【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用 〔刊行物名〕 土木学会平成28年度全国大会第71回年次学術講演会講演概要集(DVD) 〔発行日〕 平成28年8月1日 〔集会名〕 土木学会平成28年度全国大会in東北第71回学術講演会 〔開催日〕 平成28年9月7日
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記工程iにおいて、前記視準位置検出装置による前記視準点の検出時に、前記計測管の内部に配置された洗浄ラインに水を流し、前記視準位置検出装置を洗浄することを特徴とする請求項4記載の横坑と管体の相対位置の検出方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一方、例えば、発電所等からの放水を行うための水中の放水管として、曲部付の管体と横坑とが接続されて用いられる。この場合、例えばシールド機によって地中に横坑を構築して、地中又は水中に配置された管体と横坑とが接続される。したがって、横坑と管体との相対位置を正確に検出する必要がある。
【0007】
しかし、水中または地中において、管体を精度よく設置する作業は容易ではない。また、設置された管体の外部に、位置の基準となる視準室などを配置することは容易ではない。このため、水中または地中に設置された管体の位置に対する横坑の相対位置を正確に検出する方法が望まれる。
【0008】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、水中または地中に設置された管体に対して、シールド掘進機などで構築された横坑の位置を正確に検出することが可能な横坑と管体の相対位置の検出方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前述した目的を達成するために第1の発明は、水中または地中における横坑と管体の相対位置の検出方法であって、端部に連結部材が設けられた管体を地中又は水中に設置する工程aと、前記連結部材の周囲に充填材を充填する工程bと、前記管体の前記連結部材に向けて掘進機で掘進して横坑を構築し、前記連結部材から所定距離離れた位置で停止する工程cと、前記横坑または前記掘進機から、前記連結部材にあらかじめ設けられた視準室まで、計測管を延出し、前記計測管の内部に配置される視準位置検出装置によって、前記視準室の内部における視準点を把握する工程dと、を具備し、前記計測管の位置と前記視準点とから、前記横坑と前記管体の相対位置を検出することを特徴とする横坑と管体の相対位置の検出方法である。
【0010】
前記工程cと前記工程dとを複数回行うことが望ましい。
【0011】
前記工程dは、複数の削孔ロッドを接続しながら前記連結部材に向けて先行削孔を行う工程eと、前記工程eにおいて、所定の間隔で、前記削孔ロッドの先端位置を確認する工程fと、前記削孔ロッドを引き抜く工程gと、先行削孔された孔に前記計測管を挿入する工程hと、前記計測管に前記視準位置検出装置を挿入し、前記視準位置検出装置によって、前記視準室の内部における前記視準点を把握する工程iと、を具備することが望ましい。
【0012】
前記計測管は、内管と外管とからなる2重管であり、前記工程hにおいて、前記内管の内部から水を送り、前記内管と前記外管との間から水を戻し、前記工程iの後、前記内管を引き抜いて、前記外管の内部をパッカーで閉塞した後、前記外管を引き抜くことが望ましい。
【0013】
前記工程iにおいて、前記視準位置検出装置による前記視準点の検出時に、前記計測管の内部に配置された洗浄ラインに水を流し、前記視準位置検出装置を洗浄することが望ましい。
【0014】
第1の発明によれば、あらかじめ管体の外側に視準室を設けておくことで、管体を設置した後に、視準室を設置する必要がない。また、横坑から、視準室へ向けて計測管を延出することで、容易に位置を検出することができる。
【0015】
また、視準室を複数配置して、この工程を複数回繰り返すことで、例えば掘進機を掘進させる際に、方向を微調整しながら掘進することもできる。
【0016】
また、まず削孔ロッドで先行削孔を行った後に計測管を孔に挿入することで、計測管の挿入が容易である。また、削孔ロッドによる削孔時には、所定の間隔(例えばロッド1本毎)に孔の先端位置を把握することで、正確な位置を検出することができる。
【0017】
また、計測管を2重管として、計測管の挿入時には、内管に水を送って外管と内管との隙間から水を戻すことで、内管の内部に異物等が侵入することを抑制することができる。また、計測管を引き抜く際には、先端部近傍をパッカーで閉塞することで、計測管の内部への異物の侵入を防ぐことができる。
【0018】
また、洗浄ラインを設けることで、視準位置検出装置を洗浄することができる。このため、視準点の位置を確実に把握することができる。
【0019】
