特許 7175733 シールドトンネルの施工状況表示装置及び施工状況表示方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-11

(45)【発行日】2022-11-21

(54)【発明の名称】シールドトンネルの施工状況表示装置及び施工状況表示方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20221114BHJP

【ＦＩ】

E21D9/06 301Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018230107

(22)【出願日】2018-12-07

(65)【公開番号】P2020090877

(43)【公開日】2020-06-11

【審査請求日】2021-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000001317

【氏名又は名称】株式会社熊谷組

(74)【代理人】

【識別番号】100141243

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 靖夫

(72)【発明者】

【氏名】河越 勝

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０１７３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１９２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９８４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０５４８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０６２４７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １／００－９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シールドマシンによるシールドトンネルの施工状況を表示手段に表示する施工状況表示装置であって、
シールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を含む移動履歴が記録されたマシン移動履歴情報と、シールドマシンの掘削によりシールドトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを含む設置履歴が記録されたリング設置履歴情報とを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記各情報に基づいて、シールドマシンが始発竪坑から移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及び、シールドマシンが掘進する毎に設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング設置履歴線を前記表示手段に表示する表示処理手段と、
前記表示手段に表示されたマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示倍率を変化させる縮尺処理手段と、を備え
前記縮尺処理手段は、前記表示手段に表示される前記マシン移動履歴線及び前記リング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更可能としたことを特徴とする施工状況表示装置。

【請求項2】

前記表示処理手段は、シールドマシンの進行方向を前記表示手段の長手方向に向けて表示することを特徴とする請求項１に記載の施工状況表示装置。

【請求項3】

前記リング設置履歴情報は、前記セグメントリングの設置により設置位置及び進行方向とともに日時を紐づけて記録され、
前記表示処理手段は、前記リング設置履歴線を前記表示手段に表示するときに、連続する異なる日について異なる色彩で表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の施工状況表示装置。

【請求項4】

前記表示処理手段は、前記記憶手段に記憶された前記各情報に基づいて、マシン移動履歴線及びリング設置履歴線とともに、セグメントリングが一つ構築される毎のシールドマシンの進行方向及びセグメントリングの方向を矢印で前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の施工状況表示装置。

【請求項5】

前記表示処理手段は、前記表示手段に表示される前記マシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示箇所と表示倍率を変更可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載の施工状況表示装置。

【請求項6】

コンピュータにより実行され、シールドマシンによるシールドトンネルの施工状況を表示手段に表示する施工状況表示方法であって、
前記コンピュータに記録されたシールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を含む移動履歴と、シールドマシンの掘削によりシールドトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを含む設置履歴が記録されたリング設置履歴情報とに基づいて、前記表示手段にシールドマシンが始発竪坑から移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及びシールドマシンが掘進する毎に設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング設置履歴線を表示し、
前記表示手段に表示されたマシン移動履歴線及びリング設置履歴線を、ユーザーの操作に基づいて、表示倍率を変更可能とし、
前記マシン移動履歴線及びリング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更して表示可能としたことを特徴とする施工状況表示方法。

【請求項7】

前記表示手段の長手方向に前記シールドマシンの進行方向を向けて前記マシン移動履歴線及び前記リング設置履歴線を表示することを特徴とする請求項６に記載の施工状況表示方法。

【請求項8】

前記リング設置履歴線において、連続する異なる日に設置された前記セグメントリングの設置履歴については異なる色彩を用いて表示することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の施工状況表示方法。

【請求項9】

前記マシン移動履歴線及び前記リング設置履歴線とともに、セグメントリングが一つ構築される毎のシールドマシンの進行方向及びセグメントリングの方向を矢印で表示することを特徴とする請求項６乃至請求項８いずれかに記載の施工状況表示方法。

