JPH09287949A - 推進工法における自動測量装置及び自動測量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、長延長の推進工法、または曲線推進
工法において、先導体あるいは埋設管のレベル位置を簡
単かつ正確に自動測量できるようにする。 【解決手段】回転照射手段１は、レーザ光４を水平面内
で照射するレーザ照射器２と、回転照射手段１の水平姿
勢を保持する回転照射手段保持装置３とを有する。回転
照射手段１の前方と後方に１組設置される受光部５は、
受光部５を鉛直方向に摺動させる鉛直摺動手段６と、受
光部５の水平姿勢を保持する受光部保持手段７と、回転
照射手段１から照射されたレーザ光４を受光した時の摺
動高さを測定する高さ測定手段８とを有し、各受光部５
から得られた摺動高さの情報を外部に伝達する情報伝達
手段と、その情報を基に演算処理して先導体９及び埋設
管１０のレベル位置を自動測量する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、推進工法における
自動測量装置及び自動測量方法に関し、詳しくは、先導
体とその後方に順次連結された埋設管とを地中に推進さ
せて埋設管を敷設していく推進工法で、先導体または埋
設管のレベル位置を自動測量する装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術】推進工法とは、地表から掘削された立坑の
側面から、掘削機構等をもつ先導体とこの先導体の後方
に順次連結された埋設管とを地中に推進埋設していく方
法である。推進埋設される埋設管の敷設位置は、事前に
水平方向と鉛直方向の位置が設計書により決められてお
り、設計書通りの敷設が条件となる。したがって、設計
された敷設経路にしたがって埋設管を敷設するには、推
進工法の施工中にも先導体及び埋設管の位置を正確に知
り、必要に応じて先導体の位置を変更させる必要があ
る。

【０００３】また、特に、自然流下を原則とする下水道
管路では、推進埋設される管路の勾配は重要となってく
る。そのため、推進工法の施工中には埋設管の鉛直方向
の位置が設計値と正確に合っているかを定期的に測量す
るレベル測量が非常に重要となってくる

【０００４】そこで、推進工法を施工中に先導体や埋設
管の鉛直方向の位置を測量する方法としては、レベル機
器等による光学器械で各埋設管や先導体の内壁面高さを
直接測量して敷設された埋設管や先導体の鉛直方向の位
置を求めていた。また、近年レーザ光を照射する光学機
器が開発され、光学機器を立坑内に設置して、先導体に
配置したターゲット板にレーザ光を照射して、ターゲッ
ト板のレーザスポット位置を追跡することにより、先導
体の鉛直位置と水平位置を同時に測量する方法が採用さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したレーザ光を照
射する測量方法は、先導体や埋設管を直線方向に推進さ
せていく場合には有効である。しかし、推進工法では、
近年直線推進施工のほかに先導体や埋設管を曲線状に敷
設していく曲線推進施工が多く採用されており、曲線推
進施工では、レーザ光を曲線状に曲げて照射できないた
め、通常のレーザ光を用いた測量方法は適用できない。

【０００６】このため、レベル機器等の光学器械を発進
立坑内に設置して、見通しのきく埋設管内壁面までのレ
ベル測量を行い、次にレベル機器を先程測量した埋設管
の内壁面が見える前方の埋設管内に設置し、先程測量し
た埋設管内壁面から順次前方にレベル測量を実施してい
く通常の測量方法が用いられる。

【０００７】前記したレベル測量方法では、曲線推進施
工のレベル測量も可能であるが、推進延長が長くなった
り、埋設管の径が小さくなると、頻繁に行われる測量作
業が足場の悪い埋設管内の不安定な作業で、長い時間の
測量となる。また、管径が小さくなると管路内での作業
環境が更に悪化し、屈み腰の作業となり、測量に多くの
時間を費やすこととなる。

【０００８】このため、本発明は推進工法、特に曲線推
進工法において、先導体や埋設管の鉛直方向の位置を正
確かつ迅速に測量できる方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明に係わる
推進工法におけるレベル自動測量装置は、光学測量用の
レーザ光を、照射方向を水平面内で回転させる回転照射
手段と照射されたレーザ光を回転照射手段の前方と後方
で受光する１組の受光部とレーザ光を受光部で受光した
時の摺動高さを測定する高さ測定手段とを備えている。
回転照射手段は、常に水平面内でレーザ光が回転照射で
きるように水平姿勢を保持する回転照射手段保持装置を
有している。受光部も埋設管のローリングによる傾斜に
対して水平姿勢を保持する受光部保持装置を有してい
る。さらに、受光部は、前記回転照射手段より照射され
たレーザ光を、受光するために鉛直方向に摺動可能な鉛
直摺動手段を有している。高さ測定手段は、回転照射手
段で照射されたレーザ光が、前記鉛直摺動手段を摺動さ
せて受光部で受光した時の高さを検出する。

