JPH08184437A - トンネル掘削機の測量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トンネル掘削機を計画トンネル線上に沿って
掘削制御するための測量器やターゲットの盛り替えを能
率よく行なえるようにする。 【構成】 トンネル掘削機１に設置したターゲット２を
視準しながらその座標を測定する測量器４と、これらの
後方の既知な位置に設置されるターゲット6a、6bとをそ
れぞれ軌道８上を走行可能な架台３、5a、5b上に設置
し、これらの架台３、5a、5bを単独的に測量器４によっ
て互いに視準可能な所望の位置まで移動させるようにす
ると共に架台３、5a、5bの走行車輪24を軌道８に対して
設置、離脱自在とし、さらに、架台３、5a、5bにジャッ
キ27、27a 、27b によりトンネル壁面に着脱させるグリ
ッパ部材26、26a 、26b を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削機の掘進
方向を求める測量装置において、測量器の盛り替えが能
率よく行えるトンネル掘削機の測量装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】岩盤を掘削するＴＢＭ（トンネルボーリ
ングマシン）機や、地盤を掘削するシールド機によって
トンネルを掘削する場合、ＴＢＭ機やシールド機等のト
ンネル掘削機を計画線上に沿って正確に掘進させる必要
がある。このため、従来から、トンネル掘削機の位置並
びに方向を測量装置によって測定し、トンネル掘削機が
計画線に沿うようにその掘進方向を制御している。

【０００３】このような測量装置としては、一般に、ト
ンネル掘削機に装着されたターゲットと、トンネル掘削
機の後方側に設置された測量器と、該測量器の後方にお
けるトンネル内の座標値が既知な２点に設置されるター
ゲットとからなり、測量器から後方２か所の座標値の既
知な点に設置されたターゲットを視準することによって
測量器の座標を測定すると共に該測量器によってトンネ
ル掘削機に装着されたターゲットを視準してこのターゲ
ットの座標を求め、これらの座標をコンピュータによっ
てトンネル計画線と比較しながらトンネル掘削機の掘進
方向を制御している。そして、トンネル掘削機が一定ス
トローク分掘進すれば、上記測量器や座標の既知な位置
に設置される後方のターゲットを次の位置に盛り替え
し、再びトンネル掘削機を方向制御しながらトンネル掘
削を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測量器
の設置は人手によってトンネル壁面にＬ字形状の支持金
具を固定し、この支持金具に装着しているものであるか
ら、トンネル壁面に対する支持金具の着脱作業に著しい
手間を要し、一定ストローク分のトンネル掘削後、測量
器を次の位置まで移設させる、所謂、盛り替え作業が煩
雑化するという問題点がある。さらに、トンネル工事に
おいては、トンネル掘削機に後続して各種設備機器を備
えた後続台車や運搬装置等が存在しているために、測量
器からターゲットを視準できる空間面積や距離が制限さ
れ、特に、曲線トンネル施工時にはその視準範囲が限定
されて測量器の盛り替えを頻繁に行わなければならな
く、上記のように人手による盛り替え作業では著しい手
間と労力を要する上に作業能率を低下させるという問題
点があった。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは測量器を人手による
ことなく視準が可能に位置まで自由に移動、固定可能に
して測量器の盛り替えを円滑且つ確実に行なえるように
したトンネル掘削機の測量装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のトンネル掘削機の測量装置は、ターゲットを
装着しているトンネル掘削機の後方近傍部に測量器を設
置すると共にこの測量器の後方の位置既知点にターゲッ
トを設置してなるトンネル掘削機の測量装置において、
上記測量器をトンネル長さ方向に走行自在に配設した架
台上に設置し、該架台にトンネル壁面に対して着脱自在
な固定手段を設けた構造としている。

【０００７】また、請求項２に記載した発明は、上記位
置既知点に設置するターゲットもトンネル長さ方向に走
行自在に配設した後側架台上に配設し、この後側架台に
トンネル壁面に対して着脱自在な固定手段を設けてなる
構造を有している。

【０００８】さらに、請求項３に記載した発明は、上記
測量器と後方のターゲットとの架台は、門形形状の枠体
の下端に車輪を上下、昇降自在に配設してトンネル底面
に敷設した軌道上に該車輪を設置、離脱自在としてあ
り、さらに、上記固定手段は、枠体の両側部にジャッキ
によって出没自在なグリッパ部材を配設し、このグリッ
パ部材をトンネル壁面に着脱させるように構成している
ものである。

