JP2004209911A - 裏込材注入装置および裏込材注入方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】理論積算注入量演算手段36によりポンプ20での裏込材4の理論積算注入量Q2を求めるが、理論積算注入量Q2だけでは誤差が多いために、タンク10内での裏込材4の変化容量Q1を容積演算手段35で演算し、この変化容量Q1に基づく補正率Xを補正率演算手段37で演算し、この補正率Xと理論積算注入量Q2とから実積算注入量Qをより正確に計測する。しかも、ここでの変化容量Q1とは、短時間の微少な量ではなく、所定時間経過後であって液面検出センサ11により確実に計測可能な量であり、補正率Xを正確に演算できる。従って、これらの理論積算注入量Q2と補正率Xとから、従来の電磁流量計などを用いずに、一液タイプの裏込材4の実積算注入量Qをより正確に計測できる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、裏込材注入装置および裏込材注入方法に関する。
【0002】
【背景技術】
従来より、トンネル工事等においては、シールドマシーンによるシールド工法が用いられている。
このシールド工法では、シールドマシーンで掘進しながらトンネル壁面にセグメントを設置し、裏込装置によりトンネル壁面とセグメントとの間にモルタル等の裏込材を注入して土留め(シールド)する。裏込材としては、モルタルと硬化剤とを別々のポンプで圧送し、注入直前で混合してトンネル壁面とセグメントとの間に注入する二液混合タイプが一般的であり、混合された裏込材の流量を電磁流量計で計測して積算注入量を管理している(例えば、特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特許第3061843号公報(第3頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、工事の施工条件によっては裏込材として二液タイプではなく、一液タイプのものを用いる場合がある。すなわち、モルタルと硬化剤とを予め混合させて一液としておき、これをポンプで圧送するのである。そして、一液タイプの裏込材には、施工性等の観点から多量の砂およびフライアッシュ(石炭灰)が混合される。
しかしながら、このような一液タイプの裏込材では、その流量を電磁流量計で計測しようとすると、裏込材に含まれる砂が検出電極にぶつかって電気ノイズが生じるうえ、フライアッシュに起因して裏込材の導電率が不安定になるため、流量を正確に計測することができないという問題がある。
しかも、裏込材の吐出圧は最大9MPa程度と高圧であるため、用いられる電磁流量計としても特注対応となり、裏込装置全体が高額になる。
【0005】
一方、裏込材の積算注入量を計測する方法として、裏込材が貯蓄されたタンクでの容量変化分に基づいて計測する方法がある。つまり、タンク内での裏込材の液面レベルを計測し、その液面高さの変化量から積算注入量を求めるのである。
しかし、この方法では、短時間での液面変化量が微少であることや、液面の揺れ等の影響もあって、液面レベルの変化量を正確に計測できず、積算注入量をリアルタイムに計測するのは困難であるという問題がある。
【0006】
なお、ポンプの性能から裏込材の吐出流量を求め、これに基づいて積算注入量を理論的に算出することも考えられるが、ポンプの吐出効率は裏込材の注入状況によって変化するため、実際の実積算注入量と理論的に算出した積算注入量との間には誤差が生じ、やはり実用に供することはできない。
【0007】
本発明の目的は、一液タイプの裏込材の積算注入量をより正確に、かつリアルタイムで計測できるとともに、より安価に構成できる裏込材注入装置および裏込材注入方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段と作用効果】
本発明の請求項1の裏込材注入装置は、タンク内に貯留された裏込材の容積に関するパラメータを計測する容積計測手段と、この容積計測手段による計測結果に基づき、所定時間経過前後の前記タンク内での裏込材の変化容量を演算する容積演算手段と、ポンプから吐出される裏込材の理論吐出量に基づいて理論積算注入量を演算する理論積算注入量演算手段と、前記変化容量および前記理論積算注入量から補正率を演算する補正率演算手段と、当該補正率および前記理論積算注入量から実積算注入量を逐一演算する実積算注入量演算手段とを備えていることを特徴とする。
