JPH02259514A

JPH02259514A - シールド機の相互位置検出方法

Info

Publication number: JPH02259514A
Application number: JP1081248A
Authority: JP
Inventors: Akitsugu Oishi; 晃嗣大石; Kazuyuki Tomioka; 一之冨岡
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JP2573523B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、地中を掘進するシールド機の地中における
位置を検出する方法に係り、特に、相対向して配置され
た１対のシールド機により形成された掘削孔どうしを接
合する際等に用いられて好適なシールド機の相互位置検
出方法に関する。

「従来の技術Ｊ周知の如く、トンネル掘削方法の一例としてのシールド
工法は、掘削すべきトンネルの発進点及び到達点にそれ
ぞれ発進立坑及び到達立坑を掘削し、この発進立坑から
到達立坑に向ってシールド機によりトンネルを掘削、形
成するものである。

シールド機により掘削、形成されるトンネル及び到達立
坑の接合、あるいは両側から掘削されるトンネルどうし
の接合は、極めて精度良く行われる必要がある。このた
め、シールド機による地中掘進作業中、あるいはトンネ
ル接合作業寸前には、−旦シールド機の掘進作業を停止
した後、掘削計画線に対するシールド機の軸線の位置、
すなわちシールド機の地中位置を正確に測定することが
行われる。

また最近は、長距離海底トンネルや都市トンネル等、掘
削距離が長距離でかつ途中に立坑を掘削できないような
施工条件下におけるトンネル掘削では、施工能率、工期
、コスト等を考慮して、掘削ｔべきトンネルの両側にそ
れぞれ発進立坑を掘削し、これら発進立坑からそれぞれ
シールド機を発進させてトンネルを掘削、形成して、こ
れらトンネルを途中で接合することでトンネルを完成さ
せる、地中接合工法と呼ばれる工法も開発されている。

この地中接合工法においては、到達立坑に接合する場合
に比してより高精度な接合作業が要求され、規定値以上
の誤差が絶対に許されない状況にある。

このようなシールド機の地中位置検出方法の例としては
、相対向するシールド機の前部に磁気、音波等を用いた
送受信手段を相互に配置し、これら磁気、音波等の減衰
量や位相変化等により相互のシールド機間の軸線のずれ
を検出するような方法や、あるいは一方のシールド機か
ら他方のシールド機に向けてポーリング孔を穿設し、こ
のポーリング孔内にトランシット等のレーザー光を通す
ことでシールド機間の軸線のずれを検出するような方法
が考えられる。特に、測定精度を高める目的で、受信手
段をシールド機の３点に配置し、これら３台の受信手段
と送信手段との間の距離を測定することで受信手段と送
信手段とで形成される五角錐を決定し、これによりシー
ルド機間の位置関係を検出するような方法（以下、これ
を３点法と称する）も検討、提案されている。

「発明が解決しようとする課題」ところが、前述したシールド機の位置検出方法は、以下
に挙げるような解決すべき課題を抱えていた。

すなわち、磁気、音波を用いた検出方法にあっては、磁
気等の土壌透過能力が弱く、従って極めて近距離におい
てしか測定ができず、検出精度が悪いため、実用的でな
い。また、ポーリング孔を穿設してトランシット等で検
出する方法にあっては、ポーリング孔を穿設する工程に
手間がかかり、同様に実用的でない。さらに、前記３点
法にあっては、各受信手段と送信手段との間の距離測定
が土壌の性状等により左右され、この測定時の誤差が重
畳された状態で位置検出が行われるため、検出精度の向
上に十分寄与できない。

この発明は前記事情に鑑みてなされたもので、土壌の性
状等によらず、シールド機の地中における位置を非接触
状態で高精度にかつ確実に測定できるシールド機の相互
位置検出方法を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」そこでこの発明は、地中を掘進するシールド機を１対用
いてトンネルを掘削する場合に相互のシールド機の位置
を検出する方法を、以下の工程を備えたものとしたこと
を特徴とする。