【請求項10】

ユーザーが前記表示手段に触れた状態で所定の操作をすることにより、前記表示手段に表示された前記マシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示箇所や表示倍率を変更して表示可能とすることを特徴とする請求項６乃至請求項９いずれかに記載の施工状況表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールドトンネルの施工状況表示装置及び施工状況表示方法に関し、シールドトンネルの施工状態を容易に確認可能なシールドトンネルの施工状況表示装置及び施工状況表示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、シールドトンネルは、施工計画線に基づいてシールドマシンを移動させ、地盤を掘削しながら、掘削箇所にセグメントリングを配置し、順次シールドマシンの進行毎にセグメントリングを連結していくことで形成される。このようなシールドトンネルの施工は、シールドマシンの進行、セグメントリングの設置等の所定の工程が実施される毎に測量し、ＣＡＤ等の作図ソフトを用いて設置されたシールドマシンの立体図やセグメントリングの立体図を作図し、得られたシールドマシンやセグメントリングの立体図をもとにして、シールドマシン及びセグメントリングの位置を平面図、縦断図、断面図等として作図し、施工計画線からのずれを確認しながら進められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１４９３９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の図面の作成では、シールドトンネルの特性上奥行方向の長さが著しく長いため、長尺な特殊な紙面上に手作業により作図する必要があり、多くの時間と手間を要し、作業現場で現在の施工状況を容易に確認できないという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みて、シールドトンネルの施工状況を容易に確認可能な施工状況表示装置及び施工状況表示方法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】

【0005】

上記課題を解決するための施工状況表示装置の構成として、シールドマシンによるシールドトンネルの施工状況を表示手段に表示する施工状況表示装置であって、シールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を含む移動履歴が記録されたマシン移動履歴情報と、シールドマシンの掘削によりシールドトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを含む設置履歴が記録されたリング設置履歴情報とを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された各情報に基づいて、シールドマシンが始発竪坑から移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及び、シールドマシンが掘進する毎に設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング設置履歴線を表示手段に表示する表示処理手段と、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示倍率を変化させる縮尺処理手段とを備え、縮尺処理手段は、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更可能とした。
本構成によれば、容易にシールドトンネルの施工状況が確認できるので、シールドトンネルの施工における作業効率を格段に向上させることができる。また、人手による計算や作図が不要となるため、計算ミスや作図ミスを低減することができる。必要に応じて縦横の倍率が自由に設定できるため、曲率の変化等に対する適応性が高い。これらの結果として、蛇行量の低減と、シールドマシンの掘削に伴なうセグメントの割れや欠けの防止に寄与し、トンネルの品質を向上させることができ、業務時間の短縮に寄与する。また、縮尺処理手段は、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更可能としたことにより、曲率の変化に対する適応性が向上する。
また、施工状況表示装置の他の構成として、表示処理手段は、シールドマシンの進行方向を表示手段の長手方向に向けて表示することにより、広い範囲で施工状況を確認することができる。
また、施工状況表示装置の他の構成として、リング設置履歴情報は、セグメントリングの設置により設置位置及び進行方向とともに日時を紐づけて記録され、表示処理手段は、リング設置履歴線を表示手段に表示するときに、連続する異なる日について異なる色彩で表示することにより、設置されたセグメントリングの状況を容易に把握することができる。
また、施工状況表示装置の他の構成として、表示処理手段は、記憶手段に記憶された各情報に基づいて、マシン移動履歴線及びリング設置履歴線とともに、セグメントリングが一つ構築される毎のシールドマシンの進行方向及びセグメントリングの方向を矢印で前記表示手段に表示するようにした。
また、施工状況表示装置の他の構成として、表示処理手段は、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示箇所と表示倍率を変更可能としたことにより、施工状況を詳細に確認することができ、常に最適な方法でシールドトンネルの施工を継続できる。
また、上記課題を解決するための施工状況表示方法の態様として、コンピュータにより実行され、シールドマシンによるシールドトンネルの施工状況を表示手段に表示する施工状況表示方法であって、
前記コンピュータに記録されたシールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を含む移動履歴と、シールドマシンの掘削によりシールドトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを含む設置履歴が記録されたリング設置履歴情報とに基づいて、表示手段にシールドマシンが始発竪坑から移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及びシールドマシンが掘進する毎に設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング設置履歴線を表示し、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線を、ユーザーの操作に基づいて、表示倍率を変更可能とし、マシン移動履歴線及びリング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更して表示可能とした。
また、施工状況表示方法の他の態様として、表示手段の長手方向にシールドマシンの進行方向を向けてマシン移動履歴線及びリング設置履歴線を表示したり、リング設置履歴線において、連続する異なる日に設置されたセグメントリングの設置履歴については異なる色彩を用いて表示したり、マシン移動履歴線及びリング設置履歴線とともに、セグメントリングが一つ構築される毎のシールドマシンの進行方向及びセグメントリングの方向を矢印で表示したり、ユーザーが表示手段に触れた状態で所定の操作をすることにより、表示手段に表示されたマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示箇所や表示倍率を変更して表示可能としたりすると良い。

【0006】

なお、上記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】施工状況表示装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。

