JP2000265771A - 長尺先受け工法における穿孔位置および穿孔方向の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成により穿孔位置を正確に設定する
こと。 【解決手段】 制御方法では、切羽面１０と穿孔ヘッド
が搭載されたガイドブーム１２とを同時に撮像するカメ
ラ１４と、切羽撮像画面Ａと、予め設定される穿孔開始
位置ａと穿孔方向ｂとが表示された穿孔パターン画面Ｂ
とを重ね合わせて表示する表示モニター１６とが用いら
れる。切羽撮像画面Ａと穿孔パターン画面Ｂとの重ね合
わせ画面が得られると、多間接構造により支持されたガ
イドブーム１２を、画面を見ながら、多間接構造を操作
することにより、その先端を穿孔開始ａに一致させて、
ガイドブーム１２の延長方向を穿孔方向ｂに一致させる
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、長尺先受け工法
における穿孔位置および穿孔方向の制御方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】長尺先受け工法は、低土被り部や沢部な
どの切羽を安定させる際、あるいは地表側への影響軽減
を目的として、坑内,外から施工することが知られてお
り、図５には、この場合の長尺先受け工法を坑内から施
工する際の、標準的な施工手順を示している。

【０００３】同図に示した手順では、掘削が終了する
と、まず、切羽面１に吹き付けロボット２を用いて、吹
き付けコンクリート層を形成し、次ぎに、足場３を組み
立て、穿孔位置の測量およびマーキングを行い、その後
に、ジャンボ４のガイドブーム５を、マーキング個所に
位置決めして、穿孔を行う。

【０００４】このときの穿孔方向は、作業者がガイドブ
ーム５の多間接構造を操作して、ガイドブーム５の延長
方向を設定された方向に一致させる。そして、穿孔内に
鋼管６を打設した後に、プラント車７を用いてグラウト
注入を注入して、フオアパイリングと呼ばれる補強体８
を地山中に形成することにより１サイクルが終了し、そ
の後、切羽の掘削などの工程が順次続行される。

【０００５】補強体８の形成パターンは、図７に示すよ
うに、切羽面１の上部側の所定の角度範囲、例えば、１
２０°程度の範囲内において、周方向に所定の間隔を隔
てて複数設けられる。

【０００６】このとき、各補強体８は、図６に示すよう
に、鉛直面内においては、４ないしは６°の範囲内のほ
ぼ一定の角度で上方に向けて傾斜した状態に形成される
とともに、水平方向においては、中心から外側に向かっ
て、放射状に広がるように形成される。

【０００７】ところが、このような手順で行われる長尺
先受け工法では、特に、穿孔位置の位置決めおよびその
方向の制御を人手により行っていたので、時間がかかる
とともに、これらが切羽面１の近傍で行われるので、安
全上も問題があった。

【０００８】このような問題に対して、例えば、特開平
１０−９６６２７号公報には、ガイドブーム５を支持す
るジャンボ４の間接部の作動量を検出するセンサと、こ
のセンサの検出データに基づいてガイドブーム５を移動
させる制御部と、計画穿孔位置と前記センサの検出デー
タから得られた穿孔位置とを画面上に重ねて表示する表
示部とを備えた削孔方法が提案されている。

【０００９】この削孔方法によれば、長尺先受け工法に
おいて、補強体８を形成するための穿孔が自動的に行
え、しかも、表示部に計画穿孔位置とセンサの検出デー
タから得られた穿孔位置とが重ねて示されるので、オペ
レータは、これを見ることにより、これから穿孔する状
態を認識できるので、ズレの修正も可能になる。

【００１０】しかしながら、この公開公報に開示されて
いる削孔方法には、以下に説明する技術的な課題があっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記公報に
開示されている削孔方法では、自動穿孔や穿孔の位置ズ
レの修正も行えるが、ガイドブーム５を支持するジャン
ボ４の間接部の作動量を検出するセンサを設ける必要が
ある。

【００１２】この場合、ジャンボ４のガイドブーム５
は、通常、複数の動作が可能な多間接構造となっている
ので、各動作に対応した作動量を検出する複数のセンサ
が必要になり、構造が複雑化するとともに、センサの検
出データに基づいて、穿孔位置を求める演算も複雑にな
るという問題があった。

