JP7118803B2

JP7118803B2 - Tunnel construction system and tunnel construction method

Info

Publication number: JP7118803B2
Application number: JP2018152859A
Authority: JP
Inventors: 隆明犬塚; 隆浩青柳; 康成手塚; 茂牟田口; 聖一坪倉; 圭太岩野
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2038-08-15
Also published as: JP2020026697A

Description

本発明は、トンネル施工システム及びトンネル施工の支援方法に関する。 The present invention relates to a tunnel construction system and a tunnel construction support method.

特許文献１は、トンネル施工の際に行われるいわゆるこそく作業に関する技術を開示する。特許文献１の技術は、トンネル工事等において、アタリの有無を正確かつ迅速に検知し、当該アタリを除去することを、製品コストを抑えつつ実現する。 Patent Literature 1 discloses a technique related to so-called stealing work performed during tunnel construction. The technique of Patent Document 1 accurately and quickly detects the presence or absence of a hit in tunnel construction or the like, and realizes the removal of the hit while suppressing the product cost.

特開２０１３－１１７１３９号公報JP 2013-117139 A

山岳にトンネルを施工するとき、堅い地山に対して発破を行うことがある。発破によって切羽が得られる。発破は火薬を用いて地山を部分的に破砕するので、切羽には凹凸（不陸）が生じる。例えば、切羽の凸部は、その後の支保工の設置などに支障を生じることがあり得るので、除去する必要が生じる。また、切羽の凹部は、吹付材料によって埋め込まれる。つまり、切羽の不陸の状態によって、いくつかの作業が生じる。従って、トンネルの施工にあっては、トンネル掘削断面を迅速に算定して把握することが強く望まれている。 When constructing tunnels in mountains, blasting is sometimes performed on hard ground. Faces are obtained by blasting. Since blasting uses gunpowder to partially crush the ground, unevenness (unevenness) occurs on the face. For example, convex portions of the face may interfere with subsequent installation of shoring, etc., and therefore need to be removed. Also, the concave portion of the face is filled with the spray material. In other words, depending on the unevenness of the face, several operations occur. Therefore, in tunnel construction, it is strongly desired to quickly calculate and grasp the tunnel excavation cross section.

そこで、本発明は、トンネル掘削断面を迅速に算定することが可能なトンネル施工システム及びトンネル施工の支援方法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a tunnel construction system and a tunnel construction support method capable of quickly calculating a tunnel excavation cross section.

本発明の一形態は、トンネルの施工において、地山に設けられた坑の切羽面に対して仕上げ作業を行うトンネル施工システムであって、切羽面を掘削する掘削部が取り付けられた移動基体を有する掘削装置と、移動基体に設置されて、切羽面に向けて複数の照射位置に測定光線を出射すると共に、測定光線を利用して切羽面までの距離に関する情報を得る距離センサと、トンネル内に設置されて、トンネル内における距離センサの位置に関する情報を得る位置センサと、切羽面までの距離に関する情報及び距離センサの位置に関する情報を利用して、掘削断面を算定する掘削断面算定部を含む情報処理装置と、を備える。 One embodiment of the present invention is a tunnel construction system that performs finishing work on the face of a pit provided in natural ground in construction of a tunnel, and includes a movable base to which an excavating section for excavating the face is attached. a distance sensor installed on a moving base for emitting measurement light beams to a plurality of irradiation positions toward the face and obtaining information on the distance to the face face by using the measurement light beam; It includes a position sensor installed in the tunnel to obtain information on the position of the distance sensor in the tunnel, and an excavation section calculation unit that calculates the excavation section using information on the distance to the face surface and information on the position of the distance sensor. and an information processing device.

トンネル施工システムは、位置センサによってトンネル内における距離センサの位置を得る。そして、距離センサは、距離センサから切羽面までの距離を得る。ここで、距離センサは、移動基体に設置されている。従って、移動基体と共に距離センサは、移動できるので、計測を迅速に開始することができる。そして、これらの位置情報と距離情報とを利用して、掘削断面算定部は、切羽面の断面形状に関する情報を得る。その結果、トンネル施工システムは、トンネル掘削断面を迅速に算定することができる。 The tunnel construction system obtains the position of the distance sensor within the tunnel by means of the position sensor. The range sensor then obtains the distance from the range sensor to the face. Here, the distance sensor is installed on the moving base. Therefore, since the distance sensor can move together with the moving base, measurement can be started quickly. Using the position information and the distance information, the excavation cross-section calculation unit obtains information on the cross-sectional shape of the face. As a result, the tunnel construction system can quickly calculate the tunnel excavation cross-section.

一形態において、距離センサは、照射位置を変えながら測定光線を周囲に出射するスキャナであってもよい。この距離センサによれば、切羽面までの距離を好適に得ることができる。 In one form, the distance sensor may be a scanner that emits a measurement beam to the surroundings while changing the irradiation position. According to this distance sensor, the distance to the face can be preferably obtained.

一形態において、情報処理装置は、掘削断面算定部で算定された掘削断面とトンネルの設計断面を比較するアタリ判定部を含んでもよい。この構成によれば、設計断面と、算定断面との比較をさらに迅速かつ正確に行うことが可能になる。その結果、除去が必要なアタリの有無を正確かつ迅速に判断できる。 In one embodiment, the information processing device may include a hit determination unit that compares the excavation cross section calculated by the excavation cross section calculation unit and the design cross section of the tunnel. According to this configuration, it is possible to compare the design cross section and the calculated cross section more quickly and accurately. As a result, it is possible to accurately and quickly determine whether or not there is a hit that needs to be removed.

一形態において、距離センサを覆うカバーを有し、カバーは、掘削部による掘削作業を行うときに距離センサを覆い、距離センサによる測定作業を行うときに距離センサを開放してもよい。この構成によれば、測定光線を出射する距離センサに対して、掘削作業時に生じ得るほこりが付着することを抑制できる。従って、測定光線を確実に切羽面に照射することが可能になるので、距離の測定をより確実に行うことができる。 In one embodiment, a cover may be provided to cover the distance sensor, the cover covering the distance sensor when an excavation operation is performed by the excavator, and the distance sensor is opened when a measurement operation is performed by the distance sensor. According to this configuration, it is possible to suppress adhesion of dust that may occur during excavation work to the distance sensor that emits the measurement light beam. Therefore, it is possible to reliably irradiate the face with the measuring beam, so that the distance can be measured more reliably.

一形態において、情報処理装置は、掘削装置の操作者から入力される入力情報を受け入れる入力部と、入力情報を位置センサに送信する送信部と、をさらに有し、位置センサは、送信部から送信された入力情報を利用して、距離センサの位置を検出する動作を行ってもよい。この構成によれば、トンネル内における掘削装置のおよその位置を示す入力情報を位置センサに提供することが可能になる。その結果、位置センサは、当該入力情報に基づいて、距離センサの位置を探索することができる。つまり、距離センサを探索するときに、入力情報を利用して、距離センサが存在する確率の高い場所から優先的に探索することが可能になる。従って、位置センサは、距離センサの位置情報をさらに迅速に得ることができる。 In one aspect, the information processing device further includes an input unit that receives input information input from an operator of the drilling rig, and a transmission unit that transmits the input information to the position sensor, and the position sensor receives the input information from the transmission unit. An operation of detecting the position of the distance sensor may be performed using the transmitted input information. This arrangement allows input information to be provided to the position sensor indicating the approximate position of the drilling rig within the tunnel. As a result, the position sensor can locate the distance sensor based on the input information. In other words, when searching for a distance sensor, it is possible to use the input information to preferentially search from a place where the probability of the presence of the distance sensor is high. Therefore, the position sensor can obtain the position information of the distance sensor more quickly.

