JP3363435B2 - Tunnel excavation method and tunnel excavation device - Google Patents

Tunnel excavation method and tunnel excavation device

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JP3363435B2
JP3363435B2 JP2000271704A JP2000271704A JP3363435B2 JP 3363435 B2 JP3363435 B2 JP 3363435B2 JP 2000271704 A JP2000271704 A JP 2000271704A JP 2000271704 A JP2000271704 A JP 2000271704A JP 3363435 B2 JP3363435 B2 JP 3363435B2
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obstacle
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地中内で掘削対象
に向かってジェット水流を噴射し、その噴射に基づく掘
削対象の破砕音を検出することにより、掘削対象が障害
物であるか否かを診断し、その診断結果に基づいてトン
ネルの掘進を行うトンネル掘進方法及びトンネル掘進装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention ejects a jet water stream toward an object to be excavated in the ground, and detects the crushing sound of the object to be excavated based on the jet to determine whether the object to be excavated is an obstacle. The present invention relates to a tunnel digging method and a tunnel digging device for diagnosing whether or not to dig a tunnel based on the diagnosis result.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、トンネル掘進方法には、密閉
式掘進機(密閉式掘削マシーン)を用いてのシールド工
法、推進工法が知られている。このシールド工法、推進
工法は、山岳地帯のトンネルの掘削、河川底を横断する
トンネルの掘削、市街地での長距離トンネルの掘削等の
多様な施工に用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a tunnel excavation method, a shield construction method and a propulsion construction method using a sealed excavator (sealed excavation machine) are known. The shield construction method and the propulsion construction method are used for various constructions such as excavation of a tunnel in a mountainous area, excavation of a tunnel crossing a river bottom, and excavation of a long-distance tunnel in an urban area.

【0003】この種のトンネルの掘削の施工計画では、
掘削始点と掘削終点との地質調査(土質調査)を行うと
共に、掘削始点から掘削終点までを結んだ掘削進路(掘
削ルート、掘進計画線)上の数箇所をピックアップし
て、その数箇所の地質調査を行って、その掘削進路上の
地中内の掘削対象としての土質又は地盤を判断し、工法
の選定、密閉式掘削マシーンの選定を行って、実際の施
工を行っている。
In this type of tunnel excavation construction plan,
A geological survey (soil investigation) is performed between the starting point and the ending point of the excavation, and several points on the excavation route (excavation route, excavation plan line) that connects the excavation start point to the excavation end point are picked up, and the geology of the several points By conducting an investigation, the soil or ground to be excavated in the ground on the excavation route is determined, the construction method is selected, and the closed-type excavation machine is selected, and the actual construction is performed.

【0004】しかしながら、掘削中に予測できない掘削
対象、例えば、転石、岩盤、流木等の障害物に遭遇する
ことがあり、このような障害物があると施工計画通りに
掘削を続行することが困難となり、施工計画そのものを
見直すことを余儀なくされ、工期の長期化、ひいては、
施工コストの大幅なアップを招くことになる。
However, during excavation, an unpredictable object to be excavated, for example, an obstacle such as boulders, bedrock, driftwood, or the like may be encountered, and if such an obstacle is present, it is difficult to continue excavation as planned. Therefore, we were forced to re-examine the construction plan itself, prolonging the construction period, and eventually
This will lead to a significant increase in construction costs.

【0005】特に、日本は火山国であり、山岳と河川が
多くて地形が複雑であり、かつ、土質も急激な変化を呈
する場所が多いので、地質調査のみに頼って土質地盤を
判断するのは難しい。また、市街地の施工の場合には、
道路が多くて掘削進路上の数箇所をピックアップして地
質調査を行うことが制限され、実際上、掘削始点と掘削
終点との二箇所のみの地質調査で施工を行わなければな
らず、掘削始点から掘削終点までの掘進進路途中にいか
なる障害物が存在するかを予測することが困難である。
河川底横断の施工計画においても、河川内で地質調査を
行うことが困難であり、同様に障害物の予測をつけにく
い。
In particular, Japan is a volcanic country, has many mountains and rivers, has a complicated topography, and has many places where the soil quality changes abruptly. Therefore, the soil ground is judged only by the geological survey. Is difficult Also, in the case of urban construction,
Due to the large number of roads, it is limited to pick up several points on the excavation route to conduct a geological survey, and in reality, the excavation start point and the excavation end point must be constructed by two geological surveys. It is difficult to predict what kind of obstacle exists in the course of the excavation from the end to the end of excavation.
Even in a construction plan for crossing a river floor, it is difficult to conduct a geological survey within the river, and it is also difficult to predict obstacles.

【0006】また、地質調査方法もボーリングによる調
査であり、土質の性状を把握し難い。予算面からも地質
調査の範囲が限られる。掘削中の破砕物から土質を判断
することも考えられるが、密閉式掘削マシーンでは掘削
切り羽を目視できないので土質性状を把握できず、施工
管理上重要な掘削切り羽を損傷することにもなりかねな
い。
Further, the geological survey method is also a survey by boring, and it is difficult to grasp the soil properties. The budget of geological survey is also limited. It may be possible to judge the soil quality from the crushed material during excavation, but since the excavation face cannot be seen with a closed-type excavating machine, the soil properties cannot be grasped and the excavation face, which is important for construction management, may be damaged. It can happen.

【0007】そこで、地上からの電気探査によって地質
を判断する方法が提案されているが、河川内ではこの方
法を用いることができず、均一土質の場合には広範囲に
渡って測定することによりある程度の大きさの障害物を
判断することができるが、埋設管等の障害物の判断は困
難であり、かつ、全施工区間に渡って電気探査を行うこ
とにすると、施工コストが大幅にアップする。また、掘
進中、リアルタイムでの地質測定が不可能である。
Therefore, a method of judging the geology by the electric survey from the ground has been proposed, but this method cannot be used in a river, and in the case of uniform soil, it is possible to measure it to some extent by measuring over a wide range. Although it is possible to judge obstacles of different sizes, it is difficult to judge obstacles such as buried pipes, and if electric exploration is conducted over the entire construction section, construction costs will increase significantly. . In addition, real-time geological measurement is not possible during excavation.

【0008】一方、掘削中に掘削切り羽に発生した音響
を判断するアコステッィク エミッション(音響診断)
方法も提案されている。
On the other hand, acoustic emission (acoustic diagnosis) for judging the sound generated on the excavation face during excavation
Methods have also been proposed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】その音響診断を用いて
の掘削マシーンによるトンネル掘進方法は、図1に示す
ように、掘削マシーン1のカッター面板2の後方に設け
られてカッター面板2と協働して密閉室3を構成する隔
壁4に加速度センサ5を取り付け、岩盤6、転石7、流
木8等の障害物に切り羽(カッター)9が遭遇したとき
に発生する可聴帯域(例えば、10KHz以下の周波数帯
域)の音響を加速度センサ5によって検出し、この加速
度センサ5から出力される音響検出信号を、中央制御装
置室10に設置の音響モニター装置11の周波数バンド
パスフィルタ(図示を略す)で処理して、スピーカ12
によって音声に再変換し、操作者(オペレータ)に音響
を聞かせるようにすると共に、音響検出信号の波形を可
視化するために、オシロスコープ13に表示させるよう
にしている。
As shown in FIG. 1, a tunnel excavation method by an excavating machine using the acoustic diagnosis is provided behind the cutter face plate 2 of the excavating machine 1 and cooperates with the cutter face plate 2. Then, an acceleration sensor 5 is attached to a partition wall 4 that constitutes the closed chamber 3, and an audible band (for example, 10 KHz or less) generated when a cutter 9 encounters an obstacle such as a bedrock 6, boulder 7, driftwood 8 or the like. Sound of the frequency band) is detected by the acceleration sensor 5, and a sound detection signal output from the acceleration sensor 5 is detected by a frequency band pass filter (not shown) of the sound monitor device 11 installed in the central control unit room 10. Process the speaker 12
The voice is converted back into voice by the operator so that the operator can hear the sound, and the oscilloscope 13 displays the waveform of the sound detection signal in order to visualize it.

