JP2018119295A - Construction management system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールド工法等によるシールドトンネルの施工管理システムに関する。 The present invention relates to a shield tunnel construction management system using a shield method or the like.
シールド機により地盤にトンネルを掘削し、掘削内周面にセグメントを順次組み立てて周方向に接続しながら掘削の進行方向に連結することでシールドトンネルを構築する筒状の覆工体を形成すると共に、その覆工体から推進反力を得てシールド機により掘進作業を進めるシールド工法が知られている。 A tunnel is excavated in the ground by a shield machine, and a cylindrical lining body is constructed to construct a shield tunnel by assembling segments on the inner peripheral surface of the excavation and connecting them in the circumferential direction while connecting them in the circumferential direction. A shield method is known in which a propulsion reaction force is obtained from the lining body and the excavation work is carried out by a shield machine.
このようなシールド工法においては、シールドトンネルの施工管理システムを用いて、シールド機の掘進作業やセグメントの組立作業等を含むシールドトンネルの施工管理を行っている（例えば、特許文献１，２参照）。 In such a shield method, the shield tunnel construction management system including the shield machine excavation work and the segment assembly work is performed using the shield tunnel construction management system (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .
具体的に、施工管理システムでは、掘進前に予め設定した計画線に基づいてシールド機の掘進作業を進めながら、実際のシールド機の進行状態を測定し、その測定結果に基づいてシールド機およびセグメント（具体的には、覆工体として組み付けられるセグメント）の現在位置を算出する。そして、その算出結果と計画線との間にずれ等の誤差が生じた場合、当該算出結果に基づいて計画線を修正し、シールド機およびセグメントの将来位置を予測することで、シールド機とセグメントとの接触（より具体的には、シールド機胴筒の後端部とセグメント先端位置とが接触する競りの発生）を未然に回避し、セグメント先端部の内壁面の損傷を防止していた。 Specifically, in the construction management system, while proceeding with the shield machine excavation work based on the planned line set in advance before excavation, the actual progress of the shield machine is measured, and based on the measurement result, the shield machine and the segment are measured. Specifically, the current position of the segment to be assembled as a lining body is calculated. If an error such as a deviation occurs between the calculation result and the planned line, the planned line is corrected based on the calculated result, and the future position of the shield machine and the segment is predicted. (More specifically, the occurrence of a bid between the rear end portion of the shield machine barrel and the segment tip position) is avoided in advance, and the inner wall surface of the segment tip portion is prevented from being damaged.
このとき、シールド機およびセグメントの将来位置については、シールド機およびセグメントの設計線に対する偏差（シールド機先端部、中折れ部、シールド機胴筒の後端部）と、シールド機胴筒の後端部とセグメント先端位置（切羽側）との相対位置関係（テールクリアランス）を平面図、縦断図および断面図にて水平・鉛直軸の値で表示することで確認できる。 At this time, regarding the future position of the shield machine and the segment, the deviation from the design line of the shield machine and the segment (the shield machine tip part, the middle folded part, the shield machine cylinder rear end part) and the shield machine cylinder barrel rear end The relative positional relationship (tail clearance) between the section and the segment tip position (face side) can be confirmed by displaying the horizontal / vertical axis values on the plan view, longitudinal view, and sectional view.
ところで、ランプシールドトンネル等のように、急勾配で且つ平面線形と縦断線形とが三次元的に複雑に変化する条件下のトンネルの曲線施工においては、シールド機とセグメント位置との間の誤差に起因してクリアランスに偏りが生じる。これに加え、三次元的に変化する曲線施工に伴い前述のテールクリアランスが複雑に変化するため、特許文献１の施工管理装置では、トンネル断面におけるクリアランスの最小値を数値表示するので、全体傾向がつかめない、あるいは、どのエリアのクリアランスが狭くなるか予測できないといった問題があった。 By the way, in the case of curved construction of tunnels such as ramp shield tunnels where the steep slope and the plane alignment and longitudinal alignment change in a three-dimensionally complex manner, the error between the shield machine and the segment position This causes a bias in the clearance. In addition to this, since the tail clearance described above changes in a complicated manner with curve construction that changes three-dimensionally, the construction management device of Patent Document 1 displays the minimum value of the clearance in the tunnel cross section as a numerical value. There is a problem that it cannot be grasped or it is impossible to predict which area the clearance becomes narrow.
また、このような曲線施工に必要な余掘り範囲も三次元的に変化するため、どの範囲をどの程度余掘りする必要があるか把握できない場合があり、その結果、余掘り不足が発生し、シールド機の線形の逸脱や推力上昇によるセグメント損傷等の不具合が発生する虞があった。 In addition, because the overexcavation range required for such curve construction also changes three-dimensionally, it may not be possible to grasp which range and how much extraexclusion needs to be done, resulting in insufficient overexcavation, There was a risk of problems such as segment breakage due to linear deviation of the shield machine or increased thrust.
そこで、特許文献２の施工管理装置では、シールド機の三次元の位置および向きを含む現状情報に基づいてシールド機の現状を断面図として表示させると共に、シールド機の掘進後に設けられたセグメントにより形成される覆工体の三次元の位置および向きを含む現状情報に基づいて覆工体の現状を断面図として表示させることで、現状におけるシールド機胴筒の後端部とセグメント先端位置との位置関係（すなわち、テールクリアランス）を計算し、シールド機とセグメントとの競りを回避していた。 Therefore, in the construction management apparatus of Patent Document 2, the current state of the shield machine is displayed as a cross-sectional view based on the current state information including the three-dimensional position and orientation of the shield machine, and is formed by a segment provided after the shield machine is dug. By displaying the current status of the lining body as a cross-sectional view based on the current status information including the three-dimensional position and orientation of the lining body, the position of the rear end of the shield machine barrel and the position of the segment tip The relationship (ie tail clearance) was calculated to avoid competition between the shield machine and the segment.
しかしながら、特許文献２の施工管理装置では、シールド機の胴筒とセグメント先端位置との現状における細かな位置関係（具体的な数値）が断面図で表示されるものの、それらの全体的なイメージがつかみ難く、オペレータ（施工管理者）が全体を一目瞭然に把握することが困難な問題があった。 However, in the construction management device of Patent Document 2, although the current positional relationship (specific numerical values) between the barrel of the shield machine and the position of the segment tip is displayed in a cross-sectional view, their overall image is There was a problem that it was difficult to grasp and it was difficult for an operator (construction manager) to grasp the whole clearly.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、三次元的に複雑に変化する条件下のトンネル施工においても、シールド機と覆工体とのクリアランスの全体傾向や、余掘りの必要範囲および必要量を一目瞭然に把握でき、これらクリアランスや余掘り範囲を全方向のあらゆる角度から三次元的に確認して確実に把握できるようにすることで、クリアランスの不足する箇所や、余掘りの必要範囲および必要量を予測でき、シールドトンネルの施工管理における品質向上を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and in tunnel construction under conditions that change in a three-dimensionally complex manner, the overall tendency of the clearance between the shield machine and the lining body, and the necessary range of overdigging And the required amount can be understood at a glance, and these clearances and overexcavation areas can be confirmed three-dimensionally from all angles in all directions, so that it is possible to grasp the gaps where there is insufficient clearance and the need for overexcavation. The objective is to improve the quality of shield tunnel construction management by predicting the range and required amount.
