JPH0347444B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0347444B2 JPH0347444B2 JP16364683A JP16364683A JPH0347444B2 JP H0347444 B2 JPH0347444 B2 JP H0347444B2 JP 16364683 A JP16364683 A JP 16364683A JP 16364683 A JP16364683 A JP 16364683A JP H0347444 B2 JPH0347444 B2 JP H0347444B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- propulsion
- wire
- guide
- roller
- tunneling machine
- Prior art date
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Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 16
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
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- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明はトンネル構築時におけるシールド掘
進機の位置を検出するシールド掘進機の位置検出
装置に関するものである。
進機の位置を検出するシールド掘進機の位置検出
装置に関するものである。
近年、下水道の普及にともない各地で下水道管
を埋設するためのトンネル工事が行なわれてい
る。都市部ではこの工事によつて道路交通に影響
を与えないように、「もぐら工法」と呼ばれるシ
ールド掘進機を使用した推進工法を行なうことが
多い。この場合、シールド掘進機の掘進方向を正
確に制御しなければならないが、このためにはシ
ールド掘進機の位置を正確に検出する必要があ
る。
を埋設するためのトンネル工事が行なわれてい
る。都市部ではこの工事によつて道路交通に影響
を与えないように、「もぐら工法」と呼ばれるシ
ールド掘進機を使用した推進工法を行なうことが
多い。この場合、シールド掘進機の掘進方向を正
確に制御しなければならないが、このためにはシ
ールド掘進機の位置を正確に検出する必要があ
る。
この位置検出は通常、トランシツト等を利用し
て入手によつて行なわれていた。また近年は指向
性の優れたレーザ光が利用されるようになり、正
確な検出が行なえるようになつたが、この方法は
曲線施工には適していない。曲線施工時はシール
ド掘進機にジヤイロコンパスを設けることによつ
て位置検出を行なう方法が提案されている。
て入手によつて行なわれていた。また近年は指向
性の優れたレーザ光が利用されるようになり、正
確な検出が行なえるようになつたが、この方法は
曲線施工には適していない。曲線施工時はシール
ド掘進機にジヤイロコンパスを設けることによつ
て位置検出を行なう方法が提案されている。
しかしながらジヤイロコンパスは高価なばかり
でなく、安定指示のためには始動後長時間を要す
るので、作用開始以前に電源を投入する必要があ
るとともに、停電によるジヤイロコンパスの動作
停止が発生すると、停電復旧後はしばらく正確な
位置検出が行なえないので無駄時間が生じてしま
い、作業効率が悪いという欠点を有していた。
でなく、安定指示のためには始動後長時間を要す
るので、作用開始以前に電源を投入する必要があ
るとともに、停電によるジヤイロコンパスの動作
停止が発生すると、停電復旧後はしばらく正確な
位置検出が行なえないので無駄時間が生じてしま
い、作業効率が悪いという欠点を有していた。
したがつてこの発明の目的は、経済性が良く、
しかも作業効率を向上させることができるシール
ド掘進機の位置検出装置を提供することにある。
しかも作業効率を向上させることができるシール
ド掘進機の位置検出装置を提供することにある。
このような目的を達成するためにこの発明は、
推進管の対向する内面にワイヤを展張し、シール
ド掘進機の方向が当初の設定方向から変ることに
よるワイヤ長の変化を検出し、そのワイヤ長の変
化量からシールド掘進機の位置を検出するように
したものである。以下、実施例を示す図面を用い
てこの発明を詳細に説明する。
推進管の対向する内面にワイヤを展張し、シール
ド掘進機の方向が当初の設定方向から変ることに
よるワイヤ長の変化を検出し、そのワイヤ長の変
化量からシールド掘進機の位置を検出するように
したものである。以下、実施例を示す図面を用い
てこの発明を詳細に説明する。