【図2】施工状況表示装置のブロック図である。

【図3】施工状況表示装置が計画線情報及び施工状況情報を取得するためのシステムの一例を示す図である。

【図4】シールドマシン及びセグメント壁の構造を示す図である。

【図5】施工状況作図装置のブロック図である。

【図6】施工状況表示装置の表示手段に表示される施工図の一例を示している。

【図7】施工状況表示装置に表示された施工状況の表示画面の一例を示す図である。

【0008】

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、施工状況表示装置１０の一実施形態を示す概略構成図である。施工状況表示装置１０は、本実施形態に係るシールドトンネルの施工状況表示方法を実行する所謂コンピュータであって、演算処理手段１１としてのＣＰＵ、記憶手段１２としてのＲＯＭ，ＲＡＭ、通信手段１３としての入出力インターフェイス、ユーザーに情報を表示する表示手段１４としてのモニター、及びユーザーによる操作を可能にする入力手段１５とを備える。

【0010】

施工状況表示装置１０は、シールドトンネルの掘削に係る施工計画線情報（以下、計画線情報という）及び施工状況情報とを読み込み、計画線及び施工状況を表示手段１４に表示するとともに、ユーザーの入力手段１５の操作により表示手段１４に表示された計画線及びシールドマシンやセグメントリングの状況を拡大縮小などして表示可能に構成される。

【0011】

施工状況表示装置１０には、上述の演算処理手段１１、記憶手段１２、通信手段１３、表示手段１４及び入力手段１５等が一体に構成されたオールインワンコンピュータ、例えば、小型のノート型パソコンやタブレット型端末装置、或いはスマートフォン等の利用が好適である。このような携帯型端末装置を用いることにより、事務所、作業現場等、場所及び時間を問わずに、シールドトンネルの施工状況を容易に確認できる。特に、タブレット型端末を施工状況表示装置１０として利用することにより視認性及び可搬性に優れ、特に好適である。

【0012】

なお、以下の説明では、施工状況表示装置１０に、可搬性に優れたタブレット型端末を利用した場合について説明する。タブレット型端末では、表示手段１４としてのモニターは、所謂タッチパネルとして構成され、入力手段１５を含む表示入力手段として機能する。

【0013】

記憶手段１２には、計画線情報及び施工状況情報と、計画線情報及び施工状況情報を表示手段１４に表示するための表示プログラムが記憶される。この記憶手段１２に記憶された表示プログラムを演算処理手段１１であるＣＰＵが処理を実行することにより、施工状況表示装置１０を後述の各手段として機能させる。

【0014】

図２は、施工状況表示装置１０の手段を示すブロック図である。図３は、施工状況表示装置１０が計画線情報及び施工状況情報を取得するためのシステムの一例を示している。
図２（ａ）に示すように、施工状況表示装置１０は、例えば、計画線情報及び施工状況情報等のデータを取得するデータ取得手段２０と、読み込んだデータを表示手段１４に表示するための表示処理手段３０と、入力操作判別手段２４とを備える。

【0015】

データ取得手段２０は、計画線及び施工状況を表示手段１４に表示するための計画線情報及び施工状況情報を取得するための処理を実行する。図３に示すように、データ取得手段２０は、例えば、インターネットと接続可能に設けられ、サーバーとして機能する施工状況作図装置１００と通信手段１３を介して接続され、施工状況作図装置１００から計画線情報及び施工状況情報を取得し、記憶手段１２に記憶する。なお、施工状況作図装置１００については後述する。

【0016】

ここで計画線情報及び施工状況情報について説明する。計画線情報とは、例えば、シールドマシンが搬入される始発竪坑に設定される基準点からシールドマシンが搬出される到達竪坑に設定される基準点との間を３次元の位置座標であらわした３次元位置座標データからなる。即ち、計画線情報は、始発竪坑の基準点を原点とし、この基準点から最初にシールドマシンに設定されるシールドマシンの進行方向である前後方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸などとしてシールドマシンの通過予定位置をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に属する変数として３次元座標であらわしたものである。

【0017】

施工状況情報は、実際にシールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を記録したマシン移動履歴情報及びシールドマシンの掘削によりトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを記録したリング設置履歴情報とを含んで構成される。マシン移動履歴情報及びリング設置履歴情報は、施工途中で実施される測量される毎に更新される。

