JP2759639B2 - 管体の推進工法と推進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数の管体を計画
軌道に沿って自動的に曲線状に敷設できる推進工法と推
進装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多数の管体を計画軌道に沿って曲
線状に敷設する推進工法では、特開平７−１８９７８号
公報に記載されているものが知られていた。

【０００３】上記公報の推進工法では、姿勢角検出器を
配設させて先頭に配置された先導管と、先導管の後方に
配置される多数の管体と、が、推進ジャッキを利用し
て、竪坑から推進されるとともに、制御装置が、姿勢角
検出器からの信号を入力して、先導管を計画軌道に沿わ
せるように、先導管と後続の管体との間に配置させた複
数の開口調整ジャッキからなる開口調整ジャッキ群を作
動させ、先導管の向きを調整して、推進させていた。

【０００４】ちなみに、制御装置には計画軌道の座標デ
ータが入力されており、制御装置は、先導管の移動距離
に従って、姿勢角検出器からの信号と座標データとを比
較して、開口調整ジャッキ群の作動を制御し、先導管の
向きを調整していた。

【０００５】また、姿勢角検出器は、設定された基準方
向からの角度（ピッチ角やヨー角）を検出し、その検出
値に応じた電気信号を制御装置に入力させていた。

【０００６】そして、推進ジャッキとしては、竪坑に配
置される元押しジャッキと、管体相互間に介在される中
押しジャッキと、が利用されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の工法で
は、多数の管体を推進させる場合、推進中には１個ずつ
の管体が僅かずつ圧縮され、停止中には土砂の抵抗を受
けてランダムに復元することとなる。そして、先導管の
推進を、元押しジャッキと中押しジャッキとを利用して
行なうようにして、元押しジャッキと中押しジャッキと
のピストンロッドのストロークを積算した値を利用し
て、先導管の移動距離を算出すると、既述の多数の管体
の圧縮やランダムな復元により、先導管の移動距離の算
出値に誤差が生じ易くなり、先導管が計画軌道からずれ
た状態で推進されてしまい、好ましくない。

【０００８】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、多数の管体を推進させることとなっても、先導管の
移動距離を正確に算出でき、多数の管体を高精度で推進
できる管体の推進工法と推進装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る推進工法
は、推進方向の角度を検出可能な姿勢角検出器を配設し
て先頭に配置される先導管と、該先導管の後方に配置さ
れる複数の管体と、が、推進ジャッキを利用して、竪坑
から推進されるとともに、制御装置が、直線部と曲線部
とを有した計画軌道に、前記先導管を沿わせるように、
前記先導管の移動距離に対応した前記計画軌道の座標デ
ータと前記姿勢角検出器からの信号とに基き、前記先導
管と後続の管体との間に配置させた複数の開口調整ジャ
ッキからなる開口調整ジャッキ群の作動を制御して、前
記先導管の向きを調整し、多数の管体を計画軌道に沿っ
て推進させる管体の推進工法であって、前記推進ジャッ
キとして、少なくとも、前記竪坑に配置される元押しジ
ャッキと、前記先導管近傍の管体間に配置される測距ジ
ャッキと、の２個を使用し、前記先導管の推進時、前記
測距ジャッキのピストンロッドを伸長させて前記先導管
と前記先導管までの管体とを推進させ、前記測距ジャッ
キのピストンロッドの収縮時、前記元押しジャッキのピ
ストンロッドを伸長させて、前記測距ジャッキと前記測
距ジャッキまでの管体を前方側へ推進させるとともに、
前記測距ジャッキのピストンロッドの先端を前方の管体
に接触させること、を繰り返して、順次、前記先導管の
推進を前記測距ジャッキだけの作動で行ない、前記制御
装置が、前記測距ジャッキのピストンロッドのストロー
クの積算値と、前記測距ジャッキから前記先導管までの
間の開口調整ジャッキ群の平均ストロークと、を合計し
て、前記先導管の移動距離を算出し、該算出値に基い
て、前記先導管の向きを調整させることを特徴とする。

