(57)【要約】【課題】埋設物のすかし掘り掘削機との相対位置（距離）をリアルタイムで正確に把握し、掘削機による埋設物の損壊を未然に防止するすかし掘り掘削機相対位置検出方法、及びその装置の提供。【解決手段】本発明のすかし掘り掘削機相対位置検出装置は、すかし掘り掘削機（５）側に設けた一つ以上複数の信号発信手段（Ｍ）と、該一つ以上複数の信号発信手段（Ｍ）からの発信信号を検出するために埋設物（Ｐ）側に設けた複数の検出手段（ＭＳ１〜ＭＳ５）と、制御手段（１０）とで構成され、該制御手段（１０）は、前記複数の検出手段（ＭＳ１〜ＭＳ５）によって得られた情報に基づき、前記すかし掘り掘削機（５）と前記埋設物（Ｐ）との距離を演算し、演算したすかし掘り掘削機（５）と埋設物（Ｐ）との距離が所定値以上の場合に警報を発し及び／又はすかし掘り掘削機（５）を移動するように制御信号を発することを特徴としている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中の埋設物直下に壁体を構築する際のすかし掘り掘削機相対位置検出方法において、すかし掘り掘削機側に一つ以上複数の信号発信手段を設置する工程と、該一つ以上複数の信号発信手段からの発信信号を検出するために埋設物側に複数の検出手段を設置する工程と、該複数の検出手段によって得られた情報に基づき制御手段が、前記すかし掘り掘削機と前記埋設物との距離を演算する工程と、演算したすかし掘り掘削機と埋設物との距離が所定値以下の場合に警報を発し及び／又はすかし掘り掘削機の移動を制御する信号を発する工程とを有することを特徴としたすかし掘り掘削機相対位置検出方法。
【請求項２】
地中の埋設物直下に壁体を構築する際のすかし掘り掘削機相対位置検出方法において、すかし掘り掘削機側に一つ以上複数の超音波発信兼受信手段を設置する工程と、該複数の超音波発信兼受信手段により超音波を発信する工程と、超音波発信兼受信手段によって得られた情報に基づき制御手段が、前記すかし掘り掘削機と前記埋設物との距離を演算する工程と、演算したすかし掘り掘削機と埋設物との距離が所定値以下の場合に警報を発信する工程及び／又はすかし掘り掘削機の移動を制御する信号を発する工程とを有することを特徴としたすかし掘り掘削機相対位置検出方法。
【請求項３】
地中の埋設物直下に壁体を構築する際のすかし掘り掘削機相対位置検出装置において、すかし掘り掘削機側に設けた一つ以上複数の信号発信手段と、該一つ以上複数の信号発信手段からの発信信号を検出するために埋設物側に設けた複数の検出手段と、制御手段とで構成され、該制御手段は、前記複数の検出手段によって得られた情報に基づき、前記すかし掘り掘削機と前記埋設物との距離を演算し、演算したすかし掘り掘削機と埋設物との距離が所定値以下の場合に警報を発し及び／又はすかし掘り掘削機の移動を制御する信号を発することを特徴としたすかし掘り掘削機相対位置検出装置。
【請求項４】
地中の埋設物直下に壁体を構築する際のすかし掘り掘削機相対位置検出装置において、すかし掘り掘削機側に設けた一つ以上複数の超音波発信兼受信手段と、制御手段とで構成され、該制御手段は、前記複数の超音波発信兼受信手段によって発信された超音波の反射によって得られた情報に基づき、前記すかし掘り掘削機と前記埋設物との距離を演算し、演算したすかし掘り掘削機と埋設物との距離が所定値以下の場合に警報を発し及び／又はすかし掘り掘削機の移動を制御する信号を発することを特徴としたすかし掘り掘削機相対位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中の埋設物直下に壁体を構築する際に、埋設物と掘削機との距離（相対位置）を検知し、埋設物と掘削機との相対距離を一定以上に保つことにより、壁体を構築中に掘削機による埋設物の損壊を防止する位置検知技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電気・ガス・水道・電信などのライフラインをはじめとする地下埋設物が存在する場所に連続地下壁を構築する際に、埋設物の移設が困難な場合には、それらの下方を掘削する、いわゆる、すかし掘り工法が施工されている。そのような工事においては、狭隘な場所での施工が一般的であり、施工に際して掘削機が埋設物に接近し過ぎて、埋設物を掘削機のカッターによって損壊してしまう恐れがある。又、そうした恐れのために、埋設物から掘削領域までの距離を必要以上にとり過ぎ、土地の有効活用が阻害されてしまう場合があった。
