JP4206054B2 - Shield drilling assembly simultaneous construction method - Google Patents
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Description
本発明は、シールド工法におけるセグメントの組立方法に関し、特に、台形セグメントを用い、その組み立てをシールド掘進機の掘進と同時に並行して行えるようにしたシールド掘進組立同時施工法に関するものである。 The present invention relates to a method for assembling segments in a shield construction method, and more particularly to a shield excavation assembly simultaneous construction method using a trapezoidal segment so that the assembly can be performed simultaneously with the excavation of a shield excavator .
セグメント組立を掘進と同時に行う技術として、例えば次の特許文献に記載のものが知られている。
<特許文献1(特許第3104955号公報)>
推進を行うジャッキ中、シールド本体の設定推進力に必要なジャッキの本数が予め設定され、他方シールド本体の曲げモーメントが、ピッチング方向とヨーイング方向のモーメントから求められ、掘進中、セグメントを組立てる位置のジャッキの盛替えを行い、その盛替えジャッキ群P4を除いた他のジャッキを、盛替えジャッキ群P4を中心にその両側に設定推進力に必要な本数の負荷側ジャッキ群P1と残りのジャッキを制御側ジャッキ群P2,P3とに分割し、設定推進力及びピッチング方向とヨーイング方向のモーメントを基に、これら負荷側ジャッキ群P1に付与する負荷圧力と制御側ジャッキ群P2,P3に付与する制御圧力を設定し、爾後順次盛替えジャッキを替えながらセグメントを組立てると共にシールド本体を推進させる。
As a technique for performing segment assembly simultaneously with excavation, for example, a technique described in the following patent document is known.
<Patent Document 1 (Patent No. 3104955)>
During jacking, the number of jacks necessary for the set propulsion force of the shield body is set in advance, while the bending moment of the shield body is obtained from the moments in the pitching direction and yawing direction. Refill the jacks, and replace the other jacks except the replacement jack group P4 with the number of load side jack groups P1 and the remaining jacks required for the set propulsion force on both sides of the replacement jack group P4. The control-side jack groups P2 and P3 are divided into control pressures applied to the load-side jack groups P1 and the control-side jack groups P2 and P3 based on the set propulsive force and the moments in the pitching direction and yawing direction. Set the pressure, and then assemble the segment while changing the refill jack sequentially and push the shield body .
しかし、これによると、ジャッキを必ずグループ分割する必要があり、個々のジャッキ圧力を自由に設定することができない。そのためジャッキモーメントを効率的に設定できず、同能力のジャッキを装備するシールド掘進機では姿勢修正能力が低い。 However, according to this, it is necessary to divide the jacks into groups, and individual jack pressures cannot be set freely. For this reason, the jack moment cannot be set efficiently, and the shield machine equipped with the jack of the same ability has low posture correcting ability.
<特許文献2(特開平8−199972号公報)>
前胴部と、セグメントが組み立てられる後胴部とが前後方向にスライド可能なテレスコピック構造となっており、これら前胴部と後胴部が、スライドジャッキによりスライドすることにより機長が伸縮し、また前胴部に取り付けられるシールドジャッキのストロークが2リング分のセグメント幅より長く、急曲線区間では、前胴部と後胴部とを縮めシールド掘進機胴体部を短くして掘削とセグメント組立とを交互に行い、直線または緩曲線区間では、前胴部と後胴部とを伸ばしシールド掘進機胴体部を長くして複数のシールドジャッキのうち一部のシールドジャッキによりセグメントに反力を取りシールド掘進機を推進させつつ残りのシールドジャッキに対応する部分においてセグメントの組み立てを行うことにより掘削とセグメント組立とを同時に行う。
<Patent Document 2 (JP-A-8-199972)>
The front torso and the rear torso where the segments are assembled have a telescopic structure that can be slid in the front-rear direction. The stroke of the shield jack attached to the front trunk is longer than the segment width for two rings, and in the sharp curve section, the front trunk and the rear trunk are shortened and the shield machine body is shortened for excavation and segment assembly. Alternately, in a straight or gentle curve section, stretch the front and rear torso parts and lengthen the shield machine. By excavating and assembling the segment by assembling the segment in the part corresponding to the remaining shield jack while propelling the machine Carried out at the same time.
しかし、これによるとシールド掘進機の構造が複雑になり、設備費用が高価となる。 However, this complicates the structure of the shield machine and increases the equipment cost.
一方、台形セグメントのみを組み立ててセグメントリングを構成する技術として、特許文献3(特許第2835929号公報)や特許文献(特許第3276579号公報)等に記載のものがある。 On the other hand, as a technique for assembling a segment ring by assembling only a trapezoidal segment, there are those described in Patent Document 3 (Patent No. 2835929), Patent Document (Patent No. 3276579), and the like.
しかし、特許文献3のセグメント組立方法では、1枚の台形セグメントの長片側を完了リングの端面に固定し、次に2枚のセグメントで平行四辺形を構成してこれを単独セグメントに取り付け、以下同様に2枚のセグメントで平行四辺形を構成して先行するセグメントに隣接して取り付け、最後に1枚の台形セグメントで残余間隔を覆工して行うもので、通常の組立法であり、シールド掘進機の掘進とセグメント組立を並行して行う同時施工法ではない。
However, in the segment assembling method of
特許文献4のセグメント組立方法では、弧長の長い大型台形セグメントと、弧長の短い小型台形セグメントとを用い、小型台形セグメントを、先行して設置した大型台形セグメントの間の設置場所に搬送する際に、小型台形セグメントの台形の縮巾側のリング継手面側を、先行して設置した大型台形セグメントの間に一部が臨入する状態でトンネルの遠心方向に移動させて、つまりトンネル軸方向ではなく遠心方向へ挿入して小型台形セグメントを組み立てるもので、掘進ストロークが長くならないことを意図した通常の組立法であり、これもシールド掘進機の掘進とセグメント組立を並行して行う同時施工法ではない。
本発明の課題は、同じ台形セグメントを用いてその組立をシールド掘進機の掘進と並行して効率よく同時施工でき、しかも掘進組立サイクルの短縮と、同時施工中の安定した姿勢制御が可能なシールド掘進組立同時施工法を提供することにある。 An object of the present invention, can be efficiently co-construction the assembled using the same trapezoidal segments in parallel with the excavation of the shield machine, moreover shortening the excavation assembly cycle, capable of stable posture control during simultaneous construction shield It is to provide a method for simultaneous construction of excavation assembly .