■　一方のシールド機の軸線上に放射線源を備えた送信
部を設置すると共に、他方のシールド機の軸線から径方
向に所定距離離間した位置に、放射線検出器を備えた受
信部をこのシールド機の軸線回りに回動自在に設置して
おく工程、 ■　受信部を前記他方のシールド機の軸線回りに回転さ
せ、受信部で検出された放射線量が最大となる時の回転
角を測定する工程、 ■　送信部を受信部の径方向の離間距離及び回転角だけ
移動させた位置に配置する工程、■　受信部をシールド
機の径方向に沿って移動させ、受信部で検出された放射
線量が最大となる時のシールド機の軸線からの距離を測
定することで、シールド機相互の位置を検出する工程。

「実施例」以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第４図は、この発明の一実施例であるシー
ルド機の相互位置検出方法が適用されるシールド機を示
す図である。なお、以下に説明するシールド機は、前述
の地中接合工法に用・いられるものであり、２つのシー
ルド機を１組としてトンネルの掘削が行われるものであ
る。

図中、符号Ｇは両側端から掘削されてきたシールド・ト
ンネルの接合部付近の地山であり、この地山Ｇ内では、
第１のシールド機１０が、その前部に設けられたカッタ
装置１１により右側から左側に向ってトンネルＴａを掘
削し、また、第２のシールド機４０が、その前部に設け
られた力・ツタ装置４１により左側から右側に向って他
方のトンネルＴｂを掘削している。そして、第１のシー
ルド機ＩＯの後方に形成されたトンネルＴａの壁面は、
このシールド機１０の内部で組み立てられたセグメント
１２．１２、・・・によって１次覆工され、同様に、第
２のシールド機４０の後方に形成されたトンネルＴｂの
壁面は、このシールド機４０の内部で組み立てられたセ
グメント４２．４２、によって１次覆工されている。

前記第１のシールド機１０の外殻を成す円筒状のスキン
プレート１３の先端部は、このスキンプレート１３と同
径に形成された外筒１４と、この外筒１４より小径に形
成された内筒１５とにより、二重に形成されており、こ
の内筒１５は、前記スキンプレート１３の軸線に直交す
るように形成された中空環状の仕切板１７によりこのス
キンプレート１３に連結されている。これら外筒１４と
内筒１５との間には、鉄板を円筒状に形成してなる貫入
リング１６が格納されている。

また、前記第１のシールド機１０には、そのスキンプレ
ート１３中間部内面に環状の反力板１９が取り付けられ
ていると共に、この反力板１９前面には、前記貫入リン
グ１６押出用の押出ジャ・ツキ２０が、その周方向に間
隔を置いて複数個（図示例では１個のみ図示しである）
取り付けられている。この押出ジヤツキ２０のジヤツキ
ロッド２１は、前記仕切板１７を貫通して、スキンプレ
ート１３の軸線に沿って前方に延在され、その先端が前
記貫入リング１６後端に取り付けられている。

また、前記外筒１４内周面及び内筒１５外周面には、リ
ップシール等のシール材３７．３７、・・・が、前記貫
入リング１６をその両側面から挾持するように設けられ
、以上の構成により、貫入リング１６は、スキンプレー
ト１３の軸線に沿って前後方向に摺動自在に構成されて
いる。

前記仕切板１７の内面には、筒状の取付筒１８が前記ス
キンプレート１３と同軸状に取り付けられていると共に
、この取付筒１８内周面には、これよりやや小径な有底
円筒状の支持部２３が嵌入されている。この支持部２３
は、筒状の摺動筒２４及びこの摺動筒２４前端部を閉塞
してなる仕切板２５とから構成されている。前記取付筒
１８内周面には、この取付筒１８及び摺動筒２４の間に
介在されるすべり軸受３８．３８及びリップシール、Ｕ
シール、Ｏリング等のシール材３７．３７が設けられて
いる。そして、仕切板２５と、シールド機１０後方に設
けられたセグメント組立用のエレクタ装置３３との間に
は、摺動筒２４移動用のカッタスライドジヤツキ３４が
介在され、これにより、前記支持部２３はスキンプレー
ト１３の軸線に沿って前後方向に移動自在に構成されて
いる。また、図中、符号３６は前記仕切板２５中心部に
設けられた開閉自在なハツチである。

