JP5969964B2 - シールド掘進機のテールクリアランス測定方法、及び、セグメントリングの真円度把握方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの構築に用いられるシールド掘進機のテールクリアランスを測定する方法、及び、セグメントリングの真円度を把握する方法に関する。

上下水道、共同溝、道路、鉄道等の管路として用いられるシールドトンネルは、シールド工法により構築される。
シールド工法ではシールド掘進機が用いられる。シールド掘進機は、例えば、掘進機本体の外殻をなす筒状のスキンプレートと、このスキンプレートの前端部（切羽側端部）に設けられて地山を掘削するカッタヘッドと、スキンプレートの内側に設けられる推進ジャッキとを備える。

シールド工法では、例えば、地山に発進立坑と到達立坑とを構築し、発進立坑から到達立坑へ向けてシールド掘進機で地山を掘削しながら、スキンプレートの後部（テール部）の内方で次々にセグメントをトンネル周方向に組み立ててセグメントリングを構築すると共に、隣接するセグメントリング同士をトンネル軸方向で連結することで円筒状の覆工体を構築する。この工法では、シールド掘進機は、その後方の既設セグメントリングを推進ジャッキで後方へ押圧し、その反力として発生する推力によって、地山を掘削しながら前進する。

シールド工法では、シールド掘進機のテール部の内面とセグメントの外面との間の間隙であるテールクリアランスを測定し、この測定値に基づいて、シールド掘進機の制御方向や、セグメントの組み方（例えば、テーパーセグメントを用いるか否か）が決定され得る。

特許文献１には、テールクリアランスの測定方法において、シールド掘進機のエレクターに２つの超音波距離センサが機軸方向に互いに間隔を空けて配置されることが開示されている。特許文献１では、一方の距離センサによってセグメントの内面までの距離を測定し、他方の距離センサによってリングガーダーの内面までの距離を測定する。また、特許文献１では、この測定した両距離と、予め入力したセグメントの厚さ及びスキンプレートの内面からリングガーダーの内面までの距離とに基づいて、テールクリアランスを算出する。

特開平１１−２９４０７２号公報

ところで、特許文献１に開示のようなテールクリアランスの測定方法では、複数の距離センサが機軸方向（シールド掘進機の軸方向）に互いに間隔を空けて配置され得る。それゆえ、複数の距離センサによる距離測定のためのトンネル径方向での見通しを、機軸方向の複数箇所で確保する必要がある。

しかしながら、シールド掘進機のテール部の内方には、移動足場等の装置が複雑に配置され得る。それゆえ、上記機軸方向の複数箇所のうちの一部は、距離測定のための見通しを安定的に確保することが難しく、その結果、距離センサによる距離測定を安定的に実行することが難しかった。

本発明は、このような実状に鑑み、距離測定用の見通しが制限されかねないシールド掘進機のテール部内にて、比較的簡素な構成で、テールクリアランスを安定的に測定することを目的とする。また、セグメントリングの真円度を把握することを目的とする。

そのため本発明の第１態様では、掘進機本体の後部の外殻をなし、かつ、内方でセグメントが組み立てられてセグメントリングが構築される筒状のテール部と、掘進機本体に設けられて掘進機本体を前方に推進する推進ジャッキと、掘進機本体に固定されてテール部の内方に位置する距離センサと、を含んで構成されるシールド掘進機のテールクリアランスを測定する方法として、推進ジャッキを短縮してテール部内でセグメントリングを構築する工程と、距離センサを用いて、テール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離を測定する工程と、推進ジャッキを伸長してセグメントリングをテール部の後方に押し出してその反力により掘進機本体を前方に推進する工程と、距離センサを用いて、テール部内の基準位置からテール部の内面までの距離を測定する工程と、測定されたテール部内の基準位置からテール部の内面までの距離と、測定されたテール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離と、に基づいて、テールクリアランス値を算出する工程と、測定されたテール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離に基づいてセグメントリングの真円度を把握する工程と、を含む。

本発明の第２態様では、掘進機本体の後部の外殻をなし、かつ、内方でセグメントが組み立てられてセグメントリングが構築される筒状のテール部と、掘進機本体に設けられて掘進機本体を前方に推進する推進ジャッキと、掘進機本体に固定されてテール部の内方に位置する距離センサと、を含んで構成されるシールド掘進機のテールクリアランスを測定する方法として、推進ジャッキを伸長してセグメントリングをテール部の後方に押し出してその反力により掘進機本体を前方に推進する工程と、距離センサを用いて、テール部内の基準位置からテール部の内面までの距離を測定する工程と、推進ジャッキを短縮してテール部内でセグメントリングを構築する工程と、距離センサを用いて、テール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離を測定する工程と、測定されたテール部内の基準位置からテール部の内面までの距離と、測定されたテール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離と、に基づいて、テールクリアランス値を算出する工程と、測定されたテール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離に基づいてセグメントリングの真円度を把握する工程と、を含む。
本発明の第３態様では、掘進機本体の後部の外殻をなし、かつ、内方でセグメントが組み立てられてセグメントリングが構築される筒状のテール部と、掘進機本体に固定されてテール部の内方に位置する距離センサと、を含んで構成されるシールド掘進機を用いてセグメントリングの真円度を把握する方法として、テール部内でセグメントリングを構築する工程と、距離センサを用いて、テール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離を測定する工程と、測定されたテール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離に基づいてセグメントリングの真円度を把握する工程と、を含む。

