JP3295157B2 - シールド測量方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シールド掘削坑内に
おける測量方法に関するものである。さらに詳しくは、
この発明は、シールド工法において計画線に沿ってのト
ンネルの築造を可能にするための測量方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術とその課題】近年、地下空間の高度利用へ
の要請が高まるとともに、シールド掘削工法によるトン
ネル築造への期待も大きなものとなっており、これに対
応してその技術の一層の高度化が強く求められている。
周知のように、シールド工法をはじめとして、トンネル
築造においては、計画通りの線形に沿ってトンネルを敷
設することが技術的にも必須の条件となっており、特
に、機械的に掘進していくシールド工法においては、そ
のためのシールド掘進機の位置の正確な測量が極めて大
切な要件となっている。

【０００３】このようなシールド工法におけるシールド
掘進機の位置測定とトンネルの計画線に沿っての築造の
ための測量においては、従来より、人力による測量の方
法と、自動測量による方法とが知られている。このうち
の人力による測量方法としては、センター測量（トラバ
ース測量）とオフセット測量が主流となっており、また
人力に代わる自動測量の方法としては、レーザー測距測
角儀やジャイロコンパスを用いる方法がある。

【０００４】自動測量方法は、人力による測量に比べて
はるかに合理的で、人力による測量がシールド掘進の合
間に行われるのに比べ、掘進中でも常時測量することが
でき、測量精度のばらつきも小さいため、徐々に普及し
始めている。しかしながら、このように優れた利点を有
する自動測量方法ではあるが、レーザー測距測角儀を用
いる方法の場合、トンネル線形が曲線の時、レーザー測
距測角儀の盛り替え回数が増加する欠点がある。また、
ジャイロコンパスを使用する方法の場合には、シールド
掘進機が水平方向へ同じ角度で横移動したときに、ジャ
イロコンパスは移動する前後で同方向を指針しているた
めに、あたかもその同方向に進んでいるかのように計測
され、それが誤差となって現れるという欠点がある。

【０００５】そのためにシールド掘進坑内において、シ
ールド掘進機が掘進とともに牽引する後方台車に自動追
尾式測距測角儀を搭載し、この自動追尾式測距測角儀で
後方台車の後方に位置する基準点を基に、この測距測角
儀自体の位置を自動検出した後、シールド掘進機に取り
付けられているターゲットを追尾してシールド掘進機の
位置を自動測量する方法が考えられている。この方法を
用いることにより、後方台車の後方に位置する基準点か
らシールド掘進機の位置を自動的に測量することができ
る、見通し距離が長くなる、測距測角儀の盛り替えが不
要となる、等効率的な自動測量が可能となる。また、新
たに基準点を設置する場合、測距測角儀と元の基準点か
ら新たな基準点位置を測量してその位置に設置すること
もできる等メリットが多く有効な手段である。

【０００６】しかしながらこの方法においても自動追尾
式測距測角儀とシールド掘進機の間に障害物が生じた場
合光波が通過しなくなり測量不可能となることがある。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、徐々に普及しはじめているシールド工法における
自動測量の方法の特長を生かしつつ、これまでの自動測
量方法の欠点を解消して、計画線に沿ってのシールドト
ンネルの築造が可能な高効率および高精度のシールド工
法におけるトンネル測量の方法を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、シールド掘進機坑内で、ターゲ
ット付きシールド掘進機が掘進とともに牽引する後方台
車に搭載した自動追尾式測距測角儀により、牽引する後
方台車の後方に設置の坑内基準点を基にした測距測角儀
の位置およびシールド掘進機のターゲットを検出するシ
ールド測量方法であって、まずシールド掘進機に取り付
けられているターゲットを追尾し、次いで後方台車の後
方に位置する基準点を基に、この測距測角儀の位置を検
出するか、もしくはその逆の順序で後方台車後方の基準
点を基に、測距測角儀の位置検出し、その後にシールド
掘進機のターゲットを追尾してシールド掘進機の位置を
測量するに際し、後方台車に対して上下あるいは水平方
向に移動可能な自動追尾式測距測角儀により、測量途中
で障害物が発生し、光波によるシールド掘進機のターゲ
ットを照射する測量が妨害された場合でも、自動追尾式
測距測角儀を障害物から回避した位置に移動して測量で
きるようにしたことを特徴とするシールド測量方法を提
供する。

