JP2592210B2 - 地中孔の内面形状測定方法及び装置 - Google Patents

地中孔の内面形状測定方法及び装置

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JP2592210B2
JP2592210B2 JP13339393A JP13339393A JP2592210B2 JP 2592210 B2 JP2592210 B2 JP 2592210B2 JP 13339393 A JP13339393 A JP 13339393A JP 13339393 A JP13339393 A JP 13339393A JP 2592210 B2 JP2592210 B2 JP 2592210B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地中孔の内面形状測定
方法及び装置に関し、とくに掘削機の地中位置及び掘削
孔の形状を測定し、掘削の精度及び仕上り形状を把握
し、さらに土砂の崩落をも検知できる地中孔の内面形状
測定方法及び装置に関する。本発明をコンピュータと併
用すれば、掘削状況のデータをリアルタイムで掘削機の
操作員に提供し、操作の質の向上に役立てることができ
る。
【0002】
【従来の技術】地中孔の内面形状の測定には、掘削機の
深さ位置を深度計で連続的に測定すると共に掘削機に搭
載した傾斜計により傾斜を連続的に測定するいわゆるデ
ッドレコニング法が従来使われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記デッドレコニング
法では、傾斜計と深度計の出力のみに依存するので、な
んらかの原因で掘削機等の機械が水平移動した場合に、
大きな誤差の原因となる欠点がある。また、従来の方法
では、地中孔の中心線の軌跡を測定するものの地中孔の
内面の形状、例えば土砂の崩落による凹み等の検出は困
難であった。
【0004】従って、本発明の目的は、掘削しながら測
定できる地中孔の内面形状測定方法及び装置を提供する
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1を参照するに、本発
明による地中孔の内面形状測定方法は、傾斜計7付き掘
削機3上の間隔aを隔てた前端部と後端部にそれぞれ距
離計9f、9rを取付け、地中孔1の既知位置における既知
形状の第1断面P1と前記掘削機3の後端部距離計9rとを
対向させ、前記第1断面P1に対する前記後端部距離計9r
距離を前記後端部距離計9rで測定し、前記測定の結果
と前記傾斜計7の出力と前記間隔aとから前記第1断面
P1に対する前記前端部距離計9fの位置を求め、前記前端
部距離計9fに対向する前記地中孔1の第2断面P2の前記
前端部距離計9fに対する距離を前記前端部距離計9fで測
定することにより前記第1断面P1に関する前記第2断面
P2の位置を求め、前記掘削機3を前記間隔aだけ進行さ
せて前記後端部距離計9rを前記地中孔1の第2断面P2に
対向させてこれを新しい第1断面とし、前記新しい第1
断面に対する前記進行後の前端部距離計9f対向の新しい
第2断面の位置を前記測定により求めるサイクルを反復
してなるものである。
【0006】本発明による地中孔の内面形状測定装置
は、傾斜計7と前端部距離計9fとその前端部距離計9fか
ら掘削方向に間隔aだけ隔った後端部距離計9rとを有す
る掘削機3;前記傾斜計7と後端部距離計9rと前端部距
離計9fとに接続されて、前記掘削機3により掘削される
地中孔1の前記後端部距離計9rに対向する第1断面P1に
関する前記地中孔1の前記前端部距離計9fに対向する第
2断面P2の位置を算出する内面形状算出手段30;並びに
前記掘削機3に接続されて前記掘削機3を前記間隔aだ
け前進させる前進制御手段32を備えてなる構成を有す
る。
【0007】好ましくは、地中孔1の入口近くの前記間
隔aに相当する範囲内に適当ピッチp(p<a、図示せ
ず)の多数の上記第1平面P1を設け、掘削機3をそのピ
ッチpで下降させながら前記測定サイクルを反復し、地
中孔1の内面形状をピッチpで計測する。理論的には、
地中孔1の入口近くの上記間隔aに相当する範囲内の内
面形状を全て既知とすることにより、前記ピッチp=0
として地中孔1の内面形状を連続的に測定することがで
きる。
【0008】さらに好ましくは、前記距離計9f、9rを超
音波距離センサーとする。
【0009】
【作用】図3の説明図及び図4の流れ図に従って作用を
説明する。図3の例では、前端部距離計9f及び後端部距
離計9rが掘削機3の対向側面上に設けられており、地中
孔1の内面10と掘削機3の表面との間の距離を測定す
る。ただし、本発明の前端部距離計9f及び後端部距離計
9rは、各距離計9f、9rとそれぞれに対向する地中孔1の
断面との間の距離を測定できれば足りるので、図3の例
に限定されるものではない。計測が開始されると、図4
のステップ101で、掘削機3上の後端部距離計9rを図3
に示す地中孔1の既知位置の第1断面P1に対向させる。
