JP3575604B2 - Excavation management method and excavation management device during shield excavation - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共用中の鉄道,道路および滑走路等の路盤の下部にシールドトンネルを構築する場合のシールド掘進時における掘進管理方法および掘進管理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、共用中の鉄道・道路および滑走路などの下部の比較的浅い位置にシールドトンネルを構築するときは、運転車両内の乗客の安全を確保するため、路盤の沈下および隆起による路盤変位を出来る限り小さく抑える必要がある。
【0003】
ところが、共用時間中の鉄道・道路および滑走路などの路盤内は、絶えず運転車両が走行し、有人による計測が非常に危険であり、困難である。
【0004】
このため、シールド掘進時に路盤の状況をリアルタイムでフィードバックし、適正な掘進管理値を演算し、その演算値でシールド掘進管理を行うことは難しい。
【0005】
ところで、この種シールド掘進時における路盤変位管理の従来技術としては、(1)あらかじめシールド通過部の上部にボーリングを行い、沈下計を埋め込んで行う方法、
(2)鉄道において、レールに一体的に沈下計を固定して行う方法、
などがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には次のような課題があった。
【0007】
すなわち、前記(1)の従来技術では、共用中にボーリングを行うには、作業時間に制約を受ける。また、施工費が高い。
【0008】
一方、前記(2)の従来技術では、レールに一体的に沈下計を固定しても、レールは剛性の大きい弾性体であり、沈下計による路盤変位を検知した値と、実際の変位量とは必ずしも一致しない。また、路盤変位を検知した値が、列車の走行時には常に列車の通過によって大きく変動する。
【0009】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、シールド掘進時における地表面ないしは路盤の変位を、非接触式距離測定器を使って正確に検知し得る方法を提供することにある。
【0010】
すなわち、シールド掘進時における路盤変位をきわめて小さく抑制でき、無人でしかも路盤の挙動を的確に把握でき、さらには路盤変位検知用の機器の設置作業の時間的制約が少なく、かつ施工費を安く行うことが可能なシールド掘進時における掘進管理方法を提供することにある。
【0011】
さらに、前記本発明方法を的確に実施し得る掘進管理装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1記載の本発明方法は、シールドトンネルを構築するに当たり、あらかじめ地山の性状からシールドの掘進管理値を設定し、この掘進管理値に基づいてシールドを掘進させ、シールド機の平面位置を計測するとともに、シールドの掘進前,掘進中,掘進後の任意の時期に、地表面ないし路盤の変位量を検知し、これらの変位量からシールド機の当該平面位置での適正制御値を演算し、この適正制御値に基づいて前記掘進管理値を維持または修正し、シールド機の運転を適正制御することを特徴とする。
【0013】
請求項2の本発明方法は、前記地表面ないし路盤の変位量を検知する方法が、シールド掘進路線に沿い、地上より高い位置に複数の固定位置を設け、前記固定位置にそれぞれ非接触式距離測定器を設置し、掘進路線上部の地表面ないし路盤の近傍に複数の測点を設け、シールドの掘進時,掘進中,掘進後の任意の時期に、前記距離測定器により前記固定位置から測点までの距離を測定し、これらの測定した距離から固定位置と測点との鉛直距離を演算し、この鉛直距離からシールド掘進における地表面ないし路盤の変位量を検知することを特徴とする。
【0014】
請求項3記載の本発明装置は、シールドトンネルを構築する際に用いる掘進管理装置であって、シールド機の平面位置を計測するシールド機位置計測手段と、シールド掘進路線上の路盤変位量を非接触式距離測定により検知する路盤変位量検知手段と、コンピュータとよりなり、前記コンピュータには、地山の性状からあらかじめ設定された掘進管理値に基づいてシールド機を運転させる機能と、計測されたシールド機の平面位置と路盤変位量からシールド機の当該平面位置での適正制御値を演算し,この適正制御値に基づいて前記掘進管理値を維持または修正し,シールド機の運転を適正制御する機能とを持たせたことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0016】
図1〜図11は、シールド掘進時における路盤変位管理を、鉄道(軌道)の如き交通路の路盤下部にシールドトンネルを構築する際に適用したときの本発明の一実施例を示す。なお、本発明は鉄道の如き路盤下部のみならず民地等の下部にも適用し得る。
【0017】
まず、図1は軌道とシールド機と掘進管理装置の一実施例を示す縦断側面図、図2は図1のA−A線断面図、図3は路盤変位量検知手段を構成している部材の設置状態を示す平面図である。
【0018】
これら図1〜図3に示す実施例では、軌道は締め固められた路盤2上の路盤面3の上部に、砂利を敷き詰めて形成された道床4を有している。この道床4には、長さ方向(y軸方向)に所要の間隔をおいて、多数の枕木5が配置されている。この枕木5の列の上部には、2条で1組をなすレール6が2組敷設されていて、複線の軌道が構築されている。
【0019】
前記道床4の外側には、長さ方向(y軸方向)と幅方向(x軸方向)とにそれぞれ所要の間隔をおいて、複数の杭7が打ち込まれている。各杭7の上部には、架線用の支柱8が設けられている。道床4をはさんで幅方向に対向する2本の支柱8の上部には、架線受け9が固定されている。道床4の長さ方向に配列された架線受け9には、車両に給電するための架線(図示せず)が架設されている。
【0020】
前記軌道の路盤2の下部にシールドトンネル33を構築するに当たっては、発進立坑11からシールド機13を導入し、このシールド機13により地山1を掘削して行う。
【0021】
前記発進立坑11内には、シールド機発進用のセグメント12が固定されている。
【0022】
前記シールド機13は、シールド筒14と、隔壁15と、フード16と、カッタ駆動装置17と、隔壁15に軸受け(図示せず)を介して支持されたカッタ駆動軸18と、このカッタ駆動軸18に取り付けられたカッタ19と、掘削土砂用のチャンバ23と、カッタ駆動軸18からチャンバ23に臨ませて設けられた作泥土材注入系路(図示せず)と、チャンバ23に臨ませて隔壁15に設けられた土圧計24と、排土装置であるスクリューコンベア25と、シールドジャッキ26と、裏込め注入管27と、充填材注入管29と、シールド筒14の後部に取り付けられたテールシール31等を備えて構成されている。
【0023】
前記カッタ19は、カッタ駆動軸18に一体に取り付けられたカッタディスク20と、このカッタディスク20の外面側に設けられた多数のカッタビット21と、カッタディスク20の内面側に設けられた複数の攪拌翼22とを有している。そして、カッタ19はカッタ駆動軸18を介してカッタ駆動装置17により回転駆動され、カッタビット21により地山1を掘削する。
【0024】
前記チャンバ23は、隔壁15とフード16と切羽とに囲まれた空間に形成されている。このチャンバ23には、カッタ19で掘削された土砂を取り込む。
【0025】
前記作泥土材注入系路は、チャンバ23内の掘削土砂に作泥土材を注入する。そして、作泥土材を注入した掘削土砂を、カッタディスク20に設けられた攪拌翼22で攪拌する。
【0026】
前記土圧計24は、切羽の土圧を計測し、その計測値を後述のコンピュータ49に送り込む。
【0027】
前記スクリューコンベア25は、チャンバ23内を所定の圧力に保持しつつ、チャンバ23内の掘削土砂を発進立坑11側に搬出し、排土する。
【0028】
