JP2019007226A - シールド工法におけるリスク要因判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シールド工法において発生するリスク問題の各要因を特定できるリスク要因判別装置を提供する。【解決手段】 地山の掘削作業状態を計測する計測手段と、計測手段による計測データを格納する記憶装置８０と、複数の要因を関連づけて作成したリスクに関する特性要因図データを格納する特性要因図データテーブル７０と、要因の正常範囲の基準値が格納された基準値テーブル６０と、特性要因図データに基づく特性要因図を表示する表示装置４０と、計測手段からの計測データと基準値テーブルに格納された基準値６０とに基づき、要因の正常の有無を判断する制御装置３０と、を備え、制御装置３０は、要因が正常範囲の基準値を逸脱すると判断すると、この要因にリスク発生を判定するための加点を付加し、複数の要因の加点を合計し、合計点が所定値を超えるとリスク発生とし、表示装置４０に、リスクが発生した要因を判別できる状態で特性要因図を表示させる。【選択図】 図２

Description

本発明は、シールド工法における地盤変状などのリスク要因を判別する装置に関する。

シールド機を用いてトンネルの構築を行う場合、シールド機が掘進する切羽部分の安定を保って掘進を行っている。

ところで、地盤変状など自然条件により、地山に緩みが発生していると、シールド機がそこを通過する際に土圧や泥水圧のバランスを乱す原因となる。その結果、極端な場合は、バランス維持が不可能となって過剰な土砂取り込みや地上噴出をもたらし、地面陥没や近接構造物の破損をもたらす虞があった。

そのため、緩みが懸念される箇所においては、バランスを逸しないように慎重に掘進する必要がある。従来は、作業者の経験に基づき作業上で入手する各種データから緩みが懸念されると判断すると、緩みに対応し、リスクが発生する要因を除去しているのが現状であり、発生要因を全てチェックするなど作業効率が悪い。

このことは、地山の緩みだけで無く、他のリスクが発生した時も作業者の経験に基づき、全ての要因をチェックし、事故の発生を未然に防いでいる。

シールド工法においては、作業者の知識や経験などから、地山に応じた適正な土圧を決定し、この土圧を基本にして、シールドジャッキの推力、その推進速度、カッタディスク及びスクリューコンベアの回転速度を制御するようにしている。この場合、シールドジャッキ系、カッタ系およびスクリューコンベア系等の各油圧ポンプユニットの運転状況、シールドジャッキ、カッタディスク、およびスクリューコンベアなどが正常に運転しているか否かのシールド機の運転状況、カッタに加わる異常圧力、シールドジャッキへの異常圧力等のシールド機の異常を作業者によって監視している。そして、これらの監視結果を基に操作盤をマニアル操作することでシールド機を掘進運転するようにしていた。このため、作業者による高度で複雑な運転操作が必要になり、熟練を要するほか、多くの人手も要している。

切羽近傍の複数箇所の地山情報を取得し、それら複数の地山情報に基づいて地山の安定度を判定可能な探査システム及びこの探査システムを備えたシールド機を用いた掘進工法が提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１のものは、シールド機内の上部に、前記シールド機の外殻から出没可能に設置され、当該外殻から外方へ突出して前記地山に貫入しながら、その貫入圧力及び貫入量を測定可能な上部探査装置と、 前記シールド機内に、前記シールド機のカッターヘッドよりも進行方向前方に出没可能に設置され、当該カッターヘッドよりも前方へ突出して前記地山を削孔しながら、削孔エネルギー及び削孔速度を測定可能な前方探査装置と、 前記カッターヘッドに設置され、前記カッターヘッドを回転させて切羽を切削しながら、切削抵抗を測定可能な切削抵抗検出装置と、 前記上部探査装置、前記前方探査装置及び前記切削抵抗検出装置により測定された測定結果に基づいて前記地山の安定度を判定するための判定装置と、を備えている。

