JP4941861B2 - Device for measuring the competition in the tail section of a shield machine - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘進機において、そのテール部内にてセグメントを組み立てて覆工を延長し、これに反力を取って掘進機を押し出しつつ掘進する際に、覆工の中心線方向に対してシールド掘進機の中心線方向にずれによって生じる、覆工とテール部内面との競り合い状況を計測するためのシールド掘進機におけるテール部内の競り合い状況計測装置に関する。 In the shield machine, the segment is assembled in the tail portion of the shield machine to extend the lining, and when digging while pushing the digging machine by taking a reaction force against this, the center line direction of the lining is The present invention relates to a competition situation measuring device in a tail part in a shield machine for measuring a competition situation between a lining and an inner surface of a tail part caused by a deviation in a center line direction of the shield machine.
一般に、シールド工法においては、シールド掘進機のテール部内面にてセグメントをリング状に組み立てて覆工を延長させ、これに反力を取って掘進機を押し出しつつ掘進するようにしている。シールド掘進機内で組み立てられる覆工外径は、シールド掘進機のスキンプレート内径より小さいため、施工状況に応じた隙間(以下テールクリアランスと記す)が生じている。 In general, in the shield method, the segments are assembled in a ring shape on the inner surface of the tail portion of the shield machine to extend the lining, and a reaction force is applied to this to dig while pushing the machine. Since the outer diameter of the lining to be assembled in the shield machine is smaller than the inner diameter of the skin plate of the shield machine, there is a gap (hereinafter referred to as tail clearance) according to the construction situation.
このためテール部では、このテールクリアランスから地下水や裏込材等がシールド掘進機内に侵入するのを防止するため、図7に示すように、スキンプレート1のテール部内面に、覆工2の外周面に摺接するテールシール3が設置されている。このテールシール3は、一般に、円周方向に連続させたリング状のワイヤブラシ4,4を2段乃至3段に設置し、その各ワイヤブラシ4の前面側に保護バネ6を設置するとともに、該各ワイヤブラシ4内及び両ワイヤブラシ4,4間にテールグリース5を充填したものが使用されている。
For this reason, in the tail portion, in order to prevent the underground water and the back material from entering the shield machine from the tail clearance, as shown in FIG. A
このようなシールド掘進機におけるトンネル施工において、上下左右方向の曲線施工時には、図8に示すようにシールド掘進機7の掘進方向制御によって、掘進機7の中心線方向X1とその内部で組み立てられた覆工2の中心線方向X2に角度を生じ、テールクリアランス内において、覆工後端が円周方向の何れかに偏ることとなるが、その偏りを前記テールシール3の弾力によって吸収し、その吸収許容範囲内にて曲線施工が可能となっている。
In tunnel construction in such a shield machine, when the vertical and horizontal curves are constructed, the
上述の如き従来のシールド掘進機においては、テールシールのフリクションの範囲内にて曲線施工が可能となっているものであるが、テールシールのつぶれ具合を目視することは不可能であり、また、掘進施工中にテールグリースが漏出し、裏込材がワイヤブラシ間に詰まり、テールシールのフリクション範囲が当初に比べて小さくなっていることが多く、予め設定された曲線施工に耐えない状態となり、無理に掘進作業を続行すると、シールド掘進機の推進力の増加、覆工やテールシールの損傷等を招く結果となる。 In the conventional shield machine as described above, curved construction is possible within the range of friction of the tail seal, but it is impossible to visually check how the tail seal collapses, Tail grease leaks during digging construction, the backing material is clogged between the wire brushes, the friction range of the tail seal is often smaller than the original, and it can not withstand the preset curve construction, If the excavation is continued forcibly, the propulsion power of the shield excavator will increase and the lining and tail seal will be damaged.
その結果、損傷したセグメントは取り替えができず、後続作業として大規模な補修作業が発生する。また、二次覆工省略型セグメントを採用する場合、損傷部分の補修に加えて、設備機器やそのレイアウトなどの大幅な設計変更が必要となる。 As a result, the damaged segment cannot be replaced, and a large-scale repair work occurs as a subsequent work. In addition, when the secondary lining omission segment is adopted, in addition to repairing the damaged portion, significant design changes such as the equipment and the layout thereof are required.
