JPH11315689A - 電磁誘導測量装置およびその測量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、推進工事やシールド工事において、
掘進機や後続管の平面位置を電磁誘導現象を利用して測
量する装置及び方法を提供するものである。 【構成】本発明は、埋設計画線上あるいは位置が事前に
分かっている点の地表部分もしくはその平面位置の地下
に、磁界の中心軸が鉛直になるように設置した交番磁界
発生装置の平面位置を、掘進機あるいは後続管内から探
査することによって掘進機あるいは後続管の平面位置を
測量する装置において、磁界の中心軸を水平にして掘進
機の軸方向と直角方向（Ｙ方向）に、直線上に等間隔に
配置した複数個のＹ方向受信コイルと、前記Ｙ方向受信
コイル群の中心を通って掘進機の軸方向に平行な軸上
（Ｘ方向）に、磁界の中心軸を水平且つＸ方向と平行に
して前記中心点から前後の対称位置に設置した２個のＸ
方向受信コイルとにより構成される装置を掘進機内ある
いは後続管内に設置し、各受信コイル出力から交番磁界
発生装置の平面位置を知る電磁誘導測量方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、推進工事やシール
ド工事を施工する場合の掘進機や後続管の平面位置や方
向を、電磁誘導現象を利用して測量する装置及び方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、推進工事やシールド工事において
管路全体の測量や先頭の掘進機の位置に関する測量は、
発進立坑内に設置したトランシットやレベルを用いて順
次埋設管路内を測定していく光学測量が一般に用いられ
ていた。しかし、この光学測量は、その測量機器の性能
や暗い埋設管内での悪条件下の測定等により、推進延長
が長くなると測量が困難となる場合が多い。そこで、発
進立坑内から埋設計画線上にレーザービームを照射し
て、先頭位置に設けたターゲットにあて、そのレーザー
スポットに照射されたターゲット位置から先頭位置を知
る方法が採られている。しかしながら、この方法によっ
ても距離的な限界があり、特に曲線路を含む推進施工の
場合には、見通しがきかなくなり、測定が不可能とな
る。このため、発進立坑から埋設管内に順次光学機器を
盛り替えながら測量を行っていく方法が採用されている
が、測量に多くの時間を費やしているのが現状である。

【０００３】そこで近年では、先頭の掘進機内に交番磁
界発生装置を設け、この交番磁界発生装置である発振コ
イルに交流発振器より交番電流を流し、その発振コイル
から発生する磁界を、専門班が定期的に地上で２個の受
信コイルを１組とした検知装置を用いて磁界の強弱を計
測して、先端の掘進機や後続管の平面位置等を測定する
電磁誘導による測量方法が採用されるようになってき
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した電磁誘導現象
を利用した測量方法は、掘進機内等に装備した交番磁界
発生装置が発生する磁界を、地上から１組の受信コイル
からなる検知装置を用いて交番磁界発生装置の磁界を検
知し、掘進機等の平面位置を計測する方法であるが、地
上より１組の受信コイルで掘進機あるいは後続管の平面
位置である交番磁界発生装置の位置を検知する場合、掘
進機位置が埋設計画線とずれていると、磁界による起電
力は出力できるが、埋設計画線のどちらの方向に交番磁
界発生装置があるかは判断できない。このため、１組の
受信コイルからなる検知装置を推進方向と直角方向に移
動させて2個の出力が一致する位置を探し出し、その点
を交番磁界発生装置の位置、すなわち掘進機の中心位置
としている。このように定期的に行われる測量の度に、
頻繁に検知装置を移動させる作業が必要となり、測量時
間のロスが大きくなると共に、地上の道路内での施工が
多い推進工法等では、交通事情によって十分に測定がで
きなく、支障となって煩雑な測量となる。また、道路上
での長時間の作業となり交通事故等の危険にもさらさ
れ、安全面でも問題がある。以上のような測量作業を必
要とするため、測定の自動化は難しく、専門の測量班に
よって測定が行われているのが現状である。