【0009】
このような本発明においては、理論積算注入量演算手段によりポンプから吐出される裏込材の理論積算注入量を求めるが、この理論積算注入量は前述の如く実際の積算注入量に比べて誤差が多いために、タンク内での裏込材の変化容量を容積演算手段で演算し、この変化容量に基づく補正率を補正率演算手段で演算し、この補正率と理論積算注入量とから実積算注入量をより正確に計測する。この際の補正率は、容積計測手段によりタンク内での裏込材の容積に関するパラメータを計測し、この計測結果から裏込材の減少量等の変化容量を求め、この変化容量に基づいて演算されるのであるが、ここでの変化容量とは、従来では計測が困難であった短時間の微少な量ではなく、所定時間経過後であって容積計測手段により確実に計測可能な量とすることで、補正率も正確に演算される。従って、これらの理論積算注入量と補正率とから、従来の電磁流量計などを用いずに、一液タイプの裏込材の実積算注入量がより正確に計測されるようになる。
また、注入開始から所定時間経過後には補正率が決定するうえ、理論積算注入量演算手段による演算はポンプが稼働している状況で常時実行可能であるから、この理論積算注入量演算手段で常時演算される理論積算注入量と前記補正率とを用いれば、実積算注入量演算手段によって実積算注入量が逐一演算されるようになり、実積算注入量がリアルタイムで計測されるようになる。
そして、計測機器としては、容積計測手段を用いればよく、高価な電磁流量計が不要になるため、装置構築が安価になる。
【0010】
本発明の請求項2の裏込材注入装置は、請求項1に記載の裏込材注入装置において、前記実積算注入量を表示する表示手段を備えていることを特徴とする。
このような本発明によれば、演算された実積算注入量が表示手段に表示されるので、実積算注入量が容易に認識されるようになり、管理がより正確に行われるようになる。
【0011】
本発明の請求項3の裏込材注入装置は、請求項1または請求項2に記載の裏込材注入装置において、前記容積計測手段は、前記裏込材の液面レベルを測定する距離計であることを特徴とする。
このような距離計としては、例えば超音波センサ等の反射型の液面検出センサを適用できる。そして、距離計は構造が簡単であり、タンクの構造等に大きく影響を及ぼす機器ではないから、タンクの設計が容易である。
【0012】
本発明の請求項4の裏込材注入装置は、請求項3に記載の裏込材注入装置において、前記距離計は、前記タンクのほぼ中央近傍に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、距離計がタンクの略中央近傍に配置されているため、タンクが傾いても、その距離計で計測した液面までの距離は、タンクが傾かない状態で計測した距離と同じになり、裏込材の減少量が何ら問題なく演算される。従って、例えば本発明の装置をトンネル工事用のシールドマシーンと共に用いた場合でいえば、シールドマシーンを傾けて傾斜したトンネルを工事するにあたっても、減少量が正確に演算されるから、補正率ひいては実積算注入量が正確に計測される。
【0013】
本発明の請求項5の裏込材注入装置は、請求項3に記載の裏込材注入装置において、前記距離計は、前記タンクの傾き成分をキャンセル可能な位置に複数配置されていることを特徴とする。
このような本発明でも、二位置でそれぞれ計測される液面までの距離を平均することで、タンクの傾きに影響されることなく裏込材の変化容量が正確に演算されるようになる。
【0014】
本発明の請求項6の裏込材注入装置は、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の裏込材注入装置において、前記タンク内に収容された裏込材の液面レベルを更新する液面レベル更新手段を備えていることを特徴とする。
タンク内の裏込材が少なくなると、裏込材を適宜補充する場合があるが、補充した後での液面までの距離を減少量の演算にそのまま用いると、最終的に実積算注入量が正確に求められない。これに対して本発明では、液面レベル更新手段が設けられているため、実積算注入量が正確に計測されるよう裏込材の補充の度に高さレベルを適正に更新することが可能である。