ここで、掘進機本体に固定される距離センサの固定形態については、距離センサが掘進機本体に直接的に固定される形態であってもよく、また、距離センサが掘進機本体と一体的に移動可能なように掘進機本体に間接的に固定される形態であってもよい。

本発明の第１態様及び第２態様によれば、推進ジャッキの短縮時に、距離センサを用いて、テール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離を測定し、推進ジャッキの伸長時に、距離センサを用いて、テール部内の基準位置からテール部の内面までの距離を測定する。これにより、テール部内の基準位置からセグメントリングの内面までの距離と、テール部内の基準位置からテール部の内面までの距離とを、同一の距離センサで測定することができるので、機軸方向に複数の距離センサを配置することなく、比較的簡素な構成で、テールクリアランスを安定的に測定することができる。

本発明の第１実施形態における推進ジャッキ短縮時のシールド掘進機の概略構成図 同上実施形態における推進ジャッキ伸長時のシールド掘進機の概略構成図 図１のＩ−Ｉ断面図 距離センサ、制御装置、入力装置、及び出力装置の関係を示すブロック図 同上実施形態におけるテールクリアランスの測定方法を示すフローチャート テールクリアランスの測定結果の第１例を示す図 テールクリアランスの測定結果の第２例を示す図 本発明の第２実施形態におけるテールクリアランスの測定方法を示すフローチャート 本発明の第３実施形態における推進ジャッキ短縮時のシールド掘進機の概略構成図 図９のＩＩ−ＩＩ断面図 距離センサの概略構成図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における推進ジャッキ短縮時のシールド掘進機の概略構成を示す。図２は、推進ジャッキ伸長時のシールド掘進機の概略構成を示す。図３は、図１のＩ−Ｉ断面図である。尚、図３においては、図示の簡略化のため、後述するエレクター及びセグメントリングの図示を省略している。

尚、本実施形態では、便宜上、トンネル掘進方向を前進方向として前後左右を規定している。
また、本実施形態では、いわゆる泥土圧式のシールド掘進機を例にとってシールド掘進機の構成を説明するが、シールド掘進機の種類はこれに限らない。

トンネルの構築に用いられるシールド掘進機１は、その本体（掘進機本体）２が、円筒形状の前胴３及び後胴４を含んで構成される。ここで、前胴３の側部に配置されるスキンプレート５と、後胴４の側部に配置されるスキンプレート６とは、それぞれ、掘進機本体２の外殻をなすものである。また、後胴４のスキンプレート６の後部６０が、本発明の「テール部」に対応する。

前胴３は、掘削用のカッタヘッド７とシールド隔壁（バルクヘッド）８とを有する。
カッタヘッド７は前胴３の前端部に配置されている。シールド隔壁８は、カッタヘッド７の後方に離間して前胴３に配置されている。
カッタヘッド７は、シールド隔壁８に回転自在に支持されており、シールド隔壁８の後面に設置された駆動用モータ９を駆動源として、回転しながら地山を掘削する。

カッタヘッド７とシールド隔壁８との間には、これらとスキンプレート５とによりカッタチャンバ１０が区画形成されている。
カッタチャンバ１０内では、カッタヘッド７による掘削で生じた掘削土砂が滞留する。

シールド掘進機１には、その前胴３の後部と後胴４の前部とを連結するように、複数の中折れジャッキ１１が、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。
中折れジャッキ１１は、シリンダ１１ａとロッド１１ｂとにより構成される油圧ジャッキである。シリンダ１１ａは、その一端が後胴４の前部に固定されており、他端側にて、ロッド１１ｂが進出・退入可能となっている。中折れジャッキ１１のロッド１１ｂは、その先端部が、前胴３の後部に固定されている。シールド掘進機１の掘進方向の変更・調整時には、各中折れジャッキ１１の伸長量が変更・調整される。

シールド掘進機１は、後胴４のスキンプレート６内にエレクター１２を備える。
エレクター１２は把持部１２ａを備える。エレクター１２は、スキンプレート６の後部６０（テール部）の内方にて、円弧状断面を有するセグメント１３を把持部１２ａで把持しつつ、セグメント１３をトンネル軸方向、径方向、周方向に適宜移動させることができる。エレクター１２は、スキンプレート６の後部６０（テール部）の内方にて、その周方向にセグメント１３を組み立てて、円筒状のセグメントリング１４を構築する。

