JPH04131493A - シールド機接合又は到達位置計測方法及びその装置 - Google Patents

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］ 本発明は、２台のシールド機を地中で接合する工法又は
シールド機を立坑に到達させる工法におけるシールド機
接合又は到達位置計測方法およびその装置に関する。

［従来の技術］ 本発明を良く理解するため、第１０図及び第１１図を参
照し一例として泥水シールド機の構造を説明する。

図において、シールド機Ａの筒状のスキンプレート１の
前部には、駆動装置２′で回転されるカッタディスク３
が設けられ、そのディスク３には、外周カッタ４と、相
互にスリット５を形成する図示の例では４個のカッタヘ
ッド６とが設けられている。このカッタヘッド６の背後
には、バルクヘッド７により切羽室８が画成され、その
切羽室８は、加圧泥水を供給する送水管９と、掘削ズリ
及び泥水を排出する排泥管１０とにより外部に連通され
ている。また、スキンプレート１の後部には、セグメン
ト１１を組立てるエレクタ１２が設けられ、このエレク
タ１２のフレーム１３には、一端がバルクヘッド７側に
取付けられた複数のシールドジヤツキ１４の他端が支持
されている。

このような構成において、送水管９からの泥水で切羽室
８を加圧しながら、カッタヘッド６を回転して切羽面を
掘削し、シールドジヤツキ１４を既設のセグメント１１
に当接し、伸長してシールド機Ａを前進させ、掘削ズリ
及び泥水を排泥管１０から外部に排出する。そして、所
定距離掘進したら、シールドジヤツキ１４を収縮し、後
部の空間にエレクタ１２によりセグメント１１を組立て
て一次覆工を行い、セグメント１１と削孔との間にセグ
メント等で２次覆工を行い、次いで、シールドジヤツキ
１４を伸長してセグメント１１に当接させ、前述の掘進
を行うようになっている。

このシールド機により例えば海底トンネルを両端から掘
削する場合、掘削した削孔を所定位置で相互に一致させ
る必要があり、そのためには、相互の相対位置を正確に
計測しなければならない。

また、シールド機を立坑の所定位置に到達させるには、
シールド機と立坑の相対位置を正確に計測しなければな
らない。

この計測方法に関し、特開昭６１−２５４７９３号公報
及び特開昭６２−２８８２９７号公報には、一方のシー
ルド機又は立坑からボーリングパイプを伸長し、そのパ
イプの先端に設けた磁気センサで他方のシールド機のカ
ッタディスクを検知し、検知した波形をあらかじめ採取
した検知波形と比較して磁気センサの位置を検出するこ
とにより両シールド機の相対位置を求める技術が示され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記公知技術においては、次のような問題がある。

すなわち、カッタディスクの摩耗、変形により、あらか
じめ採取した検知波形とシールド機到達時の波形が必ず
しも一致しないことがある。

また、磁気センサとカッタディスクとの検出距離によっ
て波形が異なり、解析に時間を要し、更に、誤差が発生
する。

また、測定精度を高めるには、検出距離を小さくして、
磁気センサを使う必要があるが、この場合磁気センサを
カッタディスクを回転させながら使うと、カッタディス
クにより損傷するおそれがある。

本発明は、両シールド機が接合又はシールド機が立坑に
到達する前の比較的離れた位置において、高精度で両機
の相対位置を地上からの計測することなく計測できるシ
ールド機接合又は到達位置計測方法およびその装置を提
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］ 本発明の方法によれば、ボーリングパイプを一方のシー
ルド機のバルクヘッド又は立坑の壁を貫通させて他方の
シールド機に向けてボーリングし、該ボーリングパイプ
の先端位置をボーリング孔位置測定装置により計測し、
該ボーリングパイプの先端に発信センサを設置し、前記
他方のシールド機のカッタディスクに複数の受信センサ
を設置して該他方のシールド機を掘進してそのカッタデ
ィスクと前記発信センサとの相対距離が所定値に達した
ら、非接触で前記発信センサから発信した信号を前記受
信センサにより計測して両シールド機又は立坑とシール
ド機の相対位置を計測することを特徴としている。

本発明の装置によれば、一方のシールド機又は立坑から
延びるボーリングパイプと、該ボーリングパイプに着脱
自在に設けられその先端位置を検出するボーリング孔位
置検出装置と、該ボーリングパイプに着脱自在に設けら
れた発信センサと、他方のシールド機のロータリジヨイ
ントの回転軸に設けられた角度検出器と、カッタディス
ク前面に取付けられた複数の受信センサとからなること
を特徴としている。

上記ボーリング孔位置測定装置には、ボーリングパイプ
の先端部に取付けた位置検出用ミラー及び光学測量機を
用いるのが好ましいが、傾斜計、マイクロコンパス又は
加速度センサを用いることができる。

また、発信センサには、電磁石又は永久磁石を用いるの
が好ましい。

また、受信センサは、磁気抵抗素子又はホールセンサを
用い、−半径方向に等ピッチに配置するのが好ましい。

［作用］ 上記のように構成されたシールド機接合又は到達位置計
測方法においては、発信センサの位置を対向するシール
ド機のカッタディスクに取付けられた複数個の受信セン
サを用い、受信センサの出力電圧最大値と回転角により
発信センサのカッタディスクの基点からの回転角を求め
、出力電圧最大値の半径方向の位置により発信センサの
カッタディスクセンタからの半径方向の距離を求めるこ
とにより非接触で検知することができ、計測のためにシ
ールド機を停止する必要がないため、効率的に位置検知
を行うことができる。

