JPH0711876A

JPH0711876A - 推進掘削によるヒューム管埋設工法と該工法に使用する自動測量用自走装置

Info

Publication number: JPH0711876A
Application number: JP15563993A
Authority: JP
Inventors: Koji Kikko; 耕治橘高; Akira Akagi; 晃赤木; Junichiro Takahashi; 純一郎高橋; Seiji Fujimoto; 誠治藤本
Original assignee: KITSUTAKA KOGAKU KENKYUSHO KK
Current assignee: KITSUTAKA KOGAKU KENKYUSHO KK
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2764679B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】カーブ掘削の工期の短縮、管内測量要員の削
減、小口径管内での苦渋作業からの解放を達成すること
ができる自動測量用自走装置を提供する。【構成】自動追尾式トータルステーション１０、電力供
給用バッテリー１１、自走台車制御用マイクロコンピュ
ーター１２及び測量制御用マイクロコンピューターを搭
載した自走台車９に、自走台車の傾斜角を検出する傾斜
角検出装置部と、減速機付モーター１５の回転を、自走
台車下面の二個の駆動輪１６に各独立して伝達するよう
にした傾斜修正手段と、走行停止のためのブレーキ手段
１７と、傾斜角度を検出して傾斜修正手段を制御し走行
距離を検出するためのエンコーダー１８と、ヒューム管
内壁に接触して自転する四個の補助輪２０と、自走台車
を安定固定させるための三本の金属製のアウトリガー２
１と、モーターの水平軸回転を垂直方向に伝達するアウ
トリガー駆動手段とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電話、電力、上下水道
などのライフライン施設を構築するための推進掘削によ
るヒューム管埋設工法と該工法において使用する自動測
量用自走装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】埋設すべきヒューム管の外径よりも径の
大きい掘削ビットを具備すると共に中折れ部分を具備し
たトンネル掘削装置に連続させて、立坑に配設された後
押しジャッキの押し出し動作と引っ込め動作により、ヒ
ューム管を順次継ぎ足すとともに、掘削穴とヒューム管
の外周面の間に泥を充填しつつカーブに沿って推進掘削
するヒューム管埋設工法においては、立坑内部にトータ
ルステーション（測距儀と測角儀からなるもの）を用意
するとともに、トンネル内部に複数の作業員が入って、
トランシット（測角儀）用の三脚に固定された反射プリ
ズムを配設し、前記トータルステーションを用いて前記
反射プリズムの位置を測量する。

【０００３】次いで、その三脚にトランシットを載せて
立坑に用意されたトータルステーションとそのトランシ
ットの奥に設置したトータルステーションとのなす角度
を測量し、さらに、ヒューム管内のトータルステーショ
ンで入口に近い方のトランシット用三脚に固定された反
射プリズムとさらに奥のトランシット用三脚に固定され
た反射プリズムの位置を測量する操作を、ヒューム管先
端のトンネル掘削装置が直接視準できる位置までヒュー
ム管内部の測量を繰り返し、その最後のトータルステー
ションで、トンネル掘削装置に予め用意された測量用の
基準点を測量してトンネル掘削装置の水平方向の現在位
置を決定するとともに、トンネル掘削装置の上下方向の
位置は、水準儀をトータルステーションの代わりに三脚
に据えて、前後のトランシットの高低差を順々に測定
し、その高低差を積算してトンネル掘削装置の基準点の
高さを測定しながら掘削している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記掘削工法
においては、内径が８０ｃｍ乃至１５０ｃｍ程度の狭く
暗い小口径のヒューム管内に複数の測量要員が入り、ト
ータルステーション、トランシット、反射プリズムを設
置しなければならないとともに、測量の繰り返しのため
に窮屈な姿勢でヒューム管内を移動する苦渋作業が伴う
だけでなく、掘削工事の長期化、測量結果の人的誤差の
発生等に解決すべき課題があった。

【０００５】本発明は、掘削工事、特にカーブ掘削の工
期の短縮、測量要員の削減、小口径管内での苦渋作業か
らの解放を達成することができる推進掘削によるヒュー
ム管埋設工法と該工法に使用する自動測量用自走装置を
提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し、目的を達成するものであって、推進掘削によるヒュ
ーム管埋設工法と該工法に使用する自動測量用自走装置
とから成る。

