JPH06173584A - シールド掘削機及びその位置推定方法 - Google Patents
シールド掘削機及びその位置推定方法Info
- Publication number
- JPH06173584A JPH06173584A JP32583792A JP32583792A JPH06173584A JP H06173584 A JPH06173584 A JP H06173584A JP 32583792 A JP32583792 A JP 32583792A JP 32583792 A JP32583792 A JP 32583792A JP H06173584 A JPH06173584 A JP H06173584A
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- JP
- Japan
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- excavation
- shield excavator
- earth pressure
- machine
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- Pending
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 掘進中のシールド掘削機に作用する土圧を計
測することにより、計測した土圧及び方位の変化から現
在位置を正確に推定することができるシールド掘削機を
提供する。 【構成】 本体の側部の少なくとも２箇所に正面視互い
に離間して配置した土圧計と、これら土圧計と接続され
た制御部とをシールド掘削機に装備し、各土圧計におけ
る掘進に伴う土圧の変化を計測する。
測することにより、計測した土圧及び方位の変化から現
在位置を正確に推定することができるシールド掘削機を
提供する。 【構成】 本体の側部の少なくとも２箇所に正面視互い
に離間して配置した土圧計と、これら土圧計と接続され
た制御部とをシールド掘削機に装備し、各土圧計におけ
る掘進に伴う土圧の変化を計測する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地中のシールド掘削機
の位置を常時正確に検知するシールド掘削機及びその位
置推定方法に関する。
の位置を常時正確に検知するシールド掘削機及びその位
置推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シールド掘削機の自動方向制御を
行うために、シールド掘削機の位置を測量又は推定する
方法としては、以下の２方法がある。前記方法の第１
は、レーザートランシット及び距離計による測量方法で
ある。この方法は、所定の定点からレーザーを照射する
もので、正確な位置出しを可能にするものである。前記
方法の第２は、シールド掘削機に搭載したジャイロコン
パスで計測される方位角と、シールド掘削機のセグメン
トからの掘進距離とから、シールド掘削機の位置確認を
行うものである。
行うために、シールド掘削機の位置を測量又は推定する
方法としては、以下の２方法がある。前記方法の第１
は、レーザートランシット及び距離計による測量方法で
ある。この方法は、所定の定点からレーザーを照射する
もので、正確な位置出しを可能にするものである。前記
方法の第２は、シールド掘削機に搭載したジャイロコン
パスで計測される方位角と、シールド掘削機のセグメン
トからの掘進距離とから、シールド掘削機の位置確認を
行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようなシールド掘削機の位置推定方法の場合、以下のよ
うな問題が生じていた。すなわち、前記第１の方法は、
直射レーザを用いるので、曲線の掘進区間においては、
使用出来ないといった問題がある。また、掘削坑の口径
が小さい場合には、レーザ光の照射スペースの確保が不
可能となるケースがあるといった問題がある。一方、図
５に示すように、前記第２の方法は、ジャイロコンパス
はシールド掘削機の方位を示すものであるから、掘進作
業中、シールド掘削機が一方向に作用する土圧等で向き
を換えないまま横滑りなどした場合には、図中の横滑り
量δを検知することが出来無いので、シールド掘削機の
位置を正確に推定することが出来ないといった問題があ
る。
ようなシールド掘削機の位置推定方法の場合、以下のよ
