JP2023013173A - Chamber internal pressure control system for mud pressure shield machine and chamber internal pressure control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システムとチャンバ内圧力管理方法に関する。 The present invention relates to a chamber internal pressure control system and a chamber internal pressure control method for a mud pressure shield machine.
切羽の安定保持性や排土効率性等の観点から、例えば外径が10m以上の大断面シールドトンネルの施工においては、これまでは泥土圧シールドよりも泥水式シールド(泥水加圧シールド)が有利とされ、一般に適用されてきた。
切羽の安定保持性に関し、泥水式シールドの場合は、地上のプラントにて調整された泥水を送泥管を介してカッタヘッドの背面のチャンバに送り、泥水圧を切羽からの土水圧(切羽土圧)に対抗させることから、切羽の安定保持を図り易い。これに対して、泥土圧シールドの場合は、カッタヘッドにて掘削された掘削土をチャンバに取り込み、掘削土と添加材を撹拌して塑性流動化させることにより不透水性を高めた泥土を生成し、この泥土による泥土圧を切羽土圧に対抗させることにしている。そのため、チャンバの全域において泥土が均一かつ十分に塑性流動化されていない場合は、カッタヘッドの全面で泥土圧にて切羽土圧に対抗することができず、地盤沈下等の周辺環境への影響が懸念される事態となり得る。
従来のシールド掘進機においては、チャンバを形成するバルクヘッドに複数の圧力センサ(土圧計)を取り付け、シールド掘進機のセンターやセンター近傍にある圧力センサの計測値を主に監視しながら泥土の圧力管理を行っている。しかしながら、このような単数もしくは複数の圧力センサの計測値のみに基づく泥土の圧力管理では、チャンバ内全域の泥土の圧力を特定することはできず、チャンバ内全域において泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化しているか否かを特定することは極めて難しい。
上記する大断面シールドトンネルの施工において泥土圧シールドを適用する場合、大断面のカッタヘッドの背面にあるチャンバ内全域における泥土の可及的均一かつ十分な塑性流動化は一層困難になることから、このことが、大断面シールドトンネルの施工において泥土圧シールド工法が適用され難い理由の一つとなっている。
その一方で、泥水式シールド工法は、送泥管や排泥管を装備する必要があり、立坑や地上における土水分離設備を必須とし、産廃処理量も増加する傾向にあることなどから、泥土圧シールド工法に比べて施工コストが高価になり易く、大断面シールドトンネルの施工においてはこの課題が一層顕著になり得る。
Slurry shields (slurry pressurized shields) have been more advantageous than mud pressure shields in the construction of large cross-section shield tunnels with an outer diameter of 10 m or more, for example, from the viewpoint of stable maintenance of the face and efficiency of soil removal. and has been generally applied.
Regarding the stable maintenance of the face, in the case of a slurry shield, the mud water adjusted at the plant on the ground is sent to the chamber on the back of the cutter head through the mud pipe, and the mud water pressure from the face (face soil It is easy to stably hold the face because it is opposed to the pressure). On the other hand, in the case of the mud pressure shield, the excavated soil excavated by the cutter head is taken into the chamber, and the excavated soil and additives are agitated and plastically fluidized to generate highly impermeable mud. However, the earth pressure due to this mud is made to counter the face earth pressure. Therefore, if the mud is not uniformly and sufficiently plastically fluidized in the entire area of the chamber, the entire surface of the cutter head cannot counteract the face earth pressure with mud pressure, resulting in ground subsidence and other effects on the surrounding environment. may become a matter of concern.
In a conventional shield machine, multiple pressure sensors (soil pressure gauges) are attached to the bulkhead that forms the chamber, and the measured values of the pressure sensors at the center and near the center of the shield machine are mainly monitored to detect the pressure of the mud. are managing. However, in such mud pressure management based only on the measured values of one or more pressure sensors, it is not possible to specify the mud pressure throughout the chamber, and the mud is kept as uniform and sufficient as possible throughout the chamber. It is extremely difficult to identify whether or not plastic fluidization occurs.
When applying a mud pressure shield in the construction of the above-mentioned large-section shield tunnel, it becomes more difficult to uniformly and sufficiently plastically flow the mud in the entire chamber behind the large-section cutter head. This is one of the reasons why the earth pressure shield construction method is difficult to apply in the construction of large-section shield tunnels.
On the other hand, the slurry shield construction method requires the installation of sludge pipes and sludge discharge pipes, and requires soil and water separation equipment in the vertical shaft and on the ground. The construction cost tends to be higher than that of the pressure shield construction method, and this problem can become even more pronounced in the construction of large-section shield tunnels.
以上のことから、切羽の安定保持性に優れ、大断面シールドトンネルの施工に適用可能な泥土圧シールド工法が望まれている。すなわち、このような泥土圧シールド工法の実現には、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内全域における泥土の圧力管理(チャンバ内圧力管理)を高い精度で実行可能なシステムや方法が必要になる。 From the above, there is a demand for a mud pressure shield construction method that is excellent in the stability of the face and can be applied to the construction of large-section shield tunnels. In other words, in order to realize such an earth pressure shield construction method, a system or method capable of highly accurately controlling the pressure of mud in the entire chamber of the earth pressure shield tunneling machine (in-chamber pressure control) is required.