【００１０】本発明に係る推進装置は、推進方向の角度
を検出可能な姿勢角検出器を配設して先頭に配置される
先導管と、該先導管の後方に配置される複数の管体と、
が、推進ジャッキを利用して、竪坑から推進されるとと
もに、前記推進ジャッキが、少なくとも、前記竪坑に配
置される元押しジャッキと、前記先導管近傍の管体間に
配置される測距ジャッキと、の２個から構成され、前記
先導管の推進時、前記測距ジャッキのピストンロッドを
伸長させて前記先導管と前記先導管までの管体とを推進
させ、前記測距ジャッキのピストンロッドの収縮時、前
記元押しジャッキのピストンロッドを伸長させて、前記
測距ジャッキと前記測距ジャッキまでの管体を前方側へ
推進させるとともに、前記測距ジャッキのピストンロッ
ドの先端を前方の管体に接触させること、を繰り返し
て、順次、前記先導管の推進を前記測距ジャッキだけの
作動で行ない、制御装置が、直線部と曲線部とを有した
計画軌道に、前記先導管を沿わせるように、前記先導管
の移動距離に対応した前記計画軌道の座標データと前記
姿勢角検出器からの信号とに基き、前記先導管と後続の
管体との間に配置させた複数の開口調整ジャッキからな
る開口調整ジャッキ群の作動を制御して、前記先導管の
向きを調整し、多数の前記管体を前記計画軌道に沿って
推進させる管体の推進装置であって、前記測距ジャッキ
に、ピストンロッドのストロークを検出して、検出信号
を前記制御装置に出力する推進距離検出センサが配設さ
れるとともに、前記測距ジャッキから前記先導管までの
前記各開口調整ジャッキ群の前記開口調整ジャッキに、
前記開口調整ジャッキのピストンロッドのストロークを
検出可能として、検出信号を前記制御装置に出力する開
口調整検出センサが配設され、前記制御装置が、前記推
進距離検出センサと前記開口調整検出センサとからの検
出信号を入力して、前記測距ジャッキのピストンロッド
のストロークの積算値を演算するとともに、該積算値
に、前記測距ジャッキから前記先導管までの間の各開口
調整ジャッキ群の平均ストロークを加算して、前記先導
管の移動距離を算出し、該算出値に基いて、前記先導管
の向きを調整することを特徴とする。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係る推進工法では、先導管を推
進させる際、測距ジャッキのピストンロッドを伸長さ
せ、測距ジャッキより前方の管体と先導管とを推進さ
せ、ピストンロッドの伸長後には、そのピストンロッド
を縮める。

【００１２】ついで、元押しジャッキのピストンロッド
を伸長させて、測距ジャッキと測距ジャッキまでの管体
とを推進させ、測距ジャッキのピストンロッドとその前
方の管体との隙間が無くなれば、元押しジャッキの作動
を停止させる。

【００１３】そして、竪坑から新たな管体を挿入しつ
つ、上述の作業を繰り返して、先導管と多数の管体とを
推進させることとなる。

【００１４】制御装置は、先導管と多数の管体との推進
時、測距ジャッキのピストンロッドのストロークの積算
値と、測距ジャッキから先導管までの間の開口調整ジャ
ッキ群の平均ストロークと、を合計して、先導管の移動
距離を算出する。

【００１５】ついで、制御装置は、算出した先導管の移
動距離に対応した計画軌道の座標データと姿勢角検出器
からの信号とに基き、先導管と後続の管体との間に配置
させた複数の開口調整ジャッキからなる開口調整ジャッ
キ群の作動を制御して、先導管の向きを調整しつつ、多
数の管体を推進させることとなる。

【００１６】そして、この先導管の移動距離の算出が、
従来のように、元押しジャッキのピストンロッドのスト
ロークを積算した値を利用して、行なうのではなく、先
導管の近傍に配置された測距ジャッキのピストンロッド
の積算値を利用して、先導管の移動距離を算出している
ことから、推進中の多数の管体の圧縮・復元による誤差
の影響を抑えて、先導管の移動距離を正確に算出できる
こととなる。

【００１７】したがって、本発明に係る管体の推進工法
では、多数の管体を推進させることとなっても、先導管
の移動距離を正確に算出でき、多数の管体を高精度で推
進できる。

【００１８】そして、本発明に係る管体の推進装置で
は、制御装置が、測距ジャッキに設けられた推進距離検
出センサと、測距ジャッキから先導管までの開口調整検
出センサと、からの検出信号を入力して、測距ジャッキ
のピストンロッドのストロークの積算値を演算するとと
もに、測距ジャッキから先導管までの間の各開口調整ジ
ャッキ群の平均ストロークとを演算し、さらに、積算値
と平均ストロークとを合計して、先導管の移動距離を算
出できることから、本発明の管体の推進工法を容易に達
成できることとなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２０】実施形態の推進工法に使用する推進装置Ｍ
１は、図１に示すように、先頭に配置される先導管１、
開口調整ジャッキ群４、コンクリート製のヒューム管等
からなる管体１０、推進ジャッキ１２、及び、制御装置
２２、を備えて構成されている。

【００２１】先導管１は、公知の刃口やシールド機等を
備えて構成され、後部側に、姿勢角検出器２を配設させ
ている。

【００２２】姿勢角検出器２は、回転するコマを利用す
るジャイロや、棒の振動を利用した振動ジャイロ、ガス
流を利用するガスジャイロ、レーザ光を利用するリング
レーザジャイロ等のジャイロが使用され、基準方向から
のピッチ角とヨー角とを検出可能としている。なお、こ
の種のジャイロを利用するものは、検出信号を出力しな
い準備モードと、検出信号を出力する計測モードと、の
２つのモードを備えている。例えば、回転するコマをジ
ンバルで支持する型式のジャイロを使用する場合には、
ジンバルを外部フレームに固定しておく状態が準備モー
ドとなり、ジンバルの固定を外して姿勢を計測する状態
が計測モードとなる。振動ジャイロやリングレーザジャ
イロ等の角速度検出器の出力を積分して角度信号を得る
型式のジャイロを使用する場合には、出力を積分せずに
零に保持している状態が準備モードとなり、出力を積分
して角度信号を出す状態が計測モードとなる。