以上の課題を解決するべく、本発明に係る施工管理システムは、
掘進機により掘削されたトンネルの内周面に、セグメントを順次組み立てて周方向に接続しながら、前記掘進機の掘進方向に連結して覆工体を構築するシールド工法の施工管理システムであって、
予め設定された前記掘進機の掘進計画線図および前記覆工体の配置計画線図と、前記掘進機および前記覆工体の位置および方位を含む現状情報に基づく現状図とにおいて、それぞれ前記掘進機および前記覆工体の外周面を、トンネル断面周方向およびトンネル軸方向に複数領域に区画し、前記掘進計画線図と前記配置計画線図との偏差を算出すると共に、前記掘進機と前記覆工体との現状位置の偏差を算出する偏差算出部と、
前記偏差算出部により算出された偏差に基づいて、前記掘進計画線図および前記配置計画線図と前記現状図とを三次元的に表示すると共に、前記区画された領域の各々を、当該領域で生じた偏差の度合に応じて設定された色で表示する表示処理部と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the construction management system according to the present invention is:
A shield construction method construction management system for constructing a lining body by connecting segments in the circumferential direction while sequentially assembling segments on the inner circumferential surface of a tunnel excavated by the excavator. ,
The excavation plan diagram of the excavator and the arrangement plan diagram of the lining body set in advance and the current state diagram based on the current status information including the position and orientation of the excavator and the lining body are respectively The outer peripheral surface of the machine and the lining body is divided into a plurality of regions in the tunnel cross-section circumferential direction and the tunnel axis direction, and the deviation between the excavation plan diagram and the arrangement plan diagram is calculated, and the excavator and the A deviation calculating unit for calculating the deviation of the current position with the lining body;
Based on the deviation calculated by the deviation calculating unit, the excavation plan diagram, the arrangement plan diagram, and the current state diagram are displayed in a three-dimensional manner, and each of the partitioned regions is displayed in the region. A display processing unit for displaying in a color set according to the degree of deviation,
It is characterized by providing.
これによれば、予め設定された掘進機（シールド機）の掘進計画線図および覆工体の配置計画線図と、シールド機および覆工体の位置および方位を含む現状情報に基づく現状図とを三次元的に表示すると共に、掘進計画線図と配置計画線図との偏差、およびシールド機と覆工体との現状位置の偏差が生じた部位毎に、当該偏差の度合に応じて設定された色を用いて色分けした等値線図として表示するので、三次元的に複雑に変化する条件下のトンネル施工においても、シールド機と覆工体とのクリアランスの全体傾向を一目瞭然に把握できる。また、クリアランスを全方向のあらゆる角度から三次元的に確認して確実に把握できるので、シールド機の方向修正、セグメントの種別・組立パターンの変更等の事前の対応が可能となり、セグメント損傷等の不具合を未然に回避でき、シールドトンネルの施工管理における品質向上を図ることができる。 According to this, the current state map based on the current state information including the position and orientation of the shield machine and the lining body, and the digging plan diagram and the lining body layout plan line of the preset digging machine (shield machine) Is displayed according to the degree of the deviation for each part where the deviation between the excavation plan diagram and the arrangement plan diagram and the deviation of the current position between the shield machine and the lining body have occurred. As a contour map with different colors is displayed, the overall tendency of the clearance between the shield machine and the lining body can be grasped at a glance even in tunnel construction under complicatedly changing conditions in three dimensions. . In addition, since the clearance can be confirmed three-dimensionally from all angles in all directions, it is possible to take precautions such as correcting the direction of the shield machine, changing the segment type / assembly pattern, etc. It is possible to avoid problems and improve the quality of shield tunnel construction management.
このとき、前記偏差算出部は、前記区画した領域の格子点に座標値を設定し、当該座標値を用いて前記偏差を算出することが好ましい。これによれば、掘進計画線図と配置計画線図との偏差、および掘進機（シールド機）と覆工体との現状位置の偏差を、区画した領域毎に細かく算出でき、正確な等値線図を形成できる。 At this time, it is preferable that the deviation calculation unit sets a coordinate value at a grid point of the partitioned area and calculates the deviation using the coordinate value. According to this, the deviation between the excavation plan diagram and the arrangement plan diagram, and the deviation of the current position between the excavation machine (shielding machine) and the lining body can be calculated finely for each divided area, and an accurate equal value can be calculated. A diagram can be formed.
また、本発明に係る施工管理システムにおいて、
前記偏差算出部は、前記掘進計画線図および前記配置計画線図と、前記現状情報と、に基づいて前記掘進機および前記覆工体の将来位置を予測し、
前記表示処理部は、前記偏差算出部によって予測された将来位置情報に基づく前記掘進機および前記覆工体の将来図を三次元的に表示するようにしてもよい。
In the construction management system according to the present invention,
The deviation calculation unit predicts future positions of the excavator and the lining body based on the excavation plan diagram and the arrangement plan diagram, and the current state information,
The display processing unit may three-dimensionally display a future view of the excavator and the lining body based on the future position information predicted by the deviation calculation unit.
これによれば、掘進機（シールド機）および覆工体の将来位置が一目瞭然に確認できるので、シールド機と覆工体とのクリアランスの全体傾向を把握できる。 According to this, since the future positions of the excavating machine (shielding machine) and the lining body can be confirmed at a glance, the overall tendency of the clearance between the shielding machine and the lining body can be grasped.
さらに、本発明に係る施工管理システムにおいて、前記偏差が、前記掘進機と前記覆工体とのクリアランスであることとしてもよい。これによれば、掘進機（シールド機）と覆工体とのクリアランスの全体傾向を一目瞭然に把握でき、シールド機の方向修正、セグメントの種別・組立パターンの変更等の事前の対応が可能となり、セグメント損傷等の不具合を未然に回避できる。 Furthermore, in the construction management system according to the present invention, the deviation may be a clearance between the excavator and the lining body. According to this, the overall tendency of the clearance between the excavator (shielding machine) and the lining body can be grasped at a glance, and it becomes possible to respond in advance such as changing the direction of the shielding machine, changing the segment type / assembly pattern, Problems such as segment damage can be avoided in advance.
また、本発明に係る施工管理システムは、
掘進機により掘削されたトンネルの内周面に、セグメントを順次組み立てて周方向に接続しながら、前記掘進機の掘進方向に連結して覆工体を構築するシールド工法または推進工法の施工管理システムであって、
予め設定された前記掘進機の掘進計画線図と、前記掘進機の位置および方位を含む現状情報に基づく現状図とにおいて、前記掘進機の外周面を、トンネル断面周方向およびトンネル軸方向に複数領域に区画すると共に、前記掘進計画線図に基づき前記掘進機の前部が通過する軌跡と、前記掘進機の後部が通過する軌跡との偏差を算出する偏差算出部と、
前記偏差算出部により算出された偏差に基づいて、前記掘進計画線図と前記現状図とを三次元的に表示すると共に、前記区画された領域の各々を、当該領域で生じた偏差の度合に応じて設定された色で表示する表示処理部と、
を備えることを特徴とする。
In addition, the construction management system according to the present invention is
A construction management system for a shield method or a propulsion method in which segments are sequentially assembled and connected in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the tunnel excavated by the excavator and connected to the excavation direction of the excavator to construct a lining body Because
In the excavation plan diagram of the excavator set in advance and the current diagram based on the current status information including the position and orientation of the excavator, a plurality of outer peripheral surfaces of the excavator are provided in the tunnel cross-section circumferential direction and the tunnel axial direction. A deviation calculating unit that calculates a deviation between a trajectory through which the front part of the excavator passes and a trajectory through which the rear part of the excavator passes based on the excavation plan diagram,
Based on the deviation calculated by the deviation calculation unit, the excavation plan diagram and the current state map are displayed in a three-dimensional manner, and each of the partitioned areas is represented by the degree of deviation generated in the area. A display processing unit for displaying in a color set according to
It is characterized by providing.