ここで、特許文献1には、掘削した土砂を利用して地山圧力(切羽圧力)に対抗させながら掘進する、シールド工法が提案されている。具体的には、シールド掘進機のチャンバ内において、シールド掘進機のカッタにより掘削された土砂に添加材を混合して液状化させ、液状土砂の圧力により地山圧力に対抗させながらチャンバ内の圧力を複数の圧力センサにより検出してその圧力勾配を求め、この圧力勾配と推定した地山圧力勾配との差に応じて添加材の添加率を調整し、さらには、チャンバ内圧力と推定した地山圧力との差に応じて液状土砂の排出量を調整し、液体の遮断機能を有した密閉型ポンプにより液状土砂を排出するシールド工法である。
Here,
特許文献1に記載のシールド工法によれば、チャンバ内の圧力を複数の圧力センサにより検出してその圧力勾配を求め、この圧力勾配と推定した地山圧力勾配との差に応じて添加材の添加率を調整するとしているが、ここには、チャンバ内全域における泥土の圧力管理を高い精度で実行可能とするシステムや方法に関する記載はない。
According to the shield construction method described in
本発明は、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内全域における泥土の圧力管理を高い精度で行うことのできる、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システムとチャンバ内圧力管理方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a chamber internal pressure control system and a chamber internal pressure control method for a mud pressure shield machine that can control the pressure of mud throughout the chamber of the earth pressure shield machine with high accuracy. and
前記目的を達成すべく、本発明による泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システムの一態様は、
カッタヘッドとバルクヘッドの間のチャンバに取り込まれた掘削土と、添加材とを撹拌して塑性流動化させることにより泥土とし、該泥土の圧力にて切羽圧力に対抗させる、泥土圧シールド掘進機におけるチャンバ内圧力管理システムであって、
前記バルクヘッドに対してその上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられている、複数の圧力センサと、
前記チャンバ内圧力の適否を評価する評価装置とを有し、
前記評価装置は、
複数の前記圧力センサからそれぞれ計測データを取得する、取得部と、
前記高さ方向に亘る前記計測データを用いて、該高さ方向に亘る圧力勾配に関する回帰直線を求める、算定部と、
前記カッタヘッドの高さ方向に亘る切羽圧力勾配に関する、理論切羽圧直線を格納する、格納部と、
前記回帰直線と前記理論切羽圧直線を用いて、前記チャンバ内圧力の適否を評価する、評価部とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the chamber internal pressure control system for a mud pressure shield machine according to the present invention includes:
A mud pressure shield tunneling machine in which excavated soil taken in a chamber between a cutter head and a bulkhead and additives are agitated and plastically fluidized to form mud, and the pressure of the mud counteracts the face pressure. A chamber pressure management system in
a plurality of pressure sensors attached to the bulkhead from above to below in the height direction;
and an evaluation device for evaluating suitability of the chamber internal pressure,
The evaluation device is
an acquisition unit that acquires measurement data from each of the plurality of pressure sensors;
a calculation unit that uses the measurement data in the height direction to determine a regression line related to the pressure gradient in the height direction;
a storage unit for storing a theoretical face pressure line for a face pressure gradient across the height of the cutter head;
and an evaluation unit that evaluates the appropriateness of the chamber internal pressure using the regression line and the theoretical face pressure line.
本態様によれば、バルクヘッドの上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられている複数の圧力センサによる計測データを評価装置が取得し、評価装置において、高さ方向に亘る泥土(不透水性泥土)の圧力勾配に関する回帰直線を求め、カッタヘッドの高さ方向に亘る切羽圧力勾配に関する理論切羽圧直線(の傾き)と回帰直線(の傾き)を用いてチャンバ内圧力の適否を評価することにより、泥土圧にて切羽圧力が適正に保持されているか否かを確認及び評価することができる。
ここで、評価装置は、泥土圧シールド掘進機の内部に装備されていてもよいし、地上の管理棟に装備されていてもよい。また、取得部における計測データの取得には、有線や無線による計測データの受信等が含まれる。
According to this aspect, the evaluation device acquires measurement data from a plurality of pressure sensors attached in the height direction from the top to the bottom of the bulkhead, and the evaluation device detects mud (impermeable soil) in the height direction Determine the regression line for the pressure gradient of the sludge), and evaluate the adequacy of the chamber pressure using the theoretical face pressure line (slope) and the regression line (slope) for the face pressure gradient over the height direction of the cutter head. Thus, it is possible to confirm and evaluate whether or not the face pressure is properly maintained by the mud pressure.
Here, the evaluation device may be installed inside the earth pressure shield machine, or may be installed in the management building on the ground. Acquisition of measurement data by the acquisition unit includes reception of measurement data by wire or wirelessly.
また、「バルクヘッドに対してその上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられている」とは、例えば、バルクヘッドの上端や上端近傍から下端や下端近傍にかけて、高さ方向に間隔を置いて複数の圧力センサが取り付けられていることを意味しており、例えば、正面視円形のバルクヘッドの外郭ラインに沿って、周方向に間隔を置いて複数の圧力センサが取り付けられてもよいし、バルクヘッドの中央位置において高さ方向に間隔を置いて複数の圧力センサが取り付けられてもよいし、さらには、各高さレベルにおいて水平方向に複数の圧力センサが取り付けられてもよい。
また、「回帰直線と理論切羽圧直線を用いて」とは、回帰直線と理論切羽圧直線を直接比較することや、理論切羽圧直線を中心に所定の幅を持った閾値範囲を設定し、この閾値範囲と回帰直線を比較すること(従って回帰直線と理論切羽圧直線を間接的に比較すること)を含んでいる。
さらに、理論切羽圧直線の設定方法は様々であり、例えば、施工対象地山におけるボーリングデータや既存の土質データ等を用いて、カッタヘッドの上方レベル(例えば上端レベル)と下方レベル(例えば下端レベル)の各静止土圧(水圧を含む)を算定することにより設定してもよいし、カッタヘッドの上方レベルと下方レベルの土被り荷重に対して所定割合を乗じることにより設定してもよい。
例えば、回帰直線が理論切羽圧直線を中心に所定の幅を持った閾値範囲内に収まっている場合に、切羽圧力が適正に保持されていると評価することができる。
In addition, "attached to the bulkhead from above to below in the height direction" means, for example, from the upper end or near the upper end of the bulkhead to the lower end or near the lower end at intervals in the height direction. For example, a plurality of pressure sensors may be attached at intervals in the circumferential direction along the contour line of the bulkhead which is circular in front view. A plurality of vertically spaced pressure sensors may be mounted at a central location on the bulkhead, or even a plurality of horizontally mounted pressure sensors may be mounted at each height level.
In addition, "using the regression line and the theoretical face pressure line" means that the regression line and the theoretical face pressure line are directly compared, or a threshold range with a predetermined width is set around the theoretical face pressure line, This involves comparing the threshold range to the regression line (and thus indirectly comparing the regression line to the theoretical face pressure line).
Furthermore, there are various methods for setting the theoretical face pressure line. ), or by multiplying the overburden loads at the upper and lower levels of the cutter head by a predetermined ratio.
For example, when the regression line falls within a threshold range with a predetermined width around the theoretical face pressure line, it can be evaluated that the face pressure is properly maintained.
また、本発明による泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システムの他の態様において、
前記格納部では、前記理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値ラインである上限ラインと下限ラインが格納され、
前記評価部では、前記上限ラインと前記下限ラインの間に前記回帰直線が存在するか否かを判定し、間に存在する場合に第1適格と評価することを特徴とする。
In another aspect of the chamber internal pressure control system for a mud pressure shield tunneling machine according to the present invention,
The storage unit stores an upper limit line and a lower limit line, which are upper and lower threshold lines set based on the theoretical face pressure straight line,
The evaluation unit determines whether or not the regression line exists between the upper limit line and the lower limit line, and evaluates as the first eligible if it exists between the upper limit line and the lower limit line.
