JPH0423955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明はシールド機、ボーリング掘進機等の
掘削機械でもつて掘削される掘削孔位置の検出方
法に関し、特に掘削孔同志や掘削孔と発進立坑と
を一致させる場合などに適用できる掘削孔位置の
検出方法に関する。

《従来の技術》 周知のように、地下トンネルの掘削方法の一種
として、シールド掘進機による方法があり、例え
ば、湾内を横切つて海底トンネルを構築する場合
には、施工能率、工期などを考慮して、両端から
相互に近接するようにして掘削が行われる。

この場合、両側から掘り進んだ掘削孔を所定の
箇所で相互に一致させる必要がある。

掘削孔を一致させるには、それぞれの掘削孔の
正確な位置情報を求めなければならない。

そこで、従来は、以下に説明するような方法で
相互位置を検出していた。

まず、両端からシールド掘進機の発進立坑を基
準として、立坑から掘削する掘削孔内で個別にジ
ヤイロ、トランシツト等の測定装置により方向、
距離を測定、設定された計画基準線に測定値をプ
ロツトすることで掘削孔間の相互位置を求めてい
た。

他の方法としては、計画基準線上の海面にボー
リング船を航行させ、この船上から探査用の垂直
ボーリングを各掘削孔に向けて掘削する方法も用
いられていた。

しかしながら、これらの方法には、以下に説明
する問題があつた。

《発明が解決しようとする問題点》 すなわち、上記した各掘削孔で個別にその位置
を測定する方法では、測定誤差の累積があつて掘
削孔を正確に一致させることが困難であつた。

また、後者のボーリング船による方法では、掘
削孔の位置は比較的高精度に検出できるが、ボー
リング船の位置も測定しなければならないので、
全体としての検出精度が低下するとともに、ボー
リング船が他の船舶の航行の障害となつたり、あ
るいはボーリング船が高価なため測定のための費
用がかさむという問題があつた。

この発明は上述した従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであつて、その目的とするところは、高
精度に掘削孔の位置が検出できる検出方法を提供
することにある。

《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するために、この発明は、シー
ルド掘進機、ボーリングなどの掘削機械で掘削形
成される掘削孔位置の検出方法において、前記掘
削孔の切羽面に向けて水平ボーリング孔を掘削し
た後、前記水平ボーリング孔内にその偏位を測定
する孔曲がり測定装置と、前記掘削機械の駆動に
よりその位置を検出するセンサーとを備えた計測
装置を挿入して前記掘削孔の位置を予備計測し、
この予備計測に基づいて前記掘削機械をを前進さ
せるとともに、掘削孔が前記水平ボーリング孔に
近接した状態でこの水平ボーリング孔内に前記セ
ンサーよりも測定レンジの短い他のセンサーを挿
入して前記掘削機械の回転によりその掘削孔位置
を検出することを特徴とする。

《作用》 上記構成の掘削孔位置の検出方法によれば、予
備計測時に水平ボーリング孔の偏位を併せて測定
するので、測定装置のセンサーによる掘削孔位置
の測定定精度が向上する。

この場合に用いるセンサーとしては、例えば掘
削機械の駆動騒音を検知する音響センサー、ある
いは掘削機械からの反射波を検知する電磁波セン
サーがその測定レンジが比較的長いので好適であ
る。

また、掘削孔が掘削完了予定地の至近まで掘り
進められると、測定装置のセンサーに変えて、こ
のセンサーよりも測定レンジの短い他のセンサ
ー、例えば磁気センサーを装着した検出棒を水平
ボーリング孔内に挿入して、掘削機械の回転によ
り掘削孔を検出するので、正確にその位置が求め
られる。