【００１３】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、構
造の複雑化を回避しつつ、比較的簡単な構成により穿孔
位置と方向とを正確に設定することができる長尺先受け
工法における穿孔位置および穿孔方向の制御方法を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、切羽面と穿孔ヘッドが搭載されたガイド
ブームとを、前記切羽前方の上部側から同時に撮像する
カメラと、このカメラの切羽撮像画面と、予め設定され
る穿孔開始位置と穿孔方向とが表示された穿孔パターン
画面とを重ね合わせて表示する表示モニターとを備え、
多間接構造により支持された前記ガイドブームを、前記
多間接構造を操作することにより、その先端を前記穿孔
開始位置に一致させて、その延長方向を前記穿孔方向に
一致させるようにする。このように構成した長尺先受け
工法における穿孔位置および穿孔方向の制御方法によれ
ば、切羽撮像画面を、切羽前方の上部側から撮像する
と、切羽面とガイドブームとが同時に撮像され、特に、
ガイドブームは、平面における延長方向が切羽画像に撮
像される。このガイドブームの延長方向は、穿孔方向に
一致しているので、切羽撮像画面と、予め設定される穿
孔開始位置と穿孔方向とが表示された穿孔パターン画面
とを重ね合わせて表示する表示モニター上において、多
間接構造を操作することにより、穿孔開始位置にガイド
ブームの先端を一致させ、かつ、穿孔方向とガイドブー
ムの延長方向とを一致させて穿孔すると、設定された穿
孔位置と方向に正確に穿孔することができる。この場
合、前記切羽面に重ね合わせ用基準点をレーザ光線によ
り照射するとともに、前記穿孔パターン画面にこの基準
点に対応したスポット表示を設定することができる。こ
のような重ね合わせ基準点とスポット表示とを設定して
おくと、切羽撮像画面と穿孔パターン画面とを、簡単か
つ正確に重ね合わせることができる。前記カメラは、構
築するトンネルの中心軸上の天井部に設置すること、お
よび前記ガイドブームが設けられたジャンボに搭載する
野いずれかを選択することができ。特に、後者を選択す
ると、カメラと表示モニターとの間の情報信号の授受が
簡単になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１お
よび図２は、本発明にかかる長尺先受け工法における穿
孔位置および穿孔方向の制御方法の第１実施例を示して
いる。

【００１６】同図に示した制御方法では、切羽面１０と
穿孔ヘッドが搭載されたガイドブーム１２とを同時に撮
像するカメラ１４と、表示モニター１６と、一対のレー
ザ照射器１８とが用いられる。

【００１７】また、同図に示した制御方法は、トンネル
を構築する際に、略半円状の切羽面１０を掘削するトン
ネル上半盤で施工する際に適用した場合を例示してお
り、ガイドブーム１２は、ジャンボ２０の先端側に、所
定の間隔を隔てて一対が配置されていて、各ガイドブー
ム１２は、公知の多間接構造により、３次元方向に移動
可能に支持されている。

【００１８】カメラ１４は、例えば、パソコンへの入力
が可能なデジタルカメラから構成され、切羽面１０とガ
イドブーム１２との双方が、１画面内に撮像できるよう
に、切羽面１０の前方(抗口側)の上部側にあって、構築
するトンネルＴの中心軸上に位置する天井部に吊り下げ
支持されている。

【００１９】表示モニター１６は、ジャンボ２０に乗車
する作業者が操作ないしは視認することができるよう
に、ジャンボ２０の運転室内に設置されていいて、カメ
ラ１４の切羽撮像画面Ａと、予め設定される穿孔開始位
置ａと穿孔方向ｂとが表示された穿孔パターン画面Ｂと
を重ね合わせて表示することができる。

【００２０】この場合、カメラ１４により撮像された切
羽撮像画面Ａの情報は、トンネル内に設置される制御器
２２を介して、表示モニター１６との間で無線信号の授
受を行うことにより伝達される。

【００２１】一対のレーザ照射器１８は、同一構成のも
のであって、事前の測量などにより求めた座標が既知の
地点に設置され、切羽面１０に向けて平行なレーザ光を
照射して、切羽撮像画面Ａと穿孔パターン画面Ｂとを重
ね合わせる際の基準点Ｓを撮像画像Ａに表示するために
設けられている。

【００２２】図２(Ａ)には、カメラ１４で撮影した切羽
撮像画面Ａの一例が示されており、同図には、半円状の
現在の切羽面１０と、一対のガイドフーム１２と、重ね
合わせ用の基準点Ｓとが同じ画面上に撮影されている。

