JPS58710A - 掘進される空洞断面連続体の位置を決めるための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明は、特に任意の立体的な彎曲を持つ掘進された空洞
断面連続体の位置をこの空洞断面連続体内に固定して設
は先側定点でもって固定する丸めの方法およびこの方法
を実施する丸めの装置Ｋｌｌする。

従来性われている機械的な地下構築作業において、管路
或いはトンネルのような脅威された空洞断面連続体の押
遇掘削工決はますます重要に表って来九〇押進掘剛工法
と線、多数の同じ様式の構築部分か脅威され九任意の断
面をもつ空洞断面連続体をえて坑からジヤツキにより地
山内に貫入させ、この場合同時に空洞断面内に浸入して
米ゐ地山を掘削し、この空洞断面連続体を通して鱈起さ
れ丸物質を導出する方法を意（６） 昧する。空洞断面連続体の前端部には、制御可能な要素
、例えばカッタシューが設けられておｐｌこのカッタシ
ューは地山内への貫入を容易にし、かつこのカッタシュ
ーの保護の下で掘削が行われる・この場合、切羽に露出
している亀山は手によってか、或いは機械で掘削され、
搬出される。

発進えて坑内に＃ｓ付けられ九メインジヤツキを備え九
全連続体は一つの構築部分の長さだけ２前方に推進され
る。空洞断面連続体の弧長は周期的に発進たて坑内にお
いてジヤツキを戻し友後新しい構造部分を接合するとと
Ｋよって行われる。し九がって全空洞断面連続体の建込
みと推進は一つの場所から行われる。

空洞断面連続体の方向制御の丸めカッタシューは少くと
も５つの制御ジヤツキを担持してお聾、この場合空洞断
面連続体は行われる制御処置に対して地盤の状態に応じ
て稠度の差こそあれ迅速に反応を示す。

正確ｔｋＩ制御を行うには、経始線と勾配の維持（７） を絶えずコントロールする必要があり、この場合従来の
方法にあっては高さ測定と位置測定とをその都度新めて
発進えて坑から行わなければならない。測定道程はこの
場合ますます長くな襲、シ九がってこの方法は極めて手
間がかかる。

更（、測定の閾掘進を休止しなければならない０しかも
、測定後の制御修正には、本来の制御圧力が基準−線の
他方の側で過制御を招く危険があシ、これによｐ新めて
修正を必要とし、また場合〈よってはこれは両方向での
過制御の増大の基とすらなる。したがって正確な制御を
行う鍵は適正表時期における誤差の認知にあり、次いで
仁の誤差は作業員の熟練と経験とに依存して補正されな
ければならないも カッタシューを正確に案内するためには案内光線システ
ムが公知になっている。この案内光線システムにあって
は、大抵集束された光線はカッタシューにおける焦点板
を備え九表示板上に可視状態で示される・その際作業員
は表示板上に示され九誤差に依存してカッタシューを制
（８） 御することができる。しかし、このシステムにあっては
、案内光線発生器を再びカッタシ１−に沿って案内し、
測定を行う九めには、その度毎に掘進作業を中断しなけ
ればならない。この位置変えは掘進坑道が彎−している
場合は特にひんばんに行われる。なぜなら案内光線発生
器は直線でしか働らかないからである。し九がってこの
案内光線発生器の使用は、勾配の彎陶が僅かな場合しか
納得のゆく費用で可能ではない。

この場合においてもいまだ必要なひんばんＫわ九る調節
と新たな測定は極めて時間を要し、したがって測定の間
掘進を休止しなければならないことがら掘進速度は僅か
である。

カッタシューの位置決めの丸めの公知の成る方法にあっ
ては、カッタシュー内に組込まれた発信器がパルスを発
生させ、このパルスは地上でその位置が測定される＠そ
の際古典的な測地学的な方法によりカッタシューの位置
が検知される。しかし、この方法は建物のある不斉地或
いは水面の下で十分な精度でもって適用するに（９） は隈〉がある。更に、この方法ではカッタシュー０位置
く関する情報しか得られず、カッタシューの方向に着し
く影響を与える空洞断面連続体の側方誤差は考慮されな
い。

