JP7213322B2 - 切羽情報表示方法、切羽情報表示システム及びこれらを用いたトンネル施工方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の第1の形態に係る他の切羽情報表示方法は、トンネル切羽の地山の露出面である第1の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第1の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データに基づき、前記第1の切羽面の外形線と前記第1の切羽面を構成する構成要素を区切る区分線とからなる画像を少なくとも含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、前記第1の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、前記鏡吹き後の前記コンクリート表面である第2の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像を投影する切羽情報画像投影工程と、を含む。
本実施形態では、本発明を山岳トンネルの施工に適用した場合を例に挙げて説明する。また、本実施形態では、トンネル施工方法としてNATM(New Austrian Tunneling Method)を適用した場合を例に挙げて説明する。
ここで、NATMは、大まかに、以下の(1)~(5)の手順を繰り返してトンネルを掘り進めていく工法である。
(2)掘削によって生じたずりを撤去する。
(3)支保工の建込みを行う。
(4)掘削箇所にコンクリートを吹き付けて補強する。
(5)ロックボルトを岩盤に打ち込むことで、地山自体の保持力を利用してトンネルを保持する。
以下、図1から図3に基づき、本実施形態に係る切羽情報画像表示方法を用いたトンネル施工手順について説明する。
以下、掘削後の地山の露出した切羽1の表面を「第1の切羽面1e」と記載し、第1の切羽面1e上に鏡吹きされたコンクリートの表面を「第2の切羽面1c」と記載する。
発破による掘削後は、発生したずりSを撤去する(ステップS3)。このずりSの撤去(ずり出し)は、ベルトコンベアやダンプトラック等の輸送手段(図示略)を用いて行う。
ずり出し後は、図1及び図2(c)に示すように、現場の撮影担当者200が、例えば、手持ちのデジタルカメラDCにて、地山の露出した状態の第1の切羽面1eの撮影を行う(ステップS4)。
支保工の建込み後は、図1及び図3(a)に示すように、吹き付け機300にて、第1の切羽面1eを含む掘削箇所に対してコンクリートを鏡吹きする(ステップS6)。
切羽情報更新画像データの生成後は、生成した切羽情報更新画像データに基づき、図3(d)中に点線及び複数の白丸で示すように、プロジェクタ5によって、第2の切羽面1c上に、切羽面画像50FS及び複数の装薬孔位置画像2cを含む切羽情報更新画像51を投影する(ステップS12)。
次に、上記ステップS7、S8、S11及びS12の切羽情報画像データの生成処理、
切羽情報画像50の投影処理、切羽情報更新画像データの生成処理及び切羽情報更新画像51の投影処理を行うシステムである、本実施形態に係る切羽情報表示システム4について説明する。
架台11は、移動式照明装置10の基体となるものである。架台11は、形状や素材等は特に限定されず、例えば、鋼製の棒材や板材等を組み合わせて構成される。
リモコン18は、移動式照明装置10の操作者201が手に持って操作し、無線通信装
置17に無線通信を用いて情報を送信するものである。
次に、上記ステップS7において、制御装置7にて実行される切羽情報画像データ生成処理の処理手順について説明する。
制御装置7において、切羽情報画像データ生成処理が実行されると、図6に示すように、まず、ステップS51に移行する。
ここで、本実施形態の切羽面画像データの生成処理は、画像処理によって自動的に行う。即ち、画像処理によって、複数の分割撮影画像データをつなぎ合わせて第1の切羽面1eの全体を含む画像データ(パノラマ画像データ)を生成する。次に、生成したパノラマ画像データからエッジ検出処理及びパターンマッチング処理等によって、第1の切羽面1eの画像部分を抽出する。
情報等を用いて解析する。そして、解析結果の情報をRAMに記憶して、ステップS54に移行する。
また、切羽面画像データの解析や目視による解析だけでなく、別途ボーリング等によって事前調査した調査結果にも基づき解析を行ってもよい。
(a)地質(岩石名)とその分布、性状及び切羽の自立性
(b)地山の硬軟、割れ目の間隔とその卓越方向などの地山の状態
(c)断層の分布、走行、傾斜、粘土化の程度
(d)湧水箇所、湧水量とその状態
(e)軟弱層の分布
本実施形態では、第1の切羽面1eを構成する岩石名とその分布、粘土の分布、各分布領域の岩石の性状、湧水箇所の分布、破砕帯などの軟弱層の分布の情報を解析によって得る。
ここで、表示情報には、例えば、第1の切羽面1eを構成する各構成要素の名称(花崗岩等の岩石名、粘土、湧水、破砕帯など)を示す情報、岩石や粘土の性状(硬軟を含む)を示す情報(例えば、従来から用いられている岩盤評価基準に基づく情報)、湧水箇所や破砕箇所等の注目箇所を明示する情報などが含まれる。なお、例えば、昼の部と夜の部とで作業者の引き継ぎが行われる場合は、例えば、亀裂が多い、もろいなど引継者が伝えたいコメントなどの表示情報を生成してもよい。
本実施形態において、表示情報の切羽面画像データへの合成は、各表示情報が切羽面画像内に納まるように行う。
ここで、切羽1の基本情報は、切羽1の外径形状、半径や底辺等の寸法、投影画像に無視できない影響を及ぼす程度に大きい表面の凹凸形状などが含まれる。
1の基本情報に基づき、プロジェクション・マッピングの技術を用いて切羽情報画像データを投影用(プロジェクション・マッピング用)の画像データに変換する。その後、一連の処理を終了して元の処理に復帰する。
次に、図1~図6を参照しつつ図7~図8に基づき、本実施形態の動作を説明する。
いま、山岳トンネルの施工中に、発破による掘削及びその後のずり出しによって、図2(c)に示すように、新たな切羽1が露出したとする。
切羽1の解析が終了すると、制御装置7は、RAMに記憶された解析情報に基づき、切羽面画像データに付加する表示情報を生成する。
表示情報の生成が終了すると、制御装置7は、切羽面画像データの各構成要素の分布領域上に、生成した表示情報を合成して切羽情報画像データを生成する。
プロジェクタ5を移動後は、制御装置7にて、投影用の切羽情報画像データに基づき、投影用画像信号を、電気ケーブル19を介してプロジェクタ5に送信する。
引き続き、制御装置7にて、投影用の切羽情報更新画像データに基づき、投影用画像信
号を、電気ケーブル19を介してプロジェクタ5に送信する。
これにより、例えば、図8に示すように、切羽情報画像50に、小さい白丸で示された装薬孔位置の表示情報である装薬孔位置画像2cが追加された画像が第2の切羽面1c上に表示される。
また、上記実施形態において、文字画像50E及びマーキング画像50Mは補助情報に対応する。