【００１０】先導体及び埋設管は、通常の推進工法にお
いて用いられる基本的な構造の先導体や埋設管が適用で
きる。先導体には、土質条件や管径等に応じて泥水加圧
機構や圧密機構等を装備した掘進機を適宜選択して用い
ることができる。埋設管は、コンクリート管、鋼管、塩
化ビニル管、合成樹脂管等、施工目的に合わせて適宜選
択される。埋設管内には、前記した掘進機の機種によ
り、送排泥管や圧送配管、掘進機を稼働させる電源ケー
ブル等が配置できる。

【００１１】レーザ光を照射する回転照射手段は、レー
ザ照射器を備えてレーザ照射器を駆動機等の回転駆動手
段で回転させればよい。レーザ光の照射方向は、水平面
内において放射方向に回転させる。照射方向の回転は、
１方向に連続する回転であってもよいし、正逆回転する
ものであってもよい。

【００１２】回転照射手段保持装置は、前記回転照射手
段が複数の調整ネジを有した水平盤上に取り付けられる
構造とすればよい。回転照射手段がローリングした場合
には、回転照射手段に装備した傾斜計等により検知し
て、水平盤の調整ネジを駆動モータ等で制御して回転照
射手段を水平に保つ。

【００１３】受光部は、レーザ照射器から照射されたレ
ーザ光を受光して検知することができればよく、通常の
レーザ測量装置における受光部の構造が採用される。前
記回転照射手段から照射された水平方向のレーザ光を受
光するために受光部を鉛直方向に摺動させる鉛直摺動手
段は、ボールネジ方式により回転摺動させる方式でもよ
いし、シリンダ方式、クランク方式、偏心カム方式によ
り伸縮摺動させる方式でもよい

【００１４】受光部保持装置は、前記回転照射手段の保
持装置と同様の機構を用いることにより、受光部の水平
面を維持させることができる。

【００１５】高さ測定手段は、レーザ光が受光部で受光
された時に、その時における受光部の高さが測定できれ
ば、各種の機械装置における測長装置が採用できる。具
体的には、ストロークセンサ等により精密に測長できる
機器が用いられる。

【００１６】前記高さ測定手段で測定された摺動高さの
情報を外部に伝達する情報伝達手段を備えることができ
る。発進立坑内の基点と先導体に設置された自動測量装
置の高さ測定手段で測定された摺動高さの情報を、電気
ケーブルや光通信等の情報伝達手段で、後方の立坑内あ
るいは地上に伝達すれば、摺動高さの情報を基に先導体
のレベル位置を容易に知ることができる。

【００１７】推進延長が長くなったり、曲線推進の場合
には、レーザ光の照射が先導体部まで届かなくなるた
め、複数の自動測量装置の配置が必要となる。発進立坑
内や埋設管内及び先導体内に複数組の受光部が配置さ
れ、複数組の高さ測定手段から伝達された摺動高さ情報
を演算処理して、先導体位置または埋設管の位置を算出
する演算処理手段をさらに備えていれば、発進立坑内の
基点から前方の埋設管及び先導体までのレベル位置を知
ることができる。演算処理手段には、通常用いられてい
るコンピュータを用いればよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、自動測量装置を推進延長の
長い直線推進施工に適用した場合を示す。地表面から垂
直に発進立坑１４が掘削されている。立坑１４の側面か
ら水平方向に、埋設管１０と先導体９が推進埋設されて
いる。

【００１９】埋設管１０内の所定の位置には、レーザ照
射器２でレーザ光４を水平面内で照射する回転照射手段
１が設置されている。回転照射手段１は、３点の調整ネ
ジで支持された水平盤にを有する回転照射手段保持装置
３に取り付けられている。埋設管１０がローリングして
回転照射手段１が傾斜した場合、回転照射手段１等に装
備した傾斜計（図示省略）で検知して、水平盤の調整ネ
ジを駆動モータ等で調整することにより、水平を保持す
る。

【００２０】回転照射手段１の前方と後方には、回転照
射手段１のレーザ照射器２から照射されたレーザ光４を
受光する受光器を有した受光部５が設置される。後方に
設置される受光部５は、発進立坑１４内の後方に、基準
点ＯＰから所定の高さＨ_Ｏの位置に設置されている。前
方の先導体９内に設置される受光部５は、埋設管レベル
管理点からの高さのＨ_Ｃの位置に設置されている。各受
光部５も、回転照射手段１と同様の構造でローリングに
対して水平を保持できるように複数の調整ネジを有した
水平盤を有した受光部保持装置７に取り付けられてい
る。回転照射手段１のレーザ照射器２から照射されたレ
ーザ光４を受光するために、各受光部５はボールネジ方
式で鉛直摺動する鉛直摺動手段６が設けられている。さ
らにレーザ光４を受光部５の受光器で受光した摺動高さ
を測定するために高さ測定手段８が受光部５に設置され
ている。

