JP4366304B2

JP4366304B2 - セグメントピース測定装置およびシールド情報管理システム

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Publication number: JP4366304B2
Application number: JP2004361501A
Authority: JP
Inventors: 由隆新家; 知英後藤; 友章竹内; 秀信中井; 晃高橋; 計夫高見沢; 英也大久保; 憲伊東
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Tokyo Electric Power Services Co Ltd
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Tokyo Electric Power Services Co Ltd
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: JP2005273445A

Description

本発明は、道路、鉄道、上下水道などのトンネル工事、もしくはガス導管・電力や通信ケーブルなどを収容するトンネル工事の内、シールド工法におけるセグメントの情報を測定する装置及び測定した情報を管理するシステムに関する。

図６を参照して、従来技術によるセグメントピース計測の実施の流れを説明する。

シールド工法におけるセグメント覆工法に用いるセグメントピースの応力計測は、シールドマシン掘進に伴う反力や外圧の影響を評価して施工管理やトンネル供用後の安全管理に反映させることを目的としている。

測定器の設置方法は、製造工場におけるセグメントピース製作時に、予め土圧計１１や鉄筋計１２などの測定目的に適したセンサをセグメントピース１０に設置する。センサケーブルはセグメントピース１０中に配線し、数１０ｃｍ程度の余長をセグメントピース１０内側の表面に導出しておく。

セグメントピース１０に取り付けたセンサの初期値の測定を行うためには、セグメントピース１０の製作後にセグメントピース１０内側に設置したセンサケーブルの余長部分と測定器（データロガー）を一時的に接続して行う必要がある。しかしながら、センサケーブルはセグメントピースの工事現場への搬送やトンネル内での組み立てに支障となることから一旦切断し、セグメント組み立て後に再び接続するため、搬送時や組み立て時はセグメントピースの応力履歴が測定できない状態となる。

セグメントピース１０はトンネル工事現場に搬入された後、シールドマシン２０の後端位置のセグメントキャリア２１に一旦ストックされる。シールドマシンの掘進と並行してシールドマシン２０の後方位置にあるエレクタ（図示せず）を操作してセグメントピース１０を順次組み立て箇所に位置決めし、継手を締結することによりリング形状のセグメントとして組み立てが完了する。

セグメントピース１０に設置したセンサは、セグメントピース１０の組み立て完了後に予めセグメントピース１０内側の表面に配置しておいた余長ケーブルに計測ケーブルを接続することにより、トンネル内や外に配置したデータロガー（図示せず）に接続される。データロガーは接続したセンサから所定の時刻に応力情報を収集する。データロガーに収録されたセグメントピースの応力情報はシールドマシンの掘進に伴う反力や、外圧の影響として評価されて施工管理やトンネル供用開始後の安全管理に利用される。

特開平０９−０５３９５８号公報

上記のように、従来、セグメントピースの応力計測はセグメントピースが組み立てられた後に行われており、セグメントピースの運搬・組み立て作業中にセグメントピースに与えられる応力は測定されていなかった。セグメントピースの組み立て完了後の応力測定においても、計測ケーブルによるセンサとデータロガーとの接続作業のためにシールドマシンによる掘進を一旦停止する必要があり、トンネル施工の効率が非常に悪くなるという問題点があった。

また、シールドマシンの高性能化によりシールドマシンの切羽付近が狭いことから、危険な狭合い作業が生じるという問題点や、計測ケーブルを接続するための足場が組みにくく、作業性が悪いといった問題があった。

さらに、センサとデータロガーとの間の信号経路（ケーブル）に接続箇所が生じるために断線や絶縁低下などの不具合が生じやすいという問題があった。

本発明の課題は、シールド工法の工期の短縮に寄与し得るセグメントピース測定装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、従来測定できていなかった、セグメントピースの製作時からトンネルの供用期間までの一貫したセグメントピースの応力履歴の記録を可能とした測定装置を提供することにある。