前記シールドジャッキ26は、地山1の掘削当初は発進立坑11の坑口に固定されたセグメント12に反力を取ってシールド機13を発進させ、地山1の掘削が進んだ後はシールド筒14の後方内部で組み立てられたセグメント32に反力を取って推進させる。
【0029】
前記裏込め注入管27は、地山1とセグメント32間の空隙に裏込め材28を注入する。
【0030】
前記充填材注入管29は、地山1とシールド筒14間の空隙に充填材30を注入する。
【0031】
前記テールシール31は、シールド筒14の後部からの泥水の浸入を防ぎ、シールド機13を水密に保っている。
【0032】
シールド掘進路線35は、掘進すべきシールトトンネル33の幅方向(x軸方向)のほぼ中心部であり、シールド掘進方向34に延びている。
【0033】
そして、前記シールド機13は発進立坑11から軌道下部の路盤2内を、土被り10を保って発進され、地山1をシールド掘進路線35に沿ってシールド掘進方向34に掘進し、シールド筒14の後方内部でセグメント32を組み立て、シールドトンネル33を構築して行く。
【0034】
ところで、路盤変位管理装置は、図1〜図3に示すように、路盤変位量検知手段と、制御室48と、この制御室48内に設置されたコンピュータ49と、これに接続されたディスプレイ50と、前記シールド機13内に設置された端末装置51等を備えて構成されている。
【0035】
前記路盤変位量検知手段は、シールド路線35上に所要の間隔をおいて設置された検知用の杭36a,36b,36c,…と、各杭36a,36b,36c,…の上部に取り付けられた目標板37a,37b,37c,…と、検知用の不動点43と、検知の固定位置としての軌道上方の架線受け9上に設置された非接触式距離測定器である光波式測距機44a,44b等を備えて構成されている。
【0036】
各杭36a,36b,36c,…は、構築すべきシールドトンネル33の中心に向かって鉛直に設置され、かつ路盤面3から充分な深さの根入れ54を有して打ち込まれていて、地山1と一体的に設置されている。
【0037】
各目標板37a,37b,37c,…には、少なくとも上面に認識しやすい色を施すことが望ましい。また、各目標板37a,37b,37c,…の上面には測点38が設定されている。そして、前記目標板37a,37b,37c,…は、当該杭36a,36b,36c,…の上部に、同心状に取り付けられている。
【0038】
前記検知用の不動点43は、当該光波式測距機44a,44bの近傍に手動で設定される。
【0039】
各光波式測距機44a,44bは、回転軸46の周りに回転可能に形成されている。また、光波式測距機44a,44bは前記目標板37a,37b,37c,…を見渡せる位置としての当該架線受け9上の検知位置に取り付けられている。各光波式測距機44a,44bには、計測器カバー47が被せられている。さらに、各光波式測距機44a,44bは電線52を介してコンピュータ49に接続されている。
【0040】
そして、この路盤変位量検知手段では路盤2の静止状態において、光波式測距機44a,44bから当該検知用の不動点43にレーザ光45を照射し、そのときのx軸方向,y軸方向および変位角の値を、x=0,y=0,θ=θoに設定する。
【0041】
次に、光波式測距機44a,44bから目標板37a,37b,37c,…に設定された測点38にレーザ光45を照射し、そのときのx軸方向,y軸方向および変位角の値を、x=a,y=a,θ=θaに設定する。
【0042】
ついで、シールド機13を発進させた後、光波式測距機44a,44bにより目標板37a,37b,37c,…に設定された測点38における路盤変位量を連続的に検知し、その検知した値を光波式測距機44a,44bから、電線52を通じてコンピュータ49にリアルタイムで送り込む。
【0043】
以上のように、この路盤変位量検知手段によれば、シールド掘進路線35に沿って所要の間隔をおいて打ち込まれた杭36a,36b,36c,…と、これらの杭36a,36b,36c,…上に取り付けられた目標板37a,37b,37c,…上に設定された検知点38と、任意に設定された検知用の不動点43と、架線受け9上の検知位置に取り付けられた光波式測距機44a,44bとにより、レーザ光45を利用して非接触式距離測定器により路盤変位量をリアルタイムで、しかも正確に検知することができる。
【0044】
前記コンピュータ49には、シールド掘進に先立ち、各種掘進管理値が格納されている。この各種掘進管理値は、あらかじめ確認された地山の土質性状に基づいて設定される。また、コンピュータ49は前記各種掘進管理値に基づいて、シールド機13の当該部所に制御信号を送り込み、シールド機13を発進させる。また、コンピュータ49はシールド掘進中に、シールド機位置計測手段(図示せず)からシールド機の位置計測値を、前記路盤変位量検知手段から路盤変位量を検知した値をそれぞれ取り込み、ディスプレイ50や端末装置51に指令を送り、前記検知した値を表示させる。また、コンピュータ49は、前記シールド機の位置計測値と路盤変位量を検知した値とを演算する。路盤の変位状態としては、「先行沈下・変位なし・先行隆起」、「マシン上沈下・変位なし・マシン上隆起」、「後続沈下・変位なし・後続隆起」などである。また、コンピュータ49はディスプレイ50や端末装置51に指令を送り、前記演算値を表示させる。さらに、コンピュータ49は前記路盤変位量からシールド機13の当該部所の適正制御値を演算する。そして、コンピュータ49は前記適正制御値に基づいて、前記各種掘進管理値を維持または修正し、シールド機13の当該部所を適正制御する。
【0045】
コンピュータ49には、少なくとも前述のごとき機能を持たせている。
【0046】
前記ディスプレイ50は、コンピュータ49からの指令により、掘進時におけるシールド機の平面上の位置や路盤変位量を表示する。
【0047】
シールド機13内に設置された端末装置51は、電線53を介してコンピュータ49に接続されている。そして、この端末装置51も、コンピュータ49からの指令により、掘進時におけるシールド機の平面上の位置や路盤変位量を表示する。また、この端末装置51からシールド機13内の作業員がコンピュータ49に、シールド掘進時の情報を通信することもできる。
【0048】
ついで、図4は路盤変位を示す縦断面図、図5は同路盤変位の模式図である。
【0049】
通常の路盤変位は、シールドトンネル33の路盤面沈下68および沈下影響範囲69のように、およそ45度の範囲で発生する。
【0050】
この路盤変位は、路盤面3に対してシールド機13の前面、つまり未掘削部分で先行沈下60または先行隆起61が発生する。これは、切羽の管理土圧が静止土圧と一致しない場合、すなわちシールド機13の掘進量と排土量のバランスが保たれていない場合に発生する。
【0051】
前記先行沈下60および先行隆起61の計測は、シールド機13の前方の必要な範囲を連続して検知することによって行う。
【0052】
シールド機13が通過するときは、シールド機13と地山1間の空隙により、マシン上沈下62またはマシン上隆起63が発生する。
【0053】
前記マシン上沈下62およびマシン上隆起63は、シールド機13のテールシール通過点66付近の必要な範囲を連続して検知することによって行う。
【0054】
シールド機13のテールシール通過以降(テールシールの通過点を図4に符号66で示す。)は、セグメント32をシールド機13の内部で組み立てるため、テールプレート厚やテールクリアランスの分だけシールド機13の外径よりも小さくなるので、セグメント32と地山1間に空隙が発生する。この空隙に、掘進と同時に裏込め28を注入する。
【0055】
シールド機13が通過中に、後続沈下64または後続隆起65が発生する。
【0056】
前記後続沈下64および後続隆起65は、シールド機13のテールシール31の後方部分の必要な範囲を連続して検知することによって行う。
【0057】
以後、長期間微小変状が見られ、最終的に収束する。
【0058】
次に、図6は路盤が沈下したときの路盤面の沈下量の検知状態を示し、図7は図6のB部分を拡大して示す。また、図8は路盤が隆起したときの路盤面の隆起量の検知状態を示し、図9は図8のC部分を拡大して示す。
【0059】
