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公開番号2024162438
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023077939
出願日2023-05-10
発明の名称テールクリアランス計測装置及びテールクリアランスの計測方法
出願人株式会社大林組
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類E21D 9/06 20060101AFI20241114BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】シールド掘進機のテールクリアランスの計測精度を向上する。
【解決手段】切羽側からセグメントまでの距離を測量する測量手段と、測量結果から生成された3次元点群データに基づいて、テールクリアランスを取得するクリアランス取得手段と、を備え、前記クリアランス取得手段は、前記3次元点群データから前記セグメント前端面における内縁の点群を抽出し、抽出した点群の3次元座標値に基づいて、セグメント内縁距離を取得する内縁抽出部と、前記セグメント内縁距離、セグメント厚さ、及びスキンプレート距離に基づいて、テールクリアランスを算出するクリアランス算出部と、を備え、前記セグメント内縁距離は、前記シールド掘進機の中心軸と直交する方向の、該測量手段と前記内縁との離間距離であり、前記スキンプレート距離は、前記シールド掘進機の中心軸と直交する方向の、該測量手段と前記スキンプレートの内面との離間距離である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
シールド掘進機のテールクリアランスを計測するテールクリアランス計測装置であって、
切羽側からセグメントまでの距離を測量する測量手段と、
測量結果から生成された３次元点群データに基づいて、テールクリアランスを取得するクリアランス取得手段と、を備え、
前記クリアランス取得手段は、
前記３次元点群データから前記セグメントの前端面における内縁の点群を抽出し、抽出した点群の３次元座標値に基づいて、セグメント内縁距離を取得する内縁抽出部と、
前記セグメント内縁距離、セグメント厚さ、及びスキンプレート距離に基づいて、テールクリアランスを算出するクリアランス算出部と、を備え、
前記セグメント内縁距離は、前記シールド掘進機の中心軸と直交する方向の、該測量手段と前記内縁との離間距離であり、
前記スキンプレート距離は、前記シールド掘進機の中心軸と直交する方向の、該測量手段と前記スキンプレートの内面との離間距離であることを特徴とするテールクリアランス計測装置。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
請求項１に記載のテールクリアランス計測装置において、
前記測量手段が、光軸を前記シールド掘進機の中心軸と平行となるように配置されていることを特徴とするテールクリアランス計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載のテールクリアランス計測装置において、
前記内縁抽出部で前記内縁の点群を、前記セグメントの前端面、及び該前端面に連続する内面を表す３次元点群データから抽出することを特徴とするテールクリアランス計測装置。
【請求項４】
シールド掘進機のテールクリアランスを計測するテールクリアランスの計測方法であって、
測量手段を用いて切羽側からセグメントまでの距離を測量し、測量結果から３次元点群データを取得する工程と、
取得した３次元点群データに基づいて、前記セグメントの前端面における内縁の点群を抽出し、抽出した点群の３次元座標値に基づいて、セグメント内縁距離を取得する工程と、
前記セグメント内縁距離、セグメント厚さ、及びスキンプレート距離に基づいて、テールクリアランスを算出する工程と、を備え、
前記セグメント内縁距離は、前記シールド掘進機の中心軸と直交する方向の、該測量手段と前記内縁との離間距離であり、
前記スキンプレート距離は、前記シールド掘進機の中心軸と直交する方向の、該測量手段と前記スキンプレートの内面との離間距離であることを特徴とするテールクリアランスの計測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機のスキンプレートとセグメントとの隙間を計測するテールクリアランス計測装置、及びテールクリアランスの計測方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
シールド工事は、シールド掘進機の後方におけるスキンプレート内でセグメントをリング状に組立て、このセグメントリングに反力を取りつつ、シールド掘進機の前方に設けたカッターヘッドで地中を切削し掘進する。これらの作業を繰り返しつつ、セグメントリングを掘進方向に順次接続していくことにより、地中内にトンネル覆工体を構築していく。
【０００３】
上記のシールド工事では、テールクリアランスと称されるスキンプレートとセグメントリングとの隙間を、均一に保持することが求められる。ところが、例えば、構築予定のトンネルに急曲線部などがあると、テールクリアランスを均一に保持することが困難となりやすい。このような場合、セグメントとスキンプレートに競りが生じて、セグメントに変形や損傷が生じるおそれがある。
【０００４】
また、スキンプレートの後端内面に設けるテールブラシなどの止水構造に損傷が生じ、地下水が侵入する可能性がある。さらには、セグメントの組み立てに必要な余裕代を確保できないなど、様々な不具合が生じる。このため、一般には施工管理において、セグメントリングを組立てるごとにテールクリアランスを作業員が測定する。
【０００５】
しかし、測定作業はセグメントリングの複数個所で行う必要があるため、多大な手間を要していた。このような中、発明者らは、特許文献１に開示されているテールクリアランス計測装置を開発した。具体的には、スキンプレートの内面上の各点の三次元座標と前記セグメントリングの内面上の各点の三次元座標を計測する三次元計測器をシールド掘進機内に設置し、この三次元計測器によって計測された各点の三次元座標から、テールクリアランスをコンピュータにより算出する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第６９８８３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の方法によれば、三次元計測器によって、スキンプレートの内面とセグメントリングの内面が同一座標系の点群モデルとしてモデリングされる。従って、三次元計測器の設置の位置及び向きを正確にせずとも、テールクリアランスの幅を、正確に計測することができる。
【０００８】
ところが、セグメントリングの内面と三次元計測器から発射されたレーザーとの角度（入射角）が小さい場合には誤差が大きく、セグメントリング内面の点群計測精度が低下しやすい。また、スキンプレートの内面には施工時に、グラウトまたはグリースなどが付着しやすく、このような場合には、スキンプレート内面の点群計測精度が低下する。さらに、水が潅水した場合には、スキンプレート内面の点群データを取得できない、などの課題が生じていた。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、テールクリアランスを高精度で計測することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため本発明のテールクリアランス計測装置は、シールド掘進機のテールクリアランスを計測するテールクリアランス計測装置であって、切羽側からセグメントまでの距離を測量する測量手段と、測量結果から生成された３次元点群データに基づいて、テールクリアランスを取得するクリアランス取得手段と、を備え、前記クリアランス取得手段は、前記３次元点群データから前記セグメントの前端面における内縁の点群を抽出し、抽出した点群の３次元座標値に基づいて、セグメント内縁距離を取得する内縁抽出部と、前記セグメント内縁距離、セグメント厚さ、及びスキンプレート距離に基づいて、テールクリアランスを算出するクリアランス算出部と、を備え、前記セグメント内縁距離は、前記シールド掘進機の中心軸と直交する方向の、該測量手段と前記内縁との離間距離であり、前記スキンプレート距離は、前記シールド掘進機の中心軸と直交する方向の、該測量手段と前記スキンプレートの内面との離間距離であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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