本発明は、同一円周上に等間隔おいて配設された複数のジャッキを備え、これらのジャッキによってセグメントをシールド掘進機の掘進と同時に並行して順次組立てるシールド掘進組立同時施工法であって、短辺側が掘進前方に向く順向きとした複数の台形セグメントを、当該セグメントに対応するジャッキにより周方向に一つおきに順次組み立てながらこれと並行して、当該セグメントに対応しないジャッキの圧力を調整しつつシールド掘進機を掘進させる一次組立工程と、長辺側が掘進前方に向く逆向きとした複数の台形セグメントを当該セグメントに対応するジャッキにより、前記一つおきになっている順向きの台形セグメントの間に、シールド掘進機を停止させた状態で軸方向に挿入して、順向きの台形セグメントと組み立てる二次組立工程とを備えたことを特徴とする。 The present invention is a shield excavation assembly simultaneous construction method comprising a plurality of jacks arranged at equal intervals on the same circumference and sequentially assembling segments in parallel with the excavation of the shield excavator by these jacks. , a plurality of trapezoidal segments short side has a forward-facing front facing excavation, while sequentially assembled every other by circumferentially jack corresponding to the segment in parallel with this, the pressure of the jack which does not correspond to the segment The primary trapping process in which the shield excavator is excavated while adjusting, and a plurality of trapezoidal segments with the long side facing in the reverse direction facing the front of the excavation , by the jacks corresponding to the segments, the forward trapezoids that are alternated Secondary inserted between the segments with the shield machine stopped in the axial direction and assembled with the forward trapezoidal segment Characterized in that a standing step.
このような同時施工では、台形セグメントを使用した場合の問題点である掘進ストロークが長くなることについては、問題にならない。
すなわち、同時施工では、推進中に組み立てを行うため、必ず余裕ストロークが必要になる。最初のセグメントの組立開始は、セグメント幅以上必要であり、そこから組み立てを行うと、シールド掘進機の推進により組立セグメント数が増える毎にストロークが伸びる。
例えば、毎分50mmで掘進した場合、1セグメントの組立に4分かかるとして、3セグメントで600mm推進する。
従って、3セグメントを組み立てる場合、上記の余裕ストロークは必ず必要であり、台形セグメントの軸挿入のためのストロークの伸びは全く問題にならない。
In such simultaneous construction, there is no problem with a long excavation stroke, which is a problem when a trapezoidal segment is used.
That is, in the simultaneous construction, since the assembly is performed during the propulsion, an extra stroke is always required. The start of assembling the first segment requires more than the segment width, and when the assembly is performed from there, the stroke increases as the number of assembling segments increases due to the propulsion of the shield machine.
For example, when digging at 50 mm per minute, assuming that it takes 4 minutes to assemble one segment, it is propelled 600 mm by 3 segments.
Therefore, when assembling three segments, the above-mentioned marginal stroke is always necessary, and the elongation of the stroke for inserting the trapezoidal segment is not a problem at all.
一次組立工程では、順向きの台形セグメントに対応するジャッキを減圧後に引き戻し、その間、それ以外のジャッキにより既設セグメントリングで反力をとって姿勢制御しながら所要ストロークまで推進させて前記当該セグメントを組み立て、同時に次に組立てる順向き台形セグメントに対応するジャッキを減圧後に引き戻し、その間、それ以外のジャッキにより既設セグメントリングと先に組み立てた順向き台形セグメントとで反力をとって姿勢制御しながら更に推進させて次の順向き台形セグメントを組み立て、同時にさらに次に組立てる順向き台形セグメントに対応するジャッキの減圧後に引き戻しを行う。 In the primary assembly process, the jack corresponding to the forward trapezoidal segment is pulled back after depressurization, and during that time, the other segment of the jack is propelled to the required stroke while taking the reaction force with the existing segment ring and controlling the posture to assemble the segment . simultaneously pull back the jack corresponding to the forward-facing trapezoidal segments assembled next after decompression, during which further promote while attitude control taking a reaction force in a forward direction trapezoidal segments assembled to the existing segment ring and above the other jack Then, the next forward trapezoidal segment is assembled, and at the same time , the jack corresponding to the forward trapezoidal segment to be assembled next is decompressed and then pulled back.
先に組み立てた順向き台形セグメントで反力をとるジャッキは、既設セグメントリングで反力をとる推進ジャッキよりも低圧にしてそれに同調させる。 The jack that takes the reaction force in the forward trapezoidal segment that has been assembled earlier is tuned to a lower pressure than the propulsion jack that takes the reaction force in the existing segment ring.
ジャッキの引き戻しは、次の工程、
引き戻そうとするジャッキの引き戻し前に、現に推力を得ているジャッキによる第1のジャッキモーメントM1を算出するとともに、引き戻そうとするジャッキを除いたジャッキによる第2のジャッキモーメントM2を算出するジャッキモーメント算出工程と、
これら第1のジャッキモーメントM1と第2のジャッキモーメントM2とが同一になる推力バランスを、引き戻そうとするジャッキを除いたジャッキについて算出する推力バランス算出工程と、
その算出された推力バランスに従ってジャッキの圧力を制御しながら、引き戻そうとするジャッキを引き戻すジャッキ引き戻し工程とを備えている。
Pulling back the jack is the next step,
A jack moment calculating step of calculating a first jack moment M1 by a jack that is currently obtaining a thrust and calculating a second jack moment M2 by a jack excluding the jack to be pulled back before the jack to be pulled back is pulled back. When,
A thrust balance calculating step of calculating a thrust balance in which the first jack moment M1 and the second jack moment M2 are the same for a jack excluding the jack to be pulled back ;
A jack pulling back step of pulling back the jack to be pulled back while controlling the pressure of the jack according to the calculated thrust balance .
