JPH07208075A - トンネル掘削装置 - Google Patents
トンネル掘削装置Info
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- JPH07208075A JPH07208075A JP1601494A JP1601494A JPH07208075A JP H07208075 A JPH07208075 A JP H07208075A JP 1601494 A JP1601494 A JP 1601494A JP 1601494 A JP1601494 A JP 1601494A JP H07208075 A JPH07208075 A JP H07208075A
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- Japan
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- propulsive force
- propulsion
- lubricant
- propulsive
- resistance
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 滑材の注入量を適正に制御する。
【構成】 コントローラ30の推進距離演算部80は、
近接スイッチ38の出力によって推進回数を検知し、与
えられた管の長さから推進距離を求めて滑材注入量演算
部60の推進抵抗演算回路62に入力する。推進抵抗演
算回路62は、推進力メモリ72に格納してある係数な
どを読み出して、理論的な推進抵抗を演算して偏差演算
回路64に出力する。偏差演算回路64は、油圧センサ
34が出力する推進ジャッキの推進力と推進抵抗との偏
差を求めて注入量演算回路66に送る。注入量演算回路
66は、偏差の大きさに応じて推進抵抗を所定値に下げ
るのに必要な滑材の注入量を求め、注入量制御部84に
送る。
近接スイッチ38の出力によって推進回数を検知し、与
えられた管の長さから推進距離を求めて滑材注入量演算
部60の推進抵抗演算回路62に入力する。推進抵抗演
算回路62は、推進力メモリ72に格納してある係数な
どを読み出して、理論的な推進抵抗を演算して偏差演算
回路64に出力する。偏差演算回路64は、油圧センサ
34が出力する推進ジャッキの推進力と推進抵抗との偏
差を求めて注入量演算回路66に送る。注入量演算回路
66は、偏差の大きさに応じて推進抵抗を所定値に下げ
るのに必要な滑材の注入量を求め、注入量制御部84に
送る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上下水道管やガス管、
電力線用の管等を非開削によって埋設するトンネル掘削
装置に係り、特に発進立坑に設けた元押し装置(推進ジ
ャッキ)によって管を順次継ぎ足しつつ推進する、いわ
ゆる管推進工法に使用するトンネル掘削装置に関する。
電力線用の管等を非開削によって埋設するトンネル掘削
装置に係り、特に発進立坑に設けた元押し装置(推進ジ
ャッキ)によって管を順次継ぎ足しつつ推進する、いわ
ゆる管推進工法に使用するトンネル掘削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】管推進工法は、一般に発進立坑に設置し
た元押し装置(推進ジャッキ)によって、トンネルを形
成する管を継ぎ足しながら、カッタヘッドを有する先導
管を推進させる。そして、先導管を推進する場合、先導
管から周囲の地山に滑材を注入し、地山から受ける抵抗
を小さくして推進し易くするとともに、管の破壊の発生
を防止している。この滑材の注入は、従来、オペレータ
が制御装置に表示された推進抵抗を読み取り、オペレー
タの経験と勘とに基づいて、滑材の注入量を調節してい
た。また、推進ジャッキによる推進力の調整は、滑材の
注入と同様に、オペレータが制御装置に表示された推進
抵抗を確認し、経験と勘とに基づいて、推進ジャッキを
駆動する油圧系のリリーフ弁を調整し、使用する管の耐
荷力(管が破損せずに耐えることができる荷重)を超え
ないように推進ジャッキの出力を制御していた。
た元押し装置(推進ジャッキ)によって、トンネルを形
成する管を継ぎ足しながら、カッタヘッドを有する先導
管を推進させる。そして、先導管を推進する場合、先導
管から周囲の地山に滑材を注入し、地山から受ける抵抗
を小さくして推進し易くするとともに、管の破壊の発生
を防止している。この滑材の注入は、従来、オペレータ
が制御装置に表示された推進抵抗を読み取り、オペレー
タの経験と勘とに基づいて、滑材の注入量を調節してい
た。また、推進ジャッキによる推進力の調整は、滑材の
注入と同様に、オペレータが制御装置に表示された推進
抵抗を確認し、経験と勘とに基づいて、推進ジャッキを
駆動する油圧系のリリーフ弁を調整し、使用する管の耐
荷力(管が破損せずに耐えることができる荷重)を超え
ないように推進ジャッキの出力を制御していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
オペレータの経験と勘とにより滑材の注入量を求める場
合、オペレータの経験、技量に左右されるばかりでな
く、常に一定した結果が得られず、滑材の注入過多によ
る滑材のロスや施工精度に影響を与える。また、オペレ