一方、前記第１のシールド機１０のカッタ装置１１は、
前記支持部２３の仕切板２５より小径に形成され、スキ
ンプレート１３と同心円状となるようにこの仕切板２５
に軸支された支持ドラム２６と、この支持ドラム２６先
端部に固定され、スキンプレート１３の軸線からその径
方向に放射状に延在する８本のスポーク２７．２７、・
・・とから概略構成されている。

これらスポーク２７．２７、・・・は、その先端を通る
円の直径が前記内筒１５の内径よりやや小径となるよう
に形成されている。スポーク２７の前面には切削刃２８
．２８、・・・が多数配設されている。また、スポーク
２７．２７、・・・のうち、−本おきのスポーク２７の
内部には先端刃２９が格納されていると共に、この先端
刃２９には、これをシールド機１０の径方向に伸縮させ
てスポーク２７の内外へ格納、露出させる、ジヤツキ等
からなる伸縮機構３０が付設されている。

また、前記支持ドラム２６は、前記仕切板２５に軸受３
１を介して軸支されている。さらに、摺動部２４内周面
には、支持ドラム２６後端部と係合して、この支持ドラ
ム２Ｇを回転駆動する油圧モータ等の駆動機構３２が取
り付けられ、これにより、カッタ装置１１全体が前記ス
キンプレート１３の軸線を中心軸として回転駆動される
こととなる。

さらに、前記スポーク２７、・・・のうち１本のスポー
ク２７内には、この発明の一実施例に用いられる受信器
７１が配設されている。この受信器７１は、例えばＧＭ
（ガイガー・ミューラー）管サーベイメーターや、Ｎａ
Ｉ（沃素ナトリウム）を検出部とするシンチレーション
カウンタ等の放射線検出器を備えたものであり、その上
下からワイヤ７３で吊持され、図示されない移動機構に
よりシールド機ＩＯの径方向に移動自在に構成されてい
る。

一方、前記第２のシールド機４０は、その概略構成が前
記第１のシールド機１０と同様であり、そのスキンプレ
ート４３の先端部が前記第１のシールド機１０と同径の
円筒状の外筒４４及び内筒４５とにより二重に形成され
ている。この内筒４５は、スキンプレート４３の軸線に
直交して形成された中空環状の仕切板４７により連結さ
れている。そして、これら外筒４４、内筒４５及び仕切
板４８で囲繞される空間が、第１のシールド機１０の貫
入リング１６が貫入される貫入室４６とされている。

この貫入室４６内には、前記外筒４４及び内筒４５間の
間隔より僅かに薄い肉厚に形成された保護リング５２が
嵌入されている。この保護リング５２の前面には、シー
ルド機２の中心に向って後方に傾斜する傾斜面５２ａが
形成され、これにより、貫入リング１６との圧着性の増
大、及び、掘削土砂の円滑な取り込みが図られている。

また、前記第２のシールド機４０には、そのスキンプレ
ート４３中間部内面に環状の反力板４９が取り付けられ
ていると共に、この反力板４９前面には、前記保護リン
グ５２引込用の引込ジヤツキ５０が、その周方向に間隔
を置いて複数個（図示例では１個のみ図示しである）取
り付けられている。この引込ジヤツキ５０のジヤツキロ
ッド５１は、前記仕切板４７を貫通して、スキンプレー
ト４３の軸線に沿って前方に延在され、その先端が前記
保護リング５２後端に取り付けられている。また、前記
外筒４４内周面及び内筒４５外周面には、リップシール
等のシール材３７．３７、・・・が、前記保護リング５
２をその両側面から挾持するように設けられ、以上の構
成により、保護リング５２は、スキップＩ／　−ト４３
の軸線に沿って前後方向に摺動自在に構成されている。

前記仕切板４７の内面には、前記第１のシールド機１０
と同様に、筒状の取付筒４８が前記スキンプレート４３
と同軸状に取り付けられていると共に、この取付筒４８
内周面には、これよりやや小径な有底円筒状の支持部５
３が嵌入されている。

この支持部５３は、前記支持部２３と同様に、筒状の摺
動筒５４及び仕切板５５とから構成されている。前記取
付筒４８内周面には、すべり軸受３８．３８及びリップ
シール、Ｕシール、Ｏリング等のシール材３７．３７が
設けられている。そして、仕切板５５と、シールド機４
０後方に設けられたエレクタ装置６３との間には、摺動
筒５４移動用のカッタスライドジヤツキ６４が介在され
、これにより、前記支持部５３はスキンプレート４３の
軸線に沿って前後方向に移動自在に構成されている。ま
た、図中、符号６６は前記仕切板５５中心部に設けられ
た開閉自在なハツチである。