【００２３】図２(B)には、予め設定される穿孔パター
ン画面Ｂの一例が示されている。同図に示した例は、図
２(Ａ)に示した現在の切羽面１０に対応した穿孔パター
ン画面Ｂであって、このような穿孔パターン画面Ｂは、
長尺先受け工法を施工するサイクル毎に設定され、例え
ば、構築するトンネルの掘削位置を選択ファクターとし
て、予め、表示モニター１６に記憶させておいて、必要
に応じて読み出されるようになっている。

【００２４】図(B)に示した穿孔パターン画面Ｂにおい
ては、外周側の半円状の部分が切羽面１０の形状に対応
した設計切羽面の形状であって、この半円形の内側に○
と●との記号およびこれらを結ぶ直線とからなる記号が
示されていて、この記号が補強体を形成するための設計
上の穿孔位置と方向とを示している。

【００２５】すなわち、同図では、○が穿孔開始位置ａ
を表示していて、○と●との間を結んだ線分が穿孔方向
ｂを表示している。この線分で示した穿孔方向bは、長
尺先受け工法における穿孔方向の水平方向(平面投射状
態)における傾斜に対応している。

【００２６】なお、長尺先受け工法における穿孔の鉛直
面内の傾斜に関しては、図６に示したように、ほぼ一定
の角度で施工され、一義的に決まるので、穿孔パターン
画面Bに必ずしも表示させる必要はない。

【００２７】さらに、穿孔開始位置ａを表示する○の両
外側に表示している一対の▲が、重ね合わせ基準点Ｓに
対応したスポット表示となっている。

【００２８】長尺先受け工法において補強体を地山に形
成するための穿孔を行う際には、まず、カメラ１４によ
り、切羽面１０と穿孔ヘッドが搭載されたガイドブーム
１２とを同時に撮像し、図２(Ａ)に示したような切羽撮
像画面Ａを得る。

【００２９】得られた切羽撮像画面Ａは、制御器２２を
介して表示モニター１６に送られる。一方、ジャンボ２
０に乗車している作業者は、図２(B)に示したような、
現在の切羽面１０に対応する穿孔パターン画面Ｂを選択
して、表示モニター１６に表示させるが、このとき、切
羽撮像画面Ａと穿孔パターン画面Ｂとを重ね合わせて表
示させる。

【００３０】切羽撮像画面Ａと穿孔パターン画面Ｂとを
重ね合わせる場合には、切羽撮像画面Ａと穿孔パターン
画面Ｂとのいずれか一方ないしは双方を拡大,縮小する
ことで、重ね合わせ基準点Ｓと▲のスポット表示とが一
致するようにすると、簡単に行える。

【００３１】このようにして、切羽撮像画面Ａと穿孔パ
ターン画面Ｂとを重ね合わせ画面の一例を図２(C)に示
しており、このような重ね合わせ画面には、同図に示す
ように、切羽面１０と、ガイドビーム１２と、○印の穿
孔開始位置ａおよび○と●との間を結んだ線分で示した
穿孔方向ｂを含んだ画面が表示されている。このような
重ね合わせ画面が得られると、作業者は、多間接構造に
より支持されたガイドブーム１２を、画面を見ながら操
作することにより、その先端を穿孔開始ａに一致させ
て、ガイドブーム１２の延長方向を穿孔方向ｂに一致さ
せるようにする。

【００３２】しかる後に、この状態を維持しながらガイ
ドビーム１２を切羽面１０側に向けて前進させて、地山
の削孔を行い、穿孔パターン画面Ｂに表示されている数
量の穿孔が完了すると、次ぎの注入工程などに移行す
る。

【００３３】この場合、切羽撮像画面Aは、切羽面１０
前方の上部側から撮像しているので、切羽面１０とガイ
ドブーム１２とが同時に撮像され、特に、ガイドブーム
１２は、平面における延長方向が切羽撮像画像Aに撮像
される。

【００３４】このガイドブーム１２の延長方向は、穿孔
方向に一致しているので、表示モニター１６上におい
て、多間接構造を操作することにより、穿孔開始位置a
にガイドブーム１２の先端を一致させ、かつ、穿孔方向
bとガイドブーム１２の延長方向とを一致させて穿孔す
ると、設定された穿孔位置aと方向bに正確に穿孔するこ
とができる。