【００２３】そして、姿勢角検出器２では、準備モード
から計測モードに切替える際の姿勢が基準方向となり、
以後、それからの姿勢変化が出力されることとなる。

【００２４】開口調整ジャッキ群４は、先導管１と先導
管１の直後の管体１０との間や、管体１０・１０間等に
配置され、図２・３に示すように、端面相互の間で、上
下左右から４５°ずつずれて４つの油圧ジャッキからな
る開口調整ジャッキ５を配置させて構成されている。な
お、管体１０の径が大きい場合には、開口調整ジャッキ
５の配置されている位置に、２〜３個の油圧ジャッキ５
を配置させて、８〜１２個の開口調整ジャッキ５により
開口調整ジャッキ群４を構成しても良い。

【００２５】そして、各開口調整ジャッキ５には、それ
ぞれのピストンロッド５ａのストロークを検出できるよ
うに差動トランス等からなる開口調整検出センサ６が配
置されている。

【００２６】また、各開口調整ジャッキ群４の周囲に
は、開口調整ジャッキ群４の部位から土砂が侵入しない
ように円筒状の覆い管８が外装されている。

【００２７】推進ジャッキ１２は、竪坑２５に配置され
る元押しジャッキ１３と、開口調整ジャッキ群４の配置
されていない管体１０・１０間に配置される中押しジャ
ッキ１６と、先導管１の近傍における開口調整ジャッキ
群４の配置されていない管体１０・１０間に配置される
測距ジャッキ１８と、の３種類から構成されている。元
押しジャッキ１３・中押しジャッキ１６・測距ジャッキ
１８は、それぞれのジャッキ１３・１６・１８毎に、同
時に各ピストンロッド１３ｂ・１６ｂ・１８ｂを伸縮さ
せる複数の油圧ジャッキ１３ａ・１６ａ・１８ａから構
成されている。また、各ジャッキ１３・１６・１８に
は、それぞれのピストンロッド１３ｂ・１６ｂ・１８ｂ
のストロークを検出可能な差動トランス等からなる元押
し検出センサ１４・中押し検出センサ１７・推進距離検
出センサ１９が配置されている。

【００２８】そして、測距ジャッキ１８は、先導管１の
推進距離Ｄを計測するためのものであり、その作動は、
先導管１を推進させるように、ピストンロッド１８ｂを
伸長させた後には、ピストンロッド１８ｂを縮めるよう
にする。ついで、元押しジャッキ１３や中押しジャッキ
１６の各ピストンロッド１３ｂ・１６ｂを伸長させて、
測距ジャッキ１８とその前方の管体１０Ｂとの隙間が無
くなれば、元押しジャッキ１３や中押しジャッキ１６の
作動を停止させ、再度、ピストンロッド１８ｂを伸長さ
せて先導管１を推進させ、その後、ピストンロッド１８
ｂを縮めて、上述の作動を繰り返すこととなる。なお、
ピストンロッド１８ｂと前方の管体１０Ｂとの隙間が無
くなることの検知は、測距ジャッキ１８の図示しない油
圧回路に配置させた圧力センサ２０を利用して、その圧
力センサ２０の上昇により、検知する。すなわち、ピス
トンロッド１８ｂの先端が前方の管体１０Ｂと接触すれ
ば、元押しジャッキ１３や中押しジャッキ１６の押圧力
で、測距ジャッキ１８の油圧回路の油圧が上昇するた
め、検知することができる。そして、圧力センサ２０
は、後述する制御装置２２に電気的に接続されており、
制御装置２２は、推進距離検出センサ１９からの信号を
入力して、測距ジャッキ１８がピストンロッド１８ｂを
収縮させていると、判断している際、圧力センサ２０か
らの油圧上昇の信号を入力した際、元押しジャッキ１３
や中押しジャッキ１６の作動を自動的に停止させること
となる。

【００２９】なお、実施形態において、測距ジャッキ１
８の積算による推進距離Ｄの算出は、後述するように、
測距ジャッキ１８を竪坑２５内に配置させるまでは、元
押しジャッキ１３のピストンロッド１３ｂのストローク
の積算により算出する。

【００３０】また、測距ジャッキ１８と中押しジャッキ
１６の周囲にも、覆い管８が配置されている。

【００３１】さらに、２６は、元押しジャッキ１３の各
ピストンロッド１３ｂの伸長時において、その反力を分
散させるための支圧壁である。

【００３２】またさらに、中押しジャッキ１６は、推進
させる管体１０が多い場合に、元押しジャッキ１３の押
圧力では、前方側の管体１０を推進できないことから、
配設されるものであり、推進させる管体１０が少ない場
合には、不要となる。