【００２１】回転照射手段１及び受光部５には、それぞ
れ中継ユニット１５を介して通信制御用複合ケーブル１
１に連結されている。このケーブル１１は、回転照射手
段１や受光部５に電源を供給したり、作動を制御する信
号を伝達したり、検出された摺動高さの情報を伝達した
りする。ケーブル１１は、発進立坑１４を通り地上に設
置された通信制御ユニットを介してパーソナルコンピュ
ータ１２に接続され、測量情報をパーソナルコンピュー
タで処理する。

【００２２】いま、先導体９に設置した受光部５の埋設
管レベル管理点からの高さをＨ_Ｃとし、レーザ光４を後
方の基準の受光部５で受光した摺動高さをＨ_１と測定
し、前方の先導体９内の受光部５での摺動高さをＨ_２と
測定すると、埋設管レベル管理点の基準点ＯＰからの高
さＨ_Ｂは、次式で表される。 Ｈ_Ｂ＝Ｈ_０＋Ｈ_１−（Ｈ_Ｃ＋Ｈ_２） これらの情報は、地上に伝送されてパーソナルコンピュ
ータで演算処理され、測量情報としてモニタに表示され
たり、プリンタで印刷出力される。

【００２３】図２は、埋設管１０内に設置された回転照
射手段１が、埋設管１０内の空間下部を並んで通る送排
泥管１６に支障とならないように設置された状況を示
す。回転照射手段１の取り付け方法としては、鋼材等で
製作した架台を埋設管１０内壁面に固定し、その架台の
上に設置する方法を用いればよい。

【００２４】図３は、先導体９のローリングに対する高
さ補正の方法を表す。先導体９がローリングすると、先
導体９内に設置された受光部５は傾斜するが、受光部保
持装置７により水平に保持される。この時の補正により
受光部５の鉛直高さが変わるため、先導体９の正確なレ
ベル位置を把握するためには、ローリングによる補正を
行う必要がある。

【００２５】先導体９内に受光部５を設置した初期の設
定角をθ_０、埋設管１０の半径をｒ、先導体９の中心か
ら受光部５の受光部保持装置７の調整軸までの距離をｒ
_０、傾斜計１３によって計測されたロール角をθ_１とす
ると、埋設管レベル管理点から受光部５までの高さＨ_Ｃ
は、次式で補正される。 Ｈ_Ｃ＝ｒ−ｒ_０×Ｃｏｓ（θ_０−θ_１）

【００２６】図４に示す実施形態は、曲線推進工法に適
用した場合を表す。発進立坑１４内には、推進作業の支
障とならない位置に第１の回転照射手段１が設置されて
いる。第１の回転照射手段１の後方の立坑１４内には、
所定の高さの位置に受光部５が設置されている。前方の
埋設管１０内には、第１の回転照射手段１からレーザ光
４が見通せる位置に受光部５が設置される。さらに前記
した受光部５の前方には、前記した受光部５が見通せる
とともに、先端の先導体９に設置した受光部５が見通せ
る位置に、第２の回転照射手段１が設置されている。

【００２７】第１の回転照射手段１から照射されたレー
ザ光４は、後方の受光部５及び前方受光部５で受光さ
れ、受光した時の摺動高さＨ_１、Ｈ_２が測定される。そ
して、第２の回転照射手段１から照射されたレーザ光４
は、後方の受光部５及び前方の受光部５で受光した摺動
高さＨ３、Ｈ４が測定される。この情報を各中継ボック
ス１５を経て、ケーブル１１から地上に設置されたパー
ソナルコンピュータ１２に入力され、演算処理される。
この時の埋設管レベル管理点の基準点ＯＰからの高さＨ
_Ｂは、次式で表される。 Ｈ_Ｂ＝Ｈ_０＋Ｈ_１＋（Ｈ_３−Ｈ_２）−（Ｈ_４＋Ｈ_Ｃ）

【００２８】本実施形態では、回転照射手段１の設置を
２ヵ所で説明したが、埋設管径、曲線半径等によってレ
ーザ光４の見通距離が変化するため、事前に検討が行わ
れ、回転照射手段１や受光部５の増減を決定する。