うな問題が生じていた。すなわち、前記第１の方法は、
直射レーザを用いるので、曲線の掘進区間においては、
使用出来ないといった問題がある。また、掘削坑の口径
が小さい場合には、レーザ光の照射スペースの確保が不
可能となるケースがあるといった問題がある。一方、図
５に示すように、前記第２の方法は、ジャイロコンパス
はシールド掘削機の方位を示すものであるから、掘進作
業中、シールド掘削機が一方向に作用する土圧等で向き
を換えないまま横滑りなどした場合には、図中の横滑り
量δを検知することが出来無いので、シールド掘削機の
位置を正確に推定することが出来ないといった問題があ
る。
【０００４】前記問題に鑑みて、工事現場では、片番掘
進完了後（通常セグメント数で５〜６リング。１リング
は０．７５〜１．２ｍ）にトランシット等でシールド掘
削機の位置を測量して正確に把握するようにしている。
進完了後（通常セグメント数で５〜６リング。１リング
は０．７５〜１．２ｍ）にトランシット等でシールド掘
削機の位置を測量して正確に把握するようにしている。
【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、掘進中のシールド掘削機に作用する土圧を計測す
ることにより、計測した土圧及び方位の変化から現在位
置を正確に推定することができるシールド掘削機を提供
することを目的とするものである。
ので、掘進中のシールド掘削機に作用する土圧を計測す
ることにより、計測した土圧及び方位の変化から現在位
置を正確に推定することができるシールド掘削機を提供
することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、本体の側部の少なくとも２箇所に正面視互いに離間
して配置した土圧計と、シールド掘削機の方位を計測す
るジャイロコンパスとを備えることを特徴とするシール
ド掘削機を前記課題の解決手段とした。請求項２記載の
発明では、請求項１記載のシールド掘削機の位置推定方
法であって、前記各土圧計における掘進に伴う土圧の変
化を計測することを特徴とするシールド掘削機の位置推
定方法を前記課題の解決手段とした。
は、本体の側部の少なくとも２箇所に正面視互いに離間
して配置した土圧計と、シールド掘削機の方位を計測す
るジャイロコンパスとを備えることを特徴とするシール
ド掘削機を前記課題の解決手段とした。請求項２記載の
発明では、請求項１記載のシールド掘削機の位置推定方
法であって、前記各土圧計における掘進に伴う土圧の変
化を計測することを特徴とするシールド掘削機の位置推
定方法を前記課題の解決手段とした。
【０００７】
【作用】本発明によれば、シールド掘削機に取り付けた
少なくとも２基の土圧計で、シールド掘削機に作用する
土圧の掘進に伴う変化を常時計測する。また、前記土圧
計で計測した土圧と、シールド掘削機に搭載したジャイ
ロコンパスで計測したシールド掘削機の方位角とを合わ
せることにより、シールド掘削機の位置を常時推定す
る。
少なくとも２基の土圧計で、シールド掘削機に作用する
土圧の掘進に伴う変化を常時計測する。また、前記土圧
計で計測した土圧と、シールド掘削機に搭載したジャイ
ロコンパスで計測したシールド掘削機の方位角とを合わ
せることにより、シールド掘削機の位置を常時推定す
る。
【０００８】
【実施例】以下本発明の一実施例を、図１ないし図４を
参照して説明する。図中符号１はシールド掘削機、２は
土圧計、３はカッタ機構、４はジャイロコンパスであ
る。シールド掘削機１は、断面円形であって、掘進方向
前面に円盤状のカッタ機構３を備え、正面視左右両側部
に一対の土圧計２が対向配置されて構成されている。ま
た、シールド掘削機１の内部には、シールド掘削機１の
掘進方向を計測するジャイロコンパス４及び図示しない
制御部が搭載されている。前記土圧計２は、２基で１対
を形成し、シールド掘削機１の両側部において左右対象
に対向配置されている。制御部には、前記各土圧計２と
ジャイロコンパス４とが接続されている。そして、制御
部は、土圧計２で計測した土圧と、ジャイロコンパス４
で計測したシールド掘削機１の方位とから、シールド掘
削機１の位置を推定するようになっている。制御部の設
置位置は、シールド掘削機１の外部であってもよく、地
上に設けた管理棟内とすることも可能である。なお、シ
ールド掘削機１の内部には、自身のレベル、ピッチン
グ、ローリングを計測する従来機器が搭載されている。
これらレベル、ピッチング、ローリングを計測する機器