【０００３】
そのような問題に対処するため、本出願人は特願２００１−１３８４５９号公報において、高圧ジェット切削機のノズル取付部近傍に設けた接触式センサにより、例えば埋設管Ｐから５０ｍｍ以内に接近したことを検知する技術（図５参照）が開発されている。或いは同公報において、チェーンカッターの先端に超音波測定器を取り付け、孔壁の測定を行う技術が提案されている。
【０００４】
特願２００１−１３８４５９号公報の上記二つの検知・測定技術は、それ自体有効なものであるが、以下の点で十分なものとはいえない。
すなわち、上記公知技術のうち前者は、例えば、埋設物よりも手前側に固い岩盤が存在した場合に、その岩盤を検知目標の埋設物と見誤ってしまうケースがある。また、後者は検知又は測定後の処理方法について何ら言及していないと言う問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、埋設物のすかし掘り掘削機との距離（相対位置）をリアルタイムで正確に把握し、掘削機による埋設物の損壊を未然に防止するすかし掘り掘削機相対位置検出方法、及びその装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のすかし掘り掘削機相対位置検出方法は、すかし掘り掘削機（５）側に一つ以上複数の信号発信手段（Ｍ）を設置する工程と、該一つ以上複数の信号発信手段（Ｍ）からの発信信号を検出するために埋設物（Ｐ）側に複数の検出手段（ＭＳ１〜ＭＳ５）を設置する工程と、該複数の検出手段によって得られた情報に基づき制御手段（１０）が、前記すかし掘り掘削機と前記埋設物との距離を演算する工程と、演算したすかし掘り掘削機と埋設物との距離が所定値以下の場合に警報を発信する工程及び／又はすかし掘り掘削機の移動を制御する信号を発する工程とを有する。
【０００７】
本発明のすかし掘り掘削機相対位置検出装置は、すかし掘り掘削機（５）側に設けた一つ以上複数の信号発信手段（Ｍ）と、該一つ以上複数の信号発信手段からの発信信号を検出するために埋設物（Ｐ）側に設けた複数の検出手段（ＭＳ１〜ＭＳ５）と、制御手段（１０）とで構成され、該制御手段は、前記複数の検出手段（ＭＳ１〜ＭＳ５）によって得られた情報に基づき、前記すかし掘り掘削機と前記埋設物との距離を演算し、演算したすかし掘り掘削機と埋設物との距離が所定値以下の場合に警報を発し及び／又はすかし掘り掘削機の移動を制御する信号を発することを特徴としている。
【０００８】
ここで、信号発信手段（Ｍ）としては磁性の強い永久磁石、又は制御の容易な電磁石を用いることが好ましい。
又、検出手段（受信手段ＭＳ１〜ＭＳ５）としては磁気抵抗素子、或いはホールセンサを用いることが好ましい。
【０００９】
あるいは、信号発信手段（Ｍ）としてはＲＩ（ラジオアイソトープ）線源（Ｒ）を用いることが好ましい。
又、検出手段（受信手段）としてはＲＩセンサ（ＲＳ１〜ＲＳ３）を用いることが好ましい。
【００１０】
また、信号発信手段（Ｍ）を埋設物（Ｐ）側に設置するに際しては、信号発信手段を埋設物の補強材である鉄筋よりも外方まで突出させて置くことが鉄筋の影響を受けさせないために好ましい。
【００１１】
埋設物側に設置された検出手段（磁気センサＭＳ１〜ＭＳ５、ＲＩセンサＲ１〜Ｒ３）からの情報は、例えばセンサ用増幅器（ＡＰ１〜ＡＰ５）で増幅され、Ａ／Ｄ変換機（６）で交流を直流に変換し、例えばパソコン（７）で１次処理され、モデム（８）を介して通信手段（例えば電話回線ＴＬ）により、掘削機（５）の操作盤近傍の制御手段（１０）側のモデム（９）に接続されるのが好ましい。
【００１２】
係る検出方法及び構成を具備する本発明のすかし掘り掘削機相対位置検出方法及びその装置によれば、すかし掘り掘削機（５）側に設けた一つ以上複数の信号発信手段（Ｍ、Ｒ）が発信した信号を、埋設物（Ｐ）側に設けた複数の検出手段（磁気センサＭＳ１〜ＭＳ５、ＲＩセンサＲ１〜Ｒ３）によって検出し、制御手段（１０）は、その検出した情報から埋設物とすかし掘り掘削機との距離を演算することにより、リアルタイムで正確にすかし掘り掘削機と前記埋設物との相対位置を把握することが出来る。
正確にすかし掘り掘削機と埋設物との相対位置を把握することが出来るので、掘削機による埋設物の損壊が未然に防止出来る。
【００１３】