一形態において、アタリ判定部の結果に基づいて、トンネルの設計断面よりも内側に突出すると判定された切羽面の部分を示す指示光線を照射する指示光線照射部をさらに備えてもよい。この構成によれば、除去すべきアタリの位置が直接に示されるので、掘削装置を操作する作業者は、アタリの位置を容易に認識することができる。従って、アタリを除去する作業をさらに迅速かつ正確に行うことができる。 In one embodiment, there may be further provided an indication light beam irradiation unit that emits an indication light beam indicating a portion of the face determined to protrude inward from the design cross section of the tunnel based on the results of the hit determination unit. According to this configuration, since the position of the hit to be removed is directly indicated, the worker operating the excavator can easily recognize the position of the hit. Therefore, the work of removing the bite can be performed more quickly and accurately.

一形態において、トンネルの施工において、地山に設けられた坑の切羽面に対して行う掘削装置を用いた切羽面に対する仕上げ作業のためのトンネル施工の支援方法であって、掘削装置による切羽面の掘削を停止するステップと、掘削装置に設置された距離センサを利用して、切羽面に向けて複数の照射位置に測定光線を出射すると共に、測定光線を利用して切羽面までの距離に関する情報を得るステップと、トンネル内に設置された位置センサを利用して、トンネル内における距離センサの位置に関する情報を得るステップと、切羽面までの距離に関する情報及び距離センサの位置に関する情報を利用して、掘削断面を算定するステップと、を有する。 In one embodiment, in tunnel construction, a tunnel construction support method for finishing work on the face surface of a pit provided in the natural ground using an excavator, the face surface by the excavator. A step of stopping the excavation of and using a distance sensor installed in the excavator to emit a measurement light beam to a plurality of irradiation positions toward the face surface, and using the measurement light beam to determine the distance to the face surface obtaining information; using a position sensor installed in the tunnel to obtain information about the position of the range sensor in the tunnel; using the information about the distance to the face and the information about the position of the range sensor; and calculating the excavation profile.

トンネル施工の支援方法は、まず、掘削装置による切羽面の掘削を停止する。その結果、距離センサの状態を静定するので、距離の測定を精度よく行うことが可能になる。次に、位置センサによってトンネル内における距離センサの位置を得る。そして、距離センサは、距離センサから切羽面までの距離を得る。ここで、距離センサは、移動基体に設置されている。従って、移動基体と共に距離センサは、移動できるので、計測を迅速に開始することができる。そして、これらの位置情報と距離情報とを利用して、掘削断面算定部は、切羽面の断面形状に関する情報を得る。その結果、トンネルの設計によって得られる設計断面と、システムによって得られる算定断面とを比較することにより、設計断面に対して内側に存在する地山の一部であるアタリの有無を判断することが可能になる。つまり、トンネル施工の支援方法は、除去が必要なアタリの有無を正確かつ迅速に判断することができる。 In the tunnel construction support method, first, the excavation of the face surface by the excavator is stopped. As a result, since the state of the distance sensor is statically determined, it is possible to accurately measure the distance. The position sensor then obtains the position of the distance sensor within the tunnel. The range sensor then obtains the distance from the range sensor to the face. Here, the distance sensor is installed on the moving base. Therefore, since the distance sensor can move together with the moving base, measurement can be started quickly. Using the position information and the distance information, the excavation cross-section calculation unit obtains information on the cross-sectional shape of the face. As a result, by comparing the design section obtained by designing the tunnel and the calculated section obtained by the system, it is possible to determine the presence or absence of hits, which are part of the natural ground existing inside the design section. be possible. In other words, the tunnel construction support method can accurately and quickly determine whether or not there is a hit that needs to be removed.

本発明によれば、トンネル掘削断面を迅速に算定できるトンネル施工システム及びトンネル施工の支援方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tunnel construction system which can calculate a tunnel excavation cross section rapidly, and the support method of tunnel construction are provided.

図１は、実施形態に係るトンネル施工システムの適用例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an application example of a tunnel construction system according to an embodiment. 図２は、実施形態に係るトンネル施工システムの適用例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an application example of the tunnel construction system according to the embodiment. 図３は、実施形態に係るトンネル施工システムの構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the tunnel construction system according to the embodiment. 図４は、計測装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the measuring device. 図５は、実施形態に係るトンネル施工の支援方法における主要なステップを示すフロー図である。FIG. 5 is a flow chart showing major steps in the tunnel construction support method according to the embodiment.

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図１及び図２には、説明の便宜上、直交座標系を付す。当該座標系において、Ｘ軸方向はトンネルの奥行方向と一致する。Ｙ軸方向は、トンネルの幅方向と一致する。Ｚ軸方向は、トンネルの高さ方向（つまり鉛直方向）と一致する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. 1 and 2 are attached with an orthogonal coordinate system for convenience of explanation. In the coordinate system, the X-axis direction coincides with the depth direction of the tunnel. The Y-axis direction coincides with the width direction of the tunnel. The Z-axis direction coincides with the height direction (that is, the vertical direction) of the tunnel.

〔トンネル施工システム〕
図１及び図２に示すように、トンネル施工システム１は、山岳に施工されるトンネル１００の掘削工事に適用する。掘削作業では、削岩機などの機械を用いて地山を掘削したり、堅い地山に対して発破作業を行って、坑を形成する。掘削後の地山の露出面（以下、「切羽面１０１」と呼ぶ）は、不陸と呼ばれる凹凸を有する。不陸における凹部は、後の吹付材などにより埋め込まれる。しかし、設計断面よりも内側に露出した凸部は、支保工などの設置を妨げるため、除去する必要がある。従って、掘削後の地山の露出面の状態を迅速に把握することが望まれる。 [Tunnel construction system]
As shown in FIGS. 1 and 2, the tunnel construction system 1 is applied to excavation work of a tunnel 100 constructed in mountains. In the excavation work, a machine such as a rock drill is used to excavate the ground, or a hard ground is blasted to form a pit. The exposed surface of the ground after excavation (hereinafter referred to as “face surface 101”) has unevenness called unevenness. The recesses in the unevenness are filled with a later spraying material or the like. However, the protrusion exposed inside the design cross section interferes with the installation of shoring, etc., and must be removed. Therefore, it is desired to quickly grasp the condition of the exposed surface of the ground after excavation.

設計断面よりも内側に露出した凸部を除去する作業は、切羽面１０１に対する仕上げ掘削作業である。このように切羽面１０１における除去すべき凸部を、アタリ１０２（図２参照）と呼ぶ。つまり、トンネル施工システム１は、設計断面Ｄ（図２参照）内に残った地山の一部であるアタリ１０２をブレーカ２によって除去し断面整形を行うためのシステムであって、アタリ１０２の有無を判断する。 The work of removing the convex portion exposed inside the design cross section is finish excavation work for the face surface 101 . A convex portion to be removed on the face surface 101 is called a hit 102 (see FIG. 2). In other words, the tunnel construction system 1 is a system for removing the hit 102 that is part of the natural ground left in the design section D (see FIG. 2) by the breaker 2 and performing cross-section shaping. to judge.