これによれば、予め設定された掘進機（シールド機）の掘進計画線図と、シールド機の位置および方位を含む現状情報に基づく現状図とを三次元的に表示すると共に、掘進計画線図に基づくシールド機の前部の軌跡と、シールド機の後部の軌跡との偏差が生じた部位毎に、当該偏差の度合に応じて設定された色を用いて色分けした等値線図として表示するので、三次元的に複雑に変化する条件下のトンネル施工においても、余掘りの必要範囲および必要量を一目瞭然に把握できる。また、余掘り範囲を全方向のあらゆる角度から三次元的に確認して確実に把握できるので、シールド機の方向修正等の事前の対応が可能となり、余掘り不足等の不具合を未然に回避でき、シールドトンネルの施工管理における品質向上を図ることができる。 According to this, the excavation plan diagram of the excavator (shield machine) set in advance and the current diagram based on the current status information including the position and orientation of the shield machine are displayed three-dimensionally, and the excavation plan diagram For each part where the deviation between the front trajectory of the shield machine and the rear trajectory of the shield machine occurs, an isoline diagram that is color-coded using the color set according to the degree of the deviation is displayed. Therefore, even in tunnel construction under conditions that change in a three-dimensionally complex manner, it is possible to grasp at a glance the necessary range and required amount of overburden. In addition, since the overexcavation range can be confirmed three-dimensionally from all angles in all directions, it is possible to take precautions such as correcting the direction of the shield machine and avoid problems such as insufficient overexcavation. The quality of shield tunnel construction management can be improved.
このとき、前記偏差算出部は、前記区画した領域の格子点に座標値を設定し、当該座標値を用いて前記偏差を算出することが好ましい。これによれば、掘進計画線図に基づく掘進機（シールド機）の前部の軌跡と、シールド機の後部の軌跡との偏差を、区画した領域毎に細かく算出でき、正確な等値線図を形成できる。 At this time, it is preferable that the deviation calculation unit sets a coordinate value at a grid point of the partitioned area and calculates the deviation using the coordinate value. According to this, the deviation between the trajectory of the front of the excavator (shield machine) based on the excavation plan diagram and the rear trajectory of the shield machine can be calculated finely for each divided area, and an accurate isoline map Can be formed.
また、本発明に係る施工管理システムにおいて、前記偏差算出部は、前記掘進計画線図と、前記現状情報と、に基づいて前記掘進機の将来位置を予測し、
前記表示処理部は、前記偏差算出部によって予測された将来位置情報に基づく前記掘進機の将来図を三次元的に表示するようにしてもよい。
Moreover, in the construction management system according to the present invention, the deviation calculating unit predicts the future position of the excavator based on the excavation plan diagram and the current state information,
The display processing unit may three-dimensionally display a future view of the excavator based on future position information predicted by the deviation calculation unit.
これによれば、掘進機（シールド機）の将来位置が一目瞭然に確認できるので、余掘りの必要範囲および必要量をより正確に把握できる。 According to this, since the future position of the excavating machine (shielding machine) can be confirmed at a glance, it is possible to more accurately grasp the necessary range and the necessary amount of extra digging.
さらに、本発明に係る施工管理システムにおいて、前記偏差が、前記掘進計画線図における前記掘進機の任意の位置において、前記掘進機が通過する軌跡に対し未掘削となる余掘り必要範囲であることとしてもよい。これによれば、余掘りの必要範囲および必要量を一目瞭然に把握できるので、掘進機（シールド機）の方向修正等の事前の対応ができる。 Further, in the construction management system according to the present invention, the deviation is a necessary excavation range that is not excavated with respect to a trajectory through which the excavator passes at an arbitrary position of the excavator in the excavation plan diagram. It is good. According to this, since the necessary range and the necessary amount of surplus digging can be grasped at a glance, it is possible to take a prior measure such as correcting the direction of the excavating machine (shielding machine).
本発明によれば、三次元的に複雑に変化する条件下のトンネル施工においても、シールド機と覆工体とのクリアランスの全体傾向や、余掘りの必要範囲および必要量を一目瞭然に把握できる。また、クリアランスや余掘り範囲を全方向のあらゆる角度から三次元的に確認して確実に把握できるので、クリアランスの不足する箇所の予測、シールド機の方向修正、セグメントの種別・組立パターンの変更等の事前の対応が可能となり、セグメント損傷等の不具合を未然に回避でき、シールドトンネルの施工管理における品質向上を図ることができる。 According to the present invention, the overall tendency of the clearance between the shield machine and the lining body, the necessary range and the necessary amount of overdigging can be grasped at a glance even in tunnel construction under conditions that change in a three-dimensionally complicated manner. In addition, since the clearance and surplus digging range can be confirmed by three-dimensionally checking from all angles in all directions, it is possible to predict where the clearance is insufficient, correct the direction of the shield machine, change the segment type and assembly pattern, etc. In advance, it is possible to avoid problems such as segment damage and improve the quality of shield tunnel construction management.
以下、本発明に係る施工管理システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う施工管理システムもまた本発明の技術思想に含まれる。また、以下の説明において、先端部，前方とは、シールド機の掘進方向前方の部位，方向を示し、後部，後方とは、シールド機の掘進方向前方とは反対側の部位，方向を示すものとする。 Hereinafter, an embodiment of a construction management system according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and the construction management system accompanying such a change is also a technical idea of the present invention. include. In the following description, the tip and front indicate the front part and direction of the shield machine in the digging direction, and the rear and rear indicate the part and direction opposite to the front of the shield machine in the digging direction. And
＜シールド工法＞
まず、シールド工法について説明する。図１に示すように、かかるシールド工法において、シールドトンネル１は、シールド機２により地盤を掘削しつつ、スクリューコンベア３により搬出される掘削土を不図示の排土用コンベアで送り出すと共に、シールド機２の後部に備えられたセグメント組立機としてのエレクター４によってセグメント５を順次組み立て、それを周方向に接続しながら掘進方向に連結して掘削内周面を覆う筒状の覆工体６を形成することにより構築される。
<Shield construction method>
First, the shield method will be described. As shown in FIG. 1, in such a shield construction method, the shield tunnel 1 excavates the ground by the shield machine 2 and sends out the excavated soil carried out by the screw conveyor 3 by a soil removal conveyor (not shown). The segments 5 are sequentially assembled by the erector 4 as a segment assembling machine provided at the rear of the two, and connected to each other in the circumferential direction while connecting them in the circumferential direction to form a cylindrical covering body 6 that covers the inner circumferential surface of the excavation. It is built by doing.
このシールド工法において、シールド機２は、筒状のマシン本体２ａと、推進ジャッキ２ｂとを有している。マシン本体２ａの先端部には多数のカッタービット（掘削ビット）２ｃが立設されており、回転駆動されるカッター面板２ｄが設けられ、このカッター面板２ｄの背面側にチャンバ２ｅが画成されている。チャンバ２ｅには、掘削土砂の排出用のスクリューコンベア３が連通接続されている。 In this shielding method, the shielding machine 2 has a cylindrical machine body 2a and a propulsion jack 2b. A number of cutter bits (excavation bits) 2c are erected at the tip of the machine body 2a, and a cutter face plate 2d that is driven to rotate is provided. A chamber 2e is defined on the back side of the cutter face plate 2d. Yes. A screw conveyor 3 for discharging excavated earth and sand is connected to the chamber 2e.
