JPH0460095A - シールド掘進機の相対位置検出方法およびその装置 - 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 この発明は、構築す−Ｎきトンネルの両端からそれぞれ
ノールト掘進機で掘削し、トンネルの途中で相対向する
シールド掘進機をトッキングさせるンールトエ法におい
て、シールド掘進機の相対位置を検出する方法とその装
置に関するものである。

［従来の技術１゜ 周知のように、シールド掘進機は、土壁の崩壊を防ぐ円
筒状のシールドと、このシールドの前端にあって地山（
切羽）を削るカッターディスクと、カッターディスクの
後方に位置し、シールド内への土砂や水の侵入を防ぐバ
ルクヘッドと、掘削作業の進行に伴ってシールドを前進
させるためのノールドジャッキなとを主要部として構成
されている。

ところで、上記のように相対向するシールド掘進機をト
ツキンクさせる場合、許容される両方の掘進機の位置す
れを少なくしておく必要かあり、例えば、５０ｍｍ以干
にする。この許容範囲に両掘進機７）位置オれを収める
ためには、両方のシールド掘進機の間隔か方向を修正可
能な一定の距離（例えば、３０ｍ）になっ几時点て、シ
ールド掘進機の相対位置を検出する必要かある。

従来、ノールＦ’ＷＡ進機の相対位置を検出するのに、
地上からチエツクホーリング孔を所定の間隔で掘削する
ことによって、シールド掘進機の実際の位置を検出し相
対位置を求める方法があるが、この方法は、チエツクホ
ーリング孔の掘削に手間がかかるうえ、水面下や建造物
下なとにおけるトンネル掘削作業では適用できない。

そこでチエツクホーリング孔を掘削せずにシールド掘進
機の相対位置を検出する方法として、特開昭６３−２２
９９６号に記載の方法が提案されている。

この方法は、一方のシールド掘進機からボーリングパイ
プを伸長して、他方のシールド掘進機のバルクヘッドに
設けた上水機能をもつ受は入部を貫通させ、前記ボーリ
ングパイプ内にレーザー光を照射して双方のシールド掘
進機の基準線との位置関係を測量することにより、シー
ルド掘進機Ｊ）Ｆｌ［対位置を検出しようとするしので
ある。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記公報に記載の方法には、方のシール
ド掘進機から伸長したボーリンクパイプを、とのように
して他方のシールド掘進機のカッターディスクのスリッ
ト内に貫通するのが、いいかえればそのスリットの位置
をとのようにして検出するかについて一切開示されてい
ない。また、ボーリングパイプをバルクヘッドに貫通さ
せるため、止水機能をもつ受は入部を設けているので、
構造か複雑になるという問題がある。

この発明は上述の点に鑑みなされたもので、ドツキング
前の比較的（位置修正が可能な距離）離れて相対向する
シールド掘進機の相対位置を、地上からチエツクボーリ
ング孔などを掘削しなくても正確に検出することができ
、また上記公報に記載の方法と違って一方のシールド掘
進機のバルクヘッドにボーリングパイプなとを貫通させ
る必要がなく、止水処理や止水機能付きの受は入部か不
要な、シールド掘進機の相対位置検出方法とその装置を
提供することを目的としている。

口課題を解決するｆこめの手段］ 上記した目的を達成するために本発明の相対位置検出方
法は、■第１のシールド掘進機から、定の距離をあけて
相対向する第２のシールド掘進機に向け地中をホーリノ
グしながらホーリンクパイプを一定長さ突出さ七、■第
１のシールド掘進機から前記ボーリングパイプ内に挿入
した計測管の先端部を、第２のシールド掘進機のカッタ
ーディスクのスリットを貫通させてバルクヘッドに設す
られた凹所内に挿入し、■前記計測管を適宜回転させて
その先端部の測長センサにより、前記凹所内の基準位置
（通常、凹所の中心位置）に対する計測管の先端の位置
のズレを測定するとともに、計測管の先端位置を測定装
置により測定することにより、両方のシールド掘進機の
相対位置を検出するものである。

また、上記方法を実施するための本発明の検出装置は、
ａ）第１のシールド掘進機のバルクヘッドおよびカッタ
ーディスクのスリットを貫通し、定の距離をあけて相対
向する第２のノールｌ−掘進機に向け掘削可能に配装さ
れるナーリングパイプと、ｂ）該ホーリックパイプ内に
回転自在に挿入可能な計測管と、Ｃ）該計測管の先端部
に配備される１１１長セツサおよびスリット位置検出セ
ンサと、ｄ）首記計測管内の先端部に配備される点光源
と第１のシールド掘進機内の前記計測管の基端側１．：
配備される光学式測定器とからなる計測管の先端位置の
測定装置と、ｅ）他方のシールド掘進機のバルクヘッド
の適所に形設される矩形状の凹所と、を具備している。

