JPH025234B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールド工法における場所打ちライニ
ングの場合のシールド掘進機の制御装置および制
御方法に関するものである。

シールド式トンネル掘削工事において従来のシ
ールド工法における工法としては一次覆工、裏込
注入、二次覆工の三段階により行なわれていたト
ンネル覆工をこれを場所打ちコンクリートにより
一度のコンクリート打設にて行うことにより裏込
注入および二次覆工の必要がなく従つて非常に経
済的であり、大幅な工期短縮が可能な工法であ
る。第１図はこの場所打ちコンクリート工法の一
例を示したものであり１はシールドマシンであ
り、これは推進方向（第１図矢印Ａ）の後方より
既設の型枠２に支えられた推進ジヤツキ３により
推進力が与えられながら掘削がおこなわれる。こ
こで掘削が進むとともに推進ジヤツキ３の後方に
は新たに型枠２が挿入、据付けられている。また
型枠２とシールドマシン１のテール部１′の間に
はプレスリング４がリング状に設けられ、打設さ
れたコンクリートの漏洩を防止するとともに一端
をシールドマシン１のテール部１′内面に固定さ
れたプレスジヤツキ５により打設直後のコンクリ
ートに一定の圧力を加え所定の強度が維持される
如くなつており、ここでコンクリートパイプ６に
より打設部７に新しいコンクリートが打設される
と、プレスジヤツキ５により一定の圧力が維持さ
れながらプレスリング４はシールドマシン１の推
進方向に摺動してゆく。以上述べた如くシールド
マシン１は推進ジヤツキ３により掘進されながら
コンクリートの打設とともにプレスリング４も同
様に推進方向に摺動し、更にシールドマシン１の
テール部１′に一端を固定されたプレスジヤツキ
５により常に所定の圧力をプレスリング４に与え
ている。しかしながら以上の挙動を人為的操作に
より同時に作業員が行なうことは非常に困難であ
り特にシールドマシン１が曲線に副つて掘進され
る如き場合はプレスリング４の周辺に複数個取付
けられているプレスジヤツキ５の操作は非常に複
雑となつてくる。この操作を間違えると折角打設
したコンクリートの品質、強度に大きな影響を与
えるとともに作業能率も低下し、従つて掘進速度
をにぶらせることになり工期にも問題が生ずるも
のである。

本発明はシールド掘進機における、上記の推進
ジヤツキ３およびプレスジヤツキ５の操作を適切
におこなうことにより打設したコンクリートの品
質を維持し、作業効率とも向上し、工期の短縮を
図り得る効率的な制御装置および制御方法を提供
するものである。

本発明に係る制御装置はシールド掘進機の推進
ジヤツキのうちの少くとも３個以上にストローク
計を設け、このストローク計の信号として時間に
対する移動量と、３個以上のストローク計のスト
ローク差より計算してシールド掘進機の掘進速度
と掘進方向を算出する計算機を備え、次にシール
ドのコンクリート打設面に設けられたプレスリン
グを押圧する複数個のプレスジヤツキの各々にプ
レスジヤツキストローク計と、プレスジヤツキを
制御する制御計算機および調整弁を備えコンクリ
ート打設用パイプにはコンクリート圧力検知器と
ともに流量検知器を設け上記の掘進速度と、掘進
方向とプレスジヤツキストローク計の信号および
圧力検知器、流量検知器の信号より各プレスジヤ
ツキに設けられた制御計算機によりプレスジヤツ
キの必要なジヤツキ伸び量およびジヤツキシリン
ダの必要油量を計算し、調整弁の開度を調整して
各々のプレスジヤツキを制御することによりシー
ルド掘進機の掘進速度、掘進の方向およびコンク
リート打設中の如何にかかわらずプレスジヤツキ
を通じて常に適切な圧力を打設したコンクリート
に与えるようにしたシールド掘進機の制御装置で
ある。

本発明に係る制御方法はシールド掘進機の推進
ジヤツキのうち少くとも３個以上に設けられたス
トローク計より計算機を介して上記シールド掘進
機の掘進速度と掘進方向を求め、シールドのコン
クリート打設面に設けられたプレスリングを押圧
する複数個のプレスジヤツキの各々に設けられた
プレスジヤツキストローク計より各プレスジヤツ
キの伸び量を求め、コンクリート打設用パイプに
設けられたコンクリート圧力検知器と流量検知器
よりコンクリート圧力とコンクリート流量を求
め、上記の掘進速度と、掘進方向より求められる
プレスリングの面の傾きと、各プレスジヤツキの
伸び量と、打設コンクリートの圧力とコンクリー
ト流量より各プレスジヤツキに必要な伸び量およ
びプレスジヤツキのシリンダに必要な油量を計算
し、この計算結果にもとづき調整弁の開度を調整
して各々のプレスジヤツキを制御することにより
シールド掘進機の掘進速度、掘進の方向およびコ
ンクリート打設中の如何にかかわらずプレスジヤ
ツキを通じて常に適切な圧力を打設したコンクリ
ートに与えることができるシールド掘進機の制御
方法である。

