JPH0711880A

JPH0711880A - トンネル掘進機における掘削制御方法とその装置

Info

Publication number: JPH0711880A
Application number: JP18439593A
Authority: JP
Inventors: Kozo Sakoi; 耕三佐古井; Kenichi Oriide; 健一折出; Koichi Niyama; 幸一丹山; Shinichi Sugiyama; 伸一杉山
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP3268373B2

Abstract

(57)【要約】【目的】カッターヘッドの負荷状況を正確に把握で
き、カッターヘッドに許容範囲以上の負荷が作用するの
を未然に防止でき、長期間安定して使用できる、トンネ
ル掘進機における掘削制御方法を提供する。【構成】トンネルの掘削作業時に、カッターヘッド２
の中心部の、反推進方向への変形量を計測し、該変形量
に基づいてシールドジャッキ１６による推進を制御する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘進機におい
てその掘削作業時に掘進機本体の推進やカッターヘッド
の駆動を制御することにより、トンネルの掘削状態を制
御する方法とその装置に関し、詳しくは掘削時に地山か
らカッターヘッドに対して作用する負荷状況に応じて推
進装置やカッターヘッドの駆動装置を制御することによ
って、カッターヘッドを保護するためのものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の掘削制御方法として、掘削作業
時におけるカッターヘッドの駆動トルクを計測し、あら
かじめ設定した駆動トルクの上限値に達したときに掘進
機本体の推進、すなわち掘進機本体を推進するための推
進装置を停止して、カッターヘッドへの負荷を解消する
方法が、一般に採用されている。

【０００３】その他、特開昭６２−２７６１９５号公報
に記載の装置がある。この装置は、掘進機本体の前面に
カッターヘッドの外周部を軸受ハウジングおよび軸受を
介して回動自在に支持し、軸受ハウジングと掘進機本体
との間に油圧シリンダを介設して、この油圧シリンダの
油圧力を圧力検出器で計測することによって軸方向荷重
を検出する。そして、圧力検出器からの入力信号である
圧力値を設定値と比較させ、偏差が生じたときには、掘
進機本体の推進装置であるシールドジャッキへの圧油吐
出量を変化させてシールドジャッキの推進速度を調整す
る構造である。また、特開平４−９２０８４号公報に記
載の装置もあるが、この装置は基本的には上記公報に記
載の装置と同じである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法あるいは装置では、次のような不都合があ
る。すなわち、前者の場合、負荷抵抗が同じでもカッターヘッドに
作用する位置が変われば、駆動トルクが変化する。つま
り、カッターヘッドの中心部に負荷抵抗が集中的に作用
したときには、駆動トルクは小さくなるが、カッターヘ
ッドの外周部に作用したときには、駆動トルクは大きく
なる。しかも、掘削地山の状態やカッターヘッド内への
ズリの取り込み状態やカッターヘッド前面での土砂の付
着状態の変化で、カッターヘッドに作用する負荷抵抗が
変動する。したがって、駆動トルクの値だけではカッタ
ーヘッドの受ける荷重が、強度上問題となる危険荷重に
達しているか否かを正確には把握できないので、駆動ト
ルクの上限値をかなり低い値に設定しなければならな
い。が、そのように設定すると、掘削能力が十分に発揮
されず、作業効率が悪い。

【０００５】上記公報に記載の装置の場合、カッタ
ーヘッド外周部の軸受ハウジングの箇所に、油圧シリン
ダを介設してその油圧力を計測することによって軸方向
荷重を検出している。このため、油圧シリンダにはカッ
ターヘッド全体の荷重が作用するので、カッターヘッド
の全面に作用する押付力（スラスト力）が計測され、大
きな荷重がカッターヘッドの一部に集中的に作用してい
るのか、全体的に作用しているのかまでは検出すること
ができない。したがって前者の場合と同様に、強度上問
題となる危険荷重に達しているか否かを正確には把握で
きないため、押付力の上限値をかなり低い値に設定しな
ければならないので、掘削能力が十分に発揮されず、作
業効率が悪い。