本発明のさらに他の課題は、上記の測定装置より得られた情報を管理するのに適した情報管理システムを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、シールド工法におけるセグメント覆工法に用いるセグメントピースと、前記セグメントピースに与えられる力を測定するための少なくとも１つのセンサと、前記センサに接続されて該センサの測定値を収録するためのデータロガーとを含み、前記セグメントピースの製作時に予め前記センサと前記データロガーとを前記セグメントピース表面に設置するか、もしくはセグメントピース内部に埋設しておくことにより、前記セグメントピースに与えられる力を前記セグメントピースの製作時からトンネル供用期間を通して自動的かつ継続的に測定できるようにし、シールドマシン掘進に伴う反力や外圧による力をもシールドマシン掘進作業を止めることなく測定可能としたことを特徴とするセグメントピース測定装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、シールド工法におけるセグメント覆工法に用いるためのセグメントピースとコンクリート製の躯体とを一体化して成る一体型セグメントピースと、前記セグメントピースに与えられる力を測定するための少なくとも１つのセンサと、前記センサに接続されて該センサの測定値を収録するためのデータロガーと、前記データロガーと接続され低周波磁界を伝送手段とする第１の通信装置と、前記一体型セグメントピースとは分離して設置され前記第１の通信装置と通信を行うための低周波磁界を伝送手段とする第２の通信装置とを含み、前記データロガー及びこれに接続された前記第１の通信装置にＩＤ情報を付与することで、前記第２の通信装置は前記ＩＤ情報を指定して前記第１の通信装置との間で通信を行うようにし、前記一体型セグメントピースの製作時に予め前記センサと前記データロガーと前記第１の通信装置とを前記セグメントピース表面に設置するか、もしくはセグメントピース内部に埋設しておくことにより、前記セグメントピースに与えられる力を前記一体型セグメントピースの製作時からトンネル供用期間を通して自動的かつ継続的に測定できるようにし、前記データロガーに収録された情報を前記第１の通信装置と第２の通信装置との間の無線通信で得るようにしてシールドマシン掘進に伴う反力や外圧による力をもシールドマシン掘進作業を止めることなく測定可能としたことを特徴とする一体型セグメントピース測定装置が提供される。

本発明の第３の態様によれば、上記第1又は第２の態様によるセグメントピース測定装置を適用したシールド情報管理システムであって、前記データロガーと専用回線、または公衆電話回線もしくはこれらの回線の組み合わせを介して接続され、データ転送用のホストコンピュータ及び該ホストコンピュータを通して得られる前記データロガーに収録されたシールド情報を用いて所定の解析を行う解析サーバとを少なくとも備えるシールド情報管理センタと、前記シールド情報管理センタとインターネット回線網を介して接続される少なくとも１つの関連ユーザ端末とを含み、前記データロガーから前記シールド情報管理センタに転送された前記シールド情報、及び該シールド情報管理センタに転送されたシールド情報を基に前記解析サーバで解析したシールド解析情報を、前記少なくとも１つの関連ユーザ端末により、トンネル工事を管理する公共団体や管理会社、またはそのトンネル工事現場の沿線の道路、鉄道および構造物を管理する公共団体や管理会社においてもリアルタイムで入手できるようにしたことを特徴とするシールド情報管理システムが提供される。

請求項１に記載の発明によれば、従来計測できなかったセグメントピースの製作時からトンネルの供用期間までの一貫したセグメントピースの力、例えば応力計測が自動的かつ継続的に可能となり、セグメントピースに設置されたセンサに対する接続作業のためにシールドマシン掘進作業を止めないことから施工工程の短縮を図ることができる。

また、シールドマシンの切羽付近におけるケーブル接続作業が無くなることから、作業員は危険な狭合い作業を行う必要が無くなる。

さらに、センサのケーブルに接続箇所が無くなることから、ケーブルの断線や絶縁低下などの不具合が生じにくくなる。

請求項２に記載の発明によれば、コンクリート２次覆工一体型セグメントピースにおける躯体にケーブルを貫通させる必要が無くなることから、躯体の断面欠損やひび割れの原因が排除でき、駆体の品質の確保ができる。

請求項３に記載の発明によれば、セグメントピースの応力情報の伝達や解析、施工・保守へのフィードバックに要する時間や労力の効率化が図られる。

従って、本発明から得られる経済的効果は大である。

はじめに、請求項１に記載のセグメントピース測定装置の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。シールド工法におけるセグメント覆工法に用いるセグメントピースの応力計測は、シールドマシン掘進に伴う反力や外圧の影響を評価して、施工管理やトンネル供用後の安全管理に反映させることを目的としている。

計測器の設置方法は、製造工場におけるセグメントピース製作時に、予めセンサをセグメントピースに設置する。センサには、例えば土圧計、鉄筋計がある。具体的には、環状のセグメントの一部を構成するように円弧状に製作されたセグメントピース３０に裏込め注入用のグラウトホールを設ける。そして、グラウトホールに土圧計３１をセグメントピース３０の地山側の面に受圧面が接するように設置する。また、欽筋計３２はセグメントピース３０内の鉄筋の一部（図示省略）を置き換える形で設置する。