トンネル施工システム１は、切羽面１０１の断面形状を計測および算定により取得し、ブレーカ２を操縦する作業者に当該断面の情報を提供する。このとき、トンネル施工システム１は、トンネル１００の設計時に設定される設計断面Ｄの情報と算定断面の情報を作業者に提供する。そうすると、作業者は、設計断面Ｄよりも内側に存在するアタリ１０２を迅速かつ正確に判断することが可能になる。つまり、トンネル施工システム１は、除去すべきアタリ１０２に関する情報を作業者に提供することができる。その結果、アタリ１０２の有無に関する判断作業と、アタリ１０２を除去する作業と、は、一人の作業者によって行うことが可能になる。 The tunnel construction system 1 acquires the cross-sectional shape of the face surface 101 by measurement and calculation, and provides information on the cross-section to the worker operating the breaker 2 . At this time, the tunnel construction system 1 provides the operator with information on the design cross section D set when the tunnel 100 is designed and information on the calculated cross section. Then, the operator can quickly and accurately determine the hit 102 existing inside the design cross section D. In other words, the tunnel construction system 1 can provide the worker with information regarding the bite 102 to be removed. As a result, it becomes possible for a single operator to perform the work of determining the presence or absence of the hit 102 and the work of removing the hit 102 .

トンネル施工システム１は、ブレーカ２（掘削装置）と、トータルステーション３（位置センサ）と、距離計測ユニット４（距離センサ）と、を有する。 The tunnel construction system 1 has a breaker 2 (excavation equipment), a total station 3 (position sensor), and a distance measurement unit 4 (distance sensor).

ブレーカ２は、バックホウを基体とする作業機械である。ブレーカ２は、アタリ１０２を除去する作業に用いる。ブレーカ２は、バックホウのバケットに変えて、ブームアーム２ａの先端に設けられた削岩機２ｂ（掘削部）を有する。また、ブレーカ２は、無限軌道機構を有する移動基体２ｇを備えており、トンネル１００内を自由に走行する。ブームアーム２ａは、その基端部が移動基体２ｇに枢支されており、上下及び前後に揺動可能である。 The breaker 2 is a working machine based on a backhoe. The breaker 2 is used for the work of removing the hit 102 . The breaker 2 has a rock drill 2b (excavation section) provided at the tip of a boom arm 2a instead of a backhoe bucket. In addition, the breaker 2 has a moving base 2g having an endless track mechanism and travels freely within the tunnel 100. As shown in FIG. The base end of the boom arm 2a is pivotally supported by the movable base 2g, and can swing up and down and back and forth.

測量機器であるトータルステーション３は、例えば、トンネル１００の天井面１００ａなどに設置されている。トータルステーション３は、例えば、トンネル１００内に存在する機械の位置情報を取得する。例えば、トータルステーション３は、測定光線ＬＴ１を出射し、目標物において反射された光ＬＴ２に基づいて、目標物に関する位置情報などを得る。本実施形態では、トータルステーション３は、距離計測ユニット４の位置情報を取得する。この計測装置は、距離計測ユニット４は、後述するようにブレーカ２に取り付けられている。従って、トータルステーション３は、トンネル１００内におけるブレーカ２の位置情報を取得するとも言える。 The total station 3, which is a survey instrument, is installed on the ceiling surface 100a of the tunnel 100, for example. The total station 3, for example, acquires position information of machines existing in the tunnel 100. FIG. For example, the total station 3 emits a measurement light beam LT1 and obtains positional information about the target based on the light LT2 reflected by the target. In this embodiment, the total station 3 acquires position information of the distance measurement unit 4 . In this measuring device, the distance measuring unit 4 is attached to the breaker 2 as will be described later. Therefore, it can be said that the total station 3 acquires the positional information of the breaker 2 inside the tunnel 100 .

距離計測ユニット４は、切羽面１０１の形状に関する情報を得る。例えば、距離計測ユニット４が得る情報は、切羽面１０１の断面形状に関する情報であるとも言える。距離計測ユニット４は、測定光線ＬＳ１を切羽面１０１に向けて出射し、切羽面１０１において反射されて再び距離計測ユニット４に戻った光ＬＳ２を利用して、切羽面１０１までの距離情報を得る。測定光線ＬＳ１の照射位置を変更することにより、複数の距離情報が得られる。そして、複数の距離情報を利用すれば、切羽面１０１の断面形状が得られる。 The distance measurement unit 4 obtains information on the shape of the face 101 . For example, it can be said that the information obtained by the distance measurement unit 4 is information about the cross-sectional shape of the face 101 . The distance measurement unit 4 emits the measurement light beam LS1 toward the face 101, uses the light LS2 that is reflected by the face 101 and returns to the distance measurement unit 4, and obtains distance information to the face 101. . A plurality of pieces of distance information can be obtained by changing the irradiation position of the measurement light beam LS1. Then, by using a plurality of pieces of distance information, the cross-sectional shape of the face 101 can be obtained.

図３及び図４に示すように、距離計測ユニット４は、計測装置６と、情報処理装置７と、ディスプレイ８と、レーザポインタ９（指示光線照射部）と、を有する。計測装置６は、切羽面１０１までの距離情報を得る。情報処理装置７は、計測装置６が得た距離情報を用いて、いくつかの情報処理を行う。ディスプレイ８は、情報処理装置７によって算出された各種情報を表示する。また、ディスプレイ８は、作業者の操作を受け付ける。レーザポインタ９は、情報処理装置７によって検出されたアタリ１０２に対して指示光線ＬＰを照射する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the distance measurement unit 4 has a measurement device 6, an information processing device 7, a display 8, and a laser pointer 9 (pointing beam irradiation section). The measuring device 6 obtains distance information to the face 101 . The information processing device 7 uses the distance information obtained by the measuring device 6 to perform some information processing. The display 8 displays various information calculated by the information processing device 7 . Moreover, the display 8 receives an operator's operation. The laser pointer 9 irradiates the pointing light LP to the hit 102 detected by the information processing device 7 .

計測装置６は、ブレーカ２に取り付けられる。より具体的には、ブレーカ２は、作業者が搭乗するキャビン２ｄを備えており、計測装置６は、当該キャビン２ｄの屋根２ｅに固定される。このキャビン２ｄの屋根２ｅは、ブームアーム２ａを除き、ブレーカ２において最も高い位置であると言える。従って、計測装置６は、ブレーカ２における最上部に固定される。このような配置によれば、計測装置６から出射される測定光線ＬＳ１がブレーカ２によって妨げられないので、測定光線ＬＳ１の照射範囲を確保することができる。 A measuring device 6 is attached to the breaker 2 . More specifically, the breaker 2 includes a cabin 2d on which a worker boards, and the measuring device 6 is fixed to the roof 2e of the cabin 2d. It can be said that the roof 2e of this cabin 2d is the highest position in the breaker 2 except for the boom arm 2a. Therefore, the measuring device 6 is fixed to the top of the breaker 2 . With this arrangement, the measurement light beam LS1 emitted from the measuring device 6 is not blocked by the breaker 2, so that the irradiation range of the measurement light beam LS1 can be ensured.

計測装置６は、光波距離センサ１１と、スキャンボックス１２（カバー）と、傾斜計１３と、視準バー１４と、プリズム１６と、免振装置１７と、を有する。 The measuring device 6 has an optical distance sensor 11 , a scan box 12 (cover), an inclinometer 13 , a collimation bar 14 , a prism 16 and a vibration isolation device 17 .

図４に示すように、免振装置１７はキャビン２ｄに着脱可能に取り付けられている。免振装置１７は、ブレーカ２が発生させる振動から、光波距離センサ１１や傾斜計１３などを保護する。 As shown in FIG. 4, the vibration isolator 17 is detachably attached to the cabin 2d. The vibration isolation device 17 protects the light wave distance sensor 11 and the inclinometer 13 from vibrations generated by the breaker 2 .