そのジャッキ引き戻し工程では、引き戻すジャッキの減圧所要時間とそれ以外のジャッキの加圧所要時間が同時間になるように、徐々に圧力を変更すると良い。 In the jack pull-back step, the pressure may be gradually changed so that the time required for decompressing the jack to be pulled back and the time required for pressurizing other jacks are the same time.
引き戻すジャッキを追加する場合は、先に組み立てた順向き台形セグメントで反力をとるジャッキを、既設セグメントリングで反力をとる推進ジャッキよりも低圧にしてそれに同調させながら、当該追加するジャッキを引き戻す。 When adding a jack to be pulled back, pull back the added jack while keeping the jack that takes the reaction force in the forward-facing trapezoid segment assembled earlier at a lower pressure than the propulsion jack that takes the reaction force in the existing segment ring. .
引き戻すジャッキを追加して推進する場合には、その前に現に推力を得ているジャッキによるモーメントを第1のジャッキモーメントM1、引き戻すジャッキを一部追加して推進する際に想定されるモーメントを第2のジャッキモーメントM2として算出する。 When propelling by adding a jack to be pulled back, the first jack moment M1 is the moment due to the jack that is actually gaining thrust, and the moment assumed when propelling by partially adding the jack to be pulled is the first. 2 is calculated as a jack moment M2.
引き戻したジャッキの一部を復帰させる場合には、そのジャッキを加圧しながらその他のジャッキ群を減圧して推力バランスを維持する When returning a part of the jack that has been pulled back, pressurize the jack and depressurize the other jacks to maintain the thrust balance.
順向きとした台形セグメントと逆向きとした台形セグメントとは実質的に同じセグメントを用いる。 The forward trapezoid segment and the reverse trapezoid segment use substantially the same segment.
本発明によれば次のような効果がある。
(1)掘進中において、1セグメントリングの半分のセグメントの並行組立が可能であるので、組立工程が従来に比べ効率化及び高速化され、施工コスト及び施工期間の低減が図れる。
(2)全セグメントを等分割した台形セグメントとすることができるので、セグメントのコスト低減ばかりでなく、セグメントの管理や取り扱い等の作業性が向上する。
(3)シールド掘進機の機長を、従来よりもセグメント幅相当分だけ長くすれば対応できるので、規模の小さい発進立坑や急曲線を含む一般的な工事にも適用することができる。
(4)セグメントの組立位置が分散されるため、推進ジャッキによる偏荷重がなく、モーメントが一方向に偏らない。そのため、シールド掘進機の変形やセグメントクラック等の品質への影響が少ない。また、高水圧下や急曲線施工にも対応可能である。
(5)適度な高速化であり、作業員への労働負担が小さく、安全に作業できる。
(6)シールド機長が従来のシールド掘進機より長くなるが、同時施工に限れば他のシールドマシンに比べて機長が短くなり、急曲線施工も中折れ機構の装備程度で可能になる。
The present invention has the following effects.
(1) During excavation, half of the segments of one segment ring can be assembled in parallel, so that the assembly process is more efficient and faster than in the past, and the construction cost and construction period can be reduced.
(2) Since the trapezoidal segment can be obtained by equally dividing all segments, not only the cost of the segment is reduced, but also the workability of segment management and handling is improved.
(3) Since the length of the shield machine can be increased by increasing the length of the shield machine by an amount corresponding to the segment width, it can be applied to general construction including a small start shaft and a sharp curve.
(4) Since the assembly positions of the segments are dispersed, there is no uneven load due to the propulsion jack, and the moment is not biased in one direction. Therefore, there is little influence on quality, such as a deformation of a shield machine and a segment crack. It can also handle high water pressure and sharp curve construction.
(5) The speed is increased moderately, the labor burden on the worker is small, and the work can be performed safely.
(6) Although the shield machine length is longer than the conventional shield machine, if it is limited to simultaneous construction, the machine length will be shorter than other shield machines, and sharp curve construction will be possible with the provision of a middle folding mechanism.
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1(A)において、シールド掘進機1は、前面にカッタ2を有する前胴部1Aが、内部でセグメント組立を行う後胴部1Bに対して、中折れ機構3にて向きを自在に変更できるようになっている。
In FIG. 1 (A), the
シールド掘進機1は、図1(B)に示すように、同一円周上に等間隔に配置されたn個のジャッキ4の全部又は一部が、組み立てたセグメント5で反力をとって伸長することにより推進される。
As shown in FIG. 1 (B), the
本発明では、図3に示すように、1リングを任意の個数に等分割した同じ台形セグメント5を用いるが、その組立は、1リングにおいて隣り合うセングメントの向きが交互に入れ替わるように、1リングの組立を一次組立工程と二次組立工程の二工程に分けて行う。
In the present invention, as shown in FIG. 3, the
すなわち、一次組立工程では、図3に示すように、台形セグメント5の向きを、その短辺側が掘進前方(切羽側)に向く順向きとして周方向に一つおきに組み立てる。その組立は、後述するようにシールド掘進機1を掘進させながら並行して行う。ただし、組立順序は自由である。以下、順向きとした台形セグメントには符号5aを付す。
That is, in the primary assembling step, as shown in FIG. 3, every other
二次組立工程では、図4に示すように、台形セグメント5の向きを、その長辺側が掘進前方(切羽側)に向く逆向きとして、一つおきになっている順向きの台形セグメント5aの間に軸方向に挿入して組み立てる。その組立は、シールド掘進機1を停止させた状態で行う。この場合も組立順序は自由である。以下、逆向きとした台形セグメントには符号5bを付す。
In the secondary assembly process, as shown in FIG. 4, the direction of the
次に、一次組立工程及び二次組立工程の具体例について、図5〜図13を参照して詳述する。なお、これら各図において、(A)は、シールド掘進機1の周方向に配置されたジャッキ群を時計方向に順に番号を付して示し、(B)は、ジャッキの伸縮状態をセグメントと共に示す。(A)中に黒丸で示したのは、その圧力を制御することでシールド掘進機1の推進及び姿勢制御を行うメインのジャッキを表すので、これを「推進ジャッキ」と称し、符号4aを付す。白丸で示したのは、減圧して引き戻し中又は引き戻し完了したジャッキを表すので、これを「引き戻しジャッキ」と称し、符号4bを付す。ハッチング入りの丸で示したのは、低圧にして推進ジャッキ4aに同調させる補助の(先に組み立てたセグメントへ押し付けて推進補助を行う)ジャッキを表すので、これを「低圧ジャッキ」と称し、符号4cを付す。