ータの経験と勘とによって推進力を調節する場合、
(1)管耐荷力を意識しながら推進作業を行うため、オ
ペレータの負担が大きい、(2)人為的なミスにより、
管耐荷力を超えた推進圧力が推進管に負荷され、推進管
が破裂する危険がある、などの欠点を有している。
オペレータの経験と勘とにより滑材の注入量を求める場
合、オペレータの経験、技量に左右されるばかりでな
く、常に一定した結果が得られず、滑材の注入過多によ
る滑材のロスや施工精度に影響を与える。また、オペレ
ータの経験と勘とによって推進力を調節する場合、
(1)管耐荷力を意識しながら推進作業を行うため、オ
ペレータの負担が大きい、(2)人為的なミスにより、
管耐荷力を超えた推進圧力が推進管に負荷され、推進管
が破裂する危険がある、などの欠点を有している。
【0004】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、滑材の注入量を適正に制御でき
るようにすることを目的としている。また、本発明は、
推進管の破損の発生を防止することを目的としている。
ためになされたもので、滑材の注入量を適正に制御でき
るようにすることを目的としている。また、本発明は、
推進管の破損の発生を防止することを目的としている。
【0005】
【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、本発明に係るトンネル掘削装置の第1は、先導管
に推進力を与える推進力発生手段と、前記先導管に設け
た吐出口を介して周囲の地山に滑材を注入する滑材注入
手段と、前記推進力発生手段が発生した推進力を検出す
る推進力検出手段とを備えたトンネル掘削装置におい
て、前記滑材注入を推進抵抗により最適化制御する手段
を設けたことを特徴としている。
めに、本発明に係るトンネル掘削装置の第1は、先導管
に推進力を与える推進力発生手段と、前記先導管に設け
た吐出口を介して周囲の地山に滑材を注入する滑材注入
手段と、前記推進力発生手段が発生した推進力を検出す
る推進力検出手段とを備えたトンネル掘削装置におい
て、前記滑材注入を推進抵抗により最適化制御する手段
を設けたことを特徴としている。
【0006】さらに、本発明に係るトンネル掘削装置の
第2は、上記第1構成の手段は、推進抵抗として少なく
とも土質と推進力と推進距離とを用いて滑材注入を最適
化制御する手段であることを特徴としている。
第2は、上記第1構成の手段は、推進抵抗として少なく
とも土質と推進力と推進距離とを用いて滑材注入を最適
化制御する手段であることを特徴としている。
【0007】また、本発明に係るトンネル掘削装置の第
3は、先導管に推進力を与える推進力発生手段と、前記
先導管に設けた吐出口を介して、周囲の地山に滑材を注
入する滑材注入手段と、前記推進力発生手段が発生した
推進力を検出する推進力検出手段と、この推進力検出手
段が検出した推進力を、推進距離と関連させて予め求め
た推進抵抗と比較し、両者の偏差に応じた前記滑材の注
入量を求め、前記滑材注入手段を介して滑材を注入する
手段とを有することを特徴としている。
3は、先導管に推進力を与える推進力発生手段と、前記
先導管に設けた吐出口を介して、周囲の地山に滑材を注
入する滑材注入手段と、前記推進力発生手段が発生した
推進力を検出する推進力検出手段と、この推進力検出手
段が検出した推進力を、推進距離と関連させて予め求め
た推進抵抗と比較し、両者の偏差に応じた前記滑材の注
入量を求め、前記滑材注入手段を介して滑材を注入する
手段とを有することを特徴としている。
【0008】尚、本発明に係るトンネル掘削装置の第4
は、上記第1構成、第2構成又は第3構成の手段は、過
去の推進抵抗条件により、滑材注入出を制御する手段で
あることとした。
は、上記第1構成、第2構成又は第3構成の手段は、過
去の推進抵抗条件により、滑材注入出を制御する手段で
あることとした。
【0009】また本発明に係わるトンネル掘削装置の第
5は、先導管に推進力を与える推進力発生手段と、この
推進力発生手段が発生した推進力を検出する推進力検出
手段と、この推進力検出手段が検出した推進力を、管の
耐荷力に応じて予め定めた許容限界推進力と比較し、前
記検出値推進力が前記許容限界推進力以上の場合に、前
記推進力発生手段の作動を停止する手段を有する構成と
なっている。
5は、先導管に推進力を与える推進力発生手段と、この
推進力発生手段が発生した推進力を検出する推進力検出
手段と、この推進力検出手段が検出した推進力を、管の
耐荷力に応じて予め定めた許容限界推進力と比較し、前
記検出値推進力が前記許容限界推進力以上の場合に、前
記推進力発生手段の作動を停止する手段を有する構成と
なっている。
【0010】
【作用】上記の如く構成した本発明の第1〜第4では、
推進力発生手段が発生した推進力などに応じて滑材注入
量が制御されるため、適正な推進力で先導管を推進でき
るようになる。別言すれば、最適滑材注入量を確保で
き、滑材の無駄な注入を避けることができるため、コス
ト削減が可能となる。しかも、適正な推進力も確保でき
るため、先導管に設けたカッタ部や推進力発生手段に必
要以上の負荷がかかるのを防止することができ、各種機
械の故障の発生の減少、装置の寿命の延長を図ることが
できる。また、推進力発生手段の油圧用リリーフ弁の過
度な稼働を防止でき、安全な施工ができるし、管の破損
