JPS62288297A - 掘削孔位置の検出方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明はシールド機、ボーリング掘進機等の掘削機械
でもって掘削される掘削孔位置の検出方法に関し、特に
掘削孔同志や掘削孔と発進立坑とを一致させる場合など
に適用できる掘削孔位置の検出方法に関する。

（従来の技術） 周知のように、地下トンネルの掘削方法の一種として、
シールド掘進機による方法があり、例えば、湾内を横切
って海底トンネルを構築する場合には、施工能率、工期
などを考慮して、両端から相互に近接するようにして掘
削が行われる。

この場合、両側から掘り進んだ掘削孔を所定の箇所で相
互に一致させる必要がある。

掘削孔を一致させるには、それぞれの掘削孔の正確な位
置情報を求めなければならない。

そこで、従来は、以下に説明するような方法で相互位置
を検出していた。

まず、両端からシールド掘進機の発進立坑を基準として
、立坑から掘削する掘削孔内で個別にジャイロ、トラン
シット等の測定装置により方向。

距離を測定し、設定された計画基準線に測定値をプロッ
トすることで掘削孔間の相互位置を求めていた。

他の方法としては、計画基準線上の海面にボーリング船
を航行させ、この船上から探査用の垂直ボーリングを各
掘削孔に向けて掘削する方法も用いられていた。

しかしながら、これらの方法には、以下に説明する問題
があった。

（発明が解決しようとする問題点） すなわち、上記した各掘削孔で個別にその位置を測定す
る方法では、測定誤差の累積があって掘削孔を正確に一
致させることが困難であった。

また、後者のボーリング船による方法では、掘削孔の位
置は比較的高精度に検出できるが、ボーリング船の位置
も測定しなければならないので、全体としての検出精度
が低下するとともに、ボーリング船が他の船舶の航行の
障害となったり、あるいはボーリング船が高価なため測
定のための費用がかさむという問題があった。

この発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、高精度に掘削孔の
位置が検出できる検出方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、シールド掘進
機、ボーリング機などの掘削機械で掘削形成される掘削
孔位置の検出方法において、前記掘削孔の切羽面に向け
て水平ボーリング孔を掘削した後、前記水平ボーリング
孔内にその偏位を測定する孔面がり測定装置と、前記掘
削機械の駆動によりその位置を検出するセンサーとを備
えた計測装置を挿入して前記掘削孔の位置を予備計測し
、この予備計測に基づいて前記掘削機械を前進させると
ともに、掘削孔が前記水平ボーリング孔に近接した状態
でこの水平ボーリング孔内に前記センサーよりも測定レ
ンジの短い他のセンサーを挿入して前記掘削機械の回転
によりその掘削孔位置を検出することを特徴とする。

（作用） 上記構成の掘削孔位置の検出方法によれば、予備計測時
に水平ボーリング孔の偏位を併せて測定するので、測定
装置のセンサーによる掘削孔位置の測定制度が向上する
。

この場合に用いるセンサーとしては、例えば掘削機械の
駆動騒音を検知する音響センサー、あるいは掘削機械か
らの反射波を検知する電磁波センサーがその測定レンジ
が比較的長いので好適である。

また、掘削孔が掘削完了予定地の至近まで掘り進められ
ると、測定装置のセンサーに変えて、このセンサーより
も測定レンジの短い伯のセンサー、例えば磁気センサー
を装着した検出棒を水平ボーリング孔内に挿入して、掘
削機械の回転により掘削孔を検出するので、正確にその
位置が求められる。

（実施例） 以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照
にして詳細に説明する。

第１図から第７図は、この発明にかかる掘削孔位置の検
出方法の一実施例を示している。

同図に示す検出方法は、第１図に示すようにこの発明を
、陸地に入り込ｌυだ湾１０を横切るようにして海底ト
ンネル１２を構築する場合に適用したものであって、ト
ンネル１２の掘削は２台のシールド掘進機１４を使用し
て行われ、トンネル１２の計画線が陸地に当たる場所に
、それぞれシールド掘進機１４の発進立坑１６．１６が
設けられ、掘削は発進立坑１６．１６から相互に近接す
るようにして行われ、両端から掘り進められた２本の掘
削孔１２ａ、１２ｂを海底下で接合させる。

双方の掘削孔１２ａ、１２ｂは、シールド掘進１１４の
軌道修正が可能な距離（＋）まで掘削したＡ、Ｂ地点で
掘進を停止する。

この距離１はシールド掘進機１４の型式、直径などで異
なるが、概ね５０ｍ程度であって、この距離までの掘削
孔１２ａ、１２ｂの位置の測定では余り厳密な精度が要
求されないので、従来から行われていたジャイロ、トラ
ンシットなどを用い、発進立坑１６．１６を基準として
トンネル１２の計画線にプロットすることで測定すれば
良い。