【０００９】

【作用】測量器後方のトンネル内の座標値が既知な点に
ターゲットを設置したのち、測量器を配設している架台
をトンネル長さ方向に移動させて上記ターゲットを視準
し得る位置に固定する。この固定は、架台に設けた固定
手段をトンネル壁面に圧着させることによって確実に行
われる。固定後、測量器から後方の上記ターゲットを視
準して測量器の座標を演算する。この場合、測量器の座
標を測定するには測量の基準点となる２基のターゲット
が必要であり、測量器の後方に配設するターゲットが１
基の場合にはトンネル掘削機に装着しているターゲット
を基準点として用いて該ターゲットにも視準することに
より測量器の座標を設定する。

【００１０】さらに、測量器をトンネル掘削機側のター
ゲットに視準してその測定値をコンピュータによって演
算し、トンネル計画線と比較する。そして、測量器を固
定した状態でトンネル掘削機を掘進させる。この際、測
量器で常にトンネル掘削機に装着しているターゲットを
追跡するように視準させながらトンネル掘削機の位置と
方向を測量、演算してトンネル掘削機をトンネル計画線
に沿って方向に制御しながら掘進させるものである。

【００１１】トンネル掘削機によって所定長のトンネル
部分が掘削されると、測量器の設置架台の固定を解き、
該架台を前進させて再び上記同様にその座標を測定する
と共にトンネル掘削機の位置と方向を測量しながらトン
ネル計画線に沿ってトンネル掘削機を掘進させる。

【００１２】こうして、測量器を有する架台を自動的に
移動、固定させながら一定長のトンネル掘削を順次行っ
ていくものであるが、測量器が前進すればその後方のト
ンネル内の座標値が既知な点に設置しているターゲット
を視準できなくなる場合、ターゲットを前進、移動させ
る必要がある。この場合、このターゲットも測量器と同
様にトンネルの長さ方向に移動、固定自在な架台に設置
しておくことにより、測量器と共にその盛り替え作業が
能率よく行なえるものである。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図１、図２において、トンネル掘削機の測量装置は、ト
ンネル掘削機１の適所に設置されたターゲット２と、ト
ンネル掘削機１の後方近傍部に配設された走行自在な架
台３上の測量器４と、この測量器５から後方のトンネル
内に走行自在に配設された前後架台5a、5b上のターゲッ
ト6a、6bとからなり、これらのターゲット２、測量器
４、後方側のターゲット6a、6bは、トンネル内の適所に
配設されたコンピュータ７の演算器7aに電気的に接続し
てあり、さらにこの演算器7aを制御盤7bに接続して該制
御盤7bからの指令によりトンネル掘削機１の掘進方向を
制御させるように構成している。上記ターゲット２、6
a、6bは入射光を平行に反射するコーナキューブでもよ
く、この場合はターゲットと演算器とを電気的に接続し
なくてよい。

【００１４】トンネル掘削機１は、図においては岩盤に
トンネルを掘削するＴＢＭ機であって、外周四方にトン
ネル壁面にジャッキによって着脱自在に圧着するサポー
ト部材12を備えた本体11と、この本体11の前面側に回転
自在に装着されたカッターヘッド13と、本体11と一体で
且つ本体11から後方に延設しているビーム体14と、ビー
ム体14の長さ方向の中間部に配設された推進反力機構兼
方向修正機構15と、本体11の推進ジャッキ16と、ビーム
体14の後端を支持するリヤサポート17及び、掘削ズリ排
出用コンベア（図示せず）とから構成されている。

【００１５】上記方向修正機構15は図３に示すように、
ビーム体14の長さ方向の中間部を長さ方向に摺動可能に
受止した断面Ｕ字状のビーム受15a と、このビーム受15
a の下面側にトンネルＴの径方向に向けて水平状に配設
した左右ジャッキ15b 、15bと、これらのジャッキ15b
、15b のロッド端に取付けたグリッパシュー15c と、
上記ビーム受15a と左右ジャッキ15b 、15b とを連結し
ているビーム体上下動用ジャッキ15d 、15d とからな
る。また、上記推進ジャッキ16、16は本体11の背面両側
部と上記グリッパシュー15c 、15c 間に夫々連結してい
る。

