JP2002147170A

JP2002147170A - シールド掘進機の掘削管理装置

Info

Publication number: JP2002147170A
Application number: JP2000347694A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kinoshita; 泰木下; Shigeo Fujii; 茂男藤井; Yuzuru Yoshida; 譲吉田; Tomoo Nishi; 智男西; Kazuhiro Yoshida; 和弘吉田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP4423783B2

Abstract

(57)【要約】【課題】地盤の沈下・隆起を的確に抑えるシールド掘
進機の掘削管理装置を提供する。【解決手段】シールド掘進機１の前方および上方の地
山１７に複数配置され地盤の沈下・隆起を検出する変位
測定器１８と、該変位測定器１８の出力に応じて地盤の
沈下・隆起を抑制するようにシールド掘進機１の運転を
制御する制御部１５、２５とを備えたもの。本発明によ
れば、従来結果でしかなかった地盤の沈下量・隆起量を
制御入力として取り入れ、その沈下量・隆起量に応じて
その変動幅が小さくなるようにシールド掘進機１の運転
をリアルタイムで制御するので、地盤の沈下・隆起を的
確に抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤の沈下・隆起
を抑えるシールド掘進機の掘削管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機は、筒体状のシールドフ
レーム内を前後に仕切る隔壁に設けられたカッタによっ
て地山を掘削し、その掘削土砂を隔壁の前方のカッタ室
内に一旦取り込み、そのカッタ室内の土砂を切羽の土圧
を保ちつつスクリューコンベヤ等によって隔壁の後方に
搬送し、掘削穴の内周面にシールドフレーム内にてセグ
メントを組み立て、その既設セグメントに反力を取るシ
ールドジャッキによってシールドフレームを前進させ、
地山にトンネルを構築するものである。

【０００３】従来、かかるシールド掘進機の掘削を管理
して地盤の沈下・隆起を抑える手法として、カッタ前
方の切羽の土圧を基準土圧とすべく、スクリューコンベ
ヤの回転速度やその排土ゲートの開度やシールドジャッ
キの伸長速度を調節する手法、掘削土砂の排土量をシ
ールド掘進機の掘進量に応じてバランスを取るべく、ス
クリューコンベヤの回転速度やその排土ゲートの開度や
シールドジャッキの伸長速度を調節する手法等が知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、の土圧管理
による手法においては、その基準土圧には掘進速度を稼
ぎつつ且つカッタトルクが過大にならないような土圧
（工期を短縮する土圧）が採用されており、切羽を安定
させる理想的な土圧が採用されているわけではないた
め、地山の土質によっては地盤の沈下や隆起を招く可能
性がある。また、の排土量管理による手法において
は、複合地盤など均一な土層でない場合には、取込過多
によって切羽が緩み、地盤の沈下を招く可能性がある。

【０００５】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、地盤の沈下・隆起を的確に抑えるシールド掘進
機の掘削管理装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく創
案された本発明に係るシールド掘進機の掘削管理装置
は、シールド掘進機の前方および上方の地山に複数配置
され地盤の沈下・隆起を検出する変位測定器と、該変位
測定器の出力に応じて地盤の沈下・隆起を抑制するよう
にシールド掘進機の運転を制御する制御部とを備えたも
のである。

【０００７】本発明によれば、従来結果でしかなかった
地盤の沈下量・隆起量を制御入力として取り入れ、その
沈下量・隆起量に応じてその変動幅が小さくなるように
シールド掘進機の運転をリアルタイムで制御するので、
地盤の沈下・隆起を的確に抑えることができる。

【０００８】上記制御部は、上記変位測定器の出力変動
に応じて地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標土圧を設定
し、その目標土圧に応じてシールド掘進機の運転を制御
するものであってもよい。そして、制御部は、上記目標
土圧に応じてシールド掘進機のスクリューコンベヤおよ
びシールドジャッキを制御するものであってもよい。

【０００９】上記制御部は、上記変位測定器の出力変動
に応じて地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標排土量を設
定し、その目標排土量に応じてシールド掘進機の運転を
制御するものであってもよい。そして、制御部は、上記
目標排土量に応じてシールド掘進機の排土量制御装置、
スクリューコンベヤおよびシールドジャッキを制御する
ものであってもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基いて説明する。