【0010】また、その音響診断を用いての掘削マシー
ン1によるトンネル掘進方法には、加速度センサ5をカ
ッター面板2に直接取り付けたものもある。この音響診
断を用いての掘削マシーン1によるトンネル掘進方法に
よれば、オペレータがスピーカー12から放出される音
響を聞きながら掘削状況を判断できるので、リアルタイ
ムでの地質の判断が可能である。
Further, as a method of tunnel excavation by the excavation machine 1 using the acoustic diagnosis, there is a method in which the acceleration sensor 5 is directly attached to the cutter face plate 2. According to the tunnel excavation method using the excavation machine 1 using this acoustic diagnosis, the operator can determine the excavation status while listening to the sound emitted from the speaker 12, and thus the geology can be determined in real time.

【0011】すなわち、この音響診断を用いての掘削マ
シーン1によるトンネル掘進方法によれば、掘削マシー
ン1の電動機の音、カッター面板2(ディスクカッタ
ー)の摩耗による音の変化、カッター面板2への土砂の
居付き、掘削マシーン1の油切れ等の掘削マシーン1の
異常音の判断、粘性度、砂層、転石、流木、金属物等の
地中障害物、硬岩層、軟岩層、互層地盤等の土質性状を
切り羽(カッター)による切削音を聞き分け又はオシロ
スコープ13を見て判断することはできる。
That is, according to the tunnel excavation method by the excavating machine 1 using this acoustic diagnosis, the sound of the electric motor of the excavating machine 1, the change in the sound due to the abrasion of the cutter face plate 2 (disk cutter), the change to the cutter face plate 2 Judgment of abnormal sound of excavating machine 1 such as sedimentation of sand, running out of oil in excavating machine 1, viscosity, sand layer, boulders, driftwood, underground obstacles such as metal objects, hard rock layer, soft rock layer, alternate ground, etc. It is possible to judge the soil property by distinguishing the cutting noise caused by the cutter or by looking at the oscilloscope 13.

【0012】しかしながら、この従来方法は、図2に示
すように、カッター面板2が回転しながら掘削を行いつ
つ進行するので、障害物としての転石7に遭遇した場
合、カッター面板2のいずれかのカッターが転石7に当
接したときの切削音が検出され、どのカッターが転石7
に接触しているかを音響により区別できないため、転石
7の大きさや位置を判断できないという問題点がある。
However, in this conventional method, as shown in FIG. 2, the cutter face plate 2 advances while excavating while rotating. Therefore, when a boulder 7 as an obstacle is encountered, any one of the cutter face plates 2 is encountered. The cutting noise when the cutter abuts the boulder 7 is detected, and which cutter is the boulder 7
There is a problem that the size and position of the boulder 7 cannot be determined because it is not possible to distinguish acoustically whether it is in contact with.

【0013】また、岩盤(硬質土層を含む概念として使
用)6と軟弱土層14とが混在する互層地盤の場合に
は、その判断が多分に感覚的であるため、転石7等の障
害物との区別を付け難く、その大きさ、位置も判断でき
ないので、互層地盤であるか否かを正確に判断するため
には、あえて施工計画通りに掘削マシーン1を進行させ
て掘削を続行しなければならず、この結果、図3に示す
ように、掘削マシーン1が岩盤6に乗り上げて、掘削マ
シーン1による掘進方向15と施工計画による掘進方向
16とがずれるという問題点、あるいは、図4に示すよ
うに、軟弱土層の一部が陥没17を起こす等の問題点が
ある。
Further, in the case of the alternating ground in which the bedrock (used as a concept including the hard soil layer) 6 and the soft soil layer 14 are mixed, the judgment is probably sensuous, and therefore the obstacles such as boulders 7 Since it is difficult to distinguish between them and their size and position, it is necessary to advance the excavation machine 1 according to the construction plan and continue excavation in order to accurately determine whether or not the ground is an alternating layer. As a result, as shown in FIG. 3, the excavation machine 1 rides on the bedrock 6 and the excavation direction 15 by the excavation machine 1 and the excavation direction 16 by the construction plan are deviated from each other, or in FIG. As shown, there is a problem that a part of the soft soil layer causes a depression 17.

【0014】この従来の方法では、総じて柔らかい土質
中に存在する大きな転石の存在や掘削マシーンの異常事
態を判断できる程度で、その地中障害物の位置や大きさ
等を的確に判断し難いという問題点がある。
According to this conventional method, it is difficult to accurately determine the position, size, etc. of the underground obstacle to the extent that it is possible to determine the presence of large boulders existing in soft soil and the abnormal situation of the excavating machine as a whole. There is a problem.

【0015】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、地中に存在する障害物
の大きさ、位置を、音響診断方法を用いて的確に判断し
つつトンネルの掘進を行うことができるトンネル掘進方
法及びトンネル掘進装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to accurately determine the size and position of an obstacle existing in the ground by using an acoustic diagnosis method. A tunnel excavation method and a tunnel excavation device capable of excavating a tunnel while being provided.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、掘削マシーンのカッター面板の半径方向内方から半
径方向外方に向かってジェット噴射ノズルを設け、カッ
ター面板を回転させつつ掘削対象に向かって各ジェット
噴射ノズルからジェット水流を噴射し、その噴射に基づ
く掘削対象の破砕音を検出することにより、掘削対象が
障害物であるか否かをを判断すると共にその大きさと位
置とを判断しつつ掘進を行うことを特徴とするトンネル
掘進方法である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a jet injection nozzle from a radially inner side of a cutter face plate of a drilling machine toward a radially outer side thereof, and an object to be excavated while rotating the cutter face plate. By jetting a jet water stream from each jet jet toward the jet, and detecting the crushing sound of the excavation target based on the jet, it is determined whether the excavation target is an obstacle and the size and position of the obstacle are determined. It is a tunnel digging method characterized by digging while making a judgment.

【0017】請求項2に記載の発明は、前記掘削マシー
ンの掘進方向の進行を停止させた状態で、前記カッター
面板を一回転させつついずれかのジェット噴射ノズルか
らジェット水流を噴射させて破砕音を検出することによ
り、そのジェット噴射ノズルの回転軌跡上に前記障害物
が存在するか否かを判断し、次いで、前記カッター面板
を一回転させつつ残りのジェット噴射ノズルのいずれか
のジェット噴射ノズルからジェット水流を噴射させて破
砕音を検出することにより、そのジェット噴射ノズルの
回転軌跡上に前記障害物が存在するか否かを判断し、こ
のジェット噴射ノズルのジェット水流噴射による破砕音
の検出を各ジェット噴射ノズルの回転軌跡について行っ
て、前記障害物の形状を判断することを特徴とする請求
項1に記載のトンネル掘進方法である。
According to a second aspect of the present invention, a jet water flow is jetted from one of the jet jet nozzles while the cutter face plate is rotated once while the progress of the excavating machine in the excavating direction is stopped, and a crushing noise is generated. By determining whether or not the obstacle exists on the rotation trajectory of the jet injection nozzle, and then while making one rotation of the cutter face plate, one of the remaining jet injection nozzles The jet sound is ejected from the jet jet to detect the spalling sound, thereby determining whether or not the obstacle exists on the rotation trajectory of the jet jet nozzle, and detecting the spalling sound caused by the jet water jet of the jet jet nozzle. The ton according to claim 1, wherein the shape of the obstacle is determined by performing the rotation trajectory of each jet injection nozzle. A Le excavation method.

【0018】請求項3に記載の発明は、前記掘削マシー
ンを掘進方向に進行させつつ各ジェット噴射ノズルから
ジェット水流を噴射させることにより、前記障害物の進
行方向の形状を判断することを特徴とする請求項1に記
載のトンネル掘進方法である。
According to a third aspect of the present invention, the shape of the obstacle in the advancing direction is determined by ejecting a jet water flow from each jet injection nozzle while advancing the excavating machine in the advancing direction. The tunnel excavation method according to claim 1.