【0018】

マシン移動履歴情報は、シールドマシンの移動した軌跡を立体図として表示可能な３次元データからなり、シールドマシンの進行した位置情報及び進行した方向情報を含む情報である。なお、シールドマシンの進行方向は、シールドマシンを進行させ、その位置を測量したときの切羽の向く方向をいい、以下この方向をマシン方向という。
リング設置履歴情報は、セグメントリングを連結してシールドトンネル内に構築されたセグメント壁５８Ａの立体図を表示可能な３次元データからなり、一つのセグメントリングが形成される毎の位置情報及び方向情報を含む情報である。セグメントリングの方向とは、セグメントリングの先端面の向く方向いい、以下この方向をリング方向という。

【0019】

入力操作判別手段２４は、ユーザーが入力手段１５を操作したときの、入力操作を判別するための処理を判定する。本実施形態のようにタブレット端末を用いた場合、その利点を生かし、表示手段１４でもある入力手段１５を直接的に指で操作し、その操作に応じてユーザーの所望の表示となるように入力可能に構成される。

【0020】

入力操作判別手段２４は、例えば、表示手段１４の特定の１箇所を短時間叩く操作を行ったとき（以下この操作をタップという）は、タップされた位置を表示手段１４の中心に移動させるものとして処理する。また、タップされた位置が表示手段１４に表示されたボタンである場合には、該ボタンが選択されたものとして処理する。

【0021】

また、表示手段１４の任意の箇所を指で触れ、触れた状態を維持したまま所望の方向に動かす操作を行ったとき（以下この操作をスワイプという）は、スワイプされた方向に現在の表示位置を移動させて、隠れていた部分を表示するものとして処理する。

【0022】

また、表示手段１４の二か所を２本の指で触れ、２本の指の距離を広げるように表示手段１４をなぞった後に指を表示手段１４から離したとき（以下この操作をピンチアウトという）場合には、最初に２本の指で表示手段１４を触れた位置の直線距離を検出するとともに、２本の指が表示手段１４から離れたときの位置の直線距離を検出し、最初に２本の指で触れたときの直線距離で、表示手段１４から２本の指が離れたときの直線距離を除したときの倍率で拡大するものとして処理する。また、表示手段１４の二か所を２本の指で触れ、２本の指の距離を狭めるように表示手段１４をなぞった後に指を表示手段１４から離したとき（以下この操作をピンチインという）場合には、最初に２本の指で表示手段１４を触れた位置の直線距離を検出するとともに、２本の指が表示手段１４から離れたときの位置の直線距離を検出し、最初に２本の指で触れたときの直線距離で、表示手段１４から２本の指が離れたときの直線距離を除したときの倍率で縮小するものとして処理する。

【0023】

なお、上記操作は、施工状態を表示手段１４に表示し、現在の状況を確認するために、ユーザーが行う操作の一部を示したものであって、これに限定されず、適宜入力操作を判別する機能を付加すれば良い。

【0024】

表示処理手段３０は、入力手段１５から入力された指令に基づいて、記憶手段１２に記憶された施工計画線情報及び施工状況情報に基づいて、シールマシンの移動した位置及び各位置における方向や、各セグメントリングの配置された位置及び各位置における方向を表示手段１４に表示するための処理を実行する。

【0025】

図２（ｂ）に示すように、表示処理手段３０は、断面処理部３２と、縮尺処理部３４と、拡縮処理部３６とを備える。図２（ｃ）に示すように、断面処理部３２は、ｘｙ断面処理部３２Ａ、ｘｚ断面処理部３２Ｂを備え、立体図を表示可能な３次元データである計画線情報及び施工状況情報から情報を抽出し、計画線及び施工状況の断面を表示手段１４に表示するための処理を実行する。

【0026】

例えば、ｘｙ断面処理部３２Ａは、計画線情報及び施工状況情報からｘｙ断面に含まれる情報を抽出し、ｘｙ断面に含まれる計画線、ｘｙ断面に含まれるシールドマシンの移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及び設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング配置履歴線を表示するとともに、セグメントリングが一つ構築される毎のマシン方向及びリング方向とを、例えば、矢印などで表示する。ｘｚ断面処理部３２Ｂは、計画線情報及び施工状況情報からｘｚ断面に含まれる情報を抽出し、ｘｚ断面に含まれる計画線、ｘｚ断面に含まれるシールドマシンの移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及び設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング配置履歴線を表示するとともに、セグメントリングが一つ構築される毎のマシン方向及びリング方向とを、例えば、矢印などで表示する。