【０００５】このため、本発明は推進工事において最も
重要となる掘進機あるいは後続管の平面位置を電磁誘導
方式を用いて、効率よく、正確に測定できる電磁誘導測
量装置及び測量方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、電磁
誘導現象を利用して推進工事またはシールド工事におけ
る掘進機の位置および方向を測定する測量方法で、埋設
計画線上あるいは位置が事前に分かっている点の地表部
分もしくはその平面位置の地下に、磁界の中心軸が鉛直
になるように設置した交番磁界発生装置の平面位置を、
掘進機あるいは後続管内から探査することによって掘進
機あるいは後続管の平面位置を測量する装置において、
磁界の中心軸を水平にして掘進機の軸方向と直角方向
（Ｙ方向）に、直線上に等間隔に配置した複数個のＹ方
向受信コイルと、前記Ｙ方向受信コイル群の中心を通っ
て掘進機の軸方向に平行な軸上（Ｘ方向）に、磁界の中
心軸を水平且つＸ方向と平行にして前記中心点から対称
位置に設置した２個のＸ方向受信コイルとを掘進あるい
は後続管内に設置することにより構成され、各受信コイ
ル出力から交番磁界発生装置の平面位置を知る電磁誘導
測量装置である。また、前記記載の測量装置を用いた電
磁誘導測量方法であって、Ｘ方向に設置した前記各Ｘ方
向受信コイルの出力差によって交番磁界発生装置の中心
の位置方向を知り、その方向にＸ方向受信コイル群を移
動させて両コイル出力の一致した平面位置を、交番磁界
発生装置の磁界の軸を中心にした同心円と前記移動方向
との接点とし、Ｙ方向に等間隔に設置されているＹ方向
受信コイル群の各コイル出力から交番磁界発生装置の平
面位置を測定する電磁誘導測量方法である。

【０００７】交番磁界発生装置は、埋設計画線上あるい
は計画線からの位置が事前に分かっている点の地上よ
り、所定の間隔を置いて孔を穿孔しておき、測定時に地
中の掘進機位置に相当する部分の孔内に交番磁界発生装
置を設置し、交流発振器により交番磁界発生装置の発振
コイルに交番電流を流す方法が用いられる。地中の掘進
機や後続管内に設けた受信コイルにより交番磁界発生装
置の平面位置を計測し終わると、交番磁界発生装置等は
撤去されて、地表に設けた孔は蓋等により塞がれる。前
記した穿孔される孔は、推進管の土被りが小さい場合
は、地表部に交番磁界発生装置を設置して行えばよく、
土被りが大きい場合には、所定の深さまで孔を穿孔して
発振コイルを孔の先端に設置することにより、発振コイ
ルと受信コイルの距離を一定に保つ方法が用いられる。
計測方法は、発振コイルを計測の度に設置する方法を用
いてもよいし、計測を迅速に行うために予め発振コイル
を設置した状態にしておく方法を用いることもできる。

【０００８】推進方向と直角方向に配列されるＹ方向受
信コイルは、推進管径や掘進機および後続管内の空間を
考慮して配置するコイル数が決められる。各Ｙ方向受信
コイルの間隔は、できるだけ連続するように配列するこ
とによって、密度の高い出力を得ることができる。

【０００９】Ｘ方向受信コイルは、Ｙ方向受信コイル群
の中心を通り、推進軸と平行な軸上に、磁界の中心軸と
水平且つＸ方向と平行にして、Ｙ方向受信コイル中心点
から前後に対称に設置されている。Ｘ方向受信コイル
は、交番磁界発生装置の発振コイルの磁界の軸を中心と
した同心円の接点を見つけるために、Ｘ方向に移動可能
な機構を装備している。また、他の方法として、Ｘ方向
受信コイルを固定しておいて、掘進機を推進してバラン
ス点で推進を停止させる方法を用いることもできる。