実施形態に係る切羽情報表示方法によれば、発破による掘削によって露出した切羽1の地山の露出面である第1の切羽面1eを含む領域をデジタルカメラDCにて撮影する。次に、デジタルカメラDCにて撮影して得られた第1の切羽面1eを含む領域の撮影画像データに基づき、少なくとも切羽1の地山状況を示す表示情報を含む切羽情報画像データを生成する。一方、第1の切羽面1eにコンクリートを鏡吹きする。その後、第1の切羽面1eに鏡吹き後のコンクリートの表面である第2の切羽面1cに、切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像50を投影する。
表示情報(実施形態では装薬孔位置画像2c)を追加して切羽情報更新画像データを生成する。そして、第2の切羽面1cに、切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像51を投影する。
この構成であれば、上記切羽情報表示方法と同等の効果が得られる。
これによって、上記切羽情報表示方法と同等の効果が得られる。
なお、上記実施形態では、移動式照明装置10にプロジェクタ5を設置して、移動式照明装置10の移動手段によってプロジェクタ5を移動する構成としたが、この構成に限らない。例えば、図9に示すように、ドリルジャンボ100(図9の例ではケージ105の下部)にプロジェクタを設置し、ドリルジャンボ100に設置されたプロジェクタ5から
切羽情報画像を投影すると共に、ドリルジャンボ100の移動手段によって、プロジェクタ5を移動させる構成としてもよい。また、ドリルジャンボに限らず、他の重機を利用して移動する構成としてもよいし、重機に限らず専用の移動手段等の他の移動手段を用いて移動する構成としてもよい。
線通信を用いてデータの送受信を行う構成としてもよい。
1e 第1の切羽面
1c 第2の切羽面
2 装薬孔
2c 装薬孔位置画像
3 トンネル
4 切羽情報表示システム
5 プロジェクタ
6 レーザー距離計
7 制御装置
8 測量装置
9 表示装置
10 移動式照明装置
12 前方照明ランプ
13 後方照明ランプ
14 電動トロリー
17 無線通信装置
18 リモコン
19 電気ケーブル
50 切羽情報画像
50E,52E 文字画像
50M,52M マーキング画像
51 切羽情報更新画像
52 第2の切羽情報画像
Claims (8)
- トンネル切羽の地山の露出面である第1の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、
前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第1の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第1の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第1の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、
前記第1の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、
前記鏡吹き後の前記コンクリート表面である第2の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち少なくとも前記切羽面画像を、前記第2の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第1の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影工程と、を含み、
複数枚の分割撮影画像をつなぎ合わせることにより前記撮影画像データを作成することを特徴とする切羽情報表示方法。 - トンネル切羽の地山の露出面である第1の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、
前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第1の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第1の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第1の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、
前記第1の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、
前記鏡吹き後の前記コンクリート表面である第2の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち少なくとも前記切羽面画像を、前記第2の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第1の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影工程と、を含み、
前記撮影画像データからエッジ検出処理及びパターンマッチング処理によって前記切羽面画像データを抽出することを特徴とする切羽情報表示方法。 - トンネル切羽の地山の露出面である第1の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、
前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第1の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第1の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第1の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、
前記第1の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、
前記鏡吹き後の前記コンクリート表面である第2の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち少なくとも前記切羽面画像を、前記第2の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第1の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影工程と、
前記第2の切羽面に投影された切羽情報画像に基づき、トンネルの施工に係る施工情報を決定する施工情報決定工程と、
前記切羽情報画像データに、前記施工情報決定工程において決定した前記施工情報に係る表示情報を追加して切羽情報更新画像データを生成する切羽情報更新画像データ生成工程と、