【００１１】図１に示すように、シールド掘進機１は、
筒体状のシールドフレーム２と、シールドフレーム２内
を前後に仕切る隔壁３と、隔壁３に設けられたカッタ４
と、隔壁３に設けられた排土用のスクリューコンベヤ５
と、シールドフレーム２に設けられた推進用のシールド
ジャッキ６とを備えており、発進用の立坑７から水平方
向に掘進する。

【００１２】かかるシールド掘進機１は、図示しないエ
レクタによりシールドフレーム２内にて組み立てたセグ
メント８にシールドジャッキ６を押圧させてシールドフ
レーム２を前進させ、同時にカッタ４によって切羽９を
掘削し、その掘削土砂をカッタ室１０内に一旦取り込
み、その土砂をスクリューコンベヤ５によって切羽９の
土圧を保ちつつ隔壁３の後方に搬送し、地山にトンネル
を構築する。

【００１３】隔壁３には、切羽９の土圧を計測する土圧
センサ１１が設けられている。シールドジャッキ６に
は、その伸長速度すなわちシールド掘進機１の掘進速度
を検出するジャッキセンサ１２が設けられている。スク
リューコンベヤ５には、その回転速度を検出するスクリ
ューセンサ１３が設けられている。なお、スクリューコ
ンベヤ５の排土口に、そのゲート開度を検出するゲート
センサ等を追加してもよい。

【００１４】これら土圧センサ１１、ジャッキセンサ１
２およびスクリューセンサ１３は、後方台車１４に設け
られた地下コンピュータ１５に接続されている。後方台
車１４は、シールド掘進機１の掘進に伴ってトンネル内
に敷設されたレール１６上を走行する。地下コンピュー
タ１５は、上記各センサ１１、１２、１３からの出力を
受け、シールドジャッキ６の伸長速度およびスクリュー
ジャッキ５の回転速度（さらにゲートセンサを設けた場
合にはスクリューコンベヤの排土口のゲート開度）を後
述の如く変更する。

【００１５】シールド掘進機１の前方および上方の地山
１７には、図２にも示すように、地盤の沈下・隆起を検
出する変位測定器１８が複数配置されている。変位測定
器１８には、層別沈下計１８ａ、埋設型傾斜計１８ｂ、
歪み計、間隙水圧計等が用いられる。これらは、全て用
いる必要はなく、適宜選択されて用いられる。本実施形
態では、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂを
用いている。

【００１６】層別沈下計１８ａは、地表１９から地盤に
略垂直に形成された細長い収納穴内に挿入された細長い
センサ本体２０と、そのセンサ本体２０を収納穴に固定
すべく本体の長手方向に所定間隔を隔てて設けられたア
ンカ２１とを備え、各アンカ２１間のセンサ本体２０の
伸びを検出することで地盤の層別の沈下量を検出する。
かかる層別沈下計１８ａは、図１および図２に示すよう
に、シールド掘進機１の上方に、その経路に沿って所定
間隔を隔てて配置される。

【００１７】埋設型傾斜計１８ｂは、地表１９から地盤
に略垂直に形成された細長い収納穴内に中間パイプ２２
で連結された複数の傾斜計２３を垂らし込み、その後、
収容穴を砂等で埋め戻して傾斜計２３を収容穴と一体化
したものであり、地盤の傾斜に伴う収容穴の傾斜を各傾
斜計２３によって地盤の層別に検出する。かかる埋設型
傾斜計１８ｂは、図２に示すように、シールド掘進機１
の両側部に、その経路に沿って所定間隔を隔てて配置さ
れる。

【００１８】層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８
ｂの出力は、図１に示すように、地上管理室２４内の地
上コンピュータ２５に接続されている。地上コンピュー
タ２５と地下コンピュータ１５とは、地上の電話回線２
６、地上配線２７、立坑配線２８、トンネル配線２９等
を介して接続される。これらコンピュータ１５、２５
は、特許請求の範囲の制御部を構成する。なお、層別沈
下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂと地上コンピュー
タ２５とは無線接続でもよく、土圧センサ１１、ジャッ
キセンサ１２およびスクリューセンサ１３と地下コンピ
ュータ１５とは無線接続でもよい。

【００１９】また、上記層別沈下計１８ａおよび埋設型
傾斜計１８ｂは、図３に示すように、シールド掘進機１
によるトンネル構築計画線３０上の全てではなく、所定
のトライアル区間３１にのみ設けられる。すなわち、図
３のトンネル構築計画線３０においては、電車の線路３
２近傍における地盤の沈下を防止しなければならない
が、その線路３２近傍においては地上建設物等の存在に
より上記変位測定器が設けられない。