これら図6〜図9に示す路盤変位量検知技術では、杭36と、目標板37と、目標板上の検知点38〜42と、検知用の不動点(図6〜図9では省略)と、光波式測距機44等を備えた路盤変位量検知手段を用いて行う。
【0060】
前記杭36は、路盤2におけるシールド掘進路線35に沿って路盤面3に対して垂直に打ち込まれている。また、杭36は路盤2内に根入れ54を有して打ち込まれており、この根入れ54の範囲で路盤2と接触しているため、路盤変位とほぼ同程度、上下方向に変位する。
【0061】
前記目標板37は、杭36の上部に、これと同心状に取り付けられている。この目標板37の上面のほぼ中央には、検知点38が設定されている。
【0062】
前記検知用の不動点は、光波式測距機44の近くの、例えば軌道外の任意の位置に手動で設定されている(図2参照)。
【0063】
前記光波式測距機44は、目標板上の検知点38〜42と、検知用の不動点とを見渡せる検知位置としての、架線受け9上に設定された検知位置に設置されている。
【0064】
前記路盤変位量検知手段により路盤変位を検知するに当たっては、路盤2の静止状態で、光波式測距機44から検知用の不動点にレーザ光45を照射し、そのときのx軸方向,y軸方向,変位角の値をx=0,y=0,θ=θoに設定する。
【0065】
次に、同じく路盤2の静止状態で、光波式測距機44から目標板37上の検知点38にレーザ光45を照射し、そのときのx軸方向,y軸方向,変位角の値をx=a,y=a,θ=θaに設定する。
【0066】
そして、シールド機13の発進後、光波式測距機44から目標板37上にレーザ光45を照射し続け、路盤2の変位を連続的に検知する。
【0067】
いま、図6に示すように、路盤面3が沈下したものとすると、杭36が路盤2に根入れ54の範囲で接触しているため、この杭36は路盤面3の沈下量とほぼ同程度下降する。これにつれて、目標板37が変位なしの状態57から沈下状態58に変位する。
【0068】
目標板37が変位なしの状態57から沈下状態58に変位すると、図7に示すように、変位なしの状態57における目標板37上の検知点38と、沈下状態58における目標板37′上の検知点39と、前記変位なしの状態57における目標板37上の検知点38から沈下状態58の目標板37′上に降ろした垂線と目標板37′の上面との交点である検知点40とを結ぶ直角三角形が形成される。
【0069】
ここで、光波式測距機44から図1に示すコンピュータ49に変位角θaと、レーザ光変位量Δxとを送り込む。
【0070】
前記コンピュータ49は、前記路盤変位等の検知した値を取り込むとともに、ディスプレイ50や端末装置51に指令を送り、検知した値を表示させる。また、コンピュータ49は次式により路盤沈下量Δzを演算する。
(数1)
Δz=Δx×cosθa
【0071】
さらに、コンピュータ49は演算した路盤沈下量Δzも、ディスプレイ50や端末装置51に表示させる。
【0072】
一方、図8に示すように、路盤面3が隆起すると、前述したところと同様、杭36が路盤2に根入れ54の範囲で接触しているため、杭36が路盤面3の隆起量とほぼ同程度上昇する。杭36の上昇に伴い、目標板37が変位なしの状態57から隆起状態59に変位する。
【0073】
目標板37が変位なしの状態57から隆起状態59に変位すると、図9に示すように、変位なしの状態57における目標板37上の検知点38と、隆起状態59における目標板37″上の検知点41と、変位なしの状態57における目標板37の検知点38から隆起状態59の目標板38″上に引いた垂線と目標板37″の上面との交点である検知点42とを結ぶ直角三角形が形成される。
【0074】
そして、光波式測距機44から前記コンピュータ49に変位角θa′と、レーザ光変位量Δx′とを送り込む。
【0075】
コンピュータ49は、前述したところと同様、路盤変位等の検知した値を取り込み、かつディスプレイ50や端末装置51に指令を送り、検知した値を表示させる。さらに、コンピュータ49は次式により路盤隆起量Δz′を演算し、その演算された路盤隆起量Δz′もディスプレイ50や端末装置51に表示させる。
(数2)
Δz′=Δx′×cosθa′
【0076】
以上説明した路盤変位量検知手段と、コンピュータ49と、ディスプレイ50や端末装置51により、非接触式距離測定器を使って無人で路盤変位を検知し、その検知した値からリアルタイムで路盤沈下量Δz、路盤隆起量Δz′を演算し、検知した値や演算値をリアルタイムで表示することができる。
【0077】
また、杭36を根入れ54を有して路盤2に打ち込んでいるため、杭36は根入れ54の範囲で直接路盤2と接触し、路盤変位量とほぼ同程度、上下方向に変位するので、路盤2の挙動を的確に把握することができる。
【0078】
続いて、図10は路盤変位管理のフローチャート、図11はシールド機の位置の判断基準を示す図である。
【0079】
シールド掘進に先立ち、ステップ100でボーリング等により、シールド掘進路線35上の地山の土質性状をあらかじめ確認しておく。
【0080】
次に、ステップ101で前記地山の土質性状のデータからシールド機の各種掘進管理値を設定する。この各種掘進管理値は、切羽土圧管理値、掘削土量値、裏込め管理値、裏込め材料の選定、充填材管理値等である。前記裏込め管理値は、注入圧力(切羽の泥土圧+α)、注入量(空隙量+α)である。
【0081】
次に、ステップ102でシールド掘進のため、あらかじめ設定されたシールド機の各種掘進管理値に基づいて、シールド機13を発進させる。シールド機13の発進は、カッタ19を回転させ、スクリューコンベア25を回転させ、シールドジャッキ26を伸長させて行う。
【0082】
シールド機13を発進させた後、ステップ103で各種計測、検知を行う。項目は、路盤変位量検知手段による路盤変位、シールド機13の位置、カッタトルク、掘削土量、土圧計24による切羽土圧、スクリューコンベア25の回転速度、送・排泥流量、シールドジャッキ26の推力、同シールドジャッキ26の速度、裏込め圧力、裏込め注入量、充填材注入量等である。そして、前記各種の値を図1に示すコンピュータ49に送り込む。
【0083】
ついで、ステップ104でコンピュータ49に各種の値を取り込み、コンピュータ49から指令を送り、制御室48内のディスプレイ50やシールド機13内の端末装置51に各種の値を表示する。
【0084】
次に、ステップ105でコンピュータ49により管理圧力、つまり管理土圧や泥水圧が管理範囲内に納まっているか,否かを判断する。
【0085】
判断の結果、管理圧力が管理範囲外のときは、シールド掘進を停止させ、ステップ100に戻り、地山の土質性状を再調査する。
【0086】
判断の結果、管理範囲内に納まっているときは、次のステップに移行する。
【0087】
ついで、ステップ106でコンピュータ49により路盤変位を検知した値から路盤沈下量Δz、路盤隆起量Δz′を演算する。その後、コンピュータ49により路盤変位の有・無と、シールド機13の位置の計測値から路盤変位状態を判断する。シールド機13の位置の計測は、図11に示す判断基準に沿って行う。路盤変位状態としては、図4に示すように、先行沈下60と、先行隆起61と、マシン上沈下62と、マシン上隆起63と、後続沈下64と、後続隆起65とがある。
【0088】
そして、ステップ107でコンピュータ49により先行沈下60と先行隆起61について、路盤変位があるか,否かを判断する。
【0089】
判断の結果、先行沈下60が認められたときは、ステップ108で管理圧力を上げる。具体的には、スクリューコンベア25の回転数を下げるか、掘進速度を上げるか、または送・排泥流量を調整して泥水圧を上げる。
【0090】
反対に、先行隆起61が認められたときは、ステップ109で管理圧力を下げる。具体的には、スクリューコンベア25の回転数を上げるか、掘進速度を下げるか、または送・排泥流量を調整して泥水圧を下げる。
【0091】
判断の結果、変位なし、つまり先行沈下60や先行隆起61に関する路盤変位が認められないときは、現状の管理圧力を維持してシールド掘進を継続する。
【0092】
次に、ステップ110でコンピュータ49によりマシン上沈下62とマシン上隆起63について、路盤変位があるか,否かを判断する。