本態様によれば、理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値ラインである上限ラインと下限ラインの間に回帰直線が存在するか否かを評価部にて判定し、間に存在する場合に第1適格と評価することによって、泥土圧にて切羽圧力が適正に保持されているか否かを高い精度で確認及び評価することができる。
ここで、上下の閾値ラインである上限ラインと下限ラインの設定方法は、地山の性状や周辺環境への影響の重要度等に応じて様々に設定でき、理論切羽圧直線の例えば±20%や±30%を上限ラインと下限ラインとして設定できる。これら上限ラインと下限ラインは一般に直線であるが、トンネルの施工位置に応じて理論切羽圧が異なり、理論切羽圧に基づいて設定される上限ラインと下限ラインも同様に異なることから、トンネルをその軸線方向に沿って示す管理図において理論切羽圧と上限ライン及び下限ラインをともに示す場合に、これらの線形はいずれも波形となる。
According to this aspect, the evaluation unit determines whether or not a regression line exists between the upper limit line and the lower limit line, which are the upper and lower threshold lines set based on the theoretical face pressure line. In this case, it is possible to confirm and evaluate with high accuracy whether or not the face pressure is properly maintained by the mud pressure.
Here, the method of setting the upper limit line and the lower limit line, which are the upper and lower threshold lines, can be set variously according to the nature of the ground and the degree of importance of the influence on the surrounding environment. and ±30% can be set as the upper limit line and the lower limit line. These upper and lower lines are generally straight lines, but the theoretical face pressure differs depending on the tunnel construction position, and the upper and lower lines set based on the theoretical face pressure also differ. When both the theoretical face pressure and the upper and lower limit lines are shown in the control chart along the axial direction, all of these lines are waveforms.
また、本発明による泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システムの他の態様において、
前記算定部では、前記回帰直線と各圧力センサの計測データとの差を求めて標準偏差を算定し、
前記格納部には、前記標準偏差に関する閾値がさらに格納されており、
前記評価部では、前記標準偏差と前記閾値とを比較し、該標準偏差が該閾値以下の場合に第2適格と評価することを特徴とする。
In another aspect of the chamber internal pressure control system for a mud pressure shield tunneling machine according to the present invention,
The calculation unit obtains the difference between the regression line and the measurement data of each pressure sensor to calculate the standard deviation,
The storage unit further stores a threshold for the standard deviation,
The evaluation unit compares the standard deviation with the threshold value, and evaluates the sample as second qualified when the standard deviation is equal to or less than the threshold value.
本態様によれば、回帰直線と各圧力センサの計測データとの差(ずれ)を求めて高さ方向のずれに関する標準偏差を算定し、標準偏差がその閾値以下である場合に第2適格と評価することにより、バルクヘッドの高さ方向に亘る各圧力センサの値を結んでできる計測データ折れ線の直線性を適切に評価することができ、計測データ折れ線が良好な直線性を有する場合に、チャンバ内全域において泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化していると評価することができる。
すなわち、理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値となる上限ラインと下限ラインの間に回帰直線が存在する場合に第1適格と評価することにより、泥土圧シールド掘進機の掘進時において切羽圧力が泥土圧にて適正に保持されていることを確認及び評価でき、さらに、計測データ折れ線の高さ方向における回帰直線との差に関する標準偏差がその閾値以下の場合に第2適格と評価することにより、チャンバ内全域において泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化していることを確認及び評価できる。
このように、二段階(二種類)の評価を実行することにより、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内全域における泥土の圧力管理を高い精度で行うことが可能になる。
According to this aspect, the difference (deviation) between the regression line and the measurement data of each pressure sensor is obtained to calculate the standard deviation regarding the deviation in the height direction, and if the standard deviation is equal to or less than the threshold, the second eligibility is determined. By evaluating, it is possible to appropriately evaluate the linearity of the measurement data polygonal line formed by connecting the values of each pressure sensor in the height direction of the bulkhead, and when the measurement data polygonal line has good linearity, It can be evaluated that the mud is uniformly and sufficiently plastically fluidized throughout the chamber.
That is, when a regression line exists between the upper limit line and the lower limit line, which are the upper and lower thresholds set based on the theoretical face pressure line, by evaluating it as the first eligibility, the mud pressure shield tunneling machine during excavation It can be confirmed and evaluated that the face pressure is properly maintained by the mud pressure, and the standard deviation regarding the difference between the measurement data broken line and the regression line in the height direction is less than the threshold. By doing so, it is possible to confirm and evaluate that the mud is uniformly and sufficiently plastically fluidized throughout the chamber.
By executing the two-stage (two types) evaluation in this way, it is possible to highly accurately control the pressure of mud in the entire chamber of the mud pressure shield machine.
ここで、標準偏差に関する閾値の設定方法も、地山の性状や周辺環境への影響の重要度等に応じて様々に設定できる。
また、標準偏差の値が小さい程、計測データ折れ線の直線性が高くなり、回帰直線に近くなる。また、全ての高さレベルにおける差(ずれ)が大きい場合は当然に標準偏差も大きくなり、第2適格と評価できないことになるが、ある高さレベルの差のみが極端に大きな場合も、このことに起因して標準偏差が大きくなり、第2適格と評価できないことになり得る。
Here, the method of setting the threshold for the standard deviation can also be set in various ways according to the nature of the natural ground, the degree of importance of the influence on the surrounding environment, and the like.
Moreover, the smaller the standard deviation value, the higher the linearity of the measurement data polygonal line, and the closer it is to the regression line. In addition, if the difference (deviation) at all height levels is large, the standard deviation will naturally be large, and it will not be possible to be evaluated as second eligible. Due to this, the standard deviation becomes large, and it may not be possible to evaluate as the second eligible.
