(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの覆工コンクリートを打設する前の地山内空間の内周面と、覆工コンクリートを打設するために前記内周面と対向するように設けられる覆工用移動型枠との離隔距離が、予め定められた覆工巻き厚以上となっているか否かを、覆工コンクリートの打設前に検査する覆工巻き厚検査装置であって、
少なくとも２条のレーザ光を平行に射出するレーザ光射出器と、
該レーザ光射出器を支持する支持基部と、を備え、
前記支持基部は、前記覆工用移動型枠の覆工コンクリートを順次に打設してゆく方向における前方側の端部に据え付けられ、
前記レーザ光射出器は、前記レーザ光の少なくとも１条を前記覆工用移動型枠の型枠面に沿って該トンネルの軸線方向に射出し、前記レーザ光の他の少なくとも１条を、前記型枠面に沿って射出された前記レーザ光と平行に、前記覆工コンクリートの厚さ方向に予め定められた間隔をあけて射出するものであることを特徴とする覆工巻き厚検査装置。
【請求項２】
前記支持基部は、前記覆工用移動型枠の周方向に移動して複数の位置で、前記型枠面を規準として据え付けられるものであることを特徴とする請求項１に記載の覆工巻き厚検査装置。
【請求項３】
前記２条のレーザ光の射出される間隔は、互いに平行に射出される状態で変更可能となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の覆工巻き厚検査装置。
【請求項４】
前記レーザ光が既に打設された覆工コンクリートの前方側の端面上に照射された位置を記録する撮像器を備えることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の覆工巻き厚検査装置。
【請求項５】
前記レーザ光射出器は、レーザ光発生器と、該レーザ光発生器から射出されたレーザ光の一部を透過するとともに一部を反射するハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過したレーザ光を反射するミラーとを有し、
前記ハーフミラーで反射したレーザ光と、前記ハーフミラーを透過し前記ミラーで反射したレーザ光とが平行に射出されるものであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の覆工巻き厚検査装置。
【請求項６】
レーザ光射出器から平行に射出される少なくとも２条のレーザ光の射出間隔を、トンネルの覆工コンクリートの予め定められた巻き厚の設定値に基づいて調整し、
前記レーザ光射出器を、掘削した地山内空間の内周面と対向して設置される覆工用移動型枠の覆工コンクリートを順次に打設してゆく方向の前方側の端部に据え付け、
前記２条のレーザ光の一方を、前記覆工用移動型枠の型枠面に沿って前記トンネルの軸線方向に射出し、他方のレーザ光を、前記型枠面に沿って射出される前記レーザ光と前記覆工コンクリートの厚さ方向に間隔をあけて射出し、
前記２条のレーザ光が照射される位置により、打設する前記覆工コンクリートが予め定められた巻き厚の設定値を満たすか否かを検査することを特徴とする覆工巻き厚検査方法。
【請求項７】
前記覆工コンクリートの厚さ方向に間隔をあけて射出される前記２条のレーザ光と前記覆工用移動型枠の周面の接線方向に並列して、１条又は２条以上のレーザ光を射出することを特徴とする請求項６に記載の覆工巻き厚検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、トンネル掘削時における覆工施工前のトンネル内周面と覆工用型枠との間に打設される覆工コンクリートの巻き厚が予め定められた設定値を満たしているか否かを、覆工コンクリートの打設前に検査する覆工巻き厚検査装置及び覆工巻き厚検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの覆工は、地山を掘削した後、掘削内周面と対向して型枠を設置し、この型枠と掘削内周面との間にコンクリートを打設する。地山を掘削した内周面は、岩盤が強固である場合には掘削したままの状態でコンクリートが打設されるが、一般には鋼支保工を建て込み、コンクリートの吹きつけ等を行って地山が緩むのを防ぐ。そして、その内側に型枠を設置してコンクリートを打設する。一方、シールドトンネルにおいても地盤を掘削した後コンクリート又は鋼で形成されたセグメントを掘削面の内側に建て込み、一次覆工を施した後、その内側に型枠を設置して二次覆工を打設することが行われている。
【０００３】
覆工のコンクリートを打設するための型枠としてはトンネルの軸線方向に移動する移動型枠が多く用いられ、所定長の覆工コンクリートを打設する毎に移動型枠がトンネル内を前進し順次に覆工コンクリートが巻き立てられる。
この覆工コンクリートの厚さは、トンネルの使用目的に適合するとともに安全で長期間の使用に耐え得るように定められる。
【０００４】
打設しようとする覆工コンクリートが上記のように予め設定された覆工巻き厚の値を満たしているか否かを検査する方法としては、型枠に設けられた複数の開閉窓から地山面に向かってスケールを差し入れ、トンネルの内周面と型枠の外周面との間の離隔距離を測定する方法が一般に行われている。
【０００５】