ブース記鎌計と連動されているジャイロコンパスの使用
も、空洞断面連続体内における必要な両地学的な点決定
と方向決定との間の時間を短縮するため（行われている
。しかし、ジャイ四のドリフトは測定結果を悪化させる
◇したがって従来の測地学的点決定および方向決定は無
条件に必要と云うわけではない。ジャイロコンパスはシ
ステ＾上カッタシューの方角に関する整向Ｏみを検知す
るので、カッタシューの上方の高さに関する情報は得ら
れない。

本発明の根底をなす味題は、推進工程を妨げることなく
、或いは中断することなく推進工程の間空洞断面連続体
の任意に時折かつ短時間に馴次立体的に行われる位置決
めの方法およびこの方法を実施する丸めの装置を創造す
ることである。

θＧ） 上記の課題は本発明により、測定点の立体的な位置を遠
隔伝送部材を有する空洞断面連続体内に設けられた自動
的な走査装置によって検出するととくよって解決される
。

本発明による方法によって、どんな任意の時点において
も推進工場を中断することなく位置決定の算出に必要な
測定データを換起することかでき、したがって空洞断面
連続体の位置が如何なる時でもコントロール可能である
。このようにして可能な方向変化の傾向が把握でき、し
たがって早期に方向修正を行うことが可能である。掘進
速度は公知技術に比して高度の方向精度の傍ら著しく増
大される。なぜ表らもはや測定作業のために休止時間を
必要としないからである。本発明による方法によシ、自
体相予備する諸々の要求、即ち精度の増大の下での掘進
速度の増大は意想外に簡単に互いに連けい可能となる。

本発明による方法を実施する丸めの簡単な装置の特徴と
するところは、長手方向で隣接し合９ つている測定点の閣で線材或いは類似物で機械的な軸を
彫成し、この軸の切点に水平および垂直な屈折角を検出
する測角器を設けたことである。測角器によって、水平
なおよび垂直な屈折角が検出され、伝送部材を経て測定
検出位置に送られる。し九がって与えられ九値にもとす
いて空洞断面連続体の立体的な位置決定が可能となる。

本実ｌＪ１による方法を実施するための装置の優れた実
施形は特許請求の範囲第３項に記載されている。特に赤
外線ダイオード或いはレーザダイオードによって形成し
良信号発生器は一定の波長（スペクトル）の放射線を持
ち、この放射線は同様に固定して組込まれた位置センナ
・特にカメラで受信され、記録される。位置センナの出
力に印加される信号は、次いで空洞断面連続体の立体的
な位置の算出のために使用されるＯ立体的表位置の精度
は、設けられ九接続点を立体的なずれをもって監視し友
際、著しく上昇する。接続点の立体的なずれを検出する
ためには（１節 垂直な面が形成される。これは回転する垂直レーザ（よ
って行われる。

本発明による課題の他の解決策は特許請求の範囲第１６
項に記載されている。距離検出装置により立体的に定ま
る坑道綱の坑道の両端点の走査が行われ、これＫより空
洞断面連続体の立体的な位置を検出することができる。

本発明の有利な他の構成にあっては、走査された測定値
は計算機に与えられ、計算機は適当な算法によシ標準値
との誤差を検出する。空洞断面連続体を掘進している間
任意のひん度の測定を任意の時間に行うことができ、し
たがって空洞断面連続体の立体的な位置の連続的なコン
トロールとこれに伴いカッタシューの連続的な方向修正
が可能である。推進行程の位置精度と方向精度はこのよ
うにして著しく上昇する。

以下に添付図面に図示した実施例につき本発明を詳説す
る。

ｔＪＩ、１図において、多数の構築部分８から成る空洞
断面連続体１２が発進たて坑３から公知のθ３） 様式で詳しく図示していない推進装置により地山２内に
掘進される０空洞断面連続体１２内には、例えば測定点
として赤外線ダイオード４，４′が設けられており、こ
の゛場合これらの赤外線ダイオード４は長手方向で所定
の間隔をもって相前後して設叶られている。空洞断面連
続体１２内には、長手方向で互いに間隔をおいて位置セ
ンナとしてカメラ６が固定して設けられている。