具体的に、シールド機２は、カッター面板２ｄを回転させながらこれに対向する地山の切羽（不図示）を切り崩し、その掘削土をカッター面板２ｄ後方のチャンバ２ｅ内に取り込む。また、シールド機２は、チャンバ２ｅの下部に設けたスクリューコンベア３により掘削土を後方に搬送排出しながら前進（掘削移動）する。そして、マシン本体２ａの後方においてエレクター４によりセグメント５を周方向に順次組み立てることで構築される覆工体６をシールド機２の後方に配置し、再びシールド機２を推進させる。この後、切羽を切り崩しつつ、覆工体６を継ぎ足して推進することを繰り返すことにより、シールドトンネル１が構築される。このようなシールド工法においては、後述する施工管理システムを用いて、前述のシールド機２の掘進作業やセグメント５の組立作業等を含むシールドトンネル１の施工管理を行っている。 Specifically, the shield machine 2 cuts the ground face (not shown) facing the ground while rotating the cutter face plate 2d, and takes the excavated soil into the chamber 2e behind the cutter face plate 2d. Further, the shield machine 2 moves forward (excavation movement) while conveying and discharging excavated soil backward by a screw conveyor 3 provided in the lower part of the chamber 2e. Then, the lining body 6 constructed by sequentially assembling the segments 5 in the circumferential direction by the erector 4 behind the machine body 2a is disposed behind the shield machine 2, and the shield machine 2 is propelled again. Thereafter, the shield tunnel 1 is constructed by repeatedly adding and propelling the lining body 6 while cutting the face. In such a shield method, construction management of the shield tunnel 1 including excavation work of the shield machine 2 and assembly work of the segment 5 is performed using a construction management system described later.
なお、ここでは図示省略するが、このシールド機２は、マシン本体２ａが前後に連結された２つの胴筒からなり、これら前後の胴筒は、互いの胴筒間の周方向に複数配設された不図示の中折れ装置を介して連結されている。そして、シールド機２において、マシン本体２ａを構築する前後の胴筒は、中折れ装置の伸縮により、互いの掘進方向に前後する中心軸線が交差する方向に屈曲可能となっている。 Although not shown here, the shield machine 2 is composed of two cylinders in which the machine body 2a is connected to the front and rear, and a plurality of these cylinders are arranged in the circumferential direction between the cylinders. They are connected via a middle folding device (not shown). In the shield machine 2, the front and rear cylinders that construct the machine body 2a can be bent in a direction in which the central axes that run back and forth in the digging direction intersect each other by expansion and contraction of the folding device.
また、このシールド機２には、当該シールド機２および覆工体６の三次元の位置および方位を含む現状情報を計測するための不図示の計測装置が設けられている。この計測装置としては、光学式やジャイロ式等の計測装置を広く適用できる。また、計測装置によって計測された現状情報は、不図示の通信装置等を介して後述する施工管理システムへと送信され、当該施工管理システムにおいてシールドトンネル１の施工管理に用いられる。 The shield machine 2 is provided with a measurement device (not shown) for measuring current state information including the three-dimensional position and orientation of the shield machine 2 and the lining body 6. As this measuring device, a measuring device such as an optical type or a gyro type can be widely applied. Further, the current state information measured by the measuring device is transmitted to a construction management system described later via a communication device (not shown) and used for construction management of the shield tunnel 1 in the construction management system.
＜施工管理システム＞
次に、本発明の一実施形態に係る施工管理システムについて説明する。図２に示すように、本実施形態の施工管理システム１０は、前述したシールド工法において、シールド機２の掘進作業やセグメント５の組立作業等を含むシールドトンネル１の施工を管理するものであり、処理装置としてのパーソナルコンピュータ１１と、このパーソナルコンピュータ１１に接続される入力装置としてのキーボード１２と、パーソナルコンピュータ１０に接続される表示装置としてのディスプレイ１３と、を備えている。
<Construction management system>
Next, a construction management system according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the construction management system 10 of the present embodiment manages the construction of the shield tunnel 1 including the excavation work of the shield machine 2 and the assembly work of the segment 5 in the shield method described above. A personal computer 11 as a processing device, a keyboard 12 as an input device connected to the personal computer 11, and a display 13 as a display device connected to the personal computer 10 are provided.
また、施工管理システム１０においてパーソナルコンピュータ１１は、各種情報に基づいてシールド機２と覆工体６との偏差を演算する偏差算出部１４と、偏差算出部１４の算出結果に基づく画像の作成を含む各種画像処理を行う表示処理部１５とを有して構成されている。以下では、特に、シールド機２と覆工体６とのクリアランスや、シールド機２の余掘りの必要範囲および必要量に関する施工管理について説明する。 In the construction management system 10, the personal computer 11 creates a deviation calculation unit 14 that calculates a deviation between the shield machine 2 and the lining body 6 based on various information, and an image based on the calculation result of the deviation calculation unit 14. And a display processing unit 15 that performs various image processing including the display processing unit 15. Below, especially the construction management regarding the clearance of the shield machine 2 and the lining body 6, and the required range and required amount of the surplus digging of the shield machine 2 is demonstrated.
なお、施工管理システム１０としては、パーソナルコンピュータ１１が偏差算出部１４と表示処理部１５とを備えている点を除き、パーソナルコンピュータ１１とキーボード１２とディスプレイ１３とを有する一般的なシステムを広く適用可能である。また、施工管理システム１０としては、前述の構成に限ることはなく、例えば、この他、例えばタブレット型コンピュータ等のように、処理装置、入力装置および表示装置が一体的に設けられたオールインワンコンピュータを採用することも可能である。 As the construction management system 10, a general system having the personal computer 11, the keyboard 12, and the display 13 is widely applied except that the personal computer 11 includes the deviation calculation unit 14 and the display processing unit 15. Is possible. In addition, the construction management system 10 is not limited to the above-described configuration. For example, an all-in-one computer in which a processing device, an input device, and a display device are integrally provided, such as a tablet computer, for example. It is also possible to adopt.
＜施工管理方法＞
具体的に、本実施形態の施工管理システム１０では、図３に示す手順により、シールド機２と覆工体６とのクリアランスや、シールド機２の余掘りの必要範囲および必要量に関する表示処理を実行する。まず、偏差算出部１４は、シールド機２の位置および方位を含む現状情報に基づき、図４に示すように、シールド機２の外周面を、それぞれトンネル断面周方向およびトンネル軸方向に複数領域に区画すると共に、当該区画した領域の格子点Ｐに座標値を設定する（ステップＳ１０）。また、偏差算出部１４は、覆工体６の位置および方位を含む現状情報に基づき、図５に示すように、覆工体６の外周面を、それぞれトンネル断面周方向およびトンネル軸方向に複数領域に区画すると共に、当該区画した領域の格子点Ｐに座標値を設定する（ステップＳ２０）。このとき現状図は、シールド機２および覆工体６の位置および方位を含む現状情報に基づいて三次元的に構成される。
<Construction management method>
Specifically, in the construction management system 10 of the present embodiment, display processing regarding the clearance between the shield machine 2 and the lining body 6 and the necessary range and required amount of the shield machine 2 is performed according to the procedure shown in FIG. Run. First, based on the current information including the position and orientation of the shield machine 2, the deviation calculation unit 14 divides the outer peripheral surface of the shield machine 2 into a plurality of regions in the tunnel cross-section circumferential direction and the tunnel axis direction, respectively, as shown in FIG. In addition to partitioning, a coordinate value is set to the grid point P of the partitioned region (step S10). Further, the deviation calculating unit 14, based on the current information including the position and orientation of the lining body 6, has a plurality of outer peripheral surfaces of the lining body 6 in the tunnel cross-section circumferential direction and the tunnel axial direction, respectively, as shown in FIG. 5. In addition to partitioning into regions, coordinate values are set at grid points P of the partitioned regions (step S20). At this time, the current state diagram is three-dimensionally configured based on current state information including the positions and orientations of the shield machine 2 and the lining body 6.