等が防止できて、施工効率の向上が図れる。
推進力発生手段が発生した推進力などに応じて滑材注入
量が制御されるため、適正な推進力で先導管を推進でき
るようになる。別言すれば、最適滑材注入量を確保で
き、滑材の無駄な注入を避けることができるため、コス
ト削減が可能となる。しかも、適正な推進力も確保でき
るため、先導管に設けたカッタ部や推進力発生手段に必
要以上の負荷がかかるのを防止することができ、各種機
械の故障の発生の減少、装置の寿命の延長を図ることが
できる。また、推進力発生手段の油圧用リリーフ弁の過
度な稼働を防止でき、安全な施工ができるし、管の破損
等が防止できて、施工効率の向上が図れる。
【0011】また、本発明の第2においては、推進力発
生手段が発生した推進力を検出し、この検出した推進力
が管の耐荷力に応じて定めた許容限界推進力より大きい
場合に、推進力発生手段の作動を停止するため、人為的
な施工ミスによる管の破壊といった事故を回避すること
ができ、安全な施工を行うことができる。また、オペレ
ータは、管耐荷力を意識せずに作業を進めることができ
るため、オペレータの負担を軽減することができる。
生手段が発生した推進力を検出し、この検出した推進力
が管の耐荷力に応じて定めた許容限界推進力より大きい
場合に、推進力発生手段の作動を停止するため、人為的
な施工ミスによる管の破壊といった事故を回避すること
ができ、安全な施工を行うことができる。また、オペレ
ータは、管耐荷力を意識せずに作業を進めることができ
るため、オペレータの負担を軽減することができる。
【0012】
【実施例】本発明に係るトンネル掘削装置の好ましい実
施例を添付図面に従って詳細に説明する。図2は、本発
明の実施例に係るトンネル掘削装置の概略構成を示した
ものである。
施例を添付図面に従って詳細に説明する。図2は、本発
明の実施例に係るトンネル掘削装置の概略構成を示した
ものである。
【0013】図2において、先導管10の先端には、カ
ッタヘッド12が設けてある。そして、先導管10の中
央部には、カッタヘッド12が掘削した土砂を搬送する
ための排土用スクリュー14が軸方向に沿って設けてあ
る。また、先導管10の周面には、滑材を吐出する滑材
吐出口16が形成してある。この吐出口16は、管路1
8を介して滑材注入手段である注入ポンプ20に接続し
てある。そして、注入ポンプ20は、滑材タンク22内
の滑材を吸引して吐出口16に圧送し、吐出口16から
滑材を先導管10周囲の地山に注入する。
ッタヘッド12が設けてある。そして、先導管10の中
央部には、カッタヘッド12が掘削した土砂を搬送する
ための排土用スクリュー14が軸方向に沿って設けてあ
る。また、先導管10の周面には、滑材を吐出する滑材
吐出口16が形成してある。この吐出口16は、管路1
8を介して滑材注入手段である注入ポンプ20に接続し
てある。そして、注入ポンプ20は、滑材タンク22内
の滑材を吸引して吐出口16に圧送し、吐出口16から
滑材を先導管10周囲の地山に注入する。
【0014】先導管10の後方には、推進ジャッキ24
が配置してある。この推進ジャッキ24は、図示しない
発進立坑に設置され、油圧ポンプ26から圧油を供給さ
れ、先導管10に前進させる推進力を与える推進力発生
手段となっている。そして、油圧ポンプ26と注入ポン
プ20とは、詳細を後述するコントローラ30によって
制御されている。
が配置してある。この推進ジャッキ24は、図示しない
発進立坑に設置され、油圧ポンプ26から圧油を供給さ
れ、先導管10に前進させる推進力を与える推進力発生
手段となっている。そして、油圧ポンプ26と注入ポン
プ20とは、詳細を後述するコントローラ30によって
制御されている。
【0015】コントローラ30には、図3に示したよう
に、入力出力インターフェース(I/O)32を介し
て、推進ジャッキ24の油圧回路に設けた推進力検出手
段としての油圧センサ34、コントローラ30へ各種の
データや命令を入力するためのキーボード36、推進ジ
ャッキ24が1本の管を推進し終わるごとに信号を出力
する近接スイッチ(近接SW)38が接続してあり、こ
れらから入力した情報に基づいて、後述するように滑材
の注入量を求める。また、コントローラ30には、I/
O40を介して、滑材の注入ポンプ20を直接制御する
ポンプ制御器42が接続してある
に、入力出力インターフェース(I/O)32を介し
て、推進ジャッキ24の油圧回路に設けた推進力検出手
段としての油圧センサ34、コントローラ30へ各種の
データや命令を入力するためのキーボード36、推進ジ
ャッキ24が1本の管を推進し終わるごとに信号を出力
する近接スイッチ(近接SW)38が接続してあり、こ
れらから入力した情報に基づいて、後述するように滑材
の注入量を求める。また、コントローラ30には、I/
O40を介して、滑材の注入ポンプ20を直接制御する
ポンプ制御器42が接続してある
【0016】コントローラ30は、図1に示したよう
に、滑材注入開始判断部50と滑材注入量演算部60と
推進状態判断部70とが設けてある。さらに、コントロ
ーラ30には、近接スイッチ38の出力を受け、与えら
れた管の長さから先導管10を推進した距離を求める推
進距離演算部80、キーボード36から入力された管の
種類や掘削する土質、目標推進長さ、推進抵抗を求める