【0019】請求項4に記載の発明は、前記ジェット水
流によって前記障害物を破砕することを特徴とする請求
項1に記載のトンネル掘進方法である。請求項5に記載
の発明は、掘削マシーンのカッター面板に半径方向内方
から半径方向外方に向かって所定間隔を開けて設けられ
かつ掘削対象に向かってジェット水流を噴射するジェッ
ト噴射ノズルと、前記カッター面板と協働して密閉室を
構成する隔壁と前記カッター面板との少なくとも一方に
設けられて前記掘削対象の前記ジェット水流噴射に基づ
く破砕音を検出する検出センサと、前記ジェット噴射ノ
ズルの回転方向位置と前記ジェット噴射ノズルの半径方
向位置とを表示する表示手段とを有するトンネル掘進装
置である。
The invention according to claim 4 is the tunnel excavation method according to claim 1, wherein the obstacle is crushed by the jet water flow. According to a fifth aspect of the present invention, a jet injection nozzle that is provided on the cutter face plate of the excavating machine at a predetermined interval from the inner side in the radial direction to the outer side in the radial direction and injects a jet water flow toward the object to be excavated, A detection sensor that is provided on at least one of the partition wall that forms a closed chamber in cooperation with the cutter face plate and the cutter face plate, and that detects a crushing sound based on the jet water jet injection of the excavation target, and the jet injection nozzle It is a tunnel excavation device having display means for displaying a rotational position and a radial position of the jet injection nozzle.

【0020】請求項6に記載の発明は、前記表示手段が
前記ジェット噴射ノズルの回転角度位置における破砕音
の検出に基づき、前記掘削対象の進行方向と直交する方
向の輪郭形状線を描くことを特徴とする請求項5に記載
のトンネル掘進装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, the display means draws a contour line in a direction orthogonal to the traveling direction of the excavation target based on the detection of the crushing sound at the rotation angle position of the jet injection nozzle. The tunnel excavation device according to claim 5.

【0021】請求項7に記載の発明は、前記表示手段が
前記掘削マシーンの進行中の半径方向内方から半径方向
外方のジェット噴射ノズルによる破砕音の検出に基づ
き、前記掘削対象の進行方向の輪郭線形状を描くことを
特徴とする請求項5に記載のトンネル掘進装置である。
According to a seventh aspect of the invention, the display means detects the crushing sound by the jet injection nozzle from the inner side in the radial direction to the outer side in the radial direction while the excavating machine is in progress, and the advancing direction of the excavating object. 6. The tunnel excavation device according to claim 5, wherein the contour line shape is drawn.

【0022】請求項8に記載の発明は、前記表示手段が
中央制御装置室に設けられ、該中央制御装置室には前記
検出センサの出力を音に再変換して放出するスピーカー
と、前記検出センサの出力を可視化するためのオシロス
コープとが設けられていることを特徴とする請求項5に
記載のトンネル掘進装置である。
According to an eighth aspect of the present invention, the display means is provided in a central control unit room, and a speaker which reconverts the output of the detection sensor into a sound and emits the output, and the detection unit. The tunnel excavation device according to claim 5, further comprising an oscilloscope for visualizing the output of the sensor.

【0023】請求項9に記載の発明は、前記検出センサ
が加速度センサであることを特徴とする請求項5に記載
のトンネル掘進装置である。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the tunnel boring device according to the fifth aspect, wherein the detection sensor is an acceleration sensor.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図5は本発明に係るトンネル掘進
方法及びトンネル掘進装置に用いる掘削マシーンのカッ
ター面板の正面図を示し、20はカッター面板、21は
カッターである。半径方向最外方のカッター21はいわ
ゆるゲージカッターであり、そのゲージカッターよりも
半径方向内方に存在するカッターはいわゆる切削ビット
である。
FIG. 5 shows a front view of a cutter face plate of an excavating machine used in a tunnel excavation method and tunnel excavation device according to the present invention, in which 20 is a cutter face plate and 21 is a cutter. The outermost cutter 21 in the radial direction is a so-called gauge cutter, and the cutter existing radially inward of the gauge cutter is a so-called cutting bit.

【0025】そのカッター面板20にはその回転中心軸
22から半径方向に一定間隔を開けて、ジェット噴射ノ
ズル23〜26が設けられている。また、図8に示すよ
うに、掘削マシーン1のカッター面板20の後方に設け
られてカッター面板20と協働して密閉室27を構成す
る隔壁28には公知の加速度センサ(検出センサ)29
が設けられている。この加速度センサはPZTセラミッ
クス素子から構成され、その圧電効果によって振動加速
度に比例した電気信号を発生し、マシーンの駆動音に基
づく隔壁28の音響振動、掘削対象の掘削音に基づく隔
壁28の音響振動、後述するジェット水流の噴射に基づ
く掘削対象の破砕音による隔壁28の音響振動を音響検
出信号として中央制御装置室30に向かって出力する。
The cutter face plate 20 is provided with jet injection nozzles 23 to 26 at regular intervals in the radial direction from the rotation center shaft 22. Further, as shown in FIG. 8, a well-known acceleration sensor (detection sensor) 29 is provided on the partition wall 28 that is provided behind the cutter face plate 20 of the excavating machine 1 and cooperates with the cutter face plate 20 to form the closed chamber 27.
Is provided. This acceleration sensor is composed of a PZT ceramics element, generates an electric signal proportional to the vibration acceleration by its piezoelectric effect, and acoustic vibration of the partition wall 28 based on the driving sound of the machine and acoustic vibration of the partition wall 28 based on the excavation sound of the excavation target. The acoustic vibration of the partition wall 28 due to the crushing sound of the excavation target based on the jet water jet injection described later is output to the central control unit room 30 as an acoustic detection signal.

【0026】音響検出信号の波形パターンや振幅レベル
は掘削対象としての地盤の硬さと一定の対応関係が認め
られ、例えば、粘性土層のような軟弱地盤の場合には掘
削音は小さく、岩盤層では掘削音が大きくなり、多数の
礫や岩片等が存在する地盤では掘削音がランダムに変化
する。従って、後述するスピーカから放出される音響を
聞くことによって、あるいは、後述するオシロスコープ
の波形を見ることによって、掘削対象が何であるかを感
覚的にリアルタイムで判断できる。
The waveform pattern and the amplitude level of the acoustic detection signal have a certain correspondence with the hardness of the ground as an excavation object. For example, in the case of soft ground such as cohesive soil layer, the excavation sound is small and the rock layer The sound of excavation becomes louder, and the sound of excavation changes randomly in the ground where many gravel and rock fragments exist. Therefore, by listening to the sound emitted from the speaker described below or by looking at the waveform of the oscilloscope described below, it is possible to intuitively determine in real time what the excavation target is.

【0027】その掘削マシーン1は中央制御装置室30
の操作者によって操作される。その中央制御装置室30
には、従来技術で説明した音響モニター装置11、スピ
ーカー12、オシロスコープ13が設けられていると共
に、表示装置(表示手段)31が設けられている。
The excavating machine 1 has a central control unit room 30.
Operated by the operator. The central control unit room 30
In addition to the sound monitor device 11, the speaker 12, and the oscilloscope 13 described in the related art, a display device (display means) 31 is provided.

