JP3390629B2 - 推進工法の測量方法 - Google Patents
推進工法の測量方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子式トランシッ
トと光波測距儀を一体化したトータルステーションを用
いて推進工法の先端の掘進機の位置を測定する測量方法
に関する。 【0002】 【従来の技術】いわゆるトータルステーションは、2点
間を光波が往復する時間を測定して距離を求める光波測
距儀と電子制御されるトランシットを一体化してなり、
目標位置に置かれ,入射光を入射方向に反射する反射プ
リズム(コーナーキューブ)を視準して測定キーを押すだ
けで、目標への水平角,鉛直角,距離を測定,表示すると
ともに、測定データをコンピュータで計算処理して種々
の測量値を得るものである。従来、このようなトータル
ステーションを用いた推進工法の測量方法として、例え
ば図7に示すような手法が知られている。この推進工法
は、地盤に鉛直に発進立坑31を掘削し、その底部31
aに搬入したシールド機33で湾曲する横坑32を掘削
し、立坑底部31aの推進ジャッキ35によって、ヒュ
ーム管34をシールド機33の掘進速度に合わせて横坑
32の前方へ推進させるもので、先端のヒューム管34
とシールド機33の間には、掘進方向制御用のジャッキ
36が装備されている。なお、説明の便宜のため横坑3
2は、水平面内で掘削されるものとする。 【0003】上記推進工法における測量は、まず図7
(A)に示すように、発進立坑31の座標が既知の基準点
P1にトータルステーションを設置し、このトータルス
テーションにより、発進立坑31内の座標が既知の方位
基準点P0およびシールド機33に設けたターゲットPm
に上記トータルステーションに向けて夫々置かれた反射
プリズムを視準して、方位基準点P0,ターゲットPmへ
の距離l0,l1と水平夾角θ1を測定し、ターゲットPm
の座標を算出する。次に、図7(B)に示すように、シー
ルド機33の掘削が進んで、その後方に4本のヒューム
管34が曲線状に継ぎ足されると、基準点P1からター
ゲットPmが視準できなくなるため、中間の適切な測点
P2に新たな反射プリズムを基準点P1に向けて置き、基
準点P1にあるトータルステーションで視準して、新た
な距離l1'と新たな水平夾角θ1'を測定した後、測点P
2にトータルステーションを移設し、かつ基準点P1に測
点P2に向けて新たな反射プリズムを設置し、移設した
トータルステーションによる視準で、同様にターゲット
Pmへの距離l2と水平夾角θ2を測定し、ターゲットPm
の座標を算出する。 【0004】さらに、図7(C)に示すように、掘削が進
んでヒューム管34上の測点P2から基準点P1が視準で
きなくなると、基準点P1と測点P2の間に新たに測点P
3を設け、まず、この測点P3にトータルステーションを
再び移設し、基準点P1と測点P2に測点P3に向けて夫
々設置した反射プリズムを上記トータルステーションで
視準して、距離l1",l2'と水平夾角θ2'を測定し、次
いで、前方の測点P2にトータルステーションを移設
し、測点P3に測点P2に向けて設置した反射プリズムと
シールド機33のターゲットPmを上記トータルステー
ションで視準して、ターゲットPmへの距離l3と水平夾
角θ3を測定し、これらの測定データからターゲットPm
の座標を算出するのである。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の測量方法
が、このようなトータルステーションの頻繁な移設(盛
り替え)および反射プリズムの頻繁な移設と方向調整を
必要とするのは、掘進に伴なう推進により一連のヒュー
ム管34全体が常に移動するため、ヒューム管34内に
測量用の基準点を設置できないという推進工法の特殊性
に起因する。そのため、横坑32の曲率半径が小さい場
合などは、定尺2.5m程度のヒューム管34を継ぎ足
す都度、トータルステーションおよび反射プリズムの盛
り替えと反射プリズムの方向調整をしながら、発進立坑
31の基準点P1から先端のシールド機33までの測量
を順次行なわなければシールド機33の現在位置が求ま
らず、狭いヒューム管内での煩雑な作業のため2〜3人
の人手と長時間を要し、施工サイクルにも悪影響を及ぼ
すという問題がある。また、湾曲する狭いヒューム管の
ため十分に深い水平夾角がとれないことと、横坑32の
全長に亙る測量の繰り返しとにより、測定精度が上がら
ないうえ、誤差が累積して測量精度が悪いという問題が
ある。 【0006】ここで、煩雑な盛り替え作業を回避するた
め、発進立坑31において継ぎ足されるヒューム管34
内に、横坑32の曲率半径や断面直径を考慮して視準が
きく所定距離を隔ててトータルステーションを順次設置
する方法が考えられる。しかし、継ぎ足したヒューム管
に設置したトータルステーションは、初めは前のトータ
ルステーションに対して後視準点だが、掘削が進むにつ
れて前後のトータルステーションに対する器械点,後の
トータルステーションに対する前視準点に変わるため、
これに合わせて前後に隣り合うトータルステーションの
位置に反射プリズムを設置してその方向を変更,調整す
る必要があり、この作業にやはり手間と時間がかかると
いう問題がある。また、視準するトータルステーション
の走査範囲に、複数の反射プリズム、他のトータルステ
ーションのレンズまたはヘルメット,反射テープ,消灯ラ
ンプなどの反射体があると、測距用のレーザ光がこれら
の反射体に反応して、誤視準および誤測定をしてしまう
という問題がある。 【0007】そこで、本発明の目的は、掘進機に後続し
て推進,埋設される管体内にトータルステーションに反
射プリズムを一体化した新規な測量器械を複数設置し
て、反射プリズムの置き換えを無くし,方向調整を自動
化でき、前視準点および後視準点の反射プリズム以外か
らの反射光による誤視準,誤測定を無くして、迅速かつ
高精度に掘進機の位置を測定でき、測量ひいては推進工
法の能率化を図ることができる推進工法の測量方法を提
供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、地盤を掘削する掘進機に後続し
て、発進立坑から所定長の管体を順次挿入し、これらの
管体を上記発進立坑内の推進装置により上記掘進機の掘
進に合わせて前方へ押圧・推進して埋設する推進工法の
測量方法において、電子式トランシットと光波測距儀を
一体化したトータルステーションの頂部に、入射光をそ
の入射方向に反射する反射プリズムを固定してなる測量
器械を、上記発進立坑内の基準点および推進される一連
の管体内に推進長に応じて複数台固定設置するととも
に、中間の測量器械により、この中間の測量器械と隣り
合う前方,後方の測量器械夫々の反射プリズムを視準し
て、上記前方,中間,後方の測量器械の成す水平夾角およ
び上記中間の測量器械から上記前方,後方の測量器械ま
での前方距離,後方距離を測定し、次に、上記前方の測
量器械により、この前方の測量器械と隣り合う前々方,
上記中間の測量器械の夫々の反射プリズムを視準して、
上記前々方,前方,中間の測量器械の成す水平夾角および
上記前方の測量器械から上記前々方,中間の測量器械ま
での次の前方距離,次の後方距離を測定し、上記前方距
離と上記次の後方距離が所定の誤差内で一致したとき、
上記中間の測量器械による視準および上記前方の測量器
械による視準は、夫々所定の隣り合う反射プリズムを正
しく視準していると判定して、さらに前々方の測量器械
による同様の視準と測定を上記発進立坑から上記掘進機
まで繰り返して、掘進機の位置を求めることを特徴とす
る。 【0009】上記トータルステーションと反射プリズム
からなる測量器械は、所定の水平角,鉛直角の範囲を走
査しつつ、望遠鏡からレーザ光を射出し、他の反射プリ
ズムからの平行反射光を受光したときその水平角,鉛直
角を測定する自動追尾式のものである。従って、発進立
坑内の基準点に最も近い中間の測量器械で隣り合う前後
の測量器械の反射プリズムを視準する場合、前後の測量
器械の望遠鏡が中間の測量器械の望遠鏡に概ね対向する
ように設置されていれば、前後の測量器械の反射プリズ
ムからの反射光を捕捉して、前方,中間,後方の測量器械
の成す水平夾角,鉛直夾角および前方距離,後方距離を自