本形態では、センサからデータを収録するためのデータロガー３３をセグメントピース３０の内径側表面に設置する。センサのケーブルはセグメントピース３０内で鉄筋に沿わせて配線し、データロガー３３に接続しておく。データロガー３３はタイマー機能及びメモリ機能を有し、あらかじめ設定された時刻あるいはタイミング（時間間隔）で自動的にセンサによる測定値を収録する。従って、セグメントピース３０に与えられる応力は、セグメントピース３０の製作時から自動的かつ継続的に計測することが可能となる。

データロガー３３は電源としてリチウム電池を内蔵しているが、鉛蓄電池など、他の種類のバッテリを採用した場合でも同様の効果が得られることはいうまでもない。また、データロガー３３の筐体及びセンサとの接続のためのコネクタは、現場状況に応じて防滴・防水を行っている。

セグメントピース３０はトンネル工事現場に搬入された後、シールドマシン２０の後端位置のセグメントキャリア２１に一旦ストックされる。シールドマシン２０の掘進と並行してシールドマシン２０の後方位置にあるエレクタ（図示省略）を操作してセグメントピース３０を順次組み立て箇所に位置決めし、継手を締結することによりリング形状のセグメントとして組み立てが完了する。このセグメントピースの組み立て工程中においてもセグメントピース３０に与えられる応力はデータロガー３３によって自動的かつ継続的に計測され、収録されている。

シールド掘削及びセグメント組み立てが進捗して主工事の妨げとならなくなった時期に、図１では示していないノートパソコンをデータロガー３３の設置位置近くに持ち込み、データロガー３３に接続して収録されているセグメントピース３０の応力情報（ディジタル情報）の回収を行う。従って、シールド掘削を一旦停止する必要が無くなり、トンネル施工の効率化が図れるとともに、セグメントピース３０の製作時からセグメントとして組み立て完了時までの一貫したセグメントピース３０の応力計測を自動的かつ継続的に行うことができる。

また、シールドマシン２０の切羽付近におけるケーブル接続作業が不要であることから、作業員は危険な狭合い作業を行う必要がなくなる。

さらに、セグメントピース３０の外部にはセンサ用のケーブルとの接続箇所が無くなることから、ケーブルの断線や絶縁低下などの不具合が生じにくくなる。

なお、データロガー３３には識別のためのＩＤ情報が与えられ、データロガー３３から取り出される情報には必ずこのＩＤ情報が付されることは言うまでも無い。そして、すべてのセグメントピースについてトンネル内のどの箇所に施工されたものであるかの位置情報とＩＤ情報とが関連付けられて管理される。以下では、単に応力情報と呼ぶ場合であってもＩＤ情報が含まれているものとする。

トンネル工事の進捗に件って、センサならびにデータロガー３３を設置したセグメントピース３０の数が増大すると、図１では示していないトンネル工事工区外に設置した管理用コンピュータに専用通信回線で各データロガー３３を接続する。各セグメントピース３０の応力情報はデータロガー３３及び専用通信回線を介して管理用コンピュータに収録される。各セグメントピース３０に設置した土圧計３１や鉄筋計３２の測定値はシールドマシン２０の掘進に伴う反力や、外圧の影響として評価されて施工管理やトンネル供用開始後の安全管理に利用される。

本実施の形態ではセンサとして土圧計３１と鉄筋計３２とを採用しているが、間隙水圧計、温度計、応力計、ひずみ計などの他のセンサを採用した場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施の形態ではシールド工法におけるセグメント覆工法に用いるセグメントピース３０を対象として示しているが、トンネル工事の推進工法に使用される推進管といったその他のプレキャスト製品に適用した場合においても同様の効果が得られることはいうまでもない。

次に、請求項２に記載のセグメントピース測定装置の第２の実施の形態を図２、図３を参照して説明する。図２は、トンネルのシールド工法に用いるコンクリート２次覆工一体型セグメントピース（以下、一体型セグメントピースと呼ぶ）を、内部がわかり易くなるように示している。一体型セグメントピースは、簡単に言えば図１で説明したセグメントピース３０の内径側にコンクリート製の躯体４０を一体化させたものである。