また、特許文献１には、脱型前のコンクリートが未硬化の状態で覆工巻き厚を測定する技術が開示されている。この技術は、覆工コンクリートを打設するために用いられる内型枠のスキンプレートに複数対の開閉可能となった開口を設けておき、開口を閉じた状態でコンクリートを流し込んで覆工コンクリートを打設する。その後、開口を開放し、対となる開口の一方から発振装置を、他方の開口から受振装置をそれぞれ覆工コンクリートの中に突き入れる。発振装置からコンクリート中に波動を発生させると、受振装置が覆工コンクリートと地山との境界で反射した波動及び発信装置から直接に伝播する波動を受振する。これらの受振データを用いて直接波の到達時間と反射波の到達時間を算出し、覆工コンクリート中の波動の伝播速度と反射波及び直接波の到達時間に基づいて覆工の厚さを計算するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７９９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、覆工用型枠の開閉窓からスケールを差し込んで測定する従来の方法では、覆工コンクリートの打設前に巻き厚を容易に検査することが可能ではあるが、開閉窓から離れた位置では測定が困難になってしまう。また、開閉窓ごとにスケールを差し入れて測定しなければならず測定の効率が良好ではない。
また、発振装置から発振される波動による測定は、覆工コンクリートを打設した後に測定するものであり、測定の結果として必要な巻き厚が確保されていないことが判明したときの対処が困難になってしまう。
【０００８】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、覆工施工前におけるトンネル内周面と覆工用型枠との間に形成された空間が、この空間内に打設される覆工コンクリートの巻き厚の設定値を満たしているか否かを、覆工コンクリートの打設前に検査する覆工巻き厚検査装置及び覆工巻き厚検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  トンネルの覆工コンクリートを打設する前の地山内空間の内周面と、覆工コンクリートを打設するために前記内周面と対向するように設けられる覆工用移動型枠との離隔距離が、予め定められた覆工巻き厚以上となっているか否かを、覆工コンクリートの打設前に検査する覆工巻き厚検査装置であって、  少なくとも２条のレーザ光を平行に射出するレーザ光射出器と、  該レーザ光射出器を支持する支持基部と、を備え、  前記支持基部は、前記覆工用移動型枠の覆工コンクリートを順次に打設してゆく方向における前方側の端部に据え付けられ、  前記レーザ光射出器は、前記レーザ光の少なくとも１条を前記覆工用移動型枠の型枠面に沿って該トンネルの軸線方向に射出し、前記レーザ光の他の少なくとも１条を、前記型枠面に沿って射出された前記レーザ光と平行に、前記覆工コンクリートの厚さ方向に予め定められた間隔をあけて射出するものであることを特徴とする覆工巻き厚検査装置を提供する。
【００１０】
この覆工巻き厚検査装置では、少なくとも２条のレーザ光が覆工コンクリートの厚さ方向に予め定められた間隔で射出されるので、この間隔を覆工巻き厚の設定値とほぼ同一となるように調整しておくことにより、覆工巻き厚が設定値を満たすか否かを容易に検査することができる。つまり、２条のレーザ光が遮られることなく通過した領域では、覆工の巻き厚は設定値を満たしていることになり、いずれか一方又は双方のレーザ光が遮られて通過し得ないときには覆工の巻き厚が設定値を満たしていないことになる。  
また、覆工巻き厚検査装置は覆工用移動型枠がトンネル内で前進する方向の前方側の端部に据え付けられ、後方に向けて射出されることにより、既に打設されている覆工コンクリートの端面にレーザ光が照射され、レーザ光の照射位置を容易に確認することができる。そして、一回に覆工コンクリートを打設する範囲について巻き厚を検査することができ、覆工用移動型枠を前進移動させて覆工コンクリートを打設する毎に覆工巻き厚の検査を容易に行うことができる。
一方、この覆工巻き厚検査装置は覆工用移動型枠へ容易に据え付けることができ、効率のよい測定が可能となる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の覆工巻き厚検査装置において、  前記支持基部は、前記覆工用移動型枠の周方向に移動して複数の位置で、前記型枠面を規準として据え付けられるものとする。
【００１２】
この覆工巻き厚検査装置は、覆工用移動型枠の型枠面を規準として据え付けることにより、周方向の複数の位置で覆工の巻き厚方向に所定の間隔でレーザ光が射出されるように据え付けることが容易となる。したがって、覆工コンクリートの周方向のほぼ全域にわたって巻き厚を検査することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の覆工巻き厚検査装置において、  前記２条のレーザ光の射出される間隔は、互いに平行に射出される状態で変更可能となっているものとする。
【００１４】
この覆工巻き厚検査装置では、覆工巻き厚の設定値が異なるトンネルの覆工を施工する場合においても、当該設定値に対応して検査を行うことができる。また、覆工巻き厚が一つのトンネル内で変更される場合においても容易に対応が可能となる。  
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の覆工巻き厚検査装置において、  前記レーザ光が既に打設された覆工コンクリートの前方側の端面上に照射された位置を記録する撮像器を備えるものとする。
【００１６】