も、前記制御部に接続されている。
参照して説明する。図中符号１はシールド掘削機、２は
土圧計、３はカッタ機構、４はジャイロコンパスであ
る。シールド掘削機１は、断面円形であって、掘進方向
前面に円盤状のカッタ機構３を備え、正面視左右両側部
に一対の土圧計２が対向配置されて構成されている。ま
た、シールド掘削機１の内部には、シールド掘削機１の
掘進方向を計測するジャイロコンパス４及び図示しない
制御部が搭載されている。前記土圧計２は、２基で１対
を形成し、シールド掘削機１の両側部において左右対象
に対向配置されている。制御部には、前記各土圧計２と
ジャイロコンパス４とが接続されている。そして、制御
部は、土圧計２で計測した土圧と、ジャイロコンパス４
で計測したシールド掘削機１の方位とから、シールド掘
削機１の位置を推定するようになっている。制御部の設
置位置は、シールド掘削機１の外部であってもよく、地
上に設けた管理棟内とすることも可能である。なお、シ
ールド掘削機１の内部には、自身のレベル、ピッチン
グ、ローリングを計測する従来機器が搭載されている。
これらレベル、ピッチング、ローリングを計測する機器
も、前記制御部に接続されている。
【０００９】以下、前記シールド掘削機１の現在位置の
推定方法を説明する。シールド掘削機１は、対向する土
圧計２、２の対における土圧の差とジャイロコンパス４
で計測したシールド掘削機１の方位とを制御部で比較・
解析することにより、自身の現在位置を推定する。すな
わち、図１及び図２に示すように、シールド掘削機１が
掘進開始位置Ａから同一直線上を掘進しようとする場
合、（１）シールド掘削機１の向き及び掘進位置にズレ
がない、（２）シールド掘削機１の向きに変化が無いま
ま、横滑りして掘進位置にズレがある、（３）シールド
掘削機１の向き及び掘進位置ともにズレがあるといった
３様の掘進状態があるが、前記（１）の掘進状態の場
合、ジャイロコンパス４で計測した方位及びシールド掘
削機１の左右に作用する土圧に、ともに変化が無いこと
で判別できる。なお、土圧は、図中、各土圧計２の近傍
に図示している。前記（２）の掘進状態の場合、ジャイ
ロコンパス４の方位には変化が無いが、横滑りした側の
土圧が掘進とともに漸次増加することで判別できる。前
記（３）の掘進状態の場合、ジャイロコンパス４の方位
が変化するとともに、横滑りした前記（２）と反対の側
の土圧が掘進とともに漸次増加することで判別できる。
推定方法を説明する。シールド掘削機１は、対向する土
圧計２、２の対における土圧の差とジャイロコンパス４
で計測したシールド掘削機１の方位とを制御部で比較・
解析することにより、自身の現在位置を推定する。すな
わち、図１及び図２に示すように、シールド掘削機１が
掘進開始位置Ａから同一直線上を掘進しようとする場
合、（１）シールド掘削機１の向き及び掘進位置にズレ
がない、（２）シールド掘削機１の向きに変化が無いま
ま、横滑りして掘進位置にズレがある、（３）シールド
掘削機１の向き及び掘進位置ともにズレがあるといった
３様の掘進状態があるが、前記（１）の掘進状態の場
合、ジャイロコンパス４で計測した方位及びシールド掘
削機１の左右に作用する土圧に、ともに変化が無いこと
で判別できる。なお、土圧は、図中、各土圧計２の近傍
に図示している。前記（２）の掘進状態の場合、ジャイ
ロコンパス４の方位には変化が無いが、横滑りした側の
土圧が掘進とともに漸次増加することで判別できる。前
記（３）の掘進状態の場合、ジャイロコンパス４の方位
が変化するとともに、横滑りした前記（２）と反対の側
の土圧が掘進とともに漸次増加することで判別できる。
【００１０】図３及び図４に示すように、シールド掘削
機１が掘進開始位置Ｂから一定の曲率半径の曲線を掘進
する際には、（４）所定の曲率半径の曲線上を掘進す
る、（５）シールド掘削機１の向きが掘進量に対して適
切量変化しているが掘進位置が横滑りしてズレている、
（６）シールド掘削機１の向きが掘進量に対して適切量
変化していない、の３様の掘進状態があるが、予め、目
的の掘進に伴って変化する土圧と方位の相関関係が明確
であれば、該相関関係と土圧と方位の計測値とを比較す
ることにより、シールド掘削機１の掘進状態が相対的に
判別でき、シールド掘削機１の現在位置を正確に推定す
ることができる。
機１が掘進開始位置Ｂから一定の曲率半径の曲線を掘進
する際には、（４）所定の曲率半径の曲線上を掘進す
る、（５）シールド掘削機１の向きが掘進量に対して適