この特許文献１によれば、シールド機の停止中に、シールド機直上の地山の強度及び進行方向前方の地山の強度等の地山情報を取得し、これらの地山情報に基づいて地山の安定度を判定することができる。さらに、シールド機の掘進中に、切削抵抗等の地山情報を取得し、この地山情報とシールド機の停止中に取得した地山情報とに基づいて、地山の安定度をより正確に判定することができる。 したがって、シールド機の停止中に地山の安定度が高いと判定したにもかかわらず、掘削開始後、停止中に判定した安定度よりも実際の地山の安定度が低いと判定した場合は、予め設計等により決定された所定の切羽土圧で掘削することにより、安全に掘進することができる。

一方、シールド機の停止中に地山の安定度は低いと判定したにもかかわらず、掘削開始後、停止中に判定した安定度よりも実際の地山の安定度が高くて地山が自立すると判定した場合は、予め設計等により決定された所定の切羽土圧よりも低い圧力で掘進することにより、掘削抵抗を低減できて高速掘進が可能となる。

特開２０１１−１９６０６８号公報

上記した特許文献１のものにおいては、地山の安定度に対応して、シールド機の掘進を行うことができる。しかし、シールド工法においては、地山の安定度以外に様々な要因に基づいてリスク問題が発生する。上記した特許文献１には地山の安定度以外の問題には対応できない。

そこで、本発明の課題は、シールド工法において発生する様々なリスクに関する問題の各要因を一目で特定でき、リスクを回避することができるリスク要因判別装置を提供することにある。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のシールド工法におけるリスク要因判別装置を提供する。

本発明は、シールド機による地山の掘削作業状態を計測する計測手段と、この計測手段による計測データを格納する記憶手段と、複数の要因を関連づけて作成したリスクに関する特性要因図データを格納する特性要因図データ格納手段と、要因の正常範囲の基準値が格納された基準値テーブルと、前記特性要因図データに基づく特性要因図を表示する表示装置と、前記計測手段からの計測データと前記基準値テーブルに格納された基準値とに基づき、要因の正常の有無を判断する制御装置と、を備え、前記制御装置は、要因が正常範囲の基準値を逸脱すると判断すると、該当する要因にリスク発生を判定するための加点を付加し、複数の要因の加点を合計し、合計点が所定値を超えるとリスク発生とし、該当する要因にリスクが発生していることを特性要因図データにはめこみ、前記表示装置に、リスクが発生した要因を判別できる状態で特性要因図を表示させることを特徴とする。

そして、前記特性要因図データは、経験則に基づいて作成され、前記計測データと要因とが関連づけられていることを特徴とする。

また、前記要因に経験則に基づいて基礎点と重み付け係数が設定され、前記制御装置は、基礎点に重み付け係数を乗算した値を加点とするように構成すればよい。

また、前記制御装置は、算出した合計点に基づき、正常、注意、要注意、異常を判断するように構成することができる。

また、前記リスクは、地盤変状であり、前記特性要因図の一次要因は、切羽の安定状態、掘削土量、裏込め注入、中間充填材の状態として設定すればよい。

また、地盤変状発生の要因となり得るグループごとに計測データを選定すればよい。

本発明は、予め経験則に基づいて、リスク要因に関連して特性要因図を作成し、計測データに異常がある場合には、どの要因が特性要因図上で関係するかを表示させて、要因を特定してリスクの発生を速やかに解消するとともに、重大なリスクの発生を未然に防ぐことができる。

本発明の実施形態に用いられるシールド機の構成を示す説明図である。 本発明の制御構成を示すブロック図である。 本発明に適用される特性要因図の一例を示す説明図である。 本発明に用いられる要因と計測内容との関係を示すテーブルである。 本発明に用いられる要因、計測対象、計測結果の関係を示すテーブルである。 本発明の全体の制御動作を示すフロー図である。 本発明の掘削土量の要因の処理を示すフロー図である。 本発明の埋込注入の要因の処理を示すフロー図である。 本発明の中間充填材の要因の処理を示すフロー図である。 本発明の切羽の安定状態の要因の処理を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態に係るシールド工法におけるリスク要因判別装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に用いられるシールド機の構成を示す説明図である。シールド機１は、円筒状のシールド本体２と、このシールド本体２の先端部に回転可能に設けたカッタディスク３と、このカッタディスク３の後部に形成され、掘削された土砂を滞留させるチャンバ４と、シールド本体２を推進させる複数のシールドジャッキ５と、チャンバ４内の土砂を排出するスクリューコンベア６と、このスクリューコンベア６の開口率を制御する排土調整装置７とを備える。