シールド掘進機１の後胴４の周縁部には、複数の推進ジャッキ１５が、複数の中折れジャッキ１１と干渉しないように、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。
推進ジャッキ１５は、シリンダ１５ａとロッド１５ｂとにより構成される油圧ジャッキである。シリンダ１５ａは、その一端側が後胴４に固定されており、他端側にて、ロッド１５ｂが進出・退入可能となっている。推進ジャッキ１５のロッド１５ｂの先端部を既設のセグメントリング１４に当接させた状態で推進ジャッキ１５を伸長作動させることにより、シールド掘進機１（掘進機本体２）は推進力を得ることができる。それゆえ、推進ジャッキ１５は、既設のセグメントリング１４をスキンプレート６の後部６０（テール部）の後方を押し出して、その反力により、シールド掘進機１（掘進機本体２）を前方に推進させることができる。

シールド掘進機１は、カッタチャンバ１０内の掘削土砂をシールド隔壁８の後方に搬出するスクリューコンベヤ１６を備えている。
スクリューコンベヤ１６は、シールド隔壁８に固定された円筒状のケース１７とその内部に組み込まれたオーガ１８とからなり、オーガ１８を回転させることにより、カッタチャンバ１０内の掘削土砂をシールド隔壁８の後方に搬出する。

後胴４は、その中央部に足場２０を備える。足場２０は、機軸ＭＣに沿うように延在している。
足場２０の本体をなすフレーム部２１は、機軸ＭＣに沿うように延在し、平面視で略矩形状を有する上フレーム２１ａ及び下フレーム２１ｂと、下フレーム２１ｂの左右両側より立ち上がって各々の上端が上フレーム２１ａに固定された複数の柱部材２１ｃと、両端が上フレーム２１ａの左右両側に連結された複数のビーム部材２１ｄと、両端が下フレーム２１ｂの左右両側に連結された複数のビーム部材２１ｅと、により構成されている。

足場２０（フレーム部２１）の下方であって、かつ、エレクター１２の後方には、エレクター１２にセグメント１３を供給するセグメント供給装置２２が配置されている。また、足場２０のうち、スキンプレート６の後部６０（テール部）の内方に位置する部分には、機軸方向に沿って往復移動可能な移動足場（図示せず）が設けられている。この移動足場は、セグメント１３同士を連結する作業等に用いられ得る。

フレーム部２１のうち、エレクター１２の把持部１２ａの可動範囲に対応する部分には、複数（図では８個）の距離センサ３１が設けられている。これら距離センサ３１は、スキンプレート６の後部６０（テール部）の内方に位置する。
図３に示すように、８個の距離センサ３１は、フレーム部２１の左側面上部、左側面中央部、左側面下部、上面中央部、下面中央部、右側面上部、右側面中央部、及び、右側面下部にそれぞれ配置されている。それゆえ、本実施形態では、８個の距離センサ３１が、スキンプレート６の後部６０（テール部）の内方にて、その周方向に互いに間隔を空けて配置されている。

距離センサ３１は、スキンプレート６の後部６０内（テール部内）にて径方向外側に向けてレーザー光を照射する。距離センサ３１は、照射したレーザー光が測定対象との間を往復する時間と光速度とに基づいて、距離センサ３１から測定対象までの距離を算出することができる。すなわち、本実施形態では、距離センサ３１は、レーザー光を測定対象に向けて照射して測定対象までの距離を測定するレーザー距離センサである。尚、本実施形態では、距離センサ３１としてレーザー距離センサを用いているが、距離センサ３１として用いられる距離センサの種類はこれに限らず、例えば、超音波距離センサを用いてもよい。

距離センサ３１から照射されるレーザー光をエレクター１２の把持部１２ａが遮る場合には、把持部１２ａを後胴４の周方向に沿って移動させることで、レーザー光を測定対象に照射することができる。
距離センサ３１にて測定された、測定対象までの距離に対応する信号は、後述する信号線４１を介して、制御装置４２に伝達される。

図４は、距離センサ３１、制御装置４２、入力装置４３、及び出力装置４４の関係を示すブロック図である。ここで、制御装置４２、入力装置４３、及び出力装置４４は、例えば、足場２０に設けられた運転管理室４５内に配置され得る。
距離センサ３１は、信号線４１を介して、制御装置４２に接続されている。入力装置４３は、信号線４６を介して、制御装置４２に接続されている。出力装置４４は、信号線４７を介して、制御装置４２に接続されている。
制御装置４２は、記憶部４８、距離算出部４９、及び、テールクリアランス値算出部５０を備える。

次に、本実施形態におけるテールクリアランスの測定方法について、上述の図１〜図４に加えて、図５を用いて説明する。
図５は、本実施形態におけるテールクリアランスの測定方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、推進ジャッキ１５を短縮する（図１参照）。
ステップＳ２では、エレクター１２を作動させて、スキンプレート６の後部６０（テール部）の内方にて、その周方向にセグメント１３を組み立てて、セグメントリング１４を構築する（図１参照）。

ステップＳ３では、テールクリアランスの測定対象であるセグメントリング１４（ステップＳ２にて構築されたセグメントリング１４）のリング番号を入力装置４３に入力する。ここで、リング番号とは、セグメントリング１４ごとに割り振られる番号である。入力されたリング番号に対応する信号は、信号線４６を介して、制御装置４６に伝達される。

