JP7708613B2 - 測量用ターゲットの回収装置および回収方法 - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 ウェブサイトの掲載日 令和３年８月２日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｊｓｃｅ２０２１／ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔ＿ｌｏｇｉｎ？ｌａｎｇ＝ｊａ

本発明は、測量用ターゲットの回収装置および回収方法に関する。

トンネルを構築する工法として、ＮＡＴＭ工法(New Austrian Tunneling Method)が知
られている。ＮＡＴＭ工法においては、切羽の近傍に吹付け機をセットして、切羽にコンクリートを一次吹き付けし、次いで、切羽近傍に支保工を建て込むエレクタを備えた作業車を配置し、エレクタによりアーチ状の鋼製支保工を切羽近傍のトンネル坑壁に建て込み、これが完了すると切羽に吹付け機を再び配置し、建て込まれたトンネル支保工を埋め込むようにしてコンクリートの二次吹付けを行う。

鋼製支保工の建て込みに際しては、鋼製支保工に取り付けた測量用ターゲット（ミラー、プリズム等）を測量機器によって視準し、鋼製支保工の移動をリアルタイムで監視しながら鋼製支保工を所定の建て込み位置に建て込むことが行われている。測量用ターゲット等の施工補助具は、使用後に回収する必要がある。

鋼製支保工に対する測量用ターゲットの着脱を容易にする技術として、例えば、プリズムを備える本体部と、この本体部に一体化されて支保工に対し固定可能な磁石とを備え、磁石部に磁力の励磁・消磁を操作する操作ハンドルを設けた測量用ターゲットが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この種の測量用ターゲットにおいては、支保工に対する着脱を容易にして取付・撤去作業を改善することができる。

特開２０１８－１７８４５５号公報

近年では、トンネル施工に関し、切羽における人手作業を回避し、施工の安全性および作業性を向上するための技術が益々強く望まれている。しかしながら、従来においては、鋼製支保工に取り付けた測量用ターゲットの撤去は、手作業で行う必要があった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼製支保工に取り付けた測量用ターゲットを人手作業によらず回収することの可能な技術を提供することにある。

本発明は、鋼製支保工のフランジ面に磁力で吸着された測量用ターゲットを回収する回収装置であって、前記鋼製支保工を建て込むエレクタ装置のハンドに搭載され、前記測量用ターゲットの所定部位に係留させた牽引ロープを巻き取り可能な巻き取り装置を備え、前記測量用ターゲットの回収時に、前記巻き取り装置によって前記牽引ロープを巻き取ることを特徴とする。また、前記測量用ターゲットの回収時に、前記巻き取り装置によって前記牽引ロープを巻き取ることによって前記測量用ターゲットに前記フランジ面上を滑動させてもよい。

また、本発明は、鋼製支保工の建て込み施工に用いる測量用ターゲットを回収する回収方法であって、前記鋼製支保工を建て込むエレクタ装置のハンドに搭載された巻き取り装
置に巻回された牽引ロープを、前記鋼製支保工のフランジ面に磁力で吸着された前記測量用ターゲットの所定部位に係留させる工程と、前記巻き取り装置によって前記牽引ロープを巻き取ることによって前記測量用ターゲットを回収する工程と、を含むことを特徴とする。また、前記測量用ターゲットを回収する工程において、前記測量用ターゲットに前記フランジ面上を滑動させて前記測量用ターゲットを回収してもよい。

本発明によれば、鋼製支保工に取り付けた測量用ターゲットを人手作業によらず回収することの可能な技術を提供できる。

図１は、実施形態１に係るトンネル支保工の側面図である。 図２は、実施形態１に係る作業車の上面図である。 図３は、実施形態１に係る作業車の側面図である。 図４は、実施形態１に係るエレクタ装置におけるハンドの上面図である。 図５は、実施形態１に係るトンネル支保工の建て込みシステムＳの概略構成図である。 図６は、実施形態１に係るターゲットを示す図である。 図７は、実施形態１に係るトンネル支保工へのターゲットの取付け態様を示す図である。 図８は、実施形態１に係る回収装置の外観斜視図である。 図９は、実施形態１に係る回収装置のカバーを取り外した状態を説明する図である。 図１０は、回収装置におけるリモコンの一例を示す図である。 図１１は、回収装置を用いて各測量用ターゲットを回収する直前の状態を示す図である。 図１２は、左側第１回収装置２０（Ｌ１）によって第１測量用ターゲット９ａを回収している途中の状況を示す図である。 図１３は、左側第２回収装置２０（Ｌ２）によって第２測量用ターゲット９ｂを回収している途中の状況を示す図である。 図１４は、全ての測量用ターゲットについて自動回収が完了した状態を示す図である。 図１５は、測量用ターゲットを斜め下方牽引パターンで回収する際に測量用ターゲットに作用する力を説明する図である。 図１６は、測量用ターゲットを斜め上方牽引パターンで回収する際に測量用ターゲットに作用する力を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るトンネル支保工１０の側面図である。トンネル支保工１０は、ＮＡＴＭ工法(New Austrian Tunneling Method)に適用され、トンネル掘削に伴い露出
する地山の崩落防止のために掘削直後の坑壁に沿って建て込まれるアーチ状の鋼製支保工である。トンネル支保工１０は、トンネル軸方向に沿って一定間隔毎に設置される。トンネル支保工１０は、Ｈ形断面を有するＨ形鋼によって形成されている。より詳しくは、トンネル支保工１０は、一対の円弧状の鋼製支保工１０Ｌ，１０Ｒの天端部（上端部）同士を一体に連結することでアーチ状に形成されている。以下、鋼製支保工１０Ｌを「左側鋼製支保工」と呼び、鋼製支保工１０Ｒを「右側鋼製支保工」と呼ぶ。

