JPH07127386A - 小口径管の埋設角度測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地中に推進、埋設中の小口径管の屈折角度を
測定して小口径管の曲線施工を可能にする。 【構成】 シールド掘削器Ｓの掘進に従って小口径管３
を順次、継ぎ足しながら推進、埋設する過程において、
連結部材４によって一定間隔を存して連結している第一
筒体１と第二筒体２とを前後に隣接する小口径管３、３
内にそれぞれ移動させ、その位置で、第一筒体１内のレ
ーザ光発振器８から第二筒体２内の凸レンズ６にレーザ
光線を照射して凸レンズ６の焦点に配設した第二筒体２
内の受光板７に集光させることによってその集光点のず
れから隣接する小口径管３、３の屈折角度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削機に後続させて地
中に小口径管を推進、埋設させる際に、埋設中の小口径
管の埋設角度を測定する方法とその方法を実施するため
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、地中に各種配線用管体等の小
口径管体を敷設するには、発進立坑から到達立坑に向か
ってシールド掘削機を掘進させながら該掘削機に後続さ
せて小口径仮管を順次推進、埋設させ、両立坑間に一連
に接続した小口径仮管を埋設したのち、発進立坑側から
配線用等の小口径管体を押し進めて、小口径仮管と置換
する方法が採用されている。

【０００３】このような方法において、まず、小口径仮
管を管体埋設計画線上に沿って正確に推進、埋設する必
要があり、そのため、シールド掘削機の背面中心部にタ
ーゲットを取付ける一方、発進立坑内にレーザ光発振器
を設置してこの発振器からのレーザ光線の光軸を計画線
に合致させ、小口径仮管の中央測量孔を通じてレーザ光
線をターゲットに照射してその照射点がターゲットの中
心にくるようにシールド掘削機の掘進方向を制御しなが
ら小口径仮管を順次、推進、埋設している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法によれば、レーザ光線は、常にシールド掘削
機のターゲットに照射するものであるから、管体の直線
埋設施工に適用することができても、曲線埋設施工には
ターゲットにレーザ光線を照射することできなくなって
採用することができない。また、このような曲線埋設施
工は、レーザ光発振器を管体内に設置し、シールド掘削
機の掘進に従ってレーザ光発振器の設置場所をターゲッ
トに照射可能な位置に変えていけば可能となるが、径が
小さい管体内には小口径管内には作業員の出入りが困難
であるため、レーザ光振器の設置が行えないのが現状で
ある。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは仮管等の小口径管を
計画線上に従って正確かつ能率よく曲線埋設施工が行え
るようにするための小口径管の埋設角度測定方法とその
方法を実施するための装置を提供するにある。

【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、本発明による小口径管の埋設角度測定方法は、掘削
機に後続して小口径管を順次接続しながら該小口径管を
地中に推進させる小口径管の埋設方法において、光軸を
小口径管の管軸方向に向けた凸レンズとその焦点に固定
した受光板とを設けている第一筒体を任意の小口径管内
に摺接移動自在に配設すると共にこの小口径管に隣接す
る小口径管内にレーザ光発振器を設置した第二筒体を摺
接移動自在に配設してこれらの筒体を前後に一定間隔を
存した連結状態で埋設小口径管内を移動させ、第二筒体
内のレーザ光発振器からレーザ光線を第一筒体内の凸レ
ンズに照射して受光板に集光させることによりその集光
位置から前後に接続した小口径管同士の屈折角度を測定
することを特徴とするものである。

【０００７】又、この方法を実施するための埋設角度測
定装置は、請求項３に記載しているように、掘削機に後
続して埋設される小口径管の内壁に沿って摺動可能な径
を有する第一及び第二筒体を一定長さの連結部材によっ
て互いに屈折自在に連結し、第一筒体内に光軸を小口径
管の管軸方向に向けた凸レンズとその焦点に固定した受
光板とを配設する一方、第二筒体内に光照射方向を管軸
方向に向けてレーザ光発振器を装着し、さらに、これら
の第一、第二筒体を上記連結部材による前後に一定間隔
を存した状態で小口径管内を摺動移動させるように構成
している。尚、第一、第二筒体を移動させる手段として
は、請求項２に記載しているように、一連に接続した埋
設小口径管列の最後部の小口径管側から空気を吹き込む
ことによって行うことができる。

