be corrected. That is, under the condition that the uneven portion exists on the tunnel excavation wall surface, the spraying is performed while keeping the spraying thickness constant, and after some part reaches the planned spraying shape line, the spraying is insufficient. If the spraying is performed on the spot while scanning the spot and searching for the missing spot, the spraying work will take too much time and effort. In this control, in the initial stage of spraying (described as the first spraying operation in this embodiment), the spraying control is performed so as to eliminate the influence of the concave portion and the convex portion and smooth the spraying surface. ..

具体的に図5は1回目の吹付け状態を示した吹付け要領図であるが、移動方向前側に位置する距離計測器13により吹付け前の形状線を計測し、移動方向後側に位置する距離計測14により吹付け後の形状線を計測している。前記距離計測器13による距離計測によってこれから吹き付ける部位を特定するとともに、凹部量(mm)又は凸部量(mm)が特定されることになる。凹部量(mm)又は凸部量(mm)が特定されれば、図8に示される比例関係式に当て嵌めれば、当該箇所の吹付け厚が決まり、移動速度V(cm/s)がおのずと決定されることになる。このような吹付けノズル12の移動制御を行うことで、図5に示されるように、吹付けされた後の吹付け面を平滑化するように修正することができる。本形態例では1回の吹付け操作によって平滑化する例を示したが、凹部量(mm)又は凸部量(mm)の程度によっては2回目ないし3回目の吹付け終了時点で平滑化するようにしてもよい。なお、基本的には1回目の吹付け操作によって平滑化することを意図した場合でも、施工誤差をあるため、2回目、3回目(本例では最終回)の吹付けにおいても、図8に示される比例関係式に基づいて吹付け速度を微調整することにより、徐々に平滑化の精度を上げることが可能である。 Specifically, FIG. 5 is a spraying procedure diagram showing the first spraying state, but the shape line before spraying is measured by the distance measuring instrument 13 located on the front side in the moving direction, and the position is located on the rear side in the moving direction. The shape line after spraying is measured by the distance measurement 14 to be performed. By measuring the distance with the distance measuring instrument 13, the portion to be sprayed is specified, and the concave amount (mm) or the convex portion amount (mm) is specified. Once the concave amount (mm) or convex amount (mm) is specified, if it is applied to the proportional relational expression shown in FIG. 8, the spray thickness of the relevant part is determined and the moving speed V (cm / s) is determined. It will be decided naturally. By controlling the movement of the spray nozzle 12 in this way, as shown in FIG. 5, the spray surface after spraying can be modified to be smooth. In this embodiment, an example of smoothing by one spraying operation is shown, but depending on the degree of concave portion (mm) or convex portion amount (mm), smoothing is performed at the end of the second or third spraying. You may do so. Although it is basically intended to be smoothed by the first spraying operation, there is a construction error, so even in the second and third spraying (final in this example), FIG. 8 shows. By fine-tuning the spraying speed based on the proportional relational expression shown, it is possible to gradually improve the smoothing accuracy.

図6は3回目(最終回)の吹付け状態を示した吹付け要領図であるが、2回目の吹付け操作でほぼ吹付け面は平滑化されているため、3回目(最終回)の吹付けでは、ほぼ一定の吹付け速度V(cm/s)で吹付けノズル12を移動させながら吹き付ける。吹付けの初期の段階で吹付け面が平滑化されるように吹付け制御を行うため、トンネル壁面に所定厚さ(本形態例では3回による吹付け厚さ)の吹付けを終えた後の吹付け状態で、現吹付け形状線を計画吹付け形状線に近い形状線とすることが可能となる(図7参照)。 FIG. 6 is a spraying procedure diagram showing the spraying state of the third (final), but since the spraying surface is almost smoothed by the second spraying operation, the third (final) spraying operation is performed. In spraying, the spray nozzle 12 is sprayed while moving at a substantially constant spraying speed V (cm / s). In order to control the spraying so that the spraying surface is smoothed at the initial stage of spraying, after spraying a predetermined thickness (in this embodiment, the spraying thickness by 3 times) on the tunnel wall surface. In the sprayed state of, the current sprayed shape line can be made into a shape line close to the planned sprayed shape line (see FIG. 7).