また請求項３記載のように、面記測長センサおよびスリ
ット位置検出セッサに、それぞれ超音波センサ（送受波
器）を使用することが望ましい。

［作用コ 上記の構成を存する本発明の検出方法および装置によれ
ば、一方（第１）のシールド掘進機から他方（第２）の
シールド掘進機に向けて地中内に延設したボーリングパ
イプの先端付近に、第２の掘進機のカッターディスク、
）前面か到達しｆ二状態で、ホーリンクパイプを通して
第１の掘進機側っ＼ら計測管か挿入ごねる。この計測管
の先端には、カッターディスクのスリット位置を検出可
能なセンサか設置すられているので、カッターディスク
をゆっくりと回転させ、スリット位置か検出された時に
カッターディスクを停止した後、計測管の先端部をカッ
ターディスクのスリットを貫通ずる。

さらに、計測管の先端部をバルクヘッドの凹所内に挿入
し、凹所内の基準点（すなわち、第２の掘進機の基準点
）に対する計測管の先端の位置ずれを測長セッサて検出
するとともに、計測管の先端位置を測定装置で求める。

これにより、掘進機の相対位置か検出されることになる
。

上記のように、本発明の方法および装置における計測管
は、第２の掘進機側のバルクヘッドを貫通させる必要が
ないので、掘進機内への泥水の浸入を防＜ｆ二めの水密
処理やそのための機構が全く不要である。また本発明の
装置によると、計測管の先端部に測長センサとともにス
リット位置検出セッサを備えてＬするのて、スリノｔ・
位置の検出と凹所の駅準点に対オる計測管の先端・）位
置すれの検出が、１本の計測管で行え１作業能率か向」
二する。

とくに請求項３記載のように、測長センサおよびスリッ
ト位置検出セッサに超音波センサを用いれば、小型化か
容易である１こめ比較的小径の計測管の先端部に簡単に
組み込める。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基ついて説明する。

第１図の（ａ）〜（ｅ）は、シールド掘進機の相対位置
検出方法の手順を示す概要図である。

同図において、一方（図の左側、以下第１という）のシ
ールド掘進機１のバルクヘッド２に予め設けられた開口
２ａを、蓋などを取り外して開放し、その開口２ａから
ボーリングパイプ２０を貫通させ、更に前方のカッター
ディスク３のスリット３ａを通して地中に突き出す。そ
して、第１掘進機１内に設置したボーリング機（図示せ
ず）を用いて、水平にボーリングしながらボーリングパ
イプ２ｏを徐々に前方−・突出させ、所定長さ（例えば
３０ｍ）に達し几ら、ホーリング作業を中止する（同図
（ａ））。

前記ポーリンクパイプ２０内に、後述する計測管２５を
第１掘進機１内から挿入し、ナーリングパイプ２０の先
端から僅かに引っ込んだ位置に計測管２５の先端かくる
まで延長する。この状態で、第１１ｆｆｌ進機１に相対
向する他方（図の右側、以下第２という）のシールド掘
進機１０が接近してくるまで待機する（同図（ｂ））。

第２掘進機１０か図の左側へ徐々に掘進し、第２掘進機
ＩＯのカッターディスク１３が前記ホーリンクパイプ２
０の先端近くまで来たときに、第２掘進機ｌＯの掘進を
停止する（同図（Ｃ））。なお、第２掘進機１０のボー
リングパイプ２０先端への接近は、普通は、第２掘進機
ｌＯに装備したジャイロやその他の測定装置（図示せず
）により計測したデータに基づいて検知する。また、こ
の状態で、計測管２５の先端面の超音波センサ３０の周
辺に存在するボーリングパイプ２０内の土砂を、パイプ
２０内に配備されている配管（図示せ−す）から流出さ
仕几加圧水てパージさせながら取り除いに後、その超音
波センサ３０か充分に機能することを、カッターディス
ク１３を回転させて確認する。なお、超音波センサ３０
が正常に機能する場合は、カッターディスク１３のスリ
ット１３ａとそれ以外の部分（カッター面板）とて、超
音波の受信信号か確実に変化する（第５図および第６図
参４照）。