Next, specific examples of the primary assembly process and the secondary assembly process will be described in detail with reference to FIGS. In each of these drawings, (A) shows a group of jacks arranged in the circumferential direction of the
<一次組立工程>
図5に示すように、既設セグメントリングに反力をとって第1ストロークST1到達後、1ピース目のセグメントの組立範囲に当たる6番から10番のジャッキの減圧を開始する。この間、その他の推進ジャッキ4aの圧力を調整してシールド掘進機1のモーメントを維持する。
<Primary assembly process>
As shown in FIG. 5, the reaction force is applied to the existing segment ring, and after reaching the first stroke ST1, the decompression of the 6th to 10th jacks corresponding to the assembly range of the first piece segment is started. During this time, the pressure of the
図1(B)のMは、シールド掘進機1の推進を行っているジャッキ群4の合成モーメントによるX−Y座標系の合力作用点を示す。ここで、1番目からn番目までのジャッキが、シールド掘進機中心Oから同じ半径Rで配置され、i番目のジャッキの取付角度をθi、その推力をPiとする。この推力Piを公知の方法で検出すると、合成したジャッキモーメントのX成分MXは次の(1)式、Y成分MYは(2)式で与えられる。
M in FIG. 1B indicates the resultant action point of the XY coordinate system by the combined moment of the
合力作用点Mがそこからずれないような推力割合となるように、すなわち所定モーメントを維持するようにジャッキ群の圧力を制御しながら、引き戻そうとするジャッキを減圧していく。 The jack to be pulled back is decompressed while controlling the pressure of the jack group so that the resultant force point M does not deviate from the resultant force ratio, that is, while maintaining a predetermined moment.
図5に示すように、6番から10番のジャッキ4bは減圧完了後、引き戻すが、この間も推進ジャッキ4aの圧力を調整してシールド掘進機1の姿勢を制御する。なお、この場合の第1ストロークST1はセグメント6の前後幅Wよりも短い。
As shown in FIG. 5, the 6th to
図6に示すように、6番から10番のジャッキの引き戻しが完了し、第2ストロークST2を確保したら、当該組立範囲において1ピース目の順向きセグメント5aの組立を開始する。
As shown in FIG. 6, when the 6th to 10th jacks are pulled back and the second stroke ST2 is secured, assembly of the
その組立開始と同時に、2ピース目の組立範囲に当たる22〜24、1、2番のジャッキの減圧をモーメントを維持しながら開始する。このときも、上記と同様に、合力作用点Mがそこからずれないような推力割合となるように、すなわち所定モーメントを維持するようにジャッキ群の圧力を制御しながら、引き戻そうとするジャッキを減圧していく。減圧完了後、姿勢制御しながら22〜24、1、2番のジャッキ4bを引き戻す。
Simultaneously with the start of the assembly, the decompression of the jacks Nos. 22 to 24, 1 and 2 corresponding to the assembly range of the second piece is started while maintaining the moment. Also at this time, as described above, the jack to be pulled back is reduced while controlling the pressure of the jack group so that the resultant force point M does not deviate from the resultant force ratio, that is, while maintaining the predetermined moment. I will do it. After completion of decompression, the
図7に示すように、1ピース目の順向きセグメント5aの組立完了後、このセグメント5aの短辺側の端面に対向する7〜9番のジャッキを低圧ジャッキ4cとしてこのセグメント5aに押し付け、推進ジャッキ4aに同調させる。
As shown in FIG. 7, after the assembly of the forward-facing
図2(A)は、このときにシールド掘進機1の推進を行っている推進ジャッキ群の合成モーメントによるX−Y座標系の合力作用点を、図1(B)と同様に示す。この合力作用点がずれないような推力割合となるように、推進ジャッキ4aの圧力を制御しながら、予め設定した圧力になるまで低圧ジャッキ4cを加圧し、低圧推進させる。
FIG. 2A shows the resultant action point of the XY coordinate system by the combined moment of the propulsion jack group that is propelling the
図8に示すように、2ピース目の順向きセグメント5aの組立を開始し、それと同時に次の組立範囲に当たる14〜18番のジャッキの減圧をモーメントを維持しながら開始する。減圧完了後、姿勢制御しながら14〜18番のジャッキ4bを引き戻す。
As shown in FIG. 8, the assembly of the
図9に示すように、2ピース目の順向きセグメント5aの組立完了後、このセグメント5aの短辺側の端面に対向する23、24、1番のジャッキを低圧ジャッキ4cとしてこのセグメント5aに押し付け、推進ジャッキ4aに同調させる。
As shown in FIG. 9, after the assembly of the forward-facing
図2(B)は、このときにシールド掘進機1の推進を行っているジャッキ群4の合成モーメントによるX−Y座標系の合力作用点を、図1(B)と同様に示す。この合力作用点がずれないような推力割合となるように、図9の推進ジャッキ4aの圧力を制御しながら、予め設定した圧力になるまで新たに追加した低圧ジャッキ4cを加圧し、低圧推進させる。
FIG. 2B shows the resultant action point of the XY coordinate system by the combined moment of the
図10に示すように、3ピース目の順向きセグメント5aの組立を開始し、その組立完了後、このセグメント5aの短辺側の端面に対向する15〜17番のジャッキを低圧ジャッキ4cとしてこのセグメント5aに押し付け、モーメントを維持するように推進ジャッキ4aに同調させる。同調完了後、推進ジャッキ4aの圧力を制御しながら、同様に予め設定した圧力になるまで低圧ジャッキ4cを加圧し、低圧推進させる。第3ストロークST3に到達したところで一次組立工程に伴う掘進完了となる。
As shown in FIG. 10, the assembly of the forward-facing
<二次組立工程>
図11に示すように、掘進完了と同時に、次の組立範囲に当たる11〜13番のジャッキを引き戻し、4ピース目のセグメントを逆向きセグメント5bとして組み立てる。その組立完了後、10〜14番のジャッキを伸長する。
<Secondary assembly process>
As shown in FIG. 11, simultaneously with the completion of excavation, the 11th to 13th jacks corresponding to the next assembly range are pulled back and the fourth piece segment is assembled as the
図12に示すように、次の組立範囲に当たる3〜5番のジャッキを引き戻し、5ピース目のセグメントを逆向きセグメント5bとして組み立てる。その組立完了後、2〜6番のジャッキを伸長する。
As shown in FIG. 12, the 3rd to 5th jacks corresponding to the next assembly range are pulled back, and the fifth piece segment is assembled as the
図13に示すように、次の組立範囲に当たる19〜21番のジャッキを引き戻し、6ピース目のセグメントを逆向きセグメント5bとして組み立てる。その組立完了後、18〜22番のジャッキを伸長して1リングの組立を完了する。
As shown in FIG. 13, the 19th to 21st jacks corresponding to the next assembly range are pulled back, and the sixth piece segment is assembled as the
図14は、上記のようにセグメントを6分割、ジャッキ本数を24本とした場合のジャッキ分割とジャッキ配列の関係を示す。この場合、リング間ボルト数は24個としている。 FIG. 14 shows the relationship between the jack division and the jack arrangement when the segment is divided into six and the number of jacks is 24 as described above. In this case, the number of bolts between rings is 24.