一方、前記カッタ装置４１は、前記第１のシールド機１
０のカッタ装置１１と同様に、前記支持部５３の仕切板
５５に軸支された支持ドラム５６と、こノ支持ドラム５
６先端部に固定され、スキンプレート４３の軸線からそ
の径方向に放射状に延在する８本のスポーク５７．５７
、・・・とカラ概略構成されている。

これらスポーク５７．５７、・・・は、前記第１のシー
ルド機１０のスポーク２７と同様に、その先端を通る円
の直径が前記内筒４５の内径よりやや小径となるように
形成されている。スポーク５７の前面には切削刃５８．
５８、・・・が多数配設されている。また、スポーク５
７．５７、・・・のうち、−本おきのスポーク５７の内
部には先端刃５９が格納されていると共に、この先端刃
５９には、これをシールド機４０の径方向に伸縮させて
スポーク５７の内外へ格納、露出させる、ジヤツキ等か
らなる伸縮機構６０が付設されている。

また、前記支持ドラム５６は、前記仕切板５５に軸受６
１を介して軸支されていると共に、摺動筒５４内周面に
は、支持ドラム５６後端部と係合して、この支持ドラム
５６を回転駆動する油圧モータ等の駆動機構６２が取り
付けられ、これにより、カッタ装置４１全体が前記スキ
ンプレート４３の軸線を中心軸として回転駆動されるこ
ととなる。

さらに、前記支持ドラム５６先端部内には、この発明の
一実施例に用いられる送信器７２が配設されている。こ
の送信器７２は、例えばγ線源である”Ｃｏ等が収納さ
れた容器を備えたものであり、図示されない移動機構に
よりシールド機４０の径方向に移動自在に構成されてい
る。

また、図中、符号３５．６５は、それぞれシールド機１
０．４０の仕切板１７．４７後面に周方向に間隔を置い
て設けられ、前記セグメント１２．４２の先端に反力を
取ってシールド機１０．４．０を前方に推進させるため
のシールドジヤツキ、符号３９．６９は、それぞれシー
ルド機１０．４０のスキンプレート１３．４３後端部内
面に設けられ、前記セグメント１２．４２とスキンプレ
ート１３．４３との間の間隙を閉塞するテールパツキン
である。

次に、以上のような構成を有するシールド機１０．４０
を用いて、前述の地中接合方向と共に、この発明の一実
施例であるシールド機の相互位置検出方法について説明
する。

（ｉ）トンネル掘削まず、シールド機１０．４０を用いて、トンネルの両側
端からトンネルＴａ、Ｔｂを掘削しつつ、トンネルＴａ
５Ｔｂの壁面にセグメント１２．４２を組み立てること
で、１次覆工を行う。この際、カッタ装置１１．４１の
先端刃２９．５９を伸縮機構３０．６０により伸長させ
ることで、掘削するトンネルＴａ、Ｔｂの径を外筒１４
．４４と少なくとも同径としておく。また、これらシー
ルド機１０，４０によるトンネル掘削においては、第２
のシールド機４０に・よる掘削を先行させ、この第２の
シールド機４０のほうが後述するトンネル接合部に先に
到達するように掘削計画を立てておく。

なお、前記第２のシールド機４０の保護リング５２の貫
入室４６内での位置は、いずれであっても良いが、トン
ネルＴｂ掘進時に保護リング５２を貫入室４６前部に位
置させておくことで、この貫入室４６内部への掘削土砂
や礫の侵入を阻止することができる。

（１１）第２のシールド機停止前述の如く、第２のシールド機４０によるトンネル掘削
が第１のシールド機１０によるトンネル掘削より先行さ
れているので、まず、第２のシールド機４０がトンネル
接合部に到達する（第５図参照）。次に、伸長させてお
いた先端刃５９を元の長さにまで短縮し、カッタスライ
ドジヤツキ６４とシールドジヤツキ６５とを駆動させる
ことで、カッタ装置４１を内筒４５内に収納すると共に
、このカッタ装置４１収納に伴いシールド機４０前面と
地山との間に生じる空隙の分だけシールド機４０を前方
に推進させる（第６図参照）。