カッタディスク３は、カッタ駆動装置８により、正転又は逆転駆動される。このカッタ駆動装置８は、例えば油圧モータで構成されている。

排土調整装置７から排出される土砂は、ベルトコンベア１６により搬送され、シールド機１から排出される。排土調整装置７から排出される土砂は、計測手段としての掘削土量測定装置２１により測定され、掘削土量が測定される。

チャンバ４内は、計測手段としての複数の土圧センサ９が設けられ、チャンバ４内の土圧を複数箇所で計測する。

シールド機１の先端には、計測手段としての地山崩壊探査装置２２が設けられている。地山崩壊探査装置２２は、例えば、回転しながら打撃にて地山を削孔可能な油圧パーカションドリルが用いられ、進行方向の地山の強度を測定することで地山の崩壊度合いを測定する。

シールド機１で掘削した後は、セグメント１７を組み立て、シールド機１の中で組み立てたセグメント１７にシールドジャッキ５を押し付けて、シールドジャッキ５を伸ばして、シールド機１を前進させる。セグメント１７の１リング分だけ、シールドジャッキ５が延びきると、シールドジャッキ５を戻して，セグメント１７を組み立てる。シールド機１が進むスピードに合わせてチャンバ４内の土砂をスクリューコンベア６で排出する。そして、シールドジャッキ５のジャッキ推力が、計測手段としてのジャッキ推力センサ２３により検出される。

切羽を切削するため、カッタディスク３を回転させて、切羽に当接させると、カッタディスク３に反力が作用する。計測手段としての切羽圧検出センサ２４は、この反力による引っ張り歪み、圧縮歪みを測定して、切削抵抗検出することで、切羽圧を検出する。

セグメント１７は、シールド本体２より小さく、シールド機１とセグメントの間には隙間ができる。この隙間は、裏込め注入剤、例えば、モルタルで埋める。このため、裏込めの際のモルタルの流量と注入圧を、計測手段としてのモルタル流量センサ２７、モルタル注入圧センサ２８で検出し、最適な流量と注入圧でモルタルを注入して、隙間をモルタルで埋めている。

シールド工事において、曲線施工に必要なシールド機周辺の余掘りが行われた場合、余掘り部の崩壊を防止するために、中間充填材が充填させて、地盤改良が行われる。この中間充填材の充填の際の中間充填材の流量と注入圧を、計測手段としての中間充填材流量センサ２５、中間充填材注入圧センサ２６で検出し、最適な流量と注入圧で中間充填材を注入する。

シールド機１の動作中は上述した各種の計測手段からの計測データが制御装置３０に送られてくる。従来は、これら計測データを作業者が監視し、シールド工事の状態を把握して工事を進行させている。従来、これら計測データは、関連性が無く収集され、何かの異常があった場合には、リスクの要因を除去するというトラブルシューティング的な対応を採っている。このため、後追い作業となり、発生要因を全数チェックする必要があり、ダイナミックな管理には向かなかった。

そこで、本発明は、予め経験則に基づいて、リスク要因に関連して特性要因図を作成し、この特性要因図の各要因に対して、計測データがどの要因に関係するかを設定する。そして、計測データに異常がある場合には、どの要因が特性要因図上で関係するかを表示させて、要因を特定してリスクの発生を速やかに解消するとともに、重大なリスクの発生を未然に防ぐものである。

この実施形態では、シールド機１からの各種計測データが制御装置３０に与えられる。即ち、制御装置３０の入力側には、シールド機１の各種情報を測定する装置からの計測データが入力される。