【0093】
判断の結果、マシン上沈下62が認められたときは、ステップ111で充填材注入増を行う。具体的には、充填材30の注入圧力を上げるか、または充填材30の注入量を増やす。
【0094】
反対に、マシン上隆起63が認められたときは、ステップ112で充填材注入減を行う。具体的には、充填材30の注入圧力を下げるか、または充填材30の注入量を減らす。
【0095】
判断の結果、変位なし、つまりマシン上沈下62やマシン上隆起63に関する路盤変位が認められないときは、現状の充填材注入管理を維持するとともに、ステップ113で充填材注入の監視を継続して行う。
【0096】
シールド掘進時において、ステップ114で裏込め注入管27により裏込め注入を行う。
【0097】
そして、裏込め注入中、ステップ115で裏込め管理値が管理範囲内にあるか,否か継続して判断する。裏込め管理値には、前述のごとく、注入圧力と、注入量とがある。
【0098】
判断の結果、裏込め管理値が管理範囲外にあることが認められたときは、ステップ116で裏込め注入を停止するとともに、シールド掘進をも停止させ、ステップ100に戻り、地山の土質性状を再調査し、裏込め材料の再選定を行う。
【0099】
判断の結果、裏込め管理値が管理範囲内に入っていると認められたときは、次のステップに移行する。
【0100】
ついで、ステップ117でコンピュータ49により後続沈下64と後続隆起65について、路盤変位があるか,否かを判断する。
【0101】
判断の結果、後続沈下64が認められたときは、ステップ118で裏込め管理値を上げる。具体的には、裏込め注入圧力を上げるか、または裏込め注入量を増やす。
【0102】
反対に、後続隆起65が認められたときは、ステップ119で裏込め管理値を下げる。具体的には、裏込め注入圧力を下げるか、または裏込め注入量を減らす。
【0103】
判断の結果、変位なし、すなわち後続沈下64や後続隆起65に関する路盤変位が認められないときは、現状裏込め注入管理を維持するとともに、ステップ120で裏込め注入の監視を継続して行う。
【0104】
以上のように、この実施例では共用中の軌道の路盤変位の検知、シールド機の位置の計測、路盤変位量の演算、路盤変位状態の演算、計測値や演算値の表示をリアルタイムで行い、前記演算値からシールド機13の当該部所の適正制御値を演算し、この適正制御値に基づいて各種掘進管理値を維持または修正し、シールド機13の当該平面位置を適正制御するようにしているので、シールド掘進時における路盤変位をきわめて小さく抑えることができる。
【0105】
次に、図12は路盤変位量検知手段における計測杭の他の実施例を示す縦断面図である。
【0106】
この図12に示す杭70は、杭本体における軌道の道床4の貫通部分に、外管71を有している。
【0107】
これにより、杭70の杭本体と道床4の摩擦を低減することができる。
【0108】
なお、杭70の上部には目標板72が取り付けられている。この目標板72は図1〜図3に示す目標板37a,37b,37c,…と同様である。
【0109】
ついで、図13は杭のさらに他の実施例を示す縦断面図である。
【0110】
この図13に示す杭73は、杭本体の下端部に、拡幅された掘削部74が設けられている。
【0111】
この杭73では、杭本体を打ち込みまたは回転させ、軌道の所定の位置に固定する。
【0112】
ついで、杭本体の下端部から所要部分まで定着材75を流し込み、構築すべきシールドトンネル直上の地山1と杭73を定着させる。
【0113】
さらに、杭本体の定着部分よりも上部の間隙には滑材76を挿入する。
【0114】
そして、杭73の上部には、上面に計測点を有する目標板77が取り付けられている。
【0115】
この実施例における杭73は、路盤2が硬く、構築すべきシールドトンネルの直上付近が軟弱な互層地盤や、土被りが大きい場合で、路盤変位量検知が困難な場合に適用して有効である。
【0116】
なお、検知の対象が道路や滑走路の場合は、検知が必要な範囲の路面上に、目標板や釘等を設置しても良く、車両等の通行に支障がなければ杭等でも良い。
【0117】
続いて、図14は軌道の両側に建築されている建物のうちの、選択された建物の屋上に光波式測距機を設置した実施例を示す正面図、図15は図14の平面図である。
【0118】
これら図14および図15に示す実施例では、軌道の両側に建築されている建物78,79,80のうちの、一方の側の建物78の屋上に光波式測距機44aが設置され、他方の側の建物80の屋上に光波式測距機44bが設置されている。
【0119】
一方、構築すべきシールドトンネルのシールド掘進路線35に沿い、かつ所要の間隔をおいて路盤2に杭36a,36b,36c,…が打ち込まれている。各杭36a,36b,36c,…の上部には、検知点38を有する目標板37a,37b,37c,…が取り付けられている。
【0120】
そして、前記光波式測距機44aはレーザ光45により目標板37a〜37gの検知点38における路盤変位に伴う上下方向の変位を検知し、前記光波式測距機44bは同じくレーザ光45により目標板37e〜37k上の検知点38における路盤変位に伴う上下方向の変位を検知し、検知した値をそれぞれコンピュータに送り込み、処理するようにしている。
【0121】
この図14および図15に示す実施例の他の構成,作用については、前記図1〜図3に示す実施例と同様である。
【0122】
なお、光波式測距機を設置する建物は、木造家屋の屋上でも良い。木造家屋を利用するときは、杭など地中の不動位置で支持されていることが好ましい。
【0123】
光波式測距機を建物の屋上に設置して路盤変位を検知するときは、有人検知も可能であり、また検知した結果を制御室内のコンピュータに無線で送信することもできる。
【0124】
また、検知の対象が道路の場合は、光波式測距機を中央分離帯に設置しても良く、道路の側方に支柱を設けるか,近くの建物の屋上に設置しても良い。
【0125】
ついで、図16は路盤変位量検知手段と、演算処理部と、表示部との異なる実施例を示す概念図である。
【0126】
この図16に示す実施例では架線受け9上に、光波式測距機81とカメラ82のユニットが設置されている。前記光波式測距機81には、その視準接眼レンズにカメラ82が互いに光軸を一致させて結合されている。光波式測距機81とカメラ82には、検知器カバー83が被せられている。
【0127】
前記光波式測距機81には、上下・左右に稼働させる稼働部が組み込まれている。
【0128】
前記カメラ82は夜間でも使用できる赤外線タイプでも、通常のタイプでも構わない。ただし、通常のタイプのものは、夜間時には補助照明を必要とする。
【0129】
一方、制御室84にはコンピュータ85と、ディスプレイ86と、操作盤87と、TVモニタ88とが設置されている。他方、シールド機13の内部には、端末装置89と、TVモニタ90とが設置されている。
【0130】
前記コンピュータ85は、図1に示すものと同様、光波式測距機81等から計測値を取り込み、ディスプレイ86とTVモニタ88と端末装置89とTVモニタ90とに指令を送って計測値を表示させ、路盤変位や路盤変位状態等を演算し、ディスプレイ86とTVモニタ88と端末装置89とTVモニタ90とに指令を送って演算値を表示させ、また路盤変位量と路盤変位状態からシールド機の当該平面位置での適正制御値を演算し、この適正制御値に基づいて各種掘進管理値を維持または修正し、シールド機の当該平面位置を適正制御する機能を有している。
【0131】
前記ディスプレイ86は、コンピュータ85からの指令による表示を行う。
【0132】
前記操作盤87には、電線91を介して光波式測距機81が接続され、また操作盤87は電線92を介してコンピュータ85に接続されている。そして、制御室84内のTVモニタ88を監視しながら操作盤87により路盤変位の検知点(この図16では省略)に光波式測距機81の視準を合わせるようにしている。
【0133】
制御室84内のTVモニタ88には、電線93を介してカメラ82が接続され、またTVモニタ88は電線94を介してコンピュータ85に接続されている。このTVモニタ88は、コンピュータ85からの指令によりカメラ82で撮影した画像を表示する。