【0015】
本発明の請求項7の裏込材注入方法は、タンク内に貯留された裏込材の容積に関するパラメータを計測する手順と、この容積計測手段による計測結果に基づき、所定時間経過前後の前記タンク内での裏込材の変化容量を演算する手順と、ポンプから吐出される裏込材の理論吐出量に基づいて理論積算注入量を演算する手順と、前記変化容量および前記理論積算注入量から補正率を演算する手順とを備え、当該補正率および前記理論積算注入量から実積算注入量を逐一演算しながら当該裏込材を注入することを特徴とする。
このような本発明は、前述の装置を用いて行う注入方法であり、本発明の目的を同様に達成できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る裏込材注入装置1の概略構成を示すブロック図である。
裏込材注入装置1は、トンネル工事用のシールドマシーン2に用いられる装置であって、当該シールドマシーン2で掘進しながら設置される複数のセグメント3とトンネルの壁面との間に一液タイプの裏込材4を注入するのに用いられ、シールドマシーン2と共に前進する。なお、セグメントはシールドマシーン2に設けられたエレクタによって設置されるが、図1ではエレクタの図示を省略してある。
【0017】
具体的に裏込材注入装置1は、裏込材4を貯留しておく裏込材注入タンク(以下、単にタンクと称す)10と、タンク10内の裏込材4をサクションから引き込んで注入部分に圧送するピストン式の裏込注入ポンプ(以下、単にポンプと称す)20と、裏込材注入装置1の起動、停止等の操作を行う他、裏込材注入装置1で必要な各種の制御を行うための操作盤30とを備えている。
【0018】
タンク10は、本実施形態では四角箱状とされ、貯留された裏込材4の液面レベルを計測することで、裏込材4の残量や減少量を容易に計測できるようになっている。液面レベルの計測には、タンク10の上部に設置された超音波センサ等の反射型の液面検出センサ(距離計、容積計測手段)11が用いられる。
【0019】
液面検出センサ11は、タンク10の中央位置Cを境にして、掘進方向の前後に等間隔離れた位置に複数(本実施形態では一対)設けられており、傾斜したトンネルを掘進中において、裏込材4の液面が一点鎖線のように傾斜した場合でも、各液面検出センサ11で計測した高さレベルを平均することにより、その傾き成分(傾斜による差分)がキャンセルされ、傾斜していない状態の液面レベルを計測したとの同じ結果が得られるようになっている。これらの液面検出センサ11からの出力は、裏込材4のタンク液面レベル(パラメータ)Lとして操作盤30のコントローラ31に入力される。
【0020】
ポンプ20は、シリンダ内のピストンをボトム側(図中の右側)に引くことで裏込材4をタンク10から引き込み、トップ側(図中左側)に押すことで裏込材4を注入部に押し出す。このため、サクション管および注入管にはそれぞれ、逆流防止用の逆止弁が設けられている。また、このポンプ20には、図示しないストロークセンサ等が設けられており、このセンサからの出力は、ピストンで裏込材4を押し出す毎にポンプ押出信号としてコントローラ31に入力される。
【0021】
操作盤30は、コンピュータで構成されたコントローラ31、およびタンク10での裏込材4の液面レベルLを表示するタンクレベル表示部32、注入された裏込材4の実積算注入量を表示する積算量表示部33、ポンプ20から吐出される裏込材4の瞬時流量を表示する瞬時流量表示部34を備えている。
【0022】
このうちコントローラ31は、コンピュータプログラムからなる容積演算手段35、理論積算注入量演算手段36、補正率演算手段37、実積算注入量演算手段38、液面レベル更新手段39を実行可能に設けられているとともに、これらのプログラムや、前記液面検出センサ11およびストロークセンサ等から入力されるデータを記憶するための図示しない記憶手段を備えている。
【0023】
容積演算手段35は、各液面検出センサ11から入力される液面レベルLに基づいて変化量ΔLを求め、このΔLとタンク10でのタンク面積(液面の表面積)aとから実際の積算注入量であるタンク内変化容量Q1を求める。例えば、図4(A)、(B)を参照すると、変化量ΔLは以下の式で求められる。