制御装置３０には、表示装置４０が接続され、入力された各種計測データ、各種計測データにより判定した要因、特性要因図、警報情報等が表示される。制御装置３０には、キーボード等からなる入力装置５０が接続されている。この入力装置５０から経験則に基づいた各要因の基準値、リスク度合い（Ｌ１〜Ｌ４）、特性要因図の各要因の関係等が入力される。掘削する地山により、各要因の正常範囲の基準値としての上限値、下限値が設定される。また、リスク度合い（Ｌ１〜Ｌ４）もそれぞれの度合いに応じた上限値、下限値が設定されている。また、所定の掘削時間内の計測データのばらつき度合いも基準値とし、ばらつき度合いにより、正常範囲の基準値と、リスク度合い（Ｌ１〜Ｌ４）が設定されている。各要因の基準値、リスク度合い（Ｌ１〜Ｌ４）などが基準値テーブル６０に格納されている。この実施形態では、正常範囲であるか、軽度のリスク（Ｌ１）、中度のリスク（Ｌ２）、重度のリスク（Ｌ３）、故障（Ｌ４）に該当するかは、経験則上で掘削する地山で上下限監視の範囲、ばらつきの範囲が設定され、その基準値が基準値テーブル６０に格納されている。基準値テーブル６０は、ハードディスク等の不揮発性メモリなどに各種データを記憶させて構成されている。

制御装置３０には、基準値テーブル６０が接続され、基準値テーブル６０に格納されている基準値が制御装置３０に与えられる。

制御装置３０には、特性要因図データを格納した特性要因図データ格納メモリ７０が接続されている。入力された各種データに基づき、制御装置３０は、特性要因図の該当する項目にデータをはめこみ、特性要因図を作成し、その特性要因図を逐次書き換え、特性要因図データ格納メモリ７０に格納する。

制御装置３０には、ハードディスク等の不揮発性メモリ領域と演算処理の際に用いられるワークメモリとしてのＲＡＭ領域とを備える記憶装置８０が接続されている。制御装置３０は、入力された各種計測データを記憶装置８０に格納させる。制御装置３０は、記憶装置８０に格納された各種計測データと基準値テーブル６０に格納された基準値を読み込み、これらデータに基づき、リスク要因を演算し、その演算結果を記憶装置８０に格納する。さらに、この記憶装置８０には、リスク要因を判別する動作を制御するためのプログラムが格納されている。

図２においては、基準値テーブル６０、特性要因図データ格納メモリ７０、記憶装置８０をそれぞれ独立して記載しているが、１つの記憶装置に、それぞれ領域を分けて格納するように構成してもよい。

制御装置３０は、掘削土量測定装置２１の出力部（図示しない）と接続され、掘削土量測定装置２１で測定された掘削土量データが与えられる。制御装置３０は、地山崩壊探査装置２２の出力部（図示しない）と接続され、地山の崩壊度合いを測定した測定データが与えられる。

制御装置３０は、ジャッキ推力センサ２３が接続され、シールドジャッキ５のジャッキ推力が与えられる。

制御装置３０には、切羽圧検出センサ２４が接続され、この切羽圧検出センサ２４により検出した切羽圧が与えられる。

制御装置３０には、中間充填材流量センサ２５、中間充填材注入圧センサ２６モルタル流量センサ２７，モルタル注入圧センサ２８が接続される。中間充填材の流量、注入圧、裏込め注入剤としてのモルタルの流量、注入量が与えられ、これらのデータに基づき、最適な値か否か制御装置３０が判断する。

シールド機１によるトンネル工事において、種々のリスク要因があるが、この実施形態では、シールド工法において一番問題視される地盤変状のリスクを管理している。

図３は、経験則により、地盤変状が発生した際に関連する要因を特性要因図として表したものである。この図において、一次要因は実線、二次要因は一点鎖線、三次要因は破線で表している。

地盤変状の要因としては、切羽の安定状態、掘削土量、裏込め注入、中間充填材の状態が関連することが一次要因として分かっている。切羽安定状態に関連する二次要因としてはスクリューコンベアの閉塞、ジャッキ推力、カッタトルクがある。また、三次要因として、切羽設定圧、切羽添加剤の選定、注入率がある。掘削土量に対する二次的要因として取り込み過多がある。