この覆工巻き厚検査装置では、レーザ光が照射される状態を画像として記録することができ、検査結果を少ない作業量で正確に記録することが可能となる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の覆工巻き厚検査装置において、  前記レーザ光射出器は、レーザ光発生器と、該レーザ光発生器から射出されたレーザ光の一部を透過するとともに一部を反射するハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過したレーザ光を反射するミラーとを有し、  前記ハーフミラーで反射したレーザ光と、前記ハーフミラーを透過し前記ミラーで反射したレーザ光とが平行に射出されるものとする。
【００１８】
この覆工巻き厚検査装置では、１つのレーザ光発生器で複数条のレーザ光を射出させることが可能となる。これにより、覆工巻き厚検査装置を簡略化し、製造コストを低減することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、  レーザ光射出器から平行に射出される少なくとも２条のレーザ光の射出間隔を、トンネルの覆工コンクリートの予め定められた巻き厚の設定値に基づいて調整し、  前記レーザ光射出器を、掘削した地山内空間の内周面と対向して設置される覆工用移動型枠の覆工コンクリートを順次に打設してゆく方向の前方側の端部に据え付け、  前記２条のレーザ光の一方を、前記覆工用移動型枠の型枠面に沿って前記トンネルの軸線方向に射出し、他方のレーザ光を、前記型枠面に沿って射出される前記レーザ光と前記覆工コンクリートの厚さ方向に間隔をあけて射出し、  前記２条のレーザ光が照射される位置により、打設する前記覆工コンクリートが予め定められた巻き厚の設定値を満たすか否かを検査することを特徴とする覆工巻き厚検査方法を提供する。
【００２０】
この覆工巻き厚検査方法では、２条のレーザ光が覆工コンクリートを打設する領域で遮られることなく通過してレーザスポットが形成されているか否かにより、覆工巻き厚が設定値を満たしているか否かを検査することが可能となる。
また、覆工用移動型枠がトンネル内での前進移動する毎に、一回に打設する覆工コンクリートの巻き厚を順次検査することができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の覆工巻き厚検査方法において、  前記覆工コンクリートの厚さ方向に間隔をあけて射出される前記２条のレーザ光と前記覆工用移動型枠の周面の接線方向に並列して、１条又は２条以上のレーザ光を射出するものとする。
【００２２】
この覆工巻き厚検査方法では、周面の接線方向に並列して射出されたレーザ光によって、これらのレーザ光の射出方向を確認するとともに、覆工巻き厚方向に２条のレーザ光が離隔して射出されているか否かを容易に確認することができる。
【発明の効果】
【００２３】
上記のように、本願発明に係る覆工巻き厚検査装置及び覆工巻き厚検査方法では、少なくとも２条のレーザ光が覆工巻き厚の設定値に基づいて調整された間隔を有して、既に打設された覆工コンクリートの端面に向かって射出されるので、これらのレーザ光が覆工コンクリート端面を照射する位置を目視することにより、覆工巻き厚が設定値を満たしているか否かを検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】覆工コンクリートを打設する位置に設置された覆工用移動型枠と、この覆工用移動型枠に本願発明の一実施形態である覆工巻き厚検査装置を据え付けて覆工の巻き厚を検査する状態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１に示す覆工巻き厚検査装置の概略側面図及び概略正面図である。
【図３】覆工用移動型枠の周方向の各位置に覆工巻き厚検査装置を据え付けて覆工コンクリートの巻き厚を検査するときのトンネルの概略横断面図である。
【図４】図１に示す覆工巻き厚検査装置の変形例を示す概略側面図及び概略背面図である。
【図５】図１に示す覆工巻き厚検査装置から射出されるレーザ光が覆工コンクリートの端面に照射された状態を示す概略図である。
【図６】覆工巻き厚検査装置から射出されるレーザ光の射出パターンの他の例を示す概略図である。
【図７】本願発明の他の実施形態である覆工巻き厚検査装置の側面図である。
【図８】本願発明の他の実施形態である覆工巻き厚検査装置の側面図及び背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、覆工コンクリートを打設する位置に設置された覆工用移動型枠と、この覆工用移動型枠に本願発明の一実施形態である覆工巻き厚検査装置を据え付けて覆工の巻き厚を検査する状態を示す概略縦断面図である。また、図２は覆工巻き厚検査装置の概略側面図及び概略正面図、図３は覆工用移動型枠の周方向の各位置に覆工巻き厚検査装置を据え付けて覆工コンクリートの巻き厚を検査するときのトンネルの概略横断面図である。
この覆工巻き厚検査装置１は、覆工施工前のトンネルの内周面２６ａとこの内周面に対向して配置された覆工用移動型枠２０との間に打設される覆工コンクリートの巻き厚が予め設定された値を満たすか否かを検査する装置であり、覆工コンクリート２５の打設前に覆工用移動型枠２０の前方側の端部２０ａに据え付けることができるものとなっている。この覆工巻き厚検査装置１は、少なくとも２条のレーザ光７，８を、覆工の巻き厚方向に離隔して平行に射出するものであり、離隔距離を予め定められた覆工巻き厚の設定値とほぼ同じに設定することができるものである。そして、これらのレーザ光７，８を覆工用移動型枠２０の移動方向における前方側から後方に向けてトンネルの軸線方向に射出する。
