JPH0875463A - シールド機の掘進確認測量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールド工事におけるシールド機の掘進確認
測量方法の省力化乃至は無人化を図る。 【構成】 シールド機７後方の断面空間に、後方設備の
ほぼ全長に亘って設置される可撓性の軌道１ａと同軌道
両端の直線部１ｂの延長上に設置される前後両トータル
ステーション２，３からなり、前記軌道両端の直線部に
設けた両発着基点５間に、ジャイロ１４と光電センサー
１３を搭載したシャトル４を走行させるように構成し、
後部のトータルステーションが座標既知の視準点１０を
視準して得た自己位置を基準にシャトルの軌跡データか
ら前部トータルステーションの位置座標を求め、同前部
トータルステーションからシールド機の複数の定点を視
準点して、同シールド機の位置、姿勢を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】シールド工法においては、シール
ド機の掘進方向を常時監視しておき、計画線からのずれ
が大きくなる前に軌道修正を行う必要がある。本発明は
そのためにシールド機の現在位置と姿勢を測定するもの
であって、小口径あるいは急曲線シールド工事などに好
適なシールド機の掘進確認測量方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のシールド工法においては、シール
ド機がセグメント数リング分掘進する毎に掘進を止め、
トンネル内に延伸されてきた測点を基準にトータルステ
ーションを据付けて測量を行い、シールド機を直接視準
してその位置、姿勢を確認していた。

【０００３】最近ではシールド機自体に同シールド機の
掘進軌跡を認識するシステムが装備されるようになった
が、信頼度の点で十分といえず、測量頻度が少なくなっ
たとはいうものの、従来通りの確認測量は行われてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この測量には
人手を要し、且つ坑内の測量作業であり、特にシールド
機の手前数十メートルは、後方設備の狭い空間を使用し
て測量するため、過酷な作業が強いられる。しかもこの
測量作業は掘進作業と同時に併行して行うことはでき
ず、掘進を止めるか、測量員の残業を余儀なくされてい
る。このためシールド工事での作業におけるシールド機
の掘進確認測量方法の省力化、ないしは無人化が望まれ
ている。

【０００５】このためシールド機の後方から坑内搬送車
の通路や配管類の敷設位置を回避して設置された既知点
のトータルステーションで、直接シールド機を視準でき
れば問題はないが、後方設備によって視界が遮ぎられる
ので、既知点のトータルステーションからの直接視準は
無理がある。そこでシールド機と後方の既知点との両方
が視準可能な位置は、後方設備の中間ということになる
が、そこでも両側同時にしかも各々複数点の視準は困難
であるので、目的とする視準のできる前後の２点間の位
置関係を光学的計測方法を用いずに計測をする手段が必
要となる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るシールド機
の掘進確認測量方法はこのような要請に即応するように
提案されたもので、シールド機後方の断面空間に後方設
備全長に亘って設置される可撓性の軌道と、同軌道両端
の直線部の延長上に設置される前後２台のトータルステ
ーションからなり、前記軌道両端の直線部に設けた両発
着基点間にジャイロと走行距離計を搭載したシャトルを
走行させるように構成し、後部のトータルステーション
が既知の座標視準点を視準して得た自己位置を基準に、
シャトルの軌跡データから前部トータルステーションの
位置座標を求め、同前部トータルステーションからシー
ルド機の複数の定点を視準して同シールド機の位置、姿
勢を計測するように構成されたものである。

【０００７】また前記軌道はシールドトンネル軸線の屈
曲に追従した曲線状で、同軌道中心の距離は変化しない
形態とし、同軌道中心に標尺を設置し、シャトルはこれ
に搭載した光電センサーで前記標尺の目盛をカウントし
て移動距離を計測するように構成されている。更に前記
シャトルは走行を無線で制御する機構とし、走行軌跡の
データも無線で固定地点に送信される受発信機を装備
し、前記トータルステーションにＣＣＤ( charge coupl
ed device ) カメラを搭載し、遠隔操作型のトータルス
テーションを構成し、同カメラによる画像によってモニ
タースクリーンをみながら確認測量するものである。

【０００８】更にまた前記シャトル及びトータルステー
ションに搭載された計測機のデータ及び画像データを常
時トンネル坑外の操作室に通信し、随時トータルステー
ションの遠隔視準でシールド機の位置、姿勢を認知する
ように構成されている。