超音波センサ３０て受信信号を検知しながらカッターデ
ィスク１３を間欠的に回転さけて、スリット１３ａの位
置を検出する。第５図の一点鎖線に示すようにスリット
１３ａかホーリングバイブ２０の先端に位置した時は、
超音波センサ３０の受信信号が、第６図（ｂ）の状態に
なるので、簡単にかつ確実に検出できる。こうしてスリ
ット１３ａの位置を検出し、カッターディスク１３の回
転を中止して固定する（同図（ｄ））。

再び、ボーリノグパイブ２０の先端又は予めバルクヘッ
ド２に設置した配管から加圧水を噴射し、バルクヘッド
１２に設けられに、後述する矩形の凹所１５内の壁面に
付着している土砂を取り除く。それ力・ら、計測管２５
を延長してその先端部を凹所１５内に挿入する。この状
態で、計測管２５を＠転さ廿、その先端部の外周面に設
（す几らう一方の超音波センサ３５て、第３図のように
、凹所１５内の矩形の４壁面と計測管２５の先端部との
距離を測定する。まｆ二、計測管２５内の先端部に配備
したＬＥＤやレーザ発信、器なとの点光源（発光体）４
０からの照射光を、規準望遠鏡５０ａにＣＣＤカメラ５
［１ｂを接続した光学式測定器５Ｄて、Ｉ１１定し、計
測管２５の先端の位置を検出する。なお、５０ｃはＣＣ
Ｄカメラ５０ｂのデイスプレー若しくはファインダを示
す。また、このような光学式測定器５０による検出方法
は公知である。

こうして、凹所１５の矩形座標の中心の基準点に対する
計測管２５の先端の位置のずれ、および計測管２５先端
の位置の計測結果から、第１掘進機１と第２掘進機ＩＯ
の相対位置を検出することかできる（同図（ｅ））。

次に、上記した検出方法を実施するための本発明の検出
装置の実施例を図面に基ついて説明する。

第２図は第２掘進機１０の１ｉＴｊ端部分を示す側方断
面図、第３図は第２図の１１線矢視図、第４図は計測管
の先端部分を拡大した断面図である。

第２図に示すように、第２！ｉｉＡ！機１０のバルクヘ
ッド１２の下部には、掘進機１０の内方（後方）に弓っ
込んだ凹所１５か形設されている。まｆここの凹所１５
は、第３図のように正面より見て矩形をなしている。な
お、第３図では計測管２５の先端が、凹所】５内の上壁
よりａｌｌ、左側壁よりｄ２、下壁よりｄ３、右側壁よ
りｄ４、それぞれ離れた位置にあることを示している。

このような計測管２５の先端位置の検出は、計測管２５
の外周面に装着されに超音波センサ３５を用いて行われ
ることは上記し１ことおりである。

第４図に示すように、計測Ｗ２５の先端部には、超音波
の送受波器を備えた超音波センサ３０および３５かそれ
ぞれ装着されている。すなわち、カッターディスク１３
のスリット１３ａ位置を検出するｆ二めの超音波センサ
３０は、計測管２５の先端面（ヘット）に埋設されてい
る。このセンサ３０には、スリット１３ａを検出てきる
乙のであれば、超音波センサＱ”）ほが、磁気セッサな
七を用いる二とかできる。

一方、第２掘進機１０（凹所１５・っ中心の基準位置）
に対する計測管２５の先端の位置を検出するための超音
波センサ３５は、計測管２５の外周面に埋設されている
。このセンサ３５は、距離を測定可能ないわゆる測長セ
ッサてあれば、きくに超音波センサに限定するものてな
い。

まに、上記各センサ３０および３５の振動子３０ａ。

３５ａは、振動を増幅するとともに防水機構を兼ねに、
ポリウレタンゴムなとの弾性体３０ｂ、３５ｂてカバー
されている。

さらに、計測管２５内の中心軸線上には、ＬＥＤやレー
ザ発信器なとの点光源４Ｑが装着されている。

この点光源４０が、上記し１ことおり、計測管２５の中
心軸延長線上の第１掘進機ｌ内に配備された光学式測定
器５０（第１図（ｅ））で計測され、第１掘進機１内の
測定器５０を測量基準点として計測管２５の先端の位置
か検出される。

上記した構成からなる実施例の検出装置では、超音波セ
ッサ３０および３５を用０ており、小型化か容易な几め
、外径か１４０ｍｍ程度の計測管２５の先端部に２つの
セッサ３０および３５を簡単に組み込めた。

また計測管２５は、第２掘進機１０のバルクヘッド１２
を貫通さける必要かなく、単に、バルクヘッド１２に形
設した凹所１５内にその先端部を挿入して適宜回転させ
るたけて、第２ｍ進機１０に対する計測管２５の先端の
位置を検出てきるので、上水処理か不要で、検出作業か
簡単である。