【００２６】
上記覆工用移動型枠２０は、トンネルの内周面に所定の厚さで巻き立てられる覆工コンクリート２５を打設するための型枠であり、トンネル２６を掘進する切羽の後方に配置される。そして、掘削された地山の内面と対向する型枠を構成するものであり、覆工施工前のトンネル内周面２６ａに沿って曲面状に組み立てられた型枠面材２０ｂと、この型枠面材２０ｂを支持する支持フレーム２０ｃと、で主要部が構成されている。
上記型枠面材２０ｂは、周方向に配列された複数の部分からなり、トンネルの内周面２６ａに対して進退する方向に移動が可能となっており、覆工コンクリートの内周面となる位置に正確に設定することができるものとなっている。また、上記支持フレーム２０ｃは、トンネル２６の底面に敷設されたレール２１上を走行して型枠面材２０ｂをトンネルの軸線方向に移動することが可能となっている。これにより、トンネル内を移動して、覆工コンクリート２５を順次に打設する位置に型枠面材２０ｂを設定することができるものである。
【００２７】
なお、覆工コンクリート２５を打設する前のトンネル内周面２６ａは、掘削した地山内周面に鋼支保工が建て込まれ、地山面にコンクリートを吹き付けたものの他、その他の形式の支保工が施されたものであってもよいし、支保工が施されずに地山の岩盤が露出したものであってもよい。また、コンクリートを吹きつけた面又は掘削された岩盤の表面には防水シート等が取り付けられたものであってもよい。
【００２８】
上記覆工巻き厚検査装置１は、図２に示すように、レーザ光射出器２と、撮像器９と、このレーザ光射出器２及び撮像器９を支持する支持基部１０と、で主要部が構成されており、支持基部１０を介して覆工用移動型枠２０の前方側の端部２０ａに据え付けられるようになっている
上記レーザ光射出器２は、図２（ｂ）に示すように、６台のレーザ光発生器５、６と６個のミラー３，４とを備えており、各々のレーザ光発生器５，６が１条のレーザ光を射出するものとなっている。
【００２９】
上記レーザ光発生器５，６は、３台が覆工用移動型枠２０の周面に近い位置で接線方向に並列して配置され、他の３台が覆工施工前のトンネル内周面２６ａに近い位置で接線方向に所定の間隔で配置されている。
覆工用移動型枠側に配置された３台のレーザ光発生器５は、覆工用移動型枠の型枠面材２０ｂ側にレーザ光をそれぞれ射出し、ミラー３で反射させて覆工用移動型枠２０の型枠面に沿ってトンネルの軸線方向に第１のレーザ光７を射出する。地山側のレーザ光発生器６は、地山の内周面２６ａ側にレーザ光を射出し、第２のレーザ光発生器６の上方に備えられたミラー４により反射させて、第１のレーザ光７と間隔をあけて平行に第２のレーザ光８を射出するものとなっている。
【００３０】
上記ミラー３，４は、覆工コンクリートの巻き厚方向に対となった２条のレーザ光が正確に平行となるように調整されている。つまり、型枠側のミラー３ａと地山側のミラー４ａと、型枠側のミラー３ｂと地山側のミラー４ｂと、型枠側のミラー３ｃと地山側のミラー４ｃとはそれぞれ対となって第１のレーザ光７及び第２のレーザ光８を互いに平行に射出するものである。
【００３１】
上記撮像器は、レーザ光が照射されている位置、例えば先に打設された覆工コンクリート２５の端面２５ａにレーザ光が照射されている状態を像として記録するものであり、本実施の形態ではデジタルカメラ９を採用している。このデジタルカメラ９で撮影された記録は、デジタルカメラ９のメモリに保存しておくこともできるし、パーソナルコンピュータやサーバ等へ転送することも可能となっている。
なお、本実施の形態では、６台のレーザ光発生器５，６が配置されているほぼ中央にデジタルカメラ９を配置したが、レーザ光７，８が覆工コンクリートを打設する領域を通過してその奥側にある覆工コンクリートの端面２５ａ等に照射される状態を撮影できる位置に配置されればよく、配置される位置は中央に限定されるものではない。
【００３２】
上記支持基部１０は金属からなり、６台のレーザ光発生器５，６及びミラー３，４を支持するとともに覆工用移動型枠２０に据え付けることを可能とするものである。そして、レーザ光発生器５，６及びデジタルカメラ９を固定された状態で支持する前方支持部材１１と、レーザ光の射出側に対して前方支持部材１１の後方となる位置で該前方支持部材１１を支持する後方支持部材１２と、この後方支持部材１２と前方支持部材１１とを連結する連結部材１３と、後方支持部材１２を覆工用移動型枠２０に対して位置を固定して据え付けるための据え付け部材１４と、で主要部が構成されている。
【００３３】
上記前方支持部材１１は、覆工用移動型枠２０の型枠面材２０ｂの周面とほぼ垂直に支持される板状部材であり、本体部１１ａにはレーザ光発生器５，６及びデジタルカメラ９が固定支持されるとともに、型枠側のレーザ光発生器５から射出されたレーザ光を型枠面材２０ｂの周面に沿った方向に反射する型枠側のミラー３も固定支持されている。また、前方支持部材１１は、地山側のミラー４を支持して本体部１１ａに対して地山側に伸縮する伸縮部１１ｂを備えている。
【００３４】
上記伸縮部１１ｂは、本体部１１ａのトンネル内周面２６ａと対向する位置に本体部１１ａから突き出すように設けられており、本体部１１ａに設けられたガイド（図示せず）に沿って移動するものである。これにより、本体部１１ａよりの突き出し長を変動させることが可能となっている。