【０００９】

【作用】本発明は前記したように、シールド機後方の断
面空間に後方設備全長に亘って設置される可撓性軌道の
両端の直線部延長上に設置した前後トータルステーショ
ンのうち後部トータルステーションによって既知の座標
視準点を視準して軌道後部座標を認知する。これと同時
に前記軌道後端の直線部の方位が分り、これによって後
部シャトル発着基点の座標と、同シャトルに搭載された
ジャイロの初期設定方位が定まる。

【００１０】次いで前記シャトルを前部の発着基点に向
けて発進させ、同シャトルの走行距離と方位の変化デー
タから軌跡を算出し、前部シャトル発着基点の座標を得
る。同時に前記軌道前端の直線部の走行で軌道端部の方
位と、同軌道前端の直線部の延長上の前部トータルステ
ーションの座標が認知される。而して同前部トータルス
テーションからシールド機の複数の既知の座標視準点を
視準することによって、シールド機の位置、姿勢を確認
することができる。

【００１１】また前後２台のトータルステーションの視
準画像とデータ、及びシャトルの計測データをトンネル
坑外の操作室に送信すれば、ターニングポイントの盛り
替え以外は随時操作室において遠隔で確認測量ができ
る。なお前記シャトルは往復させることによって軌跡の
精度を上げることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例について説明す
る。図１はシールド機による掘進中のシールドトンネル
の切羽付近の平面図を示し、測量装置と視準点の位置関
係を示す。１はシールド機後方の空間に後方設備全長に
亘って配設された軌道、２は前部トータルステーショ
ン、３は後部トータルステーションである。

【００１３】前記軌道１は後方設備のほぼ全長に亘って
設置された可撓性の軌道１ａと、同軌道１ａ両端の直線
部１ｂとよりなり、同各直線部の延長上に夫々前部トー
タルステーション２、後部トータルステーション３が設
置されている。４はジャイロと走行距離計を搭載したシ
ャトル、５及び６は夫々シャトルの発着基点と方位確定
点で両者間の軌道は直線である。なお前後トータルステ
ーション２，３の固定芯はシャトルの発着基点５、方位
確定点６の延長上の定点となっているが、直線５，６と
の相対位置が明確であればどこでもよい、シールド機７
には視準点８が設置されている。図中１０は後部トータ
ルステーション３の後方において覆工されたトンネル９
に設置された座標既知の視準点（定点）である。

【００１４】図２は軌道を２本のレールにした例で、レ
ール１２の中央には標尺１１が敷設され、光電センサー
１３とジャイロ１４が搭載されたシャトル４がレール１
２上を走行するもので、光電センサー１３が非接触で標
尺１１の上を通過しながら移動距離を計測するものであ
る。図３は軌道をモノレールとしてシャトル４を懸垂型
としたものである。

【００１５】図４は覆工されたトンネル９部分におい
て、後方設備１５の上に図２に示したタイプの軌道を設
置した場合を示す。図５は本発明における軌道装置（ツ
インヘッド・オービット）の端部を２条のレールで示し
たものである。図示の実施例は前記したように構成され
ているので、その作用を図１について説明すると、後部
トータルステーション３によって座標既知の視準点１
０，１０を視準することによって軌道１の後部座標を認
知し、これと同時に軌道後端の直線部１ｂの方位が判
る。これによって後部側のシャトル発着基点５の座標を
得る。これと同時に軌道１前端の直線部１ｂの方位とそ
の先端の前部トータルステーション２の座標が認知され
る。

【００１６】同前部トータルステーション２からシール
ド機７の複数の定点を視準することによって、同シール
ド機７の位置、姿勢を確認することができる。また前後
２台のトータルステーションの視準画像とデータ及びシ
ャトル４の計算データをトンネル坑外の操作室に送信す
ればターニングポイントの盛り替え以外は随時操作室に
て遠隔で確認測量ができる。またシャトル４は往復動さ
せることによって軌跡の精度を上げることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば前記したように、シール
ド機後方のトンネル断面空間に後方設備のほぼ全長に亘
って延びる可撓性軌道と、同軌道両端の直線部の延長上
に前後２台のトータルステーションを設置し、前記軌道
両端の直線部にジャイロ及び走行距離計を搭載したシャ
トルを走行せしめ、後部のトータルステーションが既知
の座標視準点を視準して得た自己位置を基準として、シ
ャトルの軌跡データから前部トータルステーションの位
置座標を求め、同前部トータルステーションからシール
ド機の複数の定点を視準することによって、同シールド
機の位置、姿勢を、前後両側同時にしかも各々複数点の
視準が困難な小口径シールド工事、急曲線シールド工事
の場合、目的とする視準のできる前後２点間の位置関係
を光学的計測方法を用いずに正確に計測しうるものであ
る。