次に、偏差算出部１４は、別ルーティン（Ｒ１）においてシールド機２の掘進距離である覆工体６の１リング分毎に演算されたシールド機２の掘進計画線情報と、ステップＳ１０において設定したシールド機２の外周面における格子点Ｐの座標値とに基づき、図６に示すように、シールド機２の任意の将来位置（すなわち、掘進距離に応じて変化するシールド機２の位置）における格子点Ｐ１，Ｐ２の座標値を演算し予測する（ステップＳ１１）。また、偏差算出部１４は、別ルーティン（Ｒ２）においてシールド機２の掘進距離である覆工体６の１リング分毎に演算された覆工体６の配置計画線情報と、ステップＳ２０において設定した覆工体６の外周面における格子点Ｐの座標値とに基づき、図７に示すように、覆工体６の任意の将来位置（すなわち、掘進距離に応じて変化する覆工体６の位置）における格子点Ｐ１１，Ｐ１２の座標値を演算し予測する（ステップＳ２１）。ここで、シールド機２の格子点Ｐ０および覆工体６の格子点Ｐ１０は、それぞれ現在位置における格子点を示している。 Next, the deviation calculation unit 14 sets the shield machine 2 excavation plan line information calculated for each ring of the lining body 6 which is the excavation distance of the shield machine 2 in another routine (R1), and is set in step S10. Based on the coordinate value of the grid point P on the outer peripheral surface of the shield machine 2, as shown in FIG. 6, at any future position of the shield machine 2 (that is, the position of the shield machine 2 that changes according to the digging distance). The coordinate values of the grid points P1 and P2 are calculated and predicted (step S11). Further, the deviation calculating unit 14 sets the arrangement plan line information of the covering body 6 calculated for each ring of the covering body 6 which is the digging distance of the shield machine 2 in another routine (R2), and is set in step S20. Based on the coordinate values of the grid points P on the outer peripheral surface of the lining body 6, as shown in FIG. 7, an arbitrary future position of the lining body 6 (that is, the lining body 6 that changes according to the digging distance). The coordinate values of the grid points P11 and P12 at (position) are calculated and predicted (step S21). Here, the lattice point P0 of the shield machine 2 and the lattice point P10 of the covering body 6 indicate lattice points at the current position, respectively.
次いで、偏差算出部１４は、予め設定されたシールド機２の将来位置を示す掘進計画線図と、ステップＳ１１において演算したシールド機２の任意の将来位置における格子点Ｐ１，Ｐ２の座標値とに基づき、シールド機２が通過する軌跡（線形）を演算する（ステップＳ１２）。すなわち、図８および図９に示すように、シールド機２が、格子点Ｐ０の存在する現在位置から現状の掘進状態を続け、任意の格子点Ｐ１，Ｐ２が予測される将来位置へと進行する際に、シールド機２が通過する軌跡を予測する。 Next, the deviation calculating unit 14 divides the advance plan diagram indicating the future position of the shield machine 2 set in advance and the coordinate values of the grid points P1 and P2 at any future position of the shield machine 2 calculated in step S11. Based on this, a trajectory (linear) through which the shield machine 2 passes is calculated (step S12). That is, as shown in FIGS. 8 and 9, the shield machine 2 continues the current excavation state from the current position where the grid point P0 exists, and proceeds to a future position where arbitrary grid points P1 and P2 are predicted. In this case, a trajectory through which the shield machine 2 passes is predicted.
次に、偏差算出部１４は、ステップＳ１２において予測したシールド機２の軌跡に基づいて、ステップＳ１１において予測したシールド機２の任意の将来位置におけるシールド機２の先端（カッター面板２ｄのカッタービット２ｃが立設された面側）の断面を通過するシールド軌跡（線形）に対して未掘削となる範囲を余掘り必要範囲（すなわち、偏差）として算出する（ステップＳ１３）。また、偏差算出部１４は、ステップＳ１３において算出したシールド機２の未掘削範囲に基づいて、シールド機２の外周面の格子点からシールド機２の通過軌跡までの半径方向の距離をその位置での余掘りにおける必要量（すなわち、偏差）として算出する（ステップＳ１４）。 Next, the deviation calculating unit 14 based on the locus of the shield machine 2 predicted in step S12, the tip of the shield machine 2 at the arbitrary future position of the shield machine 2 predicted in step S11 (the cutter bit 2c of the cutter face plate 2d). A range that is not excavated with respect to the shield trajectory (linear) passing through the cross section on the surface side where is erected is calculated as a necessary extra excavation range (ie, deviation) (step S13). Further, the deviation calculating unit 14 determines the radial distance from the lattice point on the outer peripheral surface of the shield machine 2 to the passing trajectory of the shield machine 2 based on the unexcavated range of the shield machine 2 calculated in step S13. It is calculated as a necessary amount (that is, deviation) in the excessive excavation (step S14).
すなわち、ステップＳ１３およびＳ１４において、偏差算出部１４は、図８および図９に示すように、任意の格子点Ｐ１が存在する将来位置を通り、任意の格子点Ｐ２が存在する将来位置へと進行するシールド機２のマシン本体２ａ前部（先端部）の軌跡Ｋ１，Ｋ２と、その際のシールド機２のマシン本体２ａ後部の軌跡Ｋ３，Ｋ４とを比較し、未掘削となるシールド機２のマシン本体２ａ前部の軌跡Ｋ２とマシン本体２ａ後部の軌跡Ｋ４との間の範囲（換言すれば、マシン本体２ａ前部の軌跡Ｋ２とマシン本体２ａ後部の軌跡Ｋ４との内輪差）を余掘り必要範囲として算出し、当該範囲におけるシールド機２の外周面の格子点からシールド機２のマシン本体２ａ後部の軌跡Ｋ４までの半径方向の距離をその位置での余掘りにおける必要量として算出する。このとき、余掘り必要範囲および必要量は、ステップＳ１０において区画した領域毎に、その領域の４つの格子点における平均値（４つの格子点のうちの最大値でもよい）を算出しておく。なお、４つの格子点における平均値を採用するか最大値を採用するかは、オペレータが任意に設定（カスタマイズ）できる。 That is, in steps S13 and S14, as shown in FIGS. 8 and 9, the deviation calculation unit 14 passes through a future position where an arbitrary lattice point P1 exists and proceeds to a future position where an arbitrary lattice point P2 exists. Compare the trajectories K1 and K2 of the machine body 2a front part (tip part) of the shield machine 2 with the trajectories K3 and K4 of the rear part of the machine body 2a of the shield machine 2 at that time. Excessive range between the locus K2 at the front of the machine body 2a and the locus K4 at the rear of the machine body 2a (in other words, the inner ring difference between the locus K2 at the front of the machine body 2a and the locus K4 at the rear of the machine body 2a). Calculated as a necessary range, and the distance in the radial direction from the lattice point on the outer peripheral surface of the shield machine 2 in the range to the locus K4 of the rear part of the machine body 2a of the shield machine 2 Calculated Te. At this time, for the area to be excavated and the necessary amount, an average value (which may be the maximum value among the four grid points) of the four grid points in the area is calculated for each area partitioned in step S10. Note that the operator can arbitrarily set (customize) whether to adopt the average value or the maximum value at the four grid points.