第2の発明は、水中または地中における管体の位置の検出方法であって、端部に連結部材が設けられた管体を水中または地中に設置する工程jと、前記管体の周囲に充填材を充填する工程kと、前記連結部材には、あらかじめ視準室が設けられており、前記視準室に一端が接続され、気中に他端が露出する計測管の上部から、前記視準室の内部における視準点を把握する工程lと、を具備し、前記計測管の位置と前記視準点とから、前記管体の位置を検出することを特徴とする管体の位置の検出方法である。
【0020】
第2の発明によれば、容易に水中または地中に設置された管体の位置を検出することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、水中または地中に設置された管体に対して、シールド掘進機などで構築された横坑の位置を正確に検出することが可能な横坑と管体の相対位置の検出方法等を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、放水路の施工方法を示す図である。まずは、自己昇降式作業台船1を施工場所まで曳船等で曳航する。なお、自走式の自己昇降式作業台船1であってもよい。自己昇降式作業台船1は、図示を省略するジャッキを用いて、レグ3に沿って架台5を昇降させることができる。したがって、レグ3を海底11に固定して、架台5を海上に設置することができる。
【0024】
架台5上には、クレーン7が設置される。クレーン7を用いて鋼管矢板を打設することができる。鋼管矢板は、例えば、クレーン7で水中バイブロハンマを吊下げ、水中バイブロハンマによって、海底11の矢板設置予定位置に打ち込まれる。複数の鋼管矢板を例えば円形に配置することで、水中に鋼管矢板井筒9を構築する。
【0025】
次に、鋼管矢板井筒9の内部を掘削し、掘削基盤13を施工する。掘削基盤13には、ガイド杭23が打設される。ここで、複数のガイド杭23は、それぞれ掘削基盤13からの長さが異なるように設置される。また、ガイド杭23は、少なくも3本配置することが望ましい。この場合、3本のガイド杭23の高さをすべて変えることが望ましい。
【0026】
次に、曲部付管体構造体27を吊降ろし、掘削基盤13上に設置する。曲部付管体構造体27は、曲部付管体29と、曲部付管体29の受け台31とが一体化されたものである。曲部付管体29は、一方の端部が上方に向けて形成され、他方の端部が略垂直に曲がって略水平方向に向けて形成される。すなわち、曲部付管体構造体27の側方に向けて、曲部付管体29の端部が配置され、当該端部には連結部材29aが設けられる。連結部材29aは、後述する横坑と接続される部位である。
【0027】
曲部付管体構造体27の下部には、嵌合部33が設けられる。嵌合部33は、ガイド杭23の位置に応じた位置に設けられる凹部である。すなわち、曲部付管体構造体27は、ガイド杭23と嵌合部33とを嵌合させて、掘削基盤13上に設置される。
【0028】
ここで、嵌合部33の深さは、対応するガイド杭23の長さに応じて設定される。すなわち、長いガイド杭23が嵌合する嵌合部33は、ガイド杭23の長さに応じて深さが深く、短いガイド杭23が嵌合する嵌合部33は、ガイド杭23の長さに応じて深さが浅い。
【0029】
ガイド杭23の長さが互いに異なるため、曲部付管体構造体27を吊り下ろす際、ガイド杭23と嵌合部33との嵌合が、それぞれ別々のタイミングで行われる。このため、位置合わせが容易である。なお、嵌合部33の下端は、テーパ上に拡開されているため、位置決めが容易である。
【0030】
なお、複数のガイド杭23の内の一本は、連結部材29a側に配置し、他のガイド杭23を、連結部材29aから離れた位置に配置することが望ましい。このようにすることで、連結部材29aの位置を正確に位置決めすることができる。
【0031】
なお、曲部付管体構造体27の上部には、複数の視準棒37が接合される。視準棒37の位置を陸上から計測することで、曲部付管体構造体27の設置位置および姿勢を確認することができる。
【0032】
完全に曲部付管体構造体27を掘削基盤13上に設置した状態で、ガイド杭23の上端が、嵌合部33の天面と接触する。したがって、ガイド杭23は、曲部付管体構造体27の支持部材としても機能する。すなわち、端部に連結部材29aが設けられた曲部付管体29が水中に設置される。なお、完全に曲部付管体構造体27を掘削基盤13上に設置すると、視準棒37は撤去される。
【0033】
次に、
図2に示すように、曲部付管体29の周囲に、中詰材43を充填する。中詰材43は、水中不分離性セメントミルクであり、JIS R5201によるフロー値が320〜380mmであることが望ましい。このようにすることで、鋼材からなる受け台31の内部に中詰材43を容易に充填することができる。
【0034】
以上により、曲部付管体29の設置が完了し、その後、自己昇降式作業台船1を移動させる。
【0035】
図3は、連結部材29aの正面図(中詰材43は図示せず)であり、
図4は