【0027】

また、断面処理部３２では、各断面の表示においてリング配置履歴線を表示する場合、少なくとも連続する日の色彩が異なるように色彩を変えてリング配置履歴線を表示する。
表示処理手段３０は、断面処理部３２のｘｙ断面処理部３２Ａ及びｘｚ断面処理部３２Ｂにおいて設定されたｘ方向、即ちシールドトンネルの奥行方向が表示手段１４における長手方向に沿うように、表示手段１４に表示する。

【0028】

縮尺処理部３４は、例えば、入力手段１５を介してユーザーから入力される指令に基づいて、表示手段１４に表示する計画線及び施工状況の表示位置及び表示倍率の変更を処理する縮尺処理手段として機能する。縮尺処理部３４は、計画線や、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線を表示手段１４に表示する場合に、例えば、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向について所定の縮尺を設定する。シールドンネルは奥行方向（ｘ方向）に長いため、ｙ方向、或いはｚ方向を１としたときに、例えば、ｙ方向やｚ方向に対してｘ方向が１/６等となるようにスケールが設定される。即ち、縮尺処理部３４は、表示手段１４に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線を、表示手段１４の長手方向及び表示手段１４の短手方向のスケール（比率）を変更可能とした。
なお、ｘ方向への倍率は、１/６に限定されず、例えば、１/１００や１/４等であっても良く、適宜変更すれば良い。また、１/６倍や１/４倍等の定倍に限定されず、各方向（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）への倍率を変更可能としても良く、等倍としても良い。

【0029】

拡縮処理部３６は、入力手段１５から入力される指令に基づいて、表示手段１４に表示された計画線や、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線を拡大又は縮小して表示するための処理を実行する。

【0030】

図２（ｄ）に示すように、操作ボタン表示手段２２は、例えば、断面切替ボタン表示部２２Ａと、縮尺切替ボタン表示部２２Ｂとを備え、表示手段１４に表示された計画線及び施工状況の表示断面の切り替えや、表示断面を拡大・縮小させるための入力をユーザーに促すための処理を実行する。

【0031】

断面切替ボタン表示部２２Ａは、表示手段１４に表示された計画線及び施工状況を確認するための断面が、ｘｙ断面か、ｘｚ断面かを示すボタン（以下断面表示ボタンＡという）を表示する。そして、ユーザーが断面表示ボタンＡをタッチすることにより、例えば、表示手段１４に表示する計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線の断面をｘｙ断面→ｘｚ断面→ｘｙ断面→・・・の順に切り替えるための処理を実行する。

【0032】

例えば、表示手段１４に表示されたｘｙ断面の計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線を、ｘｚ断面の計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線に切り替える場合、ユーザーが断面表示ボタンをタッチすることで、断面処理部３２に表示断面を切り替える信号が出力され、ｘｚ断面処理部３２Ｂの処理により表示手段１４にｘｚ断面の計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線をが表示される。

【0033】

縮尺切替ボタン表示部２２Ｂは、表示手段１４に表示されたｘｙ断面の計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線の断面図の縮尺を示すボタン（以下縮尺表示ボタンＢという）を表示し、該縮尺表示ボタンＢをユーザーがタッチすることにより、縮尺率を設定するためのサブメニューを表示手段１４に表示するための処理を実行する。サブメニューには、等倍（１倍）、２倍、４倍、或は１/２倍、１/４倍、１/１００等の縮尺率が表示される。そして、ユーザーがサブメニューに表示された縮尺率をタップし、選択することで選択された縮尺率によって、表示手段１４に表示される計画線及び施工状況の断面図が表示される。なお、縮尺の切り替えは、上記方法に限定されず、例えば直接縮尺率を数値により入力するようにしても良い。

【0034】

最初に表示手段１４に表示される計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線の断面及び縮尺率は、初期設定情報として記憶手段１２に記憶される。

【0035】

図４は、シールドマシン及びセグメント壁の構造を示す図である。図５は、施工状況作図装置１００のブロック図である。図６は、施工状況表示装置１０の表示手段１４に表示される施工図の一例を示している。ここで、図４を参照し、施工状況情報の元となるシールドマシン５１の構造及びセグメントリングについて概説する。

【0036】

シールドマシン５１は、カッターヘッド５２、円筒状の胴筒５３、油圧式の推進ジャッキ５４、カッターヘッド５２の駆動機構５５、中折れジャッキ５６、その他図外のセグメントリング組立装置（エレクター）、制御部、操縦室などを備える。胴筒５３は、前胴５３Ａと後胴５３Ｂとで構成され、中折れ装置を介して連結される。前胴５３Ａ及び後胴５３Ｂは、中折れ装置を構成する中折れジャッキ５６の伸縮により互いの軸線が交差するように屈曲する。後胴５３Ｂの後端部側の内周面には、円周方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された複数の推進ジャッキ５４を備える。