【０００６】そこで、掘削作業時におけるカッターヘッ
ドの変形状態を検出するために、カッターヘッドの適所
に歪ゲージを直接に取り付け、歪ゲージでカッターヘッ
ドの応力状態を計測する方法が考えられる。しかし、こ
の方法の場合には、歪ゲージを泥水や泥土、ズリなどか
ら防護するため、カバーで覆う必要があるので、カバー
の有する剛性によって、カッターヘッド自身の剛性とに
差異が生じ、カッターヘッドの応力状態を正確に把握で
きない。

【０００７】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、主にカッターヘッドの中心部の変形量を計測するこ
とで、従来の方法あるいは従来の装置に比べてカッター
ヘッドの負荷状況を正確に把握でき、カッターヘッドに
許容範囲以上の負荷が作用するのを未然に防止でき、長
期間安定して使用できる、トンネル掘進機における掘削
制御方法とその装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の掘削制御方法は、トンネルの掘削作業時
に、前記カッターヘッドの中心部の、反推進方向への変
形量を計測し、該変形量に基づいてシールドジャッキな
どの推進装置による推進を制御するものである。

【０００９】請求項２記載のように、上記請求項１の掘
削制御方法において、前記カッターヘッドの中心部の前
記変形量を測定するとともに、前記カッターヘッドの駆
動トルク値を計測し、前記変形量および駆動トルク値に
基づいて前記推進装置による推進を制御することが好ま
しい。

【００１０】請求項３記載のように、上記請求項１又は
２の掘削制御方法において、前記カッターヘッドの中心
部の前記変形量を計測して、その変形量があらかじめ設
定した許容最大変形量に達するか、それを超えるかした
場合に、前記推進装置による推進を中止した状態で前記
変形量を再び計測し、この変形量が“０”に戻らないと
きは前記カッターヘッドの駆動を中止することができ
る。

【００１１】上記方法を実施するために本発明の掘削制
御装置は、掘進機本体の前端にカッターヘッドを外周部
又は中間部で回動自在に支持して駆動装置により回転さ
せるように構成し、前記掘進機本体をシールドジャッキ
などの推進装置で推進させてトンネルを掘削するトンネ
ル掘進機における掘削制御装置であって、前記カッター
ヘッドの中心部に検出シャフトの基端を固設して、該検
出シャフトの先端を前記掘進機本体内に向け延設し、前
記掘進機本体内の、前記検出シャフトの先端面に対向す
る固定部に、検出シャフトの先端面との距離を計測する
距離センサーを装着し、該距離センサーにて計測した前
記検出シャフトの先端面と前記固定部間の測定距離に基
いて前記推進装置による推進を制御する制御装置を設け
ている。