【0028】この表示装置31には、図6に示すよう
に、各ジェット噴射ノズル23〜26に対応するノズル
位置表示画面32が表示される。このノズル位置表示画
面32はジェット噴射ノズル23の位置を示す噴射点2
3b、ジェット噴射ノズル24の回転軌跡を示す軌跡円
24aとそのジェット噴射ノズル24の回転方向位置を
示す噴射点24b、ジェット噴射ノズル25の回転軌跡
を示す軌跡円25aとそのジェット噴射ノズル25の回
転方向位置を示す噴射点25b、ジェット噴射ノズル2
6の回転軌跡を示す軌跡円26aとそのジェット噴射ノ
ズル26の回転方向位置を示す噴射点26b、基準方向
を0度としてそのジェット噴射ノズル24〜26の回転
方向位置を角度で示すための数値が表示されている。
As shown in FIG. 6, a nozzle position display screen 32 corresponding to each of the jet injection nozzles 23 to 26 is displayed on the display device 31. This nozzle position display screen 32 shows the injection point 2 indicating the position of the jet injection nozzle 23.
3b, a locus circle 24a indicating the rotation locus of the jet injection nozzle 24, an injection point 24b indicating the rotational direction position of the jet injection nozzle 24, a locus circle 25a indicating the rotation locus of the jet injection nozzle 25, and the rotation of the jet injection nozzle 25. Jet point 25b indicating the directional position, jet jet nozzle 2
6, a locus circle 26a indicating the rotation locus of No. 6, an injection point 26b indicating the rotational direction position of the jet injection nozzle 26, and numerical values for indicating the rotational direction positions of the jet injection nozzles 24 to 26 in degrees with the reference direction being 0 degree. It is displayed.

【0029】本発明による掘削マシーン1を用いてのト
ンネル掘進方法は、そのジェット噴射ノズル23〜26
からジェット水流を掘削対象に向かって噴射し、そのジ
ェット水流に基づく掘削対象の破砕音を音響診断するこ
とにより、地中に障害物等があるか否かを判断して掘進
を行うものである。
The tunnel excavation method using the excavation machine 1 according to the present invention has its jet injection nozzles 23 to 26.
The jet water is jetted from the jet toward the excavation target, and the crushing sound of the excavation target based on the jet water flow is acoustically diagnosed to judge whether there is an obstacle or the like in the ground and to proceed with the excavation. .

【0030】ジェット噴射ノズル23〜26から噴射す
るジェット噴射水流の圧力は、例えば、100MPa〜
250MPaの超高圧水である。また、その音響診断
は、掘削マシーン1の進行を停止させ、かつ、カッター
面板20を低速回転させ、ジェット噴射ノズル23〜2
6に超高圧水を切り換え供給する切り換えバルブ(図示
を略す)を適宜選択して、各ジェット噴射ノズルから個
別にジェット水流を障害物に噴射したときに生ずる破砕
音を検出することにより行う。
The pressure of the jet jet water jets jetted from the jet jet nozzles 23 to 26 is, for example, 100 MPa to
Ultra high pressure water of 250 MPa. The acoustic diagnosis is performed by stopping the progress of the excavation machine 1, rotating the cutter face plate 20 at a low speed, and jetting the jet nozzles 23 to 2.
A switching valve (not shown) for switching and supplying the ultra-high pressure water to 6 is appropriately selected, and the crushing sound generated when the jet water jets are individually jetted to the obstacle is detected.

【0031】すなわち、図7、図8に示すように、掘進
方向前方に障害物としての転石7が存在するものとす
る。この場合には、掘削マシーン1の掘進方向への進行
を停止させ、まず、ジェット噴射ノズル23からジェッ
ト水流を噴射させつつカッター面板20を一回転させ
る。これによって、掘進方向前方に転石7等の障害物が
存在することが確認できる。次に、ジェット噴射ノズル
23によるジェット水流の噴射を停止させ、ジェット噴
射ノズル24からジェット水流を噴射させると共に、カ
ッター面板20を右方向又は左方向に一回転、低速回転
させる。これによって、約45度方向から約240度方
向に渡って障害物が存在することがわかる。次いで、ジ
ェット噴射ノズル24によるジェット水流の噴射を停止
させ、ジェット噴射ノズル25からジェット水流を噴射
させると共に、カッター面板20を一回転、低速回転さ
せる。これによって、約60度方向から約200度方向
に渡って障害物が存在することがわかる。その後、ジェ
ット噴射ノズル25によるジェット水流の噴射を停止さ
せ、ジェット噴射ノズル26からジェット水流を噴射さ
せると共に、カッター面板20を一回転、低速回転させ
る。これによって、約170度方向から約185度方向
に渡って障害物が存在することとがわかる。
That is, as shown in FIGS. 7 and 8, it is assumed that a boulder 7 as an obstacle exists ahead of the excavation direction. In this case, the movement of the excavation machine 1 in the excavation direction is stopped, and first, the jet face plate 20 is rotated once while jetting the jet water flow from the jet jet nozzle 23. From this, it can be confirmed that there is an obstacle such as the boulder 7 in the forward direction of the excavation. Next, jetting of the jet water flow by the jet jet nozzle 23 is stopped, the jet water flow is jetted from the jet jet nozzle 24, and the cutter face plate 20 is rotated once to the right or left direction at a low speed. As a result, it can be seen that the obstacle exists from about 45 degrees to about 240 degrees. Next, jetting of the jet water flow by the jet jet nozzle 24 is stopped, the jet water flow is jetted from the jet jet nozzle 25, and the cutter face plate 20 is rotated once and rotated at a low speed. From this, it can be seen that an obstacle exists from about 60 degrees to about 200 degrees. After that, the jet water jet from the jet jet nozzle 25 is stopped, the jet water jet is jetted from the jet jet nozzle 26, and the cutter face plate 20 is rotated once and rotated at a low speed. From this, it can be seen that there is an obstacle extending from about 170 degrees to about 185 degrees.

【0032】ジェット噴射ノズル23の半径方向位置と
その回転位置とが既知であるので、その破砕音が得られ
た境界点でのジェット噴射ノズル23の回転方向位置を
輪郭線で結ぶことにすれば、図9(a)に示すように、
初期データとして、障害物の輪郭形状線33が得られ
る。
Since the radial direction position and the rotational position of the jet injection nozzle 23 are known, the rotational direction position of the jet injection nozzle 23 at the boundary point where the crushing sound is obtained is connected by a contour line. , As shown in FIG.
As the initial data, the contour line 33 of the obstacle is obtained.

【0033】この初期データに基づいて、操作者は噴射
ノズル25、26を用いて障害物の一次破砕の指示を出
す。このジェット水流の噴射によって、障害物に亀裂等
が発生する。
Based on this initial data, the operator uses the injection nozzles 25 and 26 to give an instruction for primary crushing of the obstacle. The jet of the jet water flow causes cracks or the like in the obstacle.

【0034】そして、初期位置から250mm掘進した
地点で、掘削マシーン1を進行させながら、ジェット噴
射による音響診断を再度行う。これによって、図9
(b)に示すような障害物の輪郭線形状34が得られ
る。
Then, while the excavation machine 1 is advanced at a point 250 mm from the initial position, acoustic diagnosis by jet injection is performed again. As a result, FIG.
The contour line shape 34 of the obstacle as shown in (b) is obtained.

【0035】そして、初期位置から500mm掘進を行
った後、掘削マシーン1の進行を停止させ、再度音響診
断を行う。これによって、図9(c)に示すような障害
物の輪郭線形状35が得られる。
After the excavation of 500 mm from the initial position, the excavation machine 1 is stopped from proceeding and the acoustic diagnosis is performed again. As a result, the contour line shape 35 of the obstacle as shown in FIG. 9C is obtained.

【0036】この輪郭線形状35に基づいて、操作者は
例えば、噴射ノズル23、24、25を用いての破砕指
示を出し、このジェット水流の噴射によって、障害物の
一部が破砕されたり、障害物に亀裂等が発生したりす
る。
Based on the contour line shape 35, the operator gives a crushing instruction using, for example, the injection nozzles 23, 24, 25, and the jetting of this jet water stream crushes some of the obstacles. Cracks may occur on obstacles.

【0037】そして、初期位置から750mm掘進した
地点で、再度掘削マシーン1を進行させながら、音響診
断を行う。これによって、図9(d)に示すような障害
物の輪郭線形状の消失が確認される。
Then, acoustic diagnosis is performed at the point where the excavation is performed 750 mm from the initial position, while the excavation machine 1 is advanced again. As a result, disappearance of the contour line shape of the obstacle as shown in FIG. 9D is confirmed.