このため、実際の曲線施工では、イ.セグメント組み立てによる覆工と切羽とのクリアランス量計測ロ.シールド掘進機方向測量及び覆工の出来型測量ハ.シールド掘進機の推力などの運転データ等からテールシールとその内部を押し出される覆工との競り合い具合を推測し、次の掘進方向制御指示やセグメントの割付計画が適当であるかどうかを判断するようにしているが、その作業は片番(半日)若しくは1日の作業終了時になるため、リアルタイム性に欠け、充分な出来型や方向制御効果が得られなかった場合には、以降のセグメント割付、掘進方向の線形管理等に大きな見直しが必要とされる。 For this reason, in actual curve construction, a. Measurement of clearance between lining and face by segment assembly b. Shield survey machine direction surveying and lining work type surveying c. Estimate the degree of competition between the tail seal and the lining pushed out from the operating data such as the thrust of the shield machine, and judge whether the next drill direction control instruction and segment allocation plan are appropriate However, since the work will be at one end (half day) or at the end of the day work, lack of real-time performance, if sufficient work type and direction control effect could not be obtained, subsequent segment allocation, A major review is necessary for linear management in the direction of excavation.
また、掘進中に掘進方向制御だけに管理が集中すると、セグメント組み立て側の覆工がテールシールに対して強く競り合って、次の組み立て作業に準備したセグメントが組めなくなり、また、最悪の場合、作業基地の在庫セグメントでは対処できなくなり、別途に修正用のセグメント製作を余儀なくされることとなる等の問題があった。 Also, if management concentrates only on the direction control during excavation, the lining on the segment assembly side competes strongly against the tail seal, making it impossible to assemble the segments prepared for the next assembly operation. There were problems such as being unable to deal with the base inventory segment and being forced to produce a separate segment for correction.
本発明は、このような従来の問題に鑑み、リアルタイムにテール部内の覆工との過度の競り合いを未然に防止し、テールシールや覆工の損傷及びセグメントの組み立て不能状況を回避できるように、テールシールとその内部を押し出される覆工との競り合い状態をリアルタイムに知ることができる、シールド掘進機におけるテール部内の競り合い状況計測装置の提供を目的としたものである。 In view of such a conventional problem, the present invention prevents excessive competition with the lining in the tail portion in real time, so that damage to the tail seal and lining and the situation where the segments cannot be assembled can be avoided. It is an object of the present invention to provide a competition situation measuring device in the tail part of a shield machine that can know in real time the competition state between the tail seal and the lining pushed inside.
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための本発明シールド掘進機におけるテール部内の競り合い状況計測装置の特徴は、シールド掘進機テール部に、その円周方向に所定の間隔を隔てて複数のひずみケージを設置し、該テール部内で組み立てられたセグメントによる覆工に反力を取って掘進機を押し出しつつ掘進する際に、前記シールド掘進機テール部内のテールシールを介して加わる圧力による該テール部のひずみを、前記ひずみゲージによって計測することにある。 In order to solve the conventional problems as described above and achieve the intended purpose, the feature of the competition situation measuring device in the tail part in the shield machine of the present invention is that the shield machine machine has a predetermined part in its circumferential direction. A plurality of strain cages are installed at intervals, and when digging while pushing out the excavator by taking a reaction force against the lining by the segment assembled in the tail portion, the tail seal in the shield excavator tail portion is interposed. The strain in the tail due to the applied pressure is measured by the strain gauge.
なお、スキンプレート肉厚内に、軸方向に向けた細長の棒状をしたひずみケージを、円周方向に一定間隔を隔てて多数埋設すること、更にはシールド掘進機テール部内面に固定されたテールシールに、その円周方向に向けて一定間隔毎にひずみケージを、円周方向に一定間隔を隔てて多数埋設することが好ましい。 In addition, a large number of elongated strained cages in the axial direction are embedded in the skin plate thickness at regular intervals in the circumferential direction, and the tail fixed to the inner surface of the shield machine tail section. the seal, the strain cage at regular intervals toward the circumferential direction, it is preferable to embed a number at regular intervals in the circumferential direction.