つぎに本発明の実施例を図面について説明す
る。第２図はその装置の要部の構成をあらわし、
第３図は曲進の場合の状態をあらわしている。１
１はシールド掘進機、１１′はそのテール部、１
２は型枠、１３は推進ジヤツキであり、シールド
掘進機１１の周辺に型枠１２との間に複数台設置
され、シールド掘進機１１に掘進力を与えてい
る。１４は打設したコンクリート７の漏洩を防止
するとともに、これに押圧力を加えるプレスリン
グであり、シールド掘進機１１により一端は支え
られたプレスジヤツキ１５によりこのプレスリン
グ１４を介して打設コンクリート１７に適当な圧
力を加えている。このプレスジヤツキ１５はテー
ル部１１′の内周にそつて複数台据付けられてい
る。１６はコンクリート打設用パイプでありその
元に設けられたコンクリートポンプ２９により供
給されプレスリング１４を貫通して打設部１７に
接続されている。

第４図は上記装置の制御のブロツク接続図であ
り２１′，２１″，２１はシールド掘進機１１の
推進ジヤツキ１３に設けられた推進ジヤツキスト
ローク計であり、円周状に配置された推進ジヤツ
キ１３のうちの例えば正三角形に近くなるような
配置にこのストローク計２１′，２１″，２１は
設けられている。この推進ジヤツキストローク計
２１′，２１″，２１の夫々の出力は次の計算器
２２に入力され、計算器２２においては、推進ジ
ヤツキストローク計の時間に対する移動量よりシ
ールド掘進機１１の掘進速度を計算するととも
に、３個の推進ジヤツキストローク計２１′，２
１″，２１のストローク値の差よりシールド掘
進機の掘進面の角度を計算し、掘進方向を検知す
るように構成されている。このうちの先づ掘進速
度に基づきプレスジヤツキ１５に必要な平均の伸
び量が算出される。

２３′，２３″，２３…は各プレスジヤツキの
ジヤツキ毎に取付けられたプレスジヤツキストロ
ーク計であり、該ストローク計２３′，２３″，２
３…により各プレスジヤツキ１５の現時点にお
ける伸び量が検知され、この夫々の伸び量が上記
計算器２２に入力される。

ここで２７と２８はコンクリート打設用パイプ
１６内の打設ノズル近くに取付けられた打設コン
クリートの圧力検出器と流量検出器であり夫々打
設コンクリートのパイプ１６中のコンクリートの
圧力および流量を検出し、その圧力信号および流
量信号として計算器２２に入力される。

ここで上記のシールド掘進機１１の掘進速度に
基づき算出されたプレスジヤツキ１５に必要な伸
び量およびシールド掘進機１１の掘進方向にもと
づくシールド掘進機１１とプレスリング１４の為
す角度ならびに各プレスジヤツキ１５の現時点に
おける夫々の伸び量が計算され、その個々の伸び
量の値が次の各プレスジヤツキ毎に設けられたプ
レスジヤツキの制御計算機２４′，２４″，２４
…に出力され、この制御計算機２４′，２４″，２
４…において夫々のプレスジヤツキに送る油量
に換算され、この信号が夫々のプレスジヤツキ１
５′，１５″，１５…に設けられたデイジタル弁
２５′，２５″，２５…の開度を制御してプレス
ジヤツキ１５′，１５″，１５…に所定の伸び量
を与え、プレスリング１４を介して打設されたコ
ンクリート１７に所定の押圧力を加える構成にな
つている。