ところで、センサで測定された情報の伝送路としてケーブルを用いる方法は、一体型セグメントピースの躯体４０にケーブルを貫通させる必要があり、躯体４０の断面欠損やひび割れの原因となることから不適切とされる場合があった。この対策として電波や音波を用いる情報の伝送方式が考えられている。しかし、電波を用いる方式ではコンクリートや地盤による反射や減衰によって信号を検出することが不可能になるという欠点があった。

このような理由から低周波磁界を伝送手段として用いる磁気信号伝送方式がある。低周波磁界とは、１０ｋＨｚ程度以下の周波数の低い電流をコイルに流した時に生じる磁界成分に比べて電界成分が無視できるほど小さくなった状態の電磁波である。一般的に利用されている電磁波（電波）と性質が異なり、静磁界と同等の特性を持つ。この種の磁気信号伝送方式は、例えば特許文献１に開示されており、低周波磁界を伝送媒体とすることで従来の電波や音波による無線方式では伝送が不可能であったコンクリート中や地盤内の無線データ伝送を可能としている。

本実施の形態は、データロガーからのデータ伝送にこの磁気信号伝送方式を採用するようにしている。

図２において、セグメントピース３０に対するセンサの設置方法は、図１で説明したように、製造工場における一体化セグメントピースの製作時に、予めセンサをセグメントピース３０に設置する。センサには、例えば土圧計や鉄筋計がある。具体的には、セグメントピース３０に裏込め注入用のグラウトホールを設け、このグラウトホールに土圧計３１をセグメントピース３０の地山側の面に受圧面が接するように設置する。一方、鉄筋計３２はセグメントピース３０内の鉄筋の一部を置き換える形で設置する。センサからのデータを収集するためのデータロガー３３はセグメントピース３０と躯体４０との間に設置する。センサのケーブルはセグメントピース３０内の鉄筋に沿わせて配線し、データロガー３３に接続しておく。

本実施の形態では、データロガー３３に加えて磁気信号伝送方式のための低周波磁界通信装置５１を設置している。低周波磁界通信装置５１は、データロガー３３の応力情報を送信したり、外部からデータロガー３３の制御を行う通信のために使用される。低周波磁界通信装置５１もセグメントピース３０と躯体４０との間に設置し、データロガー３３と接続している。

図１で説明したように、データロガー３３はタイマー機能とメモリ機能を有し、あらかじめ設定された時刻あるいはタイミングで自動的にセンサによる測定値を収録する。従って、セグメントピース３０に与えられる応力はセグメントピース３０の製作時から自動的かつ継続的に計測することが可能となる。データロガー３３、低周波磁界通信装置５１はそれぞれ、電源として、例えばリチウム電池を内蔵している。

一体型セグメントピースはトンネル工事現場に搬入された後、シールドマシンの後端位置のセグメントキャリアに一旦ストックされる。シールドマシンの掘進と並行してシールドマシン２０の後方位置にあるエレクタを操作して一体型セグメントピース３０を順次組み立て箇所に位置決めし、継手を締結することによりリング形状のセグメント組み立てが完了する。このセグメントの組み立て工程中においてもセグメントピース３０に与えられる応力はデータロガー３３によって自動的かつ継続的に計測されている。

シールド掘削及びセグメント組み立てが進捗して主工事の妨げとならなくなった時期に、図３に示すように、ノートパソコン６０及びこれと接続した低周波磁界通信装置５２をデータロガー３３の設置位置の近くに持ち込む。低周波磁界を用いた低周波磁界通信装置５１と５２との間の無線通信により、一体型セグメントピース内部に配置したデータロガー３３と結合して収録されているセグメントピース３０の応力情報の回収を行う。従って、シールドマシンによる掘進を一旦停止する必要が無くなり、トンネル施工の効率化が図れるとともに、一体型セグメントピースの製作時からセグメント組み立て完了時までの一貫した一体型セグメントピースの応力計測を自動的かつ継続的に行うことができる。

また、シールドマシンの切羽付近におけるケーブル接続作業が無くなることから、作業員は危険な狭合い作業を行う必要がなくなる。

さらに、躯体４０にケーブルを貫通させる必要が無くなることから、躯体４０の断面欠損やひび割れの原因が排除でき、躯体４０の品質の確保ができる。

なお、低周波磁界通信装置５１には、接続されているデータロガー３３に付与されているＩＤ情報と同じＩＤ情報が与えられていることは言うまでも無い。つまり、ノートパソコン６０によりＩＤ情報を指定することで、低周波磁界通信装置５２はこのＩＤ情報で指定された低周波磁界通信装置５１との間で無線通信を行い、低周波磁界通信装置５１に対してデータロガー３３からの応力情報の読み出し及び送信を行わせる。低周波磁界通信装置５１と低周波磁界通信装置５２との間の通信はディジタル信号で行われるが、Ａ／Ｄ変換器を備えることでアナログ信号で行われても良いことは言うまでも無い。