【００１０】上記構成の電磁誘導測量装置で、交番磁界
発生装置の発振コイルが発生する磁界をＸ方向に設置し
た前後の各受信コイル出力によって、交番磁界発生装置
の中心方向を知り、その方向にＸ方向受信コイル群を移
動させて、両コイルの出力が一致した位置が、前記発振
コイルの磁界の軸を中心にした同心円の接点となる。そ
して、その位置よりＹ方向に配列した受信コイル群の出
力から交番磁界発振装置である発振コイルの平面位置を
知ることができる。

【００１１】各受信コイルの出力は、通信制御技術によ
って管内のしかるべき場所か地上のパソコンに接続し、
自動的に演算処理する方法を用いることも可能である。
パソコンはその出力に基づいて、Ｘ方向の移動制御や交
番磁界発生装置のＹ方向位置の演算をする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の電磁誘導測量装置および方法
の概要を説明する平面図である。地上の埋設計画線Ｃ１
上には所定の間隔を置いて、孔が設けられる。発進立坑
からは、埋設計画線Ｃ１に沿って掘進機１が地中に推進
埋設されていく。掘進機１位置に該当する地上の孔に交
番磁界発生装置である発振コイル４が設置され、地上に
設置した交流発振器5により発振コイル4に交番電流が流
され、発振コイル４の磁界の軸を中心点Ｐとして磁界が
発生する。掘進機1内には、磁界の中心軸を水平にして
掘進機１の軸方向と直角方向(Ｙ方向)に、直線上に等間
隔で7個のＹ方向受信コイル２が配設されている。さら
にＹ方向受信コイル2群の中心を通って掘進機1の軸方向
に平行な軸上(Ｘ方向)には、磁界の水平軸を水平且つＸ
方向に平行にしてＹ方向受信コイル2群の中心点から前
後の対称位置に2個のＸ方向受信コイル3が設置されてい
る。7個のＹ方向受信コイル２の中心は、支障がなけれ
ば掘進機1の推進方向の中心軸と同じにしておくこと
で、測量毎の補正を省くことができる。

【００１３】本実施形態では掘進機1内に各受信コイル
２，３を設置する方法を例示したが、施工条件によって
掘進機1の後方の後続管に各受信コイル２、３を設置す
る方法を用いることもできる。また、Ｙ方向に等間隔で
配置されるＹ方向受信コイル２数は、推進管径や掘進機
1および後続管内の空間を考慮して決められる。

【００１４】つぎに本発明の電磁誘導測量装置を用いた
測量方法について説明する。地中の掘進機１位置に該当
する孔に交番磁界発生装置の発振コイル4を磁界の中心
軸が鉛直となるように設置する。地上に設けた交流発振
器5より発振コイル4に交番電流を流し、磁界を発生させ
る。掘進機1内においては、発振コイル4が発生する磁界
を推進方向に設置した各Ｘ方向受信コイル3出力差によ
って、発振コイル4の中心の方向を知り、その方向に移
動機構(図示省略)によってＸ方向受信コイル3群を移動
させて、両受信コイル3の出力が一致する位置を探す。
その位置が発振コイル4の磁界の軸を中心とした同心円
７の接点となり、その位置でＹ方向に配列した各Ｙ方向
受信コイル2の起電力の出力を得ることに発振コイル4の
平面位置が求められる。いま、図1に示すように埋設計
画線Ｃ１上にある発振コイル4の中心Ｐと、掘進機1の中
心軸Ｘ−Ｘ軸が左側にずれている場合は、各Ｙ方向受信
コイル２が発生する起電力の特性曲線Ｖは発振コイル4
の直下Ｐ点で大きく減衰するため、発振コイル４の平面
位置を効率よく的確に知ることができる。また、Ｘ方向
受信コイル3群を移動させずにその位置まで推進を行
い、Ｘ方向受信コイル3のバランスする点で停止させる
方法を用いることも可能である。

【００１５】前記した推進方向への前後移動機構として
は、Ｙ方向受信コイル２とＸ方向受信コイル3を搭載し
た架台を、従来技術であるネジ手段やシリンダ手段等に
よって行われる。