また、本発明のすかし掘り掘削機の相対位置検出方法は、すかし掘り掘削機（５）側に一つ以上複数の超音波発信兼受信手段（２０）を設置する工程と、該複数の超音波発信兼受信手段により超音波を発信する工程と、超音波発信兼受信手段によって得られた情報に基づき制御手段（１０Ａ）が、前記すかし掘り掘削機と前記埋設物（Ｐ）との距離（Ｌ）を演算する工程と、演算したすかし掘り掘削機と埋設物との距離が所定値（Ｌ０）以上の場合に警報を発信する工程及び／又はすかし掘り掘削機の移動を制御する信号を発する工程とを有する。
【００１４】
そして、本発明のすかし掘り掘削機相対位置検出装置は、すかし掘り掘削機（５）側に設けた一つ以上複数の超音波発信兼受信手段（２０）と、制御手段（１０Ａ）とで構成され、該制御手段は、前記複数の超音波発信兼受信手段によって発信された超音波の反射によって得られた情報に基づき、前記すかし掘り掘削機と前記埋設物（Ｐ）との距離（Ｌ）を演算し、演算したすかし掘り掘削機と埋設物との距離が所定値（Ｌ０）以上の場合に警報を発し及び／又はすかし掘り掘削機の移動を制御する信号を発することを特徴としている。
【００１５】
係る検出方法及び構成を具備する本発明のすかし掘り掘削機相対位置検出方法及びその装置によれば、埋設物（Ｐ）側には検出手段を設けることなく、すかし掘り掘削機（５）側に設けた一つ以上複数の超音波発信兼受信手段（２０）を設けるだけでよい。
制御手段（１０Ａ）は、複数の超音波発信兼受信手段によって発信された超音波の反射によってすかし掘り掘削機と前記埋設物との距離を演算することにより、リアルタイムで正確にすかし掘り掘削機と前記埋設物との相対位置を把握することが出来る。
正確にすかし掘り掘削機と埋設物との相対位置を把握することが出来るので、掘削機による埋設物の損壊が未然に防止出来る。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
先ず、図１〜図３を参照して、第１実施形態を説明する。
図１において、地中の埋設物であるライフラインなどの共同溝（以下埋設管と記す）Ｐに接近して立坑（ガイドホール）Ｈがケーシング２によって削孔されている。ケーシング２の下部の内周にはグリッパー４が固着されており、そのグリッパー４を介してケーシング２に反力を取って掘削機であるチェーンカッター５が支持され、埋設管Ｐの下方が掘削（すかし掘り）されようとしている。
【００１８】
埋設管の中心点Ｏを通る水平線ａに対して図示の右側３０度の位置には第１の磁気センサＭＳ１が、０度の位置には第２の磁気センサＭＳ２が、−３０度の位置には第３の磁気センサＭＳ３が、−６０度の位置には第４の磁気センサＭＳ４が、−９０度の位置には第５の磁気センサＭＳ５が夫々、埋設管Ｐの図示しない補強用の鉄筋の外方に先端が突出するように配置されている。
【００１９】
前記第１〜第５の磁気センサＭＳ１〜ＭＳ５は、図２をも参照して、埋設管Ｐ内に設置された専用の磁気センサ用増幅器ＡＰ１〜ＡＰ５に接続され、精度を高めるため受信信号を増幅している。
【００２０】
増幅された受信信号は、同じく埋設管Ｐに設置されたＡ／Ｄ変換ボード６によって交流信号を直流信号に変換し、送信しやすいように一端埋設管Ｐに設置されたパソコン７で一次処理され、埋設管Ｐ側に設けたモデム８を介して、例えば電話回線ＴＬによって掘削機（チェーンカッター）５の操作盤近傍に設けたモデム９に接続されている。
【００２１】
一方、掘削機であるチェーンカッター５には一定距離毎に同じ性能の強力な磁石Ｍが取り付けてあり、各磁石Ｍの周りに同一の磁力を有する磁界を形成している。
【００２２】
掘削機（チェーンカッター）５の操作盤近傍には制御手段１０が設けられており、前記モデム９を介して磁気センサ（ＭＳ１〜ＭＳ５）からの情報を受信している。
【００２３】
制御手段１０は、演算手段１１と、記憶手段１２と、発信制御手段１３とで構成され、前記モデム９を介して受信した情報は一旦演算手段１１が受け、記憶手段１２に記憶されたデータに基づき埋設管Ｐとチェーンカッター５との距離（チェーンカッター５の埋設管Ｐに対する姿勢を含む相対位置）を演算する。
【００２４】
制御手段１０は、演算手段１１によって演算した距離が所定値（例えば０．５ｍ）以下であるか否かを判断して、所定値以下である（図１において、円Ｃ１と埋設管Ｐとで形成される円環状の領域に至った）場合には、発信制御手段１３を介して、警報手段１４に警報を鳴動させるべく制御信号を発信する。
或いは、チェーンカッター５の動作制御部１５に対して、例えば、チェーンカッターを埋設管Ｐに対して自動的に後退させるように制御信号を発信する。
