JPH04279813A - シールド測量方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シールド掘進坑内に
おけるシールド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】この後者の自動測量方法は、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においては、トンネル線形が曲線の
場合、レーザー測距測角儀の盛り替え回数が増加し、ま
た、レーザー測距測角儀とシールド掘進機との間に障害
物があるとレーザー光が遮られる等の欠点がある。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】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、徐々に普及し始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。

【０００６】

【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、シールド掘進坑内において、後
方台車に沿って走行する測距測角儀で、基準点を基にシ
ールド掘進機と基準点の間の仮基準点と該測距測角儀の
位置を順次検出して、シールド掘進機の位置を検出する
ことを特徴とするシールド測量方法を提供する。

【０００７】そして、この発明においては、前記測量方
法の態様として、シールド掘進機の後方台車に沿って軌
道を設置し、その軌道に沿って自動走行する移動台車に
測距測角儀を搭載して、該測距測角儀が後方台車の後方
の２点の基準点を自動視凖し三角測量の要領で該測距測
角儀自体の座標位置を検出した後、基準点から切羽側の
適当な２点に設置した仮基準点を、基準点と既知の測距
測角儀の位置を基に、該測距測角儀で２点の仮基準点を
自動視凖し三角測量の要領で仮基準点の座標位置を検出
し、引き続き該測距測角儀を切羽側に自動走行させ、適
当な軌道上の位置に停止させ、その停止位置で２点の既
知の仮基準点を自動視凖して、三角測量の要領で該測距
測角儀自体の位置を検出した後、既知である仮基準点と
該測距測角儀の位置を基にシールド掘進機を自動視凖し
て、三角測量の要領でシールド掘進機の位置を検出する
ことを特徴とするシールド測量方法を提供する。

【０００８】より具体的に説明するとシールド掘進機の
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、シールド掘進機が牽引する後方
台車に沿って軌道を設置し、その軌道に沿って自動走行
する移動台車に、水平、鉛直方向への駆動機構と傾斜計
が付いている測距測角儀を搭載する。設置する軌道は、
シールド掘進機の後方軌道を設置できる空間ならどこで
もよいが、後方台車に直接設置したり、また後方台車の
横に併設してあり、バッテリーロコ等が通るレールをそ
のまま使用することができる。測距測角儀の駆動装置は
測距測角儀をそれぞれ水平、鉛直に駆動する装置であり
、傾斜計は測距測角儀の傾斜角を検出し、その値を基に
傾斜の影響を自動演算装置等で補正する。自動測量手順
は、まず該測距測角儀が後方台車の後方の２点の基準点
に設置してある反射プリズムを自動視凖し三角測量の要
領で測距測角儀自体の三次元座標位置を検出する。次に
２点の基準点からみて切羽側の適当な２点に仮基準点を
設置し、座標位置が既知となった測距測角儀と基準点の
位置を基に、測距測角儀で２点の仮基準点に設置してあ
る反射プリズムを自動視凖し、三角測量の要領でそれぞ
れの三次元座標位置を検出する。２点の仮基準点の位置
としては測距測角儀が見通し易いセグメントあるいは後
方台車上がよい。引き続き軌道上の測距測角儀を切羽側
の適当な軌道上に自動走行させ、その停止位置で既に設
置し、座標位置が既知となった２点の仮基準点に設置し
てある反射プリズムを自動視凖して、三角測量の要領で
測距測角儀自体の三次元座標位置を検出する。さらに座
標位置が既知である仮基準点と該測距測角儀の位置を基
に該測距測角儀でシールド掘進機に設置してある反射プ
リズムを自動視凖して、三角測量の要領でシールド掘進
機の三次元座標位置を検出する。

【０００９】また、上記の方法の他、基準点、仮基準点
をそれぞれ３点設置してもよく、この場合は、傾斜計や
水平テーブルを使用しなくてもよいが、測距測角儀と基
準点、仮基準点との測距と鉛直角および水平角の測角か
ら三次元計算でそれぞれの値を求める。以上の一連の過
程により、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を可能とする。 また組となる仮基準点を複数設置し、繰り返し測距測角
儀と組となる仮基準点の位置を求めることもできる。

【００１０】ここで、基準点、仮基準点およびシールド
掘進機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、受光器でもよく、また測距測
角儀の傾斜を測定するために傾斜計を使用しているが、
傾斜計の代わりに水平テーブルの上に測距測角儀を搭載
して、測距測角儀を常にレベルに保持してもよい。走行
用の軌道としては、線路方式、モノレール方式等が考え
られる。

【００１１】次に図面に沿ってこの発明のシールド測量
方法についてさらに詳しく説明する。もちろんこの方法
は、以下の例によって限定されるものではない。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明の実施における一連の手順を
説明する一例である。図２〜図５はこの発明の方法を手
順にしたがって平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（ａ）に位置する移動
台車（２０）に搭載されている測距測角儀（２１）から
後方台車の後方の２点の基準点に位置する反射プリズム
（ｂ）（ｃ）を水平・鉛直にモータ駆動させ、２点を順
次視凖したところで三角測量の要領で、測距測角儀の三
次元座標位置を求める。次に図３に示したように、三次
元座標位置が求められている測距測角儀（２１）を水平
・鉛直に回転させ、見通せる２点の適当な位置に設置し
てある反射プリズム（ｄ）（ｅ）を視凖し、２点の反射
プリズム（ｄ）（ｅ）の三次元座標位置を求め、２点の
仮基準点とする。次に図４に示したように、測距測角儀
（２１）を搭載した移動台車（２０）が自動的に位置（
ａ）から位置（ｆ）に移動したとして、この位置（ｆ）
に移動した測距測角儀（２１）から、仮基準点に位置す
る反射プリズム（ｄ）（ｅ）を視凖して三角測量の要領
で測距測角儀の三次元座標位置を求める。そして図５に
示したように、座標位置が既知となった仮基準点と測距
測角儀（２１）からシールド掘進機に設置してある反射
プリズム（ｇ）を視凖し、反射プリズムの三次元座標位
置を求め、シールド掘進機（２４）の位置を自動測量す
る。