【００１６】図２は、掘進機１埋設位置が深い場合の電
磁誘導測量方法を説明する断面図である。地上の埋設計
画線Ｃ１上には、所定の間隔を置いて掘進機1との離隔
距離を一定となるように地中に向けてボーリング孔6が
設置されている。掘進機1が所定の位置に推進埋設され
た時に、該当するボーリング孔6から交番磁界発生装置
の発振コイル４をボーリング孔6の底部に挿入させるこ
とによって、発振コイル4が発生する磁界を減少させる
ことはない。掘進機1位置の測定が完了すると、ボーリ
ング孔6から発振コイル4が撤去され、ボーリング孔6の
頂部には蓋等を被せ、道路が開放される。

【００１７】各受信コイル２，３の出力は、従来技術で
ある通信制御技術によって管内のしかるべき場所か、地
上のパソコンに接続して、自動的に演算処理することも
可能である。パソコンはその出力に基づいて、Ｘ方向の
移動制御や交番磁界発生装置の発振コイル４のＹ方向の
平面位置の演算を行うことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明の電磁誘導測量装
置および測量方法により、地上での作業は所定の位置の
孔で、交番磁界発生装置により磁界を発生させる操作だ
けで、掘進機等の中でＸ方向受信コイルの移動およびＹ
方向受信コイルの出力検出と、短時間で平面位置が測量
できるため、従来技術のように地上での受信コイルによ
る検知装置の移動等による複雑な作業が不必要となり、
安全性が向上されると共に、効率の良い測量が行える。
また、Ｙ方向に受信コイルを連続して配置する方法によ
り、起電力の特性曲線が発振コイルの中心位置で大きく
減衰する曲線となり、高精度の計測が可能となる。

【００１９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁誘導装置および方法の概要を説明
する平面図である。

【図２】掘進機の埋設位置が深い場合の電磁誘導測量方
法を説明する断面図である。

【符号の説明】

１ 掘進機 ２ Ｙ方向受信コイル ３ Ｘ方向受信コイル ４ 発振コイル ５ 交流発振器 ６ ボーリング孔 ７ 発振コイルの磁界の軸を中心
にした同心円 Ｃ１ 埋設計画線 Ｌ Ｙ方向受信コイル群位置 Ｖ Ｙ方向受信コイルの起電力に
よる特性曲線 Ｘ Ｙ方向受信コイル群の中心を
通り掘進機の軸方向に平行
な軸 Ｙ 磁界の中心軸を水平にして掘
進機の軸方向と直角にした
軸 Ｐ 発振コイルの磁界の中心点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁誘導現象を利用して推進工事またはシ
   ールド工事における掘進機の位置および方向を測定する
   測量方法で、埋設計画線上あるいは位置が事前に分かっ
   ている点の地表部分もしくはその平面位置の地下に、磁
   界の中心軸が鉛直になるように設置した交番磁界発生装
   置の平面位置を、掘進機あるいは後続管内から探査する
   ことによって掘進機あるいは後続管の平面位置を測量す
   る装置において、磁界の中心軸を水平にして掘進機の軸
   方向と直角方向（Ｙ方向）に、直線上に等間隔に配置し
   た複数個のＹ方向受信コイルと、前記受信コイル群の中
   心を通って掘進機の軸方向に平行な軸上（Ｘ方向）に、
   磁界の中心軸を水平且つ平行にして前記中心点から対称
   位置に設置した２個のＸ方向受信コイルとを掘進機ある
   いは後続管内に設置することにより構成され、各受信コ
   イル出力から交番磁界発生装置の平面位置を知ることを
   特徴とする電磁誘導測量装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の測量装置を用いた電磁誘導
   測量方法であって、Ｘ方向に設置した前記各Ｘ方向受信
   コイルの出力差によって交番磁界発生装置の中心の位置
   方向を知り、その方向にＸ方向受信コイル群を移動させ
   て両コイル出力の一致した平面位置を、交番磁界発生装
   置の磁界の軸を中心にした同心円と前記移動方向との接
   点とし、Ｙ方向に等間隔に設置されているＹ方向受信コ
   イル群の各コイル出力から交番磁界発生装置の平面位置
   を測定することを特徴とする電磁誘導測量方法。