次に、ジャッキの圧力制御について説明する。
引き戻さないジャッキ群に対する圧力制御を次のようにすると、姿勢制御をより効率的に行える。
Next, jack pressure control will be described.
If the pressure control for the jack group that is not pulled back is performed as follows, the posture control can be performed more efficiently.
引き戻さないジャッキ群(推進ジャッキ群)のなかで推力割合が最大推力となるジャッキ(1以上)を選定してその圧力を最大とし、このジャッキによる推力を検出してその検出推力を基準にこれ以外のジャッキの目標推力を算出し、これを維持するようにジャッキ群の圧力を総合的に制御する。 Select the jack (1 or more) with the maximum thrust ratio among the jack groups that do not pull back (propulsion jack group), maximize the pressure, detect the thrust by this jack, and use the detected thrust as a reference The target thrust of the jack is calculated, and the pressure of the jack group is comprehensively controlled so as to maintain the target thrust.
その制御の具体例について説明する。
図15はジャッキ群を制御する制御系を示し、油圧ポンプ6からの油圧は、制御装置7にて制御される流量制御弁8にて流量制御され、元圧検出用圧力センサ9にて元圧を検出されながら、各ジャッキ4へ分配される。その分配される油圧は、制御装置7にて制御される圧力制御弁(電磁比例減圧弁)10にて個々に圧力制御されるとともに、ジャッキ圧検出用圧力センサ11にて個々に圧力を検出される。シールド掘進機1の姿勢はジャイロ等の姿勢検出器12により検出され、演算装置(パーソナルコンピュータ)13に入力される。制御装置7はこの演算装置13に従った制御動作を行う。このような制御系により次のような手順で制御する。
A specific example of the control will be described.
FIG. 15 shows a control system for controlling the jack group. The hydraulic pressure from the
(1)姿勢検出器12によりシールド掘進機1の水平方向、鉛直方向の姿勢角を検出し、演算装置13に送る。
(1) The
(2)演算装置13では、図16に示すように目標方向との偏差を求め、その偏差を修正するジャッキ操作点Qを求める。更に、図17に示すようにジャッキ操作点Qから各ジャッキ(グループ分けした場合には、各グループ)の推力割合(全推力のうちの何割を当該ジャッキに分担させるかを決める割合)を求め、その結果を制御装置7に送る。
(2) The arithmetic unit 13 obtains a deviation from the target direction as shown in FIG. 16, and obtains a jack operation point Q for correcting the deviation. Furthermore, as shown in FIG. 17, the thrust ratio of each jack (each group when each group is divided) is determined from the jack operating point Q (the ratio that determines what percentage of the total thrust is shared by the jack). The result is sent to the
(3)制御装置7では、推力割合から最大推力とされたジャッキ(1以上)を検索し、そのジャッキの圧力制御弁10を油圧回路の最大使用圧力に設定し、このジャッキを推力検出対象とする。
(3) The
(4)シールド掘進機1を所定の速度で推進させながら、推力検出対象としたジャッキ4の圧力を圧力センサ11で検出して、その検出圧力を演算装置13に送り、推力検出対象としたジャッキ4の現在の推力を求める。
(4) While propelling the
(5)その現在の推力と(2)で求めた推力割合とから、推力検出対象以外のジャッキの目標推力を演算装置13で演算し、その演算結果を制御装置7へ送って、目標推力を維持するように圧力制御弁10を制御する(目標圧力になるように閉ループ制御する)。
(5) The target thrust of the jack other than the thrust detection target is calculated by the calculation device 13 from the current thrust and the thrust ratio obtained in (2), and the calculation result is sent to the
以上を連続的に繰り返すことにより、シールド掘進機1は、常に目標方向に向かうようにジャッキの圧力が自動制御されて推進する。
By continuously repeating the above, the
上記における推力割合は、推力検出対象のジャッキを最大とし、その他のジャッキはこれを基準にその何%かで設定する。このようにすると、圧力制御を行うためにジャッキを任意にグループ分けすることができ、またその圧力を自由に設定することができる。図17に示すように、最大推力とするジャッキを基準に、その反対側のジャッキを最小推力として、基準とした最大推力のジャッキの円周方向の両側につき、最小推力のジャッキに向かった直線的に滑らかな推力勾配となるように設定すれば、ジャッキモーメントを効率よく発生できる。 The thrust ratio in the above is set to a maximum of the jack of the thrust detection target, and the other jacks are set at some% based on this. If it does in this way, in order to perform pressure control, a jack can be arbitrarily grouped and the pressure can be set up freely. As shown in FIG. 17, with reference to the jack with the maximum thrust as the reference, the jack on the opposite side is the minimum thrust, and the straight line toward the jack with the minimum thrust is provided on both sides in the circumferential direction of the jack with the maximum thrust based on the reference. If a smooth thrust gradient is set, jack moment can be generated efficiently.