【０００８】

【作用】より具体的に説明すると、この発明の方法にお
いては、シールド掘進機の後方でセグメントを組み上げ
てトンネルを構築していくシールド工事において、まず
一つの方法は、後方台車に搭載した自動追尾式測距測角
儀から発せられる光波が、シールド掘進機に取り付けら
れているターゲットを照射した時、途中の障害物によっ
て妨げられる場合、駆動装置を用いて自動追尾式測距測
角儀を上下あるいは水平方向に移動させ、光波がシール
ド掘進機のターゲットを照射するようにして、自動追尾
式測距測角儀とターゲットとの相対位置を自動的に計測
した後、この自動追尾式測距測角儀で後方台車の後方台
車に位置する２点の基準点を自動的に視準し、三角測量
の要領でこの自動追尾式測距測角儀の三次元位置を計測
し、この２つの計測値の演算からシールド掘進機の位置
を自動計測する。

【０００９】この場合、自動追尾式測距測角儀を鉛直あ
るいは水平に移動させる装置は、外部からの操作信号で
自動で行う、またハンドル等による手動操作で行うよう
にする。もしくは、この発明の方法においては、上記と
逆の手順によって測量してもよい。

【００１０】自動追尾式測距測角儀を鉛直あるいは水平
に移動させる駆動装置は、この時の後方基準点の数が２
点の場合は水平テーブルの上に自動追尾式測距測角儀を
載せて、自動追尾式測距測角儀を常にレベルに保持し、
三角測量の要領で自動追尾式測距測角儀の位置を求め
る。また後方基準点の数が３点の場合は、自動追尾式測
距測角儀と各基準点との測距と鉛直角および水平角の測
角から三次元計算により自動追尾式測距測角儀の位置を
求める。

【００１１】ここで、基準点及びシールド掘進機のター
ゲットには反射プリズムを設置しているが、これらの点
に設置するものとしては、受光器でよく、また自動追尾
式測距測角儀を水平に保持するために水平テーブルの上
に自動追尾式測距測角儀を載せるが、水平テーブルの変
わりに、傾斜計を設置して自動追尾式測距測角儀の傾斜
角を測定し、その値を基に傾斜の影響を補正計算しても
よい。

【００１２】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明について説明する。

【００１３】

【実施例】図１はこの発明の手順をフロー図に示したも
のである。図２〜図４はこの発明の方法を手順にしたが
って側面的に説明したものである。すなわち、まず図２
の状態において、位置（ｄ）に位置する自動追尾式測距
測角儀（１）でシールド掘進機（５）に設置してある反
射プリズム（ａ）を自動追尾したが、後方台車（３）の
上にある障害物（４）によって反射プリズムが視準でき
ない状態を説明している図である。図３は、前方の反射
プリズムを見通すために、測距測角儀移動装置（２）に
よって自動追尾式測距測角儀（１）を上方向（ｅ）に移
動させ、見通しができるようになり、反射プリズムを自
動追尾して自動追尾式測距測角儀（１）に対するシール
ド掘進機の相対位置を計測した状態を示す。そして、図
４は、自動追尾式測距測角儀（１）を水平・鉛直にモー
タ駆動させ、坑口側の２つの基準点に設置してある反射
プリズム（ｂ），（ｃ）を順次視準したところで三角測
量の要領で、自動追尾式測距測角儀の三次元座標位置を
求める状態を示す。