【0037】

シールドマシン５１は、複数の推進ジャッキ５４のピストン５７の伸ばし量を調整することによって前胴５３Ａ及び後胴５３Ｂの進行方向が制御される。また、シールドマシン５１は、中折れジャッキ５６の伸ばし量を調整することにより、後胴５３Ｂに対する前胴５３Ａの屈曲する角度を調整して進行方向を大きく変化させることができる。

【0038】

シールドマシン５１は、例えば図外の始発竪坑から到達竪坑まで掘進するが、当初は始発竪坑内に設けた受板に推進ジャッキ５４のピストン５７の先端を押し当て、ピストン５７を伸ばして受板から得られる反力とともにカッターヘッド５２を回転させることによって前方に推進する。
そして、所定距離前進すると、シールドマシン５１の内部において複数のセグメントピース５８ａをエレクターにより周方向に接合して組み立てたセグメントリング５８をシールドマシン５１の後方に配置し、再びシールドマシン５１を所定距離推進させる。以後、セグメントリング５８の継ぎ足しと、所定の距離の推進を繰り返すことにより、シールドトンネルの掘進が進行するとともに、シールドマシン５１の後方には、複数のセグメントリング５８からなるセグメント壁５８Ａが構築される。また、シールドマシン５１により掘削された地盤５９とセグメント壁５８Ａの外周面との間には、モルタルやコンクリートのような裏込材６０が充填される。なお、図４に示すように、セグメント壁５８Ａの先頭部は、胴筒５３の後胴５３Ｂの後端開口から後胴５３Ｂの内側にセグメントリング５８の所定数分が入り込んだ状態で施工される。

【0039】

シールドマシン５１は、当該シールドマシン５１、及びセグメント壁５８Ａの３次元の位置情報及び方向情報を含む現状情報を計測する図外の光学式測量装置やジャイロ式測量装置などの測量装置９０を備える（図３参照）。図３に示すように、測量装置９０による測量結果は、該測量装置９０に内蔵された通信装置を介してリアルタイムに施工状況作図装置１００に出力され、施工状況作図装置１００の備える記憶手段１２０にシールドマシン５１の現状情報及びセグメント壁５８Ａの現状情報として記憶される。

【0040】

測量結果として入力されたシールドマシン５１の現状情報及びセグメント壁５８Ａの現状情報は、記憶手段１２０に測量履歴としてエクセル等の表形式のファイルとして日時とともに蓄積して記憶される。測量装置９０による測量は、少なくとも一つのセグメントリング５８が設置され、継ぎ足される毎、一日における作業の開始時及び終了時に実施される。なお、あるいは推進ジャッキ５４を５１ストローク分伸ばす毎に測量装置９０による測量結果である位置情報及び方向情報を施工状況作図装置１００に出力するようにしても良い。

【0041】

以下、計画線情報及び施工状況情報を提供する施工状況作図装置１００について説明する。図３に示すように、施工状況作図装置１００は、トンネル内に設けられた所謂Ｗｉ－Ｆｉ等のルーター（無線通信中継手段）を介して測量装置９０及び施工状況表示装置１０と常時接続可能に構成される。

【0042】

図５に示すように、施工状況作図装置１００は、所謂コンピュータであって、演算処理手段１１０としてのＣＰＵ、記憶手段１２０としてのＲＯＭ，ＲＡＭ、無線による通信を可能にする通信手段１３０としての入出力インターフェイス、施工状況の作図作業に利用される入力手段１４０及び表示手段１５０とを備える。記憶手段１２０には、施工計画線情報と、セグメント情報と、シールドマシン情報と、施工状況作図プログラムとがあらかじめ入力，記憶される。

【0043】

また、記憶手段１２０には、測量装置９０からシールドマシン５１の現状情報及びセグメント壁５８Ａの現状情報が記録される。シールドマシン５１の現状情報及びセグメント壁５８Ａの現状情報は、施工状況作図装置１００に入力される毎に日時とともに蓄積される。例えば、施工状況作図装置１００に入力されたシールドマシン５１の現状情報及びセグメント壁５８Ａの現状情報は、エクセルファイル形式等の表形式で記録される。