【００２０】そこで、変位測定器１８（層別沈下計１８
ａおよび埋設型傾斜計１８ｂ）をトライアル区間３１に
のみ設け、トライアル区間３１における実地試験によっ
て地盤の沈下変動の少ないシールド掘進機１の運転条件
を掴み、その運転条件と同一条件で線路３２近傍を掘進
すれば、トライアル区間３１の土質と線路３２近傍の土
質とが同様である限り、線路３２近傍における地盤の沈
下も抑制できるのである。トライアル区間３１は線路３
２近傍に近い方が好ましい。土質が変化しないことが条
件となるためである。

【００２１】以上の構成からなる本実施形態の作用を述
べる。

【００２２】図４に示すように、先ず、ブロックＢ１に
て、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂにて検
出される地盤の沈下量および傾斜量の許容範囲を設定す
る。設定は、図１に示す地上・地下コンピュータ１５、
２５のいずれかでなされる。本実施形態では、図３に示
すように線路３２の下方を掘進するため、上記許容範囲
は線路３２に悪影響を与えない極めて小さい範囲に設定
される。そして、ブロックＢ２にて、切羽９の目標土圧
が設定される。目標土圧は、地盤の沈下量および傾斜量
が許容範囲内に収まる土圧であり、その初期値としては
計算による概略値や経験値が用いられる。この設定は、
地上・地下コンピュータ１５、２５のいずれかでなされ
る。

【００２３】そして、ブロックＢ３にて、図１に示す掘
進中のシールド掘進機１において、スクリューセンサ１
３によってスクリューコンベヤ５の回転速度が検出さ
れ、ジャッキセンサ１２によってシールドジャッキ６の
伸長速度が検出され、土圧センサ１１によって実際の切
羽９の土圧が検出され、（さらにゲートセンサを設けた
場合にはスクリューコンベヤ５の排土口のゲート開度が
そのセンサで検出され）、それらが地下コンピュータ１
５に送られる。そして、地下コンピュータ１５は、スク
リューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸
長速度と（ゲート開度と）を、実際土圧が目標土圧に合
致するように調節する。

【００２４】例えば、目標土圧に比べて実際土圧が低い
場合には、スクリューコンベヤ６の回転速度を低くして
カッタ室１０内に土砂を停滞気味させて土圧を高くした
り、シールドジャッキ６の伸長速度を高くしてカッタ４
および隔壁３の切羽９に対する押付力を高めて土圧を高
くしたり、（ゲート開度を閉じ気味にして土圧を高くし
たり）する。逆に、目標土圧に比べて実際土圧が高い場
合には、スクリューコンベヤ５の回転速度を高くしてカ
ッタ室１０内の土砂を速やかに抜いて土圧を低くした
り、シールドジャッキ６の伸長速度を低くしてカッタ４
および隔壁３の切羽９に対する押付力を弱めて土圧を低
くしたり、（ゲート開度を開き気味にして土圧を低くし
たり）する。

【００２５】そして、ブロックＢ４にて、そのときの実
際の土圧が図１に示す土圧センサ１１によってリアルタ
イムで検出され、地下コンピュータ１５に送られる。地
下コンピュータ１５は、実際土圧と目標土圧との差分を
とり、それが少なくなるように（零でなくともよい）ブ
ロックＢ３にてスクリューコンベヤ５の回転速度とシー
ルドジャッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）を前述の
ように制御する。かかるフィードバック制御は、実際土
圧と目標土圧との差分が所定範囲となるまで繰り返され
る。

【００２６】そして、ブロックＢ５にて、図１に示す層
別沈下計１８ａによってそのときの実際の地盤の沈下量
がリアルタイムで検出されると共に、埋設型傾斜計１８
ｂによってそのときの実際の地盤の傾斜がリアルタイム
で検出され、それぞれ地上コンピュータ２５に送られ
る。ここで、地盤の実際の沈下量・傾斜量を検出する層
別沈下計１８ａと埋設型傾斜計１８ｂとは、図１および
図２に示すシールド掘進機１の掘進の影響を受ける範囲
（カッタ４の前方且つ上方のクロスハッチ部分３３）に
位置するものが用いられる。