ステップＳ４では、各距離センサ３１が、それぞれ、距離センサ３１の設置位置から、測定対象であるセグメントリング１４の内面までの距離Ｄ１を測定する。各距離センサ３１にて測定された、距離Ｄ１に対応する信号は、それぞれ、信号線４１を介して、制御装置４２に伝達される。制御装置４２では、上述のリング番号と、各距離センサ３１にて測定された距離Ｄ１とが、関連付けられる。

制御装置４２の距離算出部４９では、各距離センサ３１にて測定された距離Ｄ１に、予め設定された、各距離センサ３１の設置位置から機軸ＭＣ（基準位置）までの距離Ｄｃを加算することで、機軸ＭＣ（基準位置）から、測定対象であるセグメントリング１４の内面までの距離Ｄｓを算出する。
算出された距離Ｄｓは、リング番号に対応付けられて、記憶部４８に格納される。

このようにして、ステップＳ４では、距離センサ３１を用いて、スキンプレート６の後部６０内（テール部内）の基準位置（機軸ＭＣ）から、測定対象であるセグメントリング１４の内面までの距離Ｄｓを測定する。

ステップＳ５では、推進ジャッキ１５を伸長する（図２参照）。これにより、セグメントリング１４がスキンプレート６の後部６０（テール部）の後方に押し出される。その反力により、シールド掘進機１（掘進機本体２）は、前方に推進される。

ステップＳ６では、各距離センサ３１が、それぞれ、距離センサ３１の設置位置から、測定対象であるスキンプレート６の後部６０（テール部）の内面までの距離Ｄ２を測定する。各距離センサ３１にて測定された、距離Ｄ２に対応する信号は、それぞれ、信号線４１を介して、制御装置４２に伝達される。制御装置４２では、上述のリング番号と、各距離センサ３１にて測定された距離Ｄ２とが、関連付けられる。

制御装置４２の距離算出部４９では、各距離センサ３１にて測定された距離Ｄ２に、予め設定された、各距離センサ３１の設置位置から機軸ＭＣ（基準位置）までの距離Ｄｃを加算することで、機軸ＭＣ（基準位置）から、測定対象であるスキンプレート６の後部６０（テール部）の内面までの距離Ｄｔを算出する。
算出された距離Ｄｔは、リング番号に対応付けられて、記憶部４８に格納される。

このようにして、ステップＳ６では、距離センサ３１を用いて、スキンプレート６の後部６０内（テール部内）の基準位置（機軸ＭＣ）から、測定対象であるスキンプレート６の後部６０（テール部）の内面までの距離Ｄｔを測定する。

ステップＳ７において、制御装置４２のテールクリアランス値算出部５０では、同一のリング番号に関連付けられた距離Ｄｓ及び距離Ｄｔを記憶部４８より読み出して、当該距離Ｄｓ及び距離Ｄｔに基づいて、テールクリアランス値Ｃｔを算出する。具体的には、各距離センサ３１の設置箇所について、距離Ｄｔから、距離Ｄｓ及び予め設定されたセグメントリング１４の厚さを差し引くことで、テールクリアランス値Ｃｔを算出する。

ステップＳ４にて算出された距離Ｄｓに対応する信号、ステップＳ６にて算出された距離Ｄｔに対応する信号、ステップＳ７にて算出されたテールクリアランス値Ｃｔに対応する信号は、それぞれ、信号線４７を介して、出力装置４４に出力され得る。ここで、出力装置４４としてはディスプレイ装置やプリンタ等を挙げることができる。

尚、図示は省略するが、ステップＳ４にて算出された距離Ｄｓに基づいて、セグメントリング１４の真円度グラフを作成することが可能である。また、ステップＳ６にて算出された距離Ｄｔに基づいて、スキンプレート６の後部６０（テール部）の真円度グラフを作成することが可能である。

また、ステップＳ７にて算出されたテールクリアランス値Ｃｔに基づいて、トンネル横断面で見たテールクリアランス値Ｃｔの分布と、スキンプレート６の後部６０（テール部）に対するセグメントリング１４の偏心度合いとを把握することができる。この例を、図６及び図７を用いて説明する。

図６及び図７は、それぞれ、テールクリアランスの測定結果の第１例及び第２例を示す。尚、これらの例において、測定位置Ａは、フレーム部２１の上面中央部に設置された距離センサ３１の設置位置に対応している。また、測定位置Ｂは、フレーム部２１の右側面上部に設置された距離センサ３１の設置位置に対応している。また、測定位置Ｃは、フレーム部２１の右側面中央部に設置された距離センサ３１の設置位置に対応している。また、測定位置Ｄは、フレーム部２１の右側面下部に設置された距離センサ３１の設置位置に対応している。また、測定位置Ｅは、フレーム部２１の下面中央部に設置された距離センサ３１の設置位置に対応している。また、測定位置Ｆは、フレーム部２１の左側面下部に設置された距離センサ３１の設置位置に対応している。また、測定位置Ｇは、フレーム部２１の左側面中央部に設置された距離センサ３１の設置位置に対応している。また、測定位置Ｈは、フレーム部２１の左側面上部に設置された距離センサ３１の設置位置に対応している。