吹付けを完了したならば、図7に示されるように、前記左右一対の距離計測器13,14の内の一方側、図示例では移動方向前側の距離測定器13を使って、吹付けノズル12をトンネル周方向に移動させる過程で連続的に計測を行い、吹付け完了状態の出来形計測を行い、当該吹付け箇所での吹付けを完了する。 When the spraying is completed, as shown in FIG. 7, the spray nozzle is used on one side of the pair of left and right distance measuring instruments 13 and 14, or in the illustrated example, the distance measuring instrument 13 on the front side in the moving direction. In the process of moving the 12 in the circumferential direction of the tunnel, the measurement is continuously performed, the finished shape of the spraying completed state is measured, and the spraying at the spraying point is completed.

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、トンネルの天端及び側面上部位置を対象として、吹付けノズル12をトンネル周方向に沿って移動させる場合の吹付けについて説明したが、トンネルの側面下部については下側方向に向かって又は上側方向に向かって水平方向にジグザグ状に移動させて吹付けを行う場合がある。この場合でも、本発明は同様に適用することが可能である。この場合、距離計測器13,14は吹付けノズル12の移動方向前側となる位置と移動方向後側となる位置とにそれぞれ配置することになる。なお、吹付けノズル12の任意の移動方向に対応するため、距離計測器をトンネル周方向に対して吹付けノズル12を跨いだ前後位置と、トンネル方向に対して吹付けノズル12を跨いだ前後位置となる位置を含む少なくとも4箇所以上に設けるようにしてもよい。
[Examples of other forms]
(1) In the above embodiment, the spraying when the spray nozzle 12 is moved along the tunnel circumferential direction with respect to the top end and the upper side surface position of the tunnel has been described, but the lower side surface of the tunnel is the lower side. The spray may be performed by moving it in a zigzag manner in the horizontal direction toward the direction or the upper side. Even in this case, the present invention can be applied in the same manner. In this case, the distance measuring instruments 13 and 14 are arranged at a position on the front side in the moving direction and a position on the rear side in the moving direction of the spray nozzle 12, respectively. In addition, in order to correspond to an arbitrary movement direction of the spray nozzle 12, the distance measuring instrument is placed in the front-rear position across the spray nozzle 12 in the tunnel circumferential direction and before and after straddling the spray nozzle 12 in the tunnel direction. It may be provided at least four or more places including the position to be the position.

(2)本形態例では、掘削壁面に対して任意の離間距離をおいてトンネル壁面に沿って移動制御可能な多関節ブーム11の先端に吹付けノズル12を保持した吹付け機1による吹付け制御方法について説明したが、本制御方法は前記特許文献3に示されるような、掘削断面の内側にほぼ一定の離間距離をおいて周方向に沿って配置された周方向レール上に搭載され、該周方向レールに沿って移動自在とされる走行台車上に掘削面をほぼ直交的に視準する光波測距儀を配設した吹付け厚測定装置の場合にも同様に適用することが可能である。 (2) In this embodiment, spraying is performed by a spraying machine 1 holding a spray nozzle 12 at the tip of an articulated boom 11 that can be moved and controlled along the tunnel wall surface at an arbitrary distance from the excavated wall surface. Although the control method has been described, the present control method is mounted on a circumferential rail arranged along the circumferential direction with a substantially constant separation distance inside the excavation cross section as shown in Patent Document 3. The same can be applied to a spray thickness measuring device in which a light wave rangefinder that collimates an excavated surface almost orthogonally on a traveling carriage that is movable along the circumferential rail is provided. Is.