【００１２】請求項５記載のように、上記請求項４の装
置において、前記カッターヘッドの駆動装置に、その駆
動トルクを計測する計測装置を設け、該計測装置により
計測した駆動トルク値および前記検出シャフトの先端面
と前記固定部間の測定距離に基づいて、前記推進装置に
よる推進を制御するように前記制御装置を構成すること
が好ましい。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明の掘削制御方法によ
れば、カッターヘッドを回転させると同時に推進装置で
掘進機本体を前方へ推進させて、カッターヘッドを地山
に押し付けてトンネルを掘削する際に、カッターヘッド
に作用する地山等の負荷抵抗でカッターヘッドの中心部
が反掘進方向へ変形するが、この変形（以下、変位とも
いう）量を計測し、計測した変形量に基づいて掘進機本
体の推進状態いいかえればカッターヘッドの押し付け力
が調整される。これは、カッターヘッドが一般的には鋼
から形成され、一種の弾性体であることから、負荷重が
作用するとその大きさに比例してカッターヘッドが変形
すること、およびカッターヘッドは全体的に変形する
が、中心部における変形が最も大きいことから、負荷重
が作用すると、カッターヘッドの中心部が敏感にかつ大
きく変形するので、その変形量から負荷重を導き出せる
からである。具体的には、あらかじめトンネルを掘削す
る地盤で実測することで、カッターヘッドが負荷重を受
けて中心部が変形するときの負荷重と変形量の関係およ
び許容最大変形量を求めておき、計測した変形量と比較
する。これによって、カッターヘッドに対する負荷状況
を瞬時にかつ正確に把握でき、推進装置による推進を効
果的に制御し、カッターヘッドの損傷や破損を未然に防
止することができる。とくに、従来の駆動トルクのみに
よる掘削制御では、カッターヘッドの中心部に集中的に
作用する負荷重の場合、許容最大荷重を超えた、いわゆ
る危険荷重が作用しているときにも駆動トルク値はそれ
程高くならないという欠点があったが、本発明の掘削制
御方法ではカッターヘッドの変形量に基づいて負荷重を
把握するうえに、カッターヘッドの変形量の最も大きい
中心部で計測しているので、そのような欠点が解消され
る。

【００１４】請求項２記載の掘削制御方法によれば、カ
ッターヘッドの変形量と併せて駆動トルク値も計測する
ので、とくにカッターヘッドの中心部から離れた箇所、
つまり中間部および外周部に作用する負荷重を、駆動ト
ルク値から比較的正確に把握することができる。このた
め、カッターヘッドのほぼ全面にわたって作用する負荷
重の状態を把握できるため、推進装置による推進の制御
が一層正確になり、カッターヘッドの損傷や破損も一層
確実に防止できる。

【００１５】請求項３記載の掘削制御方法は、推進装置
による推進を中止した状態ではカッターヘッドへの作用
荷重が“０”となるから、カッターヘッドの変形量は
“０”になるはずである。したがって、“０”にならな
い場合にはカッターヘッドに永久歪が生じていると判断
し、その変形量の大きさに基づいてカッターヘッドの異
常を検出するものである。これにより、加圧泥水室内の
泥水を抜き取ることなく或いはカッターヘッドを取り外
さなくても、カッターヘッドの異常が検出でき、異常な
状態でカッターヘッドの使用を継続することがなくなる
ため、カッターヘッド以外の部分に異常が拡大すること
も防止される。

【００１６】上記の構成を有する本発明の掘削制御装置
（請求項４）では、外周支持および中間支持のカッター
ヘッドでは負荷重を受けたときにその中心部が変形し易
く、またカッターヘッドの中心部に反推進方向（後方）
に向けてシャフトが延設されているから、このシャフト
がカッターヘッドの変形に応じ前後方向に移動する。そ
こで、掘進機本体内の固定部の距離センサーで、このセ
ンサーとシャフト端面との距離を継続的に測定すること
により、カッターヘッドの変形（変位）量を正確に計測
できる。なお、基本的な作用は、上記請求項１の掘削制
御方法について上記した作用と共通する。したがって、
カッターヘッドの変形量に基づいて負荷重を把握したう
えで、推進装置による掘進機本体の推進を正確に制御で
きる。

【００１７】請求項５記載の掘削制御装置についての作
用は、請求項２の掘削制御方法について上記した作用と
共通する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の掘削制御装置をシールド掘進
機に適用した実施例の図面に基づいて説明する。

【００１９】図１(ａ)および(ｂ)はシールド掘進機の正
面図および側方視断面図、図２(ａ)は図１(ｂ)のＡ部分
を拡大した断面図、図２(ｂ)は図２(ａ)のＢ−Ｂ線断面
図である。