【0044】

施工計画線情報は、例えば、シールドマシンが搬入される始発竪坑に設定される基準点からシールドマシンが搬出される到達竪坑に設定される基準点との間を３次元の位置座標であらわした３次元位置座標データからなる。例えば、施工計画線情報は、始発竪坑の基準点を原点とし、この基準点から最初にシールドマシン５１に設定されるシールドマシン５１の進行方向である前後方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸などとしてシールドマシン５１の通過予定位置をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に属する変数として３次元座標であらわしたものである。なお、施工計画線情報を構成する３次元座標データの座標系は、地球の中心を基準とするＧＰＳによるグローバル座標系、始発竪坑の基準点を原点とする座標系等のいずれであっても良い。

【0045】

セグメント情報は、セグメントピースデータと、セグメントデータとを含んで構成される。セグメントピースデータは、利用可能なセグメントピース５８ａの形状及び寸法等を番号付けしてデータベース化したものである。セグメントピース５８ａの形状には、セグメント同士の連結面が平行なものや、連結面が所定角度で傾斜したテーパー状のもの等がある。
セグメントデータは、セグメントピースデータに登録された複数のセグメントピース５８ａを組み合わせてセグメントリング５８を組み立てたときのセグメントピース５８ａの組み合わせ番号や、組み合わせ番号に対応したセグメントリング５８の中心線の長さ及び方向（組み立て向き）をデータベース化したものである。

【0046】

セグメントリング５８の長さとは、複数のセグメントピース５８ａにより環状に構成されたセグメントリング５８の一端側の連結面の中心と、他端側の連結面の中心とを結ぶ線分の長さを言う。また、セグメント８の方向とは、セグメントリング５８の一端側の連結面の中心と他端側の連結面の中心とを結ぶ線分の一端側の連結面に対する角度、又は前記線分の他端側の連結面に対する角度を言う。つまり、角度が０度以外の場合には、セグメント壁５８Ａを構築するときに組み付け向きが設定される。

【0047】

シールドマシン情報は、シールドマシン５１の全長等の主要部の寸法、カッターヘッド２の外径及び長さ等の寸法、前胴５３Ａ及び後胴５３Ｂの外径，内径及び長さ等の寸法、推進ジャッキ５４のストローク長さ、中折れ許容角度、カッターヘッド５２を回転させて掘進するときのシールドマシン５１のローリング量等を含む。

【0048】

図６に示すように、演算処理手段１１０としてのＣＰＵが、施工状況作図プログラムを実行することにより、施工状況作図装置１００を施工計画線出力処理手段１０２、シールドマシン現状出力処理手段１０４、セグメント現状出力処理手段１０６として機能させる。

【0049】

施工計画線出力処理手段１０２は、記憶手段１２０に記憶された上記施工計画線情報を読み込み、施工状況表示装置１０の表示手段１４に表示可能な施工計画情報を出力する。

【0050】

シールドマシン現状出力処理手段１０４は、上述したシールドマシン５１の現状情報として施工状況作図装置１００に入力されたシールドマシン５１の現状における３次元の位置情報及び方向情報と、記憶手段１２０に記憶されたシールドマシン情報とに基づいて、シールドマシン５１の現状位置における３次元の現状図データを記憶手段１２０に出力される。シールドマシン５１の現状図データは、現状の位置情報及び方向情報と、シールドマシン５１の中心線の位置及び方向とを一致させることにより生成され、シールドマシン５１の前胴５３Ａの外形形状、及び、後胴５３Ｂの外形形状及び内形形状が３次元の立体図を表示可能なデータとして構成される。シールドマシンの現状図データは、記憶手段１２０に出力される毎に、その出力された日時とともにマシン移動履歴情報として記憶手段１２０に蓄積される。

【0051】

セグメント現状出力処理手段１０６は、セグメント壁５８Ａの現状情報として入力されたセグメント壁５８Ａの現状における３次元の位置情報及び方向情報と、記憶手段１２０に記憶されたセグメント情報とに基づいて、セグメント壁５８Ａの現状位置における３次元の現状図データを記憶手段１２０に出力する。セグメント壁５８Ａの現状図データは、現状の位置情報及び方向情報にセグメント壁５８Ａを構成するセグメントリング５８の中心線の位置及び方向を一致させることにより生成され、セグメント壁５８Ａの外形形状、及び、内形形状が３次元の立体図を表示可能なデータとして構成される。セグメント壁５８Ａの現状図データは、記憶手段１２０に出力される毎に、その出力された日時とともにリング設置履歴情報として記憶手段１２０に蓄積される。