この場合これらのカメラの位置は、カメラがその都度長
手方向で相前後して設けられた６つの赤外線ダイオード
４．４ａ、４’ｂ　（第２図）の放射線を受光すること
ができるように設定されている。

空洞断面連続体１２の内方制限線からの位置センナもし
くはカメ’）　６．６＆、６ｔの十分な確認距離（反射
）が得られるように注意しなければならない。

掘進された空洞断面連続体１２の頂部に固定して設けら
れたカメラ６．６＆、４１３および赤外線ダイオード４
．４’、４ａ、４’ｂ、４ａ、４’ｂは空洞断面連続体
１２と共に掘進方向で移動される。個々のカメラ６゜（
１４） ４ｍ、ｄｂ間の区間５並びに個々の赤外線ダイオード４
．４ａ、４ｂ間の区間は差当シ揖進作業開始時に肯定テ
ープ或いは類似物で測定され、プロセス計算機２３に与
えられる。これらのデータは全掘進作業の閣の固定デー
タとして利用される。

もちろん、カメラ６と赤外線ダイオード４間の個々の測
定を自動的な距＃ｉ摺定器で行うことも可能でちゃ、こ
の場合このような自動的な距離測定器は固定して組込ま
れ、空洞断面連続体１２の立体的な位置決定を行う度毎
にこれに先立って新めて間隔が測定され、場合によって
は空洞断面連続体１２の長さ変化の検出も行われる。こ
れくよシ位置決めの精度はそれだけ増大する。

接続点と第一の測定点（赤外線ダイオード４）との間の
立体的表坑道区間の初めの区間は電子的な坑道長測定装
置で走査するのが有利である・この目的のえめには！Ｋ
ｌｌ定して設けられる超音波発生器が適している。この
超音波発生器は空洞断面連続体１２内の測定点までの初
端区間θつ を検出し、その結果は伝送部材を経て直接プロセス計算
機２３に与えられる。

赤外線ダイオード４，４亀、４１３（１：）４号はカメ
５Ｔ６゜６ａ、ｓｂから集約された測定値変換器を経て
画像座標として伝送導線２６を介して計算機２３に与え
られる。この計算機は長手方向での赤外線ダイオードの
与えられ九間隔と共に＃１定点によって定まる軸線間の
立体的な屈折角を検出する◇し友がって、空洞断面連続
体（関する測定点の与えられ友相対的な位置でもって、
極めて短い時間間隔で空洞断面連続体１２の位置と方向
とが検出可能となシ、この場合同時に適当算法により推
進力がコントロールされて、必要な方向修正を行うこと
が可能となる。

空洞断面連続体１２０長手軸線を中心としだ管転勤を検
出するには、赤外線ダイオード４゜４ａ、４ｂ　（第２
図）に加えて空洞断面連続体１２０横方向で他の赤外線
ダイオード４’、４’ａ、４’ｂが設けられている・即
ち、それぞれ一対の赤外線ダイオード４　＊　４’；　
４ａ　、４’ａ　；　４１）、ａＰｂが設けられており
、θ６） 各調定の度ＩＩＫ同時に転動分力を検出できる。

転勤分力の検出に関して、媚定点配般Ｏ有利なｉｉ！施
形を第３図に示し九〇空洞断面連続体の構築部分８内の
懸吊部材２４を介して設けられている両測定点（赤外線
ダイオード）４．４’は剛性の軸１６を介して互いに結
合されている＠この剛性の軸１６上には電子的表傾斜計
１７が設けられておシ、この傾斜針の出力信号は同様に
プロセス計算機２５に与えられる。構築部分８が矢印２
５方向で転動すると、この転動は傾斜計１７で把握され
、かつプロセス計算機２５に告知され、このプロセス計
算機は位置決定の際この測定値を考慮する。同様に両測
定点（赤外線ダイオード）　４．４’の軸１６によって
定まる間隔は固定値上してプロセス計算機２５に与えら
れ、計算機は位置゛の計算の際この固定値を使用する。