【０００７】まず、推進掘削によるヒューム管埋設工法
は、埋設すべきヒューム管の外径よりも径の大きい掘削
ビットを具備すると共に中折れ部分を具備したトンネル
掘削装置に連続させて、立坑に配設された後押しジャッ
キの押し出し動作と引っ込め動作により、ヒューム管を
順次継ぎ足すとともに、掘削穴とヒューム管の外周面の
間に泥を充填しつつ推進掘削するヒューム管埋設工法に
おいて、順次継ぎ足すヒューム管の内壁に両側から測量
可能な反射鏡を配設するとともに、ヒューム管内を無軌
道走行する自走台車に自動追尾式トータルステーション
（トータルステーションに反射鏡を自動的に探査、視
準、追尾する機構を加えたもので、通信回線を介して与
えられるコンピュータからの命令に従って、任意角度へ
の旋回、探査、測量を自動的に行うもの）を搭載して、
立坑に予め設置された基準反射鏡を起点とし、前記反射
鏡と前記自動追尾式トータルステーションとによる三角
測量方法を用いて、自走台車に搭載した自動追尾式トー
タルステーションの座標を求めて距離と角度からヒュー
ム管の内壁に配設した反射鏡の座標を求め、この動作を
トンネル掘削装置まで繰り返すために自走台車を前進さ
せてトンネル掘削装置の方位、座標を求めた後、自走台
車を最後部のヒューム管まで後退させ、該台車の前進と
後退を、後押しジャッキの押し出し動作と引っ込め動作
の間毎に行い、次回の掘削作業における修正データーを
掘削作業者に通信手段により認知させ、掘削方向を修正
するようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】また該工法に使用する自動測量用自走装置
は、埋設されたヒューム管内を無軌道で自走する装置で
あって、自動追尾式トータルステーション、電力供給用
バッテリー及び台車制御用マイクロコンピューターを搭
載した台車に、該台車の傾斜角を検出する傾斜角検出装
置部と、台車上中央部の左右に配設された減速機付モー
ターの回転を台車下面に支持された駆動輪に個別に伝達
するようにした傾斜修正手段と、走行停止のためのブレ
ーキ手段と、傾斜角度を検出して前記傾斜修正手段を制
御し走行距離を検出するためのエンコーダーと、台車の
前後の下面に配設されヒューム管内壁に接触して自転す
る補助輪と、自動追尾式トータルステーションで測量を
行う場合に台車を固定させるための安定固定手段とを具
備させ、前記傾斜角検出装置部からの検知信号に基づき
前記台車制御用マイクロコンピューターを介して傾斜修
正手段を制御して、台車を常に安定状態に維持するよう
にしたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明工法によれば、順次継ぎ足すヒューム管
の内壁に両側から測量可能な反射鏡を配設するととも
に、ヒューム管内を無軌道走行する自走台車に自動追尾
式トータルステーションを搭載して、立坑に予め設置さ
れた基準反射鏡を起点とし、前記反射鏡と前記自動追尾
式トータルステーションとによる三角測量方法を用い
て、自走台車に搭載した自動追尾式トータルステーショ
ンの座標及びヒューム管の内壁に配設した反射鏡の座標
を求め、この動作をトンネル掘削装置まで繰り返すため
に自走台車を前進させてトンネル掘削装置の方位、座標
を求めた後、台車を最後部のヒューム管まで後退させ、
該台車の前進と後退を、後押しジャッキの押し出し動作
と引っ込め動作の間毎に行い、次回の掘削作業における
修正データーを掘削作業者に通信手段により認知させる
ために、トンネル掘削装置の方位、座標を、常にトンネ
ルの計画線に正確に一致させるように制御しながら掘削
作業を遂行することができるようになる。

【００１０】また、上記自動測量用自走装置は、台車自
身にバランスの乱れがあっても、ヒューム管がカーブし
ていても、傾斜角検出装置部からの検知信号に基づき前
記台車制御用マイクロコンピューターを介して傾斜修正
手段を自動的に制御して、安定状態を維持させるととも
に、安定固定手段により自走台車を停止させて、台車上
の自動追尾式トータルステーションの測定時の台車姿勢
を安定化できることから、ヒューム管内を無軌道走行さ
せることができ、軌道の敷設、撤去を不要とするもので
ある。