【0134】
シールド機13内に設置された端末装置89は、電線95を介してコンピュータ85に接続され、コンピュータ85からの指令により表示を行う。
【0135】
シールド機13内に設置されたTVモニタ90は、電線96を介してコンピュータ85に接続されている。このTVモニタ90も、コンピュータ85からの指令により表示を行う。
【0136】
この図16に示す実施例においても、非接触式距離測定器により路盤変位を検知し、その値を表示し、またシールド機の位置と路盤変位を検知した値からシールド機の当該平面位置での適正制御値を演算し、この適正制御値に基づいて各種掘進管理値を維持または修正し、シールド機の当該部所を適正制御できるので、シールド掘進時における路盤変位をきわめて小さく抑制することができる。
【0137】
なお、この実施例において、カメラ82で撮影した画像をコンピュータ85に取り込み、画像データを解析・演算することで、路盤変位の検知点を自動視準することもできる。
【0138】
また、操作盤87をシールド機13内に設置し、切羽側で操作するようにしても良い。
【0139】
さらに、切羽側にも端末装置やTVモニタを設置し、路盤変位を監視することも可能である。
【0140】
さらに、本発明では光波式測距機に代えて、人工衛星を利用して路盤変位を検知しても良く、非接触式距離測定器を用いるものであれば良い。
【0141】
また、シールド工法は泥土圧、泥水圧、DOT、MF、偏心多軸など、いずれの工法にも適用可能である。
【0142】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明方法では交通路の下部にシールドトンネルを構築するに当たり、あらかじめ地山の性状からシールドの掘進管理値を設定し、この掘進管理値に基づいてシールドを掘進させ、シールド機の平面位置を計測するとともに、シールドの掘進前,掘進中,掘進後の任意の時期に、地表面ないし路盤の変位量を検知し、これらの変位量からシールド機の当該平面位置での適正制御値を演算し、この適正制御値に基づいて前記掘進管理値を維持または修正し、シールド機の運転を適正制御するようにしているので、シールド掘進時における路盤変位をきわめて小さく抑制し得る効果があり、無人でしかも路盤の挙動を的確に把握し得る効果があり、さらには路盤変位検知用の機器の設置作業の時間的制約が少なく、かつ施工費を安く行い得る効果がある。
【0143】
また、地表面ないし路盤の変位量を検知するにあたり、シールド掘進路線に沿い、地上より高い位置に複数の固定位置を設け、前記固定位置にそれぞれ非接触式距離測定器を設置し、掘進路線上部の地表面ないし路盤の近傍に複数の測点を設け、シールドの掘進前,掘進中,掘進後の任意の時期に、前記距離測定器により前記固定位置から測点までの距離 を測定し、これらの測定した距離から固定位置と測点との鉛直距離を演算し、この鉛直距離からシールド掘進における地表面ないし路盤の変位量を検知するようにしているので、シールド掘進時における地表面ないしは路盤を、非接触式距離測定器を使って正確に測定し得る効果がある。
【0144】
さらに、本発明装置は、シールドトンネルを構築する際に用いる掘進管理装置であって、シールド機の平面位置を計測するシールド機位置計測手段と、シールド掘進路線上の路盤変位量を非接触式距離測定により検知する路盤変位量検知手段と、コンピュータとよりなり、前記コンピュータには、地山の性状からあらかじめ設定された掘進管理値に基づいてシールド機を運転させる機能と、計測されたシールド機の平面位置と路盤変位量からシールド機の当該平面位置での適正制御値を演算し,この適正制御値に基づいて前記掘進管理値を維持または修正し,シールド機の運転を適正制御する機能とを持たせているので、前記本発明路盤変位管理方法を的確に実施し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を軌道の路盤下部にシールドトンネルを構築する際に適用したときの一実施例を示す縦断側面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1に示す実施例において、路盤変位量検知手段を構成している部材の設置状態を示す平面図である。
【図4】路盤変位を示す縦断面図である。
【図5】路盤変位の模式図である。
【図6】路盤が沈下したときの路盤面の沈下量の検知状態を示す図である。
【図7】図6のB部分の拡大図である。
【図8】路盤が隆起したときの路盤面の隆起量の検知状態を示す図である。
【図9】図8のC部分の拡大図である。
【図10】路盤変位管理のフローチャートである。
【図11】シールド機の位置の判断基準を示す図である。
【図12】路盤変位量検知手段における杭の他の実施例を示す縦断面図である。
【図13】杭のさらに他の実施例を示す縦断面図である。
【図14】建物の屋上に路盤変位量検知手段の光波式測距機を設置した実施例を示す正面図である。
【図15】図14に示す路盤変位量検知手段を構成している部材の設置状態を示す平面図である。
【図16】路盤変位量検知手段と、演算処理部と、表示部との異なる実施例を示す概念図である。
【符号の説明】
1 地山
2 路盤
3 路盤面
4〜9 軌道を構成している部材
10 土被り
11 シールド機の発進立坑
13 シールド機
32 セグメント
33 シールドトンネル
35 シールド掘進路線
36,36a,36b,… 路盤変位量検知用の杭
37,37a,37b,… 同目標板
38〜42 測点
43 検知用の不動点
44,44a,44b 非接触式距離測定器としての光波式測距機
45 レーザ光
48 制御室
49 コンピュータ
50 ディスプレイ
51 端末装置
54 根入れ
55 沈下路盤面
56 隆起路盤面
57 路盤面の変位なしの状態
58 同沈下状態
59 同隆起状態
60 先行沈下
61 先行隆起
62 マシン上沈下
63 マシン上隆起
64 後続沈下
65 後続隆起
θa,θa′ 変位角
Δx,Δx′ レーザ光の変位量
Δz 路盤沈下量
Δz′ 路盤隆起量
70,73 路盤変位計測用の計測杭
81 光波式測距機
82 カメラ
84 制御室
85 コンピュータ
86 ディスプレイ
87 操作盤
88 TVモニタ
89 端末装置
90 TVモニタ
100〜120 シールド掘進による路盤変位管理のためのステップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention constructs a shield tunnel at the lower part of a roadbed such as a shared railroad, road and runway.Management method and management during shield excavation in caseEquipment related.
[0002]
[Prior art]
Generally, when constructing a shield tunnel at a relatively shallow lower part such as a common railroad, road, runway, etc., the subgrade can be displaced due to subsidence and elevation of the subbase to ensure the safety of passengers in the driving vehicle. It must be kept as small as possible.
[0003]
However, vehicles are constantly running on the roadbed such as railroads, roads and runways during the common use time, and manned measurement is extremely dangerous and difficult.
[0004]
