(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル断面が所定の拡幅長をもって掘削された坑内切羽面のアーチ部周端面に、複数本の鋼管の打設位置をマーキングし、該各打設位置に対する打設角度を設定し削孔しながら鋼管を放射状に打設してなる長尺先受け工法において、
前記坑内切羽面から所定の距離を隔てて離間する前記トンネル断面の掘進方向に直交する平面を空中基準面に設定し、
該空中基準面上に対応する前記トンネル坑内の両側壁部位に一対のレーザ発振器を仰角方向に旋回調整可能に相対向させて設置するとともに、
該各レーザ発振器から発振される可視レーザ光線による前記空中基準面上の交点を、予めマーキングされた前記各鋼管の打設位置のマーキング位置に対応させることにより、前記鋼管の打設角度をそれぞれ設定してなることを特徴とする長尺先受け工法における鋼管の施工位置出し装置。
【請求項２】
前記各レーザ発振器の仰角調整を手動または自動的にそれぞれ制御可能にしてなることを特徴とする請求項１に記載の長尺先受け工法における鋼管の施工位置出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル坑内におけるパイプルーフの補助施工に適用される長尺先受け工法における鋼管の施工位置出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長尺先受け工法は、例えば、坑口部や風化または未団結地山、軟岩等の断層破砕帯区間にパイプルーフをオーバラップさせて構築し、トンネル掘削周辺地山の拘束力を高めることにより、グランドアーチの形成効果を発揮させるに優れた工法である。
【０００３】
また、長尺先受け工法においては、トンネル断面が所定の拡幅長をもって掘削された坑内切羽面の周辺地山に、パイプルーフを構築する鋼管を放射状に打設し施工する際、坑内切羽面のアーチ部周端面を削岩機で削孔しながら各鋼管の打設が行われているものであるが、鋼管の打設位置及び打設角度には、パイプルーフによる強度管理上、高い精度が要求されている。
【０００４】
従来、このような長尺先受け工法における鋼管の施工を行う場合には、まず、坑内切羽面のアーチ部周端面にそれぞれの鋼管用打設位置をマーキングする。次いで、坑内切羽面から手前に補助施工された鋼製支保工あるいは吹付コンクリートの吹付面等の所定の部位に、予めマーキングされた各鋼管の打設位置のマーキング位置に対応する位置をそれぞれマーキングする。そして、削岩機のロッドに鋼管を通し、この状態で、ロッドの先端ビッドを坑内切羽面のマーキング位置に押し当てる一方、削岩機に搭載されたガイドセルの位置調整により、鋼管の削岩機側端部を鋼製支保工等にマーキングしたマーキング位置の下まで移動させる。さらに、鋼製支保工等のマーキング位置から鋼管の削岩機側端部までの鉛直距離に合わせて、削岩機の位置調整を行う。これにより、鋼管の打設角度を設定した後、削岩機の先端ビッドによる削孔を開始すると同時に、鋼管の打設を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の長尺先受け工法における鋼管の施工位置出し手段では、位置出し作業に多大な時間と労力を要し、高所作業や打設機会との接触などの危険性を伴うばかりでなく、施工コストも高く、工期の短縮化にも影響を及ぼしている。
【０００６】
すなわち、特に、鋼管の打設角度を設定する際、鋼製支保工等へのマーキング作業が、例えば、油圧ジャンボ機のマンゲージ等を作業足場にして、作業員による人手により行われている。しかも、削岩機のロッドに鋼管を通した状態から、鋼製支保工等のマーキング位置に対する鋼管端部の削岩機による位置調整までの位置出し手順を鋼管の打設本数に応じて繰り返し実施する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、パイプルーフを構築する鋼管の打設角度の設定作業が短時間で容易に行え、安全性を向上させるとともに、施工コストの低減化及び工期の短縮化を図ることができる長尺先受け工法における鋼管の施工位置出し装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、トンネル断面が所定の拡幅長をもって掘削された坑内切羽面のアーチ部周端面に、複数本の鋼管の打設位置をマーキングし、各打設位置に対する打設角度を設定し削孔しながら鋼管を放射状に打設してなる長尺先受け工法において、坑内切羽面から所定の距離を隔てて離間するトンネル断面の掘進方向に直交する平面を空中基準面に設定し、空中基準面上に対応するトンネル坑内の両側壁部位に一対のレーザ発振器を仰角方向に旋回調整可能に相対向させて設置するとともに、各レーザ発振器から発振される可視レーザ光線による空中基準面上の交点を、予めマーキングされた各鋼管の打設位置のマーキング位置に対応させることにより、鋼管の打設角度をそれぞれ設定してなることを特徴とする長尺先受け工法における鋼管の施工位置出し装置を提供する。
