JP2006118124A - 地中掘削機の到達位置確認方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
シールド工法や推進工法において、地中掘削機の到達位置を正確に確認可能な地中掘削機の到達位置確認方法を提供する。
【解決手段】
先行トンネル１の側面部に先行トンネル１の後から掘進された後行トンネル２のシールドマシン３の到達を検出するための検出用シート５を取り付ける。検出用シート５は２枚のシート材５ａおよび５ｂと複数の縦センサコード５ｃおよび横センサコード５ｄとから形成する。シールドマシン３が検出用シート５に接触して縦センサコード５ｃまたは横センサコード５ｄが断線することにより、シールドマシン３が先行トンネル１の側部に到達したことを確認する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地中掘削機の到達位置確認方法に関し、シールド工法や推進工法において、先行掘削孔（シールドトンネル等）の後から掘進され、先行掘削孔の側部に到達した後行掘削孔の地中掘削機の到達位置を正確に確認して、後行掘削孔を先行掘削孔側部の特定の位置に正確に接続できるようにしたものである。

例えばシールド工法において、先に掘進された先行トンネルの側部に後から掘進された後行トンネルを接続する場合、先行トンネル側の接続部は、シールドマシンによって切削可能なセグメントによって覆工し、後行トンネルを掘進してきたシールドマシンはこの切削可能なセグメントを切削して先行トンネルの側壁部（セグメント）に孔を開けることにより先行トンネルの側壁部(セグメント)を通過する。

このため、この切削可能なセグメントの範囲内にシールドマシンを正確に到達させる必要があり、万一、シールドマシンが切削可能なセグメントの範囲を逸れると、その周囲にトンネルの構造体として設置された構造用セグメントを切断し損傷してしまうことになる。

そこで、シールドマシンを切削可能なセグメント内に確実に到達させるために、シールドマシンが切削可能なセグメントの近くに到達したら、シールドマシンの到達位置を予め正確に確認し、その後シールドマシンの位置を適宜修正しながら切削可能なセグメントに到達するようにしている。

これまで、このような場合のシールドマシンの到達位置を確認する方法として、例えばシールドマシンの発進側立坑から行う測量によってシールドマシンの位置を予測する方法や、シールドマシンに設置した計測器(レベル計や傾斜計等)やシールドマシンに搭載した発信コイルから電磁波を発信させ、これを地上で受信することでシールドマシンの位置を計測する方法、さらにはシールドマシンが先行トンネルの近くまで到達したら、先行トンネルに対して地上からチェックボーリングを行って計測することにより確認する方法などが知られている。
特許第２９４２１５１号

しかし、発進側からの一方向のみで行う測量では、計測点の盛替え等により誤差が生じやすいため、特に盛替え頻度の高い曲線施工や長距離施工ではシールドマシンの正確な位置を確認しにくいという課題があった。

また、地表からの距離が長い場合(大深度)や直上に既設構造物や河川などの障害物がある場合には、電磁波法などによる地表からの探査やチェックボーリング等による位置確認はできない。さらに、推進管のような小口径管の場合には、チェックボーリングを直接行うことが困難である。そして、到達位置が許容範囲を悦脱した状態が把握できないまま到達推進を続行した場合には、到達側構造物(セグメントの主桁等)に多大な損傷を与えることになる。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、先行トンネルの側部に後行トンネルを掘進してきた地中掘削機が到達したことを、先行トンネルの覆工体を切削する手前で正確に確認できるようにした地中掘削機の到達位置確認方法を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の地中掘削機の到達位置確認方法は、先行掘削孔の側部に到達した後行掘削孔の地中掘削機の到達位置を確認する地中掘削機の到達位置確認方法であって、前記先行掘削孔の側面部に前記地中掘削機の到達を検出するための検出用シートを取り付け、前記地中掘削機が前記検出用シートに接触することにより前記地中掘削機が前記先行掘削孔の側部に到達したことを確認するようにしてなることを特徴とするものである。

請求項２記載の地中掘削機の到達位置確認方法は、先行掘削孔の側部に到達した後行掘削孔の地中掘削機の到達位置を確認する地中掘削機の到達位置確認方法であって、前記先行掘削孔の側面部に前記地中掘削機の到達を検出するための検出用シートを、前記地中掘削機の先端に前記先行掘削孔側に突出する検出用ロッドをそれぞれ取り付け、前記検出用ロッドが前記先行掘削孔側に突出して前記検出用シートに触れることにより前記地中掘削機が前記先行掘削孔の側部に到達したことを確認するようにしてなることを特徴とするものである。