左側鋼製支保工１０Ｌは、第１本体部１１１、第１天端継手板１２１、第１底板１３１を有する。第１本体部１１１は、ウェブ１１１ａ、当該ウェブ１１１ａに直交する一対の上フランジ１１１ｂおよび下フランジ１１１ｃから構成されるＨ形鋼である。また、第１本体部１１１における一端には第１天端継手板１２１が溶接され、他端には第１底板１３１が溶接されている。第１天端継手板１２１および第１底板１３１は四角形の鋼製平板であり、第１本体部１１１のＨ形断面に対して直交方向に延在している。右側鋼製支保工１０Ｒについても同様に、第２本体部１１２、第２天端継手板１２２、第２底板１３２を有する。第２本体部１１２は、ウェブ１１２ａ、当該ウェブ１１２ａに直交する一対の上フランジ１１２ｂおよび下フランジ１１２ｃから構成されるＨ形鋼である。左側鋼製支保工１０Ｌの第１本体部１１１および右側鋼製支保工１０Ｒの第２本体部１１２は左右対称な円弧形状の長手を有している。また、第２本体部１１２における一端には第２天端継手板１２２が溶接され、他端には第２底板１３２が溶接されている。第２天端継手板１２２、第２底板１３２は四角形の鋼製平板であり、第２本体部１１２のＨ形断面に対して直交方向に延在している。本実施形態では、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２は合同の正方形平面を有している。図１に示すように、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒは、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２が互いに突き合わされた状態で連結されている。左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒの連結構造は、例えば、本出願人が出願した特許文献１（特開２０１８－１７８４５５号）に開示されているように、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２をワンタッチで締結可能な構造であってもよい。

上述したトンネル支保工１０は、図２および図３に示される施工用重機である作業車２００に搭載されたエレクタ装置１００によって建て込むことができる。図２は、実施形態１に係る作業車２００の上面図である。図３は、実施形態１に係る作業車２００の側面図である。作業車２００は、エレクタ装置１００および吹付け装置６００を備えている。エレクタ装置１００は、同一構成の一対のブーム１７Ｌ，１７Ｒを備えている。一対のブーム１７Ｌ，１７Ｒは、これらに付設される駆動機構の作動によって伸縮動作、傾動動作、揺動動作、回動動作が自在である。また、各ブーム１７Ｌ，１７Ｒの先端には、同一構成の一対のハンド１８Ｌ，１８Ｒが連結されている。一対のハンド１８Ｌ，１８Ｒは、これらに付設される駆動機構の作動によって回転動作および揺動動作が自在であり、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒをそれぞれ着脱自在に挟圧把持（保持）することができる。

以下では、符号１７Ｌで示すブームを「左側ブーム」と呼び、符号１７Ｒで示すブームを「右側ブーム」と呼ぶ。また、符号１８Ｌで示すハンドを「左側ハンド」と呼び、符号１８Ｒで示すハンドを「右側ハンド」と呼ぶ。但し、左側ブームおよび右側ブームを特に区別する必要が無い場合には、単にブーム１７と記載する場合がある。同様に、左側ハンドおよび右側ハンドを特に区別する必要が無い場合には、単にハンド１８と記載する場合がある。

エレクタ装置１００は、左側ハンド１８Ｌに左側鋼製支保工１０Ｌを着脱自在に把持し、右側ハンド１８Ｒに右側鋼製支保工１０Ｒを着脱自在に把持することができる。本実施形態において、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒは、アーチ状のトンネル支保工１０が２分割された一対の支保材であり、トンネル切羽の近傍に誘導された後、これらを切羽で組み立ててアーチ状のトンネル支保工１０を形成する。

図４は、エレクタ装置１００におけるハンド１８の上面図である。図４においては左側ハンド１８Ｌを図示しているが、右側ハンド１８Ｒも左側ハンド１８Ｌと実質的に等価な構造である。各ハンド１８には一対の把持部１８Ａが設けられており、鋼製支保工１０Ｒ，１０Ｌを把持することができる。また、各ハンド１８における両端には、回収装置２０
が設けられている。回収装置２０は、トンネル支保工１０（左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒ）のフランジ面に磁力で吸着された測量用ターゲットを回収するための装置であり、この回収装置２０を用いて測量用ターゲットを自動回収するための装置であるが、その詳細については後述する。ハンド１８における一対の把持部１８Ａには、鋼製支保工１０Ｌ，１０Ｒにおける下フランジ１１１ｃを載置した状態で把持することができる。

