(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進管内に水平調整可能としたトータルステーションとターゲットを交互に推進管に取り付けて推進管とともに移動できるように設置しておき、当該トータルステーションからの前方視準位置と後方視準位置における盛替え点に置かれたターゲットを視準し、立坑側から前記トータルステーションの水平調整駆動操作と視準切替駆動操作とを行わせて推進管路の測量をなすことを特徴とする推進工法の測量方法。
【請求項２】
発進立坑から推進管にトータルステーションと視準目標となるターゲットとを交互に設置しながら推進させ、推進機に至る管路の設定される盛替え点に置かれたトータルステーションと視準目標となるターゲットとを選択し、前記トータルステーションを水平調整駆動と視準方向切替駆動を可能としつつこれを操作する制御手段を立坑側に設け、当該制御手段により前記トータルステーションの水平調整と視準操作とを行わせて管路の測量をなすことを特徴とする推進工法の測量方法。
【請求項３】
推進管にトータルステーションと視準目標となるターゲットとを交互に設置して推進管とともに移動可能とするとともに、前記トータルステーションを水平調整台上に設置して水平調整駆動かつ視準切替駆動可能としておき、当該トータルステーションによる見通し線上の前方もしくは後方の管路内にあるターゲットを選択し、前記トータルステーションの水平調整操作および視準方向操作をなす制御手段を立坑側に設け、この制御手段により前記トータルステーションの水平調整を行わせつつ視準ターゲット方向切替操作をなし自動測量可能としたことを特徴とする推進工法の測量装置。
【請求項４】
推進管の内壁に配設された固定板とこの上に搭載される水平可動板とを有し、前記水平調整台にターゲットを視準するトータルステーション自体を載せて固定し、この水平調整台は固定板に対して少なくとも３ヵ所の支持部により水平調整可能とされた可動板を有してこの可動板上に前記トータルステーションおよび傾斜センサを取付けてなり、少なくとも２ヵ所の前記支持部を前記傾斜センサに基づき昇降調整可能としたことを特徴とする推進工法の測量機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は推進工法の測量方法、測量装置、および測量機に係り、特に推進管内に入坑可能な長距離・曲線推進の路線測量を短時間で行うことができるようにした測量方法および装置並びにこれらに用いる測量機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
推進工法は発進立坑から一定長さの管を押出推進させて掘進させ、所定の設計路線上に沿って埋設する。このような推進工法では、掘進トンネル中心が設計中心に一致して推進されているか否かを確認する測量作業が必須とされている。
【０００３】
従来の推進工法の測量は、距離と角度を測定できるトータルステーションという測量機械を用いて行われるのが一般的である。これは、図５に示すように、作業者が立坑１の基準位置ＴＰ０に測量機械をセットし、トンネル内の第１盛替え点ＴＰ１の位置を求める。次に、第１盛替え点ＴＰ１に測量機械をセットし、立坑１内の基準位置ＴＰ０を視準した後、旋回して角度、距離の測定により第２盛替え点ＴＰ２の位置を求める。順次この作業を繰り返し（ＴＰ３……）、先端部の推進機２の位置を求めるのである。この際、測量機械の移動作業をなくすために、盛替え点ＴＰ毎に測量機械を置いておき、測量の都度セットする作業を行って視準をなしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような推進工法の測量作業は１日数回も行われ、特に推進とともに管が移動するので、測点位置も変るため、その都度測量機械をセットしなければならない。このため測量作業の都度、作業者がトンネル内に入坑し、盛替え点までの移動を行いつつ視準作業を繰り返すために、推進能率を阻害しているのである。特に推進工法が施行されるトンネルは直径８００mm程度のような作業者が容易に入り難いスペースしかないため、測量作業のための坑内移動が容易でなく、測量作業が推進効率改善のための鍵となっていたのである。また、測定データはポケットコンピュータ等を利用して手計算により位置座標を決定しているのが実情である。