【０００８】

【作用】小口径管の計画埋設線上に沿って掘削機を掘進
させ、該掘削機に後続して小口径管を推進、埋設してい
く過程において、互いに屈折自在に連結した第一、第二
筒体を推進、埋設中の小口径管内に挿入する。これらの
第一、第二筒体を前後に隣接した小口径管内に夫々位置
させた状態で停止させ、第二筒体内に配設したレーザ光
発振器から第一筒体内に設置した凸レンズに向かってレ
ーザ光線を照射すると、該凸レンズで集光された光線は
受光板の受光面の１点に照光する。

【０００９】この時、小口径管の直線埋設施工区域にお
いては、第一、第二筒体が一直線状に対向した状態とな
るから、レーザ光線が受光板の中心に照射されるが、曲
線埋設施工区域においては一方の小口径管の管軸に対し
て他方の小口径管が傾斜した状態で接続されているか
ら、その傾斜角度をαとし、凸レンズの焦点をｆとする
と、第二筒体内のレーザ光発振器から照射されたレーザ
光線が第一筒体内の受光板の中心からｆtan αだけずれ
た点に入射することになる。

【００１０】従って、受光板の中心から入射点までの距
離を電気的に測定することによって一方の小口径管に対
する他方の小口径管の傾斜角度を測定することができ
る。また、小口径管の埋設開始端からの測定位置までの
距離は、定尺の小口径管の長さから、或いは、小口径管
に距離検出器を装着しておき、この検出器を上記いずれ
か一方の筒体内に配設した位置センサーによって検出す
ることにより求めることができ、その現在位置と計画線
上の位置とを比較することによって計画線に対する埋設
傾斜角のずれを知ることができるので、掘削機の掘削方
向を遠隔操作により修正して計画線に沿った小口径管の
推進、埋設を行う。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図１は推進、埋設中の小口径管３内に挿入した第一筒体
１と第二筒体２とを示すもので、これらの第一筒体１と
第二筒体２との外径は小口径管３の中央孔3aの内周壁面
に摺接する同一径に形成されていると共に、その対向開
口端間に一定長さの剛性棒材からなる連結部材４を介在
させて該連結部材４の前後両端部を対向開口端部の適所
に取付けた自在継手5a、5bに回動自在に連結することに
より、前後に小口径管３の管長よりも短い一定長さを存
した状態で互いに屈折自在に連結してある。なお、第一
筒体１の内空断面積を第二筒体２の内空断面積より大き
くすれば、連結部材４は索条のものであってもよい。

【００１２】第一筒体１内には該筒体１と同心円上に内
筒部材1aを配設してこの内筒部材1aと第一筒体１との対
向面間を複数片の支持部材1bを介して一体に固定してあ
り、この内筒部材1aの後端部内に光軸を小口径管３の管
軸方向に向けて凸レンズ６を配設、固定していると共に
前端部内における該凸レンズ６の焦点位置にその中心を
凸レンズ６の光軸に一致させてターゲットからなる受光
板７を配設、固定してある。

【００１３】一方、第二筒体２内の中心部にこの筒体２
の内周面から支持部材2bによって固定されたレーザ光発
振器８を設置してあり、該レーザ光発振器８の発振方向
を上記第一筒体１内の凸レンズ６に向け且つ照射光が小
口径管３の管軸に一致させてある。

【００１４】また、地中に推進、埋設される小口径管３
は、図１、図４に示すように、外管本体3aの前後開口端
に円板形状の端面板31、32を一体に固着すると共にこれ
らの端面板31、32に両端部を貫通、支持させた複数個の
小径管体からなる仮管であって、その中央部に配設した
小径管体を測量用の中央孔3bとし、外周両側部の小径管
体を送泥管3cと排泥管3dとに形成してあり、さらに、上
周部側の小径管体を裏込注入管3eとしていると共に前記
両端面板31、32の下周部に空気抜き孔3fを穿設してあ
る。