【０００９】
ここで、上記各レーザ発振器の仰角調整は、手動または自動的にそれぞれ制御可能にすることが好ましい。
【００１０】
すなわち、本発明は、坑内切羽面から所定の距離を隔てて離間するトンネル断面の掘進方向に直交する平面を空中基準面に設定し、空中基準面上に対応するトンネル坑内の両側壁部位に一対のレーザ発振器を仰角旋回調整可能に相対向させて設置するとともに、各レーザ発振器から発振される可視レーザ光線による空中基準面上の交点を各マーキング位置に対応させて、各鋼管の打設角度を設定してなるために、従前のような鋼製支保工等へのマーキング作業が不要になる。しかも、鋼管の打設角度の設定作業が短時間で容易に行え、安全性が向上するとともに、施工コストの低減化及び工期の短縮化が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明に係る長尺先受け工法におけるトンネル坑内の鋼管施工によるパイプルーフの構築状態を概略的に示す説明図、図２は同じく要部縦断側面図、図３は同じく要部横断平面図である。
【００１２】
図１から図３に示すように、例えば、軟岩などの周辺地山の断層破砕帯区間には、図示しない自由断面掘削機、あるいはドリルジャンボとブレーカー等によりトンネル坑１が切削されている。このトンネル坑１は、トンネル断面が所定の拡幅長Ｌ、拡開幅Ｗ及び拡開角度αをもって掘削されている。
【００１３】
また、坑内切羽面２のアーチ部周端面２ａには、パイプルーフ３が複数本の鋼管４の打設施工にて互いにオーバラップさせて構築されている。これら各鋼管４は、トンネル中心Ｏからトンネル坑１の天端側アーチ部１ａの約１２０°の角度βの打設範囲に打設されているとともに、トンネル坑１の拡開角度αと略同一な打設角度γでトンネル掘進方向Ｚに向けて放射状に打設されている。さらに、トンネル坑１内の内周側壁面２ｂには、鋼製支保工５が適宜の間隔を存して建て込まれ、そのトンネル切削断面を一次覆工コンクリート６による吹き付けにより補強されている。
【００１４】
そして、上記トンネル坑１内にパイプルーフ３を構築する際には、図４に示すように、鋼製支保工５の下部の内周面部５ａに、左右一対の架台１０が相対向させてマグネット等により取外し可能に設けられる。各架台１０は、図５に示すように、例えば、トンネル中心Ｏを通る地盤ラインＧＬと平行なスプリングラインＳＬ上に水平かつ切羽面平行に配置される。
【００１５】
また、各架台１０上には、図６に示すように、可視レーザ光線Ｘ１，Ｘ２が発振されるレーザ発振器１１が目盛付き支持板１２に旋回軸１３を介して設けられている。このレーザ発振器１１は、目盛付き支持板１２に設けたガイド溝１４に沿い旋回軸１３を旋回中心Ｑとして、その仰角θの旋回調整が手動にて行われるとともに、蝶ネジ等の締付ネジ１５による所望の旋回位置で締付け固定可能になっている。さらに、トンネル坑１内の切羽面２から所定の距離Ｌ１を隔てて離間する位置には、空中基準面Ｓが設定される。この空中基準面Ｓは、レーザ発振器１１の旋回中心Ｑを通るトンネル掘進方向Ｚに直交する平面としている。
【００１６】
すなわち、長尺先受け工法におけるパイプルーフ３の施工を行うには、まず、従来と同様にして、予め坑内切羽面２のアーチ部周端面２ａ上にそれぞれの鋼管４の打設位置Ｐ１をマーキングする。次いで、各架台１０を介して互いに相対向させて設置した各レーザ発振器１１のそれぞれの仰角θ１，θ２を、目盛付き支持板１２の目盛を見ながら手動にて旋回調整する。これにより、各レーザ発振器１１から発振する可視レーザ光線Ｘ１，Ｘ２の交点Ｐ２を鋼管用打設位置Ｐ１に対応する空中基準面Ｓ上に結ばせ、鋼管４の打設角度γの設定を可能にする。
【００１７】
そして、従来と同様にして、削岩機本体２０のロッド２１に鋼管４を通し、この状態で、ロッド２１の先端ビッド２２を坑内切羽面２のアーチ部周端面２ａ上にマーキングされた鋼管４の打設位置Ｐ１に押し当てる。一方、削岩機本体２０に搭載されたガイドセルの位置調整により、空中基準面Ｓ上の可視レーザ光線Ｘ１，Ｘ２の交点Ｐ２と鋼管４の打設位置Ｐ１とを結ぶ打設線Ｍ−Ｍ上に鋼管４の中心軸４ａを移動させ一致させる。これにより、鋼管４の打設角度γを設定した後、削岩機本体２０の先端ビッド２２による削孔を開始すると同時に、鋼管４の打設が行われる。
