JPH06200692A

JPH06200692A - シールド機の自動測量方法

Info

Publication number: JPH06200692A
Application number: JP36110492A
Authority: JP
Inventors: Kiyohisa Okamoto; 基予久岡本
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1992-12-30
Publication date: 1994-07-19
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2666875B2

Abstract

(57)【要約】【構成】トンネル１内に光学式ターゲット１１を設置
し、この光学式ターゲット１１の位置を既存の測量方法
により求める。シールド機３と台車５ａに設置されら相
対位置計測装置７ａにより、シールド機３と台車５ａの
相対位置関係を求める。台車５ａと台車５ｂに搭載され
た相対位置計測装置７ｂにより台車５ａと台車５ｂの相
対位置関係を求める。相対位置計測装置７ａ、７ｂの値
を用いて、トータルステーション９とシールド機３の先
端の相対位置関係を求める。トータルステーション９で
光学式ターゲット１１を視準することにより、トータル
ステーション９の絶対位置を逆算する。トータルステー
ション９の絶対位置を基にしてシールド機３の先端の絶
対位置を求める。【効果】計測誤差の累積が発生せず、盛り替え作業が
簡単で短時間で終了し、しかも盛り替え精度を要求せ
ず、トンネルの直線部および曲線部でシールド機の位置
を自動的に測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールドトンネル工事
において、掘進動作中のシールド機の位置を自動的に測
定する自動測量方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、シールド機を用いた地下トンネル
が盛んに構築されているが、このような地下トンネルを
構築する際には、掘進動作中のシールド機の位置を正確
に測量する必要がある。掘進動作中のシールド機の位置
を測定する方法としては、（１）掘進動作前に測定され
た位置を記憶しておき、この位置を基準としてシールド
機に搭載されたジャイロコンパス、傾斜計、ストローク
計の計測値により、相対移動量を演算する方法。（２）
光波測距測角儀を既設トンネル内に設置し、シールド機
に設置した光学ターゲットを測定して、光学ターゲット
の位置を絶対位置として定め、光学ターゲットのシール
ド機への取付位置関係およびシールド機に搭載されたジ
ャイロコンパス、傾斜計の計測値および光学ターゲット
の位置から、シールド機の位置を演算する方法。（３）
シールド機に搭載されたジャイロコンパス、傾斜計の代
わりに、レーザ光式姿勢角度検出器を用いる方法。
（４）前述した方法を併用する方法等がある。このよう
な方法によれば、トンネルの直線部と曲線部ともに計測
可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら（１）の
相対移動量を演算する方法では、基準となる掘進開始前
のシールド機の位置を適切な間隔で実測して補正しなけ
れば計測誤差が累積するという問題がある。（２）また
は（３）の光波測距測角儀、レーザ等を利用する方法で
は、トンネル曲線部の掘進において、光波またはレーザ
等の光路遮断が生じるため、測定器の盛り替え（測定器
の位置を替えること）を行わなければならず、この盛り
替え作業には高い精度が要求され、盛り替え作業自体が
簡単ではなく、長時間を要する。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、計測誤差の累積が
発生せず、盛り替え作業が簡単で短時間で終了し、しか
も盛り替え精度を要求せず、トンネルの直線部および曲
線部でシールド機の位置を自動的に測定できるシールド
機の自動測量方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明は、シールド機に少なくとも１つの台車が
連結され、前記台車にトータルステーションが搭載さ
れ、前記シールド機の位置を自動測定するシールド機の
自動測量方法において、（ａ）トンネル内に光学式ター
ゲットを設置する工程と、（ｂ）前記光学式ターゲット
の位置を測定する工程と、（ｃ）互いに連結されたシー
ルド機と台車の間、および互いに連結された台車の間に
設置された相対位置計測装置を用いて、前記シールド機
と前記トータルステーションの相対位置関係を測定する
工程と、（ｄ）前記トータルステーションにより前記光
学式ターゲットを測定して、前記トータルステーション
の位置を逆算する工程と、（ｅ）工程（ｃ）により得ら
れる相対位置関係と、工程（ｄ）により得られる前記ト
ータルステーションの位置から前記シールド機の位置を
算定する工程と、を具備するシールド機の自動測量方法
である。