しかるのち、一方の掘削孔１２ａのシールド郊進機１４
の内部から他方の掘削孔１２ｂの切羽面に向けて水平ボ
ーリング孔２０が掘削される。

この状態を第２図に示している。

水平ボーリング孔２０の掘削に当たっては、まず、シー
ルド掘進機１４の隔壁２２に予め穿設した貫通孔を閉止
しているバルブ２４を緩め、ガイドバイブ２６をその先
端がシールド機１４の面板２８の内面に当接するように
して固着する。

そして、ガイドバイブ２６内にボーリング孔２０の崩壊
を防止するためのケーシング３２漏えたボーリング１３
０のカッタービット３４を挿入して、面板２８を切削し
た後に地山を掘削して水平ボーリング孔２０を形成する
。

この場合、ガイドバイブ２６とケーシング３２の外周に
は、ガスケットを有するブリベンダー３６それぞれ設け
られ、これにより液密性が確保される。

水平ボーリング孔２０が形成されると、ケーシング３２
内に例えば塩化ビニール等で構成された被削性、非金属
からなる計測管３８が挿入され、この後にケーシング３
２の外周にセメントミルクを注入して、セメントミルク
が硬化する前にケーシング３２は撤去される。

上記計測管３Ｂの先端は封止されるとともに、その内面
の上部には、第３図に示すように■形断面のレール４０
がねじ４１によって取り付けられており、ねじ４１の外
面ど周囲には、コーキング剤が充填されている。

このレール４０には、第４図および第５図に示すように
、後述する吊り下げ装置を介して懸吊され、水平ボーリ
ング孔２０の変位を測定するための孔曲がり測定装置４
２と、シールド掘進殿１４の駆動により生じる騒音を感
知してその位置を検出する音響センサー４４とが、＠響
センサー４４を先端側にして配置されている。

孔曲がり測定装置４２は、ボールジヨイント４２ａで端
部同士を揺動自在に連結された先・後行計測管４２ｂ、
４２ｃと、後行計測管４２Ｇの先端側の軸線上に設けら
れ、前後に光線８１．３２を発射するレーザ発信器４２
ｄと、先行計測管４２ｂの先端側に設けられたローリン
グ計４２ｄと、このローリング計４２６（７）後方に軸
線と直交するようにして設置されたＣＣＤカメラ４２ｆ
とから構成されている。

また、孔曲がり測定装置４２と音響センサー４４との間
および孔曲がり測定装置４２の後方には、一対の走行駆
動装置４６が各装置と連結されて設けである。

なお、この走行駆動装置４６は前方の１個だけでも支障
はない。

そして、上記孔曲がり測定装置４２．音響センサー４４
．走行駆動装置４６．４６は、それぞれ構造のことなる
複数ずつの吊り下げ装置４８によって上記レール４０に
取り付けられる。

吊り下げ装置４８は、第６図に示すＡタイプと第７図に
示すＢタイプとがあって、Ａタイプはレール４０のウェ
アの両面に沿って転勤する一対の水平ローラ４８ａ、４
８ａと、各水平ローラ４８ａ、４８ａの回転軸４８ｂを
相ｎに近接する方向に付勢する引きばね４８Ｃと、一対
の回転軸４８ｂ、４８ｂの端部間を揺動可能に結合する
支持部材４８ｄとから構成され、Ｂタイプはレール４０
の下方フランジの上面に沿って転動する一対の垂直ロー
ラ４８ｅ、４８ｅと、このローラ４８ｅの回転軸４８ｆ
を支持する口字形支持部材４８０とから構成されている
。

吊り下げ装置４８と各装置４２．４４．４６との結合は
、第８図にその側面の一例を示すように、例えば計測管
４２ｂの外面に取り付は用のボス５０を間隔を置いて複
数突設し、ボス５０に支持軸５２をベアリングを介して
装着し、支持軸５２に各吊り下げ装置４８の支持部材４
８ｄ、４８Ｑを取り付けることで行われる。

なお、各走行駆動装置４６．４６とＡタイプの吊り下げ
装置４８との結合は、支持部材４８ｄを介さずに行われ
、水平ローラ４８ａ、４８ａの軸４８ｂ、４８ｂは例え
ば走行駆動装置４６のモータに直結される。

また、計測管４２ｂ、４２Ｃに取り付けられる吊り下げ
装置４８は、先行計測管４２ｂの先端側の１箇所と、後
行計測管４２Ｇの先・後端側の２箇所に配置される。

さて、以上のようにして、レール４０に孔曲がり測定装
置４２．音響センサー４４が取り付けられると、走行駆
動装置４６．４６を駆動して、まず、水平ボーリング孔
２０の孔曲がり度合いの測定が行われる。

孔曲がりの測定では、孔曲がり測定装置４２を尺取り生
状に所定の間隔づつ水平ボーリング孔２０の先端側に走
行駆動装置４６で移動させながら行われ、後行計測管４
２ｂの初期設定は、レーザ発信器４２ｄの後方光線Ｓ２
をスクリーン等で受光することで設定し、偏位の測定は
前方光線Ｓ１をＣＣＤカメラ４２ｄに照射して計測する
。