トンネル工事の進捗に伴い、一体型セグメントピースの数が増大すると、図３では示していないトンネル工事工区外に設置した管理用コンピュータを専用通信回線を介して低周波磁界通信装置５２に接続し、低周波磁界通信装置５１を通してデータロガーと結合する。つまり、管理用コンピュータでＩＤ情報を逐次指定することにより、低周波磁界通信装置５２は指定されたＩＤ情報を持つ低周波磁界通信装置５１との間で無線通信を行う。これにより、各一体型セグメントピースの応力情報はデータロガー３３、低周波磁界通信装置５１、５２及び専用通信回線を介して管理用コンピュータに収録される。各一体型セグメントピースに設置した土圧計や鉄筋計の測定値はシールドマシン掘進に伴う反力や、外圧の影響として評価されて施工管理やトンネル供用開始後の安全管理に利用される。

図３ではトンネル工区内にデータロガー３３に収録されている一体型セグメントピースの応力情報の回収を行う機材を持ち込む方法を示している。

一方、図４に示すように、測定対象となる一体型セグメントピースの上方の地上に、低周波磁界通信装置５２と接続したノートパソコン６０を持ち込み、低周波磁界を用いた無線通信により一体型セグメントピース内に設置したデータロガー３３と結合して収録されているセグメントピースの応力情報の回収を行うことも可能である。

また、施工中のトンネルに沿ったトンネルが施工される場合には、そのトンネルの測定対象となる一体型セグメントピースの近傍に低周波磁界通信装置５２と接続したノートパソコン６０を持ち込み、低周波磁界を用いた無線通信により一体型セグメントピース内に設置したデータロガー３３と結合して収録されているセグメントピースの応力情報の回収を行うことも可能である。

いずれの場合においても、シールドマシンによる掘進を一旦停止する必要が無くなり、トンネル施工の効率化が図れるとともに、一体型セグメントピースの製作時からセグメント組み立て完了時までの一貫した一体型セグメントピースの応力計測を自動的かつ継続的に行うことができる。

図５を参照して、請求項３に記載のシールド情報管理システムである、本発明の第３の実施の形態を説明する。本形態では、以下のような現地端末が構成される。つまり、現地端末は、一体型セグメントピースの応力を測定することを目的とした土圧計３１や鉄筋計３２などのセンサと、センサの測定結果を一旦蓄積するデータロガー３３と、データロガー３３に蓄積された測定結果を工区内ホストコンピュータ７１に転送（アップロード）するための低周波磁界通信装置５１と、低周波磁界通信装置５２と、第１のモデム５３とで構成される。データロガー３３の測定結果は磁気信号伝送方式による低周波磁界通信装置５１により送信されて低周波磁界通信装置５２で受信され、第１のモデム５３、工区内専用回線網７２ならびに第２のモデム７３を介して工区内ホストコンピュータ７１に転送できる。

工区内専用回線網７２や工区内ホストコンピュータ７１はシールド工事現場に設置される。工区内ホストコンピュータ７１は、工区内の少なくとも１つの現地端未から転送された各センサの測定結果などのシールド情報を表示・保存するともに、所定の時刻に第３のモデム７４、専用回線網または公衆電話回線網８１を介してシールド情報管理センタ９０に保存データ、つまりシールド情報を転送する機能を持つ。なお、シールド情報というのは、土圧計３１や鉄筋計３２から得られる応力情報のみならず、他のセンサが設置された場合にその測定値情報をも含むことを意味する。

シールド情報管理センタ９０は、ホストコンピュータ９１、センターサーバ９２、解析サーバ９３、データベースサーバ９４、クライアントコンピュータ９５で構成され、それぞれローカルエリアネットワークＬＡＮで接続されている。ホストコンピュータ９１は、少なくとも１つの現場の工区内ホストコンピュータ７１ならびに関連ユーザ端末１００との間でデータ転送を行う。センターサーバ９２は、工区内ホストコンピュータ７１から転送されたシールド情報をシールド情報データベースに変換したり、シールド情報データベースを解析サーバ９３に解析をさせる。解析サーバ９３は、センターサーバ９２からの指示で工区内ホストコンピュータ７１から転送されたシールド情報について所定の解析を行う。データベースサーバ９４は、センターサーバ９２がデータベースに変換したシールド情報を収録する。ホストコンピュータ９１は第４のモデム９６を介して専用回線網または公衆電話回線網８１に、第５のモデム９７を介してインターネット回線網１０１に接続可能である。