【００１１】

【実施例】まず推進掘削によるヒューム管埋設工法の実
施例を図面に基づいて説明すると、図１はトンネルの計
画線がカーブしている場合の平面図、図２は自走台車上
の自動追尾式トータルステーションと反射鏡とによる測
定方法の説明図であって、埋設すべきヒューム管１の外
径よりも径の大きい掘削ビット２を具備すると共に、中
折れ部分３を具備したトンネル掘削装置４に連続させ
て、立坑５に配設された後押しジャッキ６の押し出し動
作と引っ込め動作により、金属スリーブＳを有するヒュ
ーム管１を順次継ぎ足すとともに、掘削穴７とヒューム
管１の外周面の間に泥８を充填しつつ推進掘削するヒュ
ーム管埋設工法を基本としている。

【００１２】上記ヒューム管埋設工法において、順次継
ぎ足すヒューム管１の内壁に、両側から測量することの
可能なできるだけ厚みの薄い反射鏡Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ，
・・・を直線的に測量可能な適宜間隔で順次配設する
（図２参照）。

【００１３】測定は、図３乃至図５に示す自動測量用自
走装置を使用して実施する。この自動測量用自走装置
は、自動追尾式トータルステーション１０、電力供給用
バッテリー１１、台車制御用マイクロコンピューター１
２及び測量制御用マイクロコンピューター１３を搭載し
た自走台車９に、該自走台車９の傾斜角を検出する二軸
傾斜計１４からなる傾斜角検出装置部と、自走台車上中
央部の左右に配設され、ブレーキ手段１７が付設された
減速機付モーター１５の回転を、自走台車下面支持され
た二個の駆動輪１６に各独立して伝達するようにした傾
斜修正手段と、傾斜角度を検出して前記傾斜修正手段を
制御し走行距離を測定するためのエンコーダー１８と、
前記駆動輪１６より接地位置を高くして自走台車９の前
後の下面に配設されヒューム管内壁に接触して自転する
四個の補助輪２０と、自動追尾式トータルステーション
１０で測量を行う場合に自走台車９を安定固定させるた
めの金属製のアウトリガー２１とを具備したものであ
る。

【００１４】次に測定方法を図２により説明すると、ヒ
ューム管内を安定状態で無軌道走行する自走台車９は、
開始操作により自走開始状態となり、台車制御用マイク
ロコンピューター１２によって自走制御される。

【００１５】今、自走台車９が開始点Ｐ₀ において、測
量制御用マイクロコンピューター１３は自動追尾式トー
タルステーション１０に命令を出して、まず立坑５に予
め設置された基準反射鏡Ｍ_a ，Ｍ_b を基点とし、前記自
動追尾式トータルステーション１０で反射鏡Ｍ_a ，Ｍ
_b ，Ｍ₁ を測量し開始点Ｐ₀ を決定するとともに、反射
鏡Ｍ₁ の位置を測定して、測量制御用マイクロコンピュ
ーター１３は通信回線を介して台車制御用マイクロコン
ピューターに進むべき距離と前進指令を与える。

【００１６】前進指令を受け取ると、アウトリガー２１
を格納して、減速機付モーター１５に速度指令を出し、
これにより自走台車９は前進を始める。

【００１７】台車制御用マイクロコンピューター１２
は、二軸傾斜計１４からの信号を読み、自走台車の傾斜
を修正するために、二台の減速機付モーター１５に与え
る速度指令を操作する。

【００１８】さらに、エンコーダー１８のパルスをチェ
ックし、自走台車９の走行距離を確認して目的の位置Ｐ
₁ の手前で速度指令により減速し、目的の位置Ｐ₁ で０
の速度指令を出して停止させ、台車制御用マイクロコン
ピューター１２は自走台車９の停止を確認して、測量制
御用マイクロコンピューター１３に移動終了を報告し、
報告を受け取った測量制御用マイクロコンピューター１
３は、台車制御用マイクロコンピューター１２にアウト
リガー２１の動作を指令して、動作終了の報告を待って
次の測量を行う。

【００１９】このような測量を各目的の位置Ｐ₂ 、Ｐ₃
・・反射鏡Ｍ₂ 、Ｍ₃ ・・において行い、最終の位置
（図２ではＰ₃ 、Ｍ₃ ）において、トンネル掘削装置４
の中心位置の中心の反射鏡Ｍ_n と、内側面位置の内側の
反射鏡Ｍ_m を測定して、トンネル掘削装置４の方位、座
標を求めた後、自走台車９を最後部のヒューム管１まで
後退させ、該自走台車９の前進と後退を、後押しジャッ
キ６の押し出し動作と引っ込め動作の間毎に行い、次回
の掘削作業における修正データーを掘削作業者に電話手
段により認知させ、掘削方向を修正する。