著しい転勤運動を均衝する丸めに、懸吊部材２４がレー
ル１８内で横方向に摺動可能に設けられてお砂、との場
合レール１６は構築部分８θ殺 の―享に適合してこの構築部分の内１１に固定されて設
けられているのが有利である。もちろん真直ぐな、例え
ば水平に設けられ九レールを使用することも可能である
。

測定システムの高さ方向での固定と横方向での安定とを
達するため、少くとも！ｓ１のカメラ−内に一対の電子
的な水準器が長手方向および横方向で設けられている。

稟に安定のためには、よ多憂い区分毎に、例えば５００
ｍ毎に、他の水準器を方向ジャイ四コンパスと共に設け
ることも有利である。なぜならこれによりより高い精度
が遺せられるからである＠ 固定点綱に接続して発進えて坑３内に接続点１４が設妙
られてお少、これらの接続点は同様に信号発生器として
形成されている。これらの接続点１４の座標は自体公知
の装置で測定されるのて、その空間内における位置が知
られる。

発進たて坑ｓ内で空洞断面連続体の発進位置７に相対し
ている壁に設けられたカメラ６Ｌ両接続点１４と第一の
、空洞断面連続体１２内に固θＱ 定して設けられ走置定点（赤外線ダイオード）４を検出
する。ここで遠隔伝送部材によ）プロセス計算機２５ｆ
Ｃ伝達される測定蓋から空洞断面連続体１２の第一の測
定点４の位置が検出可能となる。ここで空洞断面連続体
の長手方向で第一のカメラ６の前方に設けられ九第二〇
カメ２６′は接続点１４、先行する測定ナイタルにおい
て検出された画像座標を持っ測定点４および立体的位置
で決定されるべき第３の測定点４とを検出する。即ち、
１４２図に示したようにカメラ６はそれぞれ３つの測定
点（赤外線ダイオード）　４．４ａ、４ｂを検出する。

この場合それぞれ２つの点の座標が認識される。このよ
うＫして全空洞断面連続体１２に沿って位置決めを行う
ことが可能となる。

赤外線ダイオードとカメラはプロセス計算機２５ｆＣ通
じている伝送導線２６と各々一本の導線を介して結合さ
れておシ、このプロセス計算機を経て測定データが伝達
され、個々の要素の制御が可能である。このようにして
、一つの測θ町 定ナイクルにあって例えばカメラ６（第２図）と検出さ
れるべき赤外線ダイオード４．４ｍ、４ｂが制御され、
他のすべての要素は作動されない。

もちろん、転勤分力を検出する丸めに赤外線ダイオード
４，４′が対で設けられている場合は個々のダイオード
対４．４’；４ｍ、４’ａ；４’ｂ、４’ｂが一緒に制
御される。

このようＫしてプロセス計算機から空洞断面連続体１２
の全体の位置が検出畜れる〇位置センナ（カメ″））並
びに信号発生器（赤外線ダイオード）のケーブルによる
連絡は可能な一実施例にすぎない。もちろん、線によら
ない伝送および制御も可能である。

同様に、成るカメ’）６に所属する赤外線ダイオード４
がそれぞれ、所属するカメラによってのみ受光される一
定の款射線（スペクトル）を発生するように並べるのが
有利である。し九がって、画像情報は位置センナの出力
において一定Ｋｌｌまっており、必ｌ！な場合（のみプ
ロセス計算機２ｓ或いは類似の制御装置によって換起１
９） される。

座標接続部と方向接続部とを発進九て坑Ｓを経て地表の
固定点綱に設けるのが有利である。

なぜなら、発進たて坑ｓ内での接続点１４は不動と児女
されないからである。推進圧力下ではたて坑壁は変形を
とおむり、同様にたて坑底部もその位置が固定点綱に関
して変る。

接続点１４は、一方ではこれがえて坑縁部から、他方で
は空洞断面連続体の接続方向から見えるように設けられ
る。接続点１４の赤外線ダイオードに加えて、線型の位
置センサ１５が、たて坑縁部から垂直レーザ１によって
走査可能であるように設けることができる。これによ多
接続方向が不斉地＊’ｒｉｉｏ固定点に接続される。