関連ユーザ端末１００は、ユーザが現地端末からシールド情報管理センタ９０に転送されたシールド情報、及び現地端末からシールド情報管理センタ９０に転送されたシールド情報を基に解析サーバ９３で解析したシールド解析情報を閲覧するためのものであり、インターネット回線網１０１を介してシールド情報管理センタ９０のホストコンピュータ９１に接続可能である。関連ユーザ端末１００でのシールド情報、シールド解析情報の閲覧は一般的なＷｅｂブラウザを用いており、関連ユーザ端末１００の増設が容易なことが特徴となっている。関連ユーザ端末１００は、トンネル工事を管理する公共団体や管理会社、またはそのトンネル工事現場の沿線の道路、鉄道および構造物を管理する公共団体や管理会社などの管理箇所に備えられる。

以下に、各センサから得られる測定結果などのシールド情報の流れについて説明する。データロガー３３は所定の時刻あるいはタイミングでセンサから得られる一体型セグメントピースに与えられた応力などの測定結果をディジタル値として収録する。データロガー３３は所定の時刻に収録データを低周波磁界通信装置５１、低周波磁界通信装置５２、第１のモデム５３、工区内専用回線網７２、ならびに第２のモデム７３を介して工区内ホストコンピュータ７１にアップロードする。工区内ホストコンピュータ７１はデータロガー３３から転送されたシールド情報を一旦収録し、第３のモデム７４及び専用回線網または公衆電話回線網８１を介してシールド情報管理センタ９０のホストコンピュータ９１にアップロードする。

ホストコンピュータ９１は工区内ホストコンピュータ７１からアップロードされたシールド情報を一旦収録し、センターサーバ９２にアップロードの完了情報を送信する。ホストコンピュータ９１からのアップロード完了情報を受けると、センターサーバ９２は自動的にホストコンピュータ９１にアップロードされたシールド情報をダウンロードし、シールド情報データベースに変換後、データベースサーバ９４にアップロードする。また、センターサーバ９２は解析サーバ９３に解析指示情報を送信する。解析サーバ９３は解析指示情報を受けると、自動的にデータベースサーバ９４に収録されたシールド情報データベースをダウンロードして所定の解析を行い、解析結果をシールド解析情報データベース（シールド解析情報）としてデータベースサーバ９４にアップロードする。

ここで、シールド情報の解析はシールドの変状予測や理論値との比較などを含むが、各センサの測定結果の妥当性判定や各センサの不具合検出等も含む。シールド情報の解析は、基本的に工区内ホストコンピュータ７１から転送されたセンサの測定値を基に自動的に行われるが、コンピュータで自動的に判定が難しい不具合検出などではシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５で管理者が定期的にシールド情報データベースを確認することで判定することもできる。この場合にはクライアントコンピュータ９５から不具合の状況を、センターサーバ９２を介してシールド解析情報データベースに付加できる。

関連ユーザ端末１００またはシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５は所定の時刻にホストコンピュータ９１にシールド情報データベースならびにシールド解析情報データベースの配信を要求する。このとき、各関連ユーザ端末１００はあらかじめ付与されているＩＤならびにパスワードを送信する。ホストコンピュータ９１は送信されたＩＤならびにパスワードを確認し、ＩＤならびにパスワードが所定の条件を満たしている場合にデータベースサーバ９４からシールド情報データベースならびにシールド解析情報データベースをダウンロードし、関連ユーザ端未１００またはシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５に転送する。

なお、データロガー３３は所定の時刻あるいはタイミングで各センサの測定結果を収録することを基本としているが、任意の時期にユーザから関連ユーザ端末１００またはシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５ヘの指示入力により行うこともできる。この場合、関連ユーザ端末１００またはクライアントコンピュータ９５は、データロガー３３を特定するＩＤ情報を含む測定要求をホストコンピュータ９１に送信し、ホストコンピュータ９１が工区内ホストコンピュータ７１を介して現地端末のデータロガー３３に測定要求を送信することで自動的に実施される。