【0038】その後、初期位置から1000mmの箇所
で、再度掘進マシーン1を進行させながら、ジェット噴
射による音響診断を行う。これによって、図9(e)に
示すように、完全に輪郭線形状の消失が確認され、障害
物が確実に破砕されたことが判断でき、その後、掘削マ
シーン1による通常の掘進を続行する。
Thereafter, at a position 1000 mm from the initial position, acoustic diagnosis by jet injection is performed while the excavation machine 1 is advanced again. As a result, as shown in FIG. 9E, complete disappearance of the contour line shape is confirmed, and it can be determined that the obstacle has been crushed without fail, and then the normal excavation by the excavation machine 1 is continued.

【0039】このジェット噴射による音響診断によれ
ば、初期地点では、各ジェット噴射ノズル23〜26か
らのジェット噴射による障害物の破砕音が検出され、初
期地点から250mmの地点でも、各ジェット噴射ノズ
ル23〜26からのジェット噴射による障害物の破砕音
が検出され、初期地点から500mmの地点では、各ジ
ェット噴射ノズル23〜25からのジェット噴射による
障害物の破砕音が検出され、初期地点から750mmの
地点ではジェット噴射ノズル23のみからの破砕音が検
出され、初期地点から1000mmの地点では、いずれ
のジェット噴射ノズル23〜26からのジェット噴射に
よる障害物の破砕音が検出されないことになるので、掘
削マシーン1の進行方向に向かっての障害物の輪郭線形
状36が図9(f)に示すように得られることになり、
地中に存在する障害物の大きさ、形状、位置を、音響診
断方法を用いて的確に判断しつつトンネルの掘進を行う
ことができる。なお、φdは掘削マシーン1の直径を示
す。
According to the acoustic diagnosis by the jet injection, the crushing sound of the obstacle caused by the jet injection from the jet injection nozzles 23 to 26 is detected at the initial point, and the jet injection nozzles at the point 250 mm from the initial point. The crushing sound of obstacles due to jet injection from 23 to 26 is detected, and the crushing sound of obstacles due to jet injection from each jet injection nozzle 23 to 25 is detected at a point of 500 mm from the initial point, and 750 mm from the initial point. Since the crushing sound from only the jet injection nozzle 23 is detected at the point of, and the crushing sound of the obstacle due to the jet injection from any of the jet injection nozzles 23 to 26 is not detected at the point of 1000 mm from the initial point, The contour line shape 36 of the obstacle toward the traveling direction of the excavation machine 1 is shown in FIG. Will be obtained as shown,
It is possible to excavate a tunnel while accurately determining the size, shape, and position of an obstacle existing in the ground by using an acoustic diagnosis method. Note that φd represents the diameter of the excavating machine 1.

【0040】図10、図11は岩盤6が掘進方向前方に
存在する場合(互層地盤)の音響診断の説明図であっ
て、図11に示すように、ゲージカッターが岩盤(硬質
土層を含む概念として使用)6に当接しているものとす
る。
FIG. 10 and FIG. 11 are explanatory views of acoustic diagnosis when the bedrock 6 is present in the forward direction of the excavation (alternate ground). As shown in FIG. 11, the gauge cutter includes the bedrock (including the hard soil layer). (Used as a concept) 6.

【0041】まず、掘削マシーン1の進行を停止させ、
カッター面板20を低速回転させつつ、ジェット噴射ノ
ズル23〜26によるジェット噴射を順次切り換えて、
各噴射ノズル23〜26のジェット水流噴射による破砕
音を検出する。
First, stop the progress of the excavation machine 1,
While rotating the cutter face plate 20 at a low speed, the jet injection by the jet injection nozzles 23 to 26 is sequentially switched,
The crushing sound due to the jet water jet of each jet nozzle 23 to 26 is detected.

【0042】この場合、ジェット噴射ノズル23のジェ
ット水流噴射による破砕音には変化が生じない。岩盤6
にジェット水流が当たっていないからである。ジェット
噴射ノズル24のジェット水流噴射による破砕音にも変
化は生じない。図11に示すように、岩盤6までの距離
が離れており、たとえ、破砕音が生じたとしても、加速
度センサ29がその破砕音の変化を検出できる程度では
ないからである。同様に、噴射ノズル25のジェット水
流噴射による破砕音にも変化は生じない。ジェット噴射
ノズル26のジェット水流噴射による破砕音の変化は検
出される。カッター面板20に岩盤6が接触しており、
加速度センサ29がその破砕音の変化を検出するからで
ある。
In this case, the crushing sound produced by the jet water jet of the jet jet nozzle 23 does not change. Bedrock 6
This is because the jet stream is not hitting. There is no change in the crushing sound due to the jet water jet of the jet jet nozzle 24. This is because the distance to the bedrock 6 is large as shown in FIG. 11, and even if a crushing sound is generated, the acceleration sensor 29 cannot detect a change in the crushing sound. Similarly, the crushing noise generated by the jet water jet of the jet nozzle 25 does not change. A change in the crushing sound due to the jet water jet of the jet jet nozzle 26 is detected. The rock bed 6 is in contact with the cutter face plate 20,
This is because the acceleration sensor 29 detects the change in the crushing sound.

【0043】例えば、ジェット噴射ノズル26のジェッ
ト水流噴射による破砕音の変化が130度方向から27
0度方向に渡って検出されたとすると、図12(a)に
示すように、円弧線37が得られる。操作者は、この結
果に基づいて、ジェット噴射ノズル25、26を用いて
障害物の破砕指示を出す。これによって、障害物の一部
が破砕される。
For example, the change in the crushing sound due to the jet water jet of the jet jet nozzle 26 changes from 130 degrees to 27.
If it is detected over the 0 degree direction, an arc line 37 is obtained as shown in FIG. Based on this result, the operator uses the jet injection nozzles 25 and 26 to issue an instruction to crush the obstacle. As a result, some of the obstacles are crushed.

【0044】次いで、掘削マシーン1を初期地点から2
50mm進行させた地点で、再度音響診断を行う。これ
によって、ジェット噴射ノズル25、26のジェット水
流噴射による破砕音の変化が130度から270度の範
囲に渡って得られたとすると、図12(b)に示すよう
な輪郭線形状38が得られる。
Next, the excavation machine 1 is moved from the initial point to 2
Acoustic diagnosis is performed again at the point where the sound has advanced 50 mm. As a result, assuming that a change in the crushing sound due to the jet water jet of the jet jet nozzles 25 and 26 is obtained over a range of 130 degrees to 270 degrees, a contour line shape 38 as shown in FIG. 12B is obtained. .

【0045】次いで、掘削マシーン1を初期地点から5
00mm進行させた地点で、掘削マシーン1の進行を停
止させ、再度音響診断を行う。これによって、ジェット
噴射ノズル25、26のジェット水流噴射による破砕音
の変化が130度から270度の範囲に渡って得られる
と共に、ジェット噴射ノズル24のジェット水流噴射に
よる破砕音の変化が180度の回転位置で得られたとす
ると、図12(c)に示すような輪郭線形状39が得ら
れる。
Next, the excavation machine 1 is moved from the initial point to 5
At the point where it is advanced by 00 mm, the progress of the excavation machine 1 is stopped and the acoustic diagnosis is performed again. As a result, a change in the crushing sound caused by the jet water jets of the jet injection nozzles 25 and 26 is obtained over a range of 130 to 270 degrees, and a change in the crushing sound caused by the jet water jets of the jet injection nozzle 24 is 180 degrees. If it is obtained at the rotational position, a contour line shape 39 as shown in FIG. 12C is obtained.