【００２０】図１に示すように、泥水式シールド掘進機
の本体１は中空の円筒体からなり、シールドプレート１
ａの後端部内周面に、シール部材１ｂが配装されてい
る。掘進機本体１の前端面に、カッターヘッド２が回動
自在に支持されている。このカッターヘッド２は、図１
(ａ)のように円板状で、中心部より円周方向にかけて略
扇状に拡がる複数本のカッターアーム２ａを備え、各カ
ッターアーム２ａには多数のカッタービット２ｂが取り
付けられている。なお、図１(ａ)中の符号２ｃはコピー
カッターである。また、カッターヘッド２の支持構造
は、その外周部裏面に駆動アーム３を突設し、環状の駆
動ディスク４で支持され、軸受を内蔵したリングギヤ７
で回動自在に支持した外周支持タイプで、カッターヘッ
ド２は掘進機本体１内に配設された油圧モーター６によ
りリングギヤ７を介して回転される。

【００２１】掘進機本体１内の前端部で、カッターヘッ
ド２のすぐ後方が、バルクヘッド８で仕切られ、このバ
ルクヘッド８とカッターヘッド２の空間が加圧泥水室９
に構成されている。そして、加圧泥水室９には、送泥管
１０と排泥管１１とが接続されている。また、カッター
ヘッド２の後面中心部には、検出シャフト１２が後方へ
向けて延設され、このシャフト１２は、後述するように
バルクヘッド８を貫通する。なお、図１(ｂ)中の符号１
３はエレクター、１４はエレクター１３の支持リング、
１５はエレクター駆動用モータ、１６はシールドジャッ
キである。

【００２２】なお、シールド掘進機の場合、通常、コピ
ーカッター用スイベルジョイントや加泥剤注入用のスイ
ベルジョイントを装備するためのシャフトが、カッター
ヘッド２の中心部に取り付けられているので、上記検出
シャフト１２をそのシャフトで代用することができる。

【００２３】図２に示すように、検出シャフト１２の先
端側は、バルクヘッド８に穿設された開口８ａを貫通し
て突出し、軸受ハウジング１７内の前後の軸受１８・１
９を介して回動自在に支承されている。また、軸受ハウ
ジング１７はバルクヘッド８に対し、本例では軸受ハウ
ジング１７に設けられた軸方向の溝１７ａに嵌合する回
転ストッパ２５ａとゴム製ブーツからなるフレキシブル
ジョイント２０を介して、シール２１と軸受１８、１９
の摺動抵抗による回転力での軸受ハウジング１７の回転
は拘束され、前後方向に摺動可能に支持されている。さ
らに、加圧泥水室９内の泥水が漏れ出すのを防ぐため
に、軸受１８のすぐ前方で軸受ハウジング１７とシャフ
ト１２の間にシール２１が、また、バルクヘッド８の開
口８ａと軸受ハウジング１７の間にシール２２がそれぞ
れ介装されている。シャフト１２の後端面には軸受止め
２３が、軸受ハウジング１７の後端面には軸受止め２４
がそれぞれ装着されており、したがって、本例では、シ
ャフト１２が軸受ハウジング１７と一体的に前後方向に
摺動する。

【００２４】そして、シャフト１２の後方でこれと対向
する位置の、掘進機本体１内の固定部、本例では、図１
(ｂ)のように送泥管１０と排泥管１１とに跨がり、鉛直
方向に支持された支持フレーム２５に、距離センサーと
してのレーザセンサー２６が設置されている。このレー
ザセンサー２６は、周知のようにレーザビームを発射し
てその反射ビームをレーザセンサで受光し、投射光と反
射光との角度によってレーザセンサー２６とその反射面
との距離を計測する。

【００２５】また、本実施例では、カッターヘッド２の
駆動用油圧モーター６の油圧力を検出するようになって
いる。そして、レーザセンサー２６で計測した距離Ｌ
（又はＬ’）を、無負荷状態での基準距離Ｌ_０（又はＬ
_０’）と比較して得られる、検出シャフト１２の移動寸
法δおよび油圧モーター６の油圧力との両方の値に基づ
いて、制御装置（図示せず）によってシールドジャッキ
１６の推進力が制御される。