動的に測定でき、後方,中間の測量器械の座標が既知な
ので前方の測量器械の座標を算出できる。続いて、上記
前方の測量器械で隣り合う前々方,上記中間の測量器械
の反射プリズムを視準する場合、上記前々方の測量器械
の望遠鏡が前方の測量器械の望遠鏡に概ね対向するよう
に設置されていれば、同様に前々方,前方,中間の測量器
械の成す水平夾角,鉛直角および次の前方距離,次の後方
距離を自動的に測定でき、前々方の測量器械の座標を算
出できる。 【0010】そして、上記前方距離と上記次の後方距離
が所定の誤差(例えば6mm)内で一致した場合、上記中間
の測量器械は前方の測量器械を,上記前方の測量器械は
中間の測量器械を、他の反射体からの反射光を誤視準す
ることなく夫々正しく測定したとして、上記算出された
前方の測量器械の座標が記憶され、さらに前方の測量器
械による同様の視準と測定を繰り返して、順次記憶され
た測定機械の座標に基づいて先端の掘進機の位置を算出
する。上記前方距離と上記次の後方距離が所定の誤差外
である場合には、測量器械の据え付けに狂いはないか、
測量器械上の反射プリズム外に光を反射する物体がない
かを検査し、再測量を行ない、前方距離と次の後方距離
との差が許容誤差内になるまで繰り返す。こうして、反
射プリズムの方向調整および測量器械による視準を自動
化でき、前視準点および後視準点の反射プリズム以外か
らの反射光による誤視準,誤測定を無くして、迅速かつ
高精度に掘進機の位置を測定でき、測量ひいては推進工
法の能率化を図ることができる。 【0011】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図1は、本発明の推進工法の測
量方法に用いられる測量器械の斜視図であり、この測量
器械1は、電子式トランシットと光波測距儀を一体化し
たトータルステーション2の頂部に、入射光を入射方向
に反射する反射プリズム(コーナーキューブ)3を、この
反射プリズム3の光軸を上記トータルステーション2の
望遠鏡4の光軸と90°交差させ、かつ反射プリズム3
の反射中心点(三角錐の頂点に相当)を上記電子式トラン
シットの旋回軸に一致させて固定して構成される。上記
トータルステーション2は、所定の水平角,鉛直角の範
囲で望遠鏡4を旋回させつつこの望遠鏡からレーザ光を
射出して走査し、他の測量器械の頂部の反射プリズムか
らの反射レーザ光を受光したときその水平角,鉛直角お
よび距離を自動的に測定する自動追尾式のもので、上記
他の測量器械への水平角,鉛直角,距離を測定,表示する
とともに、測定データを内蔵のコンピュータで計算処理
して種々の測量値が得られるようになっている。 【0012】上記トータルステーション2は、その水平
状態を±5°(分解能8秒)の補正範囲内で調整して維持
する自動整準装置5を介して三脚6または吊りブラケッ
ト(図示せず)に取り付けられ、この三脚6または吊りブ
ラケットによりシールド機33に後続するヒューム管3
4(図2参照)内に固定設置されるとともに、上記自動整
準装置5の制御および後述する掘進管理室のパソコン
(パーソナルコンピュータ)との通信を行なう通信制御装
置7に、電源ケーブル8,インターフェイスケーブル9,
自動整準装置通信制御ケーブル10を介して接続され
る。なお、11は,ヒューム管の継ぎ足しの際の上記通
信制御装置7の電源を確保するバックアップ電源、12
は,交流100Vの電源線、13は,上記パソコンへ連なる
通信ケーブル、14は,前方の測量器械の通信制御装置
7へ連なる通信ケーブルである。 【0013】図2,図3は、上記測量器械1を用いた曲
線推進工法の施工例および本発明の測量方法の概略を示
す推進方向に沿う縦断面図および水平断面図である。同
図において、31は地盤に鉛直に掘削された発進立坑、
32はこの立坑底31aに搬入したシールド機33によ
って掘削された水平面内で湾曲する横坑、34,34…
は立坑底31aに順次挿入され推進ジャッキ35によっ
て上記シールド機33の掘進速度に合わせて横坑32内
を前方へ推進せしめられるヒューム管、36は先端のヒ
ューム管とシールド機33の間に装備された掘進方向制
御用のジャッキである。また、立坑31内の座標が既知
の方位基準点P0に反射プリズム3を、座標が既知の基
準点P1に測量器械1を夫々設置し、ヒューム管34内
の所定の測点P2,P3に同じ測量器械1,1を設置し、先
端のシールド機に反射プリズム3からなるターゲットP
mを設置して開トラバースを形成している。なお、上記
方位基準点P0の反射プリズム3は上記基準点P1に、シ
ールド機33のターゲットPmは後続のヒューム管34
に夫々向けられている。 【0014】そして、上記各測量器械1を、上記ケーブ
ル8,9,10で連なる夫々の通信制御装置7および上記
電源線12,通信ケーブル14を介して互いに接続する
とともに、通信ケーブル13を介して発進立坑31内の
掘進管理室15内のパソコン16に接続し、このパソコ
ン16を地上の事務所17内のプリンタ19を有するパ
ソコン18に図示しない通信線で接続している。また、
シールド機33は、掘進のための基準方向を指示するジ
ャイロコンパス20(図2参照)と推進方向制御用のジャ
ッキ36を有する。上記中間の測点P2,P3の測量器械
1は、横坑32の曲率半径や断面直径を考慮して視準が
きく所定距離を隔てて、発進立坑31にて継ぎ足される
ヒューム管34内に吊りブラケット(図示せず)を介して
その反射プリズム3を基準点P1に概ね向けて順次設置
される。中間の測量器械1は、反射プリズム3のプリズ
ム定数(例えば15mm)を設定してあるので、正体させず
にこのように概ね方向調整しただけでも、例えば図7
(B)の測点P2に来たとき、その反射プリズム3からの
反射光を既述の如く自動追尾式である後方の基準点P1
の測量器械1が捕捉でき、また、図7(C)の測点P2に
来たとき、反射プリズム3からの反射光を自動追尾式で
ある後方の測点P3の測量器械1が捕捉できる。なお、
図3中の水平夾角θ1,θ2,θ3や距離l0,l1,l2,l3の
表示は、従来例の図7中の表示と異なり、掘削が図3ま
で進んだ時点での測定値を表わしている。 【0015】図3の状態まで掘削された横坑32におけ
る本発明の測量方法について、図4のフローチャートを
参照しつつ次に述べる。なお、測量器械1は、反射プリ
ズム3がその光軸を望遠鏡4の光軸と90°交差させて
固定され、鉛直軸,水平軸の回りに電子制御で旋回でき
るものであるので、以下の動作は、掘進管理室15(図
2参照)内のパソコン16によって自動的に行なわれ
る。また、図4のフローチャート中のnは、この例では
3である。まず、ステップS1で、各種の設定を行な
い、ステップS2で、基準点P1および測点P2,P3に設
置された各測量器械1の初期設定を行なった後、ステッ
プS3で、ヒューム管34の推進に伴って狂い得る測点
P2,P3の測量器械1の水平状態つまり機械鉛直軸の鉛
直線に対する傾斜を確認し、ステップS4で、この傾斜
が3分以内か否かを判断し、肯なら、自動整準装置5
(図2参照)の調整範囲内なので測量時間短縮のためステ
ップS5に進む一方、否なら、ステップS6に進んで再
整準を傾斜計(図示せず)により得られた値に基づき、パ
ソコン16からの指示により自動的に行なうか、マニュ
アルで行ない、傾斜を30秒以内に矯正した後、ステッ
プS5に進む。 【0016】次に、ステップS5で、測点P2,P3の測
量器械1の反射プリズム3を、ヒューム管への設置時の
基準点P1の方向と正反対の管先端方向つまり切羽側に
向けて、器械点から発せられるレーザ光を反射しないよ
うにして誤視準を避け、ステップS7で、基準点P1の
測量器械1から測量を開始する。即ち、測点P2の測量
器械1の反射プリズム3を基準点P1の測量器械1に向
けた後、基準点P1の測量器械1で方位基準点P0および
測点P2の反射プリズム3を視準し、水平夾角θ1,鉛直
角(この例では横坑32が水平面内あるので0)および両
点への距離l0,l1を測定し、初回はステップS8で水
平夾角の較差が許容値以内か否かのみを次のように判断
する。つまり、正位で測定された上記水平夾角θ1を、
ステップS7で望遠鏡4をその水平枢軸の回りに180°
回転して∠P0P1P2を測定した結果の水平夾角θ1'と
比較し、両者の差が、許容範囲以内なら,測定が正しい