【００１６】一方、このトンネル掘削機１の後方に配設
された測量器設置架台３とターゲット設置架台5a、5bと
の構造は、図４に示すように、横材21の両側端に脚柱材
22、22を固着して門形形状の枠体20を形成すると共にそ
の両側脚柱材22、22の下端に内方向に向かって突設した
車輪取付部材23、23に外端部を上下回動自在に軸支して
あり、これらの取付部材23の内端部下面に回転自在に軸
支した車輪24を、各種機器を搭載してなる後続台車（図
示せず）走行用広軌道８上を走行させるようにしてい
る。さらに、両側脚柱材22、22の上下部にジャッキ25、
25を装着し、これらのジャッキ25、25のロッド端に固着
したグリッパ部材26をトンネル壁面ｔに圧着、離間自在
にしていると共に上記車輪取付部材23と脚柱材22間をジ
ャッキ27によって連結して、該ジャッキ27を伸縮させる
ことにより車輪24を広軌道８に設置、離脱自在に構成し
てなるものである。なお、理解を容易にするために架台
5a、5bの枠体を構成する各部材については、ジャッキ25
a 、25b 等のように夫々の符号のあとにａ、ｂを付して
区別する。

【００１７】後続台車走行用広軌道８と共にトンネル底
面に敷設された狭軌道９は、掘削ずりを排出するトロ台
車（図示せず）の走行用として使用される。また、これ
らの架台３及び5a、5bの門形形状の枠体20、20a 、20b
で囲まれた空間部はトロ台車が通過可能な大きさの空間
部に形成されている。そして、先行側の架台３の枠体20
の上端中央部に測距、測角機能を有するトランシット等
からなる測量器４が固定的に設置されてあり、後続側の
前後架台5a、5bにおいては、一方の架台5aの枠体20a の
上面１側端にターゲット6aを、他方の架台5bの枠体20b
の上面他側端にターゲット6bを固定的に設置しているも
のである。

【００１８】また、上記架台３及び5a、5bは、車輪取付
部材23、23a 、23b に装着した各々がモータ28、28a 、
28b によって車輪24を回転させることにより軌道８上を
走行可能に構成され、その移動量は上記コンピュータ７
によって制御される。なお、このようなモータ28、28a
、28b の駆動によって架台３及び5a、5aを走行可能と
する以外に、後続台車やトンネル掘削機１にこれらの架
台３、5a、5aを盛り替え用ジャッキやチエーンブロック
等（図示せず）を介して連結して後続台車と一体的に或
いは相対的に走行、停止させるように構成しておいても
よい。

【００１９】次に、このように構成した測量装置を使用
してトンネル掘削機１の掘進方向を制御しながらトンネ
ルを掘削する方法を、図５に示したブロック図に基づい
て説明する。まず、架台5a、5bを移動させてこれらの架
台5a、5b上に設置しているターゲット6a、6bをトンネル
内に配設し、その状態でジャッキ25a 、25b を伸長させ
てグリッパ部材26a 、26b をトンネル壁面ｔに圧着させ
ることによりターゲット6a、6bをその位置で固定状態に
すると共に車輪取付部材23a 、23b を夫々のジャッキ27
a 、27b の収縮によって上方に回動させ、車輪24a 、24
b を広軌道８から浮かせた状態にして広軌道８からの振
動等がターゲット6a、6bに伝達しないようにし、適宜測
量手段によってターゲット6a、6bの座標値を求め、これ
らのターゲット6a、6bを既知な点で常に正確に設置した
状態を維持する。

【００２０】しかるのち、測量器４の架台３を後方のタ
ーゲット6a、6b及びトンネル掘削機１側のターゲット２
を視準可能な所望の位置まで前進させ、その位置でジャ
ッキ25、25を伸長させてグリッパ部材26をトンネル壁面
ｔに圧着させることにより測量器４を設置した架台３を
固定状態にすると共に車輪取付部材23をジャッキ27の収
縮によって上方に回動させ、車輪24を広軌道８から浮か
せた状態にして広軌道８からの振動等が測量器４に伝達
しないようにする。

【００２１】この状態にして測量器４を後方のターゲッ
ト6a、6bに視準し、これらのターゲット6a、6bの既知点
を基準点として該測量器４の座標をコンピュータ７によ
って演算、設定させる。しかるのち、該測量器４をトン
ネル掘削機１のターゲット２に向けて該ターゲット２の
座標位置を測量しながらトンネル掘削機１によって掘進
する。この時、測量器４によってトンネル掘削機１のタ
ーゲット２を常時追跡測量してコンピュータ７に入力
し、掘削位置における該ターゲット２の座標と予めコン
ピュータ７に記憶させている計画トンネル線の座標位置
と比較してトンネル掘削機１の方向を制御しなから掘進
させる。