次に、表示処理部１５は、偏差算出部１４によりステップＳ１３において算出されたシールド機２の余掘り必要範囲と、ステップＳ１４において算出されたシールド機２の余掘り量とに基づいて、これら余掘り必要範囲・必要量を示す等値線図（コンター図）を作成する（ステップＳ１５）。具体的に表示処理部１５は、図１０および図１１に示すように、偏差算出部１４によりステップＳ１４において算出された領域毎に必要な余掘り量の値に応じて、それぞれ予め設定された色を用いて色分けしたコンター図を作成する。このとき、余掘り量の値のレンジ幅を、例えば１０ｍｍ刻み（０ｍｍ〜１０ｍｍ，１０ｍｍ〜２０ｍｍ・・・）とし、各レンジに対応して赤・黄・青等の色で設定することが好ましい。つまり、余掘り必要量が０ｍｍ〜１０ｍｍの領域は赤色、１０ｍｍ〜２０ｍｍの領域は黄色、２０ｍｍ〜３０ｍｍの領域は青色等を用いて色分けしたコンター図を作成する。また、表示の範囲は、任意の将来位置（位置は任意に指定可能）での１リング掘削幅分の余掘り範囲、余掘り量を１単位として示す（図１０参照）ことができると共に、現在位置から将来位置先端までの余掘り範囲、余掘り量を連続的に示す（図１１参照）こともでき、これらはオペレータが任意に設定変更できる。なお、このコンター図は、前述の現状図と同様に、既存の予め設定されたシールド機２の掘進計画線図および覆工体６の配置計画線図に基づいて三次元的に構成される。 Next, the display processing unit 15 determines the surplus digging range of the shield machine 2 calculated in step S13 by the deviation calculation unit 14 and the surplus digging amount of the shield machine 2 calculated in step S14. An isoline diagram (contour diagram) showing the necessary digging range and the necessary amount is created (step S15). Specifically, as shown in FIGS. 10 and 11, the display processing unit 15 sets a predetermined color according to the value of the amount of extra digging required for each region calculated in step S <b> 14 by the deviation calculation unit 14. Create a contour map color-coded using. At this time, the range width of the value of the amount of overburden is preferably set to, for example, 10 mm increments (0 mm to 10 mm, 10 mm to 20 mm...), And colors such as red, yellow, and blue corresponding to each range. . In other words, a contour diagram is created in which the area where the amount of extra digging is 0 mm to 10 mm is colored using red, the area of 10 mm to 20 mm is yellow, and the area of 20 mm to 30 mm is blue. In addition, the display range can indicate the excess excavation range and surplus amount for one ring excavation width at an arbitrary future position (position can be arbitrarily specified) as one unit (see FIG. 10), The surplus digging range from the position to the front end of the future position and the surplus digging amount can also be shown continuously (see FIG. 11), and these can be arbitrarily changed by the operator. In addition, this contour diagram is three-dimensionally configured based on the existing preset planning diagram of the shield machine 2 and the layout plan diagram of the lining body 6 in the same manner as the above-described current status diagram.
一方、偏差算出部１４は、ステップＳ１２において予測したシールド機２の軌跡と、ステップＳ２１において予測した覆工体６の任意の将来位置とを比較し、これらシールド機２と覆工体６とが重複する範囲にある、覆工体６の外周面の格子点からシールド機２の内周面までの半径方向の最短距離を、その位置でのクリアランス（すなわち、偏差）として算出する（ステップＳ２２）。 On the other hand, the deviation calculating unit 14 compares the trajectory of the shield machine 2 predicted in step S12 with an arbitrary future position of the cover body 6 predicted in step S21, and the shield machine 2 and the cover body 6 are compared. The shortest radial distance from the lattice point on the outer peripheral surface of the lining body 6 to the inner peripheral surface of the shield machine 2 in the overlapping range is calculated as the clearance (ie, deviation) at that position (step S22). .
すなわち、ステップＳ２２において、偏差算出部１４は、図１３に示すように、任意の将来位置における覆工体６の外周面の格子点（例えば、格子点Ｐ１１またはＰ１２等）を基準とし、シールド機２のマシン本体２ａ後部の軌跡Ｋ３，Ｋ４と比較して、これらシールド機２と覆工体６とが重複する範囲における、当該覆工体６の外周面の格子点（Ｐ１１またはＰ１２等）からシールド機２の内周面までの半径方向の最短距離を、その位置におけるクリアランスとして算出する。このとき、クリアランスは、ステップＳ２０において区画した領域毎に、その領域の４つの格子点における平均値（４つの格子点のうちの最小値でもよい）を算出しておく。なお、４つの格子点における平均値を採用するか最小値を採用するかは、オペレータが任意に設定（カスタマイズ）できる。 That is, in step S22, as shown in FIG. 13, the deviation calculating unit 14 uses the grid points (for example, the grid points P11 or P12) on the outer peripheral surface of the covering body 6 at an arbitrary future position as a reference. Compared with the trajectories K3 and K4 of the rear part 2 of the machine body 2a, from the lattice points (P11 or P12 etc.) on the outer peripheral surface of the covering body 6 in the range where the shield machine 2 and the covering body 6 overlap. The shortest radial distance to the inner peripheral surface of the shield machine 2 is calculated as the clearance at that position. At this time, the clearance calculates an average value (which may be the minimum value of the four lattice points) of the four lattice points in the region for each region divided in step S20. Note that the operator can arbitrarily set (customize) whether to adopt the average value or the minimum value at the four grid points.
次に、表示処理部１５は、偏差算出部１４によりステップＳ２２において算出されたシールド機２と覆工体６とのクリアランスに基づいて、当該クリアランスを示す等値線図（コンター図）を作成する（ステップＳ２３）。具体的に表示処理部１５は、図１２および図１３に示すように、偏差算出部１４によりステップＳ２２において算出された領域毎のクリアランスの値に応じて、それぞれ予め設定された色を用いて色分けしたコンター図を作成する。このとき、各値のレンジ幅を、例えば５ｍｍ刻み（０ｍｍ〜５ｍｍ，５ｍｍ〜１０ｍｍ・・・）とし、各レンジに対応して赤・黄・青等の色で設定することが好ましい。つまり、クリアランスが０ｍｍ〜５ｍｍの領域は赤色、５ｍｍ〜１０ｍｍの領域は黄色、１０ｍｍ〜１５ｍｍの領域は青色等を用いて色分けしたコンター図を作成する。また、表示の範囲は、任意の将来位置（位置は任意に指定可能）での１リング掘削幅分のクリアランスを１単位として示す（図１２参照）ことができると共に、現在位置から所定の将来位置先端までの範囲における任意の位置を複数個所選択して同時に示す（図１３参照）こともでき、これらはオペレータが任意に設定変更できる。なお、このコンター図は、前述の現状図と同様に、既存の予め設定されたシールド機２の掘進計画線図および覆工体６の配置計画線図に基づいて三次元的に構成される。 Next, the display processing unit 15 creates an isoline diagram (contour diagram) indicating the clearance based on the clearance between the shield machine 2 and the covering body 6 calculated in step S22 by the deviation calculating unit 14. (Step S23). Specifically, as shown in FIGS. 12 and 13, the display processing unit 15 performs color coding using a preset color according to the clearance value for each region calculated in step S <b> 22 by the deviation calculation unit 14. Create the contour map. At this time, it is preferable to set the range width of each value, for example, in increments of 5 mm (0 mm to 5 mm, 5 mm to 10 mm,...) And set colors such as red, yellow, and blue corresponding to each range. That is, a contour diagram is created in which the clearance is 0 mm to 5 mm using red, the 5 mm to 10 mm region is yellow, and the 10 mm to 15 mm region is blue. In addition, the display range can indicate the clearance for one ring excavation width at an arbitrary future position (position can be arbitrarily specified) as one unit (see FIG. 12), and from the current position to a predetermined future position. A plurality of arbitrary positions in the range up to the tip can be selected and shown simultaneously (see FIG. 13), and these can be arbitrarily changed by the operator. In addition, this contour diagram is three-dimensionally configured based on the existing preset planning diagram of the shield machine 2 and the layout plan diagram of the lining body 6 in the same manner as the above-described current status diagram.
