JPH0341638B2 - - 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
雑となつている。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、作業効率をも向上し、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ており、
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少なくとも３個以
上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、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
掘進機の掘進速度，掘進の方向の如何にかかわら
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１７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機
２２に入力され、計算機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
１５の少なくとも３個以上のジヤツキに取付けら
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″，２３……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機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′，２
４″，２４……において夫々のプレスジヤツキ
に送る油量に換算され、この信号を夫々のプレス
ジヤツキ１５′，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。

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′，
２３″，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、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″，２
５……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１
４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より計算機２２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１２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
た場合にはプレスジヤツキストローク計２３より
の信号によりシールド掘進機１１の掘進は停止す
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、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少なくとも３
   個以上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各プレス
   ジヤツキに調整弁を設け、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
   ジヤツキの少なくとも３個以上に設けられたプレ
   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、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。