ための演算式やその係数等を記憶するメモリ82、滑材
注入開始判断部50や滑材注入量演算部60、推進状態
判断部70の出力を受け、ポンプ制御器42に制御信号
を出力する注入量制御部84を有している。尚、推進距
離の演算はこれに限るものでなく、ケーブル長センサ等
を使用して実際の長さを測定してもよい。
に、滑材注入開始判断部50と滑材注入量演算部60と
推進状態判断部70とが設けてある。さらに、コントロ
ーラ30には、近接スイッチ38の出力を受け、与えら
れた管の長さから先導管10を推進した距離を求める推
進距離演算部80、キーボード36から入力された管の
種類や掘削する土質、目標推進長さ、推進抵抗を求める
ための演算式やその係数等を記憶するメモリ82、滑材
注入開始判断部50や滑材注入量演算部60、推進状態
判断部70の出力を受け、ポンプ制御器42に制御信号
を出力する注入量制御部84を有している。尚、推進距
離の演算はこれに限るものでなく、ケーブル長センサ等
を使用して実際の長さを測定してもよい。
【0017】滑材注入開始判断部50は、推進距離演算
部80の出力信号とメモリ82内のデータとから、到達
立坑に達した際の最終的な推進抵抗を予測する予測推進
抵抗演算回路52、油圧センサ34が検出した推進ジャ
ッキ24の油圧、すなわち推進力と予測推進抵抗演算回
路52の出力とに基づいて、最終的な推進力を演算する
最終推進力演算回路54、メモリ82に格納されている
管耐荷力と最終推進力演算回路54の求めた値とを比較
し、最終推進力によって管が破損するか否かを判断し、
注入量制御部84に滑材の注入開始信号を入力する管破
損判断回路56とから構成してある。
部80の出力信号とメモリ82内のデータとから、到達
立坑に達した際の最終的な推進抵抗を予測する予測推進
抵抗演算回路52、油圧センサ34が検出した推進ジャ
ッキ24の油圧、すなわち推進力と予測推進抵抗演算回
路52の出力とに基づいて、最終的な推進力を演算する
最終推進力演算回路54、メモリ82に格納されている
管耐荷力と最終推進力演算回路54の求めた値とを比較
し、最終推進力によって管が破損するか否かを判断し、
注入量制御部84に滑材の注入開始信号を入力する管破
損判断回路56とから構成してある。
【0018】また、滑材注入量演算部60は、メモリ8
2内のデータと推進距離演算部80の求めた推進距離と
から、その推進距離における理論的な推進抵抗を求める
推進抵抗演算回路62、油圧センサ34が検出した推進
力と推進抵抗演算回路62の求めた推進抵抗との偏差を
求める偏差演算回路64、偏差演算回路64の求めた偏
差に応じて滑材の注入量を求め、注入量制御部84に入
力する注入量演算回路66とから構成してある。
2内のデータと推進距離演算部80の求めた推進距離と
から、その推進距離における理論的な推進抵抗を求める
推進抵抗演算回路62、油圧センサ34が検出した推進
力と推進抵抗演算回路62の求めた推進抵抗との偏差を
求める偏差演算回路64、偏差演算回路64の求めた偏
差に応じて滑材の注入量を求め、注入量制御部84に入
力する注入量演算回路66とから構成してある。
【0019】さらに、推進状態判断部70は、油圧セン
サ34が検出した推進力を記憶する推進力メモリ72、
この推進力メモリ72に記憶してある値を読み出し、過
去複数回の推進の際の平均的な推進力を求める平均値演
算回路74、この平均値演算回路74が求めた平均推進
力と油圧センサ34の検出した値とを比較し、注入量制
御部84に滑材の注入停止信号を入力する注入停止判断
回路76とからなっている。
サ34が検出した推進力を記憶する推進力メモリ72、
この推進力メモリ72に記憶してある値を読み出し、過
去複数回の推進の際の平均的な推進力を求める平均値演
算回路74、この平均値演算回路74が求めた平均推進
力と油圧センサ34の検出した値とを比較し、注入量制
御部84に滑材の注入停止信号を入力する注入停止判断
回路76とからなっている。
【0020】上記の如く構成した実施例においては、掘
進に先立って、キーボード36や外部記憶装置などから
管の種類や管の径、埋設する1本の管の長さl、到達立
坑までの最終的な掘進距離L0 、土質、管耐荷力、推進
抵抗を求めるための計算式や係数等がコントローラ30
に与えられ、推進力メモリ82に記憶される(図4ステ
ップ100)。そして、このように基礎的なデータが入
力されて推進が開始されると、滑材注入開始判断部50
の予測推進抵抗演算回路52は、メモリ82から推進抵
抗を算出する式の係数を読み出す(ステップ101)。
また、コントローラ30の推進距離演算部80は、近接
スイッチ38からの信号により、推進回数(継ぎ足した
管の本数)Nを計数し、現在の推進距離L1 =l0 +N
×lを演算して滑材注入開始判断部50の予測推進抵抗
演算回路52と滑材注入量演算部60の推進抵抗演算回
路62とに入力する。尚、ここにl0 は、先導管10の
長さである。
進に先立って、キーボード36や外部記憶装置などから
管の種類や管の径、埋設する1本の管の長さl、到達立
坑までの最終的な掘進距離L0 、土質、管耐荷力、推進
抵抗を求めるための計算式や係数等がコントローラ30
に与えられ、推進力メモリ82に記憶される(図4ステ
ップ100)。そして、このように基礎的なデータが入
力されて推進が開始されると、滑材注入開始判断部50