また、データロガー３３は所定の時刻に収録したシールド情報をシールド情報管理センタ９０にアップロードすることを基本としているが、任意の時期にユーザから関連ユーザ端末１００またはシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５への指示入力により行うことができる。この場合、関連ユーザ端末１００またはクライアントコンピュータ９５は、データロガー３３を特定するＩＤ情報を含む収録データ転送要求をホストコンピュータ９１に送信し、ホストコンピュータ９１が工区内ホストコンピュータ７１を介して現地端末のデータロガー３３に収録データ転送要求を送信することで自動的に実施される。

さらに、関連ユーザ端末１００またはシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５は所定の時刻にホストコンピュータ９１にシールド情報データベースならびにシールド解析情報データベースの配信を要求することを基本としているが、ユーザから関連ユーザ端末１００またはクライアントコンピュータ９５への指示入力により行うことができる。この場合、関連ユーザ端末１００またはクライアントコンピュータ９５はシールド情報データベース要求をホストコンピュータ９１に送信することで実施される。

また、関連ユーザ端末１００に配信されるシールド情報データベースならびにシールド解析情報データベースにはそれぞれ所轄の関連ユーザ情報と配信可能関連ユーザ情報が含まれている。ホストコンピュータ９１は関連ユーザ端末１００またはシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５からシールド情報データベース配信要求を受けた際にデータベースサーバ９４よりシールド情報データベ−スの配信可能関連ユーザ情報をダウンロードして照会して、シールド情報の所轄のユーザと配信可能関連ユーザ情報で許可を与えられている関連ユーザ端末１００のみにシールド情報データベースならびにシールド解析情報データベースを配信する。また、シールド情報データベースの配信可能関連ユーザ情報の変更はユーザから関連ユーザ端末１００またはシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５への指示入力により行うことができる。この場合、関連ユーザ端末１００またはクライアントコンピュータ９５は配信可能関連ユーザ情報変更要求をホストコンピュータ９１に送信し、ホストコンピュータ９１に送信された配信可能関連ユーザ情報変更要求に基づきセンターサーバ９２がシールド情報データベース中の配信可能関連ユーザ情報を置き換えることで実施される。さらに、所轄の関連ユーザ以外のユーザが配信許可を受ける場合、配信許可依頼情報をホストコンピピュータ９１に送信する。配信許可依頼情報を受けたホストコンピュータ９１は所轄の関連ユーザに配信許可依頼情報を送信する。所轄の関連ユーザがシールド情報データベースの配信を許可する場合、関連ユーザ端末１００から配信可能関連ユーザ情報変更要求をホストコンピュータ９１に送信する。

センターサーバ９２はホストコンピュータ９１にアップロードされたシールド情報をシールド情報データベースに変換後、自動的に解析サーバ９３に解析指示情報を送信することを基本としているが、ユーザから関連ユーザ端末１００またはシールド情報管理センタ９０のクライアントコンピュータ９５への指示入力により解析方法の選択を行うことができる。この場合、関連ユーザ端末１００またはクライアントコンピュータ９５は解析方法設定要求をホストコンピュータ９１に送信し、ホストコンピュータ９１がセンターサーバ９２に解析方法設定要求を送信することで実施される。センターサーバ９２は解析方法設定要求をユーザ及びシールド情報データベース毎に保存し、関連ユーザ端末１００またはクライアントコンピュータ９５から再度の解析方法設定要求があるまで保持する。

以上のようにして、関連ユーザ端末１００を備えたトンネル工事を管理する公共団体や管理会社、またはそのトンネル工事現場の沿線の道路、鉄道および構造物を管理する公共団体や管理会社は、少なくともデータロガー３３からシールド情報管理センタ９０に転送されたシールド情報、及びシールド情報管理センタ９０に転送されたシールド情報を基に解析サーバ９３で解析したシールド解析情報をリアルタイムで入手できる。

なお、ここでは記述していないが、シールド情報管理センタ９０においてはインターネット上からのウィルス侵入や不正アクセスを防ぐためのウィルス検出ソフトやファイアウォールが採用されることは言うまでも無い。