ここでコンクリートの打設が開始されると圧力
検出器２７によりその圧力が、流量検出器２８に
より打設コンクリートの流量の圧力信号および流
量信号が計算機２２に入力される。計算機２２に
おいては上記のコンクリート流量信号に基づいて
プレスリング１４の移動量が計算され、この移動
量の信号が計算機２２より各プレスジヤツキの制
御計算機２４′，２４″，２４…に出力される信
号付加され制御計算機においてプレスジヤツキに
送る油量に換算されてデイジタル弁の開度が制御
されるのであるが、コンクリート打設によるプレ
スリング１４の移動速度がシールド掘進機１１の
掘進速度即ち推進ジヤツキ１３の移動速度よりも
早い場合にはプレスジヤツキ１５の伸び量はマイ
ナスとなりプレスジヤツキ１５が縮退してゆくこ
とになる。このようなしてコンクリート圧送圧力
とプレス圧力が適正に保たれる。ここでシールド
推進ジヤツキ１３とプレスジヤツキ１５のどちら
かがジヤツキのストローク有効長さの限界に達し
た場合には計算機２２よりコンクリートポンプ２
９に打設停止信号が送られコンクリート打設が止
められるとともに掘進が停止されるようになつて
いる。

次に上記した制御装置による制御方法の実施例
について説明すると、先づシールド掘進機１１の
推進ジヤツキ１３の円筒内に円周状に配置されて
いる推進ジヤツキ１３のうちの例えばほぼ正三角
形状に配置せられた３個の推進ジヤツキストロー
ク計２１′，２１″，２１よりの出力値より計算
機２２によりシールド掘進機１１の掘進速度と、
シールド掘進機１１の掘進方向が算出され、更に
この掘進方向よりシールド掘進機１１とプレスリ
ング１４の為す角度が算出される。と同時に各プ
レスジヤツキ１５′，１５″，１５…に取付けら
れているプレスジヤツキストローク計２３′，２
３″，２３…よりの現時点における夫々の伸び
量が計算機２２に入力される。この３つの値即ち
シールド掘進機１１の掘進速度にもとづいてこれ
をプレスジヤツキの平均伸び量とされた値と、シ
ールド掘進機１１とプレスリング１４の為す角度
より掘進方向にたいする各プレスジヤツキ１５′，
１５″，１５…個々の伸び量の差の値と、各プ
レスジヤツキ１５′，１５″，１５…の伸び量よ
り前記のプレスジヤツキ毎に設けられたプレスジ
ヤツキの制御計算機２４′，２４″，２４…によ
り夫々のプレスジヤツキ１５に送る油量に換算さ
れ、この信号が夫々のプレスジヤツキに設けられ
ているデイジタル弁２５′，２５″，２５…の開
度を制御してプレスジヤツキ１５′，１５″，１５
…に所定の伸び量を与える油量を送り、プレス
リング１４を介して打設されたコンクリート１７
に所定の押圧力を与えることになる。

ここでコンクリートの打設が開始されると、コ
ンクリート打設用パイプ１６内に設けられている
コンクリートの圧力検出器２７および流量検出器
２８よりの圧力信号および流量信号が計算機２２
に入力される。この中の流量信号に基づき計算機
２２にてプレスリング１４の移動量が計算され、
この移動量の信号が計算機２２より各プレスジヤ
ツキの制御計算機２４′，２４″，２４…に出力
される信号に付加され、制御計算機においてプレ
スジヤツキに送る油量に換算されてデイジタル弁
の開度が制御される。この場合コンクリート打設
によるプレスリングの移動速度がシールド掘進機
１１の掘進速度即ち推進ジヤツキ１３の移動速度
よりも早い場合にはプレスジヤツキ１５の伸び量
はマイナスとなりプレスジヤツキ１５が縮退して
ゆくことになる。