の予測推進抵抗演算回路52は、メモリ82から推進抵
抗を算出する式の係数を読み出す(ステップ101)。
また、コントローラ30の推進距離演算部80は、近接
スイッチ38からの信号により、推進回数(継ぎ足した
管の本数)Nを計数し、現在の推進距離L1 =l0 +N
×lを演算して滑材注入開始判断部50の予測推進抵抗
演算回路52と滑材注入量演算部60の推進抵抗演算回
路62とに入力する。尚、ここにl0 は、先導管10の
長さである。
【0021】予測推進抵抗演算回路52は、推進距離演
算部80が求めた現在の推進距離L1 を読み取り、残り
の推進距離L2 =L0 −L1 を算出する(ステップ10
2、103)。そして、予測推進抵抗演算回路52は、
残りの推進距離L2 を推進した場合の最終的な予測推進
抵抗F2 を次式により演算し(ステップ104)、最終
推進力演算回路54に入力する。
算部80が求めた現在の推進距離L1 を読み取り、残り
の推進距離L2 =L0 −L1 を算出する(ステップ10
2、103)。そして、予測推進抵抗演算回路52は、
残りの推進距離L2 を推進した場合の最終的な予測推進
抵抗F2 を次式により演算し(ステップ104)、最終
推進力演算回路54に入力する。
【数1】F2 =R・S・L2 但し、ここにRは管外周面の単位面積に生じる抵抗力、
Sは管の外周長である。
Sは管の外周長である。
【0022】最終推進力演算回路54は、予測推進抵抗
演算回路52から到達立坑に到達する際の最終的な予測
推進抵抗F2 を受け取ると、油圧センサ34が検出した
現在の推進力F1 を読み込み(ステップ105)、目標
の到達立坑に到達するときの最終推進力Fa を次式のよ
うに求め、管破損判断回路56に送る(ステップ10
6)。
演算回路52から到達立坑に到達する際の最終的な予測
推進抵抗F2 を受け取ると、油圧センサ34が検出した
現在の推進力F1 を読み込み(ステップ105)、目標
の到達立坑に到達するときの最終推進力Fa を次式のよ
うに求め、管破損判断回路56に送る(ステップ10
6)。
【数2】Fa =F1 +F2
【0023】管破損判断回路56は、最終推進力演算回
路54から入力してきた最終推進力Fa を、メモリ82
に格納してある管耐荷力FMAX と比較する(ステップ1
07)。そして、滑材注入開始判断部50は、管破損判
断回路56がFa <FMAX と判断すると、ステップ10
2に戻って上記の処理を繰り返す。しかし、図5の2点
鎖線で示したように、最終推進距離L0 におけるFa が
FMAX を上回ることが予想され、管破損判断回路56が
Fa ≧FMAX であると判断した場合、管破損判断回路5
6は注入量制御部84に滑材の注入開始命令を与えてこ
の処理を終了する。これにより、コントローラ30は、
注入ポンプ20を駆動して滑材の注入を開始する。この
ため、注入開始点aを境に推進抵抗率(単位長さ当たり
の推進抵抗)が小さくなり、図5の一点鎖線で示したよ
うな推進力によって推進することができ、管の破壊を避
けることができる。
路54から入力してきた最終推進力Fa を、メモリ82
に格納してある管耐荷力FMAX と比較する(ステップ1
07)。そして、滑材注入開始判断部50は、管破損判
断回路56がFa <FMAX と判断すると、ステップ10
2に戻って上記の処理を繰り返す。しかし、図5の2点
鎖線で示したように、最終推進距離L0 におけるFa が
FMAX を上回ることが予想され、管破損判断回路56が
Fa ≧FMAX であると判断した場合、管破損判断回路5
6は注入量制御部84に滑材の注入開始命令を与えてこ
の処理を終了する。これにより、コントローラ30は、
注入ポンプ20を駆動して滑材の注入を開始する。この
ため、注入開始点aを境に推進抵抗率(単位長さ当たり
の推進抵抗)が小さくなり、図5の一点鎖線で示したよ
うな推進力によって推進することができ、管の破壊を避
けることができる。
【0024】一方、滑材注入量演算部60は、前記のス
テップ100のように初期値が設定されると、推進抵抗
演算回路62が推進距離演算部80の求めた現在の推進
距離L1 を読み込み(図6ステップ110)、予め与え
られている次式に基づいて、L1 における理論的な推進
抵抗fS を求め、偏差演算回路64に送出する(ステッ
プ111)。
テップ100のように初期値が設定されると、推進抵抗
演算回路62が推進距離演算部80の求めた現在の推進
距離L1 を読み込み(図6ステップ110)、予め与え
られている次式に基づいて、L1 における理論的な推進
抵抗fS を求め、偏差演算回路64に送出する(ステッ
プ111)。
【数3】fs =R・S・L1 但し、R及びSは前記数1で説明した内容と同じであ
る。
る。
【0025】偏差演算回路64は、推進抵抗演算回路6
2が求めた推進距離L1 における推進抵抗fS が入力し
てくると、油圧センサ34が検出した現在の推進力F1
を読み込んで、両者の偏差ΔF=F1 −fS を求めて注
入量演算回路66に送る(ステップ112、113)。
そして、注入量演算回路66は、ステップ114のよう
に、偏差演算回路64の求めた偏差ΔFが、演算により
求めた推進抵抗fS に対する許容偏差ΔF0 以内である
か否かを判断する(図7参照)。ΔF≦ΔF0であれ
ば、滑材注入量演算部60の処理はステップ110に戻
る。しかし、図7のように、ΔF>ΔF0 であると、注