免振装置１７上に視準バー１４が取り付けられている。視準バー１４は、一対のプリズム１６及びトータルステーション３と協働して、計測装置６の位置情報及び姿勢情報を得る。位置情報とは、トンネル１００に設定された基準座標系を用いて示す計測装置６の位置である。また、姿勢情報とは、基準座標系を用いて示す計測装置６の姿勢である。具体的には、Ｘ軸まわりの回転角度と、Ｚ軸まわりの回転角度と、である。視準バー１４は、所定方向に延びる棒状又は板状の部材であってよい。視準バー１４の両端には、それぞれプリズム１６が取り付けられている。プリズム１６間の距離は、位置情報及び姿勢情報を精度よく得るために、作業半径を侵さない程度に、可能な限り離間させるとよい。プリズム１６は、トータルステーション３から出射された測定光線ＬＳ１を反射する。プリズム１６は、誤認防止のために、シャッタ方式又は曇りガラス方式を採用してよい。 A collimation bar 14 is mounted on the vibration isolator 17 . The collimation bar 14 cooperates with a pair of prisms 16 and the total station 3 to obtain positional and attitude information of the measuring device 6 . The position information is the position of the measuring device 6 indicated using the reference coordinate system set in the tunnel 100 . Also, the posture information is the posture of the measuring device 6 indicated using the reference coordinate system. Specifically, they are the rotation angle about the X-axis and the rotation angle about the Z-axis. The collimation bar 14 may be a rod-shaped or plate-shaped member extending in a predetermined direction. A prism 16 is attached to each end of the collimation bar 14 . The distance between the prisms 16 should be set as far as possible without encroaching on the working radius in order to obtain positional information and orientation information with high accuracy. Prism 16 reflects measurement light beam LS1 emitted from total station 3 . The prism 16 may employ a shutter system or a frosted glass system to prevent misidentification.

視準バー１４の中央部には、光波距離センサ１１が取り付けられている。例えば、光波距離センサ１１は、プリズム１６とプリズム１６との間の略中央に配置されている。光波距離センサ１１は、切羽面１０１に向けて複数の照射位置に測定光線ＬＳ１を出射する。そして、光波距離センサ１１は、測定光線ＬＳ１を利用して切羽面１０１までの距離情報を得る。この距離情報は、情報処理装置７に提供される。 A light wave distance sensor 11 is attached to the central portion of the collimation bar 14 . For example, the optical distance sensor 11 is arranged substantially in the center between the prisms 16 . The light wave distance sensor 11 emits a measurement light beam LS1 toward a plurality of irradiation positions toward the face surface 101 . Then, the light wave distance sensor 11 obtains distance information to the face surface 101 using the measurement light beam LS1. This distance information is provided to the information processing device 7 .

視準バー１４上の光波距離センサ１１には、傾斜計１３が取り付けられている。傾斜計１３は、Ｘ軸まわりの視準バー１４の傾きに関する情報を得る。なお、傾斜計１３は、Ｘ軸に加えてさらにもう一つの測定軸を備えた２軸測定型を採用してもよい。 An inclinometer 13 is attached to the optical distance sensor 11 on the collimation bar 14 . The inclinometer 13 obtains information regarding the tilt of the collimation bar 14 about the X axis. Note that the inclinometer 13 may adopt a two-axis measurement type having another measurement axis in addition to the X axis.

視準バー１４には、さらにスキャンボックス１２が取り付けられている。スキャンボックス１２は、光波距離センサ１１を収容する。つまり、光波距離センサ１１を保護する。また、スキャンボックス１２は、必要に応じて開閉可能に構成されている。例えば、スキャンボックス１２は、モータ駆動によって開閉可能な構成としてもよい。ここで言う「開状態（開放状態）」とは、光波距離センサ１１から切羽面１０１への測定光線ＬＳ１の出射を妨げない状態である。 A scan box 12 is further attached to the collimation bar 14 . The scan box 12 accommodates the light wave distance sensor 11 . That is, the optical distance sensor 11 is protected. Also, the scan box 12 is configured to be openable and closable as required. For example, the scan box 12 may be configured to be openable and closable by motor drive. The “open state (open state)” referred to here is a state in which emission of the measurement light beam LS1 from the optical distance sensor 11 to the face surface 101 is not hindered.

なお、視準バー１４に取り付けられた光波距離センサ１１、スキャンボックス１２、傾斜計１３、及びプリズム１６の配置は、それぞれの機能を発揮し得る状態において、適宜変更してよい。 The arrangement of the light wave distance sensor 11, the scan box 12, the inclinometer 13, and the prism 16 attached to the collimation bar 14 may be appropriately changed in a state in which each function can be exhibited.

情報処理装置７は、光波距離センサ１１から提供された距離情報と、トータルステーション３から提供された位置情報及び姿勢情報と、を用いて、幾つかの情報処理を行う。例えば、情報処理装置７が行う処理は、算定断面情報を算出する処理、アタリ１０２の有無を判定する処理、ディスプレイ８の制御処理などを含む。情報処理装置７は、コンピュータである。情報処理装置７は、記録部に保存されたプログラムをメモリ上に展開し、当該プログラムをＣＰＵによって実行することにより、幾つかの機能的構成要素を実現する。 The information processing device 7 uses the distance information provided from the light wave distance sensor 11 and the position information and orientation information provided from the total station 3 to perform some information processing. For example, the processing performed by the information processing device 7 includes processing for calculating computed cross-section information, processing for determining whether or not there is a hit 102, processing for controlling the display 8, and the like. The information processing device 7 is a computer. The information processing device 7 implements several functional components by expanding the program stored in the recording unit on the memory and executing the program by the CPU.

情報処理装置７は、例えば、計測装置６の一部として、視準バー１４上に設置されてもよい。また、情報処理装置７は、ブレーカ２のキャビン２ｄに設置されてもよい。キャビン２ｄに設置される場合には、例えば、情報処理装置７は、いわゆるタブレット型の情報処理端末のようにディスプレイ８と一体化されたものであってもよいし、ノート型のパーソナルコンピュータであってもよい。また、情報処理装置７は、いわゆる小型のデスクトップ型のパーソナルコンピュータであり、ディスプレイ８とは別体であってもよい。 The information processing device 7 may be installed on the collimation bar 14 as part of the measuring device 6, for example. Moreover, the information processing device 7 may be installed in the cabin 2 d of the breaker 2 . When installed in the cabin 2d, for example, the information processing device 7 may be integrated with the display 8 like a so-called tablet information processing terminal, or may be a notebook personal computer. may The information processing device 7 is a so-called small desktop personal computer, and may be separate from the display 8 .

情報処理装置７は、機能的構成要素として、情報取得部１８と、掘削断面算定部１９と、記録部２１と、アタリ判定部２２と、制御部２３と、送信部２４と、を有する。 The information processing device 7 has an information acquisition unit 18, an excavation cross-section calculation unit 19, a recording unit 21, a hit determination unit 22, a control unit 23, and a transmission unit 24 as functional components.

情報取得部１８は、計測装置６から距離情報を受け入れる。また、情報取得部１８は、トータルステーション３から位置情報及び姿勢情報を受け入れる。さらに、情報取得部１８は、ディスプレイ８から操作情報を受け入れる。 The information acquisition unit 18 receives distance information from the measuring device 6 . The information acquisition unit 18 also receives position information and orientation information from the total station 3 . Furthermore, the information acquisition unit 18 receives operation information from the display 8 .