【００１８】請求項２の発明は、前記軌道はシールド機
の屈曲に追従して曲線状となるが、同軌道の中心の距離
は変化しない形態とし、同軌道の中心に標尺を設置し、
前記シャトルに搭載した光電センサーの如き走行距離計
で標尺の目盛をカウントすることによりシャトルの移動
距離を自動的に計測し、同シャトルの軌跡データを求
め、これによって前記したようにシールド機の位置、姿
勢を計測しうるものである。

【００１９】請求項３の発明は前記シャトルを無線で制
御する機構とし、同シャトルの走行軌跡データも無線に
よって所要の固定地点に送信されるように受発信機を装
備し、前記トータルステーションもＣＣＤカメラを搭載
した遠隔操作型のトータルステーションとすることによ
って遠隔操作を可能ならしめたものである。請求項４の
発明は、前記したシャトル及びトータルステーションに
搭載された計測機のデータ、及び画像データを常時トン
ネル坑外の操作室に通信し、随時トータルステーション
の遠隔視準でシールド機の位置、姿勢を認知し、シール
ド機の掘進確認測量を遠隔操作によって行うことができ
るようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシールド機の掘進確認測量方法の
実施状況を示す掘進中のトンネル切羽付近の平面図で、
測量装置と視準点との位置関係を示す。

【図２】本発明の実施例を示し、中間に標尺が敷設され
た２条のレール上を光電センサーとジャイロを搭載した
シャトルが走行する状態を示す横断面図である。

【図３】軌道をモノレールとしてシャトルを懸垂型とし
た他の実施例を示す横断面図である。

【図４】覆工されたトンネル部分において、後方設備上
に図２に示した軌道を敷設した実施例を示す横断面図で
ある。

【図５】本発明における軌道端部構造を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 軌道 １ａ 可撓性の軌道 １ｂ 直線部 ２ 前部トータルステーション ３ 後部トータルステーション ４ シャトル ５ シャトルの発着基点 ６ 方位確定点 ７ シールド機 ８ 視準点 ９ トンネル １０ 座標既知の視準点 １１ 標尺 １２ レール １３ 光電センサー １４ ジャイロ １５ 後方設備

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド機後方の断面空間に後方設備の
   ほぼ全長に亘って設置される可撓性の軌道と、同軌道両
   端の直線部の延長上に設置される前後２台のトータルス
   テーションからなり、前記軌道両端の直線部に設けた両
   発着基点間にジャイロと走行距離計を搭載したシャトル
   を走行させるように構成し、後部のトータルステーショ
   ンが既知の座標視準点を視準して得た自己位置を基準
   に、シャトルの軌跡データから前部トータルステーショ
   ンの位置座標を求め、同前部トータルステーションから
   シールド機の複数の定点を視準して同シールド機の位
   置、姿勢を計測することを特徴とするシールド機の掘進
   確認測量方法。
2. 【請求項２】 前記軌道はシールドトンネル軸線の屈曲
   に追従した曲線状で、同軌道中心の距離は変化しない形
   態とし、同軌道中心に標尺を設置し、シャトルはこれに
   搭載した光電センサーで前記標尺の目盛をカウントして
   移動距離を計測する請求項１記載のシールド機の掘進確
   認測量方法。
3. 【請求項３】 前記シャトルは走行を無線で制御する機
   構とし、走行軌跡のデータも無線で固定地点に送信され
   る受発信機を装備し、前記トータルステーションにＣＣ
   Ｄカメラを搭載し、遠隔操作型のトータルステーション
   を構成する請求項１記載のシールド機の掘進確認測量方
   法。
4. 【請求項４】 前記シャトル及びトータルステーション
   に搭載された計測機のデータ及び画像データを常時トン
   ネル坑外の操作室に通信し、随時トータルステーション
   の遠隔視準でシールド機の位置、姿勢を認知する請求項
   １記載のシールド機の掘進確認測量方法。