【００２９】図５は、受光部５の構成を詳細に示す説明
図である。受光部５の下部には、調整ネジを備えた受光
部保持装置７が設けられている。回転照射手段１から照
射されたレーザ光４を受光するために、受光部５を鉛直
方向に摺動させる鉛直摺動手段６が装備されている。本
実施形態では、ボールネジ方式が採用されている。他の
方法として、シリンダ方式等の従来技術を採用すること
ができる。受光部５の頂部には、レーザ光４を受光した
時の摺動高さを測定する高さ測定手段８が設けられてい
る。具体的な機器としては、精密に測長できるストロー
クセンサ等が用いられる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたとおり、本発明の自動測量装
置によれば、水平面内で回転照射されるレーザ光を、前
方と後方に配置した受光部の鉛直方向の摺動により、レ
ーザ光をキャッチしてその摺動高さを測定し、その情報
を伝送することにより、地上に設置したパーソナルコン
ピュータで演算処理できるので、従来のように作業員が
埋設管内に入って、頻繁な測量作業を行わなくてもよく
なり、曲線推進施工でも簡単で正確な自動レベル測量を
可能とした。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】直線推進における本発明の実施形態を説明する
自動測量システムの全体構成図である。

【図２】埋設管内に設置された回転照射手段の断面図で
ある。

【図３】先導体のローリングに対する高さ補正方法を説
明する断面図である。

【図４】曲線推進における本発明の実施形態を説明する
自動測量システムの全体構成図である。

【図５】受光部を構成を詳細に説明する正面図である。

【符号の説明】

１ 回転照射手段 ２ レーザ照射器 ３ 回転照射手段保持装置 ４ レーザ光 ５ 受光部− ６ 鉛直摺動手段 ７ 受光部保持装置 ８ 高さ測定手段 ９ 先導体 １０ 埋設管 １１ ケーブル １２ パーソナルコンピュータ １３ 傾斜計 １４ 発進立坑 １５ 中継ユニット ＯＰ 基準点 Ｈ_Ｂ 埋設管レベル管理点からの基準点ＯＰからの高
さ Ｈ_０ 発進立坑内の受光部位置の基準点ＯＰからの所
定の高さ Ｈ_１ 第１の回転照射手段のレーザ光を後方の立坑内
の受光部で受光した摺動高さ Ｈ_２ 第１の回転照射手段のレーザ光を前方の先導体
内の受光部で受光した摺動高さ Ｈ_３ 第２の回転照射手段のレーザ光を後方の立坑内
の受光部で受光した摺動高さ Ｈ_４ 第２の回転照射手段のレーザ光を前方の先導体
内の受光部で受光した摺動高さ Ｈ_Ｃ 埋設管レベル管理点から受光部までの高さ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先導体とその後方に順次連結された埋設管
   とを地中に推進させて埋設管を敷設していく推進工法
   で、前記先導体及び埋設管のレベル位置を自動測量する
   装置であって、光学測量用のレーザ光を、その照射方向
   を水平面内で回転させて照射する回転照射手段と、前記
   回転照射手段の水平姿勢を保持する回転照射手段保持装
   置と、前記回転照射手段で照射されたレーザ光を回転照
   射手段の前方と後方で受光する１組の受光部と、前記受
   光部を鉛直方向に摺動させる鉛直摺動手段と、前記受光
   部の水平姿勢を保持する受光部保持装置と、前記受光部
   の摺動高さを測定する高さ測定手段と、により構成され
   ることを特徴とする自動測量装置。
2. 【請求項２】前記高さ測定手段で測定された摺動高さの
   情報を外部に伝達する情報伝達手段と、複数の前記自動
   測量装置から伝達された前記摺動高さの情報を演算処理
   して、先導体及び埋設管のレベル位置を算出する演算処
   理手段を備える請求項１に記載の自動測量装置。
3. 【請求項３】先導体とその後方に順次連結された埋設管
   とを地中に推進させて埋設管を敷設していく推進工法
   で、前記請求項１及び２に記載の自動測量装置を用いて
   先導体または埋設管のレベル位置を自動測量する方法に
   おいて、地中内を推進させる先導体及び埋設管の推進方
   向に間隔をあけて前記自動測量装置を配置する工程と、
   前記推進方向に配置された１組の自動測量装置におい
   て、自動測量装置の回転照射手段から照射された水平方
   向のレーザ光を、回転照射手段の前方と後方に１組備え
   た自動測量装置の受光部で受光させ、その時の前方と後
   方の受光部の高さを測定する工程と、前記受光部の高さ
   の情報から、前方と後方の受光部の高低差を得る工程
   と、よりなる自動測量方法。