図５は、実施形態１に係るトンネル支保工１０の建て込みシステムＳの概略構成図である。図中、符号１００はトンネル支保工１０の建て込みを行うエレクタ装置、符号２００はエレクタ装置１００を搭載すると共に自走可能な作業車（重機）である。符号３００はレーザ光による測距・測角儀（測量機）である自動追尾型トータルステーション、符号４００はトータルステーション３００を制御するトータルステーションコントローラ、符号５００はトータルステーションコントローラ４００と無線による送受信を可能とするトータルステーション側アンテナである。エレクタ装置１００は、操縦席に搭載されたディスプレイ装置であるモニタ１０１、エレクタコントローラ１０２、エレクタ側アンテナ１０３、操作盤１０４、キーボード１０５、ポンティングデバイス１０６等を有する。勿論、これらの具体的な構成は建て込みシステムＳの一例である。

トータルステーション３００は、レーザ光を照射してプリズム等を含む測量用ターゲット９を自動追尾し、その測距・測角を行うことで、測量用ターゲット９の位置を測定（測量）する測量機であり、トンネル内において座標が既知の地点（座標既知地点）に設置される。本実施形態では、トンネル切羽に建て込むトンネル支保工１０（左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒ）に測量用ターゲット９を取り付け、トンネル支保工１０（左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒ）の移動に伴い測量用ターゲット９を自動追尾することから、そのようなターゲットの自動追尾、および視準に障害が無いところを選んで設置するとよい。例えば、トンネル床面に設置しても良いし、天井部に架台を架設して、トータルステーション３００を架台上に設置してもよい。

トータルステーションコントローラ４００は、例えば携帯可能なコンピュータを含んで構成されている。トータルステーションコントローラ４００は、コンピュータに組み込まれたソフトウェアによってトータルステーション３００の各種の機構を自動制御すると共に、トータルステーション３００の測量データを処理する。更に、トータルステーションコントローラ４００は、エレクタコントローラ１０２側との無線通信によりデータの送受信が可能であり、且つ、エレクタコントローラ１０２側からの指令によりトータルステーション３００の各種の機構を無線遠隔操作することが可能である。

図６は、実施形態１に係るターゲット９を示す図である。ターゲット９は、ホルダ９１に設けられた磁石９２と、ホルダ９１の先端側に取付けられたプリズム９３を有する。ホルダ９１は概略円柱体形状を有し、その底面９１Ａ側に磁石９２が埋設されていてもよい。左側鋼製支保工１０Ｌ及び右側鋼製支保工１０Ｒは鋼製であるため、ホルダ９１に設けられた磁石９２の磁力によって左側鋼製支保工１０Ｌ及び右側鋼製支保工１０Ｒに対してターゲット９を着脱自在に取り付けることができる。図６に示すように、ホルダ９１には、後述する牽引ロープ２６の先端を係留するための取付部９４が設けられている。

図７は、実施形態１に係るトンネル支保工へのターゲットの取付け態様を示す図である。図７に示すように、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒは左右対称な円弧状である。ここで、左側鋼製支保工１０Ｌは、その上端部と下端部にそれぞれ第１測量用ターゲット９ａと第２測量用ターゲット９ｂが取り付けられる。また、右側鋼製支保工１０Ｒは、その上端部と下端部にそれぞれ第３測量用ターゲット９ｃと第４測量用ターゲット９ｄが取り付けられる。ここで、第１測量用ターゲット９ａ～第４測量用ターゲット
９ｄを「測量用ターゲット９」と総称する。なお、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒに対する「測量用ターゲット９」の取付位置、数などについては特に限定されず、図７に示される態様は一例である。

次に、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒの連結および建て込みを行う際のエレクタ装置１００の動作について説明する。左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒの連結および建て込みに際して、エレクタ装置１００は、左側ブーム１７Ｌおよび右側ブーム１７Ｒを伸長および傾動させると共に、左側ハンド１８Ｌおよび右側ハンド１８Ｒを回転させることで、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒをトンネル軸と直交するように移動させる。なお、エレクタ装置１００における各ブーム１７Ｌ，１７Ｒおよび各ハンド１８Ｌ，１８Ｒの駆動は、操作盤１０４の操作によって行うことができる。

エレクタ装置１００における各ブーム１７Ｌ，１７Ｒおよび各ハンド１８Ｌ，１８Ｒの操作は、トータルステーション３００を用いてリアルタイムに取得する各測量用ターゲット９の３次元位置座標に基づいて行うことができる。例えば、エレクタコントローラ１０２は、トータルステーションコントローラ４００を介してトータルステーション３００を無線遠隔操作し、各測量用ターゲット９（第１ターゲット９ａ～第４ターゲット９ｄ）を自動追尾して、各測量用ターゲット９の座標を順次自動測量する。トータルステーション３００は、座標既知地点に設置されている。このように座標既知地点に設置されたトータルステーション３００からレーザ光を照射して各測量用ターゲット９を視準して測距・測角を行うことで、第１測量用ターゲット９ａ～第４測量用ターゲット９ｄの３次元位置座標を求めることができる。エレクタコントローラ１０２は、トータルステーション３００から取得した各測量用ターゲット９の測量データに基づいて、ハンド１８Ｌ，１８Ｒを相対移動させるためのそれぞれの駆動量を設定し、図７に示すように左側鋼製支保工１０Ｌの第１天端継手板１２１および右側鋼製支保工１０Ｒの第２天端継手板１２２を相互に突き合せた状態で連結することによってアーチ状のトンネル支保工１０を形成する。