切量変化しているが掘進位置が横滑りしてズレている、
（６）シールド掘削機１の向きが掘進量に対して適切量
変化していない、の３様の掘進状態があるが、予め、目
的の掘進に伴って変化する土圧と方位の相関関係が明確
であれば、該相関関係と土圧と方位の計測値とを比較す
ることにより、シールド掘削機１の掘進状態が相対的に
判別でき、シールド掘削機１の現在位置を正確に推定す
ることができる。
【００１１】例えば、前記（４）の掘進状態は、ジャイ
ロコンパス４で計測される方位がシールド掘削機１の掘
進量に対して前記相関関係から導かれる適切量変化する
とともに、シールド掘削機１の左右に作用する土圧が掘
進に対して略一定の差圧で推移することで判別できる。
前記（５）の掘進状態は、ジャイロコンパス４で計測さ
れる方位がシールド掘削機１の掘進量に対して適切量変
化するものの、シールド掘削機１の横滑り側の土圧が掘
進に伴って漸増することで判別できる。前記（６）の掘
進状態は、ジャイロコンパス４で計測される方位がシー
ルド掘削機１の掘進量に対して適切量で無い上、シール
ド掘削機１の横滑り側の土圧が掘進に伴って微増するこ
とで判別できる。
ロコンパス４で計測される方位がシールド掘削機１の掘
進量に対して前記相関関係から導かれる適切量変化する
とともに、シールド掘削機１の左右に作用する土圧が掘
進に対して略一定の差圧で推移することで判別できる。
前記（５）の掘進状態は、ジャイロコンパス４で計測さ
れる方位がシールド掘削機１の掘進量に対して適切量変
化するものの、シールド掘削機１の横滑り側の土圧が掘
進に伴って漸増することで判別できる。前記（６）の掘
進状態は、ジャイロコンパス４で計測される方位がシー
ルド掘削機１の掘進量に対して適切量で無い上、シール
ド掘削機１の横滑り側の土圧が掘進に伴って微増するこ
とで判別できる。
【００１２】したがって、前記シールド掘削機１及びシ
ールド掘削機１の現在位置の推定方法によれば、直線掘
進、曲線掘進にかかわらずシールド掘削機１の現在位置
を推定することが可能となるので、掘削坑の径に関係な
くシールド掘削機１の現在位置を推定するから、レーザ
ートランシット等の光学測量機器を不要としてそのセッ
ト等の手間もなくなることは勿論、シールド掘削機１の
現在位置の推定を自動的に常時行うから、シールド掘削
機１の掘進方向を常時修正することにより、ジャイロコ
ンパス４のみの運転に比して掘削坑の施工精度及び施工
能率が向上する。
ールド掘削機１の現在位置の推定方法によれば、直線掘
進、曲線掘進にかかわらずシールド掘削機１の現在位置
を推定することが可能となるので、掘削坑の径に関係な
くシールド掘削機１の現在位置を推定するから、レーザ
ートランシット等の光学測量機器を不要としてそのセッ
ト等の手間もなくなることは勿論、シールド掘削機１の
現在位置の推定を自動的に常時行うから、シールド掘削
機１の掘進方向を常時修正することにより、ジャイロコ
ンパス４のみの運転に比して掘削坑の施工精度及び施工
能率が向上する。
【００１３】なお、シールド掘削機１は、制御部でシー
ルド掘削機１の推進ジャッキを制御する構成とすれば、
シールド掘削機１の方位と土圧の変化とから、掘進方向
の制御を自動的に常時行って、掘進方向の修正が常時可
能となるので、掘削坑の施工精度の一層の向上が可能と
なる。
ルド掘削機１の推進ジャッキを制御する構成とすれば、
シールド掘削機１の方位と土圧の変化とから、掘進方向
の制御を自動的に常時行って、掘進方向の修正が常時可
能となるので、掘削坑の施工精度の一層の向上が可能と
なる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシールド
掘削機及びその位置推定方法によれば、本体の側部の少
なくとも２箇所に正面視互いに離間して配置した土圧計
と、シールド掘削機の方位を計測するジャイロコンパス
とを備えること、ならびに請求項１記載のシールド掘削
機の位置推定方法であって、前記各土圧計における掘進
に伴う土圧の変化を計測することを特徴とするから、目
的の掘進に伴って変化する土圧と方位との相関関係が明
確であれば、該相関関係と土圧と方位の計測値とを比較
することにより、直線掘進、曲線掘進にかかわらずシー
ルド掘削機の現在位置を推定することが可能となるの
で、レーザートランシット等の光学測量機器を不要とし
てそのセット等の手間もなくなることは勿論、シールド
掘削機の現在位置の推定を自動的に常時行うから、シー
ルド掘削機の掘進方向が常時修正可能となり、掘削坑の