【００１５】又、この小口径管３は定尺管であってその
中央孔3bの外周壁面における一方の開口端から一定距離
を存した部分、望ましくは前端から連結部材４の略２分
の１の長さに相当する部分に、図６に示すように磁石片
等の磁力線を放射する距離検出器９を装着していると共
に上記第二筒体２の内周面適所に位置測定用磁気センサ
ー10を装着してある。11、11' はレーザ光発振器８と磁
気センサー10、および連結部材2b内等を通じて受光板７
とに接続した計測ケーブル、12は牽引ケーブルで、これ
らは中央孔3b内を通じて発進立坑側に導出され、外部操
作を可能にしている。

【００１６】上記のように、連結部材４を介して互いに
屈折自在に連結した第一筒体１と第二筒体２とからなる
埋設角度測定装置によって推進、埋設中の小口径管の埋
設角度を検出する方法について述べる。まず、小口径管
３の推進、埋設は図５に示すように、発進立坑Ａから到
達立坑（図示せず）に向かってシールド掘削機Ｓを発進
させて地盤を掘削する一方、一定長の掘削毎に発進立坑
Ａ側で小口径管３を順次屈折自在に継ぎ足しながら発進
立坑Ａ内に設置した押圧装置Ｂで小口径管３を押圧、推
進させることにより行われる。

【００１７】この際、小口径管３の接続によって連通し
た送、排泥管3c、3d内に泥水を還流させることにより、
送泥管3cを通じてシールド掘削機Ｓ内に送り込んだ泥水
を掘削土砂と共に排泥管3dを通じて発進立坑Ａ側に排出
しながらシールド掘削機Ｓを掘進させると共に地中に推
進、埋設される小口径管３と掘削地盤との間に裏込注入
管3dを通じて最前部の小口径管３から滑剤等の裏込剤を
注入する。

【００１８】こうして、地中に推進、埋設中の小口径管
３の一連に連通した中央孔3b内に連結部材４によって屈
折自在に連結した第一筒体１と第二筒体２とを挿入し、
押圧装置Ｂによって推進される最後部の小口径管３の中
央孔3bの後端開口部に着脱自在に設けたエア注入口部材
13のエア注入口14から空気を圧送すると、第一筒体１と
第二筒体２はその空気流によって中央孔3bに摺接しなが
ら前進移動する。この移動距離は、各小口径管３に距離
検出器９を装着している一方、第二筒体２に磁気センサ
ー10を装着しているので、第二筒体２が通過する小口径
管３の磁気センサー10の数から求めることができ、計測
ケーブル11を通じてコンピュータ制御部に送られる。な
お、エア注入口14から圧送して両筒体１、２の押し進め
に使用した空気は、空気抜き孔3eを通じて排出される。

【００１９】これらの第一筒体１と第二筒体２とを曲線
掘削施工中のシールド掘削機Ｓに後続して互いに屈折状
態で接続した前後に隣接する小口径管３、３間内に夫々
位置させた状態で停止させ、第二筒体２内に配設したレ
ーザ光発振器８から第一筒体１内に設置した凸レンズ６
に向かってレーザ光線を照射すると、該凸レンズ６で集
光された光線は受光板７の受光面の一点に入射する。

【００２０】この時、前後に隣接する小口径管３、３同
士は屈折した状態で接続しているので、後側の小口径管
３の管軸方向に照射されるレーザ光は、前側の小口径管
３の管軸に対して両者の管の傾斜角度αでもって入射
し、凸レンズ６の焦点距離をｆとすると、受光板７の中
心からｆtan αだけずれた点に入射することになる。従
って、受光板の中心から入射点までの距離を電気的に測
定してコンピュータ制御部に出力することによって一方
の小口径管に対する他方の小口径管の傾斜角度αを測定
することができる。

【００２１】一方、小口径管３の埋設計画線は、予めコ
ンピータにプログラミングしているので、発進立坑Ａか
らの第二筒体２の距離を上記のように測定することによ
ってその位置に埋設すべき前後小口径管３、３のなす計
画屈折角度が判明し、この角度とその位置に施工された
上記前後小口径管３、３の屈折角度αとを比較すること
によって計画線に対する小口径管３の埋設傾斜角のずれ
を知ることができ、それ以後のずれが減少する方向に、
即ち、計画曲線に近づく方向にシールド掘削機Ｓの掘削
方向を遠隔操作により修正しながら小口径管３の推進、
埋設を行うものである。