（ｉｉｉ　）　トンネル接合第２のシールド機４０が前述したカッタ装置４０収納工
程を行っている際にも、第１のシールド機１０はトンネ
ルを掘削している。そして、これらシールド機１０，４
０がシールド機の機長の３倍程度の距離にまで接近した
時点で、シールド機１０．４０間の相対位置を確認する
。

まず、第９図に示すように、第２のシールド機４０の送
信器７２を、シールド機４０の軸線上に位置させた後、
第１のシールド機１０のカッタ装置１１（支持ドラム２
６）を所定角度ずつ（９例えば６０°ずつ）回転させ、
その位置での受信器７１による放射線量を所定時間ａｌ
ｌ定し、その積分量を求める（第１０図参照）。測定時
間は両シールド機１０．４０間の距離等により決定され
るが、例えば両シールド機１０，４０間の距離が２ｍ程
度であれば、１０秒程測定することとなる。

次に、各回転角における積分量を比較し、その最大値が
得られる時の回転角まで再度カッタ装置１１を回転させ
てから、その近傍においてカッタ装置１１を微動させ、
積分量の最大値が得られる時の回転角（第１１図中θｌ
）を決定する。すなわち、この回転角が角度方向におけ
る送信器７２（放射線源）の位置となる。

さらに、前記回転角測定時におけるシールド機１０の軸
線と受信器７１との間の距離（第９図中ｒｅ＞と等距離
だけ送信器７２をシールド機４０の軸線から離間させ（
第１２図参照）、シールド機４０のカッタ装置４１（支
持ドラム５６）を前記受信器７１による積分量の最大値
が得られる時の回転角（θ、）だけ回転する（第１３図
参照）。

これにより、送信器７２と受信器７１とは、互いのシー
ルド機１０，４０の径方向に沿う一直線上に位置するこ
ととなる。

そして、受信器７１をシールド機１０の径方向に沿って
往復動させ、受信器７１による積分量の最大値が得られ
る時の径方向の位置を決定する（第１４図参照）。すな
わち、この位置が径方向における送信器７２（放射線源
）の位置となる。

以上の手順により、送信器７２と受信器７１との間のず
れが、シールド機１０．４０の回転方向及び径方向の値
として得られる。すなわち、これがシールド機１０．４
０の軸線間の位置ずれとなるのである。

そして、これらシールド機１０．４０の両軸線が一致す
るように、第１のシールド機１０の掘進方向を修正しつ
つ、さらにトンネル掘削を継続する。

そして、トンネルの接合部において、シールド機１０．
４０間に所定長さの地山Ｇｉ（約３０ｃｍ〜１ｍ程度）
を残した状態で第１のシールド機ｌＯを停止させること
で、シールド１１０．４０をトンネル接合部において相
対向させる（第７図参照）。

次に、第１のシールド機１０のカッタ装置１１収納工程
を行う。すなわち、伸長させておいた先端刃２９を元の
長さにまで短縮させた後に、カッタスライドジヤツキ３
４とシールドジヤツキ３５とを駆動させることで、カッ
タ装置１１を内筒１５内に収納しながら、このカッタ装
置１１収納に伴いシールド機１０前面と地山との間に生
じる空隙の分だけシールド機１０を前方に推進させる（
第８図参照）。

これと同時に、前記保護リング５２が貫入室４６の奥に
ある場合には、引込ジヤツキ５０．５０、・を駆動する
ことで、保護リング５２を貫入室４６前部にまで摺動さ
せ、これにより貫入室４６内に侵入した土砂や礫を外部
に排出しておく。この状態で、押出ジヤツキ２０．２０
、・・・を駆動することで、貫入リング１６を第１のシ
ールド機１０のスキンプレート１３の軸線に沿って前方
に摺動させ、その先端を保護リング傾斜面５２ａに当接
させる。さらに、押出ジヤツキ２０．２０、・・・によ
る貫入リング１６の押し出しを続けつつ、これに連動し
て、引込ジヤツキ５０．５０、・・・を駆動することで
、その傾斜面５２ａに貫入リング１６の先端を当接させ
たまま、保護リング５２を後方に摺動させ、これにより
、貫入リング１６を貫入室４６奥にまで引き込む。すな
わち、この貫入リング１６により、シールド機ｌ０１４
０の間に残されたトンネル接合部の地山Ｇｉを覆うので
ある（第８図参照）。