前記第2の切羽面に、前記切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像を投影する切羽情報更新画像投影工程と、を含むことを特徴とする切羽情報表示方法。 - トンネル切羽の地山の露出面である第1の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、
前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第1の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データに基づき、前記第1の切羽面の外形線と前記第1の切羽面を構成する構成要素を区切る区分線とからなる画像を少なくとも含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、
前記第1の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、
前記鏡吹き後の前記コンクリート表面である第2の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像を投影する切羽情報画像投影工程と、
前記第2の切羽面に投影された切羽情報画像に基づき、トンネルの施工に係る施工情報を決定する施工情報決定工程と、
前記切羽情報画像データに、前記施工情報決定工程において決定した前記施工情報に係る表示情報を追加して切羽情報更新画像データを生成する切羽情報更新画像データ生成工程と、
前記第2の切羽面に、前記切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像を投影する切羽情報更新画像投影工程と、を含むことを特徴とする切羽情報表示方法。 - 前記切羽情報画像は、地質的に注目すべき表示情報の表示箇所を文字、図形または記号で明示する補助情報を含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の切羽情報表示方法。
- トンネル切羽の地山の露出面である第1の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影して得られた撮影画像データを取得する撮影画像データ取得部と、
前記撮影画像データ取得部で取得した前記第1の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第1の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第1の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成部と、
前記第1の切羽面にコンクリートを鏡吹き後の前記コンクリートの表面である第2の切羽面に、前記切羽情報画像データ生成部で生成した前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち前記切羽面画像を、前記第2の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第1の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影部と、を備え、
前記切羽情報画像データ生成部は、複数枚の分割撮影画像をつなぎ合わせることにより前記撮影画像データを作成することを特徴とする切羽情報表示システム。 - トンネル切羽の地山の露出面である第1の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影して得られた撮影画像データを取得する撮影画像データ取得部と、
前記撮影画像データ取得部で取得した前記第1の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第1の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第1の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成部と、
前記第1の切羽面にコンクリートを鏡吹き後の前記コンクリートの表面である第2の切羽面に、前記切羽情報画像データ生成部で生成した前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち前記切羽面画像を、前記第2の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第1の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影部と、を備え、
前記切羽情報画像データ生成部は、前記撮影画像データからエッジ検出処理及びパターンマッチング処理によって前記切羽面画像データを抽出することを特徴とする切羽情報表示システム。 - トンネル切羽の露出面である第1の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、
前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第1の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第1の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第1の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、
前記第1の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、
前記鏡吹き後の前記コンクリートの表面である第2の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち前記切羽面画像を、前記第2の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第1の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影工程と、
前記第2の切羽面に投影された前記切羽情報画像に基づき装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量を決定する装薬情報決定工程と、
前記切羽情報画像データに、前記装薬情報決定工程で決定した前記装薬孔位置の表示情報を追加して切羽情報更新画像データを生成する切羽情報更新画像データ生成工程と、
前記第2の切羽面に、前記切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像を投影する切羽情報更新画像投影工程と、
前記鏡吹き後の前記トンネル切羽における前記装薬情報決定工程において決定した前記装薬孔位置に装薬孔を削孔する削孔工程と、
削孔した各前記装薬孔内に前記装薬情報決定工程において決定した前記装薬量の爆薬を装填する装填工程と、
装填した前記爆薬を起爆させて掘削する掘削工程と、を含むことを特徴とするトンネル施工方法。
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