【００３３】制御装置２２は、図１に示すように、竪坑
２５の近傍に配置され、図４に示すように、演算部２２
ａと所定の図示しない制御部・記憶部とを備えるととも
に表示部２２ｂを備え、さらに、図示しない電源回路を
備えている。そして、制御装置２２は、各開口調整ジャ
ッキ群４の開口調整ジャッキ５・元押しジャッキ１３・
中押しジャッキ１６・測距ジャッキ１８を作動させる油
圧回路の電磁弁、各センサ２・６・１４・１７・１９・
２０等に、図示しないリード線を利用して、電気的に接
続され、各部の作動を制御する。また、制御装置２２
は、推進ジャッキ１２の元押しジャッキ１３・中押しジ
ャッキ１６・測距ジャッキ１８を作動させるための、図
示しない作動スイッチを備えている。

【００３４】さらに、制御装置２２の記憶部には、計画
軌道Ｈの多数の箇所を３次元で表わした座標データｘ
₀ 、ｙ₀ 、ｚ₀ 、が入力されている。

【００３５】そして、制御装置２２は、先導管１の移動
距離Ｌに応じた計画軌道Ｈの座標データと姿勢角検出器
２からの信号とに基いて、先導管１を計画軌道Ｈに沿わ
せるように、先頭の開口調整ジャッキ群４Ａを作動させ
て、先導管１の向きを調整するように制御し、さらに、
後続の開口調整ジャッキ群４Ｂ・４Ｃ…を順次制御する
こととなる。なお、開口調整ジャッキ群４の制御では、
縦方向、即ち、Ｚ方向の値を修正する場合には、図３の
開口調整ジャッキ５Ａ・５Ｂを伸長若しくは収縮させ、
開口調整ジャッキ５Ｃ・５Ｄを収縮若しくは伸長させれ
ば良い。また、横方向、即ちＹ方向の値を修正する場合
には、開口調整ジャッキ５Ａ・５Ｃを伸長若しくは収縮
させ、開口調整ジャッキ５Ｂ・５Ｄを収縮若しくは伸長
させれば良い。

【００３６】この実施形態の推進装置Ｍ１を使用して、
複数の管体１０を推進させる際には、つぎのような４つ
のユニットＵ₁ ・Ｕ₂ ・Ｕ₃ ・Ｕ₄ ・Ｕ₅ の単位で管体
１０を推進させることとなる（図１参照）。

【００３７】ユニットＵ₁ は、先導管１・開口調整ジャ
ッキ群４Ａ・開口調整ジャッキ群４Ａを覆う覆い管８か
ら構成される。ユニットＵ₂ は、管体１０Ａ・開口調整
ジャッキ群４Ｂ・開口調整ジャッキ群４Ｂを覆う覆い管
８から構成される。ユニットＵ₃ は、管体１０Ｂ・測距
ジャッキ１８・管体１０Ｃ・開口調整ジャッキ群４Ｃ・
測距ジャッキ１８と開口調整ジャッキ群４Ｃとを覆う覆
い管８・８から構成される。ユニットＵ₄ は、管体１０
Ｄ・中押しジャッキ１６・管体１０Ｅ・開口調整ジャッ
キ群４Ｄ・中押しジャッキ１６と開口調整ジャッキ群４
Ｄと覆う覆い管８・８から構成される。ユニットＵ₅
は、管体１０Ｆ・開口調整ジャッキ群４Ｅ・開口調整ジ
ャッキ群４Ｅを覆う覆い管８から構成されるものであ
る。そして、ユニットＵ₁ ・ユニットＵ₂ ・ユニットＵ
₃ ・ユニットＵ₅ を順次推進させるとともに、適宜、ユ
ニットＵ₅ ・Ｕ₅ 間にユニットＵ₄ を介在させて、多数
の管体１０を推進させる。勿論、推進時には、元押しジ
ャッキ１３、中押しジャッキ１６、及び、測距ジャッキ
１８を、既述したように、適宜作動させれば良い。

【００３８】そしてまず、竪坑２５内に、元押し検出セ
ンサ１４を取り付けた元押しジャッキ１３、及び、押圧
力を一定にするための押輪１５、を配置させるととも
に、ユニットＵ₁ を構成する姿勢角検出器２を所定位置
に取り付けた先導管１、先頭の開口調整ジャッキ群４
Ａ、覆い管８、及び、ユニットＵ₂ を構成する先頭の管
体１０Ａ、を入れる。そして、図示しない作動スイッチ
を操作して、元押しジャッキ１３を作動させて各ピスト
ンロッド１３ｂの伸長・収縮を繰り返すとともに、順
次、元押しジャッキ１３と先頭管体１０Ａの間に挿入す
る押輪１５の数を増やして、先導管１を推進させる。

【００３９】なお、先導管１を竪坑２５内に入れた際に
は、工事仕様に基く地理計測を行なって、姿勢角検出器
２の基準方向を、計画軌道Ｈに対応させるように、正確
に設定し、準備モードから計測モードに切替えておく。