For this reason, it is difficult to feed back the condition of the roadbed in real time during shield excavation, calculate an appropriate excavation management value, and perform shield excavation management using the calculated value.
[0005]
By the way, as a conventional technique of the roadbed displacement management at the time of excavating this kind of shield, there are (1) a method in which boring is performed in advance on an upper part of a shield passage portion and a sinkometer is embedded,
(2) In a railway, a method in which a sinkometer is integrally fixed to a rail,
and so on.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art has the following problems.
[0007]
That is, in the prior art (1), the work time is restricted in performing boring during sharing. Also, the construction cost is high.
[0008]
On the other hand, in the prior art (2), even if the squat gauge is integrally fixed to the rail, the rail is an elastic body having high rigidity,DetectedThe value does not always match the actual displacement. Also, roadbed displacementDetectedThe value always fluctuates greatly due to the passage of the train when the train runs.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to accurately displace a ground surface or a roadbed at the time of shield excavation by using a non-contact type distance measuring device.DetectionIt is to provide a method that can do this.
[0010]
IeIn addition, the roadbed displacement during shield excavation can be suppressed to a very small level, and the behavior of the roadbed can be grasped accurately and unattended.DetectionInstallation time for equipment is less time-sensitive and construction costs can be reducedExcavation during shield excavationIt is to provide a management method.
[0011]
Further, the method of the present invention can be appropriately performed.ExcavationIt is to provide a management device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the method of the present invention, when constructing a shield tunnel, a shield excavation management value is set in advance from the properties of the ground, and the shield is excavated based on the excavation management value. ,Measure the plane position of the shield machine,At any time before, during, or after the excavation of the shield, the amount of displacement of the ground surface or the roadbed is detected, and the appropriate control value of the shield machine at the relevant plane position is calculated from these displacement amounts. The excavation management value is maintained or corrected based on the value, and the operation of the shield machine is appropriately controlled.
[0013]
Claim 2The method of the present invention comprises:The method of detecting the displacement amount of the ground surface or the roadbed is provided along the shield excavation route, providing a plurality of fixed positions at a position higher than the ground, installing a non-contact type distance measuring device at each of the fixed positions, the upper part of the excavation line A plurality of measuring points are provided near the ground surface or the roadbed, and at any time during excavation of the shield, during excavation, or at any time after excavation, the distance from the fixed position to the measurement point is measured by the distance measuring device. The vertical distance between the fixed position and the measurement point is calculated from the distance measured in the above, and the displacement amount of the ground surface or the roadbed in the shield excavation is detected from the vertical distance.