【００１３】たとえば以上の測量を可能とするものとし
て、図６に示したように、測距測角儀（３２）を搭載し
た移動台車（３１）と通信装置を組み合わせたシステム
を例示することができる。ここで（３３）は移動計測台
車走行モータ、（３４）は動力・通信用の電源部、（３
５）は走行のための制御装置、（３６）はデータ等の演
算処理装置、（３７）および（３９）はデータ通信等を
行うための無線通信装置、（３８）は測距測角儀の傾き
を検出するための傾斜計および演算処理装置を示し、演
算処理装置は測距測角儀の傾きによる測距測角の測定誤
差を補正するものである。（４０）は無線通信装置（３
９）とパソコン（４１）の間を結ぶデータ伝送装置、（
４２）は電源部（３５）用のバッテリ充電装置を示して
いる。

【００１４】なお、この発明の測量方法においては、以
上の例のように、後方走行台車に測距測角儀を搭載する
だけでなく、この台車に並走する軌道上に独立してこの
測距測角儀を配置し、これを移動させるようにしてもよ
い。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。

【００１５】

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明した通
り、シールド掘進工法において、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概要を示したプロセスブ
ロック図である。

【図２】この発明の測量法の第１ステップを示した平面
図である。

【図３】第２ステップを示した平面図である。

【図４】第３ステップを示した平面図である。

【図５】第４ステップを示した平面図である。

【図６】この発明の方法のための測量システムを例示し
た構成ブロック図である。

【符号の説明】

ｂ，ｃ　　基準点に位置する反射プリズムｄ，ｅ，ｇ　
　仮基凖点に位置する反射プリズム２０　　移動計測台
車 ２１　　モータ駆動測距測角儀 ２２　　走行用軌道 ２３　　後方台車 ２４　　シールド掘進機 ３０　　走行用軌道 ３１　　移動計測台車 ３２　　モータ駆動測距測角儀 ３３　　走行モータ ３４　　電源部 ３５　　走行制御装置 ３６　　演算処理装置 ３７　　無線通信装置 ３８　　傾斜計および演算処理装置 ３９　　無線通信装置 ４０　　データ伝送装置 ４１　　パソコン ４２　　バッテリー充電装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シールド掘進坑内において、後方台車
   に沿って走行する測距測角儀で、基準点を基にシールド
   掘進機と基準点の間の仮基準点と該測距測角儀の位置を
   順次検出して、シールド掘進機の位置を検出することを
   特徴とするシールド測量方法。
2. 【請求項２】　　シールド掘進坑内において、シールド
   掘進機の後方台車に沿って軌道を設置し、その軌道に沿
   って自動走行する移動台車に測距測角儀を搭載して、該
   測距測角儀が後方台車の後方の２点の基準点を自動視凖
   し三角測量の要領で該測距測角儀自体の座標位置を検出
   した後、基準点から切羽側の適当な２点に設置した仮基
   準点を、基準点と既知の該測距測角儀の位置を基に、該
   測距測角儀で２点の仮基準点を自動視凖し三角測量の要
   領で仮基準点の座標位置を検出し、引き続き該測距測角
   儀を切羽側に自動走行させ、適当な軌道上の位置に停止
   させ、その停止位置で２点の既知の仮基準点を自動視凖
   して、三角測量の要領で該測距測角儀の位置を検出した
   後、既知である仮基準点と該測距測角儀の位置を基にシ
   ールド掘進機を自動視凖して、三角測量の要領でシール
   ド掘進機の位置を検出することを特徴とする請求項１の
   シールド測量方法。
3. 【請求項３】　　シールド掘進坑内において、シールド
   掘進機の後方台車に沿って軌道を設置し、その軌道に沿
   って自動走行する移動台車に測距測角儀を搭載して、該
   測距測角儀が後方台車の後方の３点の基準点を自動視凖
   し、３点までの距離と鉛直角および水平角を測定し、そ
   の値から該測距測角儀自体の座標位置を検出した後、基
   準点から切羽側の適当な３点に設置した仮基準点を、基
   準点と既知の該測距測角儀の位置を基に、該測距測角儀
   で３点の仮基準点までの距離と鉛直角および水平角を測
   定し、仮基準点の座標位置を検出し、引き続き該測距測
   角儀を切羽側に自動走行させ、適当な軌道上の位置に停
   止させ、その停止位置で３点の既知の仮基準点を自動視
   凖して、距離と鉛直角および水平角を測定し該測距測角
   儀の位置を検出した後、既知である仮基準点と該測距測
   角儀の位置を基にシールド掘進機を自動視凖してシール
   ド掘進機までの距離と鉛直角および水平角を測定し、シ
   ールド掘進機の位置を検出することを特徴とする請求項
   １のシールド測量方法。