また、本発明による泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理方法の一態様は、
カッタヘッドとバルクヘッドの間のチャンバに取り込まれた掘削土と、添加材とを撹拌して塑性流動化させることにより泥土とし、該泥土の圧力にて切羽圧力に対抗させる、泥土圧シールド掘進機におけるチャンバ内圧力管理方法であって、
前記バルクヘッドに対してその上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられている、複数の圧力センサからそれぞれ計測データを取得する、計測取得工程と、
前記高さ方向に亘る前記計測データを用いて、該高さ方向に亘る圧力勾配に関する回帰直線を求める、算定工程と、
前記回帰直線と、カッタヘッドの高さ方向に亘る切羽圧力勾配に関する、理論切羽圧直線とを用いて前記チャンバ内圧力の適否を評価する、評価工程と、を有することを特徴とする。
In addition, one aspect of the chamber pressure control method for a mud pressure shield tunneling machine according to the present invention is as follows:
A mud pressure shield tunneling machine in which excavated soil taken in a chamber between a cutter head and a bulkhead and additives are agitated and plastically fluidized to form mud, and the pressure of the mud counteracts the face pressure. A chamber internal pressure control method in
a measurement acquisition step of acquiring measurement data from each of a plurality of pressure sensors attached to the bulkhead in the height direction from above to below;
a calculation step of obtaining a regression line relating to the pressure gradient over the height direction using the measurement data over the height direction;
and an evaluation step of evaluating suitability of the chamber pressure using the regression line and a theoretical face pressure line relating to the face pressure gradient over the height direction of the cutter head.
本態様によれば、バルクヘッドの上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられている複数の圧力センサによる計測データを用いて、高さ方向に亘る圧力勾配に関する回帰直線を求め、カッタヘッドの高さ方向に亘る切羽圧力勾配に関する理論切羽圧直線と回帰直線を用いてチャンバ内圧力の適否を評価することにより、泥土圧にて切羽圧力が適正に保持されているか否かを確認及び評価することができる。 According to this aspect, using measurement data from a plurality of pressure sensors attached over the height direction from the top to the bottom of the bulkhead, a regression line regarding the pressure gradient over the height direction is obtained, and the By evaluating the appropriateness of the chamber pressure using the theoretical face pressure line and regression line regarding the face pressure gradient over the height direction, it is confirmed and evaluated whether the face pressure is properly maintained by the mud pressure. be able to.
また、本発明による泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理方法の他の態様において、
前記算定工程では、前記回帰直線と各圧力センサの計測データとの差を求めて標準偏差を算定し、
前記評価工程では、前記理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値ラインである上限ラインと下限ラインの間に前記回帰直線が存在するか否かを判定し、間に存在する場合に第1適格と評価し、かつ、前記標準偏差と該標準偏差に関する閾値とを比較し、該標準偏差が該閾値以下の場合に第2適格と評価することを特徴とする。
Further, in another aspect of the chamber internal pressure control method for a mud pressure shield tunneling machine according to the present invention,
In the calculating step, the difference between the regression line and the measurement data of each pressure sensor is obtained to calculate the standard deviation,
In the evaluation step, it is determined whether or not the regression line exists between an upper limit line and a lower limit line, which are upper and lower threshold lines set based on the theoretical face pressure line. 1 Evaluate as eligible, compare the standard deviation with a threshold for the standard deviation, and evaluate as second eligible if the standard deviation is equal to or less than the threshold.
本態様によれば、理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値ラインである上限ラインと下限ラインの間に回帰直線が存在する場合に第1適格と評価することにより、泥土圧シールド掘進機の掘進時において泥土圧にて切羽圧力が適正に保持されていることを確認及び評価でき、さらに、回帰直線と各圧力センサの計測データとの差の差に関する標準偏差がその閾値以下の場合に第2適格と評価することにより、チャンバ内全域において泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化していることを確認及び評価できる。これら二段階の評価方法により、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内全域における泥土の圧力管理を高い精度で行うことが可能になる。 According to this aspect, when there is a regression line between the upper and lower threshold lines set based on the theoretical face pressure line, the mud pressure shield excavation is evaluated as the first eligibility. When it is possible to confirm and evaluate that the face pressure is properly maintained by the mud pressure during excavation of the machine, and the standard deviation of the difference between the regression line and the measurement data of each pressure sensor is less than the threshold , it can be confirmed and evaluated that the mud is uniformly and sufficiently plastically fluidized throughout the chamber. These two-stage evaluation methods make it possible to control the pressure of mud in the entire chamber of the mud pressure shield tunneling machine with high accuracy.
本発明の泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システムとチャンバ内圧力管理方法によれば、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内全域における泥土の圧力管理を高い精度で行うことができる。 According to the mud pressure shield machine chamber internal pressure control system and the chamber internal pressure control method of the present invention, the mud pressure control in the entire chamber of the mud pressure shield machine can be performed with high accuracy.
以下、実施形態に係る泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システムとチャンバ内圧力管理方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 A chamber internal pressure control system and a chamber internal pressure control method for a mud pressure shield machine according to an embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in the present specification and drawings, substantially the same components may be denoted by the same reference numerals, thereby omitting duplicate descriptions.
[実施形態に係るチャンバ内圧力管理システムとチャンバ内圧力管理方法]
図1乃至図8を参照して、実施形態に係る泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システムとチャンバ内圧力管理方法の一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係るチャンバ内圧力管理システムの全体構成の一例を示す図である。
[Chamber Inner Pressure Management System and Chamber Inner Pressure Management Method According to Embodiment]
An example of a chamber internal pressure control system and a chamber internal pressure control method for a mud pressure shield machine according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. Here, FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of the chamber internal pressure management system according to the embodiment.