変化量ΔL = 液面レベルL1 − 液面レベルL2
また、変化容量Q1は以下の式で求められる。
変化容量Q1= タンク面積a * 変化量ΔL
なお、変化量ΔLは、経過時間が短時間の間では極微少であって正確に算出することが困難であるため、本実施形態では、液面レベルL1,L2に確実に差が出るよう所定時間経過した時点で変化量ΔLを演算している。
ただし、そのような液面レベルL2は常時検出されており、タンクレベル表示部32に表示される。
【0024】
理論積算注入量演算手段36は、ポンプ20を用いた場合に理論的に求められる理論積算注入量Q2を演算する手段であり、ピストンの押出容積(理論吐出量)をqとし、ピストンの押出回数をcとすれば、理論積算注入量Q2は以下の式で求められる。
理論積算注入量Q2 = 押出容積q * 押出回数c
この際、押出容積qは既知の値であり、また、押出回数cはポンプ20のストロークセンサからの押出信号によって得ることが可能である。
【0025】
補正率演算手段37は、容積演算手段35で求められた変化容量Q1、および理論積算注入量演算手段36で求められた理論積算注入量Q2から、以下の式で補正率Xを演算する。
補正率X = 変化容量Q1 / 理論積算注入量Q2
この際、変化容量Q1は理論積算注入量Q2よりも大きくなり得ないため、理論積算注入量Q2と略等しいか、より小さい値を示す。例えば、裏込材4の注入開始直後は、小さい圧力で無理なく裏込材4を圧送できるので、ポンプ20の吐出効率も高く、実際に注入された量である変化容量Q1と理論積算注入量Q2とは略等しくなって補正率Xも1に近い。一方、裏込材4が次第に注入されてくると、より大きな圧力で裏込材4を圧送する必要が生じるため、ポンプ20の吐出効率も低下し、変化容量Q1と理論積算注入量Q2との間に差が生じて補正率Xが1よりも小さくなる。そして、この補正率Xは、所定時間経過する毎に再度演算され、より適正な値に更新される。
【0026】
実積算注入量演算手段38は、以下の式により理論積算注入量Q2と補正率Xとから実積算注入量Qを逐一演算する。
実積算注入量Q = 理論積算注入量Q2 * 補正率X
この式によれば、上述の式によりX=Q1/Q2であるから、実績算注入量Qの演算とは、変化容量Q1を算出していることになるのであるが、この変化容量Q1を液面検出センサ11の検出結果から逐一算出しようとすると、変化量が微少なために困難であるから、本実施形態では理論積算注入量Q2と補正率Xとを用いて算出することとし、この算出結果を実積算注入量Qとしている。つまり、一旦補正率Xを決定した後の所定時間の間では、この補正率Xを用いて実積算注入量Qを逐一演算し、次いで、この所定時間の間に変化した変化容量Q1から新たな補正率Xを演算して更新し、次の所定時間の間での実積算注入量Qの演算に用い、これを繰り返すのである。
そして、演算された実積算注入量Qは、積算量表示部33に表示される。
【0027】
液面レベル更新手段39は、初期の液面レベルL1(図4参照)を更新する手段であって、タンク10内の裏込材4が不足気味になり、補充した場合などに実行される。例えば、図4(A)に示すように、裏込材注入装置1を起動させた直後の初期の液面レベルL1が「10」を示しており、所定時間経過後の液面レベルL2が図4(B)に示すように「2」であれば、その差分の「8」から変化容量Q1を求めることができる。しかし、この段階で、図4(C)に示すように、裏込材4を「4」だけ足して液面レベルL3の「6」まで補充したとし、このまま計測を続けると、再度液面レベルL2の「2」まで減った場合にはやはり、変化容量Q1が液面レベルL1との差分の変化量ΔL=L1−L2=「8」となって、補充された分の注入量が何ら積算されないことになる。そこで本実施形態では、以下の式により、裏込材4を補充した際に初期の液面レベルL1の値を更新する。
補充後液面レベルL1=補充前液面レベルL1+液面レベルL3−液面レベルL2
【0028】
さらに、説明および図示を省略するが、注入開始からの時間を計測しておき、実積算注入量Qをその計測時間で除することで、ポンプ20からの裏込材4の単位時間当たりの吐出流量が求められ、この流量が瞬時流量として瞬時流量表示部34に逐次表示されるようになっている。
【0029】