【0052】

図７は、施工状況表示装置に表示された施工状況の表示画面の一例を示す図である。
以下、図７を参照し、施工状況表示装置１０により施工状況の確認する方法、即ち、施工状況表示装置１０の操作方法について説明する。
例えば、ユーザーが、表示手段１４に表示された施工状況表示プログラムを実行するための図外のアイコンをタップする。これにより、施工状況表示プログラムが起動する。

【0053】

施工状況表示プログラムが起動すると、まず、データ取得手段２０により、通信手段１３を介して施工状況作図装置１００に接続され、施工計画線情報と、施工状況情報であるマシン移動履歴情報及びリング設置履歴情報とが施工状況作図装置１００から取得される。これにより、施工状況表示装置１０の記憶手段１２に、施工計画線情報、マシン移動履歴情報、リング設置履歴情報が記憶される。

【0054】

次に、表示処理手段３０が、記憶手段１２に初期表示設定として記憶された情報（ここでは、図７に示すように、表示断面がｘｚ断面、縮尺率がｘ方向に１/１００、ｚ方向に１とする）に基づいて、施工計画線情報、マシン移動履歴情報、リング設置履歴情報を処理する。これにより、図７に示すように、表示手段１４に施工計画線、マシン移動履歴線及びマシン方向、リング設置履歴線及びリング方向が表示される。

【0055】

まず、表示手段１４に表示された施工計画線、マシン移動履歴線、及びリング設置履歴線等の特定の位置を表示手段１４の中央に移動させたい場合には、中央に移動させたい場所をタップすることで表示位置が移動する。

【0056】

次に、表示断面を変更する場合について説明する。表示手段１４に表示された断面表示ボタンＡをユーザーが指でタップすることにより、縮尺を維持したまま、表示断面がｘｚ断面からｘｙ断面へと変更される。

【0057】

次に、施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線の表示倍率を変更する場合について説明する。表示手段１４に表示された施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線を直接ピンチイン・ピンチアウトの操作をすることでその部分を縮小・拡大表示することができる。

【0058】

次に、施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線の縮尺を変更する場合について説明する。縮尺を変更する場合には、縮尺表示ボタンＢの倍率を示す数字をユーザーが指でタップすることにより、プルダウンメニューが表示され、プルダウンメニューに設定された複数の縮尺率の中から一つを選択することで縮尺を変更することができる。

【0059】

次に、現在、表示手段１４に表示されている施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線の表示位置を移動させる場合について説明する。表示位置を移動させる場合には、表示手段１４の何れかを指で触れ、例えば、表示手段１４の長手方向にスワイプの操作を行うことで、表示位置を移動させることができる。

【0060】

以上説明したように、本実施形態に係る施工状況表示装置１０によれば、シールドトンネルの施工において、人手が介在することなく、現在の施工状況の施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線を表示手段１４に表示できるため、作業者が容易に施工状況を視認することができる。これにより、シールドトンネルの施工にかかる作業効率を格段に向上させることができる。
また、上述のように、施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線等の作図において人手による計算や作図が不要となるため、計算ミスや作図ミスを低減することができる。
加えて、表示手段１４に表示する施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線を必要に応じて倍率が自由に設定できるため、トンネルの曲がり部分における施工状況が確認し易くなり、特に曲率の変化等に対する適応性が高い。これらの結果として、シールドマシンの進行時の蛇行量の低減と、シールドマシンの掘削に伴なうセグメントの割れや欠けの防止に寄与し、トンネルの品質を向上させ、ひいては業務時間の短縮に寄与することになる。

【0061】

また、上記実施形態では、施工において必要とされる情報が、インターネット上のサーバーに置かれるため、複数のユーザーがいつ、どこででもそれぞれ作業状況を確認することができるとともに、作業状況を共有できるため、作業効率を向上させることができる。

【0062】

また、上記実施形態では、施工計画線情報を施工状況作図装置１００から取得するものとして説明したが、あらかじめ施工状況表示装置１０に記憶させておいても良い。即ち、工事の進捗により変化する施工状況情報のみ施工状況作図装置１００により処理し、施工状況表示装置１０取得するようにしても良い。

【0063】

また、本実施形態では、計画線情報及び施工状況情報を外部に設けた施工状況作図装置１００から取得するものとして説明したが、施工状況作図装置１００で実行される処理を施工状況表示装置１０の内部において実行するようにしても良い。

【符号の説明】

【0064】

１０ 施工状況表示装置、１２ 記憶手段、２４ 入力操作判別手段、
３０ 表示処理手段、９０ 測量装置、１００ 施工状況作図装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】