【００２７】層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８
ｂによって検出された検出値（地盤の実際の沈下量・傾
斜量）は、地上コンピュータ２５から電話回線２６等を
介して地下コンピュータ１５に送られ、初めにブロック
Ｂ１にて設定した沈下量・傾斜量の許容範囲と対比され
る。そして、実際の沈下量・傾斜量が許容範囲なら目標
土圧を変更することなくそのまま継続して用いて掘進を
行い、許容範囲を越えたなら許容範囲とするように目標
土圧を変更して設定し直し掘進する（ブロックＢ２）。

【００２８】例えば、実際の沈下量が許容範囲を越えて
大きい場合には、目標土圧を上方修正して、沈下を抑え
るようにする。また、実際の隆起量が許容範囲を越えて
大きい場合には、目標土圧を下方修正して、隆起を抑え
るようにする。そして、ブロックＢ３にて、修正された
目標土圧に合わせてスクリューコンベヤ５の回転速度と
シールドジャッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）が、
既述の如く制御される。

【００２９】かかる制御は、シールド掘進機１が図３に
示すトライアル区間３１を掘進する間継続して行われ
る。なお、使用する層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜
計１８ｂは、図１および図２に示すシールド掘進機１の
掘進に伴ってその影響を受ける範囲（クロスハッチ部分
３３）が前方に移動するに応じて、順次前方の層別沈下
計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂに切り換えられる。

【００３０】このようなトライアル区間３１の掘進によ
り、地盤の沈下量・傾斜量がブロック１Ｂで定めた所定
の範囲に収まる目標土圧が得られる。何故なら、トライ
アル区間３１の土質が一定であれば、その地盤の沈下量
・傾斜量を少なくするための目標土圧がブロックＢ２に
て一意に収束すると考えられるからである。そして、そ
の土圧に基きブロックＢ３にてそのときのスクリューコ
ンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度
（とゲート開度）も得られる。

【００３１】よって、図３に示すトライアル区間３１の
掘進が終了した以降、その目標土圧、スクリューコンベ
ヤ５の回転速度、シールドジャッキ６の伸長速度（およ
びゲート開度）を用いて掘進を継続することにより、ト
ライアル区間３１の土質とそれ以降の土質とが同様であ
る限り、掘進上方の地盤の沈下量・傾斜量をブロックＢ
１で定めた所定の範囲に収めることができる。

【００３２】また、ブロックＢ５にて、実際の沈下量・
傾斜量を検出した後、コンピュータ１５、２５によっ
て、地盤の沈下量・傾斜量の傾向を予測し、ブロックＢ
３におけるスクリューコンベヤ５の回転速度とシールド
ジャッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）のいずれを調
節したならばより的確に地盤の沈下・傾斜を抑制できる
か分析し、その効果が大きいと思われる順でそれら回転
速度、伸長速度および（ゲート開度）をリアルタイムで
制御するようにしてもよい。

【００３３】本実施形態によれば、従来結果でしかなか
った地盤の沈下量・隆起量を制御入力として取り入れ、
その沈下量・隆起量に応じてその変動幅が小さくなるよ
うにシールド掘進機１の土圧をリアルタイムで制御して
いるので、地盤の沈下・隆起を的確に抑えることができ
る。特に、前段で述べたように沈下・隆起抑制効果のあ
る順にスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャ
ッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）を制御して土圧を
管理すれば、地盤の沈下・隆起を速やかに抑えることが
できる。

【００３４】また、コンピュータ１５、２５は、層別沈
下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂの出力の時間変動
に応じて地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標土圧を適宜
更新し、その変更された目標土圧に応じてシールド掘進
機１の運転をリアルタイムで制御するので、地盤の沈下
量・隆起量を抑制し得る目標土圧を得ることができる。
また、コンピュータ１５、２５は、目標土圧に応じてシ
ールド掘進機１のスクリューコンベヤ５、シールドジャ
ッキ６（およびゲート開度）をリアルタイムで制御する
ので、地盤の沈下量・隆起量を抑制し得るスクリューコ
ンベヤ５の回転速度、シールドジャッキ６の伸長速度
（およびゲート開度）を得ることができる。

【００３５】なお、本実施形態には土圧式シールドを例
示したが、本発明はこれに限らず泥水式シールドでも適
用でき、その場合、スクリューコンベヤ５の代りに送泥
管および排泥管が設けられる。そして、送・排泥管に切
羽の土圧を調節する弁やポンプが介設され、スクリュー
センサ１３の代りにそれら弁やポンプの作動状態を検出
するセンサが設けられる。