【０００６】

【作用】本発明では、トンネル内に光学式ターゲットを
設置し、この光学式ターゲットの位置を基準点として測
定し、台車に搭載されたトータルステーションとシール
ド機の相対位置を相対位置計測装置により測定し、トー
タルステーションで光学式ターゲットを視準してトータ
ルステーションの位置を逆算し、これを用いてシールド
機の位置を算出する。

【０００７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、構築中のトンネル１の水平断面模
式図である。符号３はシールド機を示し、このシールド
機３に台車５ａ、５ｂが連結されている。さらに、シー
ルド機３と台車５ａの間には、相対位置計測装置７ａが
設置され、台車５ａと台車５ｂの間には、相対位置計測
装置７ｂが設置される。相対位置計測装置７ａ、７ｂ
は、それが搭載される２つの物体の相対位置関係を測定
するものであり、たとえば相対位置計測装置７ａは、シ
ールド機３と台車５ａの相対位置を測定する。台車５ｂ
の後部にトータルステーション９が搭載される。符号１
１はトンネル１内に設置されたＬＥＤ等からなる光学式
ターゲットである。トータルステーション９は光学式タ
ーゲット１１を自動追尾することにより光学式ターゲッ
ト１１とトータルステーション９の相対位置関係、すな
わち水平角、鉛直角、距離を自動的に測定する。

【０００８】図２は、相対位置計測装置７の斜視図であ
る。台座２１に支持台２３が鉛直軸（ｚ軸）回りに回転
可能に設けられる。台座２１内部にはエンコーダ２５が
設けられ、このエンコーダ２５は台座２１に対する支持
台２３のｚ軸回りの回転角を測定する。支持台２３のア
ーム２６に軸２７が設けられ、この軸２７にリニアベア
リング２９がｘ軸回りに回転可能に設けられる。軸２７
にエンコーダ３１が設けられ、このエンコーダ３１は支
持台２３に対するリニアベアリング２９のｘ軸回りの回
転角を測定する。

【０００９】四角柱状の接続棒３３の一端に四角棒３５
が固設され、この四角棒３５がリニアベアリング２９内
を摺動可能に設けられる。リニアベアリング２９上にタ
ーゲット３７ａが設けられ、接続棒３３上に距離センサ
３７ｂが設けられる。距離センサ３７ｂはターゲット３
７ａとの距離Ｌを測定する。

【００１０】台座４１に支持台４３が鉛直軸（ｚ軸）回
りに回転可能に設けられる。台座４１内部にはエンコー
ダ４５が設けられ、このエンコーダ４５は台座４１に対
する支持台４３のｚ軸回りの回転角を測定する。支持台
４３のアーム４４に軸４５が設けられ、この軸４５にロ
ータリーベアリング４７がｘ軸回りに回転可能に設けら
れる。軸４５にエンコーダ４９が設けられ、このエンコ
ーダ４９は支持台４３に対するロータリーベアリング４
７のｘ軸回りの回転角を測定する。

【００１１】接続部３３の他端には丸棒５１が固設さ
れ、この丸棒５１がロータリーベアリング４７にｙ軸回
りに回転可能に設けられる。ロータリーベアリング４７
にはエンコーダ５３が設けられ、このエンコーダ５３は
丸棒５１のｙ軸回りの回転角を測定する。

【００１２】この相対位置計測装置４７の台座２１を台
車５ａに搭載し台座４１をシールド機３に搭載する。エ
ンコーダ２５は台座２１に対する接続棒３３のｚ軸回り
の回転角（ヨーイング角）を測定し、エンコーダ３１は
台座２１に対する接続棒３３のｘ軸回りの回転角（ピッ
チング角）を測定し、距離センサ３７ｂは台座２１に対
する接続棒３３の距離Ｌを測定する。また、エンコーダ
４５は台座４１に対する接続棒３３のｚ軸回りの回転角
（ヨーイング角）を測定し、エンコーダ４９は台座２１
に対する接続棒３３のｘ軸回りの回転角（ピッチング
角）を測定し、エンコーダ５３は台座４１に対する接続
棒３３のｙ軸回りの回転角（ヨーイング角）を測定す
る。これらの角度および距離が測定されると、接続棒３
３等の長さは既知であるので台座２１の中心点と台座４
１の中心点との相対位置関係が算出される。