そして、地盤変状発生のリスク要因となりえるグループごとに計測内容を選定し、そして分類する。

図４は、リスク要因となりえるグループごとに計測内容に選定した関係を示す図である。図４に示すように、この実施形態では、ラベル名として中間充填材、切羽の安定状態、切羽設定圧、スクリューコンベアの閉塞、裏込注入、掘削土量を設定している。中間充填材に対しては、要因名は、注入量、注入圧であり、計測内容は、中間充填材の注入流量、中間充填材の注入圧である。

ラベル名として、切羽の安定状態、切羽設定圧に対しては、要因名として、掘削土量、地山崩壊探査装置であり、計測内容は掘削排出土の量、地山の崩壊度合いとなる。

ラベル名として、スクリューコンベアの閉塞に対しては、要因名は、ジャッキ推力、カッタトルクであり、計測内容は、シールドジャッキの推進総推力、カッタの回転トルクである。

ラベル名として、裏込注入に対しては、要因名は、注入量、注入圧であり、計測内容は、モルタルの注入流量、モルタルの注入圧である。

ラベル名が掘削土量の場合、要因名は取り込み過多であり、計測内容は設計土量に対する計測土量の比較である。

計測データに基づく計測内容が、正常範囲であるか、軽度のリスク（Ｌ１）、中度のリスク（Ｌ２）、重度のリスク（Ｌ３）、故障（Ｌ４）に該当するかは、経験則上で掘削する地山で上下限監視の範囲、ばらつきの範囲が設定され、その基準値は基準値テーブル６０に格納されている。そして、制御装置３０は、計測データに基づく計測内容と基準値テーブル６０との値を比較し、計測内容がどの範囲に該当するかを判断する。

制御装置３０は、計測内容が正常範囲以外の時には、リスクが発生したと判断し、リスク判別処理を行う。

図４に示すように、この実施形態では、それぞれの要因に経験則に基づいて予め基礎点が与えられている。そして、それぞれの要因に対して、経験則に基づいて重み付け係数が付加されている。

計測内容が正常値を逸脱すると、制御装置３０は、計測内容の基礎点に重み付け値を乗算した値を要因における加点とする。そして、全ての計測内容の要因における加点を加算して、合計点を算出する。制御装置３０は、算出した合計点に基づき、正常、注意、要注意、異常を判断する。即ち、合計点が第１の値以内なら正常、合計点が第１の値を超え第２の値以内なら注意、合計点が第２の値を超え第３の値以内なら要注意、合計点が第３の値を超えると異常と判断する。図５に示すように、この実施形態では、第１の値が２、第２の値が３５、第３の値が６０としている。即ち、この実施形態では、２点以内が正常、２点から３５点まで迄が注意、３５点から６０点までが要注意、６０点を超えると異常と判断される。

制御装置３０は、これら計測内容と各要因に配点された加点並びに正常、注意、要注意、異常が確認できるように表示装置４０に表示させる。

表示装置４０は、注意、要注意、異常の場合には、特性要因図を表示させ、各要因で注意、要注意、異常になっている状態が分かるように表示させる。

例えば、掘削土量が要注意のデータが得られたら、特性要因図の掘削土量の項目が異常であることが分かるように表示する。この時ラベルの掘削土量をクリックすると、取り込み過多に関係することが分かる。また、掘削土量は、切羽設定圧にも関係する要因であり、切羽の設定圧から切羽の安定状態に関係することが分かる。

これらのことから、取り込み過多により、設定した地盤より地盤が軟らかくなり、掘削土量が多くなったか否かの確認と、切羽の状態も判断することで、地盤変状のリスクを判断する項目が一目瞭然に分かる。この結果、リスクの判定が迅速且つ確実に判定することができる。