この伸縮部１１ｂを移動させる機構は、例えば、伸縮部１１ｂに取り付けられたラックと、前方支持部材１１の本体部１１ｂに取り付けられたギアとによって構成することができる。つまり、ハンドル１５を操作してギアを回転することにより、地山側の内周面に向かって進退するように伸縮部を駆動することができる。これにより、型枠側のミラー３と地山側のミラー４との間隔を変更し、２条のレーザ光７，８の離隔距離を変更することができるものとなっている。
なお、伸縮部１１ｂを駆動する機構又は方法は、その他の公知の技術を用いることもできる。
【００３５】
上記後方支持部材１２は、上記連結部材１３を介して前方支持部材１１を支持するとともに、この後方支持部材１２に固着された据え付け部材１４によって支持されるものである。
上記据え付け部材１４は、前方支持部材１１とともに後方支持部材１２を覆工用移動型枠２０の前方側の端部に位置決めをして取り付けるものである。つまり、レーザ光７が型枠面に沿ってトンネルの軸線方向に射出され、既に打設された後方側の覆工コンクリート２５に照射されるように位置を決めて据え付けることができるものとなっている。
【００３６】
本実施の形態では、上記据え付け部材１４が覆工用移動型枠２０の端部に設けられた目地型枠２０ｄに嵌め合わせて固定される。目地型枠２０ｄは、覆工コンクリート２５が打ち継ぎ目付近でひび割れを生じやすくなることから、覆工コンクリートの打ち継ぎ目に目地を形成するために設けられたものである。据え付け部材１４は、覆工用移動型枠２０との当接面が目地型枠２０ｄの形状に倣った形状となっており、目地型枠２０ｄに嵌め合わせた状態で射出されるレーザ光の１条が型枠面に近接し、ほぼ平行となるように位置決めされるものとなっている。
【００３７】
また、上記据え付け部材１４にはねじ孔が開削されており、このねじ孔に固定用ボルト１４ａを貫通させ、覆工用移動型枠２０に対して締め付けることによって据え付け部材１４を覆工用移動型枠２０に固定することができるものである。２つのボルト１４ａは、ねじ込み量を調整することにより、レーザ光の射出方向を調整することができる。
上記据え付け部材１４により上記覆工巻き厚検査装置１は、図３に示すように覆工用移動用型枠２０の型枠面の周方向における任意の位置又は複数の位置に据え付けることができ、型枠面の周方向の広い範囲で覆工巻き厚を検査することができるものとなっている。
【００３８】
また、図４に示すように、前方支持部材１１と後方支持部材１２とを連結する連結部材１３は、例えば貫通するボルト１６を備えるものとし、連結部材１３が伸縮するように構成することもできる。上記ボルト１６は、前方支持部材１１と後方支持部材１２とのいずれか一方に螺合するとともに他方にはボルトの軸線方向の位置を固定して回転が可能に係止する。これによりボルトを回転して前方支持部材１１と後方支持部材１２との間隔が変更される。このような構成を備えると、覆工巻き厚検査装置１を覆工用移動型枠２０に据え付けて位置を固定した後に連結部材１３を調整してレーザ光の射出方向の微調整が可能となる。つまり、図４（ｂ）に示される４つの連結部材の内の右側の２つの連結部材１３ａ，１３ｂ又は左側の２つの連結部材１３ｃ、１３ｄの長さを変更することによりレーザ光７，８の射出方向を左右に旋回させることができる。また地山側の２つの連結部材１３ａ、１３ｃ又は型枠側の２つの連結部材１３ｂ，１３ｄの長さを変更することにより、レーザ光７，８の射出方向を覆工の巻き厚方向に変更することができる。
【００３９】
次に、このような覆工巻き厚検査装置１を用いて覆工コンクリートの巻き厚が予め定められた覆工巻き厚の設定値を満たしているか否かを検査する方法について説明する。
トンネルの覆工コンクリート２５は次のような工程で形成される。
覆工コンクリート２５を打設するための覆工用移動型枠２０が、既に打設された覆工コンクリートと連続して覆工を形成する位置に移動し、型枠面材２０ｂが覆工コンクリートの内周面となる位置に設置される。このとき、掘削されたトンネルの地山面にはＨ形鋼等を加工した鋼支保工が建て込まれ、地山面にはコンクリートが吹きつけられている。また、トンネル内の防水のためにポリ塩化ビニール等からなる防水シートが吹き付けられたコンクリート面に取り付けられている。
覆工を形成するコンクリートは、覆工施工前のトンネルの内周面２６ａと覆工用移動型枠２０との隙間にコンクリートポンプ等によって送り込まれ、覆工２５の一施工区分のコンクリートが打設される。
【００４０】
打設された一施工区分の覆工コンクリート２５が硬化すると、覆工用移動型枠２０の側部の型枠面材を内側に後退させた状態で下方に下げて脱型する。脱型した覆工用移動型枠２０はトンネルの底面に敷設されたレール２１上を走行し、次の覆工コンクリート２５を打設する位置へ移動する。この位置で覆工用移動型枠２０の型枠面材２０ｂは覆工の内周面となる位置に再び設定される。
【００４１】
上記工程において、覆工用移動型枠２０が設置され、型枠面材２０ｂが覆工コンクリートの内周面となる位置に合わせて設定された後、コンクリートが打設されるまでに覆工の巻き厚が設定値を満たすものとなるか否かの検査が行われる。この検査は次のような工程によって行うことができる。
覆工巻き厚検査装置１は、図２に示すように、覆工用移動型枠２０の前方側の端部２０ａに、レーザ光７，８が後方側に向かって射出されるように据え付ける。このとき、覆工巻き厚検査装置１は、型枠面材２０ｂの周面に沿って射出される第１のレーザ光７と、地山側に射出される第２のレーザ光８との射出間隔が覆工巻き厚の設定値とほぼ同じ間隔で正確に平行となるように伸縮部１１ｂ及びミラー３，４等を調整しておく。そして、型枠側に射出される第１のレーザ光７が型枠面と近接し、該型枠面とほぼ平行に射出されるように覆工巻き厚検査装置１の位置を調整する。このレーザ光７，８の射出方向の調整は、覆工巻き厚検査装置１を覆工用移動型枠２０に据え付けるときにレーザ光７，８が上記のように射出されるように設定する他、前方支持部材１１と後方支持部材１２とを連結する連結部材１３が伸縮するものとなっている場合には、この連結部材１３の長さを調整することによってレーザ光７，８の射出方向を設定することができる。