【００４０】その後、先導管１と先頭管体１０Ａとが竪
坑２５から土中に推進されて、所定のスペースが空け
ば、後続の開口調整ジャッキ群４Ｂ、後続の管体１０
Ｂ、及び、測距ジャッキ１８、を配置させる。

【００４１】ついで、図示しない作動スイッチを操作し
て、既述したように、測距ジャッキ１８のピストンロッ
ド１８ｂを伸長させて、ユニットＵ₁ ・Ｕ₂ を推進さ
せ、ピストンロッド１８ｂを収縮させる。その後、元押
しジャッキ１３のピストンロッド１３ｂを伸長させ、ピ
ストンロッド１８ｂの先端を管体１０Ｂに接触させる。
この時、元押しジャッキ１３の作動が、圧力センサ２０
の検知により停止されることから、その後、ピストンロ
ッド１３ｂを収縮させる。これらのことを繰り返して、
先導管１の推進を測距ジャッキ１８の作動だけで行なう
ようにして、竪坑２５内に、順次、後続の管体１０Ｃ、
開口調整ジャッキ群４Ｃ、覆い管８、管体１０Ｆ、ある
いは、管体１０Ｄ、中押しジャッキ１３、管体１０Ｅ、
覆い管８、を入れて、ユニットＵ₁ ・Ｕ₂ ・Ｕ₃ ・Ｕ₄
・Ｕ₅ を推進させていく。勿論、中押しジャッキ１６を
入れた後には、元押しジャッキ１３や測距ジャッキ１８
の他に、中押しジャッキ１６も作動させて推進させてい
く。

【００４２】すなわち、測距ジャッキ１８のピストンロ
ッド１８ｂを伸長させて、ユニットＵ₁ ・Ｕ₂ を推進さ
せる。ついで、ピストンロッド１８ｂの収縮後、元押し
ジャッキ１３や中押しジャッキ１６のピストンロッド１
３ｂ・１６ｂを伸長させ、ピストンロッド１８ｂの先端
を管体１０Ｂに接触させる。すると、元押しジャッキ１
３と中押しジャッキ１６の作動が、圧力センサ２０の検
知により停止されることから、その後、ピストンロッド
１３ｂを収縮させ、竪坑２５内に所定の部材を入れ、既
述の行程を繰り返すこととなる。なお、中押しジャッキ
１６のピストンロッド１６ｂは、元押しジャッキ１３の
ピストンロッド１３ｂの伸長時、ピストンロッド１６ｂ
の先端と管体１０Ｄとの間に隙間が生じないように、適
宜、収縮させておけば良い。

【００４３】そして、制御装置２２は、つぎのように制
御して、多数の管体１０を推進させることとなる（図４
参照）。

【００４４】ａ．まず、制御装置２２の演算部２２ａ
が、ユニッチＵ₁ の移動距離Ｌを算出する。その算出
は、推進距離検出センサ１９からの信号に基き、測距ジ
ャッキ１８のピストンロッド１８ｂのストロークを積算
し、先導管１の推進距離Ｄを算出する。そして、各開口
調整検出センサ６から入力された信号に基き、測距ジャ
ッキ１８より前方の開口調整ジャッキ群４Ａ・４Ｂの各
開口調整ジャッキ５のピストンロッド５ａの平均ストロ
ークＡ₁ ・Ｂ₁ を、推進距離Ｄに加算すれば、ユニット
Ｕ₁ の移動距離Ｌを算出できることなる。

【００４５】すなわち、Ｌ＝（Ａ₁ ＋Ｂ₁ ）＋Ｄとな
る。

【００４６】なお、測距ジャッキ１８のピストンロッド
１８ｂのストロークの積算による推進距離Ｄの算出は、
勿論、測距ジャッキ１８を竪坑２５内に配置させるまで
は、元押し検出センサ１４からの信号を入力して、元押
しジャッキ１３のピストンロッド１３ｂのストロークの
積算により算出しておき、測距ジャッキ１８の推進で先
導管１を推進させることとなった際、それまでの元押し
ジャッキ１３のピストンロッド１３ｂのストロークの積
算値と、竪坑２５内に配置させた際のピストンロッド１
８ｂを収縮させた状態の測距ジャッキ１８の長さ寸法
と、を加算して、推進距離Ｄを算出することとなる。

【００４７】ｂ．また、図５に示すように、計画軌道Ｈ
の座標データから計画軌道Ｈの各点におけるｄＬの成分
のｄｙとｄｘとｄｚを求め、各点の接線方向の水平方向
成分のヨー角ψ₀ と鉛直方向成分のピッチ角θ₀ とを、
ψ₀ ＝tan^-1 （ｄｙ／ｄｘ）、θ₀ ＝tan^-1 （ｄｚ／ｄ
ｘ）として演算して求める。