1…吹付け機、2…トータルステーション、3A・3B…視準ターゲット、10…台車、11…多関節ブーム、12…吹付けノズル、13・14…距離測定器 1 ... sprayer, 2 ... total station, 3A / 3B ... collimation target, 10 ... trolley, 11 ... articulated boom, 12 ... spray nozzle, 13/14 ... distance measuring instrument

Claims (6)

NATM工法によるトンネル掘削壁面を対象として、掘削壁面に対して任意の離間距離をおいてトンネル壁面に沿って移動制御可能な多関節ブームの先端に吹付けノズルを保持した吹付け機によって吹付けを行うにあたって、
トンネル壁面までの距離を計測する距離計測器を配置し、
吹付けノズルをトンネル壁面に沿って移動させ吹付けを行う過程で、吹付けノズルの移動速度を計測するとともに、前記距離計測器によって当該吹付け前と吹付け後の距離を計測することによって当該吹付けによる吹付け厚を計測し、かつこれら吹付けノズルの移動速度と吹付け厚との比例関係式を得ておき、
トンネル掘削壁面に凹凸部が存在している条件の下、吹付け材の圧送量を一定としながら吹付けノズルを移動させ吹付けを行う初期の段階で、前記比例関係式に基づき、相対的に凹部では移動速度を遅くし、凸部では移動速度を速くする移動制御を行うことにより吹付け面を平滑化するように修正することを特徴とするトンネルの吹付け制御方法。
For the tunnel excavation wall surface by the NATM method, spraying is performed by a sprayer holding a spray nozzle at the tip of an articulated boom that can be moved and controlled along the tunnel wall surface at an arbitrary distance from the excavation wall surface. In doing
Place a distance measuring instrument to measure the distance to the tunnel wall,
In the process of moving the spray nozzle along the wall surface of the tunnel to perform spraying, the moving speed of the spray nozzle is measured, and the distance before and after the spray is measured by the distance measuring device. Measure the spray thickness by spraying, and obtain the proportional relational expression between the moving speed of these spray nozzles and the spray thickness.
Under the condition that uneven parts are present on the tunnel excavation wall surface, at the initial stage of moving the spray nozzle and spraying while keeping the pumping amount of the spray material constant, relatively based on the proportional relational expression. A tunnel spraying control method characterized in that the spraying surface is corrected to be smoothed by performing movement control in which the moving speed is slowed down in a concave portion and the moving speed is increased in a convex portion.
前記距離計測器は、前記吹付けノズルの移動方向前側となる位置と移動方向後側となる位置とにそれぞれ配置されている請求項1記載のトンネルの吹付け制御方法。 The method for controlling spraying a tunnel according to claim 1, wherein the distance measuring instrument is arranged at a position on the front side in the moving direction and a position on the rear side in the moving direction of the spray nozzle. 前記距離計測器は、トンネル周方向に対して吹付けノズルを跨いだ前後位置と、トンネル方向に対して吹付けノズルを跨いだ前後位置となる位置を含む少なくとも4箇所以上に配置されている請求項1記載のトンネルの吹付け制御方法。 Claims that the distance measuring instrument is arranged at least four places including a front-rear position straddling the spray nozzle in the tunnel circumferential direction and a front-rear position straddling the spray nozzle in the tunnel direction. Item 1. The method for controlling spraying of a tunnel according to Item 1. 前記吹付けノズルは、前記距離計測器による計測値に基づきトンネル壁面までの離隔距離が最適位置に制御される請求項1~3いずれかに記載のトンネルの吹付け制御方法。 The tunnel spray control method according to any one of claims 1 to 3, wherein the spray nozzle is controlled at an optimum position for the separation distance to the tunnel wall surface based on the value measured by the distance measuring instrument. トンネル壁面に所定厚さの吹付けを終えた後の吹付け状態で、現吹付け形状線を計画吹付け形状線に近い形状線とする請求項1~4いずれかに記載のトンネルの吹付け制御方法。 The tunnel spraying according to any one of claims 1 to 4, wherein the current spraying shape line is a shape line close to the planned spraying shape line in the spraying state after the spraying of a predetermined thickness is completed on the tunnel wall surface. Control method. 前記距離計測器として、レーダー距離計を用いている請求項1~4いずれかに記載のトンネルの吹付け制御方法。 The tunnel spray control method according to any one of claims 1 to 4, wherein a radar range finder is used as the distance measuring instrument.
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