上述のように、本発明に係るシールド掘進機におけるテール部内の競り合い状況計測装置においては、シールド掘進機テール部のテールシール取り付け部に、その円周方向に所定の間隔を隔てて複数の圧力センサーを設置し、該テール部内で組み立てられたセグメントによる覆工を押し出しつつ掘進する際に、前記ひずみケージのひずみデータの前記テール部内における分布を計測することにより、次の如き効果がある。 As described above, in the competing situation measuring device in the tail portion of the shield machine according to the present invention, a plurality of pressure sensors are provided at a predetermined interval in the circumferential direction at the tail seal attachment portion of the shield machine tail portion. When digging while pushing out the lining by the segment assembled in the tail portion, measuring the distribution of strain data of the strain cage in the tail portion has the following effects.
即ち、イ、掘進中に、スキンプレートテール部とセグメントとの競り具合を推測することができ、早期に施行状態に合ったセグメント割付の適否の判断、方向制御に効果的に寄与できる。
ロ、応力分布がリアルタイムで把握できるため、競り合いや、過度の推力増大によるセグメントの亀裂発生や破損を未然に防止することができる。
ハ、工事毎の計測データを解析することにより、最適な設計クリアランス量の決定に寄与することができる。
That is, during the excavation, it is possible to estimate the degree of competition between the skin plate tail portion and the segment, and it is possible to effectively contribute to the determination of the appropriateness of the segment allocation that matches the enforcement state at an early stage and the direction control.
B) Since the stress distribution can be grasped in real time, it is possible to prevent the occurrence of cracks and breakage of segments due to competition and excessive thrust increase.
C) By analyzing the measurement data for each construction, it is possible to contribute to the determination of the optimum design clearance amount.
また、シールド掘進機テール部におけるテールシール取り付け部のスキンプレート肉厚内に、軸方向に向けた細長の棒状をしたひずみケージを、円周方向に一定間隔を隔てて多数埋設することにより、スキンプレートテール部全体の応力分布の計測ができ、しかも、ひずみケージがテール部内面に露出しないため、掘進作業中における損傷が防止される。 In addition, by embedding a number of slender rod-shaped strain cages in the axial direction in the skin plate wall thickness of the tail seal attachment part in the shield machine tail part, the skin is fixed by spacing a certain distance in the circumferential direction. The stress distribution of the entire plate tail portion can be measured, and the strain cage is not exposed to the inner surface of the tail portion, so that damage during excavation work is prevented.
更に、シールド掘進機テール部内面に固定されたテールシールに、その円周方向に向けて一定間隔毎にひずみケージを多数埋設することにより、テールシールの変形状況を的確に把握することができ、正確な競り合い状況を知ることができるとともに、テールシールの柔軟度の変化をも適格に把握することができる。 Further, the tail seal fixed to the shield machine tails inner surface, by embedding a large number of strain cage at regular intervals toward the circumferential direction, it is possible to accurately grasp the variations situation of the tail seal, In addition to being able to know the exact competition situation, it is possible to properly grasp changes in the flexibility of the tail seal.
次に本発明の実施の形態を図面について説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1乃至図3は、本発明を説明するための参考形態を示している。図において、10はシールド掘削機のスキンプレートである。このスキンプレート10のテール部内面には軸方向に向けた多数のセンサー支持棹11が、円周方向に一定間隔を隔てて設置されている。
1 to 3 show reference embodiments for explaining the present invention . In the figure, 10 is a skin plate of a shield excavator. On the inner surface of the tail portion of the