《実施例》 以下、この発明の好適な実施例について添付図
面を参照にして詳細に説明する。

第１図から第７図は、この発明にかかる掘削孔
位置の検出方法の一実施例を示している。

同図に示す検出方法は、第１図に示すようにこ
の発明を、陸地に入り込んだ湾１０を横切るよう
にして海底トンネル１２を構築する場合に適用し
たものであつて、トンネル１２の掘削は２台のシ
ールド掘進機１４を使用して行われ、トンネル１
２の計画線が陸地に当たる場所に、それぞれシー
ルド掘進機１４の発進立坑１６ａ，１６ｂが設け
られ、掘削は発進立坑１６ａ，１６ｂから相互に
近接するようにして行われ、両端から掘り進めら
れた２本の掘削孔１２ａ，１２ｂを海底下で接合
させる。

双方の掘削孔１２ａ，１２ｂは、シールド掘進
機１４の軌道修正が可能な距離１まで掘削した
Ａ，Ｂ地点でそれぞれの掘進を停止する。

この距離１はシールド掘進機１４の型式、直径
などで異なるが、概ね50m程度であつて、この
Ａ，Ｂ地点までの掘削孔１２ａ，１２ｂの位置の
測定では余り厳密な精度が要求されないので、従
来から行われていたジヤイロ、トランシツトなど
を用い、発進立坑１６ａ，１６ｂを基準としてト
ンネル１２の計画線にプロツトすることで測定す
れば良い。

しかるのち、一方の掘削孔１２ａのシールド掘
進機１４の内部から他方の掘削孔１２ｂの切羽面
に向けて水平ボーリング孔２０が掘削される。

この状態を第２図に示している。

水平ボーリング孔２０の掘削に当たつては、ま
ず、シールド掘進機１４の隔壁２２に予め穿孔し
た貫通孔を閉止しているバルブ２４を緩め、ボー
リング３０のガイドパイプ２６をその先端がシー
ルド機１４の面板２８の内面に当接するようにし
て固着する。

そして、ボーリング３０は、ガイドパイプ２６
内にカツタービツト３４を備え、カツタービツト
３４を面板２８を切削して地山を掘削することに
より水平ボーリング孔２０を形成し、ボーリング
孔２０の内面にケーシング３２を設けてその崩壊
を防止する。

この場合、シールド掘進機１４内におけるガイ
ドパイプ２６とケーシング３２のそれぞれの外周
には、ガスケツトを有するプリベンダー３６がそ
れぞれ設けられ、これにより液密性が確保され
る。

水平ボーリング孔２０が形成されると、ケーシ
ング３２内に例えば塩化ビニール等で構成された
被削性、非金属からなる計測管３８が挿入され、
この後にケーシング３２の外周にセメントミルク
を注入して、セメントミルクが硬化する前にケー
シング３２が撤去されることにより、ケーシング
３２と計測管３８とが交換配置される。

上記計測管３８の先端は封止されるとともに、
その内面の上部には、第３図に示すようにＩ形断
面のレール４０がねじ４１によつて取り付けられ
ており、ねじ４１の外面と周囲には、コーキング
剤が充填されている。

このレール４０には、第４図および第５図に示
すように、後述する吊り下げ装置を介して懸吊さ
れ、水平ボーリング孔２０の変位を測定するため
の孔曲がり測定装置４２と、シールド掘進機１４
の駆動により生じる騒音を感知してその位置を検
出する音響センサー４４とが、音響センサー４４
を先端側にして配置されている。

孔曲がり測定装置４２は、ボールジヨイント４
２ａで端部同士を揺動自在に連結された先・後行
計測管４２ｂ，４２ｃと、後行計測管４２ｃの先
端側の軸線上に設けられ、前後に光線Ｓ１，Ｓ２
を発射するレーザ発信器４２ｄと、先行計測管４
２ｂの先端側に設けられたローリング計４２ｅ
と、このローリング計４２ｅの後方に軸線と直交
するようにして設置されたCCDカメラ４２ｆと
から構成されている。

また、孔曲がり測定装置４２と音響センサー４
４との間および孔曲がり測定装置４２の後方に
は、一対の走行駆動装置４６が各装置と連結され
て設けてある。

なお、この走行駆動装置４６は前方の１個だけ
でも支障はない。

そして、上記孔曲がり測定装置４２、音響セン
サー４４、走行駆動装置４６，４６は、それぞれ
構造のことなる複数ずつの吊り下げ装置４８によ
つて上記レール４０に取り付けられる。