ここで、図１において円Ｃ２（埋設管の外径よりも半径で１ｍ大きな円）は、磁気検知の可能な領域を示す。
【００２５】
前記演算手段１１は、モニタ１６と接続されており、埋設管Ｐとチェーンカッター５との距離（チェーンカッターの埋設管Ｐに対する姿勢を含む相対位置）がモニタリングされ、リアルタイムで確認出来るように構成されている。
【００２６】
次に図３および図１、図２をも参照して、第１実施形態の制御方法を説明する。
ステップＳ１において、磁気センサＭＳ１〜ＭＳ５によってチェーンカッター５に取り付けた磁石Ｍからの磁力を受信する。
【００２７】
次のステップＳ２において、制御手段１０は、受信した情報及び予め記憶手段１２に記憶された（磁力の大きさと距離等の関係を示す）マップによって、埋設管Ｐとチェーンカッター５との距離（チェーンカッター５の埋設管Ｐに対する姿勢を含む相対位置）を演算し、次のステップＳ３に進む。
【００２８】
ステップＳ３では、演算した距離の内、最小の値が、所定値の０．５ｍ以下か否かを判断し、以下であれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、所定値を越えていれば（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ１に戻る。
【００２９】
ステップＳ４では、制御手段１０は発信制御手段１３を介して警報手段１４に警報を鳴動するように制御信号を発信する。
ステップＳ５では、制御手段１０は更に、発信制御手段１３を介してチェーンカッター５の動作制御部１５に対して、例えば、チェーンカッター５を埋設管Ｐに対して自動的に後退させるように制御信号を発信する（ステップＳ５）。
【００３０】
次のステップＳ６では、制御手段１０は制御を終了するか否かを判断しており、「ＹＥＳ」であればそのまま制御を終える。ＮＯの場合は、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
係る構成および制御方法を具備した図１〜図３の第１実施形態のすかし掘り掘削機相対位置検出方法及びその装置によれば、埋設管Ｐに設置された複数の磁気センサの配置、チェーンカッターに取り付けた磁石の配置、及び磁界と距離の関係は、予め記憶手段１２にデータ（マップ）として記憶されており、このデータと検出したデータとを比較することによって埋設管Ｐとチェーンカッター５との距離（チェーンカッター５の埋設管Ｐに対する姿勢を含む相対位置）を正確に演算することが出来る。
【００３２】
制御手段１０は演算した距離が所定値以下である場合には、発信制御手段１３を介して、警報手段１４に警報を鳴動させるべく制御信号を発信し、警報手段１４が鳴動すれば、チェーンカッター５のオペレータは後述のモニタによって確認しながらチェーンカッター５を後退させる事が出来る。
或いは、チェーンカッター５の動作制御部１５に対して、例えば、チェーンカッター５を埋設管Ｐに対して自動的に後退させるように制御信号を発信しており、未然にチェーンカッター５による埋設物の損壊を防止出来る。
【００３３】
次に図４を参照して、第２実施形態を説明する。図４の第２実施形態は、図１〜図３の第１実施形態に対して埋設管Ｐ側の磁気センサを３個のＲＩセンサ（ラジオアイソトープセンサ）ＲＳ１〜ＲＳ３に代え、チェーンカッター５に取り付けた強力磁石ＭをＲＩ線源（Ｒ）に代えたことが異なるのみで、その他の構成、制御方法、機能、及び作用効果は本質的には第１実施形態と同様である。
第２実施形態における以降の説明を省略する。
【００３４】
次に図５を参照して、第３実施形態を説明する。図５の第３実施形態は、図１〜図３の第１実施形態、および図４の第２実施形態に対して埋設管Ｐ、掘削機であるチェーンカッター５、及び施工そのものは同じである。異なる点のみ説明する。
【００３５】
図５において、チェーンカッター５には、一定のピッチ毎に超音波発信兼距離センサ（請求項２、４では超音波発信兼受信手段：以降超音波発信兼距離センサを超音波距離センサと略記する）２０が図示では３個取り付けられている。この超音波距離センサ２０は超音波を物体に向かって発射し、超音波が物体に衝突して戻ってくるまでの時間をカウントし、その時間を距離に換算するものである。
【００３６】
また、掘削機（チェーンカッター）５の操作盤近傍には制御手段１０Ａが設けられており、前記超音波距離センサ２０からの情報を該制御手段１０Ａの後述の演算手段１１Ａで受信している。
【００３７】