地上の２つの固定点には同様に位置センサ９が設けられ
、これによ）プロセス計算機２ＳｆＣよリレーザ１の立
体的な運動の検出が行われかつ修正によシこの運動を位
置決めのために使用することが可能となる。

カツタシエーを位置決めに一緒に関連ずけるｃ２１） のが有利であるＯこの目的のためカツタシエーに位置上
ンｔの一つによって検出可能な信号発生器が設けられる
。これに加えて３つの信号発生器が設けられ、これらの
信号発生器のうち少くとも二つは長手方向で相互に成る
間隔を持っていなければならない。

本発明による他の方法の特徴とするところは第４図およ
び＃Ｉ５図によシ空洞断面連続体１２内に設けられる測
定点１９を、これが立体的（定まる坑道綱２０の写像を
可能にするように設けることである・この目的のため、
各構築部分１８内に立体的に互１．ｑ１１（孤立してい
る３つの測定点１９が設けられ、これらの測定点の直か
に隣接している測定点への結合線は立体的な坑道綱２０
０区間２１として自動的な距離検出装置２２で検出され
る。この距離検出装置２２はその区間２１に相当する出
力信号を評価装置、特に（図示していない）プロセス計
算機に伝え、この評価装置は立体的に定まる坑道綱に基
いて空洞断面連続体の立体的な位置決めを中介し、ｃ２
２） 標準位置に関して制御値を算出する・有利な実施形にあ
っては、この距離検出装置２２杜適当な測定値変換器を
介して直接計算機と結合されており、したがってカッタ
シューの立体的な位置決めの自動化が可能となる＠ 本発明による方法で、作業員がカッタシュー〇制御盤に
おいて常（空洞断面連続体の立体的な位置を認めること
が可能である。掘削される空洞断面連続体の偏倚傾向は
推進作業の間に早期（多数の可能表測定に基いて認知で
き、し九がってこの偏１ｉＦＫ対する対処を早め（行う
ことができる。

図示し友夷論例にあっては、空洞断面連続体１２の構築
部分８は交互に赤外線ダイオード４゜４′とカメクロを
備えている。この場合、カメラ６は赤外線ダイオード４
，４′と同様に垂直方向の間隔をもってスベーナ２７．
２８によシ空洞断爾連続体の上方の頂部に設けられてい
る（第２図）０