請求項１および２記載の発明は共に、先行掘削孔の側面部に取り付けられた検出用シートに後行掘削孔を掘進してきた地中掘削機の先端または地中掘削機に取り付けられた検出用ロッドが接触することにより地中掘削機が先行掘削孔の側部に到達したことを確認するため、先行掘削孔の覆工体（セグメント）を切削することなく、またチェックボーリング等の特別な計測や探査を行うことなく地中掘削機の到達位置を正確に確認することができる。

また、特に請求項２記載の発明の場合、地中掘削機が先行掘削孔の側面部に直接接触するのではなく、地中掘削機に取り付けられた検出用ロッドが先行掘削孔側に突出して検出用シートに接触するため、先行掘削孔の覆工体（セグメント）を誤って切削してしまうようなことはなく、また地中掘削機と先行掘削孔との間に一定の距離が確保されるため、たとえ地中掘削機が到達位置を逸れた場合でも容易に対処することができる。

請求項３記載の地中掘削機の到達位置確認方法は、掘削孔を互いに対向して掘進する地中掘削機の到達位置を確認する地中掘削機の到達位置確認方法であって、互いに対向する一方の地中掘削機の先端に検出用シートを、他方の地中掘削機に前記地中掘削機側に伸びる伸縮式の検出用ロッドをそれぞれ取り付け、前記検出用ロッドが前記一方の地中掘削機側に伸びて前記検出用シートに接触することにより互いに対向する前記地中掘削機の相対位置を確認するようにしたことを特徴とするものである。

本発明は、特に互いに対向して掘進された掘削孔同士を地中接合する場合に、一定距離に到達した互いに対向する地中掘削機どうしの相対位置を確認する方法であり、２基の地中掘削機（シールドマシン）の相対位置を計測する技術として、これまで用いられている水平ボーリングによるＲＩセンシングの代替技術となり得るものである。

請求項４記載の地中掘削機の到達位置確認方法は、立坑の側部に到達した掘削孔の地中掘削機の到達位置を確認する地中掘削機の到達位置確認方法であって、前記立坑の側面部に前記地中掘削機の到達を検出するための検出用シートを取り付け、前記中掘削機に前記立坑側に伸びる伸縮式の検出用ロッドを取り付け、前記検出用ロッドが前記立坑側に伸びて前記検出用シートに接触することにより前記地中掘削機の相対位置を確認するようにしたことを特徴とするものである。

本発明は特に、土止め壁が地中掘削機のカッターで切削できる骨材と繊維強化プラスチック等からなるコンクリート壁（ノムスト壁）で構築された地中掘削機の発進立坑および到達立坑で実施されるものであり、この場合、検出用シートはノムスト壁の施工の際にノムスト壁の外側面に取り付けることができる。例えば、ノムスト壁は予めパネル状に工場生産され、現地で地中連続壁工法などで掘削した溝の中に立坑の土止め壁として建て込んで構築されるが、その施工過程でノムスト壁の壁面に取り付けることができる。

請求項５記載の地中掘削機の到達位置確認方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の地中掘削機の到達位置確認方法において、検出用シートは縦横に等間隔に配列配置された複数のセンサコードを備えてなることを特徴とするものである。

請求項６記載の地中掘削機の到達位置確認方法は、請求項５記載の地中掘削機の到達位置確認方法において、同じ列のセンサコードは独立した複数の回路に配置してあることを特徴とするものである。

請求項５および６記載の発明の場合、例えば、すべてのセンサコードを通電した状態におき、その一部が地中掘削機の接触により断線することで、地中掘削機が先行掘削孔の側部に到達したことを確認することができる。

また特に、請求項６記載の発明によれば、同じ列のセンサコードは１つの回路として連続しているのではなく、独立した複数の回路に形成してあるため、地中掘削機の到達位置（接触位置）をピンポイントで検出することができる。

請求項７記載の地中掘削機の到達位置確認方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の地中掘削機の到達位置確認方法において、検出用シートは面圧センサから形成してあることを特徴とするものである。

この場合の面圧センサとしてシート状の面圧センサ（センサシート）を用い、地中掘削機の到達手前で検出用ロッドを面圧センサ側に伸ばし、面圧センサに押し当てることにより得られる面圧分布から検出用ロッドの接触位置を特定することができる。

したがって、本発明によれば、センサを破断して地中掘削機の到達位置を確認するのではなく、検出用ロッドによる面圧センサの面圧分布から検出用ロッドの接触位置を容易に確認することができるため、離隔距離を変えたり、地中掘削機の引戻し・再掘進の際でも、同様の確認作業を繰り返し行うことができる。

なお、ここで利用可能な面圧センサとしては、地中での使用に耐え得るものであれば、他の産業分野で用いられているものを利用することができ、例えば液晶ガラスの貼り合せ工程やフィルム貼り合せ加工などで用いられるセンサシート、あるいは洗浄ブラシ圧などを分布測定するセンサシートを用いることができる。