として(θ1+θ1')/2を測定値とし、許容範囲を超え
るが、座標計算に大きな影響を与えない範囲(警告範囲)
なら,同様に(θ1+θ1')/2を測定値にするが、パソコ
ン16の画面上に黄色で警告表示を行ない、警告範囲を
超えるなら,許容値を超えたとして上記測定値を採用せ
ずにパソコン16の画面上に赤色で警告表示を行なう。
この場合、赤色の警告表示を見た作業者は、現場の状況
を点検して、誤視準の原因を除去し、その後、処理は上
記ステップ3に戻る。 【0017】ステップS8で、肯と判断すると、ステッ
プS9に進んで、掘進管理室15内のパソコン16で、
測定された上記水平夾角θ1,鉛直角,距離l0,l1および
方位基準点P0と基準点P1の既知座標から測点P2の座
標を算出し、上記測定値と算出された座標値を一旦記憶
する。次に、ステップS10で、測量の累計回数がn
(=3)に達したか否かが判断され、この場合はn=1な
ので、nを2にインクリメントしてステップS7に戻
り、測点P2の測量器械1による測量に移る。即ち、ス
テップS7で、基準点P1および測点P3の測量器械1の
反射プリズム3を測量P2の測量器械1に向けた後、測
点P2の測量器械1で基準点P1および測点P3の反射プ
リズム3を視準し、水平夾角θ2,鉛直角および両点への
距離l1',l2を測定した後、ステップS8で、上述と同
様の水平夾角の較差に加えて、今回測定した距離l1'(P
2→P1)と前回測定した距離l1(P1→P2)の較差が許容値
以内か否かを次のように判断する。つまり、測定した距
離の差(l1−l1')が、許容範囲以内なら,測定距離l1
が正しいとし、警告範囲なら,同様に測定l1が正しいと
するが、パソコン16の画面上に黄色で警告表示を行な
い、いずれの場合も、前回一旦記憶した測定距離l1お
よびP2の座標値を正式な測定値として確定する。一
方、上記距離の差(l1−l1')が、警告範囲を超える場
合は、許容値を超えたとして上記測定距離を採用せずに
パソコン16の画面上に赤色で警告表示を行なう。この
場合、赤色の警告表示を見た作業者は、現場の状況,即
ち周囲にP1,P2点以外に反射テープ,消灯ランプなどの
反射体がないかを点検して、誤視準の原因を除去し、そ
の後、処理は上記ステップ3に戻る。 【0018】ステップS8で、肯と判断すると、ステッ
プS9に進んで、掘進管理室15内のパソコン16で、
測定された上記水平夾角θ2,鉛直角,距離l1,l2および
基準点P1と測点P2の既知座標から測点P3の座標を算
出し、上記測定値と算出された座標値を一旦記憶する。
次に、ステップS10で、測量の累計回数n(=3)の判
断で、n=2だからnを3にインクリメントしてステッ
プS7に戻り、測点P3の測量器械1による測量に移
る。測点P3の測量器械1による測量も、測点P2の反射
プリズム3を測量P3に向け、測点P3から測点P2とシ
ールド機33のターゲットPmを視準する点を除いて、
上述と同様に行われ、水平夾角θ3,鉛直角および両点へ
の距離l2'(P3→P2),l3が測定され、ステップS8で、
上述と同様の水平夾角の較差および測定距離の較差(l2
−l2')が許容値以内か否かが判断され、許容値を超え
る場合は、赤色の警告表示がなされ、作業者が誤視準の
原因を除去した後ステップS3に戻る一方、許容値以内
の場合は、前回一旦記憶した測定距離l2およびP3の座
標値が正式な測定値として確定されるとともに、シール
ド機33のターゲットPmの座標が算出される。次に、
ステップS10で、測量の累計回数nが3に達したの
で、ステップS11に進み、通信ケーブル13(図2参
照)を介して送られてきた今までの確定測定値に基づ
き、掘進管理室15内のシールド測量プログラムを持つ
パソコン16によって、設計計画線に対するシールド機
33の蛇行量(ずれ)が後述のように算出されて、測量が
終了する。なお、上記実施の形態では、P1,P2,P3,…
Pnの順序で測量を行なったが、Pn…,P3,P2,P1の順
序で測量してもよく、さらにP1〜Pnに向かって測量す
るとともに、Pn〜P1に向かって測量することを同時並
行して行なってもよい。 【0019】このように、上記測量器械1は、電子式ト
ランシットと光波測距儀を一体化した自動追尾式のトー
タルステーション2の頂部に望遠鏡4の光軸と90°光
軸を交差させて反射プリズム3を固定してなるととも
に、反射プリズムの反射中心点をトータルステーション
の旋回軸に一致させているので、器械点と視準点に兼用
でき、掘進に伴い発進立坑31で継ぎ足される管体34
内に所定間隔で概ね管軸方向に設置すれば、パソコン1
6により自在に旋回させて、前後の測量器械の望遠鏡の
反射を回避しつつ反射プリズムからの反射光のみを中間
の測量器械で捕捉して、前方,中間,後方の測量器械の成
す水平夾角,鉛直角および前方距離,後方距離を自動的に
測定でき、前方の測量器械の座標を算出できるうえ、同
様に前々方,上記前方,上記中間の測量器械の成す水平夾
角,鉛直角および次の前方距離,次の後方距離を自動的に
測定して、上記前方距離と次の後方距離が所定誤差内で
一致したとき、さらに前方の測量器械による同様の視準
と測定を繰り返すので、これらの測定値に基づいて正確
なシールド機33の座標を迅速かつ自動的に求めること
ができ、測量ひいては推進工法の能率を著しく向上させ
ることができる。上記のように前方距離と後方距離との
差が許容範囲以内にあるかを比較するのは、光波測距儀
の照射したレーザ光が目的の反射プリズム外の反射物に
反射し、測距儀がその反射光に基づいて距離を測定する
のを、またトランシットが水平夾角,鉛直角を測定する
のを避けるためである。 【0020】さらに、上記実施の形態では、測量器械1
の水平状態を自動的に維持する自動整準装置5を設けて
いるので、横坑32が鉛直方向に湾曲する場合も、水平
状態を手動調整せずに済み、測量を一層迅速化すること
ができる。また、水平夾角を正反視準して両測定値が所
定誤差内のときのみ、その水平夾角を正しい測定値とし
て採用するので、水平夾角を一層正確に測定することが
できる。さらに、前方,後方の測定距離が所定誤差を超
える場合に、パソコン16によって警告を発し、作業者
に点検を促すので、誤視準を未然に防止して、測量の能
率を一層向上させることができる。 【0021】図5は、測定された上記水平夾角θ1,θ2,
θ3および距離l1,l2,l3から上記シールド測量プログ
ラムによりシールド機33のターゲットPmの座標(X,
Y)を求める方法を示す図である。基準点P1を原点と
し、方位基準点P0に向けてy軸をとると、線分l1,l2,
l3がx軸となす角θ11,θ21,θ31は上記水平夾角を用い
て次式で表わされる。 θ11=θ1−π/2、 θ21=θ2−π/2−(π/2−θ11)=
θ1+θ2−3π/2、θ31=θ3−π/2−(π/2−θ21)=θ
1+θ2+θ3−5π/2 また、線分l1,l2,l3のx軸およびy軸への正射影x1,
x2,x3およびy1,y2,y3は次式で表わされる。 x1=l1cosθ11, x2=l2cosθ21, x3=l3cosθ31 y1=l1sinθ11, y2=l2sinθ21, y3=l3sinθ31 よって、求めるべきターゲットPmの座標(X,Y)は次式
で表わされる。 X=x1+x2+x3, Y=y1+y2+y3 上記パソコン16は、入力される測定データを上記各式
に従って演算し、シールド機33のターゲットPmの座標
(X,Y)を算出し、表示する。なお、シールド機33に
よる掘進が進み、ヒューム管34の後端に新たなヒュー
ム管が順次継ぎ足され、基準点P1と測点P2間に新たに
測量器械1を設置したときも、上述と同様に水平夾角,
鉛直角の測定とシールド機の座標の算出が行なわれるの
はいうまでもない。 【0022】図6は、パソコン16に予め入力される基
準計画線を示す図であり、作業者は、第5図と同じ座標
系における基準計画線の各直線部の傾きβ1,β2,β3と
その線分長L1,L3,L5および各曲線部の曲率半径r1,r2
とその中心角α1,α2または円弧長L2,L5をパソコンに
入力する。パソコン16は、この入力データを数式化し
てメモリに記憶するとともに、掘進に伴ってシールド機
33等から入力される実際の掘進距離L*(図6参照)を
表わす信号に基づき、シールド機が基準計画線上である