制御手段１０Ａは、前述の第１及び第２実施形態と同様、演算手段１１Ａと、記憶手段１２Ａと、発信制御手段１３Ａとで構成され、超音波距離センサ２０から受信した情報は演算手段１１Ａで受け、該演算手段１１Ａは超音波距離センサ２０から受信した情報と記憶手段１２Ａに記憶されたデータとに基づき埋設管Ｐとチェーンカッター５との距離（チェーンカッター５の埋設管Ｐに対する姿勢を含む相対位置）を演算する。
【００３８】
距離演算、及び演算した距離が所定値以下の場合の制御方法に関しては第１及び第２実施形態と基本的には同様であり、以降の説明は省略する。
【００３９】
係る検出方法及び構成を具備する第３実施形態のすかし掘り掘削機相対位置検出方法及びその装置によれば、埋設管Ｐ側の検出手段は不要であり、すかし掘り掘削機（チェーンカッター）５側に設けた一つ以上複数の超音波距離センサ２０を設けるだけでよい。したがって、すかし掘り掘削機５側と、埋設管Ｐ側とを結ぶ通信回線及び付帯の設備を不要とし、装置全体のコスト削減に繋がる。
【００４０】
制御手段１０Ａは、複数の超音波距離センサ２０によって発信された超音波の反射によってチェーンカッター５と前記埋設管Ｐとの距離を演算することにより、リアルタイムで正確にチェーンカッター５と前記埋設管Ｐとの相対位置を把握することが出来る。
正確にチェーンカッター５と埋設管Ｐとの相対位置を把握することが出来るので、掘削機による埋設管Ｐの損壊が防止出来る。
【００４１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。例えば、図示の実施形態ではすかし掘り掘削機（チェーンカッター）５側に信号発信手段を、埋設管Ｐ側に検出手段を配置しているが、すかし掘り掘削機（チェーンカッター）５側に検出手段を、埋設管Ｐ側に信号発信検出手段を配置してもよい。
また、第１及び第２実施形態では、すかし掘り掘削機（チェーンカッター）５側のモデム８と、埋設管Ｐ側のモデム９との間の信号伝達手段として、電話回線を用いているが、他の有線を用いてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の効果を以下に列挙する。
【００４３】
（１）　埋設物に設置された検出手段の配置、すかし掘り掘削機側に取り付けた信号発信手段、及び受信信号の強さと距離の関係は、予め制御手段の記憶手段にデータ（マップ）として記憶されており、この記憶されたデータと検出したデータとによって埋設物とすかし掘り掘削機との距離（すかし掘り掘削機の埋設物に対する姿勢を含む相対位置）を正確に演算することが出来る。
（２）　制御手段は演算した距離が所定値以下である場合には、発信制御手段を介して、警報手段に警報を鳴動させるべく制御信号を発信し、警報手段が鳴動すれば、すかし掘り掘削機のオペレータはモニタによって確認しながらすかし掘り掘削機を後退させる事が出来る。
（３）　或いは、すかし掘り掘削機の動作制御部に対して、例えば、すかし掘り掘削機を埋設物に対して自動的に後退させるように制御信号を発信する。
したがって、すかし掘り掘削機による埋設物の損壊を未然に防止出来る。
（４）　超音波を用いる方式では、埋設物側の検出手段は不要であり、すかし掘り掘削機側に設けた複数の超音波発信兼受信手段を設けるだけでよく、すかし掘り掘削機側と、埋設物側とを結ぶ通信回線、及び付帯の設備をも不要とし、装置全体のコスト削減に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態の制御部を特に詳しく表したブロック図。
【図３】本発明の第１実施形態の制御方法を示す制御フローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態の概略構成を示す模式図。
【図５】本発明の第３実施形態の全体構成を示すブロック図。
【符号の説明】
２・・・ケーシング
５・・・チェーンカッター
６・・・Ａ／Ｄ変換ボード
７・・・パソコン
８、９・・・モデム
１０、１０Ａ・・・制御手段
１１、１１Ａ・・・演算手段
１２、１２Ａ・・・記憶手段
１３、１３Ａ・・・信号発信手段
１４・・・警報手段
１６・・・モニタ
Ｍ・・・磁石
Ｐ・・・埋設管
ＭＳ１〜ＭＳ５・・・磁気センサ
【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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