各測量用ターゲット９（第１ターゲット９ａ～第４ターゲット９ｄ）の座標を順次自動測量しながら左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒを相互連結する制御の詳細については、本出願人が出願した特許文献１（特開２０１８－１７８４５５号）に開示されているため、これ以上の詳細な説明は省略する。また、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒの連結構造を、上記特許文献１（特開２０１８－１７８４５５号）の図９に開示されているワンタッチ継手構造とすることで、エレクタ装置１００のハンド操作によって左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒをワンタッチで連結することができる。なお、ここでいうハンド操作には、ハンド１８Ｌ，１８Ｒの駆動機構を作動させてハンド１８Ｌ，１８Ｒを直接的に操作することの他、ハンド１８Ｌ，１８Ｒが取り付けられているブーム１７Ｌ，１７Ｒを駆動することによってハンド１８Ｌ，１８Ｒを間接的に操作することも含まれる。

上記のようにトンネル支保工１０をアーチ状に組み上げた後、エレクタ装置１００は、ハンド１８Ｌ，１８Ｒを駆動することで、トンネル支保工１０をトンネル切羽近傍における所定の建て込み位置に配置する。例えば、エレクタコントローラ１０２は、トータルステーション３００から取得した各測量用ターゲット９（第１測量用ターゲット９ａ～第４測量用ターゲット９ｄ）の座標位置を含む測量データに基づいて、第１測量用ターゲット９ａ～第４測量用ターゲット９ｄのそれぞれの位置をモニタ１０１に表示させても良い。また、モニタ１０１には、第１測量用ターゲット９ａ～第４測量用ターゲット９ｄのそれぞれの位置に加えて、第１測量用ターゲット９ａ～第４測量用ターゲット９ｄの目標位置を併せて表示させても良い。エレクタ装置１００を操作するオペレータは、モニタ１０１を見ながら、ブーム１７Ｌ，１７Ｒやハンド１８Ｌ，１８Ｒを駆動させることで、トンネ
ル支保工１０を正規の建て込み位置に配置することができる。

本実施形態においては、適宜のタイミング、例えば、所定の建て込み位置へのトンネル支保工１０（左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒ）の建て込みが完了した時点で、トンネル支保工１０（左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒ）から各測量用ターゲット９を回収する。本実施形態に係るエレクタ装置１００の各ハンド１８Ｌ，１８Ｒには、トンネル支保工１０（左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒ）のフランジ面に磁力で吸着された各測量用ターゲット９を回収する回収装置２０が搭載されており、この回収装置２０を用いて各測量用ターゲット９を人手に頼らず自動回収することができる。以下、測量用ターゲットの回収装置およびその回収方法の詳細について説明する。

図８および図９を参照して、各ハンド１８Ｌ，１８Ｒに搭載される回収装置２０を説明する。図８は、実施形態１に係る回収装置２０の外観斜視図である。図９は、実施形態１に係る回収装置２０のカバーを取り外した状態を説明する図である。回収装置２０は、各ハンド１８Ｌ，１８Ｒの端部に取付けられるベース板２１、ベース板２１上にそれぞれ設置されるウィンチ２２（巻き取り装置）、バッテリー２３（電源）、制御ボックス２４、および、カバー２５を含んで構成されている。ベース板２１には、ウィンチ２２、バッテリー２３、制御ボックス２４を直接、或いは、ブラケット等を介して取り付けるためのビス孔が設けられており、ビスやブラケット等を用いてベース板２１の所定位置にウィンチ２２、バッテリー２３、制御ボックス２４が固定されている。

ウィンチ２２は、例えば電動ウィンチであり、正逆方向に回転駆動されるドラム部２２Ａに牽引ロープ２６が巻き回されている。ウィンチ２２は、バッテリー２３からの電力供給を受けて駆動され、その駆動は制御ボックス２４に格納された制御基板等を含む制御部によって制御される。例えば、ウィンチ２２のドラム部２２Ａが正方向に回転駆動されることで牽引ロープ２６が引き出され、ドラム部２２Ａが逆方向に回転駆動されることで牽引ロープ２６が巻き取られる。回収装置２０は、ウィンチ２２の駆動をリモート操作するためのリモートコントローラ（リモコン）を含んでいてもよい。図１０は、回収装置２０におけるリモコンの一例を示す図である。リモコン３０は、例えば引き出しボタン３１、巻き取りボタン３２有している。リモコン３０は、制御ボックス２４内の制御部と通信可能であり、作業員がリモコン３０を操作することでウィンチ２２を駆動することができる。例えば、作業員がリモコン３０の引き出しボタン３１を押し続けている間、ウィンチ２２のドラム部２２Ａが正方向に回転駆動されることで牽引ロープ２６が定速で引き出され、巻き取りボタン３２を押し続けている間、ウィンチ２２のドラム部２２Ａが逆方向に回転駆動されることで牽引ロープ２６が定速で巻き取られるように構成されていてもよい。その他、リモコン３０はオン－オフボタンを有していてもよい。