上述したような同時施工において、ジャッキ群のなかから、セグメント組立を行う部分のジャッキを引き戻す場合、図18及び図19に示すような手順で引き戻し操作を行う。図18は各ピースについて共通な手順を示し、図19は複数のピース間において並行処理を示す。なお、この場合も、ジャッキ群の推力分担は、図17に示したような推力勾配となるように設定する。 In the simultaneous construction as described above, when pulling back a jack for a segment assembly from a group of jacks, a pull-back operation is performed according to the procedure shown in FIGS. FIG. 18 shows a common procedure for each piece, and FIG. 19 shows parallel processing among a plurality of pieces. Also in this case, the thrust sharing of the jack group is set to have a thrust gradient as shown in FIG.
図18のフローチャートのステップS11において、セグメントの組み立てに当たり、引き戻そうとするジャッキの引き戻しを実行する前に、現に推力を得ている推進ジャッキ群によるジャッキモーメントを前述した(1)式及び(2)式から求める。この求められたX成分とY成分のジャッキモーメント(引き戻し前のジャッキモーメント)を説明の便宜上「第1のジャッキモーメントM1」とする。 In step S11 of the flowchart of FIG. 18, before executing the pullback of the jack to be pulled back when assembling the segments, the jack moments by the propulsion jack group that is actually obtaining the thrust are expressed by the above-described formulas (1) and (2). Ask from. The obtained jack moment of the X component and the Y component (jack moment before pulling back) is referred to as “first jack moment M1” for convenience of explanation.
図20はこの時点での推力分担を示し、付記した「100」、「80」、「60」の数字は、最大推力の推進ジャッキの推力を「100%」として、当該推進ジャッキに「80%」、「60%」の推力分担をさせていることを表している。この図の例では、第10番目の推進ジャッキを「100%」として、第4番目が「80%」、第1番目が「60%」となっていることを表している。このとき、第1のジャッキモーメントM1はやや上向きのモーメントになっている。 FIG. 20 shows the thrust sharing at this time point. The numbers “100”, “80”, and “60” added here indicate that the thrust of the maximum thrust propulsion jack is “100%” and “80% ”,“ 60% ”thrust sharing. In the example of this figure, the tenth propulsion jack is “100%”, the fourth is “80%”, and the first is “60%”. At this time, the first jack moment M1 is a slightly upward moment.
次のステップS12においては、引き戻そうとするジャッキを除いたジャッキ(推進ジャッキ群)によるジャッキモーメント(引き戻し後に想定されるジャッキモーメント)を求める。この求められたX成分とY成分のジャッキモーメントを説明の便宜上「第2のジャッキモーメントM2」とする。 In the next step S12, the jack moment (jack moment assumed after pulling back) by the jack (propulsion jack group) excluding the jack to be pulled back is obtained. The obtained jack moments of the X component and the Y component are referred to as “second jack moment M2” for convenience of explanation.
図21はこの場合の想定図で、引き戻さないジャッキ(推進ジャッキ群)の推力分担を変えずに計算した場合のジャッキモーメントM2が、下向きのモーメントとなることを表している。 FIG. 21 is an assumption diagram in this case, and shows that the jack moment M2 when calculated without changing the thrust sharing of the jack (propulsion jack group) that is not pulled back is a downward moment.
図18における次のステップS13において、第1のジャッキモーメントM1と第2のジャッキモーメントM2とが同一になる推力バランス、つまり引き戻さないジャッキ(推進ジャッキ群)についての新たな推力割合(新たな推力分担)を求める。 In the next step S13 in FIG. 18, the thrust balance in which the first jack moment M1 and the second jack moment M2 are the same, that is, a new thrust ratio (new thrust sharing) for jacks (propulsion jack group) that are not pulled back. )
図22は求められた新たな推力分担を表す。この図の例では、第6番目の推進ジャッキを「100%」として、第4番目を「60%」、第1番目を「20%」とすることを表している。これににより第2のジャッキモーメントM2は第1のジャッキモーメントM1と同様に上向きのモーメントになっている。 FIG. 22 shows the calculated new thrust sharing. In the example of this figure, the sixth propulsion jack is “100%”, the fourth is “60%”, and the first is “20%”. As a result, the second jack moment M2 is an upward moment in the same manner as the first jack moment M1.
次のステップS14において、ステップS13で求められた推力バランスとなるようにジャッキの圧力を徐々に制御するとともに、引き戻し対象のジャッキの圧力を徐々に減圧する。ここまで(ステップS11〜S14)が徐々に減圧してジャッキを引き戻すための動作で、図23にこのときの推力バランス制御の模式図を示す。 In the next step S14, the jack pressure is gradually controlled so as to achieve the thrust balance obtained in step S13, and the jack pressure to be pulled back is gradually reduced. The steps so far (steps S11 to S14) are operations for gradually depressurizing and pulling back the jack, and FIG. 23 shows a schematic diagram of thrust balance control at this time.
次に、ステップS15においてジャッキを引き戻し、ステップS16においてセグメントを組み立てる。 Next, the jack is pulled back in step S15, and the segments are assembled in step S16.
図18のステップS17において、引き戻すジャッキのうちの一部を低圧ジャッキ4cとして追加推進する前に、現に推力を得ている推進ジャッキ群4aにより第1のジャッキモーメントM1を前記の(1)式及び(2)式から求める。
In step S17 of FIG. 18, before a part of the jack to be pulled back is additionally propelled as the
ステップS18において、上記の低圧ジャッキ4cを一部追加して推進する際に想定される第2のジャッキモーメントM2を求める。
In step S18, a second jack moment M2 assumed when a part of the low-
次のステップS19において、第1のジャッキモーメントM1と第2のジャッキモーメントM2とが同一になる推力バランスを求める。 In the next step S19, a thrust balance is obtained at which the first jack moment M1 and the second jack moment M2 are the same.