施工精度及び施工能率が向上するといったすぐれた効果
を奏する。
掘削機及びその位置推定方法によれば、本体の側部の少
なくとも２箇所に正面視互いに離間して配置した土圧計
と、シールド掘削機の方位を計測するジャイロコンパス
とを備えること、ならびに請求項１記載のシールド掘削
機の位置推定方法であって、前記各土圧計における掘進
に伴う土圧の変化を計測することを特徴とするから、目
的の掘進に伴って変化する土圧と方位との相関関係が明
確であれば、該相関関係と土圧と方位の計測値とを比較
することにより、直線掘進、曲線掘進にかかわらずシー
ルド掘削機の現在位置を推定することが可能となるの
で、レーザートランシット等の光学測量機器を不要とし
てそのセット等の手間もなくなることは勿論、シールド
掘削機の現在位置の推定を自動的に常時行うから、シー
ルド掘削機の掘進方向が常時修正可能となり、掘削坑の
施工精度及び施工能率が向上するといったすぐれた効果
を奏する。
【図１】直線掘進時のシールド掘削機に作用する土圧及
び方位を示す略図である。
び方位を示す略図である。
【図２】前記図１の掘進に伴うシールド掘削機に作用す
る土圧の変化を示す図である。
る土圧の変化を示す図である。
【図３】曲線掘進時のシールド掘削機に作用する土圧及
び方位を示す略図である。
び方位を示す略図である。
【図４】前記図３の掘進に伴うシールド掘削機に作用す
る土圧の変化を示す図である。
る土圧の変化を示す図である。
【図５】従来例を示す略図である。
１ シールド掘削機 ２ 土圧計 ３ カッタ機構 ４ ジャイロコンパス ５ 制御部
Claims (2)
- 【請求項１】 本体の側部の少なくとも２箇所に正面視
互いに離間して配置した土圧計と、シールド掘削機の方
位を計測するジャイロコンパスとを備えることを特徴と
するシールド掘削機。 - 【請求項２】 請求項１記載のシールド掘削機の位置推
定方法であって、前記各土圧計における掘進に伴う土圧
の変化を計測することを特徴とするシールド掘削機の位
置推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32583792A JPH06173584A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | シールド掘削機及びその位置推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32583792A JPH06173584A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | シールド掘削機及びその位置推定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06173584A true JPH06173584A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18181170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32583792A Pending JPH06173584A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | シールド掘削機及びその位置推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06173584A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019143389A (ja) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | 清水建設株式会社 | 判定装置、及び判定方法 |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP32583792A patent/JPH06173584A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019143389A (ja) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | 清水建設株式会社 | 判定装置、及び判定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990518 |