なお、覆工巻き厚検査装置１は、伸縮部１１ｂの突出する長さを調整することによって型枠側に射出される第１のレーザ光７と地山側に射出される第２のレーザ光８の間隔が調整可能となっているので、覆工巻き厚の設定値が異なるトンネルの覆工コンクリートを打設する場合、同じトンネル内で覆工巻き厚が変更される場合等にも、容易に対応することができる。
【００４２】
覆工巻き厚検査装置１の据え付けが終了すると、レーザ光７，８を後方の既に打設された覆工コンクリート２５の端面に向けて照射する。このレーザ光７，８の照射位置に基づいて、打設しようとする覆工コンクリート２５が巻き厚の設定値を満たすものとなるか否かを判断する。
つまり、覆工コンクリートの巻き厚方向に間隔をあけて射出される第１のレーザ光７と第２のレーザ光８との双方が覆工コンクリートを打設しようとする領域を通過し、既に打設された覆工コンクリート２６の端面上に照射されている場合は、覆工巻き厚の設定値を満たしている。一方、第１のレーザ光７のみが照射されており、第２のレーザ光が地山側の吹き付けコンクリート又は鋼支保工等によって遮られる場合は、覆工巻き厚の設定値を満たしていないことになる。
このような検査を、図３に示すように覆工用移動型枠２０の型枠面の周方向における複数の位置で行う。
【００４３】
本実施の形態の覆工巻き厚検査装置１では、６条のレーザ光が射出されるものとなっており、これらのレーザ光の照射を次のように利用することができる。
図５は、型枠面材２０ｂの周面の接線方向に並列して射出された３対のレーザ光が既に打設された覆工コンクリートの端面に照射された状態を示す図である。
なお、黒丸は覆工コンクリートの端面にレーザ光が照射されて出現したレーザスポットを表し、白丸は覆工コンクリートの端面以外をレーザ光が照射していることを示すものである。
【００４４】
覆工巻き厚検査装置１から射出される６条のレーザ光の内、中央部で型枠側に射出されるレーザ光７ｂがトンネルの軸線方向に型枠面に沿って該型枠面と平行に射出されると、例えば図５（ａ）に示すように照射される。つまり、中央に配置された第１のレーザ光７ｂは型枠面材２０ｂの外周面近くで先に打設した覆工コンクリートの端面上に照射され、このレーザ光７ｂと対となる地山側の第２のレーザ光８ｂは覆工打設前のトンネルの内周面２６ａに近接して覆工コンクリートの端面上に照射される。このように照射された状態では、２つのレーザスポットの間隔Ｔ1が覆工巻き厚の設定値に相当しており、コンクリートを打設しようとする覆工の巻き厚は設定値を満たしていることが分かる。
また、図５（ｂ）に示すように、６条のレーザ光７，８のいずれもが先に打設した覆工コンクリートの端面上に照射されているときには、３対のレーザ光が照射される範囲で設定値以上の覆工巻き厚が確保されていることが分かる。
【００４５】
一方、図５（ｃ）に示すように、第１のレーザ光７は型枠面材２０ｂに近接して覆工コンクリートの端面上に照射されているが、第２のレーザ光８のいずれもが覆工コンクリートの端面に照射されていないと、コンクリートの打設を行おうとしている覆工の巻き厚は設定値を満たしていないと判断することができる。
また、図５（ｄ）に示すように、射出されたレーザ光がトンネルの軸線と正確に平行とはなっておらず、トンネルの軸線方向に対して射出位置より右側にレーザ光７，８が照射されていても、左側に配置された第１のレーザ光７ａが型枠面材２０ｂの近傍において覆工コンクリートの端面に照射され、第２のレーザ光８ａがトンネルの内周面の近傍で覆工コンクリートの端面上に照射されているときには、コンクリートを打設しようとしている覆工の巻き厚は設定値を満たしていると判断できる。
このように、複数組のレーザ光を型枠面材２０ｂの周面の接線方向に並列して射出することにより、レーザ光の射出方向に多少のずれが生じた場合でも覆工の巻き厚を検査することができる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態では、レーザ光発生器を６台備え、対となった２条のレーザ光を３組射出しているが、少なくとも２条のレーザ光が射出されれば覆工巻き厚の設定値を満たしているか否かの検査をすることができる。また、必ずしもレーザ光が対となっていなくてもよい。
【００４７】
例えば、図６（ａ）に示すように、４条のレーザ光を射出し、中央部で射出される２条のレーザ光７ｂ，８ｂのみを対とすることができる。つまり、型枠面材２０ｂの周面の接線方向に並列して３条の第１のレーザ光７ａ，７ｂ，７ｃを射出するとともに、中央に位置する第１のレーザ光７ｂと覆工の巻き厚方向に離隔した第２のレーザ光８ｂとを対とするものである。
このように第１のレーザ光７を複数射出することにより、地山側に射出された第２のレーザ光８が遮られて先に打設した覆工コンクリートの端面に照射されていない状態でも、操作者はレーザ光の射出方向を容易に認識することができ、レーザ光の射出方向の調整等を容易に行うことができる。
【００４８】
図６（ｂ）に示すように、型枠面材２０ｂの周面の接線方向に並列して２条の第１のレーザ光７ａ，７ｂが射出され、この内の１条のレーザ光７ａと対となるように覆工の巻き厚方向に離隔した第２のレーザ光８ａが射出されるものでもほぼ同様に使用することができる。