次のステップS20において、引き戻したジャッキ4bの一部を復帰させるために低圧ジャッキ4cとして追加して加圧しながら、ステップS19で求められた推力バランスとなるように、推進ジャッキ群4aの圧力を徐々に低下させて推進する。ここまで(ステップS17〜S20)が引き戻しジャッキと推進ジャッキとを同調させながらの低圧推進動作である。
In the next step S20, the pressure of the
本発明では、前ピースのセグメントの組立と同時に次ピースの組立範囲のジャッキの減圧引き戻しが可能になるため、図19に示すように、次ピース以降の組立については、前ピースのセグメント組立工程と工程の一部を同時並行して行うことができるため、組立サイクルの一層の短縮が可能となる。 In the present invention, the jack in the assembly range of the next piece can be decompressed and pulled back simultaneously with the assembly of the segment of the front piece. Therefore, as shown in FIG. Since some of the steps can be performed in parallel, the assembly cycle can be further shortened.
図32に、掘進速度やセグメント幅やジャッキストローク等を次の表1のような条件にして、本発明の組立方法を通常セグメントによる従来の組立方法と比較した施工サイクルのタイムチャートを示す。 FIG. 32 shows a time chart of a construction cycle in which the assembling method of the present invention is compared with the conventional assembling method using a normal segment under the conditions shown in Table 1 below such as the excavation speed, the segment width, and the jack stroke.
この図に示すように、従来では3ピース目の減圧開始で1サイクルの掘進が終了するのに対し、本発明では、3ピース目の組立完了で1サイクルの掘進が終了するので、従来よりも時間短縮できる。 As shown in this figure, in the prior art, one cycle of excavation is completed when the third piece starts to be depressurized, whereas in the present invention, one cycle of excavation is completed when the third piece is assembled. Time can be shortened.
ジャッキを上記のようにして引き戻し、追加推進させれば、シールド掘進機1の姿勢変化、モーメント変動、速度変動を最小限に抑え安定した掘進が可能となるので、この方法は、同時施工法に広範囲に適用できる。しかも、図23に示すように、引き戻しジャッキ群を減圧する目標圧力−Pと、推進ジャッキ群を加圧する目標圧力+Pとの目標到達時間を同一にすることで、圧力変動時の推力及びモーメントの変動を極力小さくすることができる。
If the jack is pulled back and further propelled as described above, stable excavation is possible while minimizing the attitude change, moment fluctuation, and speed fluctuation of the
そこで、減圧と加圧の圧力変更の時間調整も行う場合の例を次に説明する。
図24において、シールド掘進機の円周方向にジャッキが10個配置されているとして、いまその中の第1番目から第3番目までを推進ジャッキ群、第4番目から第6までを引き戻しジャッキ群、第7番目から第10番目までを推進ジャッキ群とする。そして、次のように定義したうえ、動作の流れを図24〜図32を参照して順次説明する。
Therefore, an example in which time adjustment for pressure change between decompression and pressurization is also performed will be described below.
In FIG. 24, assuming that 10 jacks are arranged in the circumferential direction of the shield machine, the first to third jacks are propulsion jacks, and the fourth to sixth jacks are pulled back. The 7th to 10th are jacking jacks. And after defining as follows, the flow of operation | movement is demonstrated sequentially with reference to FIGS.
PG1:動作開始時の推力バランス
PG2:動作完了時の推力バランス
M1:PG1により発生するシールド掘進機の第1のモーメント(水平成分MX、垂直成分MY)
M2:PG2により発生するシールド掘進機の第2のモーメント
M:圧力変更過程中のシールド掘進機のモーメント
PG1: Thrust balance at the start of operation PG2: Thrust balance at the completion of operation M1: First moment of the shield machine generated by PG1 (horizontal component M X , vertical component M Y )
M2: second moment of shield machine generated by PG2 M: moment of shield machine during pressure change process
(1)引き戻しに当たり初期値の算出(図24参照)
動作開始時に各ジャッキの圧力と伸び速度Vを検出し、推力バランスPG1と、それにより発生するシールド掘進機の第1のモーメントM1(MX、MY)、及びジャッキへの油圧供給源である油圧ポンプの吐出量を算出する。
(1) Calculation of initial values for pullback (see FIG. 24)
The pressure and extension speed V of each jack are detected at the start of operation, and the thrust balance PG1, the first moment M1 (M X , M Y ) of the shield machine generated thereby, and the hydraulic pressure supply source to the jack The discharge amount of the hydraulic pump is calculated.
(2)引き戻しのための目標値の設定(図25参照)
引き戻しジャッキ群を除く推進ジャッキ群による第1のモーメントM1と同等の第2のモーメントM2を発生させる推力バランスPG2を設定する。
(2) Setting of target value for pull back (see FIG. 25)
A thrust balance PG2 for generating a second moment M2 equivalent to the first moment M1 by the propulsion jack group excluding the pullback jack group is set.
(3)引き戻しのための圧力の変更(図26参照)
モーメントMが変化しないように、つまりM=M1を維持するように推進ジャッキ群の加圧量+ΔPと引き戻しジャッキ群の減圧量−ΔPを調整しながら、任意に設定した目標時間Tをかけて各ジャッキの圧力を同時に徐々に変更する。
(3) Change of pressure for pulling back (see FIG. 26)
While adjusting the pressurization amount + ΔP of the propulsion jack group and the depressurization amount -ΔP of the pullback jack group so that the moment M does not change, that is, M = M1, each time is taken over an arbitrarily set target time T. Change jack pressure gradually at the same time.
(4)引き戻し完了(図27参照)
目標時間Tをかけた圧力調整により目標値に到達したら、圧力変更処理が完了する。
(4) Retraction completed (see FIG. 27)
When the target value is reached by the pressure adjustment over the target time T, the pressure changing process is completed.