以下には、図2、図3をも参照して、実積算注入量Qの演算の流れ、および補正率Xの演算の流れを説明する。なお、本実施形態では、各演算が別々のフローに沿って(別ルーチンで)実行されるが、各フローは互いに同期している。
先ず、図2に基づいて実積算注入量Qについて説明する。
ステップ(図面および以下の説明では単に「S」と略す)1では、初期設定として、ポンプ20での押出回数Nをリセットし、コントローラ31に設けられた更新カウンタのカウント数Aを1にセットし、補正率Xを1にセットする。
S2では、予め設定された押出継続回数Nsに更新カウンタでのカウント数Aを乗じた値を算出し、この値に押出回数Nが達したかどうかを判定する。達していればS3に進み、達していなければS5に進む。初期の段階では、A=1であるも、押出回数Nは到底押出継続回数Nsに達していないので、S5に進む。
【0030】
S5では、実積算注入量演算手段38により実積算注入量Qの演算を行う。ただし、初期の段階では、まだ補正率Xが演算されておらず、初期設定の「1」のままであるから、実積算注入量Qはそのまま理論積算注入量Q2と同じになる。補正率Xを演算しないのは、押出回数Nが押出継続回数Nsに達しないうちは、液面レベルLの差が微少で正確な演算が困難だからである。また、注入初期の段階では、裏込材4がスムーズに注入され、ポンプ20の吐出効率も高いため、理論積算注入量Q2をそのまま実積算注入量Qとしてもさほど誤差は生じない。
S6では、操作盤30の停止スイッチ等が押されたかどうかを判定する。押された場合には、演算を終了し、押されていない場合には、S2に戻る。
【0031】
このS2において、注入が所定時間行われ、押出回数Nが1回目の押出継続回数Nsに達すると、タンク10内の液面レベルも正確に検出可能な高さに変位していることになるから、S3に進んで補正率Xを更新する。ここで、補正率Xは、図3に示す手順で演算された最新の値が記憶手段にストアされており、この記憶手段から読み込んで更新する。
この後のS4では、更新カウンタのカウント数Aを1アップさせ、S5に進んで実積算注入量Qを演算する。そして、この段階において、演算によって求められた補正率Xが初めて用いられることになる。
その後、停止スイッチが押されていなければ、再度S2に戻って同様に繰り返す。
【0032】
従って、例えば、押出継続回数Nsとして1000が設定されていれば、1000回押し出すまでは、理論積算注入量Q2を実積算注入量Qとして逐次演算して積算量表示部33に表示し、1000回目からは演算によって求められた補正率Xを用いて実積算注入量Qを逐次演算して表示する。また、この補正率Xを用いた演算は、S2の判定条件から明らかなように、押出回数Nが2000に達するまで行われ、2000回目からはまた新たな補正率Xで3000回目まで演算され、以下4000回目、5000回目、6000回目…と順次、補正率Xを更新しながら同様に繰り返す。
【0033】
次に、図3に基づいて補正率Xについて説明する。
S10では、初期設定として、初期の液面レベルL1(図4参照)を検出し、ポンプ20での押出回数Nをリセットし、更新カウンタのカウント数Aを1にセットし、サンプリングカウンタのカウント数Bをリセットする。
S11では、予め設定された押出継続回数Nsに更新カウンタでのカウント数Aを乗じた値を算出し、この値からサンプリング回数nだけ減じた値を算出し、この値に押出回数Nが達したかどうかを監視し、達した段階でS12に進む。つまり、Ns*Aの値に達するn回前になったらS12以降に進み、n回だけサンプリングを開始する。このサンプリング回数nは予め任意に決められる値である。
そして、S12では、タンク10内に裏込材4を補充する目的等で、注入作業が中断されていないかどうかを判定する。中断していなければS13に進み、中断していればS20に進む。
【0034】
中断していない場合、S13では、サンプリングカウンタのカウント数Bを1アップする。S14では、容積演算手段35により、液面検出センサ11から液面レベルL2(図4参照)を入力して変化容量Q1を演算するとともに、理論演算注入量演算手段36により、理論積算注入量Q2を演算する。
そして、S15では、変化容量Q1と理論積算注入量Q2とにより補正率Xを演算する。