そして、表示処理部１５は、ステップＳ１５において作成した余掘り必要範囲および必要量のコンター図と、ステップＳ２３において作成したクリアランスのコンター図とを、ディスプレイ１３（図２）に三次元で表示させる（ステップＳ１６）。具体的に、ディスプレイ１３において、余掘り必要範囲および必要量のコンター図は図１４に示すように、また、クリアランスのコンター図は図１５に示すように、それぞれキーボード１２や不図示のマウス等の入力手段（操作部）を用いた操作により、任意に視点を変更することができ、これに伴い、余掘り必要範囲、必要量、クリアランスに関し、任意の視点から三次元的に（換言すれば、３６０°あらゆる視点から任意に）確認することが可能となっている。さらに、シールド機２および覆工体６の将来位置は任意のタイミングで予測でき、そのタイミングでの余掘り量やクリアランスに応じて前述の各種コンター図を三次元的に色分けして表示できる。また、シールドトンネル１が三次元的なカーブを有する場合、そのときのカーブの回転中心を基準とし、どこが一番余掘りが必要となるかを表示することができる。 Then, the display processing unit 15 displays the contour map of the necessary excavation range and necessary amount created in step S15 and the contour diagram of the clearance created in step S23 on the display 13 (FIG. 2) in three dimensions ( Step S16). Specifically, in the display 13, a contour diagram of the necessary range and necessary amount is shown in FIG. 14, and a contour diagram of the clearance is shown in FIG. 15, respectively, such as a keyboard 12 or a mouse (not shown). The viewpoint can be arbitrarily changed by an operation using the input means (operation unit), and accordingly, the necessary area for excavation, the necessary amount, and the clearance are three-dimensionally (in other words, 360 ° can be confirmed from any viewpoint. Further, the future positions of the shield machine 2 and the lining body 6 can be predicted at an arbitrary timing, and the above-described various contour diagrams can be displayed in a three-dimensional color-coded manner according to the surplus amount and clearance at the timing. In addition, when the shield tunnel 1 has a three-dimensional curve, it is possible to display where the most excessive excavation is required with reference to the rotation center of the curve at that time.
なお、この施工管理システム１０では、前述のシールド機２の外周面における格子点および覆工体６の外周面における格子点を振り分けて設定するまでの技術は既存の技術であり、シールド機２の将来位置は前述の掘進計画線図に基づいて予測すると共に、覆工体６の将来位置は、前述の配置計画線図に基づいて予測している。そして、これらはシールド機２の現状位置等に基づき、ずれが生じる毎に随時修正される（例えば、Ａｍ先でＢｃｍ以内の範囲にずれが収まるよう管理されている）。すなわち、現計画のまま施工した場合、シールド機２の進行にずれが生じるか否かチェックすることで、計画を見直すと共に、現状、組み立てが完了したセグメント５（すなわち、覆工体６）の位置情報に基づいて現計画でのセグメント５の組立パターンを予測する。これにより、その先にずれが生じるか否かが予測（判断）できる。 In this construction management system 10, the technology until the grid points on the outer peripheral surface of the shield machine 2 and the grid points on the outer peripheral surface of the lining body 6 are assigned and set is an existing technology. The future position is predicted based on the above-described excavation plan diagram, and the future position of the lining body 6 is predicted based on the above-described arrangement plan diagram. These are corrected whenever necessary based on the current position of the shield machine 2 (for example, the deviation is managed so as to be within a range of Bcm within Am). That is, when construction is performed with the current plan, the plan is reviewed by checking whether or not the progress of the shield machine 2 is shifted, and the current position of the segment 5 (that is, the lining body 6) is completed. Based on the information, the assembly pattern of segment 5 in the current plan is predicted. As a result, it can be predicted (determined) whether or not there will be a deviation.
以上、説明したように、本実施形態の施工管理システム１０によれば、予め設定されたシールド機２の掘進計画線図および覆工体６の配置計画線図と、シールド機２および覆工体６の位置および方位を含む現状情報に基づく現状図とを三次元的に表示すると共に、掘進計画線図と配置計画線図との偏差、およびシールド機２と覆工体６との現状位置の偏差が生じた部位（すわなち、シールド機２と覆工体６との間におけるクリアランスの大小の部位）あるいは、掘進計画線図に基づきシールド機２の前部が通過する軌跡と、シールド機２の後部が通過する軌跡との偏差が生じた部位（すわなち、余掘り必要範囲および必要量の部位）毎に、当該偏差の度合に応じて設定された色を用いて色分けしたコンター図として三次元的に表示できる。このため、従来は、任意の将来位置におけるシールド機と覆工体との間のクリアランスの最小値等を表示する程度だったが、本実施形態の施工管理システム１０では、三次元的に全方向からシールド機とセグメントの位置関係を把握できる。よって、三次元的に複雑に変化する条件下のトンネル施工においても、シールド機２と覆工体６とのクリアランスの全体傾向や、余掘りの必要範囲および必要量を一目瞭然に把握できる。また、クリアランスや余掘り範囲を全方向のあらゆる角度から三次元的に確認して確実に把握できるので、シールド機２の方向修正、セグメント５の種別・組立パターンの変更等の事前の対応が可能となり、覆工体６の損傷等の不具合を未然に回避でき、シールドトンネル１の施工管理における品質向上を図ることができる。 As described above, according to the construction management system 10 of the present embodiment, the preset excavation plan diagram of the shield machine 2 and the arrangement plan diagram of the cover body 6, the shield machine 2 and the cover body are set. 6 is a three-dimensional display of the current state map based on the current state information including the position and orientation of 6, the deviation between the excavation plan map and the layout plan line map, and the current position of the shield machine 2 and the lining body 6. The part where the deviation has occurred (that is, the part of the clearance between the shield machine 2 and the lining body 6) or the trajectory through which the front part of the shield machine 2 passes based on the drilling plan diagram, and the shield machine 2 Contour charts that are color-coded using colors set according to the degree of deviation for each part (that is, part of the necessary area for excavation and necessary part) where the deviation from the trajectory through which the rear part of 2 occurs. Can be displayed in three dimensions. For this reason, conventionally, the minimum value of the clearance between the shield machine and the lining body at an arbitrary future position was displayed, but the construction management system 10 of this embodiment is omnidirectionally three-dimensional. Can grasp the positional relationship between the shield machine and the segment. Therefore, even in tunnel construction under conditions that change in a three-dimensionally complex manner, the overall tendency of the clearance between the shield machine 2 and the lining body 6 and the necessary range and required amount of overdigging can be clearly understood. In addition, the clearance and surplus digging range can be confirmed three-dimensionally from all angles in all directions, so it is possible to take precautions such as correcting the direction of the shield machine 2 and changing the type and assembly pattern of the segment 5 Thus, problems such as damage to the lining body 6 can be avoided in advance, and quality improvement in construction management of the shield tunnel 1 can be achieved.
このとき、偏差算出部１４は、区画した領域の格子点に座標値を設定し、当該座標値を用いて掘進計画線図と配置計画線図との偏差、およびシールド機２と覆工体６との現状位置の偏差（すわなち、シールド機２と覆工体６との間におけるクリアランスの大小）あるいは、掘進計画線図に基づきシールド機２の前部が通過する軌跡と、シールド機２の後部が通過する軌跡との偏差（すわなち、余掘り必要範囲および必要量）を算出することが好ましい。これによれば、上記偏差を、区画した領域毎に細かく算出でき、正確なコンター図を形成できる。 At this time, the deviation calculation unit 14 sets coordinate values at the grid points of the partitioned areas, and uses the coordinate values to determine the deviation between the excavation plan diagram and the arrangement plan diagram, and the shield machine 2 and the lining body 6. Of the current position of the shield machine 2 (that is, the clearance between the shield machine 2 and the lining body 6), or the path through which the front part of the shield machine 2 passes based on the excavation plan diagram, and the shield machine 2 It is preferable to calculate a deviation from the trajectory through which the rear part passes (that is, a necessary range and a necessary amount of extra digging). According to this, the deviation can be calculated finely for each partitioned area, and an accurate contour diagram can be formed.