べき位置Pm *の座標Pm *(Xm,Ym)を上記数式化された
数式に従って算出し、表示する。次いで、パソコン16
は、各測量器械1で測定され,正しい値として記憶され
た水平夾角データθ1,θ2,…と距離データl1,l2,…か
ら算出したシールド機の座標Pm(X,Y)と上記計画線上
の座標Pm *(Xm,Ym)の差を算出するとともに、この差
に対応して修正角度値を算出して、これらを表示する。
そこで、作業者は、この修正角度値を測点P3にある測
量器械1に設定した後、これを作動させる。そうする
と、上記測量器械1のトータルステーション2の望遠鏡
4がターゲットの位置から修正角度分だけ回転し、望遠
鏡4からのレーザ光は上記計画位置を照射する。作業者
は、この照射点にシールド機33のターゲットPmが位
置するようにジャッキ36を調整して、掘進方向の修正
を行なう。 【0023】このように、上記実施の形態では、各測点
に設置した測量器械1からの入力信号と予め入力された
基準計画線データに基づき、シールド機33の測定位
置,計画位置および両位置のずれを演算するパソコン1
6を備えているので、曲線推進工法における測量をさら
に迅速化,能率化でき、施工能率をも向上させることが
できる。なお、上記実施の形態では、横坑32を水平面
内で掘削する推進工法における測量方法について述べた
が、本発明の測量器械は、水平夾角に加えて鉛直角を測
定し、前,後の測点への実長距離を測定するものである
から、これらの測定値から掘進機の3次元座標を幾何学
的に算出できるので、横坑が鉛直方向にも湾曲する推進
工法にも同様に適用できることはいうまでもない。 【0024】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
の発明は、地盤を掘削する掘進機に後続して、発進立坑
から所定長の管体を順次挿入し、これらの管体を上記発
進立坑内の推進装置により上記掘進機の掘進に合わせて
前方へ押圧・推進して埋設する推進工法の測量方法にお
いて、電子式トランシットと光波測距儀を一体化したト
ータルステーションの頂部に、入射光をその入射方向に
反射する反射プリズムを固定してなる測量器械を、上記
発進立坑内の基準点および推進される一連の管体内に推
進長に応じて複数台固定設置するとともに、中間の測量
器械により、この中間の測量器械と隣り合う前方,後方
の測量器械夫々の反射プリズムを視準して、上記前方,
中間,後方の測量器械の成す水平夾角および上記中間の
測量器械から上記前方,後方の測量器械までの前方距離,
後方距離を測定し、次に、上記前方の測量器械により、
この前方の測量器械と隣り合う前々方,上記中間の測量
器械の夫々の反射プリズムを視準して、上記前々方,前
方,中間の測量器械の成す水平夾角および上記前方の測
量器械から上記前々方,中間の測量器械までの次の前方
距離,次の後方距離を測定し、上記前方距離と上記次の
後方距離が所定の誤差内で一致したとき、上記中間の測
量器械による視準および上記前方の測量器械による視準
は、夫々所定の隣り合う反射プリズムを正しく諮詢して
いると判定して、さらに前々方の測量器械による同様の
視準と測定を上記発進立坑から上記掘進機まで繰り返し
て、掘進機の位置を求めるようにしているので、反射プ
リズムの方向調整および測量器械による視準を自動化で
きるとともに、測定した前方距離と次の後方距離が所定
の誤差内で一致したか否かで、前視点および後視点の反
射プリズム以外からの反射光による誤視準,誤測定を容
易に無くして、迅速かつ高精度に掘進機の位置を測定で
き、測量ひいては推進工法の能率化を図ることができ
る。
トと光波測距儀を一体化したトータルステーションを用
いて推進工法の先端の掘進機の位置を測定する測量方法
に関する。 【0002】 【従来の技術】いわゆるトータルステーションは、2点
間を光波が往復する時間を測定して距離を求める光波測
距儀と電子制御されるトランシットを一体化してなり、
目標位置に置かれ,入射光を入射方向に反射する反射プ
リズム(コーナーキューブ)を視準して測定キーを押すだ
けで、目標への水平角,鉛直角,距離を測定,表示すると
ともに、測定データをコンピュータで計算処理して種々
の測量値を得るものである。従来、このようなトータル
ステーションを用いた推進工法の測量方法として、例え
ば図7に示すような手法が知られている。この推進工法
は、地盤に鉛直に発進立坑31を掘削し、その底部31
aに搬入したシールド機33で湾曲する横坑32を掘削
し、立坑底部31aの推進ジャッキ35によって、ヒュ
ーム管34をシールド機33の掘進速度に合わせて横坑
32の前方へ推進させるもので、先端のヒューム管34
とシールド機33の間には、掘進方向制御用のジャッキ
36が装備されている。なお、説明の便宜のため横坑3
2は、水平面内で掘削されるものとする。 【0003】上記推進工法における測量は、まず図7
(A)に示すように、発進立坑31の座標が既知の基準点
P1にトータルステーションを設置し、このトータルス
テーションにより、発進立坑31内の座標が既知の方位
基準点P0およびシールド機33に設けたターゲットPm
に上記トータルステーションに向けて夫々置かれた反射
プリズムを視準して、方位基準点P0,ターゲットPmへ
の距離l0,l1と水平夾角θ1を測定し、ターゲットPm
の座標を算出する。次に、図7(B)に示すように、シー
ルド機33の掘削が進んで、その後方に4本のヒューム
管34が曲線状に継ぎ足されると、基準点P1からター
ゲットPmが視準できなくなるため、中間の適切な測点
P2に新たな反射プリズムを基準点P1に向けて置き、基
準点P1にあるトータルステーションで視準して、新た
な距離l1'と新たな水平夾角θ1'を測定した後、測点P
2にトータルステーションを移設し、かつ基準点P1に測
点P2に向けて新たな反射プリズムを設置し、移設した
トータルステーションによる視準で、同様にターゲット
Pmへの距離l2と水平夾角θ2を測定し、ターゲットPm
の座標を算出する。 【0004】さらに、図7(C)に示すように、掘削が進
んでヒューム管34上の測点P2から基準点P1が視準で
きなくなると、基準点P1と測点P2の間に新たに測点P
3を設け、まず、この測点P3にトータルステーションを
再び移設し、基準点P1と測点P2に測点P3に向けて夫
々設置した反射プリズムを上記トータルステーションで
視準して、距離l1",l2'と水平夾角θ2'を測定し、次
いで、前方の測点P2にトータルステーションを移設
し、測点P3に測点P2に向けて設置した反射プリズムと
シールド機33のターゲットPmを上記トータルステー
ションで視準して、ターゲットPmへの距離l3と水平夾
角θ3を測定し、これらの測定データからターゲットPm
の座標を算出するのである。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の測量方法
が、このようなトータルステーションの頻繁な移設(盛
り替え)および反射プリズムの頻繁な移設と方向調整を
必要とするのは、掘進に伴なう推進により一連のヒュー
ム管34全体が常に移動するため、ヒューム管34内に
測量用の基準点を設置できないという推進工法の特殊性
に起因する。そのため、横坑32の曲率半径が小さい場
合などは、定尺2.5m程度のヒューム管34を継ぎ足
す都度、トータルステーションおよび反射プリズムの盛
り替えと反射プリズムの方向調整をしながら、発進立坑
31の基準点P1から先端のシールド機33までの測量
を順次行なわなければシールド機33の現在位置が求ま
らず、狭いヒューム管内での煩雑な作業のため2〜3人
の人手と長時間を要し、施工サイクルにも悪影響を及ぼ
すという問題がある。また、湾曲する狭いヒューム管の
ため十分に深い水平夾角がとれないことと、横坑32の
全長に亙る測量の繰り返しとにより、測定精度が上がら
ないうえ、誤差が累積して測量精度が悪いという問題が
ある。 【0006】ここで、煩雑な盛り替え作業を回避するた
め、発進立坑31において継ぎ足されるヒューム管34
内に、横坑32の曲率半径や断面直径を考慮して視準が
きく所定距離を隔ててトータルステーションを順次設置
する方法が考えられる。しかし、継ぎ足したヒューム管
に設置したトータルステーションは、初めは前のトータ