次いで、S16では、サンプリングカウンタのカウント数Bがサンプリング回数nに達したかどうかを判定する。すなわち、S13〜S15の処理がサンプリング回数n分だけ繰り返されることになる(サンプリングの実行)。そしてこのサンプリング回数n分だけの液面レベルL21 〜 n、変化容量Q11 〜 n、理論積算注入量Q21 〜 n、および補正率X1 〜 nが演算されることになり、また、これらは演算される度に記憶手段に記憶される。
【0035】
カウント数Bがサンプリング回数nに達すると、サンプリングが終了し、S17に進む。S17では、サンプリングされた補正率X1 〜 nを平均し、平均したその値を正規の補正率Xとして記憶手段に記憶する。図2のS3で呼び出される最新の補正率Xとはこの値のことである。図2、図3の各処理は同期して行われるため、図2のS3の側から記憶手段を読みに来た時点では、図3のS17により常に最新の補正率Xがストアされているのである。
次いで、S18において更新カウンタが1アップされ、S19において注入作業が続行されていれば、S11に戻る。
【0036】
従って、例えば、押出継続回数Nsとして1000が設定され、サンプリング回数nとして100が設定されていれば、押出回数Nが900に達した段階で、つまり液面レベルLが十分に下がって液面検出センサ11での検出が正確に行われるようになった時点でサンプリングを開始し、100回分の補正率X1 〜 nをサンプリングとして演算し、これを平均して正規の補正率Xとしている。
【0037】
ところで、S12において、注入作業が中断され、例えば裏込材4が補充されている場合にはS20に進む。S20では、中断時の液面レベルL2(図4参照)を検出する。S21では、補充作業が終了して補正率Xの演算を再開できる状態かどうかを監視する。再開OKであればS22に進む。
S22では、補充後の液面レベルL3(図4参照)を検出する。この後のS23では、液面レベル更新手段39により、初期の液面レベルL1の更新が行われる。更新が終了したら、S13に戻り、補正率Xの演算を再開する。
【0038】
このS12からの処理によれば、例えば図4(C)に示す段階から補正率Xの演算を再開した場合では、補充前の初期の液面レベルL1が「10」であったのに対して、補充後の初期の液面レベルL1としては「14」に更新されるため、図4(C)から注入作業を実施して再度図4(B)の液面レベルL2まで下がた時点では、変化量ΔL=L1−L2=「12」となり、補充分が加味された値となる。
【0039】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1) すなわち、裏込材注入装置1においては、理論積算注入量演算手段36によりポンプ20から吐出される裏込材4の理論積算注入量Q2を求めるが、この理論積算注入量Q2は背景技術で述べたように実積算注入量Qに比べて誤差が多い。そこで本実施形態では、タンク10内での裏込材4の変化容量Q1を容積演算手段35で演算し、この変化容量Q1に基づく補正率Xを補正率演算手段37で演算し、この補正率Xと理論積算注入量Q2とから実積算注入量Qをより正確に計測している。しかも、この際の補正率Xは、液面検出センサ11によりタンク10内での裏込材4の液面レベルL(L1〜L3)を計測し、この計測結果から裏込材4の変化量ΔLひいては減少量である変化容量Q1を求め、この変化容量Q1に基づいて演算されるのであるが、ここでの変化容量Q1とは、従来では計測が困難であった短時間の微少な量ではなく、所定の押出回数Nをこなした所定時間経過後であって、液面検出センサ11により確実に計測可能な量であり、補正率Xを正確に演算できる。従って、これらの理論積算注入量Q2と補正率Xとから、従来の電磁流量計などを用いずに、一液タイプの裏込材4の実積算注入量Qをより正確に計測できる。
【0040】
(2) また、注入開始から押出継続回数Ns経過後には、演算による補正率Xが決定するうえ、理論積算注入量演算手段36による演算はポンプ20が稼働している状況で常時実行可能であるから、この理論積算注入量演算手段36で常時演算される理論積算注入量Q2と前記補正率Xとを用いれば、実積算注入量演算手段38によって実積算注入量Qを逐一演算でき、実積算注入量Qをリアルタイムで計測できる。
【0041】