チャンバ内圧力管理システム50は、泥土圧シールド掘進機10を構成するバルクヘッド13に対してその上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられている、複数の圧力センサ20と、泥土圧シールド掘進機10の鋼殻11の内部にあってチャンバ内圧力の適否を評価する評価装置30とを有する。ここで、評価装置30は泥土圧シールド掘進機10の内部に装備されている形態として以下説明するが、評価装置30は地上にある不図示の管理棟に装備されてもよいし、泥土圧シールド掘進機10と管理棟の双方に装備され、双方の評価装置がデータの送受信を可能に接続されてもよい。
The chamber internal
泥土圧シールド掘進機10は、鋼殻11と、鋼殻11の掘進方向前方にあるカッタヘッド12とを有する。また、図示例の泥土圧シールド掘進機10は、カッタヘッド12の外径が10m以上(特に15m程度かそれ以上)の大断面シールド掘進機として以下説明するが、カッタヘッドの外径が10m未満の中小規模のシールド掘進機が適用されてもよい。
A mud
鋼殻11の内部には、カッタヘッド12の背面とともにチャンバ14を形成するバルクヘッド13と、カッタヘッド12を回転駆動する油圧駆動モータ18と、セグメントSをリング状に組み付けるエレクタ装置17と、セグメントリングに反力を取って泥土圧シールド掘進機10を掘進させるシールドジャッキ16と、カッタヘッド12を介してチャンバ14に取り込まれた掘削土を掘進方向後方へ搬送するスクリューコンベア15と、テールシールに裏込め注入材Jを注入する裏込め注入装置19等を備えている。ここで、カッタヘッド12には、切羽圧力Pkを直接計測するための不図示の圧力センサが取り付けられていてもよい。
Inside the
カッタヘッド12の背面には複数の撹拌翼12aが取り付けられてチャンバ14内に張り出しており、カッタヘッド12のX方向の回転に応じて切羽Kにある土砂を掘削土としてチャンバ14に取り込み、回転する撹拌翼12aにて掘削土と添加材とを撹拌して塑性流動化させることにより、不透水性の泥土Dを生成する。ここで、添加材は不図示の供給管を介してバルクヘッド13の背面側からチャンバ14に供給される。
A plurality of stirring
泥土圧シールド掘進機10では、塑性流動化された泥土Dの泥土圧により、カッタヘッド12に作用する切羽圧力Pkに対抗する。地中Gにおける泥土圧シールド掘進機10の掘進に応じて土質性状が変化し、地下水位が変化し、土被り荷重が変化すること等により、切羽圧力Pkも変化することになる。そのため、泥土圧シールド掘進機10では、掘進に応じて都度変化する切羽圧力Pkに応じた泥土圧となるように、チャンバ14への掘削土の取り込み量やチャンバ14からの泥土Dの排出量、さらには添加材の供給量等を調整しながら、掘進に応じて変化する切羽圧力Pkの保持を図るようになっている。
In the mud pressure
バルクヘッド13は正面視円形を呈しており、複数の圧力センサ20は、バルクヘッド13の外郭ラインに沿って、周方向に間隔を置いて取り付けられることにより、図1に示すように、バルクヘッド13に対してその上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられることになる。
The
バルクヘッド13の高さ方向に亘って取り付けられている複数の圧力センサ20にて計測された各高さレベルにおける泥土圧に関する計測データは、評価装置30に送信される。ここで、図2及び図3を参照して、評価装置30について説明する。図2は、評価装置のハードウェア構成の一例を示す図であり、図3は、評価装置の機能構成の一例を示す図である。
Measurement data on mud pressure at each height level measured by a plurality of
図2に示すように、評価装置30は、パーソナルコンピュータ(PC:Personal Computer)等の情報処理装置(コンピュータ)により構成される。評価装置30を構成するコンピュータは、接続バス36により相互に接続されているCPU(Central Processing Unit)31、主記憶装置32、補助記憶装置33、入出力IF(interface)34、及び通信IF35を備えている。主記憶装置32と補助記憶装置33は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。尚、上記の構成要素はそれぞれ個別に設けられてもよいし、一部の構成要素を設けないようにしてもよい。
As shown in FIG. 2, the
CPU31は、MPU(Microprocessor)やプロセッサとも呼ばれ、CPU31は、単一のプロセッサであってもよいし、マルチプロセッサであってもよい。CPU31は、コンピュータからなる評価装置30の全体の制御を行う中央演算処理装置である。CPU31は、例えば、補助記憶装置33に記憶されたプログラムを主記憶装置32の作業領域にて実行可能に展開し、プログラムの実行を通じて周辺機器の制御を行うことにより、所定の目的に合致した機能を提供する。
The
主記憶装置32は、CPU31が実行するコンピュータプログラムや、CPU31が処理するデータ等を記憶する。主記憶装置32は、例えば、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)を含む。補助記憶装置33は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納し、外部記憶装置とも呼ばれる。補助記憶装置33には、例えば、OS(Operating System)、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。OSは、例えば、通信IF35を介して接続される外部装置等とのデータの受け渡しを行う通信インターフェースプログラムを含む。外部装置等には、例えば、バルクヘッド13に取り付けられている各圧力センサ20、カッタヘッド12に取り付けられている不図示の圧力センサ、泥土圧シールド掘進機10が内部に備えるジャイロ等の位置センサ(図示せず)の他、ネットワークに接続する管理棟にある施工管理用のパーソナルコンピュータ(図示せず)等が含まれる。
The
補助記憶装置33は、例えば、主記憶装置32を補助する記憶領域として使用され、CPU31が実行するコンピュータプログラムや、CPU31が処理するデータ等を記憶する。補助記憶装置33は、不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM))を含むシリコンディスク、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)装置、ソリッドステートドライブ装置等である。また、補助記憶装置33として、CDドライブ装置、DVDドライブ装置、BDドライブ装置といった着脱可能な記録媒体の駆動装置が例示され、着脱可能な記録媒体として、CD、DVD、BD、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SD(Secure Digital)メモリカード等が例示される。
The
入出力IF34は、評価装置30に接続する機器との間でデータの入出力を行うインターフェイスである。入出力IF34には、例えば、キーボード、タッチパネルやマウス等のポインティングデバイス、マイクロフォン等の入力デバイス等が接続する。評価装置30は、入出力IF34を介して、入力デバイスを操作する操作者からの操作指示等を受け付ける。
The input/output IF 34 is an interface for inputting/outputting data with devices connected to the
また、入出力IF34には、例えば、液晶パネル(LCD:Liquid Crystal Display)や有機ELパネル(EL:Electroluminescence)等の表示デバイス、プリンタ、スピーカ等の出力デバイスが接続される。例えば、バルクヘッド13に取り付けられている各圧力センサ20、カッタヘッド12に取り付けられている不図示の圧力センサ等から送信される泥土圧に関する計測データや切羽圧力に関する計測データが取得(受信)され、表示されるようになっている。また、評価装置30にて算定された、計測データに基づく泥土圧の圧力勾配に関する回帰直線や、カッタヘッド12の高さ方向に亘る切羽圧力勾配に関する理論切羽圧直線、理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値となる上限ライン及び下限ライン等が同画面に表示されるようになっている。
Further, the input/output IF 34 is connected to, for example, a display device such as a liquid crystal display (LCD) or an organic EL panel (EL: electroluminescence), and an output device such as a printer and a speaker. For example, measurement data relating to mud pressure and face pressure transmitted from each
通信IF35は、評価装置30が接続するネットワークとのインターフェイスである。通信IF35は、インターネット等の公衆ネットワーク、携帯電話網等の無線ネットワーク、VPN(Virtual Private Network)等の専用ネットワーク、LAN(Local Area Network)等、様々なネットワークを介して、圧力センサ20からの計測データを受信し、この計測データや、計測データに基づいて評価装置30にて評価された各種の評価結果データを管理棟等におけるパーソナルコンピュータに送信する。尚、各圧力センサ20と評価装置30が有線にてデータ送受信可能に接続されていてもよい。
The communication IF 35 is an interface with the network to which the
図3に示すように、評価装置30は、CPU31によるプログラムの実行により、少なくとも、取得部302、算定部304、評価部306、表示部308,及び格納部310の各種機能を提供する。ここで、上記処理機能の少なくとも一部が、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)等によって提供されてもよく、同様に、上記処理機能の少なくとも一部が、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、数値演算プロセッサ、画像処理プロセッサ等の専用LSI(large scale integration)やその他のデジタル回路等であってもよい。