吊り下げ装置４８は、第６図に示すＡタイプと
第７図に示すＢタイプとがあつて、Ａタイプはレ
ール４０のウエブの両面に沿つて転動する一対の
水平ローラ４８ａ，４８ａと、各水平ローラ４８
ａ，４８ａの回転軸４８ｂを相互に近接する方向
に付勢する引きばね４８ｃと、一対の回転軸４８
ｂ，４８ｂの端部間を揺動可能に結合する支持部
材４８ｄとから構成され、Ｂタイプはレール４０
の下方フランジの上面に沿つて転動する一対の垂
直ローラ４８ｅ，４８ｅと、このローラ４８ｅの
回転軸４８ｆを支持するコ字形支持部材４８ｇと
から構成されている。

吊り下げ装置４８と各装置４２，４４，４６と
の結合は、第８図にその側面の一例を示すよう
に、例えば計測管４２ｂの外面に取り付け用のボ
ス５０を間隔を置いて複数突設し、ボス５０に支
持軸５２をベアリングを介して装着し、支持軸５
２に各吊り下げ装置４８の支持部材４８ｄ，４８
ｇを取り付けることで行われる。

なお、各走行駆動装置４６，４６とＡタイプの
吊り下げ装置４８との結合は、支持部材４８ｄを
介さずに行われ、水平ローラ４８ａ，４８ａの軸
４８ｂ，４８ｂは例えば走行駆動装置４６のモー
タに直結される。

また、計測管４２ｂ，４２ｃに取り付けられる
吊り下げ装置４８は、先行計測管４２ｂの先端側
の１箇所と、後行計測管４２ｃの先・後端側の２
箇所に配置される。

さて、以上のようにして、レール４０に孔曲が
り測定装置４２、音響センサー４４が取り付けら
れると、走行駆動装置４６，４６を駆動して、ま
ず、水平ボーリング孔２０の孔曲がり度合いの測
定が行われる。

通常ボーリングマシンなどで掘削された孔は、
完全な直進性を有さずいずれかの方向に曲がつて
おり、特に水平掘削孔はボーリングマシンに作用
する重力もあつて、下方に傾斜する傾向にある。
従つて、比較的小径な掘削孔も本孔との位置関係
を正確に求める必要上、曲がり度合いを測定しな
ければならない。

孔曲がりの測定では、孔曲がり測定装置４２
を、発進と停止とを繰り返す、いわゆる尺取り虫
状に所定の間隔づつ水平ボーリング孔２０の先端
側に走行駆動装置４６で移動させながら行われ、
後行計測管４２ｂの初期設定は、レーザ発信器４
２ｄの後方光線Ｓ２をスクリーン等で受光するこ
とで設定し、偏位の測定は前方光線Ｓ１をCCD
カメラ４２ｄに照射して計測する。

なお、この孔曲がりの測定に関しては、本出願
人が特願昭60−188382号（特開昭62−49210号）
で提案したものと同じである。すなわち、同一光
軸上に前後レーザー光Ｓ１，Ｓ２が照射され、こ
れをスクリーンで受けることで後行計測管４２ｂ
の初期設定状態が計測された後、レーザー光Ｓ
１，Ｓ２をスクリーン及びCCDカメラ４２ｄで
同時に受け、それぞれ個別に計測したボーリング
孔２０の偏位を比較することにより計測状態の正
確な把握を行つて高い測定精度を得る。

以上のようにして孔曲がりの測定が行われ、音
響センサー４４が計測管３８の先端まで到達する
と、孔曲がりの測定は終了し、次に、掘削孔１２
ｂ内のシールド掘進機１４を駆動して掘削を再開
する。

シールド掘進機１４が駆動されると、土砂の掘
削音やその駆動音などが生じるので、この音を音
響センサー４４で検知し、その強弱や周波数など
からシールド掘進機１４の位置、すなわち掘削孔
１２ｂの位置を予備計測する。