図６（Ａ）は、上記第１例を示す表であり、図６（Ｂ）は、上記第１例におけるテールクリアランス値Ｃｔの分布と、セグメントリング１４の偏心度合いとを示す図である。
図７（Ａ）は、上記第２例を示す表であり、図７（Ｂ）は、上記第２例におけるテールクリアランス値Ｃｔの分布と、セグメントリング１４の偏心度合いとを示す図である。
尚、図６及び図７に示す誤差εは、テールクリアランス設計値Ｃｔｓからテールクリアランス測定値（測定されたテールクリアランス値）Ｃｔを差し引いた値である。

図６に示す第１例では、スキンプレート６の後部６０（テール部）が略円形断面を有しており、それゆえ、テールクリアランス設計値Ｃｔｓが５０ｍｍで一定である。この第１例では、セグメントリング１４の中心軸ＳＣが、機軸ＭＣより左方及び下方に位置していることがわかる。

図７に示す第２例では、スキンプレート６の後部６０（テール部）が左右方向に横長の略楕円形断面を有しており、それゆえ、左右方向（測定位置Ｃ、Ｇ）では、テールクリアランス設計値Ｃｔｓが５４．５ｍｍであり、上下方向（測定位置Ａ、Ｅ）では、テールクリアランス設計値Ｃｔｓが４７ｍｍである。この第２例では、セグメントリング１４の中心軸ＳＣが、機軸ＭＣより左方及び上方に位置していることがわかる。

本実施形態におけるシールド工法では、図６及び図７に示したような、テールクリアランス値Ｃｔの分布と、セグメントリング１４の偏心度合いとに基づいて、シールド掘進機１の制御方向や、セグメント１３の組み方（例えば、テーパーセグメントを用いるか否か）が決定され得る。

本実施形態によれば、掘進機本体２の後部の外殻をなしてその内方でセグメント１３が組み立てられてセグメントリング１４が構築される筒状のテール部（スキンプレート６の後部６０）と、掘進機本体２（後胴４）に設けられて掘進機本体２を前方に推進する推進ジャッキ１５と、掘進機本体２（後胴４の足場２０）に固定されてテール部の内方に位置する距離センサ３１と、を含んで構成されるシールド掘進機１のテールクリアランスを測定する方法として、推進ジャッキ１５を短縮してテール部内でセグメントリング１４を構築する工程（ステップＳ１、Ｓ２）と、距離センサ３１を用いて、テール部内の基準位置（機軸ＭＣ）からセグメントリング１４の内面までの距離Ｄｓを測定する工程（ステップＳ４）と、推進ジャッキ１５を伸長してセグメントリング１４をテール部の後方に押し出してその反力により掘進機本体２を前方に推進する工程（ステップＳ５）と、距離センサ３１を用いて、テール部内の基準位置（機軸ＭＣ）からテール部の内面までの距離Ｄｔを測定する工程（ステップＳ６）と、測定されたテール部内の基準位置（機軸ＭＣ）からテール部の内面までの距離Ｄｔと、測定されたテール部内の基準位置（機軸ＭＣ）からセグメントリング１４の内面までの距離Ｄｓと、に基づいて、テールクリアランス値Ｃｔを算出する工程（ステップＳ７）と、を含む。これにより、距離Ｄｔと距離Ｄｓとを、同一の距離センサ３１で測定することができるので、機軸方向に複数の距離センサを配置することなく、比較的簡素な構成で、テールクリアランスを安定的に測定することができる。

また本実施形態によれば、距離Ｄｔ及び距離Ｄｓにおける基準位置はシールド掘進機１の機軸ＭＣ上に位置する。これにより、トンネル施工中に、テール部（スキンプレート６の後部６０）の真円度と、セグメントリング１４の真円度及び偏心度合いを把握することが可能となる。

また本実施形態によれば、複数（図では８個）の距離センサ３１が、テール部（スキンプレート６の後部６０）の内方にて、その周方向に互いに間隔を空けて配置されている。これにより、移動速度が比較的遅いエレクター１２に距離センサを設ける場合に比べて短時間で、テール部の横断面におけるテールクリアランスの分布を把握することができる。

また本実施形態によれば、距離センサ３１は、レーザー光を測定対象に向けて照射して測定対象までの距離Ｄ１、Ｄ２を測定するレーザー距離センサである。これにより、比較的簡素な構成で、精度良く、距離Ｄ１、Ｄ２を測定することができる。

尚、本実施形態では、距離Ｄｓ及び距離Ｄｔにおける基準位置が機軸ＭＣ上に位置するとして説明したが、基準位置はこれに限らない。例えば、基準位置として、各距離センサ３１の設置位置を採用してもよい。

図８は、本発明の第２実施形態におけるテールクリアランスの測定方法を示すフローチャートである。
上述の第１実施形態と異なる点について説明する。

ステップＳ１１では、テールクリアランスの測定対象であるセグメントリング１４（後述するステップＳ１５にて構築されるセグメントリング１４）のリング番号を入力装置４３に入力する。入力されたリング番号に対応する信号は、信号線４６を介して、制御装置４６に伝達される。