ルステーションに対して後視準点だが、掘削が進むにつ
れて前後のトータルステーションに対する器械点,後の
トータルステーションに対する前視準点に変わるため、
これに合わせて前後に隣り合うトータルステーションの
位置に反射プリズムを設置してその方向を変更,調整す
る必要があり、この作業にやはり手間と時間がかかると
いう問題がある。また、視準するトータルステーション
の走査範囲に、複数の反射プリズム、他のトータルステ
ーションのレンズまたはヘルメット,反射テープ,消灯ラ
ンプなどの反射体があると、測距用のレーザ光がこれら
の反射体に反応して、誤視準および誤測定をしてしまう
という問題がある。 【0007】そこで、本発明の目的は、掘進機に後続し
て推進,埋設される管体内にトータルステーションに反
射プリズムを一体化した新規な測量器械を複数設置し
て、反射プリズムの置き換えを無くし,方向調整を自動
化でき、前視準点および後視準点の反射プリズム以外か
らの反射光による誤視準,誤測定を無くして、迅速かつ
高精度に掘進機の位置を測定でき、測量ひいては推進工
法の能率化を図ることができる推進工法の測量方法を提
供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、地盤を掘削する掘進機に後続し
て、発進立坑から所定長の管体を順次挿入し、これらの
管体を上記発進立坑内の推進装置により上記掘進機の掘
進に合わせて前方へ押圧・推進して埋設する推進工法の
測量方法において、電子式トランシットと光波測距儀を
一体化したトータルステーションの頂部に、入射光をそ
の入射方向に反射する反射プリズムを固定してなる測量
器械を、上記発進立坑内の基準点および推進される一連
の管体内に推進長に応じて複数台固定設置するととも
に、中間の測量器械により、この中間の測量器械と隣り
合う前方,後方の測量器械夫々の反射プリズムを視準し
て、上記前方,中間,後方の測量器械の成す水平夾角およ
び上記中間の測量器械から上記前方,後方の測量器械ま
での前方距離,後方距離を測定し、次に、上記前方の測
量器械により、この前方の測量器械と隣り合う前々方,
上記中間の測量器械の夫々の反射プリズムを視準して、
上記前々方,前方,中間の測量器械の成す水平夾角および
上記前方の測量器械から上記前々方,中間の測量器械ま
での次の前方距離,次の後方距離を測定し、上記前方距
離と上記次の後方距離が所定の誤差内で一致したとき、
上記中間の測量器械による視準および上記前方の測量器
械による視準は、夫々所定の隣り合う反射プリズムを正
しく視準していると判定して、さらに前々方の測量器械
による同様の視準と測定を上記発進立坑から上記掘進機
まで繰り返して、掘進機の位置を求めることを特徴とす
る。 【0009】上記トータルステーションと反射プリズム
からなる測量器械は、所定の水平角,鉛直角の範囲を走
査しつつ、望遠鏡からレーザ光を射出し、他の反射プリ
ズムからの平行反射光を受光したときその水平角,鉛直
角を測定する自動追尾式のものである。従って、発進立
坑内の基準点に最も近い中間の測量器械で隣り合う前後
の測量器械の反射プリズムを視準する場合、前後の測量
器械の望遠鏡が中間の測量器械の望遠鏡に概ね対向する
ように設置されていれば、前後の測量器械の反射プリズ
ムからの反射光を捕捉して、前方,中間,後方の測量器械
の成す水平夾角,鉛直夾角および前方距離,後方距離を自
動的に測定でき、後方,中間の測量器械の座標が既知な
ので前方の測量器械の座標を算出できる。続いて、上記
前方の測量器械で隣り合う前々方,上記中間の測量器械
の反射プリズムを視準する場合、上記前々方の測量器械
の望遠鏡が前方の測量器械の望遠鏡に概ね対向するよう
に設置されていれば、同様に前々方,前方,中間の測量器
械の成す水平夾角,鉛直角および次の前方距離,次の後方
距離を自動的に測定でき、前々方の測量器械の座標を算
出できる。 【0010】そして、上記前方距離と上記次の後方距離
が所定の誤差(例えば6mm)内で一致した場合、上記中間
の測量器械は前方の測量器械を,上記前方の測量器械は
中間の測量器械を、他の反射体からの反射光を誤視準す
ることなく夫々正しく測定したとして、上記算出された
前方の測量器械の座標が記憶され、さらに前方の測量器
械による同様の視準と測定を繰り返して、順次記憶され
た測定機械の座標に基づいて先端の掘進機の位置を算出
する。上記前方距離と上記次の後方距離が所定の誤差外
である場合には、測量器械の据え付けに狂いはないか、
測量器械上の反射プリズム外に光を反射する物体がない
かを検査し、再測量を行ない、前方距離と次の後方距離
との差が許容誤差内になるまで繰り返す。こうして、反
射プリズムの方向調整および測量器械による視準を自動
化でき、前視準点および後視準点の反射プリズム以外か
らの反射光による誤視準,誤測定を無くして、迅速かつ
高精度に掘進機の位置を測定でき、測量ひいては推進工
法の能率化を図ることができる。 【0011】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図1は、本発明の推進工法の測
量方法に用いられる測量器械の斜視図であり、この測量
器械1は、電子式トランシットと光波測距儀を一体化し
たトータルステーション2の頂部に、入射光を入射方向
に反射する反射プリズム(コーナーキューブ)3を、この
反射プリズム3の光軸を上記トータルステーション2の
望遠鏡4の光軸と90°交差させ、かつ反射プリズム3
の反射中心点(三角錐の頂点に相当)を上記電子式トラン
シットの旋回軸に一致させて固定して構成される。上記
トータルステーション2は、所定の水平角,鉛直角の範
囲で望遠鏡4を旋回させつつこの望遠鏡からレーザ光を
射出して走査し、他の測量器械の頂部の反射プリズムか
らの反射レーザ光を受光したときその水平角,鉛直角お
よび距離を自動的に測定する自動追尾式のもので、上記
他の測量器械への水平角,鉛直角,距離を測定,表示する
とともに、測定データを内蔵のコンピュータで計算処理
して種々の測量値が得られるようになっている。 【0012】上記トータルステーション2は、その水平
状態を±5°(分解能8秒)の補正範囲内で調整して維持
する自動整準装置5を介して三脚6または吊りブラケッ
ト(図示せず)に取り付けられ、この三脚6または吊りブ
ラケットによりシールド機33に後続するヒューム管3
4(図2参照)内に固定設置されるとともに、上記自動整
準装置5の制御および後述する掘進管理室のパソコン
(パーソナルコンピュータ)との通信を行なう通信制御装
置7に、電源ケーブル8,インターフェイスケーブル9,
自動整準装置通信制御ケーブル10を介して接続され
る。なお、11は,ヒューム管の継ぎ足しの際の上記通
信制御装置7の電源を確保するバックアップ電源、12
は,交流100Vの電源線、13は,上記パソコンへ連なる
通信ケーブル、14は,前方の測量器械の通信制御装置
7へ連なる通信ケーブルである。 【0013】図2,図3は、上記測量器械1を用いた曲
線推進工法の施工例および本発明の測量方法の概略を示
す推進方向に沿う縦断面図および水平断面図である。同
図において、31は地盤に鉛直に掘削された発進立坑、
32はこの立坑底31aに搬入したシールド機33によ
って掘削された水平面内で湾曲する横坑、34,34…
は立坑底31aに順次挿入され推進ジャッキ35によっ
て上記シールド機33の掘進速度に合わせて横坑32内
を前方へ推進せしめられるヒューム管、36は先端のヒ
ューム管とシールド機33の間に装備された掘進方向制
御用のジャッキである。また、立坑31内の座標が既知
の方位基準点P0に反射プリズム3を、座標が既知の基
準点P1に測量器械1を夫々設置し、ヒューム管34内
の所定の測点P2,P3に同じ測量器械1,1を設置し、先
端のシールド機に反射プリズム3からなるターゲットP
mを設置して開トラバースを形成している。なお、上記
方位基準点P0の反射プリズム3は上記基準点P1に、シ
ールド機33のターゲットPmは後続のヒューム管34
に夫々向けられている。 【0014】そして、上記各測量器械1を、上記ケーブ
ル8,9,10で連なる夫々の通信制御装置7および上記
電源線12,通信ケーブル14を介して互いに接続する
とともに、通信ケーブル13を介して発進立坑31内の
掘進管理室15内のパソコン16に接続し、このパソコ