以上、本発明をいくつかの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、図５の形態は図1の形態にも適用され得る。この場合、データロガー３３にモデム５３がダイレクトに接続されれば良い。また、図５の形態では１つの一体型セグメントピースに対して低周波磁界通信装置５２と第１のモデム５３との組み合わせが１対１に固定設置される。しかし、低周波磁界通信装置５２と第１のモデム５３との組み合わせは、図３、図４のように、移動自在にして使用されても良い。また、図３〜図５では、セグメントピース３０と躯体４０とから成るいわゆる一体型セグメントピースに適用した場合について説明しているが、図１に示されている、躯体を持たないセグメントピース３０に低周波磁界通信装置を設置することで図３〜図５のような形態に適用することができる。さらに、センサとして応力測定のための土圧計及び鉄筋計を設置しているが、これらの少なくとも一方を設置するようにしても良いし、応力以外の値を測定するセンサを設置しても良い。低周波磁界通信装置５１は、セグメントピース３０と躯体４０との間に設置しているが、セグメントピース３０内に埋設しても良い。

本発明によるセグメントピース測定装置の第１の実施の形態を説明するための図である。本発明によるセグメントピース測定装置の第２の実施の形態に使用される一体型セグメントピースを説明するための図である。本発明によるセグメントピース測定装置の第２の実施の形態を説明するための図である。図３のセグメントピース測定装置による他の測定形態について説明するための図である。本発明の第３の実施の形態であるシールド情報管理システムを説明するための図である。従来のセグメントピース測定装置を説明するための図である。

符号の説明

１０、３０セグメントピース
１１、３１土圧計
１２、３２鉄筋計
２０シールドマシン
２１セグメントキャリア
３３データロガー
４０躯体

Claims

シールド工法におけるセグメント覆工法に用いるセグメントピースと、
前記セグメントピースに与えられる力を測定するための少なくとも１つのセンサと、
前記センサに接続されて該センサの測定値を収録するためのデータロガーとを含み、
前記セグメントピースの製作時に予め前記センサと前記データロガーとを前記セグメントピース表面に設置するか、もしくはセグメントピース内部に埋設しておくことにより、前記セグメントピースに与えられる力を前記セグメントピースの製作時からトンネル供用期間を通して自動的かつ継続的に測定できるようにし、シールドマシン掘進に伴う反力や外圧による力をもシールドマシン掘進作業を止めることなく測定可能としたことを特徴とするセグメントピース測定装置。
シールド工法におけるセグメント覆工法に用いるためのセグメントピースとコンクリート製の躯体とを一体化して成る一体型セグメントピースと、
前記セグメントピースに与えられる力を測定するための少なくとも１つのセンサと、
前記センサに接続されて該センサの測定値を収録するためのデータロガーと、
前記データロガーと接続され低周波磁界を伝送手段とする第１の通信装置と、
前記一体型セグメントピースとは分離して設置され前記第１の通信装置と通信を行うための低周波磁界を伝送手段とする第２の通信装置とを含み、
前記データロガー及びこれに接続された前記第１の通信装置にＩＤ情報を付与することで、前記第２の通信装置は前記ＩＤ情報を指定して前記第１の通信装置との間で通信を行うようにし、
前記一体型セグメントピースの製作時に予め前記センサと前記データロガーと前記第１の通信装置とを前記セグメントピース表面に設置するか、もしくはセグメントピース内部に埋設しておくことにより、前記セグメントピースに与えられる力を前記一体型セグメントピースの製作時からトンネル供用期間を通して自動的かつ継続的に測定できるようにし、前記データロガーに収録された情報を前記第１の通信装置と第２の通信装置との間の無線通信で得るようにしてシールドマシン掘進に伴う反力や外圧による力をもシールドマシン掘進作業を止めることなく測定可能としたことを特徴とする一体型セグメントピース測定装置。
請求項１又は２に記載のセグメントピース測定装置を適用したシールド情報管理システムであって、
前記データロガーと専用回線、または公衆電話回線もしくはこれらの回線の組み合わせを介して接続され、データ転送用のホストコンピュータ及び該ホストコンピュータを通して得られる前記データロガーに収録されたシールド情報を用いて所定の解析を行う解析サーバとを少なくとも備えるシールド情報管理センタと、
前記シールド情報管理センタとインターネット回線網を介して接続される少なくとも１つの関連ユーザ端末とを含み、
前記データロガーから前記シールド情報管理センタに転送された前記シールド情報、及び該シールド情報管理センタに転送されたシールド情報を基に前記解析サーバで解析したシールド解析情報を、前記少なくとも１つの関連ユーザ端末により、トンネル工事の管理箇所やトンネル工事現場の沿線の施設や構造物の管理箇所においてもリアルタイムで入手できるようにしたことを特徴とするシールド情報管理システム。