ステップＳ１２では、推進ジャッキ１５を伸長する（図２参照）。これにより、セグメントリング１４がスキンプレート６の後部６０（テール部）の後方に押し出される。その反力により、シールド掘進機１（掘進機本体２）は、前方に推進される。

ステップＳ１３では、各距離センサ３１が、それぞれ、距離センサ３１の設置位置から、測定対象であるスキンプレート６の後部６０（テール部）の内面までの距離Ｄ２を測定する。各距離センサ３１にて測定された、距離Ｄ２に対応する信号は、それぞれ、信号線４１を介して、制御装置４２に伝達される。制御装置４２では、上述のリング番号と、各距離センサ３１にて測定された距離Ｄ２とが、関連付けられる。

制御装置４２の距離算出部４９では、各距離センサ３１にて測定された距離Ｄ２に、予め設定された、各距離センサ３１の設置位置から機軸ＭＣ（基準位置）までの距離Ｄｃを加算することで、機軸ＭＣ（基準位置）から、測定対象であるスキンプレート６の後部６０（テール部）の内面までの距離Ｄｔを算出する。
算出された距離Ｄｔは、リング番号に対応付けられて、記憶部４８に格納される。

このようにして、ステップＳ１３では、距離センサ３１を用いて、スキンプレート６の後部６０内（テール部内）の基準位置（機軸ＭＣ）から、測定対象であるスキンプレート６の後部６０（テール部）の内面までの距離Ｄｔを測定する。

ステップＳ１４では、推進ジャッキ１５を短縮する（図１参照）。
ステップＳ１５では、エレクター１２を作動させて、スキンプレート６の後部６０（テール部）の内方にて、その周方向にセグメント１３を組み立てて、セグメントリング１４を構築する（図１参照）。

ステップＳ１６では、各距離センサ３１が、それぞれ、距離センサ３１の設置位置から、測定対象であるセグメントリング１４の内面までの距離Ｄ１を測定する。各距離センサ３１にて測定された、距離Ｄ１に対応する信号は、それぞれ、信号線４１を介して、制御装置４２に伝達される。制御装置４２では、上述のリング番号と、各距離センサ３１にて測定された距離Ｄ１とが、関連付けられる。

制御装置４２の距離算出部４９では、各距離センサ３１にて測定された距離Ｄ１に、予め設定された、各距離センサ３１の設置位置から機軸ＭＣ（基準位置）までの距離Ｄｃを加算することで、機軸ＭＣ（基準位置）から、測定対象であるセグメントリング１４の内面までの距離Ｄｓを算出する。
算出された距離Ｄｓは、リング番号に対応付けられて、記憶部４８に格納される。

このようにして、ステップＳ１６では、距離センサ３１を用いて、スキンプレート６の後部６０内（テール部内）の基準位置（機軸ＭＣ）から、測定対象であるセグメントリング１４の内面までの距離Ｄｓを測定する。

ステップＳ１７において、制御装置４２のテールクリアランス値算出部５０では、同一のリング番号に関連付けられた距離Ｄｓ及び距離Ｄｔを記憶部４８より読み出して、当該距離Ｄｓ及び距離Ｄｔに基づいて、テールクリアランス値Ｃｔを算出する。具体的には、各距離センサ３１の設置箇所について、距離Ｄｔから、距離Ｄｓ及び予め設定されたセグメントリング１４の厚さを差し引くことで、テールクリアランス値Ｃｔを算出する。

ステップＳ１３にて算出された距離Ｄｔに対応する信号、ステップＳ１６にて算出された距離Ｄｓに対応する信号、ステップＳ１７にて算出されたテールクリアランス値Ｃｔに対応する信号は、それぞれ、信号線４７を介して、出力装置４４に出力され得る。これにより、上述の第１実施形態と同様に、セグメントリング１４の真円度グラフを作成することが可能である。また、スキンプレート６の後部６０（テール部）の真円度グラフを作成することが可能である。また、トンネル横断面で見たテールクリアランス値Ｃｔの分布と、セグメントリング１４の偏心度合いとについても把握することができる。

特に本実施形態によれば、シールド掘進機１のテールクリアランスを測定する方法として、推進ジャッキ１５を伸長してセグメントリング１４をテール部（スキンプレート６の後部６０）の後方に押し出してその反力により掘進機本体２を前方に推進する工程（ステップＳ１２）と、距離センサ３１を用いて、テール部内の基準位置（機軸ＭＣ）からテール部の内面までの距離Ｄｔを測定する工程（ステップＳ１３）と、推進ジャッキ１５を短縮してテール部内でセグメントリング１４を構築する工程（ステップＳ１４、Ｓ１５）と、距離センサ３１を用いて、テール部内の基準位置（機軸ＭＣ）からセグメントリング１４の内面までの距離を測定Ｄｓする工程（ステップＳ１６）と、測定されたテール部内の基準位置（機軸ＭＣ）からテール部の内面までの距離Ｄｔと、測定されたテール部内の基準位置（機軸ＭＣ）からセグメントリング１４の内面までの距離Ｄｓと、に基づいて、テールクリアランス値Ｃｔを算出する工程（ステップＳ１７）と、を含む。これにより、距離Ｄｔと距離Ｄｓとを、同一の距離センサ３１で測定することができるので、機軸方向に複数の距離センサを配置することなく、比較的簡素な構成で、テールクリアランスを安定的に測定することができる。