ン16を地上の事務所17内のプリンタ19を有するパ
ソコン18に図示しない通信線で接続している。また、
シールド機33は、掘進のための基準方向を指示するジ
ャイロコンパス20(図2参照)と推進方向制御用のジャ
ッキ36を有する。上記中間の測点P2,P3の測量器械
1は、横坑32の曲率半径や断面直径を考慮して視準が
きく所定距離を隔てて、発進立坑31にて継ぎ足される
ヒューム管34内に吊りブラケット(図示せず)を介して
その反射プリズム3を基準点P1に概ね向けて順次設置
される。中間の測量器械1は、反射プリズム3のプリズ
ム定数(例えば15mm)を設定してあるので、正体させず
にこのように概ね方向調整しただけでも、例えば図7
(B)の測点P2に来たとき、その反射プリズム3からの
反射光を既述の如く自動追尾式である後方の基準点P1
の測量器械1が捕捉でき、また、図7(C)の測点P2に
来たとき、反射プリズム3からの反射光を自動追尾式で
ある後方の測点P3の測量器械1が捕捉できる。なお、
図3中の水平夾角θ1,θ2,θ3や距離l0,l1,l2,l3の
表示は、従来例の図7中の表示と異なり、掘削が図3ま
で進んだ時点での測定値を表わしている。 【0015】図3の状態まで掘削された横坑32におけ
る本発明の測量方法について、図4のフローチャートを
参照しつつ次に述べる。なお、測量器械1は、反射プリ
ズム3がその光軸を望遠鏡4の光軸と90°交差させて
固定され、鉛直軸,水平軸の回りに電子制御で旋回でき
るものであるので、以下の動作は、掘進管理室15(図
2参照)内のパソコン16によって自動的に行なわれ
る。また、図4のフローチャート中のnは、この例では
3である。まず、ステップS1で、各種の設定を行な
い、ステップS2で、基準点P1および測点P2,P3に設
置された各測量器械1の初期設定を行なった後、ステッ
プS3で、ヒューム管34の推進に伴って狂い得る測点
P2,P3の測量器械1の水平状態つまり機械鉛直軸の鉛
直線に対する傾斜を確認し、ステップS4で、この傾斜
が3分以内か否かを判断し、肯なら、自動整準装置5
(図2参照)の調整範囲内なので測量時間短縮のためステ
ップS5に進む一方、否なら、ステップS6に進んで再
整準を傾斜計(図示せず)により得られた値に基づき、パ
ソコン16からの指示により自動的に行なうか、マニュ
アルで行ない、傾斜を30秒以内に矯正した後、ステッ
プS5に進む。 【0016】次に、ステップS5で、測点P2,P3の測
量器械1の反射プリズム3を、ヒューム管への設置時の
基準点P1の方向と正反対の管先端方向つまり切羽側に
向けて、器械点から発せられるレーザ光を反射しないよ
うにして誤視準を避け、ステップS7で、基準点P1の
測量器械1から測量を開始する。即ち、測点P2の測量
器械1の反射プリズム3を基準点P1の測量器械1に向
けた後、基準点P1の測量器械1で方位基準点P0および
測点P2の反射プリズム3を視準し、水平夾角θ1,鉛直
角(この例では横坑32が水平面内あるので0)および両
点への距離l0,l1を測定し、初回はステップS8で水
平夾角の較差が許容値以内か否かのみを次のように判断
する。つまり、正位で測定された上記水平夾角θ1を、
ステップS7で望遠鏡4をその水平枢軸の回りに180°
回転して∠P0P1P2を測定した結果の水平夾角θ1'と
比較し、両者の差が、許容範囲以内なら,測定が正しい
として(θ1+θ1')/2を測定値とし、許容範囲を超え
るが、座標計算に大きな影響を与えない範囲(警告範囲)
なら,同様に(θ1+θ1')/2を測定値にするが、パソコ
ン16の画面上に黄色で警告表示を行ない、警告範囲を
超えるなら,許容値を超えたとして上記測定値を採用せ
ずにパソコン16の画面上に赤色で警告表示を行なう。
この場合、赤色の警告表示を見た作業者は、現場の状況
を点検して、誤視準の原因を除去し、その後、処理は上
記ステップ3に戻る。 【0017】ステップS8で、肯と判断すると、ステッ
プS9に進んで、掘進管理室15内のパソコン16で、
測定された上記水平夾角θ1,鉛直角,距離l0,l1および
方位基準点P0と基準点P1の既知座標から測点P2の座
標を算出し、上記測定値と算出された座標値を一旦記憶
する。次に、ステップS10で、測量の累計回数がn
(=3)に達したか否かが判断され、この場合はn=1な
ので、nを2にインクリメントしてステップS7に戻
り、測点P2の測量器械1による測量に移る。即ち、ス
テップS7で、基準点P1および測点P3の測量器械1の
反射プリズム3を測量P2の測量器械1に向けた後、測
点P2の測量器械1で基準点P1および測点P3の反射プ
リズム3を視準し、水平夾角θ2,鉛直角および両点への
距離l1',l2を測定した後、ステップS8で、上述と同
様の水平夾角の較差に加えて、今回測定した距離l1'(P
2→P1)と前回測定した距離l1(P1→P2)の較差が許容値
以内か否かを次のように判断する。つまり、測定した距
離の差(l1−l1')が、許容範囲以内なら,測定距離l1
が正しいとし、警告範囲なら,同様に測定l1が正しいと
するが、パソコン16の画面上に黄色で警告表示を行な
い、いずれの場合も、前回一旦記憶した測定距離l1お
よびP2の座標値を正式な測定値として確定する。一
方、上記距離の差(l1−l1')が、警告範囲を超える場
合は、許容値を超えたとして上記測定距離を採用せずに
パソコン16の画面上に赤色で警告表示を行なう。この
場合、赤色の警告表示を見た作業者は、現場の状況,即
ち周囲にP1,P2点以外に反射テープ,消灯ランプなどの
反射体がないかを点検して、誤視準の原因を除去し、そ
の後、処理は上記ステップ3に戻る。 【0018】ステップS8で、肯と判断すると、ステッ
プS9に進んで、掘進管理室15内のパソコン16で、
測定された上記水平夾角θ2,鉛直角,距離l1,l2および
基準点P1と測点P2の既知座標から測点P3の座標を算
出し、上記測定値と算出された座標値を一旦記憶する。
次に、ステップS10で、測量の累計回数n(=3)の判
断で、n=2だからnを3にインクリメントしてステッ
プS7に戻り、測点P3の測量器械1による測量に移
る。測点P3の測量器械1による測量も、測点P2の反射
プリズム3を測量P3に向け、測点P3から測点P2とシ
ールド機33のターゲットPmを視準する点を除いて、
上述と同様に行われ、水平夾角θ3,鉛直角および両点へ
の距離l2'(P3→P2),l3が測定され、ステップS8で、
上述と同様の水平夾角の較差および測定距離の較差(l2
−l2')が許容値以内か否かが判断され、許容値を超え
る場合は、赤色の警告表示がなされ、作業者が誤視準の
原因を除去した後ステップS3に戻る一方、許容値以内
の場合は、前回一旦記憶した測定距離l2およびP3の座
標値が正式な測定値として確定されるとともに、シール
ド機33のターゲットPmの座標が算出される。次に、
ステップS10で、測量の累計回数nが3に達したの
で、ステップS11に進み、通信ケーブル13(図2参
照)を介して送られてきた今までの確定測定値に基づ
き、掘進管理室15内のシールド測量プログラムを持つ
パソコン16によって、設計計画線に対するシールド機
33の蛇行量(ずれ)が後述のように算出されて、測量が
終了する。なお、上記実施の形態では、P1,P2,P3,…
Pnの順序で測量を行なったが、Pn…,P3,P2,P1の順
序で測量してもよく、さらにP1〜Pnに向かって測量す
るとともに、Pn〜P1に向かって測量することを同時並
行して行なってもよい。 【0019】このように、上記測量器械1は、電子式ト
ランシットと光波測距儀を一体化した自動追尾式のトー
タルステーション2の頂部に望遠鏡4の光軸と90°光
軸を交差させて反射プリズム3を固定してなるととも
に、反射プリズムの反射中心点をトータルステーション
の旋回軸に一致させているので、器械点と視準点に兼用
でき、掘進に伴い発進立坑31で継ぎ足される管体34
内に所定間隔で概ね管軸方向に設置すれば、パソコン1
6により自在に旋回させて、前後の測量器械の望遠鏡の
反射を回避しつつ反射プリズムからの反射光のみを中間
の測量器械で捕捉して、前方,中間,後方の測量器械の成
す水平夾角,鉛直角および前方距離,後方距離を自動的に
測定でき、前方の測量器械の座標を算出できるうえ、同