【図面の簡単な説明】

第１図は空洞断面連続体を掘進する九め０本（２優 発明による測定装置を備え九構築位置の概略図、第２図
は第１図による断面した空洞断面連続体の平面図、 第５図は空洞断面連続体内の測定点を配設する丸めの装
置、 第４図は立体的な坑道網の測定点を備えた空洞断面連続
体の断面図、 第５図は第４図による空洞断面連続体の透視図・ 図中符号は ４．４ｍ、４ｂ・・・測定点 ６・・・走査装置 １２・・・空洞断面連続体 Ｐτｒ 代理人江崎光好− 代理人　江　崎　光　史゛ ＋ぜ−− Ｑ４）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １＊に任意の立体的な彎−を持つ掘進された空洞断面連
   続体の位置をこの空洞断面連続体内に設けられた測定点
   でもって決定する丸めの方法において、測定点（りの立
   体的表位置を空洞断面連続体θカ内に設けられた遠隔伝
   送部材を備えた自動的な走査装置（６）で検出すること
   を特徴とする、上記空洞断面連続体の位置を決めるため
   の方法ゆ ２　特に任意の立体的な彎曲を持つ掘進され九空洞断面
   連続体の位置をこの空洞断面連続体内に設けられ先側定
   点でもって決定するための方法ｊｌ（ｊＰいて、測定点
   （１９）を立体的に定まる坑道綱（２０）の軍備を可能
   くするように設け、この坑道綱の区間Ｈが遠隔伝送部材
   を儂ええ固定して組込まれ丸目動的な距離検出装置（１
   ） （２２）Ｋよ）検出することを特徴とする、上記位置決
   め方法。 五　坑道長測定によって与えられた測定値を常に換起準
   備状ｍＫ＆１空洞断面連続体（１つの現在の位置と方向
   をその全長にわ九って記録する計算機に与えることを特
   徴とする、前記特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４　位置情報と方向情報とを適当な媒体、籍に画僚スク
   リーンを介して制御ジヤツキを操作する作業員に常に与
   えるようＫすることを特徴とする、前記特許請求の範囲
   第２項或いはｊＩ３項に記載の方法。 ５　金測定行租を測定データを検出しかつ評価するブー
   竜ス計算機Ｇ２５）を介して制御することを特徴とする
   特許請求の範囲第２項から第４項までのうちのいずれか
   一つに記載の方法・ 瓜　畏手方向で隣接し合っている測定点（’ｓ”ｔ４１
   １）閏に線材或すはＩＩＩ似物にょ）機械的な軸が形成
   されてお）、この軸の交点に水平なか（２） つ垂直な屈折角を検出する測角器が設けられていること
   を特徴とする、前記特許請求の範囲第１項に記載の方法
   を実施する丸めの装置。 ２　測定点として信号発生器、特に赤外線ダイオード（
   ４，４’；４ｍ、４に；４ｍ）、４’ｂ）或いはレーず
   ダイオードが設けられていること、および空洞断面連続
   体（１２内に長手方向で間隔をおいて相前後して組込ま
   れえ、その都度少くとも５つの長手方向で相前後して存
   在している測定点（４，４ｍ、４ｂ）を検出する位置セ
   ンナ、’ＩＩＩＫカメ７　（６ｔ”ｙ”）が固定して設
   けられていることを特徴とする、前記特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。 ＆　空洞断面連続体（１２）の発進位置（７）に水平方
   向でおよび垂直方向で検出可能ｔｌｌ定点が地上の立体
   的な座標システムへの接続点として設けられており、こ
   の場合上記接続点θ４）にａｍの位置センナθつが設け
   られていることを特徴とする、前記特許請求の範囲第３
   項に記載の装置。 （５） ９、Ｉｌ絖点θ→の立体的なずれを４Ｉに回転する―直
   し−ザ（１）で検出するため垂直な面が形成されている
   ことを特徴とする、前記特許請求の範囲３３４項に記載
   の装置。 １１　　回転する垂直レーず（１）の立体的な位を変化
   を検出する丸め地表の測定点に位置センナ（？）が設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第３項から
   第５項までのうちのｉずれか一つに記載の装置。 １ｔ　　構築部分の転勤運動を検出するため設けられ丸
   缶々の測定点（４）Ｋ加えて空洞断面連続体θすに対し
   て横方向で少くとも一つの他の測定点（４Ｐ）が設けら
   れておシ、この場合これらの測定点（’ｔ”）が空洞断
   面連続体（１２）の横方向で所定の長さの軸θ優を介し
   て互いに固く緒会されてシシ、かつこの軸０６）上に遠
   隔伝送部材を備えた傾斜計θ乃が設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項から第４項までのうち
   のいずれか一つに記載の装置・ （４） １２、　５定点（４，４つがレール（８）上に空洞断面
   連続体（１２）に対して横方向で摺動可能に設けられて
   いることを特徴とする、前記特許請求の範囲第７項に記
   載の装置。 １五　接続点θ→と空洞断面連続体θ乃と結合されてい
   る次位に存在している測定点（４もしくは４′）間の距
   離が電子的表坑道長測定装置によシ検出可能であるよう
   に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項から第８項までのうちのいずれか一つに記載の装置。 １４　カッタシューに位置センナの一つＫより検出可能
   に少くとも５つの信号発生＊　（４１４つが設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項から第９項
   までのうちのいずれか一つく記載の装置。 格　信号発生＠（４ｔ４’）と位置センナ（６）とが遠
   隔操作部材を介して個別に制御でき、この場合各々３つ
   の信号発生器（４，４１，４１）；４’、４’＆、４″
   ｂ）と所属している位置センナ（６）とが自動的な（５
   ） 制御装置、％にプロセス計算機（２５）で周期的に制御
   可能であるように構成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第′５項から第１０：！Ｊまでのうちのいず
   れか一つに記載の装置・