(5)追加推進開始(図28参照)
引き戻した一部のジャッキ「追加推進ジャッキ群」という)を復帰させて推進する追加推進を開始するに当たり、推力バランスPG1と、それにより発生するシールド掘進機の第1のモーメントM1(MX、MY)、及びジャッキへの油圧供給源である油圧ポンプの吐出量を算出する。
(5) Additional promotion started (see Figure 28)
In starting the additional propulsion in which a part of the pulled-back jacks (referred to as “additional propulsion jack group”) is returned and propelled, the thrust balance PG1 and the first moment M1 (M X , M Y ), and the discharge amount of the hydraulic pump that is the hydraulic pressure supply source to the jack is calculated.
(6)追加推進のための目標値の設定(図29参照)
追加推進ジャッキ群の推力を任意に設定し、これと推進ジャッキ群による第1のモーメントM1と同等の第2のモーメントM2を発生させる推力バランスPG2を設定する。
(6) Target value setting for additional promotion (see Figure 29)
The thrust of the additional propulsion jack group is arbitrarily set, and the thrust balance PG2 for generating this and the second moment M2 equivalent to the first moment M1 by the propulsion jack group is set.
(7)追加推進のための圧力の変更(図30参照)
モーメントMが変化しないように、つまりM=M1を維持するように追加推進ジャッキ群の加圧量+ΔPと推進ジャッキ群の減圧量−ΔPを調整しながら、任意に設定した目標時間Tをかけて各ジャッキの圧力を同時に徐々に変更する。
(7) Pressure change for additional propulsion (see Figure 30)
While adjusting the pressurization amount + ΔP of the additional propulsion jack group and the depressurization amount −ΔP of the propulsion jack group so that the moment M does not change, that is, M = M1, the target time T set arbitrarily is taken. Gradually change the pressure on each jack at the same time.
(8)追加推進完了(図31参照)
目標時間Tをかけた圧力調整により目標値に到達したら、圧力変更処理が完了する。
(8) Additional promotion completed (see Figure 31)
When the target value is reached by the pressure adjustment over the target time T, the pressure changing process is completed.
このように減圧の所要時間と加圧の所要時間が同じなるように圧力変更を行うと、次のような効果がある。
(a)一定時間をかけて緩やかに圧力を変更するため、油圧系統内の衝撃がなく、圧力及び速度が変動しない。
(b)モーメントが変化しないため、シールド掘進機の姿勢が変動しない。
(c)上記により同時施工時中の安定した切羽管理(切羽土圧の保持等)と正確な掘進方向の管理が可能になる。
なお、掘進速度については、速度計を検出器として閉ループ制御を行うことにより、一層高精度な管理ができる。
When the pressure is changed so that the time required for pressure reduction and the time required for pressurization are the same, the following effects are obtained.
(A) Since the pressure is gradually changed over a certain period of time, there is no impact in the hydraulic system, and the pressure and speed do not fluctuate.
(B) Since the moment does not change, the attitude of the shield machine does not change.
(C) By the above, stable face management (maintenance of face earth pressure, etc.) and accurate excavation direction management during simultaneous construction becomes possible.
The excavation speed can be managed with higher accuracy by performing closed loop control using a speedometer as a detector.
1 シールド掘進機
1A 前胴部
1B 後胴部
2 カッタ
3 中折れ機構
4、4a、4b、4c ジャッキ
5、5a、5b セグメント
6 油圧ポンプ
7 制御装置
8 流量制御弁
9 元圧検出用圧力センサ
10 圧力制御弁
11 ジャッキ圧検出用圧力センサ
12 姿勢検出器
13 演算装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
短辺側が掘進前方に向く順向きとした複数の台形セグメントを、当該セグメントに対応するジャッキにより周方向に一つおきに順次組み立てながらこれと並行して、当該セグメントに対応しないジャッキの圧力を調整しつつシールド掘進機を掘進させる一次組立工程と、
長辺側が掘進前方に向く逆向きとした複数の台形セグメントを当該セグメントに対応するジャッキにより、前記一つおきになっている順向きの台形セグメントの間に、シールド掘進機を停止させた状態で軸方向に挿入して、順向きの台形セグメントと組み立てる二次組立工程とを備えたことを特徴とするシールド掘進組立同時施工法。 A shield excavation assembly simultaneous construction method comprising a plurality of jacks arranged at equal intervals on the same circumference, and assembling the segments sequentially in parallel with the excavation of the shield excavator by these jacks,
A plurality of trapezoidal segments short side has a forward-facing front facing excavation, in parallel to this while sequentially assembled every other by a jack that corresponds to the segment in the circumferential direction, adjusting the pressure of the jack which does not correspond to the segment While the primary assembly process to dig the shield machine,
A plurality of trapezoidal segments with the long side facing the front of the excavation are reversed, and the shield excavator is stopped between the alternate forward trapezoidal segments by the jack corresponding to the segment. insert in the axial direction, the shield assembly simultaneous construction methods, characterized in that a secondary assembly process for assembling a trapezoidal segment forward direction.
引き戻そうとするジャッキの引き戻し前に、現に推力を得ているジャッキによる第1のジャッキモーメントM1を算出するとともに、引き戻そうとするジャッキを除いたジャッキによる第2のジャッキモーメントM2を算出するジャッキモーメント算出工程と、
これら第1のジャッキモーメントM1と第2のジャッキモーメントM2とが同一になる推力バランスを、引き戻そうとするジャッキを除いたジャッキについて算出する推力バランス算出工程と、
その算出された推力バランスに従ってジャッキの圧力を制御しながら、引き戻そうとするジャッキを引き戻すジャッキ引き戻し工程と、
を備えていることを特徴とする請求項2または3に記載のシールド掘進組立同時施工法。 Pulling back the jack is the next step,
A jack moment calculating step of calculating a first jack moment M1 by a jack that is currently obtaining a thrust and calculating a second jack moment M2 by a jack excluding the jack to be pulled back before the jack to be pulled back is pulled back. When,
A thrust balance calculating step of calculating a thrust balance in which the first jack moment M1 and the second jack moment M2 are the same for a jack excluding the jack to be pulled back ;
A jack pulling back step of pulling back the jack to be pulled back while controlling the pressure of the jack according to the calculated thrust balance ;
Shield assembly simultaneous construction method according to claim 2 or 3, characterized in that it comprises a.
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