入量演算回路66は、ΔF≦ΔF0 となるような滑材の
注入量を次式に従って演算し、注入量制御部84に送出
する(ステップ115)。
2が求めた推進距離L1 における推進抵抗fS が入力し
てくると、油圧センサ34が検出した現在の推進力F1
を読み込んで、両者の偏差ΔF=F1 −fS を求めて注
入量演算回路66に送る(ステップ112、113)。
そして、注入量演算回路66は、ステップ114のよう
に、偏差演算回路64の求めた偏差ΔFが、演算により
求めた推進抵抗fS に対する許容偏差ΔF0 以内である
か否かを判断する(図7参照)。ΔF≦ΔF0であれ
ば、滑材注入量演算部60の処理はステップ110に戻
る。しかし、図7のように、ΔF>ΔF0 であると、注
入量演算回路66は、ΔF≦ΔF0 となるような滑材の
注入量を次式に従って演算し、注入量制御部84に送出
する(ステップ115)。
【数4】Q=Q0 ・(ΔF/ΔF0 ) ここでQ0 は土質条件、滑材の種類等によって決定され
る滑材注入量基準値であり、Qは滑材注入量である。注
入量制御部84が滑材の注入量に応じた制御信号をポン
プ制御器42に与えると、滑材注入量演算部60の処理
はステップ110に戻る。
る滑材注入量基準値であり、Qは滑材注入量である。注
入量制御部84が滑材の注入量に応じた制御信号をポン
プ制御器42に与えると、滑材注入量演算部60の処理
はステップ110に戻る。
【0026】これにより、推進に適した滑材の注入量が
得られ、滑材の節約ができてトンネル工事のコストの削
減が可能となるばかりでなく、トンネル掘削装置の過負
荷を防止することができ、各種機械の故障の減少、長寿
命化を図ることができる。また、管の破損の発生がなく
なるため、施工効率を向上することができる。そして、
過大な負荷が作用するのを防止できるため、油圧用リリ
ーフ弁の過稼働をなくせ、リリーフ圧の自動設定によっ
て安全な施工が可能となる。すなわち、熟練したオペレ
ータでなくとも、管の破損の発生などをなくすことがで
き、省エネルギーおよび効率のよい安全な施工が可能と
なる。
得られ、滑材の節約ができてトンネル工事のコストの削
減が可能となるばかりでなく、トンネル掘削装置の過負
荷を防止することができ、各種機械の故障の減少、長寿
命化を図ることができる。また、管の破損の発生がなく
なるため、施工効率を向上することができる。そして、
過大な負荷が作用するのを防止できるため、油圧用リリ
ーフ弁の過稼働をなくせ、リリーフ圧の自動設定によっ
て安全な施工が可能となる。すなわち、熟練したオペレ
ータでなくとも、管の破損の発生などをなくすことがで
き、省エネルギーおよび効率のよい安全な施工が可能と
なる。
【0027】一方、推進状態判断部70は、図8のステ
ップ120のように、まず油圧センサ34が検出した現
在の推進力を読み取り、推進力メモリ72に記憶すると
ともに、注入停止判断回路76に入力する。そして、平
均値演算回路74が推進力メモリ72に格納してある今
回の検出した推進力の直前の過去数回分(例えば10回
分)の推進力を読み出し、その平均値を演算して注入停
止判断回路76に出力する(ステップ121)。注入停
止判断回路76は、今回読み込んだ推進力が平均値演算
回路74の求めた平均推進力の2倍以上であるか否かを
判断する(ステップ122)。そして、推進状態判断部
70は、注入停止判断回路76が今回の推進力が平均推
進力の2倍より小さいと判断すると、ステップ120に
戻ってさらに推進力を読み込んで上記の処理をし、また
2倍以上であるとステップ123に進んで滑材の注入を
停止させる信号を出力するとともに、推進ジャッキ24
による推進速度を遅くする。
ップ120のように、まず油圧センサ34が検出した現
在の推進力を読み取り、推進力メモリ72に記憶すると
ともに、注入停止判断回路76に入力する。そして、平
均値演算回路74が推進力メモリ72に格納してある今
回の検出した推進力の直前の過去数回分(例えば10回
分)の推進力を読み出し、その平均値を演算して注入停
止判断回路76に出力する(ステップ121)。注入停
止判断回路76は、今回読み込んだ推進力が平均値演算
回路74の求めた平均推進力の2倍以上であるか否かを
判断する(ステップ122)。そして、推進状態判断部
70は、注入停止判断回路76が今回の推進力が平均推
進力の2倍より小さいと判断すると、ステップ120に
戻ってさらに推進力を読み込んで上記の処理をし、また
2倍以上であるとステップ123に進んで滑材の注入を
停止させる信号を出力するとともに、推進ジャッキ24
による推進速度を遅くする。
【0028】これは、検出推進力が平均推進力の2倍以
上になったことは、推進抵抗が急激に変化したことを示
しており、このような場合、一般的に通常の推進抵抗で
はなく、カッタ前面の状態が変化することによる。そし
て、このような現象は、一般に推進速度を遅くすると、
カッタからの土砂の取り込みがよくなって前面抵抗が小
さくなるとともに、土に対する粘性抵抗と考えられる管
の摩擦抵抗(推進抵抗)が小さくなるため、推進速度を
遅くすると解決できる場合が多い。そこで、注入停止判
断回路76は、推進力(推進抵抗)が異常に上昇する
と、滑材の注入を中止して推進速度を低下させ、推進力
(推進抵抗)が通常の状態に戻ったか否かを判断する