（ｉｖ））ンネル接合部仕上この後、カッタ装置１１．４１及び支持部２３．５３を
解体、撤去すると共に、エレクタ装置３３．６３等の周
辺機材を撤去し、更に貫入リング１６の両端部を内筒１
５．４５に溶接して固定する。

そして、シールド機１０．４０のスキンプレート１３．
４３内面に、２次覆工分の厚さを含めた場所打ちコンク
リートを打設することで、トンネル接合部の覆工を行う
。ここで、前記トンネル接合部を補強する目的で、内筒
１５．４５の内面に、例えばＨ形鋼からなる支保工を設
けても良い。

以上説明した方法により、シールド機１０．４０間の軸
線のずれを検出し、両軸線が一致するように掘進方向を
修正することで、トンネル接合部において精確なトンネ
ル接合作業を行うことができる。ここで、この実施例で
は、シールド機１０．４０の回転方向及び径方向に沿っ
て受信器７１を移動させることで送信器７２の位置を受
信器７１で検出し、これら両方向の位置ずれからシール
ド機１０，４０間の軸線のずれを検出しているので、従
来の３点法による位置検出方法と比較して、土壌の性状
等によりその測定精度が左右される距離測定の工程を介
さずにシールド機の相互位置を検出でき、従って、土壌
の性状等によらず確実かつ正確な位置検出を行うことが
できる。また、送信器７２をγ線＃（放射線源）を備え
たものとし、このγ線によって位置検出を行っているの
で、磁気や音波を用いた場合に比較してγ線は土壌透過
能力が太き（、従って、シールド機１０．４０間の距離
が比較的大きくても測定が可能で、かつ、その精度も良
好である。さらに言えば、従来の如くポーリング孔を穿
設する手間もいらず、非接触、非破壊状態で位置検出が
可能であり、大変簡便に位置検出を行うことができる。

特に、位置検出のために行う測定も、放射線量の積分量
の最大値を求める測定のみで十分であり、同等特殊かつ
複雑な計算等を必要とせずにシールド機１０．４０間の
位置検出を行うことができるので、工事現場において行
う測定として大変好適である。

次に、本発明者が行った、本発明による相互位置検出方
法の検出精度を検討した実験の結果について説明する。

送信器にはγ線源（８０ＣＯ）を用いた。また、受信器
には０Ｍサーベイメーター及びＮａ１（ＴＩ）シンチレ
ーションカウンタ（ｆ［２”×２”）を用いた。実験系
には、第１５図に示すような形状、寸法の土及び砂を用
いた。

実験方法は、まず前記実験系中にγ線源を埋設した後、
実験系外の一定平面上に第１５図に示すような原点（θ
、θ）を設定して、この原点から水平方向及び垂直方向
に引いたＸ軸、Ｙ軸に沿って受信器を移動させることで
、この受信器により放射線量の最大値が得られる座標値
を求めた。放射線量の測定は、先ずはじめに０Ｍサーベ
イメーターで強度の強い部分を検出し、次にＮａＴ（Ｔ
Ｉ）シンチレーションカウンタを用いて放射線量を詳細
に調べた。測定時間は、各点ども１０秒間とした。測定
時に得られたγ線スペクトルの一例を第１６図に示す。

第１７図ないし第１８図は、測定平面から１２Ｅｍ離れ
た土中にγ線源を埋設した場合の水平方向及び垂直方向
の放射線量の分布を示す図である。なお、この実験例で
はγ線源にコリメータが付設されていたため、水平方向
の放射線量の分布が正規分布から離れている。これら分
布のピーク値から、γ線源は測定平面上の原点からの座
標値として（−２０ＣＩ、　　θｃｍ）の位置にあると
推定できる。また、分解能をピーク値におけるカウント
とピークから±２０ｃ１離れた位置でのカウントとの比Ｐ／Ｃ（±２０）−（Ｘ−Δｘ、　ｘ＋Δｘ）、　（ｙ
−４ｙ、　ｙ＋Δｙ）で定義すれば、Ｐ／Ｃ（±２θ）
−１，０２９，１，２０５であった。