この場合、掘削孔１２ｂの位置は、孔曲がり測
定装置４２で計測された水平ボーリング孔２０の
偏位によつて補正される。

シールド掘進機１４による掘削孔１２ｂの掘進
は、上述した予備計測に基づいて計画基準線に沿
うように適宜修正され、かつ、掘進方向は音響セ
ンサー４４の経時的な測定によつて計画基準線に
一致するように誘導される。

そして、掘削孔１２ｂが計測管３８の先端から
20m程度まで近接すると、走行駆動装置４６によ
つて孔曲がり測定装置４２と音響センサー４４と
は引き戻されて、レール４０から取り外され、レ
ール４０には音響センサー４４よりも測定レンジ
が短くかつ高感度の磁気センサー４４′と、その
走行駆動装置４６が１個だけ取り付けられる。磁
気センサー４４′は計測管３８の先端まで走行駆
動装置４６によつて移動させられ、掘削孔１２ｂ
内のシールド掘進機１４の回転駆動により、掘進
機１４のカツター面の凹凸を感知し、その正確な
位置を検出する。

なお、この磁気センサー４４′による検出方法
は本出願人が先に特願昭60−93809号（特開昭61
−254793号）で提案した方法と同じである。

さて、以上のような方法で掘削孔の位置を検出
する本発によれば、一方の掘削孔１２ｂの位置を
測定するために形成する水平ボーリング孔２０の
孔曲がりを測定して補正するので、予備計測の精
度が向上する。

また、掘削孔１２ｂが水平ボーリング孔２０に
近接すると、高精度の磁気センサー４４′で掘削
孔１２ｂの位置を検知するので、海底下で接合さ
せる掘削孔１２ａ，１２ｂ同士を計画基準線上で
正確に一致できる。

なお、上記実施例では、この発明を海底下で掘
削孔１２ａ，１２ｂ同士を接合する場合に適用し
たものを例示したが、一方の掘削孔は発進立坑で
あつても良く、また、掘削機械もボーリング械で
あつても良い。

また、計測管３８に取り付けるレール４０は、
特開昭60−188382号（特開昭62−49210号）に示
したように、その下面上に挿入するものであつて
も良く、この場合には、当然のことながら吊り下
げ装置４８は不要になる。

《発明の効果》 以上実施例で詳細に説明したように、この発明
にかかる掘削孔位置の検出方法によれば、シール
ド掘進機などの掘削機械で掘削される掘削孔の位
置を正確に測定できるので、例えば掘削孔同士を
地中で接合する場合など適用して大きな効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はトンネル工事の全体説明図、第２図は
水平ボーリング孔の掘削状態の側面図、第３図は
計測管とレールの取付け状態を示す要部断面図、
第４図はレールに孔曲がり測定装置とセンサーお
よび走行駆動装置を取り付けた状態の側面図、第
５図は第４図の要部拡大図、第６図は吊り下げ装
置のＡタイプの詳細図、第７図は同Ｂタイプの詳
細図、第８図は吊り下げ装置の取り付け状態の説
明図である。 １２ａ，１２ｂ…掘削孔、１４…シールド掘進
機、２０…水平ボーリング孔、３８…計測管、４
０…レール、４２…孔曲がり測定装置、４４，４
４′…センサー（音響、磁器）、４６…走行駆動装
置、４８…吊り下げ装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド掘進機、ボーリング機などの掘削機
   械で掘削形成される掘削孔位置の検出方法におい
   て、該掘削孔の切羽面に向けて水平ボーリング孔
   を掘削した後、該水平ボーリング孔内にその偏位
   を測定する孔曲がり測定装置と、該掘削機械の駆
   動によりその位置を検出するセンサーとを備えた
   計測装置を挿入して該掘削孔の位置を予備計測
   し、この予備計測に基づいて該掘削機械を前進さ
   せるとともに、該掘削孔が該水平ボーリング孔に
   近接した状態で該水平ボーリング孔内に該センサ
   ーよりも測定レンジの短い他のセンサーを挿入し
   て該掘削機械の回転によりその掘削孔位置を検出
   することを特徴とする掘削孔位置の検出方法。