(3) 最初の押出継続回数Ns以前は、補正率Xのデフォルト値として1がセットされており、理論積算注入量Q2がそのまま実積算注入量Qとして算出されることになるが、注入初期の段階では、裏込材4をポンプ20で無理なく注入でき、ポンプ20の吐出効率も高いため、ポンプ20での理論積算注入量Q2をそのまま実積算注入量Qとして扱っても問題がなく、その間の補正率Xを演算によって求める必要がない分、処理フローを簡素化できる。
【0042】
(4) そして、計測機器としては、超音波センサ等の液面検出センサを用いればよく、高価な電磁流量計を不要にできるため、裏込材注入装置1を安価に構築できる。
【0043】
(5) さらに、操作盤30には、実積算注入量Qを表示する積算量表示部33が設けられているため、演算された実積算注入量Qを逐次表示でき、実積算注入量Qを容易に認識できて管理をより正確に行える。
【0044】
(6) 裏込材注入装置1では、タンク10内の裏込材4の容量を演算するパラメータとして、裏込材4の液面レベルLを計測しており、この計測には距離計である液面検出センサ11を用いているのであるが、このような液面検出センサ11は構造が簡単であり、タンク10の構造等に大きく影響を及ぼす機器ではないから、タンク10の設計の自由度が大きく、容易に設計できる。
【0045】
(7) そして、液面検出センサ11は、タンク10の傾き成分をキャンセル可能な位置に一対配置されているため、二位置でそれぞれ計測される液面までの距離すなわち液面レベルL2を平均することで、タンク10の傾きに影響されることなく裏込材4の変化容量Q1を正確に演算できる。
【0046】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、液面検出センサ11が一対設けられ、タンク10の傾きに影響されずに変化容量Q1を演算できるようになっていたが、そのような液面検出センサ11を一つだけ用い、タンク10の中央位置Cの近傍に配置してもよく、このような場合でもタンク10の傾きに影響されずに変化容量Q1を演算できる。
【0047】
また、前記実施形態では、液面レベルL2をサンプリング回数nだけ取得して補正率Xを求めていたが、一回の液面レベルL2の検出で補正率Xを算出してもよい。図5には、そのような場合のフローが示されている。このフローは、変化容量Q1と理論積算注入量Q2とを一つのルーチン内で演算するようになっている。以下には、具体的に説明する。
図5において、S30では、初期設定として、初期の液面レベルL1(図4参照)を検出し、ポンプ20での押出回数Nをリセットし、更新カウンタのカウント数Aを1にセットし、補正率Xを1にセットする。
S31では、タンク10内に裏込材4を補充する目的等で、注入作業が中断されていないかどうかを判定する。中断していなければS32に進み、中断していればS20に進む。なお、S20以降については、前記実施形態と同じであるため、ここでの説明を省略する。
【0048】
S32では、予め設定された押出継続回数Nsに更新カウンタでのカウント数Aを乗じた値を算出し、この値に押出回数Nが達したかどうかを判定する。達していればS33に進み、達していなければS36に進んで実積算注入量Qを演算する。初期の段階では、A=1であるも、押出回数Nは到底押出継続回数Nsに達していないので、S34、S35をスキップしてS36に進む。このスキップは、押出回数Nが押出継続回数Ns*カウント数Aに達するまで、すなわち、液面の変化量ΔLが確実に検出できるようになるまで継続され、その間はデフォルトとして設定された補正率Xで実積算注入量Qを演算する。
そして、押出回数Nが押出継続回数Nsに達すると、S33、S34において、演算により補正率Xを求め、S35でカウンタを1アップさせた後に、その演算によって求められた補正率Xで実積算注入量Qを演算する。この後、S37にて注入作業が継続されていると判断されれば、S31に戻り、以上を繰り返す。
【0049】
このような処理では、押出継続回数Nsとして1000が設定されていれば、1000回の押出毎に1回の補正率Xの更新を行うが、この補正率Xは前述の実施形態とは異なって複数回サンプリングされた値の平均値ではなく、液面レベルL2の一回の検出で求められるため、処理を大幅に簡略化できる。
【0050】
前記実施形態では、ポンプ20としてピストンポンプを採用したが、これに限らず、いわゆる回転型のポンプであってもよい。