As shown in FIG. 3 , the
取得部302には、各圧力センサ20により計測された、チャンバ14内の泥土圧に関する計測データや、カッタヘッド12が切羽圧力を計測する圧力センサを備えている場合はこの切羽圧力に関する計測データが随時受信され、格納部310に随時格納される。例えば、カッタヘッド12が切羽圧力を計測する圧力センサを備えている場合は、この圧力センサも、バルクヘッド13に取り付けられている圧力センサ20と同様に、複数の圧力センサがカッタヘッド12に対してその上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられているのがよい。
The
このように、各圧力センサ20による泥土圧の計測と、各圧力センサ20から取得部302への計測データの送受信は、実施形態に係るチャンバ内圧力管理方法の計測取得工程に含まれる。
Thus, the measurement of the mud pressure by each
算定部304では、バルクヘッド13の高さ方向に亘って設けられている各圧力センサ20による計測データを用いて、当該高さ方向に亘る泥土圧の圧力勾配に関する回帰直線を算定する。
The
回帰直線の算定方法は、バルクヘッド13の高さ方向の各圧力センサ20の位置における計測データを結んでできる計測データ折れ線に対して、例えば最小二乗法を適用することにより算定することができる。
The regression line can be calculated by applying, for example, the method of least squares to a polygonal measurement data line formed by connecting the measurement data at the positions of the
算定部304ではさらに、回帰直線と各圧力センサ20の計測データとの差を求めて標準偏差を算定する。
The
ここで、図4は、回帰直線と各圧力センサの計測データとの差に基づく標準偏差の求め方を説明する図である。図4に示すように、バルクヘッド13の高さ方向にある複数(図示例は五つ)の圧力センサ20による計測データに基づいて計測データ折れ線が作成され、この計測データ折れ線を用いて回帰直線が作成され、各計測データと回帰直線との差(ずれ)である、s1,s2,・・・,sn(図示例はn=5)を求め、各差の二乗和を計測データ数で除した値の平方根を算定することにより、標準偏差sが求められる。
Here, FIG. 4 is a diagram explaining how to obtain the standard deviation based on the difference between the regression line and the measurement data of each pressure sensor. As shown in FIG. 4, a measurement data polygonal line is created based on measurement data from a plurality of (five in the illustrated example)
このように、各圧力センサ20による計測データを用いて、バルクヘッド13の高さ方向に亘る泥土圧の圧力勾配に関する回帰直線を算定すること、及び、回帰直線と各圧力センサ20の計測データとの差を求めて標準偏差を算定することは、実施形態に係るチャンバ内圧力管理方法の算定工程に含まれる。
Thus, using the data measured by each
格納部310には、カッタヘッド12の高さ方向に亘る切羽圧力勾配に関する、理論切羽圧直線が格納される。この理論切羽圧直線は、施工対象の地山Gにおけるボーリングデータや既存の土質データ等を用いて、泥土圧シールド掘進機10の掘進に応じて変化する、カッタヘッド12の上方レベルと下方レベルの各静止土圧(水圧を含む)を算定することにより設定する。その他、カッタヘッドの上方レベルと下方レベルの土被り荷重に対して所定割合(70%や80%等)を乗じることにより理論切羽圧直線を設定することもできる。さらに、カッタヘッド12に取り付けられている複数の圧力センサにて計測された切羽圧力に関する計測データに基づいて、例えば算定部304が理論切羽圧直線を作成し、作成された理論切羽圧直線を格納部310に格納してもよい。
The
格納部310には、理論切羽圧直線の他に、理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値ラインである上限ラインと下限ラインが格納される。上限ラインと下限ラインの設定方法は、地山の性状や周辺環境への影響の重要度等に応じて、理論切羽圧直線の例えば±20%や±30%を上限ラインと下限ラインとして設定される。
In addition to the theoretical face pressure line, the
格納部310には、理論切羽圧直線とこれに基づく上限ライン及び下限ラインの他に、標準偏差に関する閾値が格納される。この標準偏差に関する閾値の設定も、地山の性状や周辺環境への影響の重要度等に応じて設定される。
The
評価部306では、理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値ラインである上限ラインと下限ラインの間に、泥土圧の圧力勾配に関する回帰直線が存在するか否かを判定し、間に存在する場合に第1適格と評価する。
The
ここで、図5は、トンネルのある施工位置における、計測データ折れ線と理論切羽圧直線、回帰直線等をともに示す図である。図5に示す例では、この施工位置における静止土圧線に基づく理論切羽圧直線の傾きが18kPa/mであり、回帰直線の傾きが21kPa/mであり、理論切羽圧直線の+15%となっている。閾値ラインである上限ラインが20%程度に設定されている場合、評価部306では、この施工位置における泥土圧は切羽圧力を安定的に保持していると評価され、第1適格と評価されることになる。図5に示す各種のグラフは、評価装置30の表示部308に表示される。
Here, FIG. 5 is a diagram showing both the measurement data polygonal line, the theoretical face pressure line, the regression line, etc. at a construction position with a tunnel. In the example shown in FIG. 5, the slope of the theoretical face pressure line based on the static earth pressure line at this construction position is 18 kPa/m, and the slope of the regression line is 21 kPa/m, which is +15% of the theoretical face pressure line. ing. When the upper limit line, which is the threshold line, is set to about 20%, the
また、図6は、トンネルの各施工位置における(トンネルの軸線方向に沿った)、チャンバ内圧力勾配(波形)と上限ライン(上限波形)と下限ライン(下限波形)をともに示す管理図である。この管理図は、評価装置30の表示部308に表示される。
FIG. 6 is a control chart showing both the chamber internal pressure gradient (waveform), the upper limit line (upper limit waveform), and the lower limit line (lower limit waveform) at each tunnel construction position (along the tunnel axial direction). . This control chart is displayed on the
トンネルの施工位置に応じて理論切羽圧が異なり、理論切羽圧に基づいて設定される上限ラインと下限ラインも同様に異なることから、トンネルをその軸線方向に沿って示す管理図において理論切羽圧と上限ライン及び下限ラインをともに示す場合に、これらの線形はいずれも図示例のように波形となる。ここで、図示例の管理図は、トンネルの各施工位置をセグメントリングのリングNo.で表示しており、セグメントの幅(1m、2m等)をリングNo.に乗じることにより、例えば不図示の立坑からのトンネルの位置が特定される。 The theoretical face pressure differs depending on the construction position of the tunnel, and the upper limit line and lower limit line set based on the theoretical face pressure also differ. When both the upper limit line and the lower limit line are shown, both of these lines become waveforms as shown. Here, in the control chart of the illustrated example, each construction position of the tunnel is assigned to the ring No. of the segment ring. , and the width of the segment (1 m, 2 m, etc.) is indicated by the ring number. By multiplying by , for example, the position of a tunnel from a vertical shaft (not shown) is identified.