【００１４】図５はこの発明による自動追尾式測距測角
儀（１）を上下あるいは水平方向に移動させる装置
（２）の一例をシールド掘進機側から見た図である。水
平移動テーブル（１４）と上下移動テーブル（１３）の
上に自動追尾式測距測角儀（１１）を据え付け、各テー
ブルを水平移動テーブル駆動装置（１５），上下移動テ
ーブル駆動装置（１６）で移動できる機構とする。移動
操作は、自動追尾式測距測角儀（１１）が障害物のため
に自動追尾が不可能となって一定時間経過したら、自動
的に上下あるいは水平移動テーブル駆動装置が駆動し、
追尾可能な位置に移動するようにする。あるいは、移動
装置にテレビカメラを据え付けテレビモニターを見なが
らリモコン操作によってモータを駆動し、追尾可能な位
置に移動するようにする。また、もちろん装置自体を直
接自動操作してもよくハンドル等の手動操作でもよい。
図６は図５において側面から見た図である。

【００１５】この発明は、もちろん以上の例に限定され
ることなく、実施方法には様々な態様が可能である。ま
た適用工種としてシールド工事に限らず、トンネルボー
リングマシーン等の掘進機を使用した山岳トンネル等の
場合でも同様に行うことができる。

【００１６】この発明により、以上詳しく説明したとお
り、自動測量の特長を生かしつつ、また、自動追尾式測
距測角儀を障害物から回避した位置に移動して測量でき
るため、シールド掘進機と測距測角儀との間に障害物が
発生した場合にも、連続的な自動シールド測量を可能と
し、シールドトンネルを計画線に沿って築造するための
効率的で、精度のよい測量方法が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の測量方法の手順を示したフロー図で
ある。

【図２】自動追尾式測距測角儀が、障害物によって、シ
ールド機に設置された反射プリズムを視準できない状態
の側面図である。

【図３】自動追尾式測距測角儀を上方向に移動させて、
反射プリズムを視準できるようになった状態の側面図で
ある。

【図４】自動追尾式測距測角儀が、基準点に位置する反
射プリズムを順次自動視準している状態の側面図であ
る。

【図５】この発明の自動追尾式測距測角儀を上下あるい
は水平方向に移動させる装置をシールド掘進機側から見
た図である。

【図６】図５における側面図である。

【符号の説明】

ａ シールド機に設置された反射プリズム ｂ，ｃ 基準点に位置する反射プリズム ｄ，ｅ 自動追尾式測距測角儀の位置 １ 自動追尾式測距測角儀 ２ 測距測角儀移動装置 ３ 後方台車 ４ 障害物 ５ シールド掘進機 ６ セグメント ７ 自動追尾式測距測角儀制御装置 ８ 水平テーブル制御装置 ９ 測距測角儀移動装置制御装置 １０ パソコン １１ 自動追尾式測距測角儀 １２ 水平テーブル １３ 上下移動テーブル １４ 水平移動テーブル １５ 水平移動テーブル駆動装置 １６ 上下移動テーブル駆動装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−279813（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−60507（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 15/00 - 15/14 E21D 9/06 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘進機坑内で、ターゲット付きシ
   ールド掘進機が掘進とともに牽引する後方台車に搭載し
   た自動追尾式測距測角儀により、牽引する後方台車の後
   方に設置の坑内基準点を基にした測距測角儀の位置およ
   びシールド掘進機のターゲットを検出するシールド測量
   方法であって、まずシールド掘進機に取り付けられてい
   るターゲットを追尾し、次いで後方台車の後方に位置す
   る基準点を基に、この測距測角儀の位置を検出するか、
   もしくはその逆の順序で後方台車後方の基準点を基に、
   測距測角儀の位置検出し、その後にシールド掘進機のタ
   ーゲットを追尾してシールド掘進機の位置を測量するに
   際し、後方台車に対して上下あるいは水平方向に移動可
   能な自動追尾式測距測角儀により、測量途中で障害物が
   発生して光波によるシールド掘進機のターゲットを照射
   する測量が妨害された場合でも、自動追尾式測距測角儀
   を障害物から回避した位置に移動して測量できるように
   したことを特徴とするシールド測量方法。
2. 【請求項２】 自動、半自動もしくは手動で行う請求項
   １のシールド測量方法。