ところで、上記のようにして、第１掘進機Ｉと第２掘進
機１０の相対位置を検出した後は、ボーリングパイプ２
０内に挿入した計測管２５を引き抜き、さらにボーリン
グパイプ２０も引き抜く。そして、ボーリングパイプ２
０を挿入するためのバルクヘッド２の開口２ａを蓋（図
示せず）などで閉塞し、第１掘進機１は、元の位置に停
止させた状態にする。

一方、第２掘進機１０は、カッターディスク１３を回転
させて再び掘削作業を開始し、第１掘進機Ｉとの相対位
置を検出しｆ二結果に基つき、修正か必要であれば進行
方向の修正を行いながら掘削作業を続行し、第１掘進機
１とトッキングさせる、ニー“〕して、一連のトンネル
掘削作業か終了することになる。

発明の効果コ 以上説明したことから明らかなように、こ、）発明のノ
ールト掘進機の相対位置検出方法および検出装置は、下
記の効果かある。

（１）他方（第２）のノールト掘進機のバルクヘッドに
計測管を貫通させる必要かないので、従来の検出方法あ
るいは検出装置と違って、止水処理や止水機能付きの計
測管受は入部の設置か不要になるため、検出作業が簡単
になり作業時間か短縮されるうえに、装置自体（とくに
、第２！ｉｉ進機側）の構造も簡単になる。また、第２
掘進機に対する計測管先端の位置および第１掘進機を基
準とする計測管先端の位置をそれぞれ検出して、第１と
第２の掘進機の相対位置を検出するので、検出精度が高
く、とくに地上から掘削機の位置の測定か困難な海底下
なとにおいでトンネル同士をトッキングする場合に好適
である。

（２）請求項２又は３の装置によれば、カッターディス
クのスリット位置の検出と、第２掘進機（凹所内の基準
位置）に対する計測管先端の位置の検出とを、１本の計
測管で行えるので、検出作業かより簡単になる。

（３）請求項３の装置によれば、超音波センサは小型化
が容易なため、計測管の外径をある程度小さくしても、
先端部に２つの超音波センサを簡単に紹み込むことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）〜（ｅ）は、本発明のノールド掘進機の
相対位置検出方法の手順を示す概要図である。 第２図は第２掘進機の前端部分を示す側方断面図、第３
図は第２図の■−■線矢視図、第４図は計測管の先端部
分を拡大した断面図である。第５図はカッターディスク
の一部を拡大した正面図である。 第６図は超音波センサの受信信号を示すもので、同図（
ａ）はカッター面板位置における受信信号、同図（ｂ）
はスリット位置における受信信号である。 １．１０・ノールト掘削機、２．１２−ハルクヘツ３．
１３・・カッターディスク、３ａ、　１３　ａ−スリ１
１５　　凹所、２０　　ポーリックパイプ、２５　　計
測３０．３５・超音波センサ、４０　　点光源（発光体
）、光学式測定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１のシールド掘進機から、一定の距離をあけて相
   対向する第２のシールド掘進機に向け地中をボーリング
   しながらボーリングパイプを一定長さ突出させ、 第１のシールド掘進機から前記ボーリングパイプ内に挿
   入した計測管の先端部を、第２のシールド掘進機のカッ
   ターディスクのスリットを貫通させてバルクヘッドに設
   けられた凹所内に挿入し、 前記計測管を適宜回転させてその先端部の測長センサに
   より、前記凹所内の基準位置に対する計測管の先端の位
   置のズレを測定するとともに、該計測管の先端位置を測
   定装置により測定することにより、両方のシールド掘進
   機の相対位置を検出することを特徴とするシールド掘進
   機の相対位置検出方法。 ２、第１のシールド掘進機のバルクヘッドおよびカッタ
   ーディスクのスリットを貫通し、一定の距離をあけて相
   対向する第２のシールド掘進機に向けボーリング可能に
   配装されるボーリングパイプと、 該ボーリングパイプ内に回転可能に挿入される計測管と
   、 該計測管の先端部に配備される測長センサおよびスリッ
   ト位置検出センサと、 前記計測管内の先端部に配備される点光源と第１のシー
   ルド掘進機内の前記計測管の基端側に配備される光学式
   測定器とからなる、計測管の先端位置の測定装置と、 第２のシールド掘進機のバルクヘッドの適所に形設され
   る矩形状の凹所と、 を具備したことを特徴とするシールド掘進機の相対位置
   検出装置。 ３、前記測長センサおよびスリット位置検出センサが、
   それぞれ超音波センサからなる請求項２記載のシールド
   掘進機の相対位置検出装置。