図示する上限ラインと下限ラインは、理論切羽圧直線の±20%にて設定されている。この管理図では、リングNo.710~720当たりで回帰直線が下限ラインを下回っており、評価部306では第1適格と評価されないことになる。
The illustrated upper limit line and lower limit line are set at ±20% of the theoretical face pressure line. In this control chart, Ring No. The regression line falls below the lower limit line around 710 to 720, and the
このように、理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値となる上限ラインと下限ラインの間に回帰直線が存在する場合に第1適格と評価することにより、泥土圧シールド掘進機10の掘進時において切羽圧力Pkが泥土圧にて適正に保持されているか否かを、適切に確認及び評価することができる。
In this way, when a regression line exists between the upper limit line and the lower limit line, which are upper and lower thresholds set based on the theoretical face pressure line, the earth pressure
評価部306ではさらに、算定部304において算定された標準偏差と、この標準偏差に関する閾値とを比較し、標準偏差が閾値以下の場合に第2適格と評価する。
The
ここで、図7Aは、標準偏差がその閾値以下にあって、計測データ折れ線の直線性が良好である例を示す図であり、図7B(a)、(b)はともに、標準偏差がその閾値を超えて、計測データ折れ線の直線性が不良である例を示す図である。 Here, FIG. 7A is a diagram showing an example in which the standard deviation is below the threshold and the linearity of the measurement data polygonal line is good. It is a figure which shows the example which exceeds a threshold value and the linearity of a measurement data polygonal line is bad.
標準偏差は、回帰直線と各圧力センサの計測データとの差に基づいていることから、計測データ折れ線の直線性を示す指標となり、計測データ折れ線が良好な直線性を示すことは、バルクヘッド13の高さ方向に亘って泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化されていることを意味する。 Since the standard deviation is based on the difference between the regression line and the measurement data of each pressure sensor, it is an index showing the linearity of the measurement data polygonal line. It means that the mud is uniformly and sufficiently plastically fluidized over the height direction.
図7Aに示す例では、計測データ折れ線が回帰直線とほぼ同様の直線性を示しており、従って標準偏差が小さく、チャンバ14内の泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化されていることを示す。図7Aに示す例の場合、評価部306では第2適格と評価される。
In the example shown in FIG. 7A, the measurement data polygonal line shows almost the same linearity as the regression line, so the standard deviation is small, and the mud in the
一方、図7B(a)に示す例では、例えば二つの計測データと回帰直線との差が大きく、回帰直線に近似した直線性を有しているとは言い難く、従って標準偏差は大きくなり、チャンバ14内の泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化されているとは評価されない。
On the other hand, in the example shown in FIG. 7B (a), for example, the difference between the two measurement data and the regression line is large, and it is difficult to say that it has linearity approximating the regression line. It is not estimated that the mud in
また、図7B(b)に示す例では、計測データ折れ線が回帰直線を跨いで大きくジグザグな線形を有しており、これも回帰直線に近似した直線性を有しているとは言い難く、従って標準偏差は大きくなり、チャンバ14内の泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化されているとは評価されない。
In addition, in the example shown in FIG. 7B (b), the measurement data polygonal line has a large zigzag line across the regression line, which is also difficult to say that it has linearity similar to the regression line. Therefore, the standard deviation becomes large, and it cannot be evaluated that the mud in the
図8は、トンネルの各施工位置における、チャンバ内圧力勾配(波形)の直線性を示す管理図である。図8に示す例では、標準偏差の閾値として25kPaを設定している。 FIG. 8 is a control chart showing the linearity of the chamber internal pressure gradient (waveform) at each construction position of the tunnel. In the example shown in FIG. 8, 25 kPa is set as the standard deviation threshold.
図6に示す回帰直線や理論切羽圧直線と同様に、標準偏差に関してもその線形は図示例のように波形となる。この管理図も、評価装置30の表示部308に表示される。
Similar to the regression line and the theoretical face pressure line shown in FIG. 6, the standard deviation also has a waveform as shown in the example. This control chart is also displayed on the
図示例では、トンネルの全施工位置において標準偏差はその閾値を下回っており、施工区間の全域において、チャンバ14内全域において泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化していると評価され、評価部306では第2適格と評価されることになる。
In the illustrated example, the standard deviation is below the threshold at all construction positions of the tunnel, and it is evaluated that the mud is uniformly and sufficiently plastically fluidized throughout the construction section and throughout the
このように、回帰直線と各圧力センサの計測データとの差を求めて高さ方向のずれに関する標準偏差を算定し、標準偏差がその閾値以下である場合に第2適格と評価することにより、バルクヘッド13の高さ方向に亘る各圧力センサ20の値を結んでできる計測データ折れ線の直線性を適切に評価することができ、計測データ折れ線が良好な直線性を有する場合に、チャンバ14内全域において泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化していると評価することができる。
In this way, the difference between the regression line and the measurement data of each pressure sensor is obtained to calculate the standard deviation regarding the deviation in the height direction. It is possible to appropriately evaluate the linearity of the measurement data polygonal line formed by connecting the values of each
従って、評価部306では、理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値となる上限ラインと下限ラインの間に回帰直線が存在する場合に第1適格と評価することにより、泥土圧シールド掘進機の掘進時において切羽圧力が泥土圧にて適正に保持されていることを確認及び評価し、さらに、計測データ折れ線の高さ方向における回帰直線との差に関する標準偏差がその閾値以下の場合に第2適格と評価することにより、チャンバ内全域において泥土が可及的均一かつ十分に塑性流動化していることを確認及び評価する。
Therefore, in the
上記する評価部306における二段階の評価を実行することは、実施形態に係るチャンバ内圧力管理方法の評価工程に含まれる。
Execution of the two-stage evaluation by the
図示するチャンバ内圧力管理システム50とチャンバ内圧力管理方法によれば、二段階(二種類)の評価を実行することにより、泥土圧シールド掘進機10のチャンバ14内全域における泥土の圧力管理を高い精度で行うことが可能になる。
According to the chamber internal
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that other embodiments may be possible in which other components are combined with the configurations described in the above embodiments, and the present invention is not limited to the configurations shown here. Regarding this point, it is possible to change without departing from the gist of the present invention, and it can be determined appropriately according to the application form.