掘削断面算定部１９は、算定断面情報を算定する。掘削断面算定部１９は、距離情報を用いて相対断面情報を算定する。この相対断面情報とは、光波距離センサ１１を基準とした断面情報である。つまり、相対断面情報は、トンネル１００におけるどの部分の断面であるかは不明である。次に、掘削断面算定部１９は、位置情報及び姿勢情報を用いて相対断面情報を絶対断面情報である算定断面情報に変換する。この変換処理によって、断面情報がトンネル１００におけるどの部分の断面であるかが判明する。 The excavation cross-section calculator 19 calculates calculated cross-section information. The excavation cross-section calculator 19 calculates relative cross-section information using the distance information. This relative cross-sectional information is cross-sectional information with the optical distance sensor 11 as a reference. In other words, it is unclear which part of the tunnel 100 the relative cross-section information corresponds to. Next, the excavation cross-section calculator 19 converts the relative cross-section information into calculated cross-section information, which is absolute cross-section information, using the position information and the orientation information. Through this conversion processing, it becomes clear which part of the tunnel 100 the cross section information corresponds to.

記録部２１は、設計断面情報を保持する。設計断面情報は、トンネル１００の設計時に設定される情報である。従って、設計断面情報は、トンネル１００の掘削時には、すでに記録部２１に記録されている。 The recording unit 21 holds design cross-section information. The design cross-section information is information set when the tunnel 100 is designed. Therefore, the design cross section information is already recorded in the recording unit 21 when the tunnel 100 is excavated.

アタリ判定部２２は、算定断面情報と設計断面情報とを用いて、アタリ１０２の有無を判定する。アタリ１０２は、設計断面Ｄが示す曲線よりも内側に存在する算定断面である。算定断面情報が複数の点群であるとき、当該算定点が設計断面曲線に対して内側に存在すると判定された場合に、当該算定点はアタリ１０２に対応することが把握できる。アタリ判定部２２は、判定の結果に応じて、算定点がアタリ１０２であることを示すタグ情報を付してもよい。 The hit determination unit 22 determines whether or not there is a hit 102 using the calculated cross-section information and the design cross-section information. A hit 102 is a calculated cross section existing inside the curve indicated by the design cross section D. FIG. When the calculated cross section information is a group of points, it can be understood that the calculated point corresponds to the hit 102 when it is determined that the calculated point exists inside the design cross section curve. The hit determination unit 22 may attach tag information indicating that the calculation point is the hit 102 according to the determination result.

制御部２３は、計測装置６、ディスプレイ８及びトータルステーション３の動作を制御する。この制御には、光波距離センサ１１の動作制御、スキャンボックス１２の開閉制御、傾斜計１３の動作制御、ディスプレイ８の表示制御、トータルステーション３への情報提供制御などを含んでよい。また、制御部２３は、必要に応じて、これらに例示した制御とは別の制御を行ってもよい。 The control unit 23 controls operations of the measuring device 6 , the display 8 and the total station 3 . This control may include operation control of the light wave distance sensor 11, opening/closing control of the scan box 12, operation control of the inclinometer 13, display control of the display 8, information provision control to the total station 3, and the like. Moreover, the control part 23 may perform control different from the control illustrated to these as needed.

送信部２４は、制御部２３の指示に応じて、作業者により入力された位置情報をトータルステーション３に送信する。なお、送信部２４とトータルステーション３との通信は、有線通信及び無線通信を問わず採用できる。 The transmission unit 24 transmits the position information input by the operator to the total station 3 in accordance with an instruction from the control unit 23 . Communication between the transmitter 24 and the total station 3 can be wired communication or wireless communication.

ディスプレイ８は、情報処理装置７によって生成された各種情報を作業者に対して提供する。そして、ディスプレイ８は、作業者の操作を受け入れる。従って、ディスプレイ８は、情報を表示する表示部２６と、作業者の操作を受け入れる入力部２７と、を有する。このような機能を有する装置として、例えば、ディスプレイ８は、タッチ操作が可能なタッチパネルが挙げられる。例えば、作業者は、アタリ判定作業の開始をタッチパネル操作によって開始できる。また、後述するように、作業者は、トンネル１００におけるブレーカ２のおおよその位置に関する情報を、トータルステーション３に提供することができる。 The display 8 provides various types of information generated by the information processing device 7 to the operator. The display 8 accepts the operator's operation. Therefore, the display 8 has a display section 26 for displaying information and an input section 27 for accepting operator's operations. As a device having such a function, for example, the display 8 may be a touch panel capable of touch operation. For example, the operator can start the hit determination work by operating the touch panel. Also, as will be described later, the operator can provide the total station 3 with information regarding the approximate location of the breaker 2 in the tunnel 100 .

ディスプレイ８は、例えば、ブレーカ２のキャビン２ｄ内に設置されてもよい。ディスプレイ８をキャビン２ｄに設置することにより、ブレーカ２の作業者に対してアタリ１０２の除去作業に要する情報を直接に提供することができる。従って、アタリ１０２の除去作業を一人の作業者によって行うことが可能になる。 The display 8 may be installed in the cabin 2d of the breaker 2, for example. By installing the display 8 in the cabin 2d, the operator of the breaker 2 can be directly provided with the information required for the work of removing the bite 102. FIG. Therefore, it becomes possible for one worker to perform the work of removing the bite 102 .

ディスプレイ８に表示される各種情報には、可視化された算定断面情報、設計断面情報、スキャンボックス１２の開閉状態などを含む。例えば、算定断面情報は、二次元画像として表示されてもよい。 Various information displayed on the display 8 includes visualized calculated cross-section information, design cross-section information, open/closed state of the scan box 12, and the like. For example, calculated slice information may be displayed as a two-dimensional image.

レーザポインタ９は、ディスプレイ８と同様に作業者に対して情報を提示する装置として機能する。ディスプレイ８にアタリ１０２に関する情報を表示する場合、ディスプレイ８上の位置と、実際の切羽面１０１上の位置とのアタリ１０２のマッチングは、作業者の視認によって行われる。つまり、作業者は、ディスプレイ８におけるアタリ１０２の位置を見て、切羽面１０１のどの位置に対応するか判断する必要が生じる。そこで、レーザポインタ９により、アタリ１０２に対して指示光線ＬＰを照射する。そうすると、作業者は、指示光線ＬＰによって示された切羽面１０１の位置がアタリ１０２であることを直接に知ることができる。従って、作業者は、迅速かつ正確にアタリ１０２の位置を知ることができる。 Like the display 8, the laser pointer 9 functions as a device for presenting information to the operator. When displaying information about the hit 102 on the display 8, matching of the hit 102 between the position on the display 8 and the actual position on the face 101 is performed by visual recognition by the operator. In other words, the operator needs to look at the position of the hit 102 on the display 8 and determine which position on the face 101 corresponds to it. Therefore, the laser pointer 9 irradiates the hit 102 with the pointing light LP. Then, the operator can directly know that the position of the face 101 indicated by the pointing light LP is the hit 102 . Therefore, the operator can know the position of the hit 102 quickly and accurately.

例えば、レーザポインタ９は、検出されたすべてのアタリ１０２に対して指示光線ＬＰを同時に照射してもよい。また、レーザポインタ９は、ディスプレイ８に表示されたアタリ１０２において、作業者がタッチ操作等により選択したアタリ１０２に対して指示光線ＬＰを照射してもよい。 For example, the laser pointer 9 may simultaneously irradiate the pointing light beam LP to all the detected hits 102 . Further, the laser pointer 9 may irradiate the indication light beam LP to the hit 102 selected by the operator by touch operation or the like in the hit 102 displayed on the display 8 .

〔トンネル施工の支援方法〕
以下、図５に示すフロー図を参照しつつ、上記のトンネル施工システム１を用いて行うトンネル施工の支援方法について説明する。 [Support method for tunnel construction]
A support method for tunnel construction using the tunnel construction system 1 will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、地山の掘削を行う（ステップＳ１０）。 First, the ground is excavated (step S10).