【００３６】図５および図６に別の実施形態を示す。

【００３７】図示するように、この実施形態は、前実施
形態と同一の構成要素を多数有するので、同一の構成要
素には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点の
みを説明する。

【００３８】図６に示すように、シールド掘進機１のシ
ールドジャッキ６には、その伸長速度すなわちシールド
掘進機１の掘進速度を検出するジャッキセンサ１２が設
けられている。スクリューコンベヤ５には、その回転速
度を検出するスクリューセンサ１３が設けられている。
スクリューコンベヤ５の排土口には、排土量を調節する
排土量制御装置（圧送ポンプ３４）が設けられている。
圧送ポンプ３４は、プランジャを往復動させて土砂を間
欠的に圧送するものである。圧送ポンプ３４には、その
圧送回数を検出する圧送回数測定カウンタ３５が設けら
れている。これらジャッキセンサ１２、スクリューセン
サ１３およびカウンタ３５の出力は、後方台車１４に設
けられた地下コンピュータ１５に送信される。

【００３９】圧送ポンプ３４から排出された土砂は、ポ
ンプ３４に接続された圧送管３６を介してズリトロ３７
に移送される。ここで、移送される土砂の重量は、圧送
回数測定カウンタ３５のカウント数に基いて算出され
る。よって、このカウンタ３５が重量センサ３８を構成
することになる。重量センサ３８の出力は、既述のよう
に地下コンピュータ１５に送信される。地下コンピュー
タ１５は、重量センサ３８の出力とジャッキセンサ１２
の出力とに基いて、単位掘進量（ｍ）当たりの排土量
（Kg／掘進量）を算出する。地下コンピュータ１５は、
その算出した排土量と各センサ１２、１３、３５の出力
値とに応じて、後述するようにシールドジャッキ６とス
クリューコンベヤ５と圧送ポンプ３４とを制御する。ま
た、ズリトロ３７の載せられた土砂は、トンネル入口側
に移送される。

【００４０】以上の構成からなる本実施形態の作用を述
べる。

【００４１】図６に示すように、先ず、ブロックｂ１に
て、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂにて検
出される地盤の沈下量および傾斜量の許容範囲を設定す
る。設定は、図５に示す地上・地下コンピュータ１５、
２５のいずれかでなされる。本実施形態では、図３に示
すように線路３２の下方を掘進するため、上記許容範囲
は線路３２に悪影響を与えない極めて小さい範囲に設定
される。

【００４２】そして、ブロックｂ２にて、目標排土量
（Kg／掘進量）が設定される。目標排土量（Kg／掘進
量）は、地盤の沈下量および傾斜量が許容範囲内に収ま
る排土量であり、その初期値としては計算による概略値
や経験値が用いられる。この設定は、地上・地下コンピ
ュータ１５、２５のいずれかでなされる。

【００４３】そして、ブロックｂ３にて、図５に示す掘
進中のシールド掘進機１において、スクリューセンサ１
３によってスクリューコンベヤ５の回転速度が検出さ
れ、ジャッキセンサ１２によってシールドジャッキ６の
伸長速度が検出され、重量センサ３８によって実際の排
土量（Kg）が検出され、それらが地下コンピュータ１５
に送られる。そして、地下コンピュータ１５は、単位掘
進量（ｍ）当たりの実際の排土量（Kg／掘進量）を算出
し、実際排土量が目標排土量に合致するように、スクリ
ューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長
速度と圧送ポンプ３４の運転状態とを調節する。

【００４４】例えば、目標排土量に比べて実際排土量が
多い場合には、スクリューコンベヤ５の回転速度を低く
したり、シールドジャッキ６の伸長速度を低くしたり、
圧送ポンプ３４（排土量制御装置）の運転を抑えたりす
る。逆に、目標排土量に比べて実際排土量が少ない場合
には、スクリューコンベヤ５の回転速度を高くしたり、
シールドジャッキ６の伸長速度を高くしたり、圧送ポン
プ３４の運転を高めたりする。