【００４９】
図６（ｃ）に示すレーザ光の射出パターンは、型枠面材２０ｂの周面の接線方向に並列して２条の第１のレーザ光７ａ，７ｂが射出され、これら２条の第１のレーザ光の射出位置を結ぶ線Ｌから覆工の巻き厚方向に離隔して１条の第２のレーザ光８ａを射出するものである。そして、２条の第１のレーザ光７ａ，７ｂの射出位置を結ぶ線Ｌから第２のレーザ光８ａの射出位置までの離隔距離Ｔ2が覆工の巻き厚の設定値となるように調整するものである。
【００５０】
次に、本願発明の第２の実施の形態について説明する。
図７は、本実施の形態である覆工巻き厚検査装置の側面図である。
この覆工巻き厚検査装置３１は、レーザ光発生器３５，３６と、撮像器であるデジタルカメラ３９と、このレーザ光発生器３５，３６及びデジタルカメラ３９を支持する支持基部４０と、で主要部が構成されており、支持基部４０を介して覆工用移動型枠２０の前方側の端部２０ａに据え付けられるようになっている。
【００５１】
この覆工巻き厚検査装置３１ではミラーが備えられておらず、レーザ光発生器３５，３６から射出されたレーザ光はトンネルの軸とほぼ平行となる方向へ直接に射出されるものとなっている。
上記レーザ光発生器３５，３６以外の構成、つまり上記デジタルカメラ３９及び支持基部４０は、図２に示す第１の実施の形態と同じものが用いられている。また、覆工用移動型枠２０の構成も第１の実施の形態と同様であるので、同一の符号を付すとともに説明を省略する。
【００５２】
この覆工巻き厚検査装置３１では、レーザ光発生器３５，３６は前方支持部材４１に射出口をトンネルの軸線方向に向けて固定されており、型枠側のレーザ光発生器３５は前方支持部材４１の本体部４１ａに支持されている。そして、型枠面に近接した位置でレーザ光３７を射出するものとなっている。また、地山側のレーザ光発生器３６は前方支持部材４１の本体部に対して伸縮するように設けられた伸縮部４１ｂに支持され、型枠側のレーザ光発生器３５から射出されるレーザ光３７と平行にレーザ光３８を射出するように支持されている。したがって、図２に示す実施の形態と同様に、伸縮部４１ｂの突出量を調整することによって対となる型枠側のレーザ光３７と地山側のレーザ光３８との離隔間隔を調整し、トンネルの軸線方向へ平行に射出することができるものとなっている。
【００５３】
このような覆工巻き厚検査装置３１も図２に示す第１の実施の形態と同様に覆工用移動型枠２０に据え付け、コンクリートを打設する前に覆工の巻き厚が予め設定された値を満たすか否かを検査することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態でも、覆工用移動型枠２０の周面の接線方向に並列して３条の第１のレーザ光３７が射出され、これら３条の第１のレーザ光３７と射出される間隔が調整された３条の第２のレーザ光３８が平行に射出されるものとなっているが、第１の実施の形態と同様に、射出されるレーザ光の数、パターンは上記に限定されるものではなく、図５及び図６に示すパターン又はその他のパターンとすることもできる。
【００５５】
次に本願発明の第３の実施形態を図に基づいて説明する。
図８は、本実施の形態である覆工巻き厚検査装置の側面図及び背面図である。
この覆工巻き厚検査装置５１は、第１の実施の形態と同様にレーザ光射出器５２と、撮像器であるデジタルカメラ５９と、このレーザ光射出器５２及びデジタルカメラ５９を支持する支持基部６０と、で主要部が構成されている。そして、支持基部６０を介して覆工用移動型枠２０の前方側の端部２０ａに据え付けられるようになっている。
【００５６】
この覆工巻き厚検査装置５１では、レーザ光射出器５２が、レーザ光発生器５５と、レーザ光発生器５５から射出されたレーザ光の光量の一部をトンネルの軸線方向に反射するとともに一部を透過するハーフミラー５３と、ハーフミラー５３を透過した光束を上記ハーフミラーで反射した光束と平行となるように反射するミラー５４とを備えている。
一方、支持基部６０は、レーザ光発生器５５とハーフミラー５３とを支持する第１の支持部材６１と、第１の支持部材６１に対して地山側への進退が可能に連結され、上記ミラー５４を支持する第２の支持部材６２と、第１の支持部材６１を覆工用移動型枠２０に対して型枠面を基準として据え付けるための据え付け部材６３とで主要部が構成されている。
【００５７】
上記レーザ光発生器５５は、上記覆工巻き厚検査装置５１が覆工用移動型枠２０に据え付けられたときに、型枠面材２０ｂよりトンネル断面の中心側となるように第１の支持部材６１に取り付けられている。また、このレーザ光発生器５５の取り付け位置より地山側にハーフミラー５３が取り付けられ、レーザ光発生器５５から射出されたレーザ光がハーフミラー５３に入射し、一部を透過するとともに反射したレーザ光５７がトンネルの軸線方向であって覆工用移動型枠２０の進行方向の後方側へ反射するように設定されている。
【００５８】
ミラー５４は、レーザ光発生器５５からハーフミラー５３に向けて射出されたレーザ光の延長線上において第２の支持部材６２に支持されている。そして、入射されたレーザ光をハーフミラー５３で反射したレーザ光５７と平行に反射するように設定されている。したがって、同一のレーザ光発生器５５から射出されたレーザ光は、ハーフミラー５３で反射したレーザ光５７とハーフミラー５３を透過しミラー５４で反射したレーザ光５８とに分割され、平行に照射される。そして、第２の支持部材６２の第１の支持部材６１に対する位置を調整することによって分割された２条のレーザ光５７，５８の離隔距離を覆工巻き厚の設定値とほぼ同じとなるように設定することができるものとなっている。