10:泥土圧シールド掘進機(シールド掘進機)
11:本体(鋼殻)
12:カッタヘッド
12a:撹拌翼
13:バルクヘッド
14:チャンバ
15:スクリューコンベア
16:シールドジャッキ
17:エレクタ装置
18:油圧駆動モータ
19:裏込め注入装置
20:圧力センサ
30:評価装置
50:チャンバ内圧力管理システム(泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システム)
302:取得部
304:算定部
306:評価部
308:表示部
310:格納部
G:地山(地盤)
K:切羽
Pk:切羽圧力
D:泥土
S:セグメント
J:裏込め注入材
10: Mud Pressure Shield Machine (Shield Machine)
11: Main body (steel shell)
12:
302: Acquisition unit 304: Calculation unit 306: Evaluation unit 308: Display unit 310: Storage unit G: Natural ground (ground)
K: Face Pk: Face pressure D: Mud S: Segment J: Backfill injection material
Claims (5)
前記バルクヘッドに対してその上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられている、複数の圧力センサと、
前記チャンバ内圧力の適否を評価する評価装置とを有し、
前記評価装置は、
複数の前記圧力センサからそれぞれ計測データを取得する、取得部と、
前記高さ方向に亘る前記計測データを用いて、該高さ方向に亘る圧力勾配に関する回帰直線を求める、算定部と、
前記カッタヘッドの高さ方向に亘る切羽圧力勾配に関する、理論切羽圧直線を格納する、格納部と、
前記回帰直線と前記理論切羽圧直線を用いて、前記チャンバ内圧力の適否を評価する、評価部とを有することを特徴とする、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システム。 A mud pressure shield tunneling machine in which excavated soil taken in a chamber between a cutter head and a bulkhead and additives are agitated and plastically fluidized to form mud, and the pressure of the mud counteracts the face pressure. A chamber pressure management system in
a plurality of pressure sensors attached to the bulkhead from above to below in the height direction;
and an evaluation device for evaluating suitability of the chamber internal pressure,
The evaluation device is
an acquisition unit that acquires measurement data from each of the plurality of pressure sensors;
a calculation unit that uses the measurement data in the height direction to determine a regression line related to the pressure gradient in the height direction;
a storage unit for storing a theoretical face pressure line for a face pressure gradient across the height of the cutter head;
A chamber internal pressure control system for a mud pressure shield tunneling machine, comprising an evaluation unit that evaluates whether the chamber internal pressure is appropriate using the regression line and the theoretical face pressure line.
前記評価部では、前記上限ラインと前記下限ラインの間に前記回帰直線が存在するか否かを判定し、間に存在する場合に第1適格と評価することを特徴とする、請求項1に記載の泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システム。 The storage unit stores an upper limit line and a lower limit line, which are upper and lower threshold lines set based on the theoretical face pressure straight line,
The evaluation unit determines whether or not the regression line exists between the upper limit line and the lower limit line, and evaluates as the first eligible if it exists between the upper limit line and the lower limit line. A chamber internal pressure control system for the described mud pressure shield machine.
前記格納部には、前記標準偏差に関する閾値がさらに格納されており、
前記評価部では、前記標準偏差と前記閾値とを比較し、該標準偏差が該閾値以下の場合に第2適格と評価することを特徴とする、請求項1又は2に記載の泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理システム。 The calculation unit obtains the difference between the regression line and the measurement data of each pressure sensor to calculate the standard deviation,
The storage unit further stores a threshold for the standard deviation,
3. The earth pressure shield excavation according to claim 1, wherein the evaluation unit compares the standard deviation with the threshold value, and evaluates the second qualified vehicle when the standard deviation is equal to or less than the threshold value. Machine chamber pressure control system.
前記バルクヘッドに対してその上方から下方の高さ方向に亘って取り付けられている、複数の圧力センサからそれぞれ計測データを取得する、計測取得工程と、
前記高さ方向に亘る前記計測データを用いて、該高さ方向に亘る圧力勾配に関する回帰直線を求める、算定工程と、
前記回帰直線と、カッタヘッドの高さ方向に亘る切羽圧力勾配に関する、理論切羽圧直線とを用いて前記チャンバ内圧力の適否を評価する、評価工程と、を有することを特徴とする、泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理方法。 A mud pressure shield tunneling machine in which excavated soil taken in a chamber between a cutter head and a bulkhead and additives are agitated and plastically fluidized to form mud, and the pressure of the mud counteracts the face pressure. A chamber internal pressure control method in
a measurement acquisition step of acquiring measurement data from each of a plurality of pressure sensors attached to the bulkhead in the height direction from above to below;
a calculation step of obtaining a regression line relating to the pressure gradient over the height direction using the measurement data over the height direction;
and an evaluation step of evaluating the appropriateness of the chamber pressure using the regression line and a theoretical face pressure line relating to the face pressure gradient over the height direction of the cutter head. A chamber internal pressure control method for a shield machine.
前記評価工程では、前記理論切羽圧直線に基づいて設定された上下の閾値ラインである上限ラインと下限ラインの間に前記回帰直線が存在するか否かを判定し、間に存在する場合に第1適格と評価し、かつ、前記標準偏差と該標準偏差に関する閾値とを比較し、該標準偏差が該閾値以下の場合に第2適格と評価することを特徴とする、請求項4に記載の泥土圧シールド掘進機のチャンバ内圧力管理方法。 In the calculating step, the difference between the regression line and the measurement data of each pressure sensor is obtained to calculate the standard deviation,
In the evaluation step, it is determined whether or not the regression line exists between an upper limit line and a lower limit line, which are upper and lower threshold lines set based on the theoretical face pressure line. 1 Evaluate as eligible, and compare the standard deviation with a threshold value related to the standard deviation, and evaluate as the second eligible if the standard deviation is less than or equal to the threshold. A chamber internal pressure control method for a mud pressure shield tunneling machine.
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