【００２６】上記のようにして本実施例にかかるシール
ド掘削機の掘削制御装置が構成されるので、以下、同装
置の使用態様をその掘削制御方法と併せて図１〜図３を
参照して説明する。

【００２７】上記の軸受１８・１９にはころがり軸受を
用いており、前後方向の隙間は１／１０ｍｍ程度である
のに対し、カッターヘッド２の破壊防止に要するシャフ
ト１２の移動量、いいかえればカッターヘッド２の中心
部の変形量δは、３ｍｍ以上になると考えられる。ま
た、レーザセンサー２６の測定精度、つまり、測定誤差
は１／１００ｍｍ程度である。したがって軸受１８・１
９に起因する誤差（ガタ）は、変形量δの計測時の誤差
範囲内にあり、問題にはならない。

【００２８】ところで、カッターヘッド２に作用する荷
重Ｗ_THは、推進装置の全推力をＷ_０とすると、Ｗ_TH＝Ｗ
_０−Ｗ_f1−Ｗ_f2になる。ただし、Ｗ_f1をシールド掘進機
の前面に作用する泥水圧または泥土圧による推進抵抗
力、Ｗ_f2を周辺の地山とシールド掘進機間の摩擦による
推進時の摩擦抵抗力とする。なおＷ_０はシールドジャッ
キの駆動圧力と装備されているシールドジャッキの仕様
とによって求まり、またＷ_f1はシールド掘進機の直径と
作用外圧(シールド掘進機の運転中、常時測定されてい
る。)とから求まる。さらにＷ_f2は、適当な摩擦係数を
選択することで、算出できる。

【００２９】そして、横軸の荷重Ｗは、カッターヘッド
２に作用する荷重Ｗ_THとシールド掘進機の推進抵抗力Ｗ
_f2の和、いいかえればシールドジャッキ１６の全推力と
泥水圧または泥土圧による推進抵抗力の差（Ｗ_０−
Ｗ_f1）とし、縦軸はレーザセンサー２６により計測した
変位量δとする。

【００３０】カッターヘッド２の限界強度すなわち荷重
に対する最大変形量は、工場等でシールド掘進機を組み
立てた状態で、カッターヘッド２に一定の荷重を作用さ
せ、そのときの変形状態を調べる程度の実験で、あとは
机上でカッターヘッド２への作用荷重を仮定して解析計
算により、許容最大荷重Ｗａと許容最大変形量δａを求
めることができる。図３(ｂ)は計算により求めた荷重Ｗ
と変形量δの関係を表した線図である。

【００３１】一方、トンネルの掘削地盤において上記の
シ−ルド掘進機を運転し、カッターヘッド２が無負荷状
態での検出シャフト１２の変位δを“０”とし、シール
ドジャッキ１６を伸長してカッターヘッド２の地山に対
する押付力Ｗ’を変えながらその時々の変位量δ’を求
め、横軸に荷重Ｗ’、縦軸に変位δ’を採ると、図３
(ａ)に示すように変位δ’が荷重Ｗ’に一次比例する固
有の線図が得られる。

【００３２】そこで、実測により求めた単位荷重Ｗ’あ
たりの変形割合θ’(図３(ａ))と、計算により求めた単
位荷重Ｗあたりの変形割合θ(図３(ｂ))とが一致すれ
ば、計算上の仮定条件が正しかったことになる。一般に
は、計算で求める場合にカッターヘッド２の強度上の諸
条件を実際よりもやや厳しく設定するので、tanθ’≦t
anθとなるのが通常の例であるが、このような場合に
も、実測により求めた単位荷重Ｗ’あたりの変形割合
θ’に基づいて修正することで、簡単に許容最大荷重Ｗ
ａ’と許容最大変形量δａ’が決定される。