なお、この孔曲がりの測定に関しては、本出願人が特願
昭６０−１８８３８２号で提案したものと同じである。

以上のようにして孔曲がりの測定が行われ、音響センサ
ー４４が計測管３８の先端まで到達すると、孔曲がりの
測定は終了し、次に、掘削孔１２ｂ内のシールド掘進機
１４を駆動して掘削を再開する。

シールド掘進機１４が駆動されると、土砂の規則＆やそ
の駆動音などが生じるので、この音を音響センサー４４
で検知し、その強弱や周波数などからシールド掘削機１
４の位置、すなわら掘削孔１２ｂの位置を予備計測する
。

この場合、掘削孔１２ｂの位置は、当然孔面がり測定装
置４２で計測された水平ボーリング孔２０の偏位によっ
て補正される。

シールド掘進機１４による掘削孔１２ｂの掘進は、上）
ホした予備計測に基づいて計画基準線に沿うように適宜
修正され、かつ、掘進方向は音響センサー４４の経時的
な測定によって計画基準線に一致するように誘導される
。

そして、掘削孔１２ｂが計測管３８の先端から２０ｍ程
度まで近接すると、走行駆動装置４６によって孔曲がり
測定装置４６と音響センサー４４とは引き戻されて、レ
ール４０から取り外され、レール４０には音響センサー
４４よりも測定レンジが短くかつ高感度の磁器センサー
４４′と、その走行駆動装＠４６が１個だけ取り付けら
れる。

磁気センサー４４−は計測管３８の先端まで走行駆動装
置４６によって移動させられ、掘削孔１２ｂ内のシール
ド掘進機１４の回転駆動により、掘進機１４のカッター
面の凹凸を感知し、その正確な位置を検出する。

なお、この磁気センサー４４−による検出方法は本出願
人が先に特願昭６０−９３８０９号で提案した方法と同
じである。

さて、以上のような方法で掘削孔の位置を検出する本発
明によれば、一方の掘削孔１２ｂの位置を測定するため
に形成する水平ボーリング孔２０の孔曲がりを測定して
補正するので、予備計測の精度が向上する。

また、掘削孔１２ｂが水平ボーリング孔２０に近接する
と、高精度の磁気センサー４４−で掘削孔１２ｂの位置
を検知するので、海底下で接合させる掘削孔１２ａ、ｉ
２ｂ同士を計画基準線上で正確に一致できる。

なお、上記実施例では、この発明を海底下で掘削孔１２
ａ、１２ｂ同士を接合する場合に適用したものを例示し
たが、一方の掘削孔は発進立坑であっても良く、また、
掘削機械もボーリング機械であっても良い。

また、計測管３８に取り付けるレール４０は、特開昭６
０−１８８３８２合に示したように、その下面上に挿入
するものであっても良く、この場合には、当然のことな
がら吊り下げ装置４８は不要になる。

（発明の効果） 以上実施例で詳細に説明したように、この発明にかかる
掘削孔位置の検出方法によれば、シールド掘進機などの
掘削機械で掘削される掘削孔の位置を正確に測定できる
ので、例えば掘削孔同士を地中で接合する場合など適用
して大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はトンネル工事の全体説明図、第２図は水車ボー
リング孔の掘削状態の側面図、第３図は計測管とレール
の取付は状態を示す要部断面図、第４図はレールに孔曲
がり測定装置とセンサーおよび走行駆動装置を取り付け
た状態の側面図、第５図は第４図の要部拡大図、第６図
は吊り下げ装置のＡタイプの詳細図、第７図は同Ｂタイ
プの詳則図、第８図は吊り下げ装置の取り付は状態の説
明図である。 １２ａ、１２ｂ−・・掘削孔 １４・・・・・・・・・・・・・・・・・・シールド掘
進義２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・水平ボ
ーリング孔３８・・・・・・・・・・・・・・・・・・
計測管４０・・・・・・・・・・・・・・・・・・レー
ル４２・・・・・・・・・・・・・・・・・・孔曲がり
測定装置４４．４４′・・・・・・センサー（音響、磁
器）４６・・・・・・・・・・・・・・・・・・走行駆
動装置４８・・・・・・・・・・・・・・・・・・吊り
下げ装置特許出願人　　　株式会社　大　林　組代理人
　　　　　弁理士　−色　健　軸筒３図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シールド掘進機、ボーリング機などの掘削機械で掘削形
   成される掘削孔位置の検出方法において、該掘削孔の切
   羽面に向けて水平ボーリング孔を掘削した後、該水平ボ
   ーリング孔内にその偏位を測定する孔曲がり測定装置と
   、該掘削機械の駆動によりその位置を検出するセンサー
   とを備えた計測装置を挿入して該掘削孔の位置を予備計
   測し、この予備計測に基づいて該掘削機械を前進させる
   とともに、該掘削孔が該水平ボーリング孔に近接した状
   態で該水平ボーリング孔内に該センサーよりも測定レン
   ジの短い他のセンサーを挿入して該掘削機械の回転によ
   りその掘削孔位置を検出することを特徴とする掘削孔位
   置の検出方法。