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、作業者が坑内に入坑することなく、自動的に測量作業を行うことができるようにして、推進工法施工時の測量作業を効率的に行わせることができるようにした測量方法および装置並びにこれらに用いる測量機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る推進工法の測量方法は、推進管内に水平調整可能としたトータルステーションとターゲットを交互に推進管に取り付けて推進管とともに移動できるように設置しておき、当該トータルステーションからの前方視準位置と後方視準位置における盛替え点に置かれたターゲットを視準し、立坑側から前記トータルステーションの水平調整駆動操作と視準切替駆動操作とを行わせて推進管路の測量をなすことを特徴としている。
また、発進立坑から推進管にトータルステーションと視準目標となるターゲットとを交互に設置しながら推進させ、推進機に至る管路の設定される盛替え点に置かれたトータルステーションと視準目標となるターゲットとを選択し、前記トータルステーションを水平調整駆動と視準方向切替駆動を可能としつつこれを操作する制御手段を立坑側に設け、当該制御手段により前記トータルステーションの水平調整と視準操作とを行わせて管路の測量をなすように構成した。
【０００７】
本発明に係る推進工法の測量装置は、推進管にトータルステーションと視準目標となるターゲットとを交互に設置して推進管とともに移動可能とするとともに、前記トータルステーションを水平調整台上に設置して水平調整駆動かつ視準切替駆動可能としておき、当該トータルステーションによる見通し線上の前方もしくは後方の管路内にあるターゲットを選択し、前記トータルステーションの水平調整操作および視準方向操作をなす制御手段を立坑側に設け、この制御手段により前記トータルステーションの水平調整を行わせつつ視準ターゲット方向切替操作をなし自動測量可能としたことを特徴とするものである。
更に、本発明に係る推進工法に用いる測量機は、推進管の内壁に配設された固定板とこの上に搭載される水平可動板とを有し、前記水平調整台にターゲットを視準するトータルステーション自体を載せて固定し、この水平調整台は固定板に対して少なくとも３ヵ所の支持部により水平調整可能とされた可動板を有してこの可動板上に前記トータルステーションおよび傾斜センサを取付けてなり、少なくとも２ヵ所の前記支持部を前記傾斜センサに基づき昇降調整可能としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る推進工法の測量方法、装置、および測量機の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１は実施形態に係る測量方法の説明図である。この測量は直径８００mm程度のヒューム管１０を推進工法により発進立坑１２から地中に押し出して長距離の曲線管路を構成する際の推進路線を計測するのに好適である。
【００１０】
推進工法により先端推進機１４が先導掘削しつつ、発進立坑１２からの押し出しにより順次連続して管路が形成されていくが、この路線測量は次のように行われる。まず、図１（１）に示しているように、発進立坑１２内に基点の設置を行い、２点に基準ターゲット１６Ｎを設置する。また、先端推進機１４には掘進先端中心と推進機後端部の２点の３ヵ所にターゲット１６Ａを設置する。この推進機１４は掘進に伴って曲線部を経由することにより発進立坑１２からの見通し線から外れるため、推進機１４の後方に第１盛替え点１８Ａを設定する。同様に推進が進行することにより第１盛替え点１８Ａが発進立坑１２からの見通し線から外れるため第２盛替え点１８Ｂを設定する。このような盛替え点の設置により路線上には複数の盛替え点１８（１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、……）が設定される。
【００１１】
このようにして設定された盛替え点１８に対し、第１盛替え点１８Ａには先端推進機１４を視準できる自動追尾型の第１トータルステーション２０Ａを設置し、この第１トータルステーション２０Ａの後方における第２盛替え点１８Ｂには第２の盛替えターゲット１６Ｂを取り付ける。そして、この第２盛替えターゲット１８Ｂの後方第３盛替え点１８Ｃには第２トータルステーション２０Ｃを設置する。同様に第４盛替え点１８Ｄに第３盛替えターゲット１６Ｄを、第５盛替え点１８Ｅには第３トータルステーション２０Ｃをというように、推進機１４から発進立坑１２に至る経路の途中にトータルステーション２０（２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅ、……）と盛替えターゲット１６（１６Ｂ、１６Ｄ、……）を交互に設置するのである。