また、回収装置２０のベース板２１には、牽引ロープ２６の引き出し、巻き取りをガイドするガイド部材２７が設けられており、ガイド部材２７のガイド穴２７Ａに牽引ロープ２６が通されている。牽引ロープ２６の先端には、カラビナ等の取付金具２８を取り付けるための輪っか２６Ａが形成されている。牽引ロープ２６の輪っか２６Ａにカラビナ等の取付金具２８を取付け、この取付金具２８を介して測量用ターゲット９のホルダ９１に設けられた取付部９４に牽引ロープ２６の輪っか２６Ａを係留することができる。なお、回収装置２０のカバー２５には、ガイド部材２７を外部に露出させるための切欠き部２５Ａが設けられており、ベース板２１にカバー２５を取り付けた状態においてもガイド部材２７のガイド穴２７Ａがカバー２５によって覆われないように構成されている。

本実施形態において、牽引ロープ２６は、例えばワイヤー製ロープによって形成されているが、測量用ターゲット９の回収時に測量用ターゲット９をフランジ面に沿って牽引す
ることができれば素材について特に限定されない。例えば、牽引ロープ２６は、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ビニロン等の合成繊維によって形成されていてもよいし、麻や綿等の天然繊維によって形成されていてもよい。

次に、図１１～図１４を参照して回収装置２０を用いた各測量用ターゲット９の自動回収方法について説明する。図１１は、回収装置２０を用いて各測量用ターゲット９を回収する直前の状態を示す図である。一例として、図１１には、アーチ状に組み上げられたトンネル支保工１０が所定の建て込み位置に設置された状態が示されている。図１１には、左側鋼製支保工１０Ｌを把持する左側ハンド１８Ｌと、右側鋼製支保工１０Ｒを把持する右側ハンド１８Ｒを図示している。なお、便宜上、ブーム１７Ｌ，１７Ｒの図示は省略している。

左側ハンド１８Ｌに搭載された一組の回収装置２０のうち、左側鋼製支保工１０Ｌの天端部（上端部）側に設置されている第１測量用ターゲット９ａを回収するための回収装置を「左側第１回収装置２０（Ｌ１）」と呼び、左側鋼製支保工１０Ｌの下端部側に設置されている第２測量用ターゲット９ｂを回収するための回収装置を「左側第２回収装置２０（Ｌ２）」と呼ぶ。同様に、右側ハンド１８Ｒに搭載された一組の回収装置２０のうち、右側鋼製支保工１０Ｒの天端部（上端部）側に設置されている第３測量用ターゲット９ｃを回収するための回収装置を「右側第１回収装置２０（Ｒ１）」と呼び、右側鋼製支保工１０Ｒの下端部側に設置されている第４測量用ターゲット９ｄを回収するための回収装置を「右側第２回収装置２０（Ｒ２）」と呼ぶ。なお、上記回収装置２０（Ｌ１）、２０（Ｌ２）、２０（Ｒ１）、２０（Ｒ２）は、回収する対象となる測量用ターゲット９との関係で区別して示したものであり、その構造や機能自体は実質的に等価である。

図１１において、左側第１回収装置２０（Ｌ１）の牽引ロープ２６は、先端側の取付金具２８を第１測量用ターゲット９ａの取付部９４に係留することで、第１測量用ターゲット９ａに繋がれている。また、左側第２回収装置２０（Ｌ２）の牽引ロープ２６は、先端側の取付金具２８を第２測量用ターゲット９ｂの取付部９４に係留することで、第２測量用ターゲット９ｂに繋がれている。右側第１回収装置２０（Ｒ１）の牽引ロープ２６は、先端側の取付金具２８を第３測量用ターゲット９ｃの取付部９４に係留することで、第３測量用ターゲット９ｃに繋がれている。また、右側第２回収装置２０（Ｌ２）の牽引ロープ２６は、先端側の取付金具２８を第４測量用ターゲット９ｄの取付部９４に係留することで、第４測量用ターゲット９ｄに繋がれている。図１１に示すように、各回収装置２０の牽引ロープ２６は、接続される測量用ターゲット９に対して大きな張力が掛からないように弛んだ状態となっている。なお、本実施形態において、左側鋼製支保工１０Ｌの下フランジ１１２ｃには、第１測量用ターゲット９ａおよび第２測量用ターゲット９ｂを取り付けるべき規定位置Ｐｓ１，Ｐｓ２に目印が予めペンキ等で標示されており、規定位置Ｐｓ１，Ｐｓ２にそれぞれ第１測量用ターゲット９ａおよび第２測量用ターゲット９ｂが取り付けられるようになっている。同様に、右側鋼製支保工１０Ｒの下フランジ１１２ｃには、第３測量用ターゲット９ｃおよび第４測量用ターゲット９ｄを取り付けるべき規定位置Ｐｓ３，Ｐｓ４に目印が予めペンキ等で標示されており、規定位置Ｐｓ３，Ｐｓ４にそれぞれ第３測量用ターゲット９ｃおよび第４測量用ターゲット９ｄが取り付けられるようになっている。

ここで、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒの連結および建て込みを行う前に、各回収装置２０から牽引ロープ２６を必要十分に引き出し、各測量用ターゲット９の取付部９４（所定部位）に対して弛んだ状態で繋いでおいてもよい。そのようにすることで、牽引ロープ２６の先端を各測量用ターゲット９の取付部９４に係留させる作業をトンネル切羽近傍で行う必要がなく、より一層作業の安全性を向上させることができる。