【００２０】次に上記ヒューム管埋設工法に使用する自
動測量用自走装置の実施例を説明すると、図３乃至図５
に示すように、自動追尾式トータルステーション１０、
電力供給用バッテリー１１、台車制御用マイクロコンピ
ューター１２及び測量制御用マイクロコンピューター１
３を搭載した自走台車９に、該自走台車９の傾斜角を検
出する二軸傾斜計１４からなる傾斜角検出装置部と、自
走台車上中央部の左右に配設され、ブレーキ手段１７が
付設された減速機付モーター１５の回転を、自走台車下
面支持されたプラスチック製の二個の駆動輪１６に各独
立して伝達するようにした傾斜修正手段と、傾斜角度を
検出して前記傾斜修正手段を制御し走行距離を測定する
ためのエンコーダー１８と、前記駆動輪１６より接地位
置を高くして自走台車９の前後の下面に配設されヒュー
ム管内壁に接触して自転するプラスチック製の四個の補
助輪２０と、自動追尾式トータルステーション１０で測
量を行う場合に自走台車９を安定固定させるための金属
製のアウトリガー２１と、正逆回転モーター２５の水平
軸回転を垂直方向に伝達するアウトリガー駆動手段と、
自走台車９の前後に障害物に接触した時に走行を停止さ
せるバンパースイッチ１９と、図示省略したがヒューム
管の端で自走台車９がヒューム管から脱落しないように
するヒューム管検出器と、電池電圧計と、二軸傾斜計１
４の温度補正用の外気温度計等を具備させ、前記傾斜角
検出装置部からの検知信号に基づき前記自走台車制御用
マイクロコンピューター１２を介して傾斜修正手段を制
御する構成である。

【００２１】なお上記実施例においては、傾斜角検出装
置として二軸傾斜計１４を使用した場合について説明し
たが、これに限定されるものではなく、ジャイロ、例え
ば、レートジャイロ、レート積分ジャイロ、レーザージ
ャイロ、光ファイバージャイロ、振動ジャイロ等を使用
することができる。

【００２２】また自走台車９の安定固定手段としては、
三本のアウトリガー２１を使用したが、本数に限定され
るものではなく、また自走台車９を安定停止させる手段
であれば、ヒューム管内壁左右を突っ張る手段であって
もよい。

【００２３】そして、自走台車９上の中央部左右に配設
された減速機付モーター１５の回転を、自走台車下面に
支持された二個の駆動輪１６に各独立して伝達するよう
にした傾斜修正手段は、図６に示すように、タイミング
プーリー２２、タイミングベルト２３、ベアリング２４
とから構成されている。

【００２４】また、アウトリガー駆動手段としては、図
７に示すように、正逆回転モーター２５の軸の回転を傘
歯車２８を介して、ウォームギア２６とウォームホイー
ル兼ナット２７を回転させ、ボールネジで構成されるア
ウトリガー２１を上下方向に駆動するようになってい
る。

【００２５】なお、ヒューム管内を無軌道で走行する自
走台車は、通常、自走台車自身のバランスの乱れやヒュ
ーム管の埋設状態がカーブしていることから、自走台車
の重心がヒューム管の垂直方向中心線からずれるため
に、ヒューム管内部で走行方向に対して横方向の高さに
差が生じるものである。

【００２６】例えば、右にずれた場合には右上りにな
り、この傾斜を放置しておくと、時として自走台車の転
倒を引き起こしたり、測量を困難若しくは不可能にす
る。

【００２７】しかし本発明の自動測量用自走装置は、自
走台車の傾斜角を検出する二軸傾斜計１４からなる傾斜
角検出装置部と、自走台車上の中央部の左右に配設され
た減速機付モーター１５の回転を自走台車下面支持され
たプラスチック製の二個の駆動輪１６に各独立して伝達
するようにした傾斜修正手段を具備しているために、傾
斜を修正することができる。