【００１２】
これらのトータルステーション２０（２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅ、……）と盛替えターゲット１６（１６Ｂ、１６Ｄ、……）は、ヒューム管１０の定位置に設置されている。すなわち、図１（２）、（３）に示しているように、ヒューム管１０に内挿されている各種配管２２を避けるように、管断面の上部の適宜位置に基台２４を設けてトータルステーション２０を設置し、盛替えターゲット１６はほぼ同一レベル位置で左右２ヵ所に位置するようにヒューム管１０に固定される。
【００１３】
ところで、前記トータルステーション２０はヒューム管１０とともに推進移動されるため、推進過程で水平レベルが狂うおそれがある。このため、図３に示しているように、基台２４上に水平調整台２６を設置し、この水平調整台２６上にトータルステーション２０を載置しているのである。すなわち、水平調整台２６とトータルステーション２０とは測量機を構成している。トータルステーション２０を搭載する水平調整台２６の詳細を図４に示している。これは防水ボックス２８に内蔵された三角固定板３０と、その上部に配置された円形可動板３２とを有し、これら三角固定板３０と円形可動板３２とは平面円周方向１２０度間隔の３ヵ所において中心からの等距離位置に配置された支持部としてのスクリュー３４により連結されている。当該スクリュー３４は実施形態では上部円形可動板３２の３ヵ所に螺合させ、スクリュー３４の回転により部分昇降できるようにされている。スクリュー３４には回転歯３６が設けられており、少なくとも２ヵ所の回転歯３６に噛み合う駆動歯３８をモータ４０により回転駆動できるようにしている。モータ４０の回転駆動により、これにより回転されるスクリュー３４が上部円形可動板３２の高さを変え、上部円形可動板３２の水平調整をなすことができる。また、前記上部円形可動板３２に積層板４２が設けられており、これには上部円形可動板３２の水平度を検出するためにＸ方向センサ４４ＸとＹ方向センサ４４Ｙとが設けられている。センサ４４（４４Ｘ、４４Ｙ）の検出信号は、後述する制御手段に送出され、制御手段は上部円形可動板３２を水平駆動させるような信号を各モータ４０に出力する。
【００１４】
上記トータルステーション２０は自動追尾型構造のものが採用されており、旋回操作駆動と俯仰操作駆動が可能とされているが、これを操作駆動する制御手段が発進立坑１２側に設けられている。そのシステム概略構成を図２に示す。坑内に設置されたトータルステーション２０と上述した水平調整台２６を操作駆動制御する制御手段としてのコンピュータ４６が立坑１２側の地上に設置されている。トータルステーション２０からは水平角や鉛直角、斜距離等の測定データの転送や電源供給などのケーブル４８が導出され、地上にて計測のための操作信号を出力し、計測データを取り込むことができるようになっている。また、前記水平調整台２６には、図３に示しているように、センサ４４からの信号を受けモータ４０に水平駆動制御信号を送出する制御盤５０がケーブル５２により接続され、制御盤５０はコンピュータ４６に対し、水平調整台２６上のトータルステーション２０が水平状態とされた場合の計測開始可能信号を出力する。
なお、前記トータルステーション２０にはＣＣＤカメラ５４を搭載している。これはトータルステーション２０がターゲット１６を視準した方向の確認用として用いられており、直接地上側に設けられているモニタ５６にて撮像映像を出力させ、測量の参照に利用している。
【００１５】
このように構成された測量装置による作用は次のようになる。推進機１４による掘進移動により管路が延長されていく過程で、測量に必要な盛替え点１８が順次決定される。先端の推進機１４に続く第１の盛替え点１６Ａにはトータルステーション２０Ａを立坑１２側にて設置し、そのまま送り込み、これに続く第２の盛替え点１８Ｂには反射プリズムからなるターゲット１６Ｂを取り付け、掘進移動させる。このようにトータルステーション２０とターゲット１６とを交互にヒューム管１０に取り付けた状態で掘進移動させるが、測量を行う場合は次のように行う。まず、発進立坑１２に設置されたターゲット１６Ｎの取り付け位置は既知であり、これを管路内に設置されて直接視準できるトータルステーション２０によって後方視準する。図１に示した状態ではトータルステーション２０Ｅによって立坑ターゲット１６Ｎを視準することになる。