次に、上記した特性要因図にアグレッシブに要因に応じたリスクの表示を行う制御装置３０の処理について、図６〜図１０のフロー図に基づいて説明する。

図６に示すように、制御装置３０は、各計測データを各種センサ等から所定時間内連続して受け取り、その計測データを記憶装置８０に格納する（ステップＳ１）。続いて、掘削土量の要因に対する処理を行い（ステップＳ２）、掘削土量の要因リスクに対応する加点、リスクの次数を算出する。掘削土量の要因に対する処理については、後述する。そして、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、裏込注入の要因に対する処理を行い、裏込注入の要因リスクに対する加点、リスクの次数を算出する。裏込注入の要因に対する処理については後述する。そして、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、中間充填材の要因に対する処理を行い、中間充填材の要因リスクに対する加点、リスクの次数を算出する。中間充填材の要因に対する処理については後述する。そして、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、切羽安定状態の要因に対する処理を行い、切羽安定状態の要因リスクに対する加点、リスクの次数を算出する。切羽安定状態の要因に対する処理については後述する。そして、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、制御装置３０は、記憶装置８０に格納された各要因リスクの基礎点にそれぞれ重み付けを乗算し、その乗算結果を合算して加点合計点を算出し、算出結果を記憶装置８０に格納してステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、制御装置３０は、記憶装置８０から加点の算出結果を読み出し、加点が２点以下か否か判断する。この実施形態では、加点合計が２点以下の場合には、正常範囲であると判断し、ステップＳ８に進み、正常範囲の動作と表示装置４０に表示し、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ７において、加点が２を超えていると判断すると、ステップＳ９に進み、制御装置３０は、加点が３５点以下か否か判断する。この実施形態では、加点が２点を超え３５点以下の場合には、作業が注意を要する状態と判断する。加点が３５点以下の場合には、ステップＳ１０に進み、注意を要する動作と表示装置４０に表示し、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ９において、加点が３５を超えていると判断すると、ステップＳ１１に進み、制御装置３０は、加点が６０点以下か否か判断する。この実施形態では、加点が３５点を超え６０点以下の場合には、作業が要注意状態と判断する。加点が６０点以下の場合には、ステップＳ１２に進み、要注意を要する動作と表示装置４０に表示し、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１１において、加点が６０点を超えていると判断すると、異常状態であると表示装置４０に表示し、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、制御装置３０は、各要因の判断結果を特性要因図にはめ込む。要因が正常以外の場合には、その状態が特性要因図で分かるように、該当する要因箇所の表示を変える。表示は、注意、要注意、異常でそれぞれ判別できるように、色分けや該当箇所をフラッシュさせるなど、表示装置４０を見るものが容易に判断できる対応にしている。

そして、ステップＳ１５に進み、表示装置４０に特性要因図を表示させる。特性要因図にはリスク要因で問題となる箇所が分かるように表示されている。

図３に示す、特性要因図を表示させてこの動作を終了する。

また、制御装置３０は、問題となる要因を指定すると、要因の各状態が詳細に分かるように、表示装置４０に表示させる。作業者は、この表示を参照して取り得る対策が分かる。例えば、地盤変状が生じていないが、掘削土量には、スクリューコンベアの故障などが考えられるので、スクリューコンベアを確認することで、事故が起こる前に対応することが可能となる。

次に、各要因処理につき、フロー図を参照して説明する。図７は掘削土量の要因に対する処理を示すフロー図である。掘削土量の要因に対する処理が選択されると、制御装置３０は、ステップＳ２１において、掘削土量測定装置２１で測定された掘削土量データを記憶装置８０から読み込み、所定時間内の掘削土量を入手し、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、制御装置３０は、読み出した掘削土量データと基準値テーブル６０に格納されている掘削土量の基準値の正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ２６に進み、掘削土量は正常であると図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ２２において、掘削土量の基準値の正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、図５に示す要因結果テーブルに格納する。図５の例では、リスク度合いを示す次数がＬ２、加点が１２．５としている。この時、掘削土量が多いか少ないかが分かるように要因結果テーブルに格納すればよい。

続いて、ステップＳ２４において、制御装置３０は設計土量と計測した掘削土量を比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ２６に進み、取り込み過多はなく正常であると図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ２４において、正常値内でないと判断すると、ステップＳ２５に進み、ステップＳ２３において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、要因結果テーブルに格納して、この処理を終了し、図６のステップＳ３に戻る。図５の例では、リスク度合いを示す次数がＬ１、加点が１２．５としている。この例では、要因の合計が２５．０である。

