JP7467305B2 - セグメントリングの計測システム - Google Patents
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Description
図1は、トンネル施工工事に用いられるシールドマシン10及びセグメントリング30の概略水平断面図である。図2は、セグメントリング30及びその内側に設置された計測システム50の概略斜視図である。図2では、セグメントリング30の内側の見やすくするために、一部のセグメントリング30の上部の図示を省略する。図3は、図1に示すIII-IIIに沿った断面図である。図4は、図1に示すIV-IVに沿った断面図である。
シールドマシン10の掘進に際しては、回転カッター13がカッター駆動機構14によって回転駆動されると、地山が掘削される。掘削により発生した土砂はチャンバー19に貯められて、排土装置によってチャンバー19から排土される。地山の掘削中、シールドジャッキ15を施工済みのセグメントリング30に押し当てた状態で、シールドジャッキ15を伸張させることによってセグメントリング30から反力をとって、シールドマシン10が推進力を得る。
セグメントリング30が設計通りに組み立てられた場合には、セグメントリング30におけるセグメント31の周方向の配置が、その隣のセグメントリング30におけるセグメント31の周方向の配置に対して完全に面対称である。セグメントリング30における軸方向目地39の配置が、その隣のセグメントリング30における軸方向目地39の配置に対して完全に面対称である。
セグメントリング30が設計通りの組立から周方向にずれて組み立てられた場合、セグメントリング30におけるセグメント31の周方向の配置が、その隣のセグメントリング30におけるセグメント31の周方向の配置に対して完全に面対称でないものの、実質的に面対称である。また、セグメントリング30における軸方向目地39の配置が、その隣のセグメントリング30における軸方向目地39の配置に対して完全に面対称でないものの、実質的に面対称である。
図1~図4に加えて図5を参照して、計測システム50について詳細に説明する。ここで、図5は、計測システム50のブロック図である。
計測システム50は、測量器51、バックターゲット52、計測ターゲット53、計測ターゲット54、コンピュータ60、入力デバイス61、表示デバイス62及び記憶部64を備える。
表示デバイス62は、例えば液晶ディスプレイデバイス、有機ELディスプレイデバイス又はプロジェクタである。コンピュータ60が演算処理によって映像信号を生成し、その映像信号を表示デバイス62に出力する。そうすると、映像信号に従った画面が表示デバイス62に表示される。表示デバイス62とコンピュータ60が一体化されていてもよいし、別体であってもよい。
また、θ0は、計測対象リング30Aが設計通りに組み立てられた場合(この場合、軸方向目地39Aと軸方向目地39Bが、軸を通る鉛直面に関して完全に面対称に互いに配置される。)、軸方向目地39A又は軸方向目地39Bから計測対象リング30Aの中心までの径と、軸を通る鉛直面とが成す中心角である。つまり、θ0は、軸方向目地39Aから計測対象リング30Aの中心までの径と、軸方向目地39Bから計測対象リング30Aの中心までの径とが成す中心角の2分の1である。従って、θ0は、計測対象リング30Aの設計値から得られる既知の値である。θ0の値は、予めプログラム64aに組み込まれていてもよいし、ユーザーが入力デバイス61を操作することによって入力してもよい。
次の3つの理由により、計測対象リング30Aの中心の位置の計測精度が高い。第1に、測定対象リング30Aが設計通りに組み立てられていなくても、計測ターゲット53,54が互いに実質的に面対称に配置されていること。第2に、計測ターゲット53,54が設置される軸方向目地39A又は軸方向目地39Bから計測対象リング30Aの中心までの径と鉛直面とが成す中心角θ0が既知であること。第3に、測定対象リング30Aが設計通りに組み立てられていなくても、式(3)から明らかなように既知の中心角θ0を利用してローリング誤差δθを求めた上で、式(4)、(5)又は(6)から明らかなように、ローリング誤差δθを考慮して、計測対象リング30Aの中心の座標値を求めていること。
変形例1においては、図7に示すように、計測ターゲット53は計測対象リング30Aの軸方向目地39(以下、この軸方向目地39の符号にCを付す。)に設置され、計測ターゲット54は計測対象リング30Aの軸方向目地39(以下、この軸方向目地39の符号にDを付す。軸方向目地39Dは軸方向目地39Cと異なる。)に設置されている。また、計測ターゲット53,54は、トンネルの軸方向に対して垂直な共通の平面内にある。
変形例においては、計測ターゲット53は計測対象リング30Aの把持孔37に設置されている。具体的には、計測ターゲット53がジンバル57を介して支持ポール58に取り付けられ、その支持ポール58が把持孔37に嵌め込まれている。同様に、計測ターゲット54は計測対象リング30Aの把持孔37(この把持孔37は、計測ターゲット53が設置される把持孔37と異なる。)に設置されている。また、計測ターゲット53,54は、トンネルの軸方向に対して垂直な共通の平面内にある。
なお、式(8)、(9)又は(10)において、θ1は、計測対象リング30Aが設計通りに組み立てられた場合、計測ターゲット53が設置される把持孔37から計測対象リング30Aの中心までの径と、軸を通る鉛直面とが成す中心角である。θ2は、計測対象リング30Aが設計通りに組み立てられた場合、計測ターゲット53が設置される把持孔37から計測対象リング30Aの中心までの径と、軸を通る鉛直面とが成す中心角である。従って、θ1及びθ2は、計測対象リング30Aの設計値、特にK位置情報から得られる既知の値である。
39A,39B,39C,39D…軸方向目地
50…計測システム
51…測量器
53,54…計測ターゲット
61…コンピュータ(処理装置)
Claims (6)
- セグメントリングの内周面から離れるようにして、前記セグメントリングの軸方向に延びる2つの軸方向目地又は2つの把持孔にそれぞれ設置された2つのターゲットと、
前記2つのターゲットを視準することによってこれらのターゲットの三次元的な座標値を計測する測量器と、
前記測量器によって計測された座標値に基づいて前記セグメントリングの中心の座標値を算出する処理装置と、
を備えるセグメントリングの計測システム。 - 前記処理装置が、前記セグメントリングが設計通りの組立から周方向にずれて組み立てられることによって生じるローリング誤差を、前記2つのターゲットの高さの差に基づいて算出する
請求項1に記載のセグメントリングの計測システム。 - 前記処理装置が、前記測量器によって計測された座標値と前記ローリング誤差とに基づいて前記セグメントリングの中心の座標値を算出する
請求項2に記載のセグメントリングの計測システム。 - 前記2つの軸方向目地は、前記セグメントリングが設計通りに組み立てられた場合に、前記セグメントリングの軸を通る鉛直面に関して互いに面対称に配置されるものである
請求項1から3の何れか一項に記載のセグメントリングの計測システム。 - 前記測量器によって計測された座標値を(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)とし、前記セグメントリングの中心の座標値を(Xc,Yc,Zc)とすると、前記処理装置は次式(1)に従って、(X1,Y1,Z1)及び(X2,Y2,Z2)から(Xc,Yc,Zc)を算出することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のセグメントリングの計測システム。
- 前記測量器によって計測された座標値を(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)とし、前記セグメントリングの中心の座標値を(Xc,Yc,Zc)とすると、前記処理装置は次式(1)に従って、(X1,Y1,Z1)及び(X2,Y2,Z2)から(Xc,Yc,Zc)を算出することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のセグメントリングの計測システム。
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2020
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