ここで、図１０に示したリモコン３０は、回収装置２０毎に用意されていてもよい。各測量用ターゲット９の回収は、回収装置２０毎に対応するリモコン３０の巻き取りボタン３２を操作し、各回収装置２０のウィンチ２２によって牽引ロープ２６を巻き取ることによって回収する。その際、各測量用ターゲット９に下フランジ１１２ｃ，１２２ｃのフランジ面上を滑動させることによって各測量用ターゲット９を回収してもよい。

図１２は、一例として、左側第１回収装置２０（Ｌ１）によって第１測量用ターゲット９ａを回収している途中の状況を示している。図１３は、一例として、左側第２回収装置２０（Ｌ２）によって第２測量用ターゲット９ｂを回収している途中の状況を示している。図１３において、左側第１回収装置２０（Ｌ１）による第１測量用ターゲット９ａの回収は完了している。右側第１回収装置２０（Ｒ１）、右側第２回収装置２０（Ｒ２）を用いた第３測量用ターゲット９ｃ、第４測量用ターゲット９ｄの自動回収についても、第１測量用ターゲット９ａ、第２測量用ターゲット９ｂと同様、右側鋼製支保工１０Ｒにおける下フランジ１１２ｃのフランジ面上を滑動させることによって行うことができる。図１４は、全ての測量用ターゲット９について自動回収が完了した状態を示している。

以上のように、本実施形態における測量用ターゲット９の回収装置２０およびこれを用いた回収方法によれば、測量用ターゲット９を自動で回収することができる。そのため、各測量用ターゲット９の回収作業をエレクタ装置１００のマンケージ等を利用した人手によって行う必要がない。その結果、従来よりもトンネルの施工の効率性や安全性を向上させることができる。

なお、各測量用ターゲット９の回収作業が完了した後の工程は特に限定されないが、例えば、エレクタ装置１００の各ハンド１８Ｌ，１８Ｒにトンネル支保工１０（左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒ）を把持した状態で吹付け装置６００から二次吹付けコンクリートを吹付け、トンネル支保工１０をトンネル坑壁面に仮固定してもよい。その際、まずは、左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒの脚部およびその周囲のトンネル坑壁面（一次吹付けコンクリートの表面）に対して二次吹付けコンクリートを吹付けることで、トンネル支保工１０をトンネル坑壁面に仮固定した後、エレクタ装置１００のハンド１８Ｌ，１８Ｒによるトンネル支保工１０の把持を解除してもよい。そして、次いで、トンネルの軸方向に隣接する新設のトンネル支保工１０および既設のトンネル支保工１０の間（新設区間）に二次吹付けコンクリートを吹付けて、新設のトンネル支保工１０の長手方向全域を二次吹付けコンクリートに埋め込むことで、新設のトンネル支保工１０をトンネル坑壁面（一次吹付けコンクリートの表面）に固定してもよい。

＜ターゲット回収時に測量用ターゲットが落下せずに滑動する条件＞
次に、回収装置２０による牽引ロープ２６によって測量用ターゲット９を牽引する際に、測量用ターゲット９が左側鋼製支保工１０Ｌおよび右側鋼製支保工１０Ｒの下フランジ１１２ｃ，１２２ｃから落下せずに下フランジ１１２ｃ，１２２ｃに沿って測量用ターゲット９を滑動させるための条件を検討する。

以下では、測量用ターゲット９より低位置に配置された回収装置２０の牽引ロープ２６によって斜め下方に測量用ターゲット９を牽引するパターン（以下、「斜め下方牽引パターン」という）と、測量用ターゲット９より高位置に配置された回収装置２０の牽引ロープ２６によって斜め上方に測量用ターゲット９を牽引するパターン（以下、「斜め上方牽引パターン」という）とに分けて、それぞれ説明する。上述した左側第１回収装置２０（Ｌ１）や右側第１回収装置２０（Ｒ１）によって第１測量用ターゲット９ａおよび第３測量用ターゲット９ｃをそれぞれ回収するときの態様が斜め下方牽引パターンに該当する。一方、上述した左側第２回収装置２０（Ｌ２）や右側第２回収装置２０（Ｒ２）によって第２測量用ターゲット９ｂおよび第４測量用ターゲット９ｄをそれぞれ回収するときの態
様が斜め下方牽引パターンに該当する。

図１５は、測量用ターゲット９を斜め下方牽引パターンで回収する際に測量用ターゲット９に作用する力を説明する図である。すなわち、図１５は、左側鋼製支保工１０Ｌ（第１本体部１１１）の下フランジ１１２ｃにおけるフランジ面Ｆ１に吸着している第１測量用ターゲット９ａを左側第１回収装置２０（Ｌ１）によって回収する際、或いは、右側鋼製支保工１０Ｒ（第１本体部１２１）の下フランジ１１２ｃにおけるフランジ面Ｆ１に吸着している第３測量用ターゲット９ｃを右側第１回収装置２０（Ｒ１）によって回収する際に、測量用ターゲット９ａ，９ｃに作用する力を示している。従って、図１５の説明における測量用ターゲット９とは、具体的には測量用ターゲット９ａ，９ｃを指す。