様に前々方,上記前方,上記中間の測量器械の成す水平夾
角,鉛直角および次の前方距離,次の後方距離を自動的に
測定して、上記前方距離と次の後方距離が所定誤差内で
一致したとき、さらに前方の測量器械による同様の視準
と測定を繰り返すので、これらの測定値に基づいて正確
なシールド機33の座標を迅速かつ自動的に求めること
ができ、測量ひいては推進工法の能率を著しく向上させ
ることができる。上記のように前方距離と後方距離との
差が許容範囲以内にあるかを比較するのは、光波測距儀
の照射したレーザ光が目的の反射プリズム外の反射物に
反射し、測距儀がその反射光に基づいて距離を測定する
のを、またトランシットが水平夾角,鉛直角を測定する
のを避けるためである。 【0020】さらに、上記実施の形態では、測量器械1
の水平状態を自動的に維持する自動整準装置5を設けて
いるので、横坑32が鉛直方向に湾曲する場合も、水平
状態を手動調整せずに済み、測量を一層迅速化すること
ができる。また、水平夾角を正反視準して両測定値が所
定誤差内のときのみ、その水平夾角を正しい測定値とし
て採用するので、水平夾角を一層正確に測定することが
できる。さらに、前方,後方の測定距離が所定誤差を超
える場合に、パソコン16によって警告を発し、作業者
に点検を促すので、誤視準を未然に防止して、測量の能
率を一層向上させることができる。 【0021】図5は、測定された上記水平夾角θ1,θ2,
θ3および距離l1,l2,l3から上記シールド測量プログ
ラムによりシールド機33のターゲットPmの座標(X,
Y)を求める方法を示す図である。基準点P1を原点と
し、方位基準点P0に向けてy軸をとると、線分l1,l2,
l3がx軸となす角θ11,θ21,θ31は上記水平夾角を用い
て次式で表わされる。 θ11=θ1−π/2、 θ21=θ2−π/2−(π/2−θ11)=
θ1+θ2−3π/2、θ31=θ3−π/2−(π/2−θ21)=θ
1+θ2+θ3−5π/2 また、線分l1,l2,l3のx軸およびy軸への正射影x1,
x2,x3およびy1,y2,y3は次式で表わされる。 x1=l1cosθ11, x2=l2cosθ21, x3=l3cosθ31 y1=l1sinθ11, y2=l2sinθ21, y3=l3sinθ31 よって、求めるべきターゲットPmの座標(X,Y)は次式
で表わされる。 X=x1+x2+x3, Y=y1+y2+y3 上記パソコン16は、入力される測定データを上記各式
に従って演算し、シールド機33のターゲットPmの座標
(X,Y)を算出し、表示する。なお、シールド機33に
よる掘進が進み、ヒューム管34の後端に新たなヒュー
ム管が順次継ぎ足され、基準点P1と測点P2間に新たに
測量器械1を設置したときも、上述と同様に水平夾角,
鉛直角の測定とシールド機の座標の算出が行なわれるの
はいうまでもない。 【0022】図6は、パソコン16に予め入力される基
準計画線を示す図であり、作業者は、第5図と同じ座標
系における基準計画線の各直線部の傾きβ1,β2,β3と
その線分長L1,L3,L5および各曲線部の曲率半径r1,r2
とその中心角α1,α2または円弧長L2,L5をパソコンに
入力する。パソコン16は、この入力データを数式化し
てメモリに記憶するとともに、掘進に伴ってシールド機
33等から入力される実際の掘進距離L*(図6参照)を
表わす信号に基づき、シールド機が基準計画線上である
べき位置Pm *の座標Pm *(Xm,Ym)を上記数式化された
数式に従って算出し、表示する。次いで、パソコン16
は、各測量器械1で測定され,正しい値として記憶され
た水平夾角データθ1,θ2,…と距離データl1,l2,…か
ら算出したシールド機の座標Pm(X,Y)と上記計画線上
の座標Pm *(Xm,Ym)の差を算出するとともに、この差
に対応して修正角度値を算出して、これらを表示する。
そこで、作業者は、この修正角度値を測点P3にある測
量器械1に設定した後、これを作動させる。そうする
と、上記測量器械1のトータルステーション2の望遠鏡
4がターゲットの位置から修正角度分だけ回転し、望遠
鏡4からのレーザ光は上記計画位置を照射する。作業者
は、この照射点にシールド機33のターゲットPmが位
置するようにジャッキ36を調整して、掘進方向の修正
を行なう。 【0023】このように、上記実施の形態では、各測点
に設置した測量器械1からの入力信号と予め入力された
基準計画線データに基づき、シールド機33の測定位
置,計画位置および両位置のずれを演算するパソコン1
6を備えているので、曲線推進工法における測量をさら
に迅速化,能率化でき、施工能率をも向上させることが
できる。なお、上記実施の形態では、横坑32を水平面
内で掘削する推進工法における測量方法について述べた
が、本発明の測量器械は、水平夾角に加えて鉛直角を測
定し、前,後の測点への実長距離を測定するものである
から、これらの測定値から掘進機の3次元座標を幾何学
的に算出できるので、横坑が鉛直方向にも湾曲する推進
工法にも同様に適用できることはいうまでもない。 【0024】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
の発明は、地盤を掘削する掘進機に後続して、発進立坑
から所定長の管体を順次挿入し、これらの管体を上記発
進立坑内の推進装置により上記掘進機の掘進に合わせて
前方へ押圧・推進して埋設する推進工法の測量方法にお
いて、電子式トランシットと光波測距儀を一体化したト
ータルステーションの頂部に、入射光をその入射方向に
反射する反射プリズムを固定してなる測量器械を、上記
発進立坑内の基準点および推進される一連の管体内に推
進長に応じて複数台固定設置するとともに、中間の測量
器械により、この中間の測量器械と隣り合う前方,後方
の測量器械夫々の反射プリズムを視準して、上記前方,
中間,後方の測量器械の成す水平夾角および上記中間の
測量器械から上記前方,後方の測量器械までの前方距離,
後方距離を測定し、次に、上記前方の測量器械により、
この前方の測量器械と隣り合う前々方,上記中間の測量
器械の夫々の反射プリズムを視準して、上記前々方,前
方,中間の測量器械の成す水平夾角および上記前方の測
量器械から上記前々方,中間の測量器械までの次の前方
距離,次の後方距離を測定し、上記前方距離と上記次の
後方距離が所定の誤差内で一致したとき、上記中間の測
量器械による視準および上記前方の測量器械による視準
は、夫々所定の隣り合う反射プリズムを正しく諮詢して
いると判定して、さらに前々方の測量器械による同様の
視準と測定を上記発進立坑から上記掘進機まで繰り返し
て、掘進機の位置を求めるようにしているので、反射プ
リズムの方向調整および測量器械による視準を自動化で
きるとともに、測定した前方距離と次の後方距離が所定
の誤差内で一致したか否かで、前視点および後視点の反
射プリズム以外からの反射光による誤視準,誤測定を容
易に無くして、迅速かつ高精度に掘進機の位置を測定で
き、測量ひいては推進工法の能率化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の推進工法の測量方法に用いられる測
量器械の斜視図である。 【図2】 上記測量器械を用いた曲線推進工法の施工例
および測量方法の概略を示す推進方向に沿う縦断面図で
ある。 【図3】 上記施工例および測量方法の概略を示す水平
断面図である。 【図4】 上記測量方法の流れを示すフローチャートで
ある。 【図5】 測点の座標を求める幾何学的手法を示す図で
ある。 【図6】 パソコンに予め入力される基準計画線を示す
図である。 【図7】 従来の推進工法における測量方法を示す水平
断面図である。 【符号の説明】 1…測量器械、2…トータルステーション、3…反射プ
リズム、4…望遠鏡、5…自動整準装置、7…通信制御
装置、8…電源ケーブル、9…インターフェイスケーブ
ル、10…自動整準装置通信制御ケーブル、11…バッ
クアップ電源、12…電源線、13,14…通信ケーブ
ル、15…掘進管理室、16,18…パソコン、17…
事務所、20…ジャイロコンパス、31…発進立坑、3
1a…底部、32…横坑、33…シールド機、34…ヒ
ューム管、35,36…ジャッキ、P0…方位基準点、P
1…基準点、P2,P3…測点、Pm…ターゲット、θ1〜θ