【0046】操作者はこの輪郭線形状39に基づいて、
使用するジェット噴射ノズルを適宜選択して、ジェット
水流噴射による岩盤6の破砕を行う。その後、掘削マシ
ーン1を初期地点から750mm進行させた地点で、掘
進中に、ジェット噴射ノズル23〜26を用いて再度音
響診断を行い、これによって、ジェット噴射ノズル24
のジェット水流噴射による破砕音の変化が130度から
240度の回転位置で得られると共に、ジェット噴射ノ
ズル25、26のジェット水流噴射による破砕音の変化
が130度から270度の範囲に渡って得られたとする
と、図12(d)に示すような輪郭線形状40が得られ
る。
Based on this contour line shape 39, the operator
The rock jet 6 is crushed by jet water jet by appropriately selecting the jet jet nozzle to be used. After that, at the point where the excavating machine 1 is advanced 750 mm from the initial point, acoustic diagnosis is performed again by using the jet injection nozzles 23 to 26 during the excavation, whereby the jet injection nozzle 24
The change in the crushing sound due to the jet water jet injection is obtained at the rotational position of 130 to 240 degrees, and the change in the crushing sound due to the jet water jet injection of jet jet nozzles 25 and 26 is obtained over the range of 130 to 270 degrees. If so, a contour line shape 40 as shown in FIG. 12D is obtained.

【0047】更に、掘削マシーン1を進行させ、100
0mmの地点から1500mmの地点までの範囲に渡っ
て音響診断を行って、ジェット噴射ノズル24のジェッ
ト水流噴射による破砕音の変化が130度から240度
の回転位置で得られると共に、ジェット噴射ノズル2
5、26のジェット水流噴射による破砕音の変化が13
0度から270度の範囲に渡って得られたとすると、図
12(e)に示すような輪郭線形状40が得られ、この
1000mm地点から1500mmの地点までの範囲で
は、同一土質(岩盤6)であると判断できる。
Further, the excavation machine 1 is advanced to 100
Acoustic diagnosis is performed over a range from a point of 0 mm to a point of 1500 mm, and a change in crushing sound due to jet water jet injection of the jet injection nozzle 24 is obtained at a rotation position of 130 to 240 degrees, and the jet injection nozzle 2
Changes in the crushing noise caused by jet water jet injection of 5 and 26 are 13
If it is obtained over a range of 0 to 270 degrees, a contour line shape 40 as shown in FIG. 12 (e) is obtained, and in the range from the 1000 mm point to the 1500 mm point, the same soil quality (rock bed 6) is obtained. Can be determined.

【0048】その後、初期地点から1750mmの地点
で、掘削マシーン1による屈進中に、ジェット噴射ノズ
ル25のジェット水流噴射による破砕音の変化が130
度から200度の範囲に渡って得られ、ジェット噴射ノ
ズル26のジェット水流噴射による破砕音の変化が13
0度から230度の範囲に渡って得られたとすると、図
12(f)に示すような輪郭線形状41が得られる。
After that, at a point of 1750 mm from the initial point, a change in the crushing sound due to the jet water jet of the jet jet nozzle 25 changed by 130 during the bending by the excavating machine 1.
Range of 10 to 200 degrees, the change in the crushing sound due to the jet water jet of the jet jet nozzle 26 is 13
If it is obtained over a range of 0 to 230 degrees, a contour line shape 41 as shown in FIG. 12 (f) is obtained.

【0049】次いで、初期地点から2000mmの地点
を掘進中に、ジェット噴射ノズル26のジェット水流噴
射による破砕音の変化が150度から220度の範囲に
渡って得られたとすると、図12(g)に示すような輪
郭線形状42が得られる。
Next, assuming that a change in the crushing sound due to the jet water jet of the jet jet nozzle 26 is obtained over a range of 150 to 220 degrees while excavating a point 2000 mm from the initial point, FIG. 12 (g). A contour line shape 42 as shown in FIG.

【0050】更に、初期地点から2250mmの地点を
掘進中に、ジェット噴射ノズル26のジェット水流噴射
による破砕音の変化が160度から210度の範囲に渡
って得られたとすると、図12(h)に示すような輪郭
線形状43が得られる。
Further, if it is assumed that a change in the crushing sound due to the jet water jet of the jet jet nozzle 26 is obtained over a range of 160 degrees to 210 degrees during excavation at a point 2250 mm from the initial point, FIG. A contour line shape 43 as shown in FIG.

【0051】更に、初期地点から2500mmの地点を
掘進中に、いずれのジェット噴射ノズル23〜26のジ
ェット水流噴射による破砕音の変化も得られなかったと
すると、図12(i)に示すように、輪郭線形状が消失
する。
Further, assuming that no change in the crushing sound due to jet water jet injection of any of the jet injection nozzles 23 to 26 was obtained during excavation at a point 2500 mm from the initial point, as shown in FIG. The contour shape disappears.

【0052】これによって、互層地盤の消失を確認でき
る。掘削進行方向の互層地盤の形状は、初期地点では、
ジェット噴射ノズル26のジェット水流噴射のみによる
破砕音の変化が検出され、初期地点から250mmの掘
進中には、ジェット噴射ノズル25、26のジェット水
流噴射のみによる破砕音の変化が検出され、初期地点か
ら500mmの掘進停止中には、ジェット噴射ノズル2
4〜26のジェット水流噴射のみによる破砕音の変化が
検出され、初期地点から750mmの掘進中には、ジェ
ット噴射ノズル24〜26のジェット水流噴射のみによ
る破砕音の変化が検出され、初期地点から1000mm
の掘進中にも、ジェット噴射ノズル24〜26のジェッ
ト水流噴射による破砕音の変化が検出されるので、図1
3(a)に示す輪郭形状44が得られる。また、初期地
点から1000mmから1500mmの範囲に渡って
は、破砕音の変化はなく、初期地点から1750mmの
掘進中には、ジェット噴射ノズル25、26のジェット
水流噴射のみによる破砕音の変化が検出され、初期地点
から2000mmの掘進中には、ジェット噴射ノズル2
6のジェット水流噴射のみによる破砕音の変化が検出さ
れるので、図13(b)に示す輪郭形状45が得られ
る。更に、初期地点から2250mmの掘進中にも、ジ
ェット噴射ノズル26のジェット水流噴射のみによる破
砕音の変化しか検出されず、初期地点から2500mm
の掘進中では、破砕音の変化がなくなるので、図13
(c)に示すように輪郭形状が消失する。
As a result, the disappearance of the alternating ground can be confirmed. The shape of the alternating ground in the direction of excavation is
A change in the crushing sound due to only the jet water jet of the jet injection nozzle 26 is detected, and during the excavation of 250 mm from the initial point, a change in the crushing sound due to the jet water jet injection of the jet injection nozzles 25 and 26 is detected. Jet stop nozzle 2
A change in the crushing sound due to only the jet water jets of 4 to 26 is detected, and a change in the crushing noise due to only the jet water jets of the jet injection nozzles 24 to 26 is detected during the excavation of 750 mm from the initial point. 1000 mm
Since the change in the crushing sound due to the jet water jets of the jet jet nozzles 24 to 26 is detected even during the excavation of FIG.
The contour shape 44 shown in FIG. 3 (a) is obtained. In addition, there is no change in the crushing sound over the range of 1000 mm to 1500 mm from the initial point, and during the excavation of 1750 mm from the initial point, a change in the crushing sound due to the jet water jet injection of the jet injection nozzles 25 and 26 is detected. During the excavation of 2000 mm from the initial point, the jet injection nozzle 2
Since the change in the crushing sound due to only the jet water jet injection of No. 6 is detected, the contour shape 45 shown in FIG. 13B is obtained. Further, even during the excavation of 2250 mm from the initial point, only the change in the crushing sound due to only the jet water jet of the jet jet nozzle 26 is detected, and 2500 mm from the initial point
During the excavation of, there is no change in the crushing sound.
The contour shape disappears as shown in (c).

【0053】以上説明したように、本発明によれば、ジ
ェット噴射ノズル23〜26の回転角度位置における破
砕音の検出に基づき、掘削対象の進行方向と直交する方
向の輪郭形状線を表示装置31に描かせること、掘削マ
シーン1の進行中の半径方向内方から半径方向外方のジ
ェット噴射ノズル23〜26による破砕音の検出に基づ
き、掘削対象の進行方向の輪郭線形状を表示装置31に
描かせることができる。
As described above, according to the present invention, the contour shape line in the direction orthogonal to the traveling direction of the excavation target is displayed on the display device 31 based on the detection of the crushing sound at the rotational angle positions of the jet injection nozzles 23 to 26. In accordance with the detection of the crushing sound by the jet injection nozzles 23 to 26 from the radially inner side to the radially outer side while the excavation machine 1 is in progress, the contour line shape of the excavation target in the traveling direction is displayed on the display device 31. Can be drawn.