また、偏差算出部１４は、掘進計画線図および配置計画線図と、現状情報と、に基づいてシールド機２および覆工体６の将来位置を予測し、表示処理部１５は、偏差算出部１４によって予測された将来位置情報に基づくシールド機２および覆工体６の将来図を三次元的に表示することにより、シールド機２および覆工体６の将来位置が一目瞭然に確認できるので、シールド機２と覆工体６とのクリアランスの全体傾向や、余掘りの必要範囲および必要量をより正確に把握できる。 Further, the deviation calculation unit 14 predicts future positions of the shield machine 2 and the lining body 6 based on the excavation plan diagram, the arrangement plan diagram, and the current state information, and the display processing unit 15 Since the future positions of the shield machine 2 and the lining body 6 are displayed in a three-dimensional manner based on the future position information predicted by 14, the future positions of the shield machine 2 and the lining body 6 can be confirmed at a glance. It is possible to grasp the overall tendency of the clearance between the machine 2 and the lining body 6, the necessary range and the necessary amount of overdigging more accurately.
なお、前述した実施形態において、予測する範囲は任意に設定できる。具体的に、クリアランスについては、例えば、覆工体６のリング数や、シールド機２が１日分進む距離または半日分進む距離等で設定することができる。また、余掘りについては、覆工体６のリング数で指定する場合と、シールド機２による全体の流れ（軌跡）で設定する場合の２パターンで設定することができる。 In the embodiment described above, the range to be predicted can be set arbitrarily. Specifically, the clearance can be set by, for example, the number of rings of the lining body 6, the distance that the shield machine 2 travels for one day, or the distance that travels for half a day. Further, the surplus digging can be set in two patterns, that is, the case of specifying by the number of rings of the lining body 6 and the case of setting by the entire flow (trajectory) by the shield machine 2.
また、前述した実施形態においては、掘進機としてシールド機２を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、掘進機としては、例えば、泥水式シールド工法に用いる掘進機や、推進工法に用いる掘進機（但し、推進工法は余掘りに特化する場合に限る）等を適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where the shield machine 2 is applied as the excavator has been described. However, the present invention is not limited thereto, and examples of the excavator include an excavator used for a muddy shield method, and a propulsion machine. An excavator used for the construction method (however, the propulsion construction method is limited to the case where the excavation method is specialized) can be applied.
１…シールドトンネル
２…シールド機（掘進機）
３…スクリューコンベア
４…エレクター（セグメント組立機）
５…セグメント
６…覆工体
１０…施工管理システム
１１…パーソナルコンピュータ（処理装置）
１２…キーボード（入力手段，操作部）
１３…ディスプレイ（表示装置）
１４…偏差算出部
１５…表示処理部
1 ... Shield tunnel 2 ... Shield machine (digging machine)
3 ... Screw conveyor 4 ... Erector (segment assembly machine)
5 ... Segment 6 ... Covering body 10 ... Construction management system 11 ... Personal computer (processing device)
12 ... Keyboard (input means, operation unit)
13. Display (display device)
14 ... Deviation calculation unit 15 ... Display processing unit
Claims (8)
予め設定された前記掘進機の掘進計画線図および前記覆工体の配置計画線図と、前記掘進機および前記覆工体の位置および方位を含む現状情報に基づく現状図とにおいて、それぞれ前記掘進機および前記覆工体の外周面を、トンネル断面周方向およびトンネル軸方向に複数領域に区画し、前記掘進計画線図と前記配置計画線図との偏差を算出すると共に、前記掘進機と前記覆工体との現状位置の偏差を算出する偏差算出部と、
前記偏差算出部により算出された偏差に基づいて、前記掘進計画線図および前記配置計画線図と前記現状図とを三次元的に表示すると共に、前記区画された領域の各々を、当該領域で生じた偏差の度合に応じて設定された色で表示する表示処理部と、
を備えることを特徴とする施工管理システム。 A shield construction method construction management system for constructing a lining body by connecting segments in the circumferential direction while sequentially assembling segments on the inner circumferential surface of a tunnel excavated by the excavator. ,
The excavation plan diagram of the excavator and the arrangement plan diagram of the lining body set in advance and the current state diagram based on the current status information including the position and orientation of the excavator and the lining body are respectively The outer peripheral surface of the machine and the lining body is divided into a plurality of regions in the tunnel cross-section circumferential direction and the tunnel axis direction, and the deviation between the excavation plan diagram and the arrangement plan diagram is calculated, and the excavator and the A deviation calculating unit for calculating the deviation of the current position with the lining body;
Based on the deviation calculated by the deviation calculating unit, the excavation plan diagram, the arrangement plan diagram, and the current state diagram are displayed in a three-dimensional manner, and each of the partitioned regions is displayed in the region. A display processing unit for displaying in a color set according to the degree of deviation,
A construction management system comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載の施工管理システム。 The construction management system according to claim 1, wherein the deviation calculation unit sets a coordinate value at a lattice point of the partitioned area, and calculates the deviation using the coordinate value.
前記表示処理部は、前記偏差算出部によって予測された将来位置情報に基づく前記掘進機および前記覆工体の将来図を三次元的に表示する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の施工管理システム。 The deviation calculation unit predicts future positions of the excavator and the lining body based on the excavation plan diagram and the arrangement plan diagram, and the current state information,
The said display process part displays the future figure of the said excavation machine and the said lining body based on the future position information estimated by the said deviation calculation part three-dimensionally. The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Construction management system.
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の施工管理システム。 The construction management system according to any one of claims 1 to 3, wherein the deviation is a clearance between the excavator and the lining body.
予め設定された前記掘進機の掘進計画線図と、前記掘進機の位置および方位を含む現状情報に基づく現状図とにおいて、前記掘進機の外周面を、トンネル断面周方向およびトンネル軸方向に複数領域に区画すると共に、前記掘進計画線図に基づき前記掘進機の前部が通過する軌跡と、前記掘進機の後部が通過する軌跡との偏差を算出する偏差算出部と、
前記偏差算出部により算出された偏差に基づいて、前記掘進計画線図と前記現状図とを三次元的に表示すると共に、前記区画された領域の各々を、当該領域で生じた偏差の度合に応じて設定された色で表示する表示処理部と、
を備えることを特徴とする施工管理システム。 A construction management system for a shield method or a propulsion method in which segments are sequentially assembled and connected in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the tunnel excavated by the excavator and connected to the excavation direction of the excavator to construct a lining body Because
In the excavation plan diagram of the excavator set in advance and the current diagram based on the current status information including the position and orientation of the excavator, a plurality of outer peripheral surfaces of the excavator are provided in the tunnel cross-section circumferential direction and the tunnel axial direction. A deviation calculating unit that calculates a deviation between a trajectory through which the front part of the excavator passes and a trajectory through which the rear part of the excavator passes based on the excavation plan diagram,
Based on the deviation calculated by the deviation calculation unit, the excavation plan diagram and the current state map are displayed in a three-dimensional manner, and each of the partitioned areas is represented by the degree of deviation generated in the area. A display processing unit for displaying in a color set according to
A construction management system comprising:
ことを特徴とする請求項５に記載の施工管理システム。 The construction management system according to claim 5, wherein the deviation calculation unit sets a coordinate value at a lattice point of the partitioned area, and calculates the deviation using the coordinate value.
前記表示処理部は、前記偏差算出部によって予測された将来位置情報に基づく前記掘進機の将来図を三次元的に表示する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の施工管理システム。 The deviation calculation unit predicts a future position of the excavator based on the excavation plan diagram and the current state information,
The construction management system according to claim 5 or 6, wherein the display processing unit three-dimensionally displays a future view of the excavator based on future position information predicted by the deviation calculation unit.
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の施工管理システム。 The deviation is a necessary extra digging range that is not excavated with respect to a trajectory through which the excavator passes at an arbitrary position of the excavator in the excavation plan diagram. The construction management system according to claim 1.
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