(ステップ124)。そして、注入停止判断回路76
は、推進力が正常に戻ると滑材の注入再開命令を注入量
制御部84に与え(ステップ125)、推進状態判断部
70による処理がステップ120に戻る。なお、平均値
を求める回数は10回でなくともよいし、異常を検出す
るための閾値は平均値の2倍に限定されない。
上になったことは、推進抵抗が急激に変化したことを示
しており、このような場合、一般的に通常の推進抵抗で
はなく、カッタ前面の状態が変化することによる。そし
て、このような現象は、一般に推進速度を遅くすると、
カッタからの土砂の取り込みがよくなって前面抵抗が小
さくなるとともに、土に対する粘性抵抗と考えられる管
の摩擦抵抗(推進抵抗)が小さくなるため、推進速度を
遅くすると解決できる場合が多い。そこで、注入停止判
断回路76は、推進力(推進抵抗)が異常に上昇する
と、滑材の注入を中止して推進速度を低下させ、推進力
(推進抵抗)が通常の状態に戻ったか否かを判断する
(ステップ124)。そして、注入停止判断回路76
は、推進力が正常に戻ると滑材の注入再開命令を注入量
制御部84に与え(ステップ125)、推進状態判断部
70による処理がステップ120に戻る。なお、平均値
を求める回数は10回でなくともよいし、異常を検出す
るための閾値は平均値の2倍に限定されない。
【0029】図9は、第2実施例のブロック図である。
この実施例においては、コントローラ30に外部記憶装
置130が接続してあり、この外部記憶装置130に管
の種類や径などに対応した管耐荷力のマップが格納して
ある。また、コントローラ30には、I/O132を介
して表示装置(CRT)134、キーボード36、油圧
センサ34が接続してある。そして、油圧センサ34
は、油圧源となる油圧ポンプ26の吐出圧力を推進ジャ
ッキ24の推進圧力として検出し、コントローラ30に
入力するようにしてある。また、油圧ポンプ26と推進
ジャッキ24との間には、電磁弁136が設けてあり、
この電磁弁136がI/O132を介してコントローラ
30に接続され、コントローラ30によって制御される
ようになっている。さらに、電磁弁136と油圧ポンプ
26との間の油圧回路には、リリーフ弁138が設けて
あって、推進ジャッキ24に供給する油圧を制御できる
ようにしてある。
この実施例においては、コントローラ30に外部記憶装
置130が接続してあり、この外部記憶装置130に管
の種類や径などに対応した管耐荷力のマップが格納して
ある。また、コントローラ30には、I/O132を介
して表示装置(CRT)134、キーボード36、油圧
センサ34が接続してある。そして、油圧センサ34
は、油圧源となる油圧ポンプ26の吐出圧力を推進ジャ
ッキ24の推進圧力として検出し、コントローラ30に
入力するようにしてある。また、油圧ポンプ26と推進
ジャッキ24との間には、電磁弁136が設けてあり、
この電磁弁136がI/O132を介してコントローラ
30に接続され、コントローラ30によって制御される
ようになっている。さらに、電磁弁136と油圧ポンプ
26との間の油圧回路には、リリーフ弁138が設けて
あって、推進ジャッキ24に供給する油圧を制御できる
ようにしてある。
【0030】このように構成した第2実施例は、図10
のステップ140のように、キーボード36から管の種
類、管径が入力されると、コントローラ30が外部記憶
装置130から対応する管の耐荷力FMAX を読み込み、
これを推進ジャッキ24の限界推進圧力PMAX に換算す
る(ステップ141)。そして、コントローラ30は、
図11に示したように、この限界推進圧力PMAX よりΔ
Pだけ低い許容限界推進力に対応した許容限界推進圧力
P0 を求める(ステップ142)。この許容限界推進圧
力は、例えばPMAX の80〜90%の圧力に設定され、
通常の推進圧力の2〜2.5倍の圧力である。
のステップ140のように、キーボード36から管の種
類、管径が入力されると、コントローラ30が外部記憶
装置130から対応する管の耐荷力FMAX を読み込み、
これを推進ジャッキ24の限界推進圧力PMAX に換算す
る(ステップ141)。そして、コントローラ30は、
図11に示したように、この限界推進圧力PMAX よりΔ
Pだけ低い許容限界推進力に対応した許容限界推進圧力
P0 を求める(ステップ142)。この許容限界推進圧
力は、例えばPMAX の80〜90%の圧力に設定され、
通常の推進圧力の2〜2.5倍の圧力である。
【0031】その後、コントローラ30は、油圧センサ
34が検出した推進ジャッキ24の推進圧力Pを読み取
り(ステップ143)、この検出圧力Pと許容限界推進
圧力P0 とを比較する(ステップ144)。そして、コ
ントローラ30は、P<P0であればステップ143に
戻って油圧センサ34の検出油圧を読み込む。また、コ
ントローラ30は、P≧P0 である場合にはステップ1
45に進み、電磁弁136を遮断して推進ジャッキ24
による推進を停止して管の破壊を防止するとともに、異
常が生じたことを表示装置134に表示し、また図示し
ない警報装置を作動させる。なお、推進圧力が通常の値
から許容限界圧力P0 に上昇するまでの時間は、一般的
に2から5秒である。
34が検出した推進ジャッキ24の推進圧力Pを読み取
り(ステップ143)、この検出圧力Pと許容限界推進
圧力P0 とを比較する(ステップ144)。そして、コ