【００３３】さて、トンネルの掘削作業に際しては、計
算により求めたうえ、実測にて修正済みの荷重Ｗと変形
量δの関係を表した線図（図３(ｂ)）に基づき、許容最
大変形量δａを超えないように、シールドジャッキ１６
の推進力を制御して作業が遂行される。すなわち、カッ
ターヘッド２を回転させると同時に、シールドジャッキ
１６でシールド掘進機本体１を前方へ推進させ、カッタ
ーヘッド２を地山に押し付けてトンネルが掘削されてい
く。このとき、地山からの荷重をカッターヘッド２が受
け、とくにその中心部が反掘進方向へ変形するが、この
変形量δがレーザセンサー２６によって計測される。ま
た、上記したとおり油圧モータ６の油圧力（いいかえれ
ば、カッターヘッド２の駆動トルク）も同時に計測され
る。

【００３４】こうして変形量δと駆動トルク値の両方の
計測値に応じてシールドジャッキ１６による掘進機本体
１の推進状態、いいかえればカッターヘッド２の押し付
け力が調整される。カッターヘッド２の中心部の変形量
δが小さい場合に駆動トルク値が大きくなれば、それは
カッターヘッド２の外周部に大きな荷重が作用したもの
と判断されるから、カッターヘッド２の外周部の荷重が
駆動トルク値によって検知されることになる。したがっ
て、許容最大駆動トルク値は、従来の駆動トルクのみに
よる制御方法に比べてかなり大きくすることができるか
ら、駆動トルクによる制御を併用しても、掘削能力が十
分に発揮されるので、作業効率が低下することはない、
また、図３(ａ)の線図を下方へ延長し、この延長線（破
線）が変形量δ＝０の線と交差する点の荷重Ｗｓが、シ
ールド掘進機の推進抵抗力、つまりシールド掘進機のみ
の推進に必要な力Ｗ_f2になる。このＷｓの値は、シール
ド掘進機の周辺の地山条件によって変化するから、この
値（Ｗｓ）が変化するということは、掘進機やカッター
ヘッド周辺の地山の条件が変化していることを示してい
る。ただし、トンネル掘削作業中には、その状態の変化
を目視にて確認することができないが、データから間接
的に知ることができる。

【００３５】そのほか、上記した変形・荷重の線図（図
３）を用いることの利点として、カッターヘッド２への
作用荷重が“０”、つまりシールドジャッキ１６の推進
力が“０”の場合には、カッターヘッド２の変形量は
“０”になるはずであるから、推進力を“０”にしても
カッターヘッド２の変形量が“０”にならないときに
は、カッターヘッド２が永久変形を起こしていることに
なる。たとえば、トンネル掘削作業時に、過大な荷重が
カッターヘッド２の一部に作用して塑性変形を生じた
り、カッターヘッド２の一部が破損して強度低下により
塑性変形を生じたりしているので、そのようなカッター
ヘッド２の異常も検知できることが挙げられる。

【００３６】以上、本発明の一実施例について説明した
が、下記のように実施することもできる。

【００３７】カッターヘッド２の駆動トルクによる
制御を省くことができる。

【００３８】距離センサーであれば、とくにレーザ
センサー２６に限定されない。またセンサー２６の取付
位置は、掘進機本体１内の可動しない箇所であれば、支
持フレーム２５には限定されない。

【００３９】泥水式シールド掘進機に限定されるこ
とはなく、またシールド掘進機以外のトンネル掘進機に
も適用できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明のトンネル掘削機における掘削制御方法および同
装置には、次のような効果がある。

【００４１】(1) 請求項１の方法および請求項４の装置
では、カッターヘッドの変形量に基づいてカッターヘッ
ドの受ける負荷重を計測するので、カッターヘッドに対
する負荷状況を瞬時にかつ正確に把握でき、推進装置に
よる推進を効果的に制御し、カッターヘッドの損傷や破
損を未然に防止できる。