【0054】この発明の実施の形態では、ジェット噴射
ノズル23〜26を半径方向内方から半径方向外方に向
かって一列に等間隔に配列する構成としたが、これに限
られるものでなく、例えば、図14に示すように、ジェ
ット噴射ノズル25をジェット噴射ノズル23、24、
26に対してカッター面板20の回転方向90度の位置
に設ける構成としても良い。
In the embodiment of the present invention, the jet injection nozzles 23 to 26 are arranged in a row at equal intervals from the inner side in the radial direction to the outer side in the radial direction. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 14, the jet injection nozzle 25 is replaced with the jet injection nozzles 23, 24,
The cutter face plate 20 may be provided at a position of 90 degrees in the rotation direction with respect to 26.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明のトンネル掘進方法及びトンネル
掘進装置によれば、地中に存在する障害物の大きさ、位
置を、音響診断方法を用いて的確に判断しつつトンネル
の掘進を行うことができる。
According to the tunnel excavation method and the tunnel excavation device of the present invention, the tunnel excavation is performed while accurately determining the size and position of the obstacle existing in the ground by using the acoustic diagnosis method. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 従来の音響診断によるトンネル掘進方法の説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional tunneling method by acoustic diagnosis.

【図2】 従来の音響診断によるトンネル掘進方法の不
具合の一例の説明図であって、掘進方向前方に転石が存
在する場合の不具合の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of a defect of a conventional tunneling method by acoustic diagnosis, and is a diagram of a defect when a boulder is present in front of the excavation direction.

【図3】 従来の音響診断によるトンネル掘進方法の不
具合の他の例の説明図であって、掘進方向前方に岩盤が
存在する場合の岩盤への掘削マシーンの乗り上げを示す
図である。
FIG. 3 is an explanatory view of another example of a defect of the conventional tunneling method by acoustic diagnosis, and is a diagram showing how the excavating machine rides on the bedrock when the bedrock exists ahead of the direction of the digging.

【図4】 従来の音響診断によるトンネル掘進方法の不
具合の他の例の説明図であって、軟弱地盤中の掘進方向
前方に岩盤が存在する場合の軟弱地盤の陥没を示す図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory view of another example of a problem of the tunnel excavation method by the conventional acoustic diagnosis, and is a diagram showing depression of the soft ground when the rock exists in the front of the excavation direction in the soft ground.

【図5】 本発明に係る掘削マシーンの正面図であっ
て、そのカッター面板へのジェット噴射ノズルの半径方
向内方から外方に向かっての取り付け状態の一例を示す
図である。
FIG. 5 is a front view of the excavating machine according to the present invention, showing an example of a state in which the jet injection nozzle is attached to the cutter face plate from the radially inner side toward the outer side.

【図6】 本発明に係る表示装置のノズル位置表示画面
の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a nozzle position display screen of the display device according to the present invention.

【図7】 本発明に係るトンネル掘進装置の全体構成を
示す概要図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an overall configuration of a tunnel excavation device according to the present invention.

【図8】 掘進方向前方に転石が存在する場合の本発明
による音響診断方法の一例を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the acoustic diagnosis method according to the present invention when a boulder is present ahead of the excavation direction.

【図9】 図7、図8に示す転石の形状判断の説明図で
あって、(a)は初期地点の転石の進行方向と直交する
方向の輪郭線形状を示す図であり、(b)は初期地点か
ら250mmの地点での転石の進行方向と直交する方向
の輪郭線形状を示す図であり、(c)は初期地点から5
00mmの地点での転石の進行方向と直交する方向の輪
郭線形状を示す図であり、(d)は初期地点から750
mmの地点での転石の消失を示す図であり、(e)は初
期地点から1000mmの地点での転石の消失を示す図
であり、(f)は初期地点から1000mmまでの地点
までの転石の掘進方向の輪郭線形状を示す図である。
9A and 9B are explanatory diagrams of the shape determination of the boulders shown in FIGS. 7 and 8, and FIG. 9A is a diagram showing a contour line shape in a direction orthogonal to the traveling direction of the boulders at the initial point, and FIG. Is a diagram showing a contour line shape in a direction orthogonal to the traveling direction of boulders at a point 250 mm from the initial point, and (c) is 5 from the initial point.
It is a figure which shows the outline shape of the direction orthogonal to the advancing direction of the boulder at the point of 00 mm, (d) is 750 from the initial point.
It is a figure which shows the disappearance of the boulder in the point of mm, (e) is a figure which shows the disappearance of the boulder in the point of 1000 mm from an initial point, (f) is a figure of the boulder from the initial point to the point of 1000 mm. It is a figure which shows the contour line shape of the excavation direction.

【図10】 互層土層の場合の本発明による岩盤の形状
判断の説明図であって、掘削方向後面側から掘削マシー
ンのカッター面板を目視した場合の岩盤の外形状を示す
図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for determining the shape of rock mass according to the present invention in the case of alternating soil layers, and is a diagram showing the outer shape of the rock mass when the cutter face plate of the excavation machine is viewed from the rear surface side in the excavation direction.

【図11】 互層土層の場合の本発明による岩盤の形状
判断の説明図であって、掘進方向の岩盤の形状を示す図
である。
FIG. 11 is an explanatory diagram for determining the shape of the rock mass according to the present invention in the case of an alternating soil layer, and is a diagram showing the shape of the rock mass in the excavation direction.

【図12】図10、図11に示す岩盤の形状判断の説明
図であって、(a)は初期地点の岩盤の進行方向と直交
する方向の輪郭線を示す図であり、(b)は初期地点か
ら250mmの地点での岩盤の進行方向と直交する方向
の輪郭形状を示す図であり、(c)は初期地点から50
0mmの地点での岩盤の進行方向と直交する方向の輪郭
線形状を示す図であり、(d)は初期地点から750m
mの地点での岩盤の輪郭形状を示す図であり、(e)は
1000mmの地点から1500mmの地点までの岩盤
の輪郭形状を示す図であり、(f)は初期地点から17
50mmの地点での岩盤の輪郭形状を示す図であり、
(g)は初期地点から2000mmの地点での輪郭形状
を示す図であり、(h)は初期地点から2250mmの
地点での輪郭形状を示す図であり、(i)は初期地点か
ら2500mmの地点での輪郭形状の消失を示す図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram of the shape determination of the rock mass shown in FIGS. 10 and 11, (a) showing a contour line in a direction orthogonal to the traveling direction of the rock mass at the initial point, and (b) showing (b). It is a figure which shows the outline shape of the direction orthogonal to the advancing direction of the bedrock in the point of 250 mm from an initial point, (c) is 50 points from an initial point.
It is a figure which shows the outline shape of the direction orthogonal to the advancing direction of the bedrock in the point of 0 mm, (d) is 750 m from the initial point.
It is a figure which shows the contour shape of the rock mass in the point of m, (e) is a figure which shows the contour shape of the rock mass from the point of 1000 mm to the point of 1500 mm, (f) is 17 from the initial point.
It is a figure which shows the outline shape of the rock mass in the point of 50 mm,
(G) is a diagram showing a contour shape at a point 2000 mm from the initial point, (h) is a diagram showing a contour shape at a point 2250 mm from the initial point, and (i) is a point 2500 mm from the initial point It is a figure which shows the disappearance of the outline shape in FIG.