また、シールド機の掘進に伴ってボーリングバー及び発
信センサを後退させることにより、接合又は到達までを
連続してシールド機の位置検知を行って誘導することが
でき、高精度、高速で接合又は到達させることができる
。この場合には、ボーリング孔位置測定装置は、必ずし
も必要ではない。

更に、シールド機の自動掘進システムと組合せることに
より、シールド機を無人で自動的に接合又は到達させる
ことができる。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

先ず、第１図に示すように、先に所定の位置に到達した
一方のシールド機Ａのバルクヘッド７に設けられた図示
しない貫通孔のバルブを開いてボーリングパイプ２０を
貫通し、他方のシールド機Ｂに向けてボーリングする。

そして、ボーリングパイプ２０の先端部に取付けた位置
検出用ミラー２１を用い、シールド機Ａに設けた公知の
光学測量機２２などのボーリング孔位置検出装置により
ボーリングパイプ２０の先端位置を計測する。

次いで、第２図及び第３図に示すように、ボーリングパ
イプ２０の先端部に発信センサ（例えば電磁石又は永久
磁石）２３を取付け、シールド機Ｂのロータリジヨイン
ト２（第１０図、第１１図参照）の回転軸２ａにエンコ
ーダすなわち角度検出器２４を取付け、また、カッタデ
ィスク３の前面に複数（第３図においては８個）の受信
センサ（例えば磁気抵抗素子又はホールセンサ）２５ａ
〜２５ｈ（以下総称する場合は符号２５を用いる）を取
付けておき、両者２４．２５を例えば外部の事務所に設
けられたデイスプレィ２７を備えているコントローラ２
６に接続する（第４図）。そして、シールド機Ｂを掘進
し、受信センサ２５と角度検出器２４とにより第７図及
び第８図に示すようにデイスプレィ画面２７上で、発信
センサ２３とカッタディスク３の前面との相対変位を以
下のように検知するものである。

第５図は他方のシールド機Ｂのカッタディスク３の要部
の正面図であり、今、仮に発信センサ２３は図示のよう
に内方から４番目の受信センサ２５ｄの位置にあるもの
とする。図中矢印Ａは回転方向を示している。

受信センサ２５ａ〜２５ｈは、ディスク３のセンタから
距離ａをおいて等ピッチｂで配置されており、第５図と
第６図における同心円Ｃ１、Ｃ２は磁界を示している。

第７図及び第８図には、受信センサ２５の基点Ｐからの
回転角度θＳと出力電圧との関係が示されている。した
がって、出力電圧の最大値を求めることにより発信セン
サ２３の基点からの角度θＳが求められる。

また、第９図に示すように、各受信センサ２５ａ〜２５
ｈの出力電圧を計測することにより、出力電圧の最大値
の位置が発信センサ２３の位置となりディスク３のセン
タからの半径方向の距離Ｌ（図示の場合は、Ｌ＝ａ＋３
ｂ）が求められる。

したがって、発信センサ２３の位置は、カッタディスク
３の基点から角度θＳで、センタから距離Ｌ　（＝ａ＋
３ｂ）と求められる。これにより他方のシールド機Ｂの
掘進方向を定めればよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、カッタディスクに受信セ
ンサを設けておけば、発信センサを近付けるだけでシー
ルド機の位置を確実に計測でき、その結果、２台のシー
ルド機を接合又は立坑に到達させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例を示すボ
ーリングパイプ先端位置検出、カッタヘッドの受信セン
サによる発信センサ検知の各手順を示す側面図、第３図
はカッタディスクの正面図、第４図は受信センサによる
検出装置の構成図、第５図及び第６図はカッタディスク
の受信センサと発信センサの相対位置の一例を示す正面
図及び側面図、第７図は発信センサの位置の求め方を説
明するカッタディスクの正面図、第８図は受信センサの
出力電圧と回転角との関係を示す特性図、第９図は受信
センサの出力電圧と半径方向の位置との関係を示す特性
図、第１０図及び第１１図は従来のシールド機を示す側
断面図よおび正面図である。 Ａ、Ｂ・・・シールド機　　３・−・カッタヘッド　　
２０・・・ボーリングパイプ　２１・・・位置検出ミラ
ー　　２２・・・光学測定装置２３・・・発信センサ　
　２４・・・角度検出器２５・・−受信センサ 第１図 第３図 第２図 第４図 第 図 第 図 第 図 ５ｂ ＾ ５ｆ 受信センサの位置 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボーリングパイプを一方のシールド機のバルクヘ
   ッド又は立坑の壁を貫通させて他方のシールド機に向け
   てボーリングし、該ボーリングパイプの先端位置をボー
   リング孔位置測定装置により計測し、該ボーリングパイ
   プの先端に発信センサを設置し、前記他方のシールド機
   のカッタディスクに複数の受信センサを設置して該他方
   のシールド機を掘進してそのカッタディスクと前記発信
   センサとの相対距離が所定値に達したら、非接触で前記
   発信センサから発信した信号を前記受信センサにより計
   測して両シールド機又は立坑とシールド機の相対位置を
   計測することを特徴とするシールド機接合又は到達位置
   計測方法。
2. （２）一方のシールド機又は立坑から延びるボーリング
   パイプと、該ボーリングパイプに着脱自在に設けられそ
   の先端位置を検出するボーリング孔位置検出装置と、該
   ボーリングパイプに着脱自在に設けられた発信センサと
   、他方のシールド機のロータリジョイントの回転軸に設
   けられた角度検出器と、カッタディスク前面に取付けら
   れた複数の受信センサとからなることを特徴とするシー
   ルド機接合又は到達位置計測装置。