【００４８】また、各点までの計画軌道上での長さＬ₀
を、Ｌ₀ ＝∫（（ｄｙ）² ＋（ｄｘ）² ＋（ｄｚ）² ）
^1/2 として演算する。そして、各点までの長さＬ₀ と、
各点での角度ψ₀ 、θ₀ とを記憶部に記憶させる。

【００４９】なお、ａ．ｂ．での演算は演算部２２ａが
行なう。

【００５０】ｃ．演算部２２ａにおいて、移動距離Ｌに
応じた角度ψ₀ ・θ₀ の信号が入力されるとともに、姿
勢角検出器２からのヨー角とピッチ角の信号ψ・θが入
力され、（ψ₀ −ψ）×（Ｋ_I ／Ｓ＋Ｋ_P ＋Ｋ_D Ｓ）
と、（θ₀ −θ）×（Ｇ_I ／Ｓ＋Ｇ_P ＋Ｇ_D Ｓ）とを演
算する。

【００５１】なお、Ｋ_I 、Ｇ_I は積分ゲイン、Ｋ_P 、Ｇ
_P は比例ゲイン、Ｋ_D 、Ｇ_D は微分ゲインである。ま
た、１／Ｓは積分、Ｓは微分を表す。さらに、Ｋ_I 、Ｋ
_P 、Ｋ _D 、Ｇ_I 、Ｇ_P 、Ｇ_D は、ＰＩＤ制御の各制御ゲ
インであり、制御対象に合せて、予め定めておく。

【００５２】そして、（ψ₀ −ψ）と（θ₀ −θ）との
値に応じて、先頭の開口調整ジャッキ群４Ａにおける左
右上下の２つずつの開口調整ジャッキ５を制御し、（ψ
₀ −ψ）と（θ₀ −θ）との値が零となるように制御す
る。

【００５３】なお、この時、移動距離Ｌと角度信号ψ・
θに基づいて、ユニットＵ₁ の軌跡を一定時間毎に演算
して記憶し、その施工軌道を表示部２２ｂに表示するよ
うにする。

【００５４】ｄ．そして、（ψ₀ −ψ）と（θ₀ −θ）
との値が零となった際の開口調整ジャッキ群４Ａの各開
口調整ジャッキ５のストロークを検出している開口調整
検出センサ６の信号に基づいて、ユニットＵ₁ と後続の
ユニットＵ₂ との間に設ける開口差を、制御装置２２の
記憶部が記憶する。

【００５５】ｅ．その後、ユニットＵ₁ が順次推進さ
れ、後続のユニットＵ₂ ・Ｕ₃ ・Ｕ₅Ｕ₄ …がユニット
Ｕ₁ を制御した位置に移動してきた際には、その位置に
到達したユニットと直後のユニットとの間に、記憶した
開口差を補正した所定の補正開口差を生ずるよう、後続
の開口調整ジャッキ群４の各開口調整ジャッキ５を制御
する。

【００５６】なお、後続のユニットの移動距離の算出
は、予め、後続のユニットの長さＱ₂（ユニットＵ₂ の
長さ）・Ｑ₃ （ユニットＵ₃ の長さ）・Ｑ₄ （ユニット
Ｕ₄ の長さ）・Ｑ₅ （ユニットＵ₅ の長さ）を、順次、
制御装置２２に入力させておき、演算部２２ａにおい
て、ユニットＵ₁ の移動距離Ｌを基準に、そのユニット
までの長さ（間にはいった各ユニットの全長、各開口調
整ジャッキ群４の平均ストローク、測距ジャッキ１８の
ストローク、中押しジャッキ１６のストローク、を加算
した値）を減算すれば、算出することができる。

【００５７】また、補正開口差は、演算部２２ａにおい
て、記憶した既述の開口差にユニット長比（Ｑｘ（制御
するユニットの長さ）／Ｑ₁ （ユニットＵ₁ の長さ））
を乗じた値である。

【００５８】そして、この第１実施形態の推進工法と推
進装置Ｍ１では、先導管１の移動距離Ｌの算出が、従来
のように、元押しジャッキ１３のピストンロッド１３ｂ
のストロークを積算した値を利用して、行なうのではな
く、先導管１の近傍に配置された測距ジャッキ１８のピ
ストンロッド１８ｂの積算値を利用して、算出している
ことから、推進中の多数の管体１０の圧縮・復元による
誤差の影響を抑えて、先導管１の移動距離Ｌを正確に算
出できることとなる。

【００５９】したがって、実施形態の推進工法と推進装
置Ｍ１では、多数の管体１０を推進させることとなって
も、先導管１の移動距離Ｌを正確に算出でき、多数の管
体１０を高精度で推進できる。

【００６０】図６に示す第２実施形態の推進工法と推進
装置Ｍ２は、第１実施形態の変形例であり、ユニットＵ
₄ ・Ｕ₅ を使用せずに、管体１０（Ｆ）と、管体１０
（Ｆ）の後端に取り付けた緩衝材２８と、緩衝材２８を
覆う覆い管８と、からなるユニットＵ₆ を使用するもの
であり、特開平７−１０９８８８号公報に記載されてい
る場合と同様に、計画軌道Ｈが短い場合の推進に適し、
開口調整ジャッキ群４の使用を極力避けて工費を低減さ
せて管体１０を推進させるものである。