【００３５】このような作用効果は、従来のこの種の方
法のように、複数のセンサの検出情報に基づいて、ガイ
ドブーム１２の位置を正確に求めなくとも得られ、構成
および制御の複雑化を回避することができる。また、本
実施例の場合には、切羽面１０に重ね合わせ用基準点S
をレーザ照射器１８により照射するとともに、穿孔パタ
ーン画面Bにこの基準点Sに対応した▲印のスポット表示
を設定しているので、切羽撮像画面Aと穿孔パターン画
面Bとを、簡単かつ正確に重ね合わせることができ、操
作性を一層向上させることができる。

【００３６】図３,４は、本発明にかかる長尺先受け工
法における穿孔位置および穿孔方法の制御方法の第２実
施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する
部分には、同一符号を付してその説明を省略するととも
に、以下にその特徴点についてのみ説明する。

【００３７】同図に示した実施例では、カメラ１４をジ
ャンボ２０に搭載するようにしている。カメラ１４は、
一端がジャンボ２０の後部側に立設固定されたポスト２
４の先端に支持されていて、図３にその撮像可能な範囲
を示すように、水平から下方に約３０°の範囲で、ジャ
ンボ２０の前方側の撮像が行える。

【００３８】なお、図３中に示した符号２６の部材は、
ガイドブーム１２に支持された穿孔ヘッドである。ジャ
ンボ２０に切羽面１０と穿孔ヘッド２６が搭載されたガ
イドブーム１２とを、切羽面１０前方の上部側から同時
に撮像するカメラ１４を搭載すると、図１に示した実施
例のように、表示モニター１６との間での無線信号の授
受を制御する制御器２２が不要になるので、より一層構
成が簡略化される。

【００３９】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる長尺先受け工法における穿孔位置および
穿孔方向の制御方法によれば、比較的簡単な構成により
穿孔位置を正確に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる長尺先受け工法における穿孔位
置および穿孔方向の制御方法の第１実施例を示す全体説
明図である。

【図２】図１の制御方法で用いるモニター画面の説明図
である。

【図３】本発明にかかる長尺先受け工法における穿孔位
置および穿孔方向の制御方法の第２実施例を示す全体説
明図である。

【図４】図３の背面図である。

【図５】長尺先受け工法の標準的な工程を示す説明図で
ある。

【図６】長尺先受け工法で形成される補強体の断面説明
図である。

【図７】長尺先受け工法で形成される補強体の平面配置
図である。

【符号の説明】

１０ 切羽面 １２ ガイドアーム １４ カメラ １６ 表示モニター １８ レーザ照射器 ２０ ジャンボ Ａ 切羽撮像画面 Ｂ 穿孔パターン画面

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D054 AC20 BA24 FA01 2D065 AB21 BA12 BA15 BA16 BA17 BA19 BA40 5H303 AA09 BB03 BB09 CC01 EE01 EE07 FF11 GG14 HH01 QQ09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切羽面と穿孔ヘッドが搭載されたガイド
   ブームとを、前記切羽面の前方上部側から同時に撮像す
   るカメラと、 このカメラの切羽撮像画面と、予め設定される穿孔開始
   位置と穿孔方向とが表示された穿孔パターン画面とを重
   ね合わせて表示する表示モニターとを備え、 多間接構造により支持された前記ガイドブームを、前記
   多間接構造を操作することにより、その先端を前記穿孔
   開始位置に一致させて、その延長方向を前記穿孔方向に
   一致させるようにすることを特徴とする長尺先受け工法
   における穿孔位置および穿孔方向の制御方法。
2. 【請求項２】 前記切羽面に重ね合わせ用基準点をレー
   ザ光線により照射するとともに、前記穿孔パターン画面
   にこの基準点に対応したスポット表示を設定することを
   特徴とする請求項１記載の長尺先受け工法における穿孔
   位置および穿孔方向の制御方法。
3. 【請求項３】 前記カメラを構築するトンネルの中心軸
   上の天井部に設置することを特徴とする請求項１または
   ２記載の長尺先受け工法における穿孔位置および穿孔方
   向の制御方法。
4. 【請求項４】 前記カメラを前記ガイドブームが設けら
   れたジャンボに搭載することを特徴とする請求項１また
   は２記載の長尺先受け工法における穿孔位置および穿孔
   方向の制御方法。