第1図はこの発明を用いて構成したシールド掘
進機の一実施例を示す平面断面図である。同図に
おいて、1はシールド掘進機、21〜215は推進
管、3は立抗入口、41,42は元押しジヤツキで
ある。51,52はシールド掘進機1の方向を修正
する方向修正ジヤツキ、61〜64は推進管21,
22,24〜26,28〜210,212〜214の内側対向
面に設けられたガイド、71,72はシールド掘進
機1および推進管23,27,211の内側対向面に
設けられたワイヤ固定具、81と82,83と84,
85と86,87と88は推進管28,27,211,215
の内側対向面にそれぞれ設けられた検出器であ
る。91,92はステンレス等で構成された線膨張
係数の小さいワイヤであり、このワイヤ91,92
は、ワイヤ固定具71,72から検出器まで展張さ
れており、その間はガイド61〜64によつて支え
られている。ガイド61〜64は例えば第2図のよ
うに対向する内壁に設けられ(ガイド61,62は
示していない)、ワイヤ91,92は穴aを通して
展張される。
進機の一実施例を示す平面断面図である。同図に
おいて、1はシールド掘進機、21〜215は推進
管、3は立抗入口、41,42は元押しジヤツキで
ある。51,52はシールド掘進機1の方向を修正
する方向修正ジヤツキ、61〜64は推進管21,
22,24〜26,28〜210,212〜214の内側対向
面に設けられたガイド、71,72はシールド掘進
機1および推進管23,27,211の内側対向面に
設けられたワイヤ固定具、81と82,83と84,
85と86,87と88は推進管28,27,211,215
の内側対向面にそれぞれ設けられた検出器であ
る。91,92はステンレス等で構成された線膨張
係数の小さいワイヤであり、このワイヤ91,92
は、ワイヤ固定具71,72から検出器まで展張さ
れており、その間はガイド61〜64によつて支え
られている。ガイド61〜64は例えば第2図のよ
うに対向する内壁に設けられ(ガイド61,62は
示していない)、ワイヤ91,92は穴aを通して
展張される。
立抗入口3からシールド掘進機1までの長さは
最大300メートル程度であり、この間を10メート
ル程度の区間に分割し、その区間毎にワイヤ91,
92が展張され、ワイヤの立抗入口側はワイヤ長
の変化を検出する検出器81〜88が各ワイヤ毎に
1個設けられている。
最大300メートル程度であり、この間を10メート
ル程度の区間に分割し、その区間毎にワイヤ91,
92が展張され、ワイヤの立抗入口側はワイヤ長
の変化を検出する検出器81〜88が各ワイヤ毎に
1個設けられている。
ワイヤ91は立抗側が第3図に示すようにロー
ラ10によつて支えられ、その末端に取付けられ
た錘11によつて張力が与えられている。ローラ
10には図示しないロータリーエンコーダが取付
けられており、ワイヤ長(ワイヤ固定具71から
ローラ10までの長さ)が変化した時、ローラ1
0の回転によりその変化分を検出するようになつ
ている。なお、第3図はワイヤ91の端部しか示
していないが、ワイヤ92の端部も同様の構造と
なつている。
ラ10によつて支えられ、その末端に取付けられ
た錘11によつて張力が与えられている。ローラ
10には図示しないロータリーエンコーダが取付
けられており、ワイヤ長(ワイヤ固定具71から
ローラ10までの長さ)が変化した時、ローラ1
0の回転によりその変化分を検出するようになつ
ている。なお、第3図はワイヤ91の端部しか示
していないが、ワイヤ92の端部も同様の構造と
なつている。
第4図は位置検出装置のブロツク図である。同
図において121〜124はデータ送受信器、13
は演算部、14はデータ設定部、15は表示部で
ある。データ送受信器121〜124は演算部13
の指示によつて対応する検出器の出力信号をシリ
ヤル信号に変換してラインに送出するようになつ
ている。データ設定部14は各検出器と各推進管
方位の初期値および最後部検出器87,88から立
抗入口3までの距離を設定するようになつてい
る。演算部13は各検出器からの信号およびデー
タ設定部14からのデータをもとにシールド掘進
機1の立抗入口3に対する位置を算出するように
なつている。第5図はデータ送受信器124を示
すブロツク図であり、差分検出回路124a、信号
増幅回路124b、アナログ・デイジタル変換回路
124c、データ通信回路124dから構成され、デ
ータ送受信機121〜123も同一の構成となつて
いる。
図において121〜124はデータ送受信器、13
は演算部、14はデータ設定部、15は表示部で
ある。データ送受信器121〜124は演算部13
の指示によつて対応する検出器の出力信号をシリ
ヤル信号に変換してラインに送出するようになつ
ている。データ設定部14は各検出器と各推進管