図3のA−A線断面図である。なお、以下の図において、鋼管矢板井筒9の図示を省略する。連結部材29aには、複数の視準室15が配置される。図示した例では、視準室15が3か所併設される。
【0036】
図4に示すように、視準室15は、視準板17、アクリル板19、発泡モルタル21等で構成される。視準板17は、所定の配列で、文字や記号などが付されている。したがって、当該文字や記号によって、それに応じた視準板17における位置を把握することができる。
【0037】
視準板17の表面には、透明なアクリル板19が貼り付けられる。アクリル板19によって、視準板17の表面に土砂やモルタルなどが付着することがない。アクリル板19の表面には、発泡モルタル21が設けられる。発泡モルタル21によって、アクリル板19の破損等を防止することができる。
【0038】
次に、連結部材29aと横坑との相対的な位置検出方法について説明する。
図5(a)は、掘進機51によって横坑49を構築する状態を示す図である。まず、掘進機51を接続対象の曲部付管体29(連結部材29a)方向に向けて掘進させて(図中矢印B)、横坑49を構築する。
【0039】
連結部材29aから所定距離離れた位置まで掘進すると、
図5(b)に示すように、掘進機51を停止させ、横坑49または掘進機51から、連結部材29aにあらかじめ設けられた視準室15まで、削孔ロッド53で先行削孔する。この際、複数の削孔ロッド53を接続しながら連結部材29aに向けて先行削孔し(図中矢印C)、所定の間隔で(例えば削孔ロッド53を1本接続するごとに)、削孔ロッド53の先端位置を確認する。削孔ロッド53の先端位置は、削孔ロッド53内に計測装置を挿入し、掘進機51の位置からの変位を測定することで測定される。
【0040】
図6は、削孔ロッド53の先端が、視準室15へ到達した状態を示す断面図である。削孔ロッド53の押し当て力や回転抵抗を計測することで、削孔ロッド53が、中詰材43(水中不分離セメント)、発泡モルタル21、アクリル板19のいずれの位置を削孔しているか把握することができる。削孔ロッド53が、発泡モルタル21を完全に削孔した後、削孔ロッド53の削孔を停止する。
【0041】
次に、削孔ロッド53を引き抜き、
図7に示すように、先行削孔された孔55に計測管57を挿入する。計測管57も複数のロッドを継ぎ足して連結部材29aに向けて延出する(図中矢印D)。
【0042】
図8(a)は、計測管57の先端部近傍における断面図である。計測管57は、内管57aと外管57bとからなる2重管である。なお、内管57aと外管57bの先端は、孔55への挿入性を高めるため、斜めにカットされる。
【0043】
内管57aは、外管57bの内部に挿入され、内管57aと外管57bとの間には隙間が設けられる。計測管57を孔55に挿入する際には、掘進機51から計測管57へ水が送られる。水は、内管57aの内部から先端に向けて送られる(図中矢印E)。内管57aの先端から流出した水は、内管57aと外管57bとの間から掘進機51側に戻される。
【0044】
このように削孔水を送水することで、内管57aの内部に異物が混入することを抑制することができる。したがって、内管57aの内部をクリーンに保つことができる。
【0045】
計測管57の挿入時においても、所定の間隔で(例えば計測管を2本接続するごとに)、計測管57の先端位置を確認する。計測管57の先端位置は、計測管57内に計測装置を挿入し、掘進機51の位置からの変位を測定することで測定される。
【0046】
計測管57の先端が視準室15まで到達すると、
図8(b)に示すように、内管57aの内部に撮像装置63が計測管57の先端近傍まで挿入される(図中矢印F)。撮像装置63は、視準位置検出装置であって、例えばカメラである。計測管57の内部に配置される撮像装置63によって、視準室15の内部における視準板17を撮像し、視準板17における文字または記号(視準点)を把握することができる。なお、視準室15と視準位置検出装置の組み合わせとしては、例えば、視準室として外周に隔壁を設置して、超音距離測定装置により隔壁までの距離を測定する組合せ、視準室として反射ターゲットを設置しておいて、光波距離測定装置によりターゲットまでの距離を測定する組合せにより、位置を検出する方法を代用することができる。
【0047】
なお、撮像装置63の先端に汚れが付着すると、視準点の把握が困難となる。このため、外管57bには、洗浄ライン59が設けられ、必要に応じて、撮像装置63による視準点の検出時に、外管57bの内部に配置された洗浄ライン59に水を流し、計測管57の先端部及び撮像装置63を洗浄することができる。
【0048】
前述したように、計測管57の先端位置は、掘進機51側からあらかじめ計測される。また、計測管57によって計測された視準点によって、計測管57の先端位置が、曲部付管体29(連結部材29a)に対して、どの位置にあるかを把握することができる。したがって、計測管57の位置と視準点とから、横坑49と曲部付管体29の相対位置を検出することができる。