【００５９】
上記レーザ光発生器５５と上記ハーフミラー５３と上記ミラー５４とは、図８（ｂ）に示すように３組が型枠の周面の接線方向に配列されており、それぞれの組が、一つのレーザ光発生器５５から射出されたレーザ光を覆工の巻き厚方向に離隔した２つのレーザ光５７，５８に分割して射出することができるものとなっている。
【００６０】
上記レーザ光発生器５５と上記ハーフミラー５３と上記ミラー５４とは、いずれも第１の支持部材６１及び第２の支持部材６２の、レーザ光５７，５８を射出する方向に対する背面側に取り付けられている。そして、ハーフミラー５３及びミラー５４で反射したレーザ光５７，５８の光路となる部分の第１の支持部材６１又は第２の支持部材６２には貫通孔６１ａ，６２ａが設けられている。したがって、レーザ光発生器５５から射出されたレーザ光は、ハーフミラー５３及びミラー５４に入射され、それぞれで反射して上記貫通孔６１ａ，６２ａから平行に射出される。
【００６１】
第１の支持部材６１は、レーザ光５７，５８を射出する方向の前面を覆工用移動型枠の端面２０ａに当接し、型枠面材２０ｂに据え付け部材６３を当接することによって位置が規制され、この状態で覆工用移動型枠２０に据え付けることができるものとなっている。そして、据え付ける位置は、ハーフミラー５３で反射されたレーザ光５７が型枠面に近接して平行に射出される位置に調整される。
上記第１の支持部材６１及び据え付け部材６３の覆工用移動型枠２０への固定には、例えば磁石を用いることができる。磁石は第１の支持部材６１と据え付け部材６３の双方又は一方に備えられ、磁石の吸引力によって覆工用移動型枠２０の鋼部材に固着するとともに磁石の方向又は位置を変動することによって容易に取りはずすことが可能となっている。
【００６２】
なお、上記レーザ光発生器５５と上記ハーフミラー５３と上記ミラー５４とは、上記のように３組を用いるものに限定されるものではなく１組又は２組を用いるものであってもよいし、上記レーザ光発生器５５と上記ハーフミラー５３と上記ミラー５４とを組にして用いるものの他に、一つのレーザ光発生器から単一のレーザ光を射出するものと併せて用いるものであってもよい。そして、レーザ光の射出パターンを例えば図５又は図６に示されるものとして使用することができる。
【００６３】
このような覆工巻き厚検査装置５１でも、図８に示すように、覆工用移動型枠２０の型枠面に近接してトンネルの軸線方向にレーザ光５７を射出するとともに、このレーザ光５７と平行に、覆工の巻き厚方向に離隔してレーザ光５８を射出することができる。そして、図２に示す実施の形態と同様に覆工の巻き厚をコンクリートの打設前に検査することができる。また、上記ハーフミラー５３を用いることによって、型枠側と地山側とに分割されたレーザ光５７，５８の光量は減少するが、一つのレーザ光発生器５５によって２条のレーザ光を射出することができ、製造コストを削減することが可能となる。
【００６４】
なお、本願発明の巻き厚検査装置は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の構成を備える様々な実施の形態を含むものである。
また、以上に説明した実施の形態は、岩盤内に掘削される山岳トンネルにおいて覆工巻き厚を検査するものであるが、本発明に係る覆工巻き厚検査装置及び覆工巻き厚検査方法は、シールドトンネルにおいて鋼又はコンクリートのセグメントが組み立てられた内周面に二次覆工としてコンクリートを打設するときに適用し、二次覆工の巻き厚を検査することもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１，３１，５１：覆工巻き厚検査装置、    ２，５２：レーザ光射出器、      ３：型枠側のミラー、  ４：地山側のミラー、    ５，３５：型枠側のレーザ光発生器、    ６，３６：地山側のレーザ光発生器、    ７，３７，５７：第１のレーザ光、    ８，３８，５８：第２のレーザ光、    ９，３９，５９：デジタルカメラ、    
１０，４０，６０：支持基部、    １１，４１：支持基部の前方支持部材、    １１ａ，４１ａ：前方支持部材の本体部、    １１ｂ，４１ｂ：前方支持部材の伸縮部、    １２，４２：支持基部の後方支持部材、    １３，４３：支持基部の連結部材、    １４：支持基部の据え付け部材、    １４ａ：据え付け部材固定用のボルト、    １５：伸縮部を駆動するためのハンドル、    １６：ボルト、    
２０：覆工用移動型枠、    ２０ａ：覆工用移動型枠の前方側の端面、    ２０ｂ：覆工用移動型枠の型枠面材、    ２０ｃ：覆工用移動型枠の支持フレーム、    ２０ｄ：覆工用移動型枠に設けられた目地型枠、    ２１：レール、    
２５：覆工コンクリート、    ２５ａ：既に打設された覆工コンクリートの端面、    
２６：トンネル、    ２６ａ：覆工施工前のトンネルの内周面、    、  
５３：ハーフミラー、    ５４：ミラー、    ５５：レーザ光発生器、    
６１：支持基部の第１の支持部材、    ６２：支持基部の第２の支持部材、    ６３：支持基部の据え付け部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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