本発明によれば、先行掘削孔の側面部に取り付けられた検出用シートに地中掘削機の先端または地中掘削機に取り付けられた検出用ロッドが接触することにより、後行掘削孔の地中掘削機が先行掘削孔の側部に到達したことを正確に確認することができる。

図１〜図３は、本発明の一例を示し、図において、符号１はシールド工法によって先に掘進された先行シールドトンネル(以下「先行トンネル」という)であり、符号２は先行トンネル１の後から同じくシールド工法によって掘進された後行シールドトンネル(以下「後行トンネル」という)であり、そして符号３は後行トンネル２を掘進し、先行トンネル１の側部に到達したシールドマシンである。

先行トンネル１側の接続部、すなわち、先行トンネルの後行トンネル２との接続部には、覆工材として特にシールドマシン３によって切削可能な、例えば繊維補強コンクリートからなるセグメント４が設置され、セグメント４の外側面にはシールドマシン３の到達位置を確認するための検出用シート５が取り付けられている。

検出用シート５は、シールドマシン３が先行トンネル１の側部に到達したことを検出するためのセンサであり、例えば図２（ｃ）に図示するように２枚のシート材５ａおよび５ｂと複数の縦センサコード５ｃおよび５ｄとから形成されている。

シート材５ａに縦センサコード５ｃが、シート材５ｂに横センサコード５ｄがそれぞれ等間隔に連続して配列配置され、かつ縦センサコード５ｃと横センサコード５ｄがメッシュ状（格子状）をなすようにシート材５ａと５ｂが互いに貼り合わせられている。

このような構成おいて、先行トンネル１の側部にシールドマシン３が到達し、シールドマシン３のカッターディスク３ａが先行トンネル１の側面部に取り付けられた検出用シート５に触れ、縦センサコード５ｃまたは横センサコード５ｄが断線することでシールドマシン３が先行トンネル１の側部に到達したことを容易に確認することができる。

図３（ａ）〜（ｃ）は検出用シートの変形例を示し、検出用シート６は、シート材６ａと複数の縦センサコード６ｂおよび横センサコード６ｃとから形成され、縦センサコード６ｂと横センサコード６ｃはそれぞれ、縦横に等間隔に配列配置され、かつ各列（同一軸上）の縦センサコード６ｂと横センサコード６ｃは回路上連続しておらず、ほぼ等しい長さで独立した回路になっている。

例えば、図３（ｃ）において、同一縦軸上に配列配置された縦センサコード６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３，６ｂ_４は回路上連続しておらず、それぞれ独立した回路になっており、また同一横軸上に配列配置された横センサコード６ｃ_１，６ｃ_２，６ｃ_３，６ｃ_４も回路上連続しておらず、それぞれ独立した回路になっている。

したがって、この検出用シート６を利用すれば、シールドマシンの到達位置が逸れたような場合で、シールドマシンの到達位置の再確認が必要な場合、シールドマシンを後退させて修正掘削した後に、縦センサコード６ｂおよび横センサコード６ｃが断線していない位置でシールドマシンの到達位置の確認を再度行うことができる。

なお、図２で説明した検出用シート５では、各列（同一軸線上）の縦センサコード５ｃと横センサコード５ｄがともに連続した回路になっているため、一度断線するとその列上（その軸線上）での確認はできない。

また、ここで用いられている各センサコードとしては、地中での使用に充分耐え得るものであれば、他の産業分野で広く用いられているセンサコードを利用することができ、特に限定されるものではない。

図４は、本発明の他の例を示したものであり、シールドマシン３のバルクヘッド３ａに先行トンネル１側に突出する伸縮式の検出用ロッド７を内蔵しておき、シールドマシン３の到達位置を確認する際に検出用ロッド７を先行トンネル１側に伸ばし、検出用用シート５に接触させることによりシールドマシン３の到達位置を容易に確認することができる。この場合、到達までのシールドマシン３と先行トンネル１間の離隔距離Ｌも容易に計測することができる。

図５は特に、同一軸線上で先行トンネル１と後行トンネル２を対向して掘進するシールドマシン８と９との相対位置を確認する方法を示し、一方のシールドマシン８のバルクヘッド８ａに検出用シート５として面圧センサが取り付けられ、他方のシールドマシン９にはシールドマシン８側に伸びる伸縮式の検出用ロッド１０ａを備えた水平ボーリングマシン１０を内蔵されている。

そして、シールドマシン８と９が一定の距離まで到達したら、シールドマシン９側からシールドマシン８側に水平ボーリングマシン１０の検出用ロッド１０ａを伸ばし、その先端が検出用シート５に接触することでシールドマシン８と９との相対位置を容易に確認することができる。この場合、到達までのシールドマシン８と９間の離隔距離Ｌも容易に計測することができる。