【００１８】
なお、上記した本発明の実施形態において、各レーザ発振器１１の仰角θ１，θ２の旋回調整を手動にて行うようにしたが、コンピュータにより自動的に制御可能することも可能である。また、各レーザ発振器１１の設置位置を検出するにあたっては、トンネル坑１内の切羽面２後方に設置された図示しないトンネル坑１掘進のための測量用レーザ、または自動追尾トータルステーションのレーザ光線Ｘ３を利用することも可能である。その他、本発明は、上述した本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能なことは云うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る長尺先受け工法における鋼管の施工位置出し装置によれば、坑内切羽面から所定の距離を隔てて離間するトンネル断面の掘進方向に直交する平面を空中基準面に設定する。そして、空中基準面上に対応するトンネル坑内の両側壁部位に一対のレーザ発振器を仰角旋回調整可能に相対向させて設置し、各レーザ発振器から発振される可視レーザ光線による空中基準面上の交点を、予め坑内切羽面のアーチ部周端面にマーキングされた鋼管の打設位置の各マーキング位置に対応させることにより、各鋼管の打設角度をそれぞれ設定してなることから、従前のような鋼製支保工等へのマーキング作業が不要になるとともに、鋼管の打設角度の設定作業を短時間で容易に行うことができる。これにより、マーキング作業の安全性を向上させることができ、施工コストの低減化及び工期の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る長尺先受け工法におけるトンネル坑内の鋼管施工によるパイプルーフの構築状態を概略的に示す説明図状態を概略的に示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視方向から見た要部縦断側面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線矢視方向から見た要部横断平面図である。
【図４】同じく鋼管の打設位置と各レーザ発振器から発振される可視レーザ光線による打設角度のマーキング位置関係を示す概略的説明図である。
【図５】同じく可視レーザ光線による鋼管の打設角度のマーキング位置出し状態を示す概略的説明図である。
【図６】同じく各レーザ発振器の仰角調整状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１          トンネル坑
１ａ          天端側アーチ部
２          切羽面
２ａ          アーチ部周端面
２ｂ          内周側壁面
３          パイプルーフ
４          鋼管
４ａ          中心軸
５          鋼製支保工
５ａ          内周側部
６          覆工コンクリート
１０          架台
１１          レーザ発振器
１２          目盛付き支持板
１３          旋回軸
２０          削岩機本体
２１          ロッド
２２          先端ビッド
Ｌ          拡幅長（鋼管打設スパン）
Ｌ１          坑内切羽面からの距離
Ｍ−Ｍ          打設線
Ｏ          トンネル中心
Ｐ１          鋼管打設位置
Ｐ２          交点
Ｑ          旋回中心
Ｗ          拡開幅
Ｓ          空中基準面
Ｘ１          可視レーザ光線
Ｘ２          可視レーザ光線
Ｘ３          トータルステーションからのレーザ光線
Ｚ          トンネル掘進方向
α          拡開角度
β          鋼管打設範囲
γ          鋼管打設角度
θ          レーザ発振器の仰角
θ１          レーザ発振器の仰角
θ２          レーザ発振器の仰角
Ｓ          空中基準面
ＧＬ          地盤ライン
ＳＬ          スプリングライン
【図１】
0004127451.tif 000002
【図２】
0004127451.tif 000003
【図３】
0004127451.tif 000004
【図４】
0004127451.tif 000005
【図５】
0004127451.tif 000006
【図６】
0004127451.tif 000007