この場合、第1断面P1の位置は、例えば深度計5で測定
される既知深さ(図示せず)と、計画中心線Cから第1
断面P1における地中孔1の内面までの既知距離Xr1、X
l1とによって定まる。図3の場合、地中孔1の幾何学的
中心は、計画中心線Cから次式で与えられるΔX1だけ
離れている。 ΔX1=|Xr1−Xl1|/2 ……(1)
【0010】またステップ101において、第1断面P1の
位置における地中孔1の内面10と掘削機3の対向側面上
の後端部距離計9rとの距離xr1、xl1を前記後端部距離
計9rで測定する。さらに、後端部距離計9rと前端部距離
計9fとの間隔aだけ第1断面P1から離れた位置、即ち図
3における第2断面P2における地中孔1の内面10と掘削
機3の両側面上の前端部距離計9fとの距離xr2、xl2
前記前端部距離計9fで測定する。
【0011】ステップ102ないし104で、既知の第1断面
P1及び第2断面P2に関する距離測定値を内面形状計算手
段30へ入力する。即ち、ステップ102で例えば深度計5
からの深さ(図示せず)情報を、ステップ103で既知距
離情報(Xl1、Xr1、ΔX1)、後端部距離計9rで測定
した距離情報(xr1、xl1)、前端部距離計9rで測定し
た距離情報(xr2、xl2)及び後端部距離計9rと前端部
距離計9fとの間隔aを、ステップ104で傾斜計7からの
鉛直に対する掘削機3の傾斜角θの情報をそれぞれ内面
形状計算手段30へ入力する。
【0012】掘削機3の中心を地中孔1の幾何学的中心
に一致させて掘進させる時には、後端部距離計9rの位置
における掘削機3の中心が計画中心線Cから次式で与え
られるΔx1だけ離れている。 Δx1=ΔX1+|xr1−xl1| ……(2)
【0013】前端部距離計9fにおける掘削機3の中心と
計画中心線Cとの間のずれΔx2は次式で与えられる Δx2=Δx1+asinθ ……(3)
【0014】掘削機3の両側面上に取付けた前端部距離
計9f間の距離を2bとすれば、図3の場合の計画中心線
Cから第2断面P2における地中孔1の内面までの距離X
r2、Xl2は次式により定まる。 Xr2=b+xr2+Δx2 ……(4) Xl2=b+xl2−Δx2 ……(5)
【0015】上記(4)式及び(5)式における長さ(b+x
r2)及び(b+xl2)は、前端部距離計9fに対向する地
中孔1の第2断面P2の前端部距離計9fに対する位置とし
て、前端部距離計9fによって定めることができる。ま
た、上記(4)式及び(5)式におけるΔx2項の符号は、図
3で前端部距離計9fの位置における掘削器3の中心が計
画中心線Cの左側にある場合には逆になる。
【0016】よって、ステップ106において上記(2)式な
いし(5)式の計算をすれば、既知の第1断面P1に関する
第2断面P2の位置を、計画中心線Cからの第1断面P1の
中心の既知ずれΔX1、後端部距離計9rと前端部距離計9
fとの既知間隔aで定まる第1断面P1と第2断面P2との
間隔、及び上記(4)、(5)式で与えらる計画中心線Cから
第2断面P2における地中孔1の内面までの距離Xr2、X
l2により表すことができる。即ち、第1断面P1及び第2
断面P2における地中孔1の内面形状を測定することがで
きる。なお、第1断面P1と第2断面P2との間隔は、掘削
機3の傾斜角θが小さい時は近似的に後端部距離計9rと
前端部距離計9fとの既知間隔aに等しいとすることがで
きる。掘削機3の傾斜角θが大きい時にも、この間隔を
正確に算出することは比較的容易である。
【0017】その後、図1の前進制御手段32により、掘
削機3を例えば深度計5の監視下において前記間隔aだ
け進行させて後端部距離計9rを地中孔1の第2断面P2に
対向させてこれを新しい第1断面とし、この新しい第1
断面に対する進行後の前端部距離計9fに対向する新しい
第2断面の位置を前記測定により求めるサイクルを反復
すれば、地中孔1の内面形状を長さ方向に順次測定する
ことができる。
【0018】こうして、本発明の目的である「掘削しな
がら測定できる地中孔の内面形状測定方法及び装置」の
提供を達成することができる。
【0019】
【実施例】図2は本発明による地中孔の内面形状測定装
置の一実施例を示す。掘削機3は掘削櫓20からケーブル
22によって吊下げられる。この例の深度計5は、掘削櫓
20のケーブル・リール24に対するケーブル22の繰り出し
・巻戻しによって掘削機3の深度を計測する。方位計12
を掘削機3に搭載し、その方位計12の出力を内面形状計
算手段30へ供給すれば、例えば北方向などの基準方向に
関する地中孔1の内面形状を定めることができる。図4
の流れ図におけるステップ105は、方位計12の使用を示
す。図2の例では、図1の内面形状計算手段30及び前進
制御手段32をコンピュータ26のソフトウェアによって構
成し、インターフェイス28を介して、各種測定器の出力
をコンピュータ26に加えている。図4の流れ図における
ステップ107及び108は、コンピュータ26による計算結果
を表示装置に表示し、適当な記憶装置に記録できること