次に、アタリ検知動作を行う（ステップＳ２０）。まず、作業者は、ブレーカ２の運転を停止する（ステップＳ２１）。この停止とは、削岩機の駆動停止に加えて、ブレーカ２の本体（例えば、エンジン）の駆動を停止することも含めてよい。続いて、作業者は、トンネル１００におけるブレーカ２のおおよその位置情報をディスプレイ８を利用して入力する（ステップＳ２２）。おおよその位置情報は、例えば、トンネル１００を幅方向（Ｙ方向）に三分割し、「左」「中央」「右」のいずれのエリアに属するかを示すものとしてもよい。ディスプレイ８に入力された情報は、情報処理装置７に提供される。続いて、情報処理装置７は、当該位置情報を、トータルステーション３に送信する。続いて、トータルステーション３から距離計測ユニット４に関する位置情報及び姿勢情報を得る（ステップＳ２３）。トータルステーション３は、有線又は無線の通信によって、当該情報を情報処理装置７に送信する。 Next, a hit detection operation is performed (step S20). First, the operator stops the operation of the breaker 2 (step S21). This stop may include stopping the drive of the breaker 2 (for example, the engine) in addition to stopping the driving of the rock drill. Subsequently, the operator uses the display 8 to input approximate position information of the breaker 2 in the tunnel 100 (step S22). The approximate positional information may be, for example, dividing the tunnel 100 into three in the width direction (Y direction) and indicating which area of "left", "center", or "right" it belongs to. Information input to the display 8 is provided to the information processing device 7 . Subsequently, the information processing device 7 transmits the position information to the total station 3 . Subsequently, position information and attitude information regarding the distance measurement unit 4 are obtained from the total station 3 (step S23). The total station 3 transmits the information to the information processing device 7 through wired or wireless communication.

続いて、情報処理装置７は、スキャンボックス１２を開状態とする（ステップＳ２４）。続いて、情報処理装置７は、光波距離センサ１１を制御して、距離情報を得る（ステップＳ２５）。なお、ステップＳ２４、Ｓ２５は、一連の動作として行ってもよい。つまり、スキャンボックス１２が開状態となった後に、直ちに測定光線ＬＳ１の照射を開始してもよい。まず、光波距離センサ１１は、あらかじめ設定された互いに異なる複数の目標位置に向けて、測定光線ＬＳ１を連続的に照射する。なお、照射動作は、複数の目標点のそれぞれに照射するものであってもよい。光波距離センサ１１は、複数の距離情報を、情報処理装置７に送信する。続いて、情報処理装置７は、複数の距離情報を利用して、算定断面情報を算定する。この動作は、掘削断面算定部１９によって行われる。 Subsequently, the information processing device 7 opens the scan box 12 (step S24). Subsequently, the information processing device 7 controls the light wave distance sensor 11 to obtain distance information (step S25). Note that steps S24 and S25 may be performed as a series of operations. That is, the irradiation of the measurement beam LS1 may be started immediately after the scan box 12 is opened. First, the light wave distance sensor 11 continuously irradiates the measurement light beam LS1 toward a plurality of preset target positions different from each other. Note that the irradiation operation may irradiate each of a plurality of target points. The light wave distance sensor 11 transmits a plurality of pieces of distance information to the information processing device 7 . Subsequently, the information processing device 7 calculates calculated cross-sectional information using a plurality of pieces of distance information. This operation is performed by the excavation cross section calculator 19 .

続いて、情報処理装置７は、アタリ１０２の有無を判定する（ステップＳ２６）。この動作は、アタリ判定部２２によって行われる。この実施形態では、複数の測定点のそれぞれについて、設計断面Ｄよりも内側であるか否かを判定する。測定点が内側に存在すると判定されたとき（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、アタリ判定部２２は、当該測定点に対してアタリ１０２であることを示すタグ情報を付す（ステップＳ２６ａ）。一方、測定点が内側に存在しない、つまり測定点は設計断面Ｄよりも外側にあると判定されたとき（ステップＳ２６：ＮＯ）、アタリ判定部２２は、当該測定点に対してアタリ１０２でないことを示すタグ情報を付す（ステップＳ２６ｂ）。なお、アタリ１０２に該当しない場合には、タグ情報を付さなくてもよい。 Subsequently, the information processing device 7 determines whether or not there is a hit 102 (step S26). This operation is performed by the hit determining section 22 . In this embodiment, it is determined whether or not each of the plurality of measurement points is inside the design cross section D. FIG. When it is determined that the measurement point exists inside (step S26: YES), the hit determination unit 22 attaches tag information indicating the hit 102 to the measurement point (step S26a). On the other hand, when it is determined that the measurement point does not exist inside, that is, the measurement point is outside the design cross section D (step S26: NO), the hit determination unit 22 determines that the hit is not 102 for the measurement point. (step S26b). It should be noted that tag information does not need to be attached when the tag does not correspond to the Atari 102 .

なお、ステップＳ２６は、必要に応じてキャンセルしてもよい。つまり、アタリ１０２であるか否かの判断は必要に応じて省略してよい。この場合には、アタリ１０２であるか否かの判断は、ディスプレイ８を介して作業者が判断する。 Note that step S26 may be canceled as necessary. In other words, the determination of whether or not it is the hit 102 may be omitted as necessary. In this case, the operator judges through the display 8 whether or not there is a hit 102 .

続いて、情報処理装置７は、算定断面と設計断面Ｄとを重複させてディスプレイ８に表示する（ステップＳ２７）。この動作は、制御部２３によって行われる。さらに、ステップＳ２７では、タグ情報に基づいてアタリ１０２を強調表示してもよい。 Subsequently, the information processing device 7 overlaps the calculated cross section and the design cross section D and displays them on the display 8 (step S27). This operation is performed by the control unit 23 . Furthermore, in step S27, the hit 102 may be highlighted based on the tag information.

続いて、情報処理装置７は、スキャンボックス１２を閉じる（ステップＳ２８）。そして、情報処理装置７は、算定断面情報とアタリ１０２を示すタグ情報とを利用して、切羽面１０１のアタリ１０２に指示光線ＬＰを照射する（ステップＳ２９）。なお、指示光線ＬＰの照射は、必要に応じて行うこととしてもよい。 Subsequently, the information processing device 7 closes the scan box 12 (step S28). Then, the information processing device 7 uses the calculated cross-section information and the tag information indicating the hit 102 to irradiate the hit 102 of the face surface 101 with the pointing light LP (step S29). It should be noted that the irradiation of the indicating light beam LP may be performed as necessary.

次に、アタリ除去作業を行う（ステップＳ３０）。まず、作業者は、ブレーカ２の運転を開始する（ステップＳ３１）。続いて、作業者は、ブレーカ２を操作して、アタリ１０２を除去する（ステップＳ３２）。このステップＳ３２では、作業者は、ディスプレイ８に表示されたアタリ１０２の情報を参照しながら、作業を行ってもよい。また、作業者は、指示光線ＬＰによって差し示された位置を参照しながら、作業を行ってもよい。 Next, a scratch removal operation is performed (step S30). First, the operator starts operating the breaker 2 (step S31). Subsequently, the operator operates the breaker 2 to remove the hit 102 (step S32). In this step S32, the worker may perform the work while referring to the information of the bite 102 displayed on the display 8. FIG. Also, the worker may perform the work while referring to the position indicated by the pointing light beam LP.