方位の初期値および最後部検出器87,88から立
抗入口3までの距離を設定するようになつてい
る。演算部13は各検出器からの信号およびデー
タ設定部14からのデータをもとにシールド掘進
機1の立抗入口3に対する位置を算出するように
なつている。第5図はデータ送受信器124を示
すブロツク図であり、差分検出回路124a、信号
増幅回路124b、アナログ・デイジタル変換回路
124c、データ通信回路124dから構成され、デ
ータ送受信機121〜123も同一の構成となつて
いる。
このように構成された装置の動作は次の通りで
ある。シールド掘進機1は推進管215〜21を介
して加えられる元押しジヤツキ41,42からの力
によつて前進力が与えられ、方向修正ジヤツキ5
1,52によつて与えられる力によつて前進方向が
決められる。この時、推進管215〜211の区間は
直線区間であるから、ワイヤ91,92のワイヤ長
は等しい。しかし、推進管211〜27の区間は曲
線区間であるから、ワイヤ91の長さの方がワイ
ヤ92より長くなる。このため、ワイヤ91,92
のワイヤ長が同一であれば直線区間であり、ワイ
ヤ長が異なれば曲線区間であり、曲線区間の先頭
部分の軸線と直線区間の軸線とのなす角度はワイ
ヤの変化量から求めることができる。
ある。シールド掘進機1は推進管215〜21を介
して加えられる元押しジヤツキ41,42からの力
によつて前進力が与えられ、方向修正ジヤツキ5
1,52によつて与えられる力によつて前進方向が
決められる。この時、推進管215〜211の区間は
直線区間であるから、ワイヤ91,92のワイヤ長
は等しい。しかし、推進管211〜27の区間は曲
線区間であるから、ワイヤ91の長さの方がワイ
ヤ92より長くなる。このため、ワイヤ91,92
のワイヤ長が同一であれば直線区間であり、ワイ
ヤ長が異なれば曲線区間であり、曲線区間の先頭
部分の軸線と直線区間の軸線とのなす角度はワイ
ヤの変化量から求めることができる。
第1図において、紙面の左右方向をx座標、上
下方向をy座標にとり、第6図に示すように推進
管211の中心部の座標を(x1,y1)又進行方位を
θ1、推進管27の中心部の座標を(x2,y2)又そ
の進行方位をθ2とする。ワイヤー長さの差をΔd、
各推進管の長さをlとし、推進管は一様にカーブ
しているものと想定し、x2,y2,θ2を求めると次
のようになる。但し、進行方位はy軸を基準と
し、右廻りの角をプラスとする。
下方向をy座標にとり、第6図に示すように推進
管211の中心部の座標を(x1,y1)又進行方位を
θ1、推進管27の中心部の座標を(x2,y2)又そ
の進行方位をθ2とする。ワイヤー長さの差をΔd、
各推進管の長さをlとし、推進管は一様にカーブ
しているものと想定し、x2,y2,θ2を求めると次
のようになる。但し、進行方位はy軸を基準と
し、右廻りの角をプラスとする。
x2=x1+ln
〓i=1
sin(θ1+i/mΔθ) ……(1)
y2=y1+ln
〓i=1
cos(θ1+i/mΔθ) ……(2)
θ2=θ1+Δθ1 ……(3)
Δθ1=Δd1/D・180/π ……(4)
但し
m:検出スパン中の推進管の数(第6図の時m=
4) Δd1:2本のワイヤーの長さの差(進行方向に向
かい左側のワイヤ長から右側のワイヤ長を減じ
て求める。) D:2本のワイヤー展張間隔 点(x2,y2)の座標すなわち推進管27の座標
が決まればこの点(x2,y2)を基準にして推進管
28の座標が求まり、今度は推進管28の座標をも
とにシールド掘進機1の座標を求めることができ
る。このため、演算部13はデータ送受信器12
1〜124を順次制御し、各検出器で検出されたデ
ータを伝送させ、このデータをもとにシールド掘
進機1の位置を算出する。
4) Δd1:2本のワイヤーの長さの差(進行方向に向
かい左側のワイヤ長から右側のワイヤ長を減じ
て求める。) D:2本のワイヤー展張間隔 点(x2,y2)の座標すなわち推進管27の座標
が決まればこの点(x2,y2)を基準にして推進管
28の座標が求まり、今度は推進管28の座標をも
とにシールド掘進機1の座標を求めることができ
る。このため、演算部13はデータ送受信器12
1〜124を順次制御し、各検出器で検出されたデ
ータを伝送させ、このデータをもとにシールド掘
進機1の位置を算出する。
両軸線のなす角度Δθ1が小さい時、ワイヤ長の
変化量は小さいが、この時は隣接する推進管の間
にワイヤを数回往復させれば変化量を拡大するこ
とができる。第7図は推進管28と27の間にワイ
ヤ91を往復させた時の図である。この場合、ワ
イヤ92は図示していないが、第2図と同様にし
て展張してある。
変化量は小さいが、この時は隣接する推進管の間
にワイヤを数回往復させれば変化量を拡大するこ
とができる。第7図は推進管28と27の間にワイ