ここでシールド掘進機１１が直線状に掘進が進
められる場合は上記の３つの値のうちシールド掘
進機１１の掘進速度の入力値のみが変化し、プレ
スジヤツキ１５はこの掘進速度に追随して伸張さ
れる。ついでシールド掘進機１１がある角度を有
して掘進している場合、または掘進角度が変化す
る場合には、掘進速度と、掘進角度の変化の信号
にもとづきプレスジヤツキ毎に伸張される伸び量
が計算され、この値にもとづき各プレスジヤツキ
１５′，１５″，１５…が伸張する。このように
して掘進角度に変化が生じてもプレスリング１４
に対しては常に所定の押圧力が加えられるように
なる。次にコンクリートが打設されつつある場合
はコンクリートの流量検出器２８よりの信号によ
るプレスジヤツキ１５に対する制御とコンクリー
トの打設圧力により、プレスリング１４は掘進方
向に押返されることになり、この場合シールド掘
進機１１の掘進速度よりもプレスリング１４の移
動速度が早い場合にはプレスジヤツキ１５の伸び
量は減少することになり、このマイナスの伸び量
はプレスジヤツキストローク計２３より計算器２
２を介して制御計算機２４に送られ、ここにおい
てプレスジヤツキ１５の伸びは減少しながらプレ
スリング１４にたいして所定の押圧力を与えるよ
うに作用する。以上の操作を反復しながら掘進が
進められるが、その掘進中においてもプレスリン
グの位置を制御しながら常に打設中または打設さ
れたコンクリートに対して所定の押圧力が加えら
れるように制御されることになる。なおこの場合
推進ジヤツキ１３とプレスジヤツキ１５のストロ
ークはその伸びの有効長の範囲内にて順次型枠１
２が附加されながら掘進が進められるがシールド
掘進機１１が進みすぎてプレスジヤツキ１５が伸
びきつた場合には打設されたコンクリートに対し
て所定の押圧力が加えられなくなるので、プレス
ジヤツキ１５のうちの一つでもこのストローク有
効長の伸びの限界に達した場合または推進ジヤツ
キ１３のうちの一つでもストローク有効長の伸び
の限界に達した場合にはプレスジヤツキストロー
ク計２３または推進ジヤツキストローク計２１よ
りの信号によりシールド掘進機１１の掘進ならび
にコンクリートの打設は停止する。このようにし
て常に打設コンクリートに対して所定の押圧力が
維持できるようになつている。

以上説明した如く本発明によるシールド掘進機
の制御装置およびその制御方法によればシールド
掘進時における推進とコンクリート打設における
コンクリートの押圧の相互の複雑な操作を人為的
な作業に頼ることなく自動的に制御し施工するこ
とができるものであり、作業の自動化により打設
された覆工コンクリートの品質、強度が常に一定
に維持されるとともに作業工数の低減と作業能率
の向上および工期の短縮に寄与するものであり、
更にはトンネル掘削工事の自動化を推進すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の場所打ちコンクリート工法の施
工を説明する側断面図、第２図は本発明の実施例
の要部の構成図、第３図はシールド掘進機の曲進
の場合の構成の説明図、第４図は本発明の制御装
置のブロツク接続図である。 １１……シールド掘進機、１１′……テール部、
１２……型枠、１３……推進ジヤツキ、１４……
プレスリング、１５……プレスジヤツキ、１６…
…コンクリート打設用パイプ、１７……コンクリ
ート打設部、２１′，２１″，２１……推進ジヤ
ツキストローク計、２２……計算機、２３′，２
３″，２３……プレスジヤツキストローク計、
２４′，２４″，２４……制御計算機、２５′，
２５″，２５……デイジタル弁、２７……圧力
検出器、２８……流量検出器、２９……コンクリ
ートポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド掘進機の推進ジヤツキのうちの少く
   とも３個以上にストローク計を設け、該ストロー
   ク計の信号により上記シールド掘進機の掘進速度
   と掘進方向を算出する計算機を備え、シールドの
   コンクリート打設面に設けられたプレスリングを
   押圧する複数個のプレスジヤツキの各々にプレス
   ジヤツキストローク計と、該プレスジヤツキを制
   御する制御計算機および調整弁を設け、コンクリ
   ート打設用パイプにコンクリート圧力検知器と流
   量検知器を設け、上記の掘進速度と、掘進方向と
   プレスジヤツキストローク計の信号とコンクリー
   ト圧力信号と流量信号により各プレスジヤツキに
   設けられた制御計算機より調整弁を介してプレス
   ジヤツキを制御するように構成せられたシールド
   掘進機の制御装置。 ２ シールド掘進機の推進ジヤツキのうち少くと
   も３個以上に設けられたストローク計より、計算
   機を介して上記シールド掘進機の掘進速度と掘進
   方向を求め、シールドのコンクリート打設面に設
   けられたプレスリングを押圧する複数個のプレス
   ジヤツキの各々に設けられたプレスジヤツキスト
   ローク計より各プレスジヤツキの伸び量を求め、
   コンクリート打設用パイプに設けられたコンクリ
   ート圧力検知器と流量検知器よりコンクリート圧
   力とコンクリート流量を求め、上記掘進速度と掘
   進方向より求められるプレスリングの面の傾き
   と、各プレスジヤツキの伸び量と、コンクリート
   圧力およびコンクリート流量より各プレスジヤツ
   キに必要な伸び量およびプレスジヤツキの必要油
   量を計算し、調整弁を介してプレスジヤツキを制
   御することを特徴とするシールド掘進機の制御方
   法。