図９は、本発明の第３実施形態における推進ジャッキ短縮時のシールド掘進機の概略構成を示す。図１０は、図９のＩＩ−ＩＩ断面図である。尚、図１０においては、図示の簡略化のため、エレクター及びセグメントリングの図示を省略している。
上述の第１及び第２実施形態と異なる点について説明する。

本実施形態では、上述の８個の距離センサ３１を用いる代わりに、２個の距離センサ３２ａ、３２ｂを用いている。距離センサ３２ａ、３２ｂは、スキンプレート６の後部６０（テール部）の内方に位置する。

距離センサ３２ａは、機軸ＭＣの近傍であって、かつ、スクリューコンベヤ１６のケース１７の上面に取り付けられている。ここで、スクリューコンベヤ１６のケース１７は、掘進機本体２を構成する前胴３のシールド隔壁８に固定されている。それゆえ、距離センサ３２ａは、掘進機本体２と一体的に移動可能なように掘進機本体２に間接的に固定されている。
距離センサ３２ｂは、フレーム部２１の下面中央部に配置されている。

図１１は、距離センサ３２ａの概略構成を示す。
距離センサ３２ａは、その本体部３３と、反射器３４と、回転機構３５とを備える。
距離センサ３２ａの本体部３３は、機軸方向に沿うようにレーザー光を照射する。反射器３４は、本体部３３からのレーザー光を９０°反射させて、その反射光を、スキンプレート６の後部６０内（テール部内）にて径方向外側に向かわせる。距離センサ３２ａの本体部３３は、反射器３４からの反射光が測定対象との間を往復する時間と光速度とに基づいて、距離センサ３２から測定対象までの距離を算出することができる。

ここで、反射器３４を回転機構３５によりレーザー反射点３４ａを中心に回転させると、反射光が照射される対象（測定対象）の位置が、後胴４の周方向に沿って移動する。すなわち、距離センサ３２ａは、レーザー光の照射方向を変更可能に構成されている。尚、距離センサ３２ｂは、距離センサ３２ａと同様の構成であるので、その説明を省略する。

図１０は、距離センサ３２ａの距離測定可能範囲Ｍ１及び距離測定不可能範囲Ｎ１と、距離センサ３２ｂの距離測定可能範囲Ｍ２とを示している。
距離測定不可能範囲Ｎ１は、距離センサ３２ａの反射器３４からのレーザー光が足場２０によって遮られる範囲である。
このようにして、２個の距離センサ３２ａ、３２ｂの距離測定可能範囲Ｍ１、Ｍ２を組み合わせることにより、スキンプレート６の後部６０（テール部）の全周のうちの大部分を距離測定可能範囲としてカバーすることができる。

距離センサ３２ａ、３２ｂの各々の反射器３４からのレーザー光をエレクター１２の把持部１２ａが遮る場合には、把持部１２ａを後胴４の周方向に沿って移動させることで、レーザー光を測定対象に照射することができる。
距離センサ３２ａ、３２ｂの各々にて測定された、測定対象までの距離に対応する信号は、その測定時の各距離センサの回転機構３５の回転角に対応する信号と共に、信号線４１を介して、制御装置４２に伝達される。

特に本実施形態によれば、距離センサ３２ａ、３２ｂは、レーザー光の照射方向を変更可能に構成されている。これにより、設置される距離センサの個数を上述の第１及び第２実施形態によりも少なくすることができるので、比較的簡素な構成で、スキンプレート６の後部６０（テール部）の全周のうちの大部分を距離測定可能範囲としてカバーすることができる。

尚、上述の第１〜第３実施形態では、泥土圧式のシールド掘進機１を用いて説明したが、シールド掘進機１の種類はこれに限らず、例えば、泥水式のシールド掘進機であってもよい。

１ シールド掘進機
２ 掘進機本体
３ 前胴
４ 後胴
５、６ スキンプレート
７ カッタヘッド
８ シールド隔壁
９ 駆動用モータ
１０ カッタチャンバ
１１ 中折れジャッキ
１１ａ シリンダ
１１ｂ ロッド
１２ エレクター
１２ａ 把持部
１３ セグメント
１４ セグメントリング
１５ 推進ジャッキ
１５ａ シリンダ
１５ｂ ロッド
１６ スクリューコンベヤ
１７ ケース
１８ オーガ
２０ 足場
２１ フレーム部
２１ａ 上フレーム
２１ｂ 下フレーム
２１ｃ 柱部材
２１ｄ，２１ｅ ビーム部材
２２ セグメント供給装置
３１、３２ａ、３２ｂ 距離センサ
３３ 本体部
３４ 反射器
３４ａ レーザー反射点
３５ 回転機構
４１ 信号線
４２ 制御装置
４３ 入力装置
４４ 出力装置
４５ 運転管理室
４６、４７ 信号線
４８ 記憶部
４９ 距離算出部
５０ テールクリアランス値算出部
６０ 後部