次に、第１９図は、測定平面から３．Ｏｍ離れた砂中に
γ線源を埋設した場合の水平方向の放射線量の分布を示
す図である。分解能は低下しているものの、−２４ｃｍ
付近にピーク値を認めることができ、従ってこの位置に
γ線源があることが推定できる。また、分解能Ｐ／Ｃ（
±２０　）−１，０２８であった。

以上のことから、γ線源と受信器との間の距離が１．２
Ｅｍの時、±２ｃｍの分解能でγ線源の位置を推定する
ことができることが理解できる。また、放射線量の分布
はほぼ正規分布に近い分布を示すため、最小二乗法等の
統計処理を行えば、ピーク値を自動的かつ正確に求める
ことが可能となる。

一方、従来検討されている３点法を用いたシールド機の
相互位置検出方法について、距離測定の誤差が相互位置
検出に与える影響について検討した。

まず、３点法の原理について説明すれば、第２０図に示
すように、点Ｐ。に位置する線源Ｔ１と正三角形Ｐ　、
Ｐ　、Ｐ　３の頂点に位置する受信手段Ｒとの間の距離
が、それぞれＰ。Ｐ　、＝　ａ　、　Ｐ　ｏＰ　を−ｂ
ＳＰｏＰ３＝ｃであったと仮定する。すると、土中にお
いてＱ［Ｃｉ］なる線量の＠０ＣＯ線源からａ［ｒｎ］
離れた位置の照射線量率１ａ［Ｒ／ｈｒ］は次式で与え
られる。

ただし、 ■６０ＣＯの照射線量率定数は！、３Ｅ　［Ｒ／ｈｒ・
Ｃｉ］ ■６０ＣＯのγ線に対する土砂の１７１０価層はθ、３
　［ｍ］ ■散乱線を考慮した８０ＣＯのγ線の再生係数ＢはＢ＃
ｌ＋μａ（μは透過率）とＩ、ている。従って、受信手段Ｒにより照射線量率１
ａが測定されれば、Ｐ、Ｐ、間の距離ａを求めることが
できる。同様にして、Ｐ、Ｐ、間の距離ｂ、Ｐ、Ｐ３間
の距離Ｃも求めることができる。

次に、第２１図に示すように、線源Ｔ１の位置Ｐ、を正
三角形上に垂直に投影させた点をＰ′とし、Ｐ、Ｐ’＝
Ｓ、Ｐ、Ｐ’＝ａ’　　Ｐ、Ｐ’＝ｂ’Ｐ、Ｐ’＝ｃ’
　　とすると、これらは次式で与えられる値となる。

ａ　’　＝ｎｂ′＝ｆ「：ＦＣ’＝Ｊさ：Ｆ従って、第２２図に示すように、点Ｐ１を原点として点
Ｐ、がＸ軸上に位置する座標平面を考え、前記点Ｐ′の
座標を（ｘ、ｙ）とすれば、ｘ”＋ｙ”　　　＝ａ〆■ 上式をＸ、、ｙについて解けば、 ””　　２．ＲｉＬよって、正三角形Ｐ　、Ｐ　、Ｐ　、の重心点Ｏと点Ｐ
との間の距離ＯＰ’及びＰ。Ｐ′間の距離Ｓは、Ｓ−６
〒１耳−５７可芹＝５■；芹これにより、線源Ｔ１の位置Ｐ。を正三角形に投影した
点Ｐ′　と重心０との間の位置関係が求められる。

第２３図は、点Ｐ′を重心Ｏに一致させ、さらに理論上
ａＪ−ｂＬ、、　ｃ　−３θｃｍＸｓ＝１．２５ｍとし
た時の、各距離ａ、　、、、　ｂ、、Ｃの測定誤差に対
する点１）′　の位置αＩ定ｇ％　２−の関係を示した
図である。