【００２２】この方向制御は、制御盤7bによってトンネ
ル掘削機１の方向修正機構15を操作させることによって
行われれる。即ち、図３において、トンネル掘削機１の
方向修正機構15の両側グリッパシュー15c 、15c を掘削
地盤に圧着させた状態で方向修正機構15に装着している
ジャッキ15d を伸縮させると、ビーム受15a が上下方向
に移動して該ビーム受15a 上に中間部が載置されている
ビーム体14がサポート部材12を支点として上下に移動
し、本体11に配設しているカッターヘッド13が上下方向
に移動する。

【００２３】また、方向修正機構15の一方のグリッパシ
ュー15c を伸長させ、他方のグリッパシュー15c をその
伸長量に同調して収縮させると、ビーム体14がサポート
部材12を支点として左右に振れ、カッターヘッド13が左
右方向に傾動する。従って、カッターヘッド13を上記指
令に応じた向きに方向修正機構15の作動範囲内で自動的
に指向させることができ、カッターヘッド13を回転させ
ると共に地盤に圧着したグリッパシュー15c 、15c を支
点として推進ジャッキ16、16を作動させることによりト
ンネル掘削機１が所定の方向に向いた状態で掘進するも
のである。

【００２４】こうして、１ストローク分、（トンネルの
掘削面にセグメント覆工が施工される場合にはそのセグ
メント１リング分に相当する１スパン分）のトンネル部
分が掘削されると、次のストローク分の掘削に移る。こ
の際、次のスクローク分の測量に障害物がなくて測量器
４により視準が可能な場合には、該測量器４や後方のタ
ーゲット6a、6bの位置を盛り替えすることなく掘削を続
行する。

【００２５】一方、測量器４によってトンネル掘削機１
のターゲット２を視準できなくなる場合には、さらに測
量器４を盛り替えることによって後方のターゲット6a、
6bが視準できなくならないか検討し、視準できなくなる
場合には測量器４よりも先に基準点6a、6bを盛り替えな
ければならない。

【００２６】これらのターゲット6a、6bを盛り替えるに
は、盛り替え前のこれらのターゲット6a、6bと測量器４
及びトンネル掘削機１側のターゲット２の座標値が知ら
れているので、まず、一方のターゲット6aとトンネル掘
削器１側のターゲット２を基準点として測量器４によ
り、移動させた他方のターゲット6bの位置を測量してコ
ンピュータ７に比較演算させ、該ターゲット6bを座標の
既知な１点（基準点）とし、次いで一方のターゲット6a
を移動させたのち、他方のターゲット6bとトンネル掘削
器１側のターゲット２を基準点として同様に一方のター
ゲット6aの座標値を求め、他の基準点とする。

【００２７】この基準点の盛り替えが終了するか、基準
点の盛り替えの必要のないときは、測量器４をトンネル
掘削機１のターゲット２や後方のターゲット6a、6bを視
準可能な所望の位置まで前進させ、その位置における測
量器４の座標をターゲット6a、6bの既知点を基準点とし
て求め、コンピュータ７に入力する。

【００２８】なお、測量器４やターゲット6a、6bの移動
は、夫々の架台３、5a、5bの車輪取付部材23、23a 、23
b を降下させて車輪24、24a 、24b を広軌道８上に設置
させたのち、グリッパ部材26、26a 、26b をトンネル壁
面ｔから離脱させ、架台３、5a、5bをモータ28、28a 、
28b 等によって前進させる。上記位置まで前進した架台
３、5a、5bの固定は上述したようにグリッパ部材26、26
a 、26b をトンネル壁面ｔに圧着させると共に車輪24、
24a 、24b を広軌道８から離脱させることによって行
う。

【００２９】上記のように測量器４やターゲット6a、6b
の盛り替えを行ったのち、再び測量器４によってトンネ
ル掘削機１のターゲット２を追跡視準しながらトンネル
掘削機１の掘進方向を計画トンネル線に沿うように掘進
させ、この作業を繰り返し行ってトンネルを築造してい
くものである。