ヤ91を往復させた時の図である。この場合、ワ
イヤ92は図示していないが、第2図と同様にし
て展張してある。
第1図はワイヤ91,92を水平面に2本展張し
ているが、垂直面にも展張すればシールド掘進機
1の位置は水平面内だけでなく、垂直面内の位置
も知ることができる。また、ワイヤ91,92の長
さ変化はロータリーエンコーダで検出したが、ポ
テンシヨメータで検出してもよく、また、錘11
によつてワイヤ91,92に張力を与えていたが、
これはバネであつても良い。また、(1)、(2)式は検
出器を設けたスパン内の推進管が一様にカーブし
ているものとして推進管の位置を求めているが、
直線区間から曲線区間に入る所、曲線区間から直
線区間に出る所が立抗入口からの推進管の本数で
わかる時は、それらの場所を含む検出スパンにお
いては、(1)、(2)式の代わりに(5)、(6)式を用いて、
座標計算すれば演算精度が高まる。
ているが、垂直面にも展張すればシールド掘進機
1の位置は水平面内だけでなく、垂直面内の位置
も知ることができる。また、ワイヤ91,92の長
さ変化はロータリーエンコーダで検出したが、ポ
テンシヨメータで検出してもよく、また、錘11
によつてワイヤ91,92に張力を与えていたが、
これはバネであつても良い。また、(1)、(2)式は検
出器を設けたスパン内の推進管が一様にカーブし
ているものとして推進管の位置を求めているが、
直線区間から曲線区間に入る所、曲線区間から直
線区間に出る所が立抗入口からの推進管の本数で
わかる時は、それらの場所を含む検出スパンにお
いては、(1)、(2)式の代わりに(5)、(6)式を用いて、
座標計算すれば演算精度が高まる。
x2=x1+l{m1sinθ1+n2
〓i=1
sin
(θ1+i/m2Δθ1)+m3sinθ2}
+D/2(1−cosΔθ1) ……(5)
y2=y1+l{m1cosθ1+n2
〓i=1
cos
(θ1+i/m2Δθ1)+m3cosθ2}
+D/2sinΔθ1 ……(6)
但し、各記号は次の通りである。
m1:立抗入口側直線区間の推進管本数
m2:曲線区間の推進管本数
m3:掘進機側直線区間の推進管本数
なお、m1,m2およびm3の総和は、検出スパン
中の推進管の数mに等しい。
中の推進管の数mに等しい。
第8図および第9図は各推進管に検出器8を取
付けて検出精度を良くしたもので、第8図はデー
タ送受信器12を各推進管毎に設けたもの、第9
図はデータ送受信器20を複数の推進管毎に1個
設けたものである。第10図は第9図に示すデー
タ送受信器20のブロツク図であり、第5図に示
すデータ送受信機124に対して信号切換リレー
201とアドレスデコーダ202が追加されてお
り、信号切換リレー201によつて検出器211,
221,212,222,……21n,22nのよ
うに1対の検出器を選択するようになつている。
付けて検出精度を良くしたもので、第8図はデー
タ送受信器12を各推進管毎に設けたもの、第9
図はデータ送受信器20を複数の推進管毎に1個
設けたものである。第10図は第9図に示すデー
タ送受信器20のブロツク図であり、第5図に示
すデータ送受信機124に対して信号切換リレー
201とアドレスデコーダ202が追加されてお
り、信号切換リレー201によつて検出器211,
221,212,222,……21n,22nのよ
うに1対の検出器を選択するようになつている。
なお、構築したトンネルの軌道が、工事中にず
れることがない固い地盤に於いては、検出器はシ
ールド掘進機とそれに続く推進管の一部の範囲に
限つて取付け、掘進機位置は検出器の移動ととも
に位置の変化量を積算しながら求めれば良い。
れることがない固い地盤に於いては、検出器はシ
ールド掘進機とそれに続く推進管の一部の範囲に
限つて取付け、掘進機位置は検出器の移動ととも
に位置の変化量を積算しながら求めれば良い。
以上説明したようにこの発明に係るシールド掘
進機の位置検出装置は、推進管の対向する壁面に
それぞれ展張したワイヤ長の変化量からシールド
掘進機の位置を検出するものであるから、構成が
簡単になつて経済性が良く、また始動後すぐに測
定を行なうことができるので、無駄時間がなくな
り作業効率が良くなるという効果を有する。
進機の位置検出装置は、推進管の対向する壁面に
それぞれ展張したワイヤ長の変化量からシールド
掘進機の位置を検出するものであるから、構成が
簡単になつて経済性が良く、また始動後すぐに測
定を行なうことができるので、無駄時間がなくな
り作業効率が良くなるという効果を有する。
第1図はこの発明の装置を適用して構成したシ
ールド掘進機の一実施例を示す平面断面図、第2
図は推進管の正面図、第3図は立抗入口側におけ
るワイヤの展張状態を示す斜視図、第4図は位置
検出装置の一実施例を示すブロツク図、第5図は
第4図に示すデータ送受信器のブロツク図、第6