図８は裏込注入の要因に対する処理を示すフロー図である。裏込注入の要因に対する処理が選択されると、制御装置３０は、ステップＳ３１において、モルタル流量センサ２７で測定されたモルタル流量データを記憶装置８０から読み込み、所定時間内のモルタル流量を入手し、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２において、制御装置３０は、読み出したモルタル流量データと基準値テーブル６０に格納されているモルタル流量の正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ３４に進み、モルタル流量は正常であると図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ３２において、モルタル流量の正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、要因結果テーブルに格納する。この時、モルタル流量が多いか少ないかが分かるように要因結果テーブルに格納すればよい。図５の例では、リスク度合いを示す次数がＬ１、加点が１３．０としている。

続いて、ステップＳ３５において、モルタル注入圧センサ２８で測定されたモルタル注入圧データを記憶装置８０から読み込み、所定時間内のモルタル注入圧を入手し、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６において、制御装置３０は、読み出したモルタル注入圧データと基準値テーブル６０に格納されているモルタル注入圧の正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ３８に進み、モルタル注入圧は正常であると図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ３６において、モルタル注入圧の正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ３７に進む。ステップＳ３７において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、要因結果テーブルに格納する。この時、モルタル注入圧が大きいか小さいかが分かるように要因結果テーブルに格納し、この処理を終了し、図６のステップＳ４に戻る。図５の例では、要因合計が１３．０である。

図９は中間充填材の要因に対する処理を示すフロー図である。中間充填材の要因に対する処理が選択されると、制御装置３０は、ステップＳ４１において、中間充填材流量センサ２５で測定された中間充填材流量データを記憶装置８０から読み込み、所定時間内の中間充填材の流量を入手し、ステップＳ４２に進む。

ステップＳ３２において、制御装置３０は、読み出した中間充填材の流量データと基準値テーブル６０に格納されている中間充填材流量の正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ４４に進み、中間充填材流量は正常であると、図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ４２において、中間充填材流量の正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、要因結果テーブルに格納する。この時、中間充填材流量が多いか少ないかが分かるように図５に示す要因結果テーブルに格納する。

続いて、ステップＳ４５において、中間充填材注入圧センサ２６で測定された中間充填材注入圧データを記憶装置８０から読み込み、所定時間内の中間充填材の注入圧を入手し、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ４６において、制御装置３０は、読み出した中間充填材注入圧データと基準値テーブル６０に格納されている中間充填材注入圧の正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ４８に進み、中間充填材注入圧は正常であると、図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ４６において、中間充填材注入圧の正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ４７に進む。ステップＳ４７において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、図５に示す要因結果テーブルに格納する。この時、中間充填材の注入圧が大きいか小さいかが分かるように要因結果テーブルに格納し、この処理を終了し、図６のステップＳ５に戻る。

図１０は切羽の安定状態の要因に対する処理を示すフロー図である。切羽の安定状態の要因に対する処理が選択されると、ステップＳ５１において、制御装置３０は、読み出した測定排出土量データと基準値テーブル６０に格納されている測定排出土の正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ５３に進み、測定排出土は正常であると、図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ５１において、測定排出土の正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、図５に示す要因結果テーブルに格納する。この時、測定排出土が多いか少ないかが分かるように要因結果テーブルに格納する。

続いて、ステップＳ５４において、地山崩壊探査装置２２で測定された探査データを記憶装置８０から読み込み、所定時間内の探査データを入手し、ステップＳ５５に進む。

ステップＳ５５において、制御装置３０は、読み出した中探査データと基準値テーブル６０に格納されている探査データの正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ５７に進み、地山崩壊探査データは正常であると、図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ５５において、探査データの正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ５６に進む。ステップＳ４７において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、図５に示す要因結果テーブルに格納する。

続いて、ステップＳ５８において、ジャッキ推力センサ２３で測定されたジャッキ推力データを記憶装置８０から読み込み、所定時間内のジャッキ推力データを入手し、ステップＳ５９に進む。

ステップＳ５９において、制御装置３０は、読み出したジャッキ推力データの所定時間内の総推進力と基準値テーブル６０に格納されている総推進力データの正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ６１に進み総推進力データは正常であると、図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ５９において、総推進力データの正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、図５に示す要因結果テーブルに格納する。この時、総推進力が大きいか小さいかが分かるように要因結果テーブルに格納する。図５の例では、リスク度合いを示す次数がＬ２、加点が１２．５としている。