【００２８】例えば、右側の駆動輪の速度を左側の駆動
輪より遅くすることで右に向きを変え、逆にすれば左に
向きを変えるから、自走台車が右上りの時は左に向きを
変えることで、またその逆の場合は右に向きを変え、こ
の動作を素早く繰り返すことによって、自走台車は安定
状態姿勢を保ったまま走行する。

【００２９】

【発明の効果】上記説明した推進掘削によるヒューム管
埋設工法と自動測量用自走装置によれば、無軌道の自走
台車を使用することから、台車走行用レールの敷設、撤
去の作業の必要性がないとともに、測量要員が一人で測
量を行うことが可能となり、掘削工事、特にカーブ掘削
の工期の短縮、測量要員の削減、苦渋作業からの解放を
達成することができる推進掘削によるヒューム管埋設工
法と該工法に使用する自動測量用装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヒューム管埋設工法の平面略図で
ある。

【図２】ヒューム管内壁に反射鏡を設置する手順の説明
図である。

【図３】自動測量装置の側面図である。

【図４】自動測量装置の平面図である。

【図５】自動測量装置の正面図である。

【図６】駆動輪の駆動手段の説明図である。

【図７】アウトリガー駆動部の説明図である。

【符号の説明】

１ヒューム管２掘削ビット３中折れ部分４トンネル掘
削装置５立坑６後押しジャ
ッキ７掘削穴８泥９自走台車１０自動追尾式ト
ータルステーション１１電力供給用バッテリー１２台車制御用マイクロコンピューター１３測量制御用マイクロコンピューター１４二軸傾斜計１５減速機付
モーター１６駆動輪１７ブレーキ
手段１８エンコーダー１９バンパー
スイッチ２０補助輪２１アウトリ
ガー２２タイミングプーリー２３タイミン
グベルト２４ベアリング２５正逆回転
モーター２６ウォームギア２７ウォーム
ホイール兼ナット２８傘歯車Ｍ反射鏡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】埋設すべきヒューム管の外径よりも径の
大きい掘削ビットを具備すると共に中折れ部分を具備し
たトンネル掘削装置に連続させて、立坑に配設された後
押しジャッキの押し出し動作と引っ込め動作により、ヒ
ューム管を順次継ぎ足すとともに、掘削穴とヒューム管
の外周面の間に泥を充填しつつ推進掘削するヒューム管
埋設工法において、順次継ぎ足すヒューム管の内壁に両
側から測量可能な反射鏡を配設するとともに、ヒューム
管内を無軌道走行する自走台車に自動追尾式トータルス
テーションを搭載して、立坑に予め設置された基準反射
鏡を起点とし、前記反射鏡と前記自動追尾式トータルス
テーションとによる三角測量方法を用いて、自走台車に
搭載した自動追尾式トータルステーションの座標を求め
て距離と角度からヒューム管の内壁に配設した反射鏡の
座標を求め、この動作をトンネル掘削装置まで繰り返す
ために自走台車を前進させて、トンネル掘削装置の方
位、座標を求めた後、自走台車を最後部のヒューム管ま
で後退させ、該台車の前進と後退を、後押しジャッキの
押し出し動作と引っ込め動作の間毎に行い、次回の掘削
作業における修正データーを掘削作業者に通信手段によ
り認知させ、掘削方向を修正するようにしたことを特徴
とする推進掘削によるヒューム管埋設工法。
【請求項２】埋設されたヒューム管内を無軌道で自走
する装置であって、自動追尾式トータルステーション、
電力供給用バッテリー及び台車制御用マイクロコンピュ
ーターを搭載した台車に、該台車の傾斜角を検出する傾
斜角検出装置部と、台車上中央部の左右に配設された減
速機付モーターの回転を台車下面に支持された駆動輪に
個別に伝達するようにした傾斜修正手段と、走行停止の
ためのブレーキ手段と、傾斜角度を検出して前記傾斜修
正手段を制御し走行距離を検出するためのエンコーダー
と、台車の前後の下面に配設されヒューム管内壁に接触
して自転する補助輪と、自動追尾式トータルステーショ
ンで測量を行う場合に台車を固定させるための安定固定
手段とを具備させ、前記傾斜角検出装置部からの検知信
号に基づき前記台車制御用マイクロコンピューターを介
して傾斜修正手段を制御して、台車を常に安定状態に維
持するようにしたことを特徴とする推進掘削によるヒュ
ーム管埋設工法において使用する自動測量用自走装置。