上記のトンネル施工システム１及びトンネル施工の支援方法によれば、トータルステーション３によってトンネル１００内における光波距離センサ１１の位置を得る。そして、光波距離センサ１１は、光波距離センサ１１から切羽面１０１までの距離を得る。ここで、光波距離センサ１１は、ブレーカ２に設置されている。従って、ブレーカ２と共に光波距離センサ１１は、移動できるので、距離計測を迅速に開始することができる。そして、これらの位置情報と距離情報とを利用して、情報処理装置７の掘削断面算定部１９は、切羽面１０１の断面形状に関する情報を迅速に得ることができる。 According to the tunnel construction system 1 and tunnel construction support method described above, the total station 3 obtains the position of the optical distance sensor 11 in the tunnel 100 . Then, the light wave distance sensor 11 obtains the distance from the light wave distance sensor 11 to the face surface 101 . Here, the light wave distance sensor 11 is installed in the breaker 2 . Therefore, since the light wave distance sensor 11 can move together with the breaker 2, distance measurement can be started quickly. Using the position information and the distance information, the excavation cross-section calculator 19 of the information processing device 7 can quickly obtain information on the cross-sectional shape of the face 101 .

その結果、トンネル１００の設計によって得られる設計断面Ｄと、システムによって得られる算定断面とを比較することにより、設計断面Ｄに対して内側に存在する地山の一部であるアタリ１０２の有無を判断することが可能になる。つまり、トンネル施工システム１は、作業者の経験値によらず、除去が必要なアタリ１０２の有無を正確かつ迅速に判断することができる。 As a result, by comparing the design cross section D obtained by designing the tunnel 100 and the calculated cross section obtained by the system, the presence or absence of the hit 102, which is part of the natural ground existing inside the design cross section D, can be determined. judgment becomes possible. That is, the tunnel construction system 1 can accurately and quickly determine whether or not there is a hit 102 that needs to be removed, regardless of the experience level of the worker.

上記のトンネル施工の支援方法では、ブレーカ２の運転を停止したのちに、アタリを検知するステップＳ２０を行う。その結果、計測装置６に不要な振動が印加されない状態で、距離の測定を行うことが可能になる。従って、距離測定の精度を向上させることができる。 In the tunnel construction support method described above, after the operation of the breaker 2 is stopped, step S20 of detecting a hit is performed. As a result, the distance can be measured without applying unnecessary vibrations to the measuring device 6 . Therefore, the accuracy of distance measurement can be improved.

上記のトンネル施工システム１及びトンネル施工の支援方法によれば、アタリ検知のための計測装置６が、ブレーカ２に取り付けられている。そうすると、アタリ検知作業に要する装置と、アタリ除去作業に要する装置と、を入れ替える必要がない。その結果、出来形の測量にかかわる工程及び時間を短縮することができる。 According to the tunnel construction system 1 and tunnel construction support method described above, the measuring device 6 for detecting hits is attached to the breaker 2 . Then, there is no need to replace the device required for the bite detection work and the device required for the bite removal work. As a result, it is possible to shorten the process and time involved in surveying the finished shape.

上記のトンネル施工システム１及びトンネル施工の支援方法によれば、切羽監視人は、切羽面１０１が形成された領域に近づく必要がない。従って、施工作業の安全性を高めることができる。 According to the tunnel construction system 1 and the tunnel construction support method described above, the face watcher does not need to approach the area where the face 101 is formed. Therefore, the safety of construction work can be improved.

光波距離センサ１１は、照射位置を変えながら測定光線ＬＳ１を周囲に出射するスキャナである。このセンサによれば、切羽面１０１までの距離を好適に得ることができる。 The light wave distance sensor 11 is a scanner that emits the measurement light beam LS1 around while changing the irradiation position. This sensor can suitably obtain the distance to the face 101 .

情報処理装置７は、掘削断面算定部１９で算定された掘削断面とトンネルの設計断面Ｄを比較するアタリ判定部２２を含む。この構成によれば、設計断面Ｄと、算定断面との比較をさらに迅速かつ正確に行うことができる。 The information processing device 7 includes a hit determination unit 22 that compares the excavation cross section calculated by the excavation cross section calculation unit 19 and the design cross section D of the tunnel. According to this configuration, the design cross section D and the calculated cross section can be compared more quickly and accurately.

トンネル施工システム１は、光波距離センサ１１を覆うスキャンボックス１２を有する。スキャンボックス１２は、ブレーカ２による掘削作業を行うときに光波距離センサ１１を覆う。そして、スキャンボックス１２は、光波距離センサ１１による測定作業を行うときに光波距離センサ１１を開放する。この構成によれば、測定光線ＬＳ１を出射する光波距離センサ１１に対して、掘削作業時に生じ得るほこりが付着することを抑制できる。従って、測定光線ＬＳ１を切羽面１０１へ確実に照射することが可能になるので、距離の測定をより確実に行うことができる。 The tunnel construction system 1 has a scan box 12 covering an optical distance sensor 11 . The scan box 12 covers the light wave distance sensor 11 when excavating work is performed by the breaker 2 . Then, the scan box 12 opens the light wave distance sensor 11 when performing the measurement work with the light wave distance sensor 11 . According to this configuration, it is possible to prevent dust from adhering to the light wave distance sensor 11 that emits the measurement light beam LS1, which may occur during the excavation work. Therefore, it is possible to reliably irradiate the face surface 101 with the measurement light beam LS1, so that the distance can be measured more reliably.

情報処理装置７は、ブレーカ２の作業者から入力される入力情報を受け入れる入力部２７と、入力情報をトータルステーション３に送信する送信部２４と、をさらに有する。トータルステーション３は、送信部２４から送信された入力情報を利用して、光波距離センサ１１の位置を検出する動作を行う。この構成によれば、トンネル１００におけるブレーカ２のおよその位置を示す入力情報をトータルステーション３に提供することが可能である。その結果、トータルステーション３は、当該入力情報に基づいて、光波距離センサ１１の位置を探索することができる。つまり、光波距離センサ１１を探索するときに、入力情報を利用して、光波距離センサ１１が存在する確率の高い場所から優先的に探索することが可能になる。従って、トータルステーション３は、光波距離センサ１１の位置情報をさらに迅速に得ることができる。 The information processing device 7 further has an input unit 27 that receives input information input by the operator of the breaker 2 and a transmission unit 24 that transmits the input information to the total station 3 . The total station 3 uses the input information transmitted from the transmission section 24 to detect the position of the light wave distance sensor 11 . With this arrangement, it is possible to provide the total station 3 with input information indicating the approximate position of the breaker 2 in the tunnel 100 . As a result, the total station 3 can search for the position of the light wave distance sensor 11 based on the input information. That is, when searching for the light wave distance sensor 11, it is possible to use the input information to preferentially search from a place where the light wave distance sensor 11 is likely to exist. Therefore, the total station 3 can obtain the positional information of the light wave distance sensor 11 more quickly.

トンネル施工システム１は、アタリ判定部２２の結果に基づいて、トンネル１００の設計断面Ｄよりも内側に突出すると判定された切羽面１０１の部分を示す指示光線ＬＰを照射するレーザポインタ９をさらに備える。この構成によれば、除去すべきアタリ１０２の位置が直接に示されるので、ブレーカ２を操作する作業者は、アタリ１０２の位置を容易に理解することができる。従って、アタリ１０２を除去する作業をさらに迅速かつ正確に行うことができる。 The tunnel construction system 1 further includes a laser pointer 9 that emits a pointing light beam LP that indicates a portion of the face 101 that is determined to protrude inward from the design cross section D of the tunnel 100 based on the results of the hit determination unit 22. . According to this configuration, since the position of the hit 102 to be removed is directly indicated, the worker operating the breaker 2 can easily understand the position of the hit 102 . Therefore, the work of removing the bite 102 can be performed more quickly and accurately.