【００６１】緩衝材２８は、連続状若しくは断続的な円
環状とした発泡プラスチック材から形成されており、計
画軌道Ｈの曲線部付近での推進時、管体１０・１０間に
開口差が生じようとする際、計画軌道Ｈの曲線の内側部
位を圧縮変形させて、後続の管体１０を前方の管体１０
に追従させるようにするとともに、管体１０の端面に働
く推進力の荷重を平均化する役目を果すものである。

【００６２】そして、この実施形態の推進時において
も、まず、測距ジャッキ１８のピストンロッド１８ｂを
伸長させて、ユニットＵ₁ ・Ｕ₂ を推進させる。つい
で、ピストンロッド１８ｂを収縮させて、その後、元押
しジャッキ１３のピストンロッド１３ｂを伸長させ、ピ
ストンロッド１８ｂの先端を管体１０Ｂに接触させて、
元押しジャッキ１３の作動停止後、ピストンロッド１３
ｂを収縮させ、これらのことを繰り返して、先導管１の
推進を測距ジャッキ１８の作動だけで行なうようにし
て、竪坑２５内に、順次、所定の部材を入れて、ユニッ
トＵ₁ ・Ｕ₂ ・Ｕ₃ ・Ｕ₆ を推進させていく。

【００６３】この第２実施形態の場合でも、第１実施形
態と同様に、既述のａ．ｂ．ｃ．ｄ．欄と同じ制御を制
御装置２２が行なって、ユニットＵ₁ ・Ｕ₂ ・Ｕ₃ ・Ｕ
₆ を順次推進させていく。

【００６４】ｅ．そして、ユニットＵ₁ が順次推進さ
れ、後続のユニットＵ₂ ・Ｕ₃ がユニットＵ₁ を制御し
た位置に移動してきた際には、その位置に到達したユニ
ットＵ ₂ ・Ｕ₃ と直後のユニットとの間に、記憶した開
口差を補正した所定の補正開口差を生ずるよう、後続の
開口調整ジャッキ群４の各開口調整ジャッキ５を制御す
る。

【００６５】なお、後続のユニットの移動距離の算出
は、第１実施形態と同様であり、予め、後続のユニット
の長さＱ₂ ・Ｑ₃ を、順次、制御装置２２に入力させて
おき、演算部２２ａにおいて、ユニットＵ₁ の移動距離
Ｌを基準に、そのユニットまでの長さ（間にはいった各
ユニットの全長と開口調整ジャッキ群４の平均ストロー
クとを加算した値）を減算すれば、算出することができ
る。

【００６６】また、補正開口差も、第１実施形態と同様
に、演算部４３ａにおいて、記憶した既述の開口差にユ
ニット長比（Ｑｘ（制御するユニットの長さ）／Ｑ₁ ）
を乗じた値である。

【００６７】この第２実施形態の推進工法と推進装置Ｍ
２でも、先導管１の移動距離Ｌの算出が、先導管１の近
傍に配置された測距ジャッキ１８のピストンロッド１８
ｂの積算値を利用して、算出していることから、推進中
の多数の管体１０や緩衝材２８の圧縮・復元による誤差
の影響を抑えて、先導管１の移動距離Ｌを正確に算出で
きることとなり、多数の管体１０を高精度で推進でき
る。

【００６８】なお、第１・２実施形態では、先導管１を
有したユニットＵ₁ と測距ジャッキ１８を配置させたユ
ニットＵ₃ との間に、ユニットＵ₃ を介在させた場合を
示したが、先導管１と測距ジャッキ１８との間は、狭い
方が、管体１０の圧縮・復元による移動距離Ｌの誤差を
無くすことができることから、測距ジャッキ１８は、先
導管１に近い配置が望ましく、先導管１から離れたとし
ても、開口調整ジャッキ群４を含めて、管体１０を５個
程度まで介在させることを限度として、配置させること
が望ましい。この場合、緩衝材２８を配設させたユニッ
トＵ₆ は、圧縮・復元の誤差が生じ易いため、先導管１
と測距ジャッキ１８との間に介在させない。

【００６９】また、第１・２実施形態では、計画軌道Ｈ
が３次元に曲がっている場合の推進について説明した
が、計画軌道Ｈが２次元に曲がっている場合には、ｘ₀
座標と、ｙ₀ 座標若しくはｚ₀ 座標に関してだけ、制御
装置２２に入力させて、管体１０を推進させていけば良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の推進装置の概略を示す
横断面図である。