【００４２】(2) 請求項２の方法および請求項５の装置
では、カッターヘッドの変形量と併せて駆動トルク値も
計測するので、とくにカッターヘッドの中心部から離れ
た箇所、つまり中間部および外周部に作用する負荷重
を、駆動トルク値から比較的正確に把握することがで
き、カッターヘッドのほぼ全面に作用する負荷重の状態
を把握できるので、推進装置による推進の制御が一層正
確になり、カッターヘッドの損傷や破損も一層確実に防
止できる。

【００４３】(3) 請求項３の方法では、カッターヘッド
を取り外さなくても、カッターヘッドの異常が検出で
き、異常な状態でカッターヘッドの使用を継続すること
がなくなるため、カッターヘッド以外の部分に異常が拡
大することが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)は本発明の掘削制御装置を備えたシー
ルド掘進機を示す正面図、図１(ｂ)は同側方視断面図で
ある。

【図２】図２(ａ)は図１(ｂ)のＡ部分を拡大した断面
図、図２(ｂ)は図２(ａ)のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】図３(ａ)は実測により求めた荷重Ｗ’と変形量
δ’の関係を表した線図、図３(ｂ)は計算により求めた
荷重Ｗと変形量δの関係を表した線図である。

【符号の説明】

１シールド掘進機本体２カッターヘッド６油圧モーター８バルクヘッド９加圧泥水室１２検出シャフト１６シールドジャッキ（推進装置）２５支持フレーム（固定部）２６レーザセンサー（距離センサー）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹山幸一兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者杉山伸一兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掘進機本体の前端に設けたカッターヘッ
ドを駆動装置を介して回転させると同時に、前記掘進機
本体をシールドジャッキなどの推進装置で推進させてト
ンネルを掘削するトンネル掘進機における掘削制御方法
であって、トンネルの掘削作業時に、前記カッターヘッドの中心部
の、反推進方向への変形量を計測し、該変形量に基づい
て前記推進装置による推進を制御することを特徴とする
トンネル掘進機における掘削制御方法。
【請求項２】前記カッターヘッドの中心部の前記変形
量を計測するとともに、前記カッターヘッドの駆動トル
ク値を計測し、前記変形量および駆動トルク値に基づい
て前記推進装置による推進を制御する請求項１記載のト
ンネル掘進機における掘削制御方法。
【請求項３】前記カッターヘッドの中心部の前記変形
量を計測して、その変形量があらかじめ設定した許容最
大変形量に達するか、それを超えるかした場合に、前記
推進装置による推進を中止した状態で前記変形量を再び
計測し、この変形量が“０”に戻らないときは前記カッ
ターヘッドの駆動を中止する請求項１又は２記載のトン
ネル掘進機における掘削制御方法。
【請求項４】掘進機本体の前端にカッターヘッドを外
周部又は中間部で回動自在に支持して駆動装置により回
転させるように構成し、前記掘進機本体をシールドジャ
ッキなどの推進装置で推進させてトンネルを掘削するト
ンネル掘進機における掘削制御装置であって、前記カッターヘッドの中心部に検出シャフトの基端を固
設して、該検出シャフトの先端を前記掘進機本体内に向
け延設し、前記掘進機本体内の、前記検出シャフトの先端面に対向
する固定部に、検出シャフトの先端面との距離を計測す
る距離センサーを装着し、該距離センサーにて計測した
前記検出シャフトの先端面と前記固定部間の測定距離に
基いて前記推進装置による推進を制御する制御装置を設
けたことを特徴とするトンネル掘進機における掘削制御
装置。
【請求項５】前記カッターヘッドの駆動装置に、その
駆動トルクを計測する計測装置を設け、該計測装置により計測した駆動トルク値および前記検出
シャフトの先端面と前記固定部間の測定距離に基づい
て、前記推進装置による推進を制御するように前記制御
装置を構成した請求項４記載のトンネル掘進機における
掘削制御装置。