【図13】 初期地点から2500mmまでの地点まで
の岩盤の掘進方向の輪郭線形状を示す図であって、
(a)は初期地点から1000mmまでの岩盤の掘進方
向の輪郭線形状を示す図であり、(b)は1000mm
の地点から2000mmの地点までの岩盤の掘進方向の
輪郭線形状を示す図であり、(c)は2000mmの地
点から2500mmの地点までの岩盤の掘進方向の輪郭
線形状を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a contour line shape in the excavation direction of rock mass from an initial point to a point up to 2500 mm,
(A) is a figure which shows the contour line shape of the rock excavation direction from the initial point to 1000 mm, (b) is 1000 mm
It is a figure which shows the contour line shape in the excavation direction of the rock mass from the point of 2000 to the point of 2000 mm, and (c) is a figure which shows the contour line shape of the rock excavation direction from the point of 2000 mm to the point of 2500 mm.

【図14】 本発明に係る掘削マシーンの正面図であっ
て、そのカッター面板へのジェット噴射ノズルの半径方
向内方から外方に向かっての取り付け状態の他の例を示
す図である。
FIG. 14 is a front view of the excavating machine according to the present invention, showing another example of a state in which the jet injection nozzle is attached to the cutter face plate from the radially inner side to the outer side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…掘削マシーン 20…カッター面板 23〜26…ジェット噴射ノズル 28…隔壁 29…加速度センサ(検出センサ) 31…表示装置(表示手段) 1 ... Drilling machine 20 ... Cutter face plate 23-26 ... Jet injection nozzle 28 ... Partition 29 ... Acceleration sensor (detection sensor) 31 ... Display device (display means)

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−121888(JP,A) 特開 平7−11867(JP,A) 特開2000−147138(JP,A) 特開 平6−235290(JP,A) 特許2840074(JP,B2) 特許3066275(JP,B2) 特公 平7−13432(JP,B2) 特公 平6−64155(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 301 E21D 9/08 E21D 9/10 Continuation of front page (56) Reference JP-A-10-121888 (JP, A) JP-A-7-11867 (JP, A) JP-A-2000-147138 (JP, A) JP-A-6-235290 (JP, A) Patent 2840074 (JP, B2) Patent 3066275 (JP, B2) Japanese Patent Publication 7-13432 (JP, B2) Japanese Patent Publication 6-64155 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7) , DB name) E21D 9/06 301 E21D 9/08 E21D 9/10

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 掘削マシーンのカッター面板の半径方向
内方から半径方向外方に向かってジェット噴射ノズルを
設け、カッター面板を回転させつつ掘削対象に向かって
各ジェット噴射ノズルからジェット水流を噴射し、その
噴射に基づく掘削対象の破砕音を検出することにより、
掘削対象が障害物であるか否かをを判断すると共にその
大きさと位置とを判断しつつ掘進を行うことを特徴とす
るトンネル掘進方法。
1. A jet jet nozzle is provided from a radially inner side of a cutter face plate of a drilling machine toward a radially outer side thereof, and jet water streams are jetted from respective jet jet nozzles toward an excavation target while rotating the cutter face plate. , By detecting the crushing sound of the excavation object based on the injection,
A tunnel excavation method characterized by performing an excavation while determining whether or not an excavation target is an obstacle and also determining its size and position.
【請求項2】 前記掘削マシーンの掘進方向の進行を停
止させた状態で、前記カッター面板を一回転させつつい
ずれかのジェット噴射ノズルからジェット水流を噴射さ
せて破砕音を検出することにより、そのジェット噴射ノ
ズルの回転軌跡上に前記障害物が存在するか否かを判断
し、次いで、前記カッター面板を一回転させつつ残りの
ジェット噴射ノズルのいずれかのジェット噴射ノズルか
らジェット水流を噴射させて破砕音を検出することによ
り、そのジェット噴射ノズルの回転軌跡上に前記障害物
が存在するか否かを判断し、このジェット噴射ノズルの
ジェット水流噴射による破砕音の検出を各ジェット噴射
ノズルの回転軌跡上について行って、前記障害物の形状
を判断することを特徴とする請求項1に記載のトンネル
掘進方法。
2. A smashing noise is detected by jetting a jet water stream from one of the jet jet nozzles while rotating the cutter face plate once while the progress of the excavating machine in the excavating direction is stopped, It is determined whether or not the obstacle is present on the rotation trajectory of the jet injection nozzle, and then while the cutter face plate is rotated once, the jet water flow is ejected from one of the remaining jet injection nozzles. By detecting the crushing sound, it is judged whether or not the obstacle exists on the rotation trajectory of the jet injection nozzle, and the detection of the crushing sound due to the jet water jet of this jet injection nozzle is performed to detect the rotation of each jet injection nozzle. 2. The tunnel excavation method according to claim 1, wherein the method is performed on a trajectory to determine the shape of the obstacle.
【請求項3】 前記掘削マシーンを掘進方向に進行させ
つつ各ジェット噴射ノズルからジェット水流を噴射させ
ることにより、前記障害物の進行方向の形状を判断する
ことを特徴とする請求項1に記載のトンネル掘進方法。
3. The shape of the obstacle in the advancing direction is determined by ejecting a jet water flow from each jet injection nozzle while advancing the excavating machine in the excavating direction. Tunnel digging method.
【請求項4】 前記ジェット水流により前記障害物を破
砕することを特徴とする請求項1に記載のトンネル掘進
方法。
4. The tunnel excavation method according to claim 1, wherein the obstacle is crushed by the jet water flow.
【請求項5】 掘削マシーンのカッター面板に半径方向
内方から半径方向外方に向かって所定間隔を開けて設け
られかつ掘削対象に向かってジェット水流を噴射するジ
ェット噴射ノズルと、前記カッター面板と協働して密閉
室を構成する隔壁と前記カッター面板との少なくとも一
方に設けられて前記掘削対象の前記ジェット水流噴射に
基づく破砕音を検出する検出センサと、前記ジェット噴
射ノズルの回転方向位置と前記ジェット噴射ノズルの半
径方向位置とを表示する表示手段とを有するトンネル掘
進装置。
5. A jet injection nozzle which is provided on the cutter face plate of the excavating machine at a predetermined interval from the inner side in the radial direction to the outer side in the radial direction, and jets a jet water stream toward the object to be excavated, and the cutter face plate. A detection sensor that is provided on at least one of the partition wall and the cutter face plate that cooperate with each other to form a closed chamber and that detects a crushing sound based on the jet water jet of the excavation target, and a rotational direction position of the jet jet nozzle. A tunnel excavation device having a display unit for displaying the radial position of the jet injection nozzle.
【請求項6】 前記表示手段は前記ジェット噴射ノズル
の回転角度位置における破砕音の検出に基づき、前記掘
削対象の進行方向と直交する方向の輪郭形状線を描くこ
とを特徴とする請求項5に記載のトンネル掘進装置。
6. The display means draws a contour line in a direction orthogonal to a traveling direction of the excavation target based on detection of a crushing sound at a rotation angle position of the jet injection nozzle. The described tunneling device.
【請求項7】 前記表示手段は前記掘削マシーンの進行
中の半径方向内方から半径方向外方のジェット噴射ノズ
ルによる破砕音の検出に基づき、前記掘削対象の進行方
向の輪郭線形状を描くことを特徴とする請求項5に記載
のトンネル掘進装置。
7. The display means draws a contour line shape in the traveling direction of the excavation target based on the detection of the crushing sound by the jet injection nozzle from the radially inner side to the radially outer side while the excavating machine is in progress. The tunnel excavation device according to claim 5.
【請求項8】 前記表示手段は中央制御装置室に設けら
れ、該中央制御装置室には前記検出センサの出力を音に
再変換して放出するスピーカーと、前記検出センサの出
力を可視化するためのオシロスコープとが設けられてい
ることを特徴とする請求項5に記載のトンネル掘進装
置。
8. The display means is provided in a central control unit room, wherein a speaker that reconverts the output of the detection sensor into a sound and emits the sound, and the output of the detection sensor are visualized in the central control unit room. The oscilloscope of claim 1 is provided.
【請求項9】 前記検出センサが加速度センサであるこ
とを特徴とする請求項5に記載のトンネル掘進装置。
9. The tunnel excavation device according to claim 5, wherein the detection sensor is an acceleration sensor.
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