また、本発明に係る容積計測手段としては距離計に限定されず、種々のタイプの液面計でもよい。ただし、裏込材の硬化性等を考慮した場合、距離計とすることが望ましい。
【0051】
前記実施形態では、裏込材注入装置1をトンネル工事用のシールドマシーン2に用いた例を説明したが、本発明の裏込材注入装置はこれに限定されるものではなく、液性の裏込材の注入作業を行う場合であれば、どのような場合でも用いることができる。この場合、一液性の裏込材に限らず、二液性の裏込材に適用することも可能である。
【0052】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る裏込材注入装置の概略構成を示すブロック図。
【図2】実積算注入量の計測を説明するためのフローチャート。
【図3】補正率の計測を説明するためのフローチャート。
【図4】高さレベルの更新を説明するための模式図。
【図5】本発明の変形例を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
1…裏込材注入装置、4…裏込材、10…タンク、11…液面検出センサ(距離計、容積計測手段)、20…ポンプ、33…積算量表示部(表示手段)、35…容積演算手段、36…理論積算注入量演算手段、37…補正率演算手段、38…実積算注入量演算手段、39…液面レベル更新手段、L,L1,L2,L3…液面レベル(パラメータ)、q…理論吐出量、Q…実積算注入量、Q1…変化容量、Q2…理論積算注入量、X…補正率。
Claims (7)
- タンク(10)内に貯留された裏込材(4)の容積に関するパラメータ(L,L1,L2,L3)を計測する容積計測手段(11)と、
この容積計測手段(11)による計測結果に基づき、所定時間経過前後の前記タンク(10)内での裏込材(4)の変化容量(Q1)を演算する容積演算手段(35)と、
ポンプ(20)から吐出される裏込材(4)の理論吐出量(q)に基づいて理論積算注入量(Q2)を演算する理論積算注入量演算手段(36)と、
前記変化容量(Q1)および前記理論積算注入量(Q2)から補正率(X)を演算する補正率演算手段(37)と、
当該補正率(X)および前記理論積算注入量(Q2)から実積算注入量(Q)を逐一演算する実積算注入量演算手段(38)とを備えている
ことを特徴とする裏込材注入装置(1)。 - 請求項1に記載の裏込材注入装置(1)において、
前記実積算注入量(Q)を表示する表示手段(33)を備えている
ことを特徴とする裏込材注入装置(1)。 - 請求項1または請求項2に記載の裏込材注入装置(1)において、
前記容積計測手段(11)は、前記裏込材の液面レベル(L,L1,L2,L3)を測定する距離計(11)である
ことを特徴とする裏込材注入装置(1)。 - 請求項3に記載の裏込材注入装置(1)において、
前記距離計(11)は、前記タンク(10)のほぼ中央近傍に配置されている
ことを特徴とする裏込材注入装置(1)。 - 請求項3に記載の裏込材注入装置(1)において、
前記距離計(11)は、前記タンク(10)の傾き成分をキャンセル可能な位置に複数配置されている
ことを特徴とする裏込材注入装置(1)。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の裏込材注入装置(1)において、
前記タンク(10)内に収容された裏込材(4)の液面レベル(L1)を更新する液面レベル更新手段(39)を備えている
ことを特徴とする裏込材注入装置(1)。 - タンク(10)内に貯留された裏込材(4)の容積に関するパラメータ(L,L1,L2,L3を計測する手順と、
この容積計測手段(11)による計測結果に基づき、所定時間経過前後の前記タンク(10)内での裏込材(4)の変化容量(Q1)を演算する手順と、
ポンプ(20)から吐出される裏込材(4)の理論吐出量(q)に基づいて理論積算注入量(Q2)を演算する手順と、
前記変化容量(Q1)および前記理論積算注入量(Q2)から補正率(X)を演算する手順とを備え、
当該補正率(X)および前記理論積算注入量(Q2)から実積算注入量(Q)を逐一演算しながら当該裏込材(4)を注入する
ことを特徴とする裏込材注入方法。
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