【００１６】
推進機１４の掘進移動により、ヒューム管１０とともに移動するトータルステーション２０の水平が狂うために、計測に先立って予めトータルステーション２０の水平調整が行われる。これはトータルステーション２０を搭載している水平調整台２６の傾斜センサ４６からの信号を入力する制御盤５０が上部円形可動板３２の水平偏差を検出演算し、これを修正する駆動信号をモータ４０に出力させて上部円形可動板３２の水平調整をなす。この修正作業の終了信号がコンピュータ４６に出力され、コンピュータ４６は計測開始信号を出力する。これを受けてトータルステーション２０は後方視準をなし、ターゲット１６Ｎの角度、距離データを求める。次いでトータルステーション２０は前方視準状態とされ、その見通し線上に設けられたターゲット１６Ｄを視準し、その角度、距離データを求めるのである。このような作業はターゲット１６と交互に設置されたトータルステーション２０毎に行われ、最終的に先端推進機１４のターゲット１６Ａを視準して計測が終了する。コンピュータ４６は、図１に示しているように、各ターゲット１６の計測線によって形成される四辺形の距離、角度データから既知の立坑ターゲット１６Ｎから先端推進機１４のターゲット１６Ａの位置と先端推進機の姿勢角、を算出し、計画路線に対する実際の推進路線を求め、施工管理に利用するのである。
【００１７】
このような実施形態によれば、推進工法の施工に際しての推進管路の測量時に、測量機としてのトータルステーション２０を設置するために管路内に作業者が入坑することが不要となる。これは管路長が長くなるほど有効に機能し、測量機セッティングのための時間的節約効果が大きくなる。また、反射プリズムのターゲット１６とトータルステーション２０とを交互に設置する構成となるため、盛替え点１８の全部に測量機をセットする必要がなく、使用する測量機台数をほぼ半減することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、推進管にトータルステーションとターゲットとを交互に設置して推進管とともに移動可能としておき、また、トータルステーションを水平調整台上に設置して水平調整駆動かつ視準切替駆動可能としておき、当該トータルステーションによる見通し線上の前方もしくは後方の管路内にターゲットを設置し、前記トータルステーションの水平調整操作および視準方向操作をなす制御手段を立坑側に設け、この制御手段により前記トータルステーションの水平調整を行わせつつ視準ターゲット方向切替操作をなし自動測量可能としたので、推進管にターゲットを交互に設置されたトータルステーションを立坑側から遠隔操作することによって前記ターゲットを前方および後方視準させることを行わせ、管推進に伴ってトータルステーションが水平状態を失っている場合にも、遠隔操作により水平調整できるため、長距離推進時で曲線区間が多い場合の推進管路線の測量作業を効率的に行うことができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る測量方法と測量機器の設置構成の説明図である。
【図２】測量システム全体の概略構成図である。
【図３】測定機器の装置構成図である。
【図４】水平調整台の平面構成図である。
【図５】従来の推進管路の測量方法の説明図である。
【符号の説明】
１０        ヒューム管
１２        発進立坑
１４        先端推進機
１６        ターゲット
１８        盛替え点
２０        トータルステーション
２２        配管
２４        基台
２６        水平調整台
２８        防水ボックス
３０        三角固定板
３２        円形可動板
３４        スクリュー
３６        回転歯
３８        駆動歯
４０        モータ
４２        積層板
４４        傾斜センサ
４６        コンピュータ
４８        ケーブル
５０        制御盤
５２        ケーブル
５４        ＣＣＤカメラ
５６        モニタ
【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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