[0014]
Claim 3The device of the present invention constructs a shield tunnelExcavation management device used in the case,Shield machine position measuring means to measure the plane position of the shield machine, and roadbed displacement on the shield excavation routeThe amountNon-contact distance measurementDetectionRoadbed displacementQuantity detectionMeans and computerThe computer comprises:Shield machine based on excavation management value set in advance from the properties of the groundoperationFunction of the shield machine and the measured plane position of the shield machine and the displacement of the roadbed.In the plane positionCalculate the appropriate control value of the shield machine and maintain or correct the excavation control value based on this appropriate control value,operationFunction to properly controlIt is characterized by having.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 to FIG. 11 show an embodiment of the present invention when the roadbed displacement management during shield excavation is applied when a shield tunnel is constructed below a roadbed such as a railway (track). The present invention can be applied not only to the lower part of the roadbed such as a railway but also to the lower part of a private area.
[0017]
First, Figure 1 shows the track and shield machineExcavationFIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a roadbed displacement.Quantity detectionIt is a top view which shows the installation state of the member which comprises a means.
[0018]
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the track has a
[0019]
A plurality of
[0020]
In constructing the
[0021]
A
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
The mud soil material injection system injects the mud soil material into the excavated earth and sand in the
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The shield
[0033]
Then, the
[0034]
By the way, as shown in FIGS.Quantity detectionMeans, a
[0035]
Subbase displacementQuantity detectionMeans were installed on
[0036]
Each stake, 36a, 36b, 36c,... Are installed vertically toward the center of the
[0037]
It is desirable that at least the upper surface of each of the
[0038]
[0039]
Each of the lightwave
[0040]
And this roadbed displacementQuantity detectionBy means, when the
[0041]
Next, the
[0042]
Then, after the
[0043]
As described above, this roadbed displacementQuantity detectionAccording to the means, it was driven at a required interval along the shield excavation line 35Pile36a, 36b, 36c, ... and thesePile36a, 36b, 36c,... Are set on
[0044]
Prior to the shield excavation, the
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
Next, FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the roadbed displacement, and FIG. 5 is a schematic view of the roadbed displacement.
[0049]
The normal roadbed displacement occurs in a range of about 45 degrees, such as a
[0050]
In this roadbed displacement, a preceding
[0051]
The measurement of the preceding
[0052]
When the
[0053]
The sink on the
[0054]
After passing through the tail seal of the shield machine 13 (the passage point of the tail seal is indicated by
[0055]
During the passage of the
[0056]
The trailing
[0057]
Thereafter, a minute deformation is observed for a long time, and finally converges.
[0058]
Next, FIG. 6 shows the amount of subsidence of the subgrade when the subgrade subsides.DetectionFIG. 7 shows a state B in FIG. 6 in an enlarged manner. FIG. 8 shows the amount of protrusion of the roadbed surface when the roadbed is raised.DetectionFIG. 9 is an enlarged view of a portion C in FIG.
[0059]
The roadbed displacement shown in FIGS.Quantity detectionIn technology,Pile36,
[0060]
SaidPile36 is driven perpendicularly to the
[0061]
The
[0062]
SaidDetectionThe fixed point is manually set at an arbitrary position near the lightwave type
[0063]
The light wave type
[0064]
Subbase displacementQuantity detectionRoadbed displacement by meansDetectionTo do this, the light wave type distance measuring device
[0065]
Next, also in the stationary state of the
[0066]
Then, after the
[0067]
Now, as shown in FIG. 6, assuming that the
[0068]
When the
[0069]
Here, the displacement angle θa and the laser beam displacement Δx are sent from the lightwave type
[0070]
The
(Equation 1)
Δz = Δx × cos θa
[0071]
Further, the
[0072]
On the other hand, as shown in FIG. 8, when the
[0073]
When the
[0074]
Then, the displacement angle θa ′ and the laser beam displacement Δx ′ are sent from the lightwave type
[0075]
The
(Equation 2)
Δz ′ = Δx ′ × cos θa ′
[0076]
Subgrade displacement explained aboveQuantity detectionMeans, the
[0077]
Also,
[0078]
Next, FIG. 10 is a flowchart of roadbed displacement management, and FIG. 11 is a diagram showing criteria for determining the position of the shield machine.
[0079]
Prior to the shield excavation, in
[0080]
Next, in
[0081]
Next, in
[0082]
After starting the
[0083]
Then, in
[0084]
Next, in
[0085]
As a result of the judgment, when the control pressure is out of the control range, the shield excavation is stopped, and the process returns to step 100 to re-examine the soil properties of the ground.
[0086]
If the result of the determination is that the time falls within the management range, the process proceeds to the next step.
[0087]
Then, at
[0088]
Then, in
[0089]
As a result of the judgment, when the preceding
[0090]
Conversely, when the leading
[0091]
As a result of the judgment, when there is no displacement, that is, when the roadbed displacement related to the preceding
[0092]
Next, in step 110, the
[0093]
As a result of the judgment, when the
[0094]
Conversely, when the on-
[0095]
As a result of the judgment, when there is no displacement, that is, when the roadbed displacement related to the sinking on the
[0096]
At the time of shield excavation, backfill injection is performed by the
[0097]
Then, during backfill injection, it is continuously determined in
[0098]
If it is determined that the backfill management value is out of the control range, the backfill injection is stopped in
[0099]
If it is determined that the backfill management value is within the management range, the process proceeds to the next step.
[0100]
Next, in
[0101]
As a result of the judgment, if the
[0102]
Conversely, when the
[0103]
As a result of the judgment, when there is no displacement, that is, when the roadbed displacement relating to the
[0104]
As described above, in this embodiment, the displacement of the roadbedDetectionThe position of the shield machine, the calculation of the roadbed displacement amount, the calculation of the roadbed displacement state, the display of the measured value and the calculated value are performed in real time, and the appropriate control value of the relevant part of the
[0105]
Next, FIG. 12 shows the roadbed displacement.Quantity detectionIt is a longitudinal section showing other examples of a measurement pile in a means.
[0106]
As shown in
[0107]
This allowsPileIt is possible to reduce friction between the
[0108]
In addition,
[0109]
Next, FIG.PileIt is a longitudinal cross-sectional view which shows another Example of this.
[0110]
As shown in FIG.Pile73 is provided with a widened
[0111]
[0112]
[0113]
further,
[0114]
[0115]
In this
[0116]
In addition,DetectionIf your target is a road or runway,DetectionA target plate, nails, or the like may be installed on a road surface in a range where a vehicle is required, or a pile or the like may be used if it does not hinder traffic of a vehicle or the like.
[0117]
Next, FIG. 14 is a front view showing an embodiment in which a lightwave type distance measuring device is installed on the roof of a selected building among the buildings constructed on both sides of the track, and FIG. 15 is a plan view of FIG. is there.
[0118]
In the embodiment shown in FIGS. 14 and 15, among the
[0119]
On the other hand, along the
[0120]
Then, the lightwave type
[0121]
Other configurations and operations of the embodiment shown in FIGS. 14 and 15 are the same as those of the embodiment shown in FIGS.
[0122]
The building in which the lightwave type distance measuring device is installed may be the roof of a wooden house. When using a wooden house, it is preferable to be supported at an immovable position in the ground such as a pile.