Claims (10)

1. 掘進機本体の後部の外殻をなし、かつ、内方でセグメントが組み立てられてセグメントリングが構築される筒状のテール部と、前記掘進機本体に設けられて前記掘進機本体を前方に推進する推進ジャッキと、前記掘進機本体に固定されて前記テール部の内方に位置する距離センサと、を含んで構成されるシールド掘進機のテールクリアランスを測定する方法であって、
   前記推進ジャッキを短縮して前記テール部内で前記セグメントリングを構築する工程と、
   前記距離センサを用いて、前記テール部内の基準位置から前記セグメントリングの内面までの距離を測定する工程と、
   前記推進ジャッキを伸長して前記セグメントリングを前記テール部の後方に押し出してその反力により前記掘進機本体を前方に推進する工程と、
   前記距離センサを用いて、前記テール部内の基準位置から前記テール部の内面までの距離を測定する工程と、
   測定された前記テール部内の基準位置から前記テール部の内面までの距離と、測定された前記テール部内の基準位置から前記セグメントリングの内面までの距離と、に基づいて、テールクリアランス値を算出する工程と、
   測定された前記テール部内の基準位置から前記セグメントリングの内面までの距離に基づいて前記セグメントリングの真円度を把握する工程と、
   を含む、シールド掘進機のテールクリアランス測定方法。
2. 掘進機本体の後部の外殻をなし、かつ、内方でセグメントが組み立てられてセグメントリングが構築される筒状のテール部と、前記掘進機本体に設けられて前記掘進機本体を前方に推進する推進ジャッキと、前記掘進機本体に固定されて前記テール部の内方に位置する距離センサと、を含んで構成されるシールド掘進機のテールクリアランスを測定する方法であって、
   前記推進ジャッキを伸長して前記セグメントリングを前記テール部の後方に押し出してその反力により前記掘進機本体を前方に推進する工程と、
   前記距離センサを用いて、前記テール部内の基準位置から前記テール部の内面までの距離を測定する工程と、
   前記推進ジャッキを短縮して前記テール部内で前記セグメントリングを構築する工程と、
   前記距離センサを用いて、前記テール部内の基準位置から前記セグメントリングの内面までの距離を測定する工程と、
   測定された前記テール部内の基準位置から前記テール部の内面までの距離と、測定された前記テール部内の基準位置から前記セグメントリングの内面までの距離と、に基づいて、テールクリアランス値を算出する工程と、
   測定された前記テール部内の基準位置から前記セグメントリングの内面までの距離に基づいて前記セグメントリングの真円度を把握する工程と、
   を含む、シールド掘進機のテールクリアランス測定方法。
3. 前記基準位置は前記シールド掘進機の機軸上に位置する、請求項１又は請求項２に記載のシールド掘進機のテールクリアランス測定方法。
4. 複数の前記距離センサが、前記テール部の内方にて、前記テール部の周方向に互いに間隔を空けて配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のシールド掘進機のテールクリアランス測定方法。
5. 前記距離センサは、レーザー光を測定対象に向けて照射して前記測定対象までの距離を測定するレーザー距離センサである、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のテールクリアランス測定方法。
6. 前記距離センサは、レーザー光の照射方向を変更可能に構成されている、請求項５に記載のテールクリアランス測定方法。
7. 掘進機本体の後部の外殻をなし、かつ、内方でセグメントが組み立てられてセグメントリングが構築される筒状のテール部と、前記掘進機本体に固定されて前記テール部の内方に位置する距離センサと、を含んで構成されるシールド掘進機を用いて前記セグメントリングの真円度を把握する方法であって、
   前記テール部内で前記セグメントリングを構築する工程と、
   前記距離センサを用いて、前記テール部内の基準位置から前記セグメントリングの内面までの距離を測定する工程と、
   測定された前記テール部内の基準位置から前記セグメントリングの内面までの距離に基づいて前記セグメントリングの真円度を把握する工程と、
   を含む、セグメントリングの真円度把握方法。
8. 複数の前記距離センサが、前記テール部の内方にて、前記テール部の周方向に互いに間隔を空けて配置されている、請求項７に記載のセグメントリングの真円度把握方法。
9. ２個の前記距離センサが、前記テール部の内方にて、前記テール部の周方向に互いに間隔を空けて配置されており、
   前記２個の前記距離センサの距離測定可能範囲を組み合わせることにより、前記セグメントリングの真円度を把握する、請求項７に記載のセグメントリングの真円度把握方法。
10. 前記距離センサは、レーザー光を前記セグメントリングの内面に向けて照射して前記セグメントリングの内面までの距離を測定するレーザー距離センサであり、かつ、レーザー光の照射方向を変更可能に構成されている、請求項７〜請求項９のいずれか１つに記載のセグメントリングの真円度把握方法。