【００１３】つぎに、本実施例におけるシールド機３の
自動測量方法について説明する。図１に示すようにトン
ネル１内に光学式ターゲット１１を設置し、この光学式
ターゲット１１を既存の測量方法により測量して、その
位置を基準点として求める。

【００１４】シールド機３と台車５ａの間に相対位置計
測装置７ａを設置し、この相対位置計測装置７ａを用い
てシールド機３の設置点Ｄ２と台車５ａ上の設置点Ｄ３
の相対位置を測定する。台車５ａと台車５ｂの間に相対
位置計測装置７ｂを設置し、この相対位置計測装置７ｂ
を用いて台車５ａ上の設置点Ｄ４と台車５ｂ上の設置点
Ｄ５の相対位置を測定する。シールド機３上の先端Ｄ１
と設置点Ｄ２との相対位置関係は既知であり、台車５ａ
において設置点Ｄ３と設置点Ｄ４との相対位置関係も既
知であり、台車５ｂにおいて設置点Ｄ５とトータルステ
ーション９の設置点との相対位置関係も既知であるの
で、相対位置計測装置７ａ、７ｂの測定結果と合わせ
て、トータルステーション９とシールド機３の先端Ｄ１
との相対位置関係が求められる。

【００１５】トンネル１内に設置された光学式ターゲッ
ト１１をトータルステーション９で視準することによ
り、トータルステーション９と光学式ターゲット１１と
の相対位置関係を測定する。光学式ターゲット１１の位
置は、すでに求められているのでトータルステーション
９の絶対位置も求められる。前述した工程によりトータ
ルステーション９とシールド機３の先端Ｄ１の相対位置
関係が求められているのでシールド機３の先端Ｄ１の絶
対位置が求められる。

【００１６】シールド機３の掘進が進み、トータルステ
ーション９により光学式ターゲット１１を視準できなく
なりかけると、光学式ターゲット１１の盛り替えを行
う。この場合シールド機１を停止し、停止時におけるト
ータルステーション９の絶対位置をいったん記憶してお
く。盛り替え後の光学式ターゲット１１をトータルステ
ーション９で測定することにより、盛り替え後の光学式
ターゲット１１の絶対位置を算出する。そして前述した
方法と同様にしてシールド機３の位置を測定する。なお
時々、光学式ターゲット１１を既存の測量方法により測
定し直して誤差の累積を防ぐ。

【００１７】このように本実施例では、トータルステー
ション９を台車５ｂ上に固定することにより面倒なトー
タルステーション９の盛り替えを行わずにシールド機３
の位置を測定することができる。また、後続台車５ｂに
トータルステーション９を設置するのでシールド機３が
急曲線部を掘進していても、台車５ｂの最後尾から光学
式ターゲット１１を視準さえできれば、シールド機３の
位置を測定することができるので、光学式ターゲット１
１の盛り替え回数を大幅に減少させることができる。さ
らにカーブレングスに比べ後続台車が長いので、シール
ド機３が曲線部に入っていても後続台車の最後尾は直線
部に残っており、トータルステーション９の見通しがよ
い。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、計測誤差の累積が発生せず、盛り替え作業が簡単
で短時間で終了し、しかも盛り替え精度を要求せず、ト
ンネルの直線部および曲線部でシールド機の位置を自動
的に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネル１の水平断面模式図

【図２】相対位置計測装置７の斜視図

【符号の説明】

１………トンネル３………シールド機５ａ、５ｂ………台車７ａ、７ｂ………相対位置計測装置９………トータルステーション１１………光学式ターゲット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド機に少なくとも１つの台車が連
結され、前記台車にトータルステーションが搭載され、
前記シールド機の位置を自動測定するシールド機の自動
測量方法において、（ａ）トンネル内に光学式ターゲットを設置する工程
と、（ｂ）前記光学式ターゲットの位置を測定する工程と、（ｃ）互いに連結されたシールド機と台車の間、および
互いに連結された台車の間に設置された相対位置計測装
置を用いて、前記シールド機と前記トータルステーショ
ンの相対位置関係を測定する工程と、（ｄ）前記トータルステーションにより前記光学式ター
ゲットを測定して、前記トータルステーションの位置を
逆算する工程と、（ｅ）工程（ｃ）により得られる相対位置関係と、工程
（ｄ）により得られる前記トータルステーションの位置
から前記シールド機の位置を算定する工程と、を具備するシールド機の自動測量方法。