この各センサー支持棹11は図2に示すように、表面側に一定間隔を隔てて多数の超薄型ロードセル(箔ひずみゲージ)からなるひずみケージ12が埋設されている。センサー支持棹11の裏面には長手方向に向けて溝状の配線ダクト13が形成されており、そのダクト内に各ひずみケージ12に接続されたリード線14が埋設されている。
As shown in FIG. 2, each
各センサー支持棹11は、図3に示すように、スキンプレート10のテール部内面に形成された凹溝16内に嵌め込まれ、土圧によるスキンプレート10のひずみが伝わらないように設置されている。スキンプレート10の各凹溝位置外面には補強用の肉盛り15が施されている。
As shown in FIG. 3, each
このようにして多数のひずみケージ12をスキンプレート10のテール部内周面に軸方向及び円周方向に間隔を隔てて多数設置し、その内側に図4に示すように、ワイヤブラシ17及びテールグリース18からなるテールシール19が設置されている。
In this way, a large number of
この装置においては、テールシール19を介してシールド掘進機のテール部にかかる覆工20からの圧力を、各ひずみケージ12によって検出し、そのデータを集計し、スキンプレート10に対する覆工の競り合い状況を判断するようにしている。
In this apparatus, the pressure from the
図5は本発明の第一実施形態を示している。尚、参考形態と同一部分には同一符号を付して詳細説明を省略する。この実施形態では、スキンプレート10のテール部肉厚内に細長の棒状をした所謂棒状ひずみゲージ21が軸方向に向けて埋設されている。尚、図には詳示してないが、ひずみケージ21は円周方向に一定間隔を隔て、スキンプレートの全周域に、略等間隔で多数配置されている。
FIG. 5 shows a first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as a reference form, and detailed description is abbreviate | omitted. In this embodiment, a so-called bar-
このように多数のひずみケージ21を埋設したスキンプレート10のテール部内面に、従来と同様にテールシール19が固定されている。
The
シールド掘進機は一度地山内に入ると、セグメントが連続して組み立てられるため、予定された地点に到達するまで、テール部は図5に示されているように、覆工20の外周面に両ワイヤブラシ17が接触した状態にあり、テールグリース18は両側の各ワイヤブラシ17,17に浸透し、地下水や裏込材の流入を防ぐ止水効果や、ワイヤブラシなどの防錆効果を持続させるようにしている。
Once the shield machine has entered the ground, the segments are assembled continuously, so that the tail part is placed on the outer peripheral surface of the
しかし、ワイヤブラシ17内への浸透と合わせ、外部への流出や、ワイヤブラシ17への外部からの泥や裏込材の付着固化が同時に発生しており、掘進距離が伸びるにつれ、前述した所望の効果が期待できなくなる。また、急曲線施工においては、クリアランスが著しく小さいものとなり、覆工がスキンプレートと競り合うこととなる。このような状況下では、覆工20がスキンプレート10に作用する力も増大し、その結果、セグメントのクラック、破損につながる。
However, in combination with the penetration into the
この装置においては、テールシール19を介してスキンプレートテール部にかかる圧力を、スキンプレート10のひずみを検出することによって計測し、その圧力データを集計し、スキンプレート10に対する覆工の競り合い状況や、テールシール19のワイヤブラシ柔軟性低下を推測するようにしている。
In this apparatus, the pressure applied to the skin plate tail portion via the
図6は本発明の第二実施形態を示している。尚、参考形態と同一部分には同一符号を付して詳細説明を省略する。この実施形態では、スキンプレート10のテール部内に従来と同様にテールシール19を固定し、その一段目のワイヤブラシ17前面側の保護バネ22の内側面にひずみゲージ23を固定する。尚、図には詳示してないが、ひずみゲージ23は円周方向に一定間隔を隔て、スキンプレートの全円周域に多数配置している。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as a reference form, and detailed description is abbreviate | omitted. In this embodiment, the
この装置では、ワイヤブラシ17は覆工20とスキンプレート10との間のクリアランス内において柔軟にしなり、クリアランス量に追従する。しかし、図6に示すようにワイヤブラシ17の付け根部分に裏込材などの固形物24が流入し、その固化が始まると次第に大きくなり、ワイヤブラシ17のしなり代がなくなってしまう。すると、覆工20に対して応力が掛かり、強い競り合いが発生する。この時、ワイヤブラシ17及び保護バネ22には通常のしなり状態以上に応力がかかることとなり、これを各ひずみケージ23によって検出し、その圧力データを集計して全周囲に亘る圧力分布を計測し、競り合い状態を判断する。
In this apparatus, the
10 スキンプレート
11 センサー支持棹
12,21,23 ひずみゲージ
13 配線ダクト
14 リード線
15 凹溝
16 肉盛り
17 ワイヤブラシ
18 テールグリース
19 テールシール
20 覆工
22 保護バネ
24 固形物
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The competitive state measuring device in the tail part in the shield machine according to claim 1, wherein the strain gauge is fixed to an inner surface of a protective spring on the front side of the wire brush constituting the tail seal.
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