[0123]
Install a lightwave distance measuring device on the rooftop of a building to reduce roadbed displacement.DetectionWhen mannedDetectionIs also possible, andDetectedThe results can also be transmitted wirelessly to a computer in the control room.
[0124]
Also,DetectionIf the target is a road, the lightwave type distance measuring device may be installed on the median strip, a support may be provided on the side of the road, or it may be installed on the roof of a nearby building.
[0125]
Next, FIG. 16 shows the roadbed displacement.Quantity detectionIt is a conceptual diagram which shows the Example which a means, an arithmetic processing part, and a display part differ.
[0126]
In the embodiment shown in FIG. 16, a unit of a lightwave type
[0127]
The lightwave type
[0128]
The
[0129]
On the other hand, in the
[0130]
The
[0131]
The
[0132]
The
[0133]
A
[0134]
A
[0135]
The TV monitor 90 installed in the
[0136]
In the embodiment shown in FIG. 16 as well, the displacement of the roadbedDetectionAnd display the value, and the position of the shield machine and the roadbed displacementDetectedFrom the value of the shield machineIn the plane positionCalculates the appropriate control value of, and maintains or corrects various excavation management values based on this appropriate control value, and can appropriately control the relevant part of the shield machine, so it is possible to minimize the roadbed displacement during shield excavation it can.
[0137]
In this embodiment, the image taken by the
[0138]
Further, the
[0139]
Furthermore, it is also possible to install a terminal device or a TV monitor on the face side to monitor the roadbed displacement.
[0140]
Furthermore, in the present invention, the displacement of the roadbed is changed by using an artificial satellite instead of the lightwave type distance measuring device.DetectionAlternatively, any device using a non-contact distance measuring device may be used.
[0141]
Further, the shield method can be applied to any method such as mud pressure, mud pressure, DOT, MF, and eccentric multi-axis.
[0142]
【The invention's effect】
As described above, in the method of the present invention, when constructing a shield tunnel at the lower part of a traffic route, a shield excavation management value is set in advance from the properties of the ground, and the shield is excavated based on this excavation management value,Measure the plane position of the shield machine,At any time before, during, or after the excavation of the shield, the amount of displacement of the ground surface or the roadbed is detected, and the appropriate control value of the shield machine at the relevant plane position is calculated from the amount of displacement, and this appropriate control is performed. Since the excavation management value is maintained or corrected based on the value and the operation of the shield machine is appropriately controlled, there is an effect that the displacement of the roadbed at the time of excavating the shield is extremely small, and the behavior of the unmanned and the roadbed is unmanned. This has the effect of being able to accurately grasp the situation, and further has the effect of reducing the time constraints of the installation work of the equipment for detecting roadbed displacement and reducing the construction cost.
[0143]
Also,In detecting the displacement amount of the ground surface or the roadbed, a plurality of fixed positions are provided at a position higher than the ground along the shield excavation route, and a non-contact type distance measuring device is installed at each of the fixed positions, and the ground on the excavation route line is installed. A plurality of measuring points are provided on the surface or in the vicinity of the roadbed, and the distance from the fixed position to the measuring point is measured by the distance measuring device at any time before, during, or after excavation of the shield. From the measured distance, calculate the vertical distance between the fixed position and the measuring point, and detect the displacement of the ground surface or roadbed during shield excavation from this vertical distanceSo thatThere is an effect that the ground surface or the roadbed at the time of shield excavation can be accurately measured using a non-contact type distance measuring device.
[0144]
Further, the device of the present inventionIs a digging management device used when constructing a shield tunnel,Shield machine position measuring means to measure the plane position of the shield machine, and roadbed displacement on the shield excavation routeThe amountNon-contact distance measurementDetectionRoadbed displacementQuantity detectionMeans and computerThe computer comprises:Shield machine based on excavation management value set in advance from the properties of the groundoperationFunction of the shield machine and the measured plane position of the shield machine and the displacement of the roadbed.In the plane positionCalculate the appropriate control value of the shield machine and maintain or correct the excavation control value based on this appropriate control value,operationHas a function of properly controlling the roadbed displacement management method of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view showing one embodiment when the present invention is applied to construct a shield tunnel below a roadbed of a track.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 shows the roadbed displacement in the embodiment shown in FIG.Quantity detectionIt is a top view which shows the installation state of the member which comprises a means.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a roadbed displacement.
FIG. 5 is a schematic diagram of roadbed displacement.
FIG. 6 shows the amount of subsidence on the roadbed surface when the roadbed subsidesDetectionIt is a figure showing a state.
FIG. 7 is an enlarged view of a portion B in FIG. 6;
FIG. 8 is a graph showing the amount of protrusion of the roadbed surface when the roadbed is raised;DetectionIt is a figure showing a state.
FIG. 9 is an enlarged view of a portion C in FIG. 8;
FIG. 10 is a flowchart of roadbed displacement management.
FIG. 11 is a diagram showing criteria for determining the position of the shield machine.
FIG. 12 Roadbed displacementQuantity detectionIt is a longitudinal section showing other examples of a pile in a means.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the pile.
Fig. 14 Roadbed displacement on the roof of the buildingQuantity detectionIt is a front view which shows the Example in which the lightwave type distance measuring device of the means is installed.
FIG. 15 shows the roadbed displacement shown in FIG.Quantity detectionIt is a top view which shows the installation state of the member which comprises a means.
FIG. 16 Subbase displacementQuantity detectionIt is a conceptual diagram which shows the Example which a means, an arithmetic processing part, and a display part differ.
[Explanation of symbols]
1 Chiyama
2 Roadbed
3 Roadbed surface
4-9 Members that make up the track
10 Overburden
11 Starting shaft of shield machine
13 Shield machine
32 segments
33 Shield Tunnel
35 Shield excavation route
36, 36a, 36b, ... roadbed displacementQuantity detectionPile for
37, 37a, 37b, ... the same target plate
38 to 42 stations
43DetectionFixed point for
44, 44a, 44b Lightwave distance measuring device as non-contact distance measuring device
45 Laser light
48 control room
49 Computer
50 Display
51 Terminal device
54 Embedding
55 Subsidence road surface
56 Uplifted roadbed surface
57 State without displacement of roadbed surface
58 Subsidence
59 Uplift condition
60 Precedent sinking
61 Leading uplift
62 Sinking on machine
63 Uplift on machine
64 Subsequent settlement
65 Subsequent bump
θa, θa 'displacement angle
Δx, Δx 'Displacement of laser beam
Δz Subsidence settlement
Δz 'Subbase uplift
70,73 Measurement pile for measuring roadbed displacement
81 Lightwave Distance Meter
82 Camera
84 Control Room
85 Computer
86 display
87 Operation panel
88 TV monitor
89 Terminal device
90 TV monitor
100-120 Steps for managing roadbed displacement by shield excavation
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