以上、本発明について説明したが、上記本発明の構成に限定されることなく様々な形態で実施してよい。 Although the present invention has been described above, the present invention may be implemented in various forms without being limited to the configuration of the present invention.

例えば、ブレーカ２の位置情報を得る動作（ステップＳ２２、Ｓ２３）と、切羽面１０１までの距離情報を得る動作（ステップＳ２４、Ｓ２５）とは、逆の順に行ってもよい。つまり、切羽面１０１までの距離情報を得る動作（ステップＳ２４、Ｓ２５）を行った後に、ブレーカ２の位置情報を得る動作（ステップＳ２２、Ｓ２３）を行ってもよい。 For example, the operation of obtaining the position information of the breaker 2 (steps S22, S23) and the operation of obtaining the distance information to the face 101 (steps S24, S25) may be performed in reverse order. That is, the operation of obtaining the position information of the breaker 2 (steps S22, S23) may be performed after the operation of obtaining the distance information to the face 101 (steps S24, S25).

例えば、アタリ判定部２２は、アタリ１０２の有無の判断だけでなく、例えば、余堀り及びアタリ量を数値的に算出してもよい。 For example, the hit determination unit 22 may not only determine whether or not there is a hit 102, but may also numerically calculate, for example, the over-drilling and the hit amount.

例えば、光波距離センサ１１は、測定光線ＬＳ１の出射方向を変更しつつ出射する装置に変えて、あらかじめ定めた方向にのみ測定光線ＬＳ１を出射する複数の光波距離センサを有するものであってもよい。 For example, the light wave distance sensor 11 may be changed to a device that emits the measurement light beam LS1 while changing the emission direction, and may have a plurality of light wave distance sensors that emit the measurement light beam LS1 only in a predetermined direction. .

１…トンネル施工システム、２…ブレーカ（掘削装置）、２ａ…ブームアーム、２ｂ…削岩機（掘削部）、２ｄ…キャビン、２ｅ…屋根、３…トータルステーション（位置センサ）、４…距離計測ユニット、６…計測装置、７…情報処理装置、８…ディスプレイ、９…レーザポインタ（指示光線照射部）、１１…光波距離センサ、１２…スキャンボックス（カバー）、１３…傾斜計、１４…視準バー、１６…プリズム、１７…免振装置、１８…情報取得部、１９…掘削断面算定部、２１…記録部、２２…アタリ判定部、２３…制御部、２４…送信部、２６…表示部、２７…入力部、１００…トンネル、１００ａ…天井面、１０１…切羽面、１０２…アタリ、ＬＰ…指示光線、ＬＳ１…測定光線、ＬＴ１…測定光線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Tunnel construction system, 2... Breaker (excavation equipment), 2a... Boom arm, 2b... Rock drill (excavation part), 2d... Cabin, 2e... Roof, 3... Total station (position sensor), 4... Distance measurement unit , 6... Measuring device, 7... Information processing device, 8... Display, 9... Laser pointer (pointing beam irradiation unit), 11... Light wave distance sensor, 12... Scan box (cover), 13... Inclinometer, 14... Collimation Bar 16 Prism 17 Vibration isolation device 18 Information acquisition unit 19 Excavation section calculation unit 21 Recording unit 22 Atari determination unit 23 Control unit 24 Transmission unit 26 Display unit , 27... Input part 100... Tunnel 100a... Ceiling surface 101... Face surface 102... Atari LP... Indicating ray LS1... Measuring ray LT1... Measuring ray.

Claims

In tunnel construction, a tunnel construction system that performs finishing work on the face of a pit provided in natural ground,
a drilling apparatus having a moving base on which a drilling section for drilling the face is attached;
a distance sensor installed on the moving base, emitting a measurement light beam to a plurality of irradiation positions toward the face, and obtaining information about a distance to the face by using the measurement light beam;
a position sensor installed within the tunnel to obtain information about the position of the distance sensor within the tunnel;
An excavation cross-section calculation unit that calculates an excavation cross-section using information on the distance to the face surface and information on the position of the distance sensor, and a design cross-section of the excavation cross-section and the tunnel calculated by the excavation cross-section calculation unit. an information processing device comprising: an information processing apparatus comprising:
a cover that covers the distance sensor ,
The drilling rig is a breaker,
The breaker includes a boom arm and a rock drilling machine provided at the tip of the boom arm, and removes the hit as finish excavation work on the face surface,
The tunnel construction system, wherein the cover covers the distance sensor when the excavation section performs excavation work, and opens the distance sensor when the distance sensor performs measurement work.

In tunnel construction, a tunnel construction system that performs finishing work on the face of a pit provided in natural ground,
a drilling apparatus having a moving base on which a drilling section for drilling the face is attached;
a distance sensor installed on the moving base, emitting a measurement light beam to a plurality of irradiation positions toward the face, and obtaining information about a distance to the face by using the measurement light beam;
a position sensor installed within the tunnel to obtain information about the position of the distance sensor within the tunnel;
An excavation cross-section calculation unit that calculates an excavation cross-section using information on the distance to the face surface and information on the position of the distance sensor, and a design cross-section of the excavation cross-section and the tunnel calculated by the excavation cross-section calculation unit. an information processing device comprising: an information processing apparatus comprising:
an indication light beam emitting unit that emits an indication light beam indicating a portion of the face surface determined to protrude inward from the design cross section of the tunnel based on the result of the hit determination unit ;
The drilling rig is a breaker,
The tunnel construction system, wherein the breaker includes a boom arm and a rock drill provided at the tip of the boom arm, and removes the hit as finish excavation work on the face surface .

A tunnel construction method for finishing work on a face surface of a pit provided in natural ground using a breaker, which is an excavating device, in the construction of a tunnel, comprising:
stopping drilling of the face by the drilling rig;
obtaining information about the position of a distance sensor mounted on a mobile base of the drilling rig within the tunnel using a position sensor mounted within the tunnel;
After the step of obtaining information on the position of the distance sensor, opening a cover covering the distance sensor so that the measurement light beam can be emitted from the distance sensor toward the face surface;
After the step of opening the cover, the distance sensor is used to emit the measurement beam to a plurality of irradiation positions toward the face, and the measurement beam is used to provide information about the distance to the face. a step of obtaining
calculating an excavation profile using information about the distance to the face and information about the position of the distance sensor;
a step of determining whether or not there is a hit, which is a part of natural ground remaining in the design cross section, by comparing the excavation cross section calculated in the step of calculating the excavation cross section and the design cross section of the tunnel. A tunnel construction method.

A tunnel construction method for finishing work on a face surface of a pit provided in natural ground using a breaker, which is an excavating device, in tunnel construction, comprising:
stopping drilling of the face by the drilling rig;
obtaining information about the position of a distance sensor mounted on a mobile base of the drilling rig within the tunnel using a position sensor mounted within the tunnel;
using the distance sensor to emit a measurement beam to a plurality of irradiation positions toward the face, and using the measurement beam to obtain information about the distance to the face;
calculating an excavation profile using information about the distance to the face and information about the position of the distance sensor;
a step of determining whether or not there is a hit, which is a part of natural ground remaining in the design cross section, by comparing the excavation cross section calculated in the step of calculating the excavation cross section and the design cross section of the tunnel;
A method of constructing a tunnel, comprising the step of irradiating an indicator light beam indicating a portion of the face determined to protrude inward from the design cross section of the tunnel, based on the result of the step of determining whether or not there is a hit. .