【００４５】そして、ブロックｂ４にて、そのときの実
際の排土量（Kg／掘進量）が、図５に示す重量センサ３
８およびジャッキセンサ６の出力が地下コンピュータ１
５に送られ、リアルタイムで算出される。地下コンピュ
ータ１５は、実際排土量と目標排土量との差分をとり、
それが少なくなるように（零でなくともよい）ブロック
ｂ３にてスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジ
ャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転とを制御す
る。かかるフィードバック制御は、実際排土量と目標排
土量との差分が所定範囲となるまで繰り返される。

【００４６】そして、ブロックｂ５にて、図５に示す層
別沈下計１８ａによってそのときの実際の地盤の沈下量
がリアルタイムで検出されると共に、埋設型傾斜計１８
ｂによってそのときの実際の地盤の傾斜がリアルタイム
で検出され、それぞれ地上コンピュータ２５に送られ
る。ここで、地盤の実際の沈下量・傾斜量を検出する層
別沈下計１８ａと埋設型傾斜計１８ｂとは、図５および
図２に示すシールド掘進機１の掘進の影響を受ける範囲
（カッタ４の前方且つ上方のクロスハッチ部分３３）に
位置するものが用いられる。

【００４７】層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８
ｂによって検出された検出値（地盤の実際の沈下量・傾
斜量）は、地上コンピュータ２５から電話回線２６等を
介して地下コンピュータ１５に送られ、始めにブロック
ｂ１にて設定した沈下量・傾斜量の許容範囲と対比され
る。そして、実際の沈下量・傾斜量が許容範囲なら目標
排土量を変更することなくそのまま継続して用いて掘進
を行い、許容範囲を越えたなら許容範囲とするように目
標排土量を変更して設定し直し掘進する（ブロックｂ
２）。

【００４８】例えば、実際の沈下量が許容範囲を越えて
大きい場合には、目標排土量を下方修正して、沈下を抑
えるようにする。また、実際の隆起量が許容範囲を越え
て大きい場合には、目標排土量を上方修正して、隆起を
抑えるようにする。そして、ブロックｂ３にて、修正さ
れた目標排土量に合わせてスクリューコンベヤ５の回転
速度とシールドジャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４
の運転とが、既述の如く制御される。

【００４９】かかる制御は、シールド掘進機１が図３に
示すトライアル区間３１を掘進する間継続して行われ
る。なお、使用する層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜
計１８ｂは、図１および図２に示すシールド掘進機１の
掘進に伴ってその影響を受ける範囲（クロスハッチ部分
３３）が前方に移動するに応じて、順次前方の層別沈下
計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂに切り換えられる。

【００５０】このようなトライアル区間３１の掘進によ
り、地盤の沈下量・傾斜量がブロック１ｂで定めた所定
の範囲に収まる目標排土量が得られる。何故なら、トラ
イアル区間３１の土質が一定であれば、その地盤の沈下
量・傾斜量を少なくするための目標排土量がブロックｂ
２にて一意に収束すると考えられるからである。そし
て、その排土量に基きブロックｂ３にてそのときのスク
リューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸
長速度と圧送ポンプ３４の運転状態も得られる。

【００５１】よって、図３に示すトライアル区間３１の
掘進が終了した以降、その目標排土量、スクリューコン
ベヤ５の回転速度、シールドジャッキ６の伸長速度およ
び圧送ポンプ３４の運転状態を用いて掘進を継続するこ
とにより、トライアル区間３１の土質とそれ以降の土質
とが同様である限り、掘進上方の地盤の沈下量・傾斜量
をブロックｂ１で定めた所定の範囲に収めることができ
る。

【００５２】また、ブロックｂ５にて、実際の沈下量・
傾斜量を検出した後、コンピュータ１５、２５によっ
て、地盤の沈下量・傾斜量の傾向を予測し、ブロックｂ
３におけるスクリューコンベヤ５の回転速度とシールド
ジャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転状態との
いずれを調節したならばより的確に地盤の沈下・傾斜を
抑制できるか分析し、その効果が大きいと思われる順で
それら回転速度、伸長速度および運転状態をリアルタイ
ムで制御するようにしてもよい。

【００５３】本実施形態によれば、従来結果でしかなか
った地盤の沈下量・隆起量を制御入力として取り入れ、
その沈下量・隆起量に応じてその変動幅が小さくなるよ
うにシールド掘進機１の排土量をリアルタイムで制御し
ているので、地盤の沈下・隆起を的確に抑えることがで
きる。特に、前段で述べたように沈下・隆起抑制効果の
ある順にスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジ
ャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転状態とを制
御して排土量を管理すれば、地盤の沈下・隆起を速やか
に抑えることができる。