【0049】
その後、外管57bから内管57aを引き抜いて、外管57bにあらかじめ設けられるパッカーライン61に充填材を流してパッカー65を膨らませる。これにより、計測管57(外管57b)内部がパッカーで閉塞される。この後、計測管57(外管57b)を引き抜く。このようにすることで、計測管57を引き抜く際に、内部に異物等が侵入することがない。
【0050】
掘進機51と曲部付管体29の相対位置関係が把握された後、掘進機51を必要に応じて進路を調整しながら、再度、連結部材29aに向けて掘進を行う。なお、所定の距離まで近づいた後、再度(複数回)、上記工程を繰り返して、掘進機51と曲部付管体29との相対位置を計測してもよい。例えば、前述した例では、視準室15が三カ所配置されるため、位置計測を三回行うことができる。したがって、掘進と計測とを繰り返すことで、より精度よく、横坑49を構築することができる。
【0051】
その後、
図10に示すように、曲部付管体29(連結部材29a)に横坑49を接続する。このように、曲部付管体29に横坑49を接続することで、横坑49と曲部付管体29とが接続された放水路70が施工される。なお、曲部付管体29の上部には、放水口71が設置される。また、横坑49の他端は立坑75と接続され、発電所77からの排水を放水することができる。
【0052】
以上説明したように、本実施形態によれば、掘進機51または横坑49から計測管57を延出して、計測管57の内部に配置される撮像装置63によって、容易に、視準室15の内部における視準点を把握することができる。このため、極めて精度よく曲部付管体29の位置を把握しながら横坑49を構築することが可能である。この際、連結部材29aにあらかじめ視準室15を設けておくことで、曲部付管体29を設置した後に、視準室15を設置する必要がない。
【0053】
また、まず削孔ロッド53によって先行削孔を行った後に計測管57を孔55に挿入することで、計測管57の挿入が容易である。なお、計測管57のみで削孔が容易であれば、削孔ロッド53による先行削孔は不要である。
【0054】
また、削孔ロッド53および計測管57による削孔時には、所定の間隔で、ロッドの先端位置を把握することで、それぞれのロッドの位置を正確に検出することができる。
【0055】
また、計測管57を2重管として、内管57aに水を送りながら孔55に挿入することで、内管57aの内部に異物等が侵入することを抑制することができる。また、計測管57を引き抜く際には、計測管57の先端部近傍をパッカー65で閉塞することで、計測管57の内部への異物の侵入を防ぐことができる。
【0056】
また、外管57bに洗浄ラインを設けることで、撮像装置63を洗浄することができる。このため、視準点の位置を確実に把握することができる。
【0057】
また、視準室15を複数配置して、計測工程と掘進工程を複数回繰り返すことで、例えば掘進機の前進時に、位置を微調整しながら掘進することもできる。
【0058】
なお、放水路70は、発電所77以外にも、工場等の取放水口等を構築する場合に用いることができる。また、水中に放水路70を構築したが、同様の方法で地中に構築してもよい。また、管体として曲部付管体29ではなく、直管であってもよい。
【0059】
次に、第2の実施形態について説明する。
図11は、曲部付管体構造体27の連結部材29aの位置を検出する方法を示す図である。本実施形態では、あらかじめ、曲部付管体構造体27には、計測管35が配置される。計測管35の一端は、曲部付管体29の連結部材29a近傍に接合される。計測管35の下端(連結部材29a)には、図示を省略した視準室15が配置される。なお、本実施形態では、視準室15には発泡モルタルが設けられず、計測管35の下端に直接アクリル板19または視準板17が配置される。
【0060】
計測管35の上端は、気中に露出する。架台5には、計測器41が配置される。計測管35の内部の水を排水し、計測管35の上方から、計測器41によって、計測管35の下方の視準室15を計測することが可能である。この際、計測管35は、架台5等とは接触しない。このため、計測管35が、波などの影響で多少動いたとしても、計測器41がその影響を受けないため、視準点の位置を正確に把握することができる。
【0061】
また、計測器41の位置を陸上から計測することで、より詳細に、曲部付管体29の連結部材29aの位置を把握することができる。完全に曲部付管体29の連結部材29aの位置が把握されたのち、中詰材43から露出している計測管35は撤去される。
【0062】
以上、第2の実施形態によれば、計測管35の位置と視準点とから、曲部付管体29の位置を正確に検出することができる。なお、本実施形態においても、管体は、曲部付管体29でなくてもよく、また、管体は、水中ではなく地中に設置されてもよい。
【0063】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。