【００２２】このようにして発進立坑Ａと到達立坑との
間の計画曲線に沿ってシールド掘削機Ｓの掘進方向を制
御しながら後続する小口径管３を曲線施工し、両立坑間
に一連の小口径管３を埋設施工したのち、発進立坑Ａ側
から配電線用等の小口径管体を順次押圧、推進させて小
口径管３と置換する。なお、小口径管３として仮管では
なく配電線用や配水管等の小口径管体を直接、上記方法
によって推進、埋設することもでき、この場合には置換
する必要はないのは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、掘削機に
後続して小口径管を順次接続しながら該小口径管を地中
に推進させる小口径管の埋設方法において、光軸を小口
径管の管軸方向に向けた凸レンズとその焦点に固定した
受光板とを設けている第一筒体を任意の小口径管内に摺
接移動自在に配設すると共にこの小口径管に隣接する小
口径管内にレーザ光発振器を設置した第二筒体を摺接移
動自在に配設してこれらの筒体を前後に一定間隔を存し
た連結状態で埋設小口径管内を移動させ、第一筒体内の
レーザ光発振器からレーザ光線を第二筒体内の凸レンズ
に照射して受光板に集光させることによりその集光位置
から前後に接続した小口径管同士の屈折角度を測定する
ものであるから、小口径管が計画曲線に沿って推進、埋
設されているかどうかを外部から正確かつ容易に知るこ
とができ、さらに、計画曲線に対してずれが生じている
場合にはそれ以後のずれが減少する方向に、即ち、計画
曲線に近づく方向に掘削機の掘削方向を修正することが
できるから、従来から困難であった小口径管の曲線施工
が可能となり、また、建物の存在や交通が頻繁に行われ
る場所においても地下配線設備用管体等の小口径管の敷
設が能率良く行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】前後小口径管内に位置させた角度測定装置の縦
断面図、

【図２】第一筒体の縦断正面図、

【図３】第二筒体の縦断正面図、

【図４】小口径管の端面板部分における縦断正面図、

【図５】施工状態を示す簡略横断面図、

【図６】その要部の拡大横断面図。

【符号の説明】

１ 第一筒体 ２ 第二筒体 ３ 小口径管 ４ 連結部材 ６ 凸レンズ ７ 受光板 ８ レーザ光発振器 ９ 距離検出器 10 磁気センサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削機に後続して小口径管を順次接続し
   ながら該小口径管を地中に推進させる小口径管の埋設方
   法において、光軸を小口径管の管軸方向に向けた凸レン
   ズとその焦点に固定した受光板とを設けている第一筒体
   を任意の小口径管内に摺接移動自在に配設すると共にこ
   の小口径管に隣接する小口径管内にレーザ光発振器を設
   置した第二筒体を摺接移動自在に配設してこれらの筒体
   を前後に一定間隔を存した連結状態で埋設小口径管内を
   移動させ、第二筒体内のレーザ光発振器からレーザ光線
   を第一筒体内の凸レンズに照射して受光板に集光させる
   ことによりその集光位置から前後に接続した小口径管同
   士の屈折角度を測定することを特徴とする小口径管の埋
   設角度測定方法。
2. 【請求項２】 一連に接続した埋設小口径管列の最後部
   の小口径管側から空気を吹き込むことによって上記第
   一、第二筒体を一定間隔を存した状態で掘削機側に向か
   って移動させることを特徴とする請求項１記載の小口径
   管の埋設角度測定方法。
3. 【請求項３】 掘削機に後続して埋設される小口径管の
   内壁に沿って摺動可能な径を有する第一及び第二筒体を
   一定長さの連結部材によって互いに屈折自在に連結し、
   第一筒体内に光軸を小口径管の管軸方向に向けた凸レン
   ズとその焦点に固定した受光板とを配設する一方、第二
   筒体内に光照射方向を管軸方向に向けてレーザ光発振器
   を装着し、さらに、これらの第一、第二筒体を上記連結
   部材による前後に一定間隔を存した状態で小口径管内を
   摺動移動させるように構成したことを特徴とする小口径
   管の埋設角度測定装置。