【００５４】また、コンピュータ１５、２５（制御部）
は、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂの出力
の時間変動に応じて地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標
排土量を適宜更新し、その変更された目標排土量に応じ
てシールド掘進機１の運転を制御するので、地盤の沈下
量・隆起量を抑制し得る目標排土量を得ることができ
る。また、コンピュータ１５、２５は、目標排土量に応
じてシールド掘進機１のスクリューコンベヤ５、シール
ドジャッキ６および圧送ポンプ３４を制御するので、地
盤の沈下量・隆起量を抑制し得るスクリューコンベヤ５
の回転速度、シールドジャッキ６の伸長速度および圧送
ポンプ３４の運転状態を得ることができる。

【００５５】なお、本実施形態には土圧式シールドを例
示したが、本発明はこれに限らず泥水式シールドでも適
用でき、その場合、スクリューコンベヤ５の代りに送泥
管および排泥管が設けられる。そして、送・排泥管に切
羽の土圧を調節する弁やポンプが介設され、スクリュー
センサ１３および圧送回数測定カウンタ３５の代りにそ
れら弁やポンプの作動状態を検出するセンサが設けられ
る。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシール
ド掘進機の掘削管理装置によれば次の如き優れた効果を
発揮できる。 (1)請求項１記載の発明によれば、地盤の沈下・隆起を
的確に抑えることができる。 (2)請求項２記載の発明によれば、地盤の沈下・隆起を
的確に抑えることができる目標土圧を得られる。 (3)請求項３記載の発明によれば、地盤の沈下・隆起を
的確に抑えることができるスクリューコンベヤおよびシ
ールドジャッキの運転状態を得られる。 (4)請求項４記載の発明によれば、地盤の沈下・隆起を
的確に抑えることができる目標排土量を得られる。 (5)請求項５記載の発明によれば、地盤の沈下・隆起を
的確に抑えることができる排土量制御装置、スクリュー
コンベヤおよびシールドジャッキの運転状態を得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すシールド掘進機の掘
削管理装置の概略図である。

【図２】上記掘削管理装置の正面図である。

【図３】上記シールド掘進機のトンネル構築計画線を示
す平面図である。

【図４】掘削管理装置の制御を示すブロック図である。

【図５】本発明の別実施形態を示すシールド掘進機の掘
削管理装置の概略図である。

【図６】上記掘削管理装置の正面図である。

【符号の説明】

１シールド掘進機５スクリューコンベヤ６シールドジャッキ１５制御部としての地上コンピュータ１７地山１８変位測定器１８ａ層別沈下計１８ｂ埋設型傾斜計２５制御部としての地下コンピュータ３４排土量制御装置としての圧送ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田譲愛知県知多市北浜町11番１号石川島播磨重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者西智男愛知県知多市北浜町11番１号石川島播磨重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者吉田和弘大阪府大阪市中央区本町四丁目２番12号石川島播磨重工業株式会社関西支社内Ｆターム(参考） 2D054 AC01 DA03 GA62 GA63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘進機の前方および上方の地山
に複数配置され地盤の沈下・隆起を検出する変位測定器
と、該変位測定器の出力に応じて地盤の沈下・隆起を抑
制するようにシールド掘進機の運転を制御する制御部と
を備えたことを特徴とするシールド掘進機の掘削管理装
置。
【請求項２】上記制御部は、上記変位測定器の出力変
動に応じて地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標土圧を設
定し、その目標土圧に応じてシールド掘進機の運転を制
御するものである請求項１記載のシールド掘進機の掘削
管理装置。
【請求項３】上記制御部は、上記目標土圧に応じてシ
ールド掘進機のスクリューコンベヤおよびシールドジャ
ッキを制御するものである請求項２記載のシールド掘進
機の掘削管理装置。
【請求項４】上記制御部は、上記変位測定器の出力変
動に応じて地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標排土量を
設定し、その目標排土量に応じてシールド掘進機の運転
を制御するものである請求項１記載のシールド掘進機の
掘削管理装置。
【請求項５】上記制御部は、上記目標排土量に応じて
シールド掘進機の排土量制御装置、スクリューコンベヤ
およびシールドジャッキを制御するものである請求項４
記載のシールド掘進機の掘削管理装置。