また図６は、土止め壁の特にシールドマシンの到達部１１ａがシールドマシン３のカッターで切削できる骨材と繊維強化プラスチック等からなるコンクリート壁（ノムスト壁）で構築された地中掘削機の到達立坑１１を示し、検出用シート５は土止め壁１１ａの外側面に取り付けられている。また、検出用シート５は土止め壁（ノムスト壁）１１ａの施工の際に土止め壁１１ａの外側面に取り付けられている。

そして、シールドマシン３側から到達立坑１１側に水平ボーリングマシン１０の検出用ロッド１０ａを伸ばし、その先端が検出用シート５に接触することでシールドマシン３の到達位置を確認することができる。

本発明は、先行トンネルの側部に到達した後行トンネルの地中掘削機の到達位置をきわめて正確に確認することができる。

先行トンネルの側部に後行トンネルのシールドマシンが到達した状態を示し、(ａ)は到達部の全体を示す断面図、(ｂ)は到達部の一部拡大図である。 (ａ)は先行トンネル側の接続部を示す正面図、(ｂ)，(ｃ)は検出用シートを示し、(ｂ)は正面図、(ｃ)は分解斜視図である。 検出用シートの他の例を示し、(ａ)は正面図、(ｂ)，（ｃ）はそれぞれ一部縦断面図、一部横断面図、（ｄ）は（ａ）におけるイ部拡大図である。 先行トンネルの側部に後行トンネルのシールドマシンが到達した状態を示す到達部の一部拡大断面図である。 対向するシールドマシンの相対位置関係を示す到達部の一部断面図である。 到達立坑の側部にシールドマシンが到達した状態を示す到達部の一部断面図である。

符号の説明

１ 先行トンネル
２ 後行トンネル
３ シールドマシン（地中掘削機）
３ａ バルクヘッド
４ 切削可能なセグメント
５ 検出用シート
５ａ シート材
５ｂ シート材
５ｃ 縦センサコード
５ｄ 横センサコード
６ 検出用シート
６ａ シート材
６ｂ 縦センサコード
６ｃ 横センサコード
７ 検出用ロッド
８ シールドマシン（地中掘削機）
９ シールドマシン（地中掘削機）
９ａ 検出用ロッド
１０ 水平ボーリングマシン
１０ａ 検出用ロッド
１１ 到達立坑（立坑）

Claims (7)

1. 先行掘削孔の側部に到達した後行掘削孔の地中掘削機の到達位置を確認する地中掘削機の到達位置確認方法であって、前記先行掘削孔の側面部に前記地中掘削機の到達を検出するための検出用シートを取り付け、前記地中掘削機が前記検出用シートに接触することにより前記地中掘削機が前記先行掘削孔の側部に到達したことを確認するようにしたことを特徴とする地中掘削機の到達位置確認方法。
2. 先行掘削孔の側部に到達した後行掘削孔の地中掘削機の到達位置を確認する地中掘削機の到達位置確認方法であって、前記先行掘削孔の側面部に前記地中掘削機の到達を検出するための検出用シートを、前記地中掘削機に前記先行掘削孔側に突出する検出用ロッドをそれぞれ取り付け、前記検出用ロッドが前記先行掘削孔側に突出して前記検出用シートに触れることにより前記地中掘削機が前記先行掘削孔の側部に到達したことを確認するようにしたことを特徴とする地中掘削機の到達位置確認方法。
3. 掘削孔を互いに対向して掘進する地中掘削機の到達位置を確認する地中掘削機の到達位置確認方法であって、互いに対向する一方の地中掘削機の先端に検出用シートを、他方の地中掘削機に前記地中掘削機側に伸びる伸縮式の検出用ロッドをそれぞれ取り付け、当該検出用ロッドが前記一方の地中掘削機側に伸びて前記検出用シートに接触することにより互いに対向する前記地中掘削機の相対位置を確認するようにしたことを特徴とする地中掘削機の到達位置確認方法。
4. 立坑の側部に到達した掘削孔の地中掘削機の到達位置を確認する地中掘削機の到達位置確認方法であって、前記立坑の側面部に前記地中掘削機の到達を検出するための検出用シートを取り付け、前記中掘削機に前記立坑側に伸びる伸縮式の検出用ロッドを取り付け、前記検出用ロッドが前記立坑側に伸びて前記検出用シートに接触することにより前記地中掘削機の相対位置を確認するようにしたことを特徴とする地中掘削機の到達位置確認方法。
5. 検出用シートは、縦横に等間隔に配列配置された複数のセンサコードを備えてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地中掘削機の到達位置確認方法。
6. 同じ列のセンサコードは独立した複数の回路に配置してあることを特徴とする請求項５記載の地中掘削機の到達位置確認方法。
7. 検出用シートは、面圧センサから形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地中掘削機の到達位置確認方法。

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