を示す。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の地
中孔の内面形状測定方法及び装置は、掘削機上の間隔a
を隔てた前端部と後端部にそれぞれ取付けた距離計を使
うので、次の顕著な効果を奏する。
【0021】(イ)地中孔の既知断面を基準として掘削
機前端部分に対向する地中孔内面の形状を測定するの
で、掘削機の偶発的な水平移動による誤差を生じない。 (ロ)後端部距離計9rと前端部距離計9fとの間隔aを大
きくとれば、検出すべき距離計と地中孔内面との距離の
差を大きくし、誤差を抑え正確な測定をすることができ
る。 (ハ)後端部距離計9rの数及び前端部距離計9fの数を多
くし、それらの測定データを平均処理することにより誤
差を抑えることができる。 (ニ)掘削しながら測定できるので、工程を短縮できる
と共に機械的操作の参考データを供給することができ
る。 (ホ)地中孔の入口付近に複数の既知平面を小ピッチで
多数設けることにより、地中孔の内面形状を小ピッチで
正確に測定することができる。 (ト)地中孔の内面における土砂崩落による凹み等を検
出することができる。 (チ)地中連続壁の内面形状をも測定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の構成を示す図式的ブロック図であ
る。
【図2】は、一実施例の説明図である。
【図3】は、測定原理の説明図である。
【図4】は、操作の流れ図である。
【符号の説明】
1 地中孔 3 掘削機
5 深度計 7 傾斜計 9r、9f 距離計
10 内面 12 方位計 20 掘削櫓
22 ケーブル 24 ケーブル・リール 26 コンピュータ
28 インターフェイス 30 内面形状計算手段 32 前進制御手段。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 傾斜計付き掘削機上の間隔aを隔てた
    前端部と後端部にそれぞれ距離計を取付け、地中孔の既
    知位置における既知形状の第1断面と前記掘削機の後端
    部距離計とを対向させ、前記第1断面に対する前記後端
    部距離計の距離を前記後端部距離計で測定し、前記測定
    の結果と前記傾斜計の出力と前記間隔aとから前記第1
    断面に対する前記前端部距離計の位置を求め、前記前端
    部距離計に対向する前記地中孔の第2断面の前記前端部
    距離計に対する距離を前記前端部距離計で測定すること
    により前記第1断面に関する前記第2断面の位置を求
    め、前記掘削機を前記間隔aだけ進行させて前記後端部
    距離計を前記地中孔の第2断面に対向させてこれを新し
    い第1断面とし、前記新しい第1断面に対する前記進行
    後の前記前端部距離計対向の新しい第2断面の位置を前
    記測定により求めるサイクルを反復してなる地中孔の内
    面形状測定方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の方法において、前記掘削機
    を深度計に接続し、深度計の監視下において掘削機を上
    記間隔aだけ進行させてなる地中孔の内面形状測定方
    法。
  3. 【請求項3】請求項1記載の方法において、前記地中孔
    の入口近くの上記間隔aに相当する範囲内にピッチp
    (p<a)の多数の上記第1平面を設け、掘削機をその
    ピッチpで下降させながら前記測定サイクルを反復し、
    地中孔の内面形状をピッチpで測定してなる地中孔の内
    面形状測定方法。
  4. 【請求項4】請求項1記載の方法において、前記掘削機
    に方位計を設け、前記方位計の出力により定まる特定方
    位に関し前記地中孔の内面形状を測定してなる地中孔の
    内面形状測定方法。
  5. 【請求項5】傾斜計と前端部距離計とその前端部距離計
    から掘削方向に間隔aだけ隔った後端部距離計とを有す
    る掘削機;前記傾斜計と後端部距離計と前端部距離計と
    に接続されて、前記掘削機により掘削される地中孔の前
    記後端部距離計に対向する第1断面に関する前記地中孔
    の前記前端部距離計に対向する第2断面の位置及び形状
    を算出する内面形状算出手段;並びに前記掘削機に接続
    されて前記掘削機を前記間隔aだけ前進させる前進制御
    手段を設けてなる地中孔の内面形状測定装置。
  6. 【請求項6】請求項5記載の測定装置において、前記前
    端部距離計及び後端部距離計を超音波距離センサーとし
    てなる地中孔の内面形状測定装置。
  7. 【請求項7】請求項5記載の測定装置において、前記掘
    削機に内面形状算出手段へ接続された方位計を設け、前
    記方位計によって定まる基準方向に関する前記地中孔の
    内面形状を測定してなる地中孔の内面形状測定装置。
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