図は位置検出方法を説明するための図、第7図は
ワイヤの変化量を拡大する手段を示す図、第8
図、第9図は他の実施例を示す構成図、第10図
は第9図のデータ送受信器を示すブロツク図であ
る。 1……シールド掘進機、21〜215……推進管、
61〜64……ガイド、81,82……検出器、91,
92……ワイヤ、10……ローラ、11……錘、
121〜124……データ送受信器、13……演算
部。
ールド掘進機の一実施例を示す平面断面図、第2
図は推進管の正面図、第3図は立抗入口側におけ
るワイヤの展張状態を示す斜視図、第4図は位置
検出装置の一実施例を示すブロツク図、第5図は
第4図に示すデータ送受信器のブロツク図、第6
図は位置検出方法を説明するための図、第7図は
ワイヤの変化量を拡大する手段を示す図、第8
図、第9図は他の実施例を示す構成図、第10図
は第9図のデータ送受信器を示すブロツク図であ
る。 1……シールド掘進機、21〜215……推進管、
61〜64……ガイド、81,82……検出器、91,
92……ワイヤ、10……ローラ、11……錘、
121〜124……データ送受信器、13……演算
部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 掘進の進行にともない推進管を継ぎ足しなが
らトンネルを構築する推進工法に用いる位置検出
装置においておいて、 推進管の対向する内壁にそれぞれ設けられ壁面
と平行方向の小孔を有する第1および第2のガイ
ドと、 各推進管における第1のガイドの小孔を通過さ
せた状態で複数の推進管にまたがり展張され一端
は固定され他端は第1のローラに沿わせた状態で
錘によつて張力が与えられた第1のワイヤと、 各推進管における第2のガイドの小孔を通過さ
せた状態で複数の推進管にまたがり展張され一端
は固定され他端は第2のローラに沿わせた状態で
錘によつて張力が与えられた第2のワイヤと、 第1のローラの回転量を検出する第1のロータ
リエンコーダと、 第2のローラの回転量を検出する第2のロータ
リエンコーダと、 第1および第2のロータリエンコーダの検出量
から推進管の進行方向よりずれた角度を求めた後
にその求められた角度を基にシールド掘進機の位
置を演算する演算部と備えたことを特徴とするシ
ールド掘進機の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16364683A JPS6055222A (ja) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | シ−ルド掘進機の位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16364683A JPS6055222A (ja) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | シ−ルド掘進機の位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6055222A JPS6055222A (ja) | 1985-03-30 |
| JPH0347444B2 true JPH0347444B2 (ja) | 1991-07-19 |
Family
ID=15777899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16364683A Granted JPS6055222A (ja) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | シ−ルド掘進機の位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055222A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0638619Y2 (ja) * | 1987-08-05 | 1994-10-12 | 勇次 岩谷 | 溶接用裏当金を用いたフランジ部とウエブ部とを備えた形鋼の取付構造 |
| JPS6427193U (ja) * | 1987-08-05 | 1989-02-16 | ||
| JPH0641749Y2 (ja) * | 1989-02-09 | 1994-11-02 | 岩谷 和子 | 溶接用裏当材 |
-
1983
- 1983-09-06 JP JP16364683A patent/JPS6055222A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6055222A (ja) | 1985-03-30 |
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