【図２】同実施形態の開口調整ジャッキ群付近の断面図
である。

【図３】図２のIII −III 断面図である。

【図４】同実施形態の推進時の制御系ブロック図であ
る。

【図５】計画軌道をｘｙｚ座標で表した状態を示す図で
ある。

【図６】第２実施形態の推進装置の概略を示す横断面図
である。

【符号の説明】

１…先導管、 ２…姿勢角検出器、 ４…開口調整ジャッキ群、 ５…開口調整ジャッキ、 ５ａ…ピストンロッド、 ６…開口調整検出センサ、 １０…管体、 １２…推進ジャッキ、 １３…元押しジャッキ、 １３ｂ…ピストンロッド、 １６…中押しジャッキ、 １８…測距ジャッキ、 １８ｂ…ピストンロッド、 １９…推進距離検出センサ、 ２２…制御装置、 Ｈ…計画軌道、 Ｌ…移動距離、 Ｍ１・Ｍ２…推進装置。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進方向の角度を検出可能な姿勢角検出
   器を配設して先頭に配置される先導管と、該先導管の後
   方に配置される複数の管体と、が、推進ジャッキを利用
   して、竪坑から推進されるとともに、 制御装置が、直線部と曲線部とを有した計画軌道に、前
   記先導管を沿わせるように、前記先導管の移動距離に対
   応した前記計画軌道の座標データと前記姿勢角検出器か
   らの信号とに基き、前記先導管と後続の管体との間に配
   置させた複数の開口調整ジャッキからなる開口調整ジャ
   ッキ群の作動を制御して、前記先導管の向きを調整し、 多数の管体を計画軌道に沿って推進させる管体の推進工
   法であって、 前記推進ジャッキとして、少なくとも、前記竪坑に配置
   される元押しジャッキと、前記先導管近傍の管体間に配
   置される測距ジャッキと、の２個を使用し、 前記先導管の推進時、 前記測距ジャッキのピストンロッドを伸長させて前記先
   導管と前記先導管までの管体とを推進させ、前記測距ジ
   ャッキのピストンロッドの収縮時、前記元押しジャッキ
   のピストンロッドを伸長させて、前記測距ジャッキと前
   記測距ジャッキまでの管体を前方側へ推進させるととも
   に、前記測距ジャッキのピストンロッドの先端を前方の
   管体に接触させること、 を繰り返して、順次、前記先導管の推進を前記測距ジャ
   ッキだけの作動で行ない、 前記制御装置が、前記測距ジャッキのピストンロッドの
   ストロークの積算値と、前記測距ジャッキから前記先導
   管までの間の開口調整ジャッキ群の平均ストロークと、
   を合計して、前記先導管の移動距離を算出し、該算出値
   に基いて、前記先導管の向きを調整させることを特徴と
   する管体の推進工法。
2. 【請求項２】 推進方向の角度を検出可能な姿勢角検出
   器を配設して先頭に配置される先導管と、該先導管の後
   方に配置される複数の管体と、が、推進ジャッキを利用
   して、竪坑から推進されるとともに、 前記推進ジャッキが、少なくとも、前記竪坑に配置され
   る元押しジャッキと、前記先導管近傍の管体間に配置さ
   れる測距ジャッキと、の２個から構成され、 前記先導管の推進時、 前記測距ジャッキのピストンロッドを伸長させて前記先
   導管と前記先導管までの管体とを推進させ、前記測距ジ
   ャッキのピストンロッドの収縮時、前記元押しジャッキ
   のピストンロッドを伸長させて、前記測距ジャッキと前
   記測距ジャッキまでの管体を前方側へ推進させるととも
   に、前記測距ジャッキのピストンロッドの先端を前方の
   管体に接触させること、 を繰り返して、順次、前記先導管の推進を前記測距ジャ
   ッキだけの作動で行ない、 制御装置が、直線部と曲線部とを有した計画軌道に、前
   記先導管を沿わせるように、前記先導管の移動距離に対
   応した前記計画軌道の座標データと前記姿勢角検出器か
   らの信号とに基き、前記先導管と後続の管体との間に配
   置させた複数の開口調整ジャッキからなる開口調整ジャ
   ッキ群の作動を制御して、前記先導管の向きを調整し、 多数の前記管体を前記計画軌道に沿って推進させる管体
   の推進装置であって、 前記測距ジャッキに、ピストンロッドのストロークを検
   出して、検出信号を前記制御装置に出力する推進距離検
   出センサが配設されるとともに、 前記測距ジャッキから前記先導管までの前記各開口調整
   ジャッキ群の前記開口調整ジャッキに、前記開口調整ジ
   ャッキのピストンロッドのストロークを検出可能とし
   て、検出信号を前記制御装置に出力する開口調整検出セ
   ンサが配設され、 前記制御装置が、前記推進距離検出センサと前記開口調
   整検出センサとからの検出信号を入力して、前記測距ジ
   ャッキのピストンロッドのストロークの積算値を演算す
   るとともに、該積算値に、前記測距ジャッキから前記先
   導管までの間の各開口調整ジャッキ群の平均ストローク
   を加算して、前記先導管の移動距離を算出し、該算出値
   に基いて、前記先導管の向きを調整することを特徴とす
   る管体の推進装置。