続いて、ステップＳ６２において、カッタトルクセンサ２９で測定されたカッタトルクデータを記憶装置８０から読み込み、所定時間内のカッタトルクデータを入手し、ステップＳ６３に進む。

ステップＳ６３において、制御装置３０は、読み出したカッタトルクデータと基準値テーブル６０に格納されているカッタトルクデータの正常値と比較し、正常値内か否か判断する。正常値内であると判断すると、ステップＳ６５に進みカッタトルクデータは正常であると、図５に示す要因結果テーブルに記録する。

一方、ステップＳ６３において、カッタトルクデータの正常値と比較し、正常値内でないと判断すると、ステップＳ６４に進む。ステップＳ６４において、制御装置３０は、リスクの程度がどの程度か判断すると共に、基礎点に重み付けを乗算して加点を算出して、図５に示す要因結果テーブルに格納する。この時、カッタトルクが大きいか小さいかが分かるように要因結果テーブルに格納する。そして、この処理を終了し、図６のステップＳ６に戻る。

このように、それぞれの要因の処理を行い、計測データに異常がある場合には、どの要因が特性要因図上で関係するかを表示させて、要因を特定してリスクの発生を速やかに解消するとともに、重大なリスクの発生を未然に防ぐことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。

１ ：シールド機
２ ：シールド本体
３ ：カッタディスク
４ ：チャンバ
５ ：シールドジャッキ
６ ：スクリューコンベア
７ ：排土調整装置
８ ：カッタ駆動装置
９ ：土圧センサ
１６ ：ベルトコンベア
１７ ：セグメント
２０ ：制御装置
２１ ：掘削土量測定装置
２２ ：地山崩壊探査装置
２３ ：ジャッキ推力センサ
２４ ：切羽圧検出センサ
２５ ：中間充填材流量センサ
２６ ：中間充填材注入圧センサ
２７ ：モルタル流量センサ
２８ ：モルタル注入圧センサ
２９ ：カッタトルクセンサ
３０ ：制御装置
４０ ：表示装置
５０ ：入力装置
６０ ：基準値テーブル
７０ ：特性要因図データ格納メモリ
８０ ：記憶装置

Claims (6)

1. シールド機による地山の掘削作業状態を計測する計測手段と、この計測手段による計測データを格納する記憶手段と、複数の要因を関連づけて作成したリスクに関する特性要因図データを格納する特性要因図データ格納手段と、要因の正常範囲の基準値が格納された基準値テーブルと、前記特性要因図データに基づく特性要因図を表示する表示装置と、前記計測手段からの計測データと前記基準値テーブルに格納された基準値とに基づき、要因の正常の有無を判断する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、要因が正常範囲の基準値を逸脱すると判断すると、該当する要因にリスク発生を判定するための加点を付加し、複数の要因の加点を合計し、合計点が所定値を超えるとリスク発生とし、該当する要因にリスクが発生していることを特性要因図データにはめこみ、前記表示装置に、リスクが発生した要因を判別できる状態で特性要因図を表示させることを特徴とするシールド工法におけるリスク要因判別装置。
2. 前記特性要因図データは、経験則に基づいて作成され、前記計測データと要因とが関連づけられていることを特徴とする請求項１に記載のシールド工法におけるリスク要因判別装置。
3. 前記要因に経験則に基づいて基礎点と重み付け係数が設定され、前記制御装置は、基礎点に重み付け係数を乗算した値を加点とすることを特徴とする請求項１に記載のシールド工法におけるリスク要因判別装置。
4. 前記制御装置は、算出した合計点に基づき、正常、注意、要注意、異常を判断することを特徴とする請求項１に記載のシールド工法におけるリスク要因判別装置。
5. 前記リスクは、地盤変状であり、前記特性要因図の一次要因は、切羽の安定状態、掘削土量、裏込め注入、中間充填材の状態として設定したことを特徴とする請求項１に記載のシールド工法におけるリスク要因判別装置。
6. 地盤変状発生の要因となり得るグループごとに計測データを選定したことを特徴とする請求項５に記載のシールド工法におけるリスク要因判別装置。

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