3…水平夾角、l0〜l3…距離。
量器械の斜視図である。 【図2】 上記測量器械を用いた曲線推進工法の施工例
および測量方法の概略を示す推進方向に沿う縦断面図で
ある。 【図3】 上記施工例および測量方法の概略を示す水平
断面図である。 【図4】 上記測量方法の流れを示すフローチャートで
ある。 【図5】 測点の座標を求める幾何学的手法を示す図で
ある。 【図6】 パソコンに予め入力される基準計画線を示す
図である。 【図7】 従来の推進工法における測量方法を示す水平
断面図である。 【符号の説明】 1…測量器械、2…トータルステーション、3…反射プ
リズム、4…望遠鏡、5…自動整準装置、7…通信制御
装置、8…電源ケーブル、9…インターフェイスケーブ
ル、10…自動整準装置通信制御ケーブル、11…バッ
クアップ電源、12…電源線、13,14…通信ケーブ
ル、15…掘進管理室、16,18…パソコン、17…
事務所、20…ジャイロコンパス、31…発進立坑、3
1a…底部、32…横坑、33…シールド機、34…ヒ
ューム管、35,36…ジャッキ、P0…方位基準点、P
1…基準点、P2,P3…測点、Pm…ターゲット、θ1〜θ
3…水平夾角、l0〜l3…距離。
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
G01C 15/00 - 15/06
E21D 9/06
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 地盤を掘削する掘進機に後続して、発進
立坑から所定長の管体を順次挿入し、これらの管体を上
記発進立坑内の推進装置により上記掘進機の掘進に合わ
せて前方へ押圧・推進して埋設する推進工法の測量方法
において、 電子式トランシットと光波測距儀を一体化したトータル
ステーションの頂部に、入射光をその入射方向に反射す
る反射プリズムを固定してなる測量器械を、上記発進立
坑内の基準点および推進される一連の管体内に推進長に
応じて複数台固定設置するとともに、 中間の測量器械により、この中間の測量器械と隣り合う
前方,後方の測量器械夫々の反射プリズムを視準して、
上記前方,中間,後方の測量器械の成す水平夾角および上
記中間の測量器械から上記前方,後方の測量器械までの
前方距離,後方距離を測定し、 次に、上記前方の測量器械により、この前方の測量器械
と隣り合う前々方,上記中間の測量器械の夫々の反射プ
リズムを視準して、上記前々方,前方,中間の測量器械の
成す水平夾角および上記前方の測量器械から上記前々
方,中間の測量器械までの次の前方距離,次の後方距離を
測定し、 上記前方距離と上記次の後方距離が所定の誤差内で一致
したとき、上記中間の測量器械による視準および上記前
方の測量器械による視準は、夫々所定の隣り合う反射プ
リズムを正しく視準していると判定して、さらに前々方
の測量器械による同様の視準と測定を上記発進立坑から
上記掘進機まで繰り返して、掘進機の位置を求めること
を特徴とする推進工法の測量方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17557397A JP3390629B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | 推進工法の測量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17557397A JP3390629B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | 推進工法の測量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1123271A JPH1123271A (ja) | 1999-01-29 |
JP3390629B2 true JP3390629B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=15998452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17557397A Expired - Lifetime JP3390629B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | 推進工法の測量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3390629B2 (ja) |
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JP2000234929A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Berutekusu:Kk | 中継式自動位置姿勢計測システム |
JP4220070B2 (ja) * | 1999-07-23 | 2009-02-04 | 株式会社ソーキ | 測量に用いる反射プリズム用開閉装置 |
JP2009025264A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-05 | Sokkia Topcon Co Ltd | 計測方法 |
JP2011117833A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Shimizu Corp | 測量方法および測量システム |
JP5538929B2 (ja) * | 2010-02-02 | 2014-07-02 | 新菱冷熱工業株式会社 | 三次元位置計測及び墨出しシステムとその使用方法 |
JP2011247677A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Railway Technical Research Institute | 位置計測システム、位置計測方法 |
JP2012162954A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Kidoh Construction Co Ltd | 推進力上昇位置の検出方法 |
JP6776902B2 (ja) * | 2017-01-10 | 2020-10-28 | 富士通株式会社 | 計測機器、特定プログラム、および特定方法 |
CN107269276B (zh) * | 2017-06-19 | 2019-09-06 | 中国矿业大学 | 一种用于弯道施工的掘进定位***及方法 |
CN109403984B (zh) * | 2018-11-26 | 2024-02-09 | 中铁隧道局集团建设有限公司 | 长距离曲线顶管自动导向*** |
JP7311342B2 (ja) * | 2019-07-18 | 2023-07-19 | 株式会社トプコン | 3次元測量装置、3次元測量方法および3次元測量プログラム |
CN110513116A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-11-29 | 西南石油大学 | 一种隧道顶进施工导向的监测装置及监测方法 |
CN113916195B (zh) * | 2021-08-23 | 2023-12-22 | 中国二十冶集团有限公司 | 一种顶管机姿态监控方法 |
CN113865559B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-03-29 | 上海市基础工程集团有限公司 | 用于超深竖井自动联系测量的方法 |
CN115218862B (zh) * | 2022-06-16 | 2024-05-14 | 上海隧道工程有限公司 | 基于全站仪的盾构施工管片沉降自动监测***及监测方法 |
-
1997
- 1997-07-01 JP JP17557397A patent/JP3390629B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1123271A (ja) | 1999-01-29 |
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