ここで、測量用ターゲット９が下フランジ１１２ｃ，１２２ｃのフランジ面Ｆ１に接する位置における、フランジ面Ｆ１の接線方向をｘ方向とし、当該ｘ方向と鉛直方向とを含む平面上であって且つｘ方向に直交する方向をｙ方向とする。ｘ方向は、測量用ターゲット９から、当該測量用ターゲット９を回収する回収装置２０（２０（Ｌ１），２０（Ｒ１））に向かう方向を正の方向とする。ｙ方向は、下フランジ１１２ｃ，１２２ｃのフランジ面Ｆ１から測量用ターゲット９へ向かう方向を正の方向とする。また、測量用ターゲット９のうち、フランジ面Ｆ１に接する部分のｘ方向の寸法を長さａとする。また、測量用ターゲット９における取付部９４からフランジ面Ｆ１までのｙ方向に沿った距離を長さｂとする。測量用ターゲット９の底面９１Ａはフランジ面Ｆ１に吸着されているため、長さｂは、測量用ターゲット９における取付部９４から底面９１Ａまでの高さ寸法と実質的に等しい。また、測量用ターゲット９の重心からフランジ面Ｆ１までのｙ方向に沿った距離を長さｃとする。また、測量用ターゲット９の質量をｍ、重力加速度をｇとする。また、測量用ターゲット９がフランジ面Ｆ１から受ける垂直抗力をＮとする。また、測量用ターゲット９とフランジ面Ｆ１との間に作用する磁力をＳとする。また、測量用ターゲット９の取り付け部９４に接続される牽引ロープ２６にかかる張力をＴとする。また、水平方向とｘ方向とのなす角をα、水平方向と牽引ロープ２６の方向とのなす角をθとする。なお、角度α、θは、水平方向から反時計回りの方向を正とする。

ここで、測量用ターゲット９は、垂直抗力Ｎの大きさが正であれば、フランジ面Ｆ１への吸着状態が維持され、落下することがない。フランジ面Ｆ１に吸着した状態の測量用ターゲット９はｙ方向に動かないため、測量用ターゲット９のｙ方向における力のつり合い方程式としては、下記式１、およびこれを変換した式２となる。
Ｓ＝ｍｇｃｏｓα＋Ｔｓｉｎ（θ－α）＋Ｎ・・・（式１）
Ｎ＝Ｓ－ｍｇｃｏｓα－Ｔｓｉｎ（θ－α）・・・（式２）
ここで、上記のように、垂直抗力Ｎが正の値であれば測量用ターゲット９の吸着状態が維持される。そのため、測量用ターゲット９が落下しないための条件式Ａが下記のように得られる。
Ｓ＞ｍｇｃｏｓα＋Ｔｓｉｎ（θ－α）・・・（条件式Ａ）

次に、測量用ターゲット９は、ｘ方向に作用する合力が最大静止摩擦力よりも大きくなった場合にフランジ面Ｆ１を滑り始める。よって、静止状態の測量用ターゲット９がフランジ面Ｆ１に沿って滑り出す条件は式３－１で表すことができる。そして、式３－１を変換した式３－２を更に変換することで条件式Ｂが導出される。
μＮ＜ｍｇｓｉｎα＋Ｔｃｏｓ（θ－α）・・・（式３－１）
μ（Ｓ－ｍｇｃｏｓα－Ｔｓｉｎ（θ－α））＜ｍｇｓｉｎα＋Ｔｃｏｓ（θ－α）・・・（式３－２）
Ｓ＜（ｍｇｓｉｎα＋Ｔｃｏｓ（θ－α））／μ＋ｍｇｃｏｓα＋Ｔｓｉｎ（θ－α）・・・（条件式Ｂ）
ここで、μは、フランジ面Ｆ１と測量用ターゲット９（９ａ，９ｃ）との間の最大静止
摩擦係数である。

次に、静止状態の測量用ターゲット９がフランジ面Ｆ１に沿って滑動し続ける条件は、ｘ方向の合力が動摩擦力よりも大きいことによって満たされる。従って、測量用ターゲット９がフランジ面Ｆ１に沿って滑動し続ける条件は下記式４－１で表すことができる。そして、式４－１を変換した式４－２を更に変換することで条件式Ｃが導出される。
μ′Ｎ＜ｍｇｓｉｎα＋Ｔｃｏｓ（θ－α）・・・（式４－１）
μ′（Ｓ－ｍｇｃｏｓα－Ｔｓｉｎ（θ－α））＜ｍｇｓｉｎα＋Ｔｃｏｓ（θ－α）・・・（式４－１）
Ｓ＜（ｍｇｓｉｎα＋Ｔｃｏｓ（θ－α））／μ′＋ｍｇｃｏｓα＋Ｔｓｉｎ（θ－α）・・・（条件式Ｃ）
ここで、μ′は、フランジ面Ｆ１と測量用ターゲット９との間の動摩擦係数である。なお、μ′は、μより小さいので、条件式Ｂが満たされる場合には、条件式Ｃも同時に満たされることとなる。