【００３０】なお、以上の実施例においては、ターゲッ
ト２はトンネル掘削機１に固定的に設置され、同様に、
測量器４も架台３上に固定的に設置されているが、少な
くともいずれか一方を左右方向に移動、固定自在に配設
しておいてもよい。例えば、図２において矢印で示した
ように、測量器４を架台３上に左右移動自在に配設して
おくと、ターゲット２、6a、6bに対して視準が可能な位
置までその測量器４を左右に移動させることができ、盛
り替えの作業性を一層向上させることができるものであ
る。また、これらのターゲット２及び測量器４は上下方
向にも移動可能にしておいてもよい。また、基準点6a、
6bの盛り替え回数は測量器４の盛り替えよりも少ないの
で、必ずしも架台5a、5bに固定しなくても従来の方法に
よってトンネル壁面に取付けるようにしてもよい。ま
た、後方の基準点は必ずしも２点でなくてもトンネル掘
削機側のターゲット２を基準点にすることにより１点で
もよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ターゲッ
トを装着しているトンネル掘削機の後方近傍部に測量器
を設置すると共にこの測量器の後方の位置既知点にター
ゲットを設置してなるトンネル掘削機の測量装置におい
て、上記測量器をトンネル長さ方向に走行自在に配設し
た架台上に設置し、該架台にトンネル壁面に対して着脱
自在な固定手段を設けているので、トンネル壁面に対し
て従来から行われていた人手による測量器の煩雑な着脱
作業を全面的に排除して、架台を迅速且つ確実に所望の
位置まで走行させて該架台上の測量器を固定、設置させ
ることができ、測量器の盛り替え作業が円滑に行えて作
業能率を向上させることができるものである。

【００３２】さらに、ターゲットに対して測量器の視準
の妨げとなる障害物が存在する場合や視準ができなくな
る場合には、測量器を速やかに視準が可能な位置まで移
動させて測定を行うことができる。同様に、請求項２に
記載した発明のように、位置既知点に設置するターゲッ
トもトンネル長さ方向に走行自在に配設した架台上に配
設し、この架台にトンネル壁面に対して着脱自在な固定
手段を設けておくことによってこのターゲットを測量器
により視準が可能な位置まで自動的に移動、固定が行
え、その盛り替え作業が能率よく行なえるものである。

【００３３】また、請求項３に記載したように、上記測
量器と後方のターゲットとの架台として、門形形状の枠
体の下端に車輪を上下、昇降自在に配設してトンネル底
面に敷設した軌道上に該車輪を設置、離脱自在とし、さ
らに、上記固定手段として、枠体の両側部にジャッキに
よって出没自在なグリッパ部材を配設し、このグリッパ
部材をトンネル壁面に着脱させるように構成しているの
で、ジャッキの作動によりグリッパ部材をトンネル壁面
に着脱させることによって測量器やターゲットを配設し
た架台を簡単且つ強固に所定位置に固定させることがで
きると共に、車輪を軌道上から外すことによって軌道か
らの振動等の悪影響を受けることがなく、精度のよい測
量が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネル掘削状態を示す全体の簡略側面図、

【図２】その簡略平面図、

【図３】方向修正機構部分の縦断正面図、

【図４】架台の簡略正面図、

【図５】掘削制御を説明するためのブロック図。

【符号の説明】

１ トンネル掘削機 ２、6a、6b ターゲット ３、5a、5b 架台 ７ コンピュータ ８ 軌道 15 方向修正機構 24、24a 、24 車輪 26、26a 、26 グリッパ部材 27、27a 、27 ジャッキ

フロントページの続き (72)発明者 大塚 勝司 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 井上 哲 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 背野 康英 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 園部 富士雄 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲットを装着しているトンネル掘削
   機の後方近傍部に測量器を設置すると共にこの測量器の
   後方の位置既知点にターゲットを設置してなるトンネル
   掘削機の測量装置において、上記測量器をトンネル長さ
   方向に走行自在に配設した架台上に設置し、該架台にト
   ンネル壁面に対して着脱自在な固定手段を設けているこ
   とを特徴とするトンネル掘削機の測量装置。
2. 【請求項２】 上記位置既知点に設置するターゲットも
   トンネル長さ方向に走行自在に配設した後側架台上に配
   設され、この後側架台にトンネル壁面に対して着脱自在
   な固定手段を設けていることを特徴とする請求項１記載
   のトンネル掘削機の測量装置。
3. 【請求項３】 上記測量器と後方のターゲットとの架台
   は、門形形状の枠体の下端に車輪を上下、昇降自在に配
   設してトンネル底面に敷設した軌道上に該車輪を設置、
   離脱自在としてあり、さらに、上記固定手段は、枠体の
   両側部にジャッキによって出没自在なグリッパ部材を配
   設し、このグリッパ部材をトンネル壁面に着脱させるよ
   うに構成していることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載のトンネル掘削機の測量装置。