図に見るように、たとえ各距離の測定誤差が１％であっ
ても、点［）′　の位置測定誤差はＸ座標で±６；、Ｅ
ｃｍ、Ｙ座標で±ｌ０ｃｍの誤差を生じ、また、距離の
測定誤差か１５″％であると、Ｘ座標、Ｙ座標それぞれ
±３１．５ｃｍ、±３６．５ｃｍ１の誤差を生じる７′
：、とが理解できる。従って、３点法においては、距離
の決定精度が最も重要なポイントとなるが、この距離決
定精度は土壌の性状等により太き（左右され、実際の場
での適用は困難である。

なお、この発明のシールド機の相互位置検出方法は、そ
の適用が地中接合工法に限定されず、種々の適用が可能
であることはいうまでもない。また、前記実施例では、
送信器及び受信器を共にカッタ装置内に備えた構成とし
たが、これに限らずシールド機内の任意の位置に配置可
能であることはいうまでもない。

「発明の効果」以上詳細に説明したように、この発明によれば、シー・
ルド機の回転方向及び径方向に沿って受信器を移動させ
ることで送信器の位置を受信器で検出し、これら両方向
の位置ずれからシールド機間の相互位置を検出している
ので、従来の３点法による位置検出方法と比較して、土
壌の性状等によりその測定精度が左右される距離測定の
工程を介さずにシールド機の相互位置を検出でき、従っ
て、土壌の性状等によらず確実かつ正確な位置検出を行
うことができる。また、送信器を放射線源を備えたもの
とし、この放射線によって位・置検出を行っているので
、磁気や音波を用いた場合に比較して放射線は土壌透過
能力が大きく、従って、シールド機間の距離が比較的大
きくても測定が可能で、かつ、その精度も良好である。

さらに言えば、従来の如（ポーリング孔を穿設する手間
もいらず、非接触、非破壊状態で位置検出が可能であり
、大変簡便に位置検出を行うことができる。

よって、この発明によれば、土壌の性状等によらず、シ
ールド機の地中における位置を非接触状態で高精度にか
つ確実に測定できるシールド機の相互位置検出方法を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は、この発明の一実施例であるシー
ルド機の相互位置検出方法が適用されるシールド機の例
を示す図であって、第１図は断面図、第２図は左側面図
、第３図ないし第４図は同地の例であるシールド機を示
す図であって、第３図は断面図、第４図は右側面図、第
５図ないし第８図は同シールド機を用いた地中接合工法
を説明するための工程図、第９図ないし第１４図は、こ
の発明の一実施例であるシールド機の相互位置検出方法
を説明するための工程図、第１５図は実験系の概略を示
す図、第１６図は実験に用いたγ線源のγ線スペクトル
の一例を示す図、第１７図は実験系内の土中における放
射線量の水平方向の分布を示す図、第１８図は同垂直方
向の分布を示す図、第１９図は実験系内の砂中における
放射線量の水平方向の分布を示す図、第２０図は３点法
における受信手段の位置を示す概略正面図、第２１図は
送信手段及び受信手段の位置関係を示す概略図、第２２
図は同シールド機前面への投影図、第２３図は３点法に
おける距離測定誤差と位置測定誤差との関係を示す図で
ある。１０．４０・・・・・・シールド機、１１．４１・・・
・・・カッタ装置、７１・・・・・・受信部、７２・・
・・・・送信部。

Claims

【特許請求の範囲】

地中を掘進するシールド機を１対用いてトンネルを掘削
する場合に相互のシールド機の位置を検出する方法であ
って、一方のシールド機の軸線上に放射線源を備えた送
信部を設置すると共に、他方のシールド機の軸線から径
方向に所定距離離間した位置に、放射線検出器を備えた
受信部をこのシールド機の軸線回りに回動自在に設置し
ておき、この受信部を前記他方のシールド機の軸線回り
に回転させ、受信部で検出された放射線量が最大となる
時の回転角を測定してから、前記送信部を受信部の径方
向の離間距離及び回転角だけ移動させた位置に配置し、
さらに、受信部をシールド機の径方向に沿って移動させ
、受信部で検出された放射線量が最大となる時のシール
ド機の軸線からの距離を測定することで、シールド機相
互の位置を検出することを特徴とするシールド機の相互
位置検出方法。