更に、測量用ターゲット９の牽引時において、測量用ターゲット９に作用する時計回りのモーメントが反時計回りのモーメントよりも小さい場合には、測量用ターゲット９が転倒することがない。そして、測量用ターゲット９に作用する時計回りのモーメントは、式５で表される。
ｃｍｇｃｏｓα＋（ａ／２）ｍｇｓｉｎα＋ａＴｓｉｎ（θ－α）・・・（式５）
一方、測量用ターゲット９に作用する反時計回りのモーメントは、下記式６－１で表される。
（ａ／２）×Ｓ＋ｂＴｃｏｓ（θ－α）・・・（式６－１）
以上より、牽引時に測量用ターゲット９が転倒しない条件は下記式６－２を満たすときに成立し、式６－２を変換することで条件式Ｄが導出される。
ｃｍｇｃｏｓα＋（ａ／２）ｍｇｓｉｎα＋ａＴｓｉｎ（θ－α）＜（ａ／２）×Ｓ＋ｂＴｃｏｓ（θ－α）・・・（式６－２）
Ｓ＜ｍｇ（（２ｃ／ａ）ｃｏｓα＋ｓｉｎα）＋Ｔ（２ｓｉｎ（θ－α）－（２ｂ／ａ）ｃｏｓ（θ－α））・・・（条件式Ｄ）

次に、「斜め上方牽引パターンについて説明する。図１６は、測量用ターゲット９を斜め上方牽引パターンで回収する際に測量用ターゲット９に作用する力を説明する図である。すなわち、図１６は、左側鋼製支保工１０Ｌ（第１本体部１１１）の下フランジ１１２ｃにおけるフランジ面Ｆ１に吸着している第２測量用ターゲット９ｂを左側第２回収装置２０（Ｌ２）によって回収する際、或いは、右側鋼製支保工１０Ｒ（第１本体部１２１）の下フランジ１１２ｃにおけるフランジ面Ｆ１に吸着している第４測量用ターゲット９ｃを右側第２回収装置２０（Ｒ２）によって回収する際に、測量用ターゲット９ｂ，９ｄに作用する力を示している。従って、図１６の説明における測量用ターゲット９とは、具体的には測量用ターゲット９ｂ，９ｄを指す。

図１６において、ｘ方向、ｙ方向等の基準軸方向やその正負の方向、垂直抗力Ｎ、質量ｍ、重力加速度ｇ、磁力Ｓなどについては、図１５に説明したものと同様である。図１５で説明したように角度α、θは、水平方向から反時計回りの方向を正として設定されるため、図１６に示す「斜め上方牽引パターンでは、主として角度α，θは負の値をとることになるが、角度α、θの正負は特に問わない。

図１６に示す斜め上方牽引パターンについても、垂直抗力Ｎの大きさが正であればフランジ面Ｆ１への測量用ターゲット９の吸着状態が維持され、落下することがない。従って、斜め上方牽引パターンについても、上述した斜め下方牽引パターンの場合と同様、条件式１を満たすときにフランジ面Ｆ１への測量用ターゲット９の吸着状態が維持され、落下
することが抑制される。

また、斜め上方牽引パターンについても、静止状態の測量用ターゲット９がフランジ面Ｆ１に沿って滑り出す条件、測量用ターゲット９がフランジ面Ｆ１に沿って滑動し続ける各条件として、斜め下方牽引パターンと同様の条件式（２）、条件式（３）によって表すことができる。また、斜め上方牽引パターンについても、牽引時に測量用ターゲット９が転倒しない条件は、斜め下方牽引パターンと同様の条件式（４）によって表すことができる。

以上のように、斜め下方牽引パターンと斜め上方牽引パターンの何れにおいても、条件式１、条件式２、条件式４を満たすことによって、回収装置２０によって測量用ターゲット９を回収する際に、測量用ターゲット９を転倒および落下させることなくフランジ面Ｆ１に沿って滑動させ続けることができる。これにより、フランジ面Ｆ１に沿って測量用ターゲット９を円滑に牽引し、回収することができる。

以上、測量用ターゲットを回収する回収装置および回収方法の実施形態について説明したが、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。

９・・・測量用ターゲット
１０・・・トンネル支保工
１８・・・ハンド
１８Ａ・・・把持部
２０・・・回収装置
２２・・・ウィンチ
２６・・・牽引ロープ
２７・・・ガイド部材
９１・・・ホルダ
９２・・・磁石
９３・・・プリズム
９４・・・取付部
１００・・・エレクタ装置

Claims (2)

1. 鋼製支保工のフランジ面に対し、ホルダに設けられた磁石の磁力で吸着された測量用ターゲットを回収する回収装置であって、
   前記鋼製支保工を建て込むエレクタ装置のハンドに搭載され、前記測量用ターゲットの所定部位に係留させた牽引ロープを巻き取り可能な巻き取り装置を備え、
   前記測量用ターゲットの回収時に、前記巻き取り装置によって前記牽引ロープを巻き取ることによって、前記測量用ターゲットにおける前記ホルダの底面を前記フランジ面に吸着させた状態で当該フランジ面上を滑動させることが可能である、
   測量用ターゲットの回収装置。
2. 鋼製支保工の建て込み施工に用いる測量用ターゲットを回収する回収方法であって、
   前記鋼製支保工を建て込むエレクタ装置のハンドに搭載された巻き取り装置に巻回された牽引ロープを、前記鋼製支保工のフランジ面に対し、ホルダに設けられた磁石の磁力で吸着された前記測量用ターゲットの所定部位に係留させる工程と、
   前記巻き取り装置によって前記牽引ロープを巻き取ることによって前記測量用ターゲットを回収する工程と、
   を含み、
   前記測量用ターゲットを回収する工程においては、前記測量用ターゲットにおける前記ホルダの底面を前記フランジ面に吸着させた状態で前記フランジ面上を滑動させることが可能である、
   測量用ターゲットの回収方法。