ントローラ30は、P<P0であればステップ143に
戻って油圧センサ34の検出油圧を読み込む。また、コ
ントローラ30は、P≧P0 である場合にはステップ1
45に進み、電磁弁136を遮断して推進ジャッキ24
による推進を停止して管の破壊を防止するとともに、異
常が生じたことを表示装置134に表示し、また図示し
ない警報装置を作動させる。なお、推進圧力が通常の値
から許容限界圧力P0 に上昇するまでの時間は、一般的
に2から5秒である。
【0032】このようにして、推進力圧力が異常に高く
なった場合には、自動的に推進が停止されるため、人為
的なミスによる管の破壊を防ぐことができ、安全な施工
が可能となる。また、オペレータは、管耐荷力を意識す
ることなく作業に専念することができ、オペレータの負
担が軽減されるとともに、熟練したオペレータでなくと
も、安全で効率のよい自動施工が可能となる。
なった場合には、自動的に推進が停止されるため、人為
的なミスによる管の破壊を防ぐことができ、安全な施工
が可能となる。また、オペレータは、管耐荷力を意識す
ることなく作業に専念することができ、オペレータの負
担が軽減されるとともに、熟練したオペレータでなくと
も、安全で効率のよい自動施工が可能となる。
【0033】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、推進力発生手段が発生した推進力を検出し、この検
出した推進力が予め理論的に求めた推進抵抗より大きい
場合に、その大きさに応じて滑材の注入量を求め、適正
な滑材の注入によって適正な推進力による先導管の推進
をできるようにしたことにより、滑材の節約によるコス
ト削減が可能となるとともに、先導管に設けたカッタ部
や推進力発生手段に必要以上の負荷がかかるのを防止す
ることができ、故障の発生の減少、装置の寿命の延長を
図ることができる。
ば、推進力発生手段が発生した推進力を検出し、この検
出した推進力が予め理論的に求めた推進抵抗より大きい
場合に、その大きさに応じて滑材の注入量を求め、適正
な滑材の注入によって適正な推進力による先導管の推進
をできるようにしたことにより、滑材の節約によるコス
ト削減が可能となるとともに、先導管に設けたカッタ部
や推進力発生手段に必要以上の負荷がかかるのを防止す
ることができ、故障の発生の減少、装置の寿命の延長を
図ることができる。
【0034】また、推進力発生手段が発生した推進力を
検出し、この検出した推進力が管の耐荷力に応じて定め
た許容限界推進力より大きい場合に、推進力発生手段の
作動を停止するため、管の破壊といった人為的な施工ミ
スを回避することができ、安全な施工を行うことができ
る。
検出し、この検出した推進力が管の耐荷力に応じて定め
た許容限界推進力より大きい場合に、推進力発生手段の
作動を停止するため、管の破壊といった人為的な施工ミ
スを回避することができ、安全な施工を行うことができ
る。
【図1】本発明の第1実施例に係るトンネル掘削装置の
コントローラのブロック図である。
コントローラのブロック図である。
【図2】本発明の実施例に係るトンネル掘削装置の概略
構成図である。
構成図である。
【図3】本発明の第1実施例の概略構成ブロック図であ
る。
る。
【図4】第1実施例に係るコントローラの滑材注入開始
判断部の作用を説明するフローチャートである。
判断部の作用を説明するフローチャートである。
【図5】実施例に係る滑材の注入開始時期を説明する図
である。
である。
【図6】第1実施例に係るコントローラの滑材注入量演
算部の作用を説明するフローチャートである。
算部の作用を説明するフローチャートである。
【図7】実施例の滑材の注入量の求め方を示す図であ
る。
る。
【図8】第1実施例に係るコントローラの推進状態判断
部の作用を説明するフローチャートである。
部の作用を説明するフローチャートである。
【図9】第2実施例に係る要部のブロック図である。
【図10】第2実施例の作用を説明するフローチャート
である。
である。
【図11】第2実施例における推進停止時期の求め方の
説明図である。
説明図である。
10 先導管 12 カッタヘッド 16 滑材吐出口 20 滑材注入手段(注入ポンプ) 24 推進力発生手段(推進ジャッキ) 30 コントローラ 34 推進力検出手段(油圧センサ) 50 滑材注入開始判断部 60 滑材注入量演算部 70 推進状態判断部 80 推進距離演算部 84 注入量制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 松幸 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内
Claims (5)
- 【請求項1】 先導管に推進力を与える推進力発生手段
と、前記先導管に設けた吐出口を介して周囲の地山に滑
材を注入する滑材注入手段と、前記推進力発生手段が発
生した推進力を検出する推進力検出手段とを備えたトン
ネル掘削装置において、前記滑材注入を推進抵抗により
最適化制御する手段を設けたことを特徴とするトンネル
掘削装置。 - 【請求項2】 前記手段は、推進抵抗として少なくとも
土質と推進力と推進距離とを用いて滑材注入を最適化制
御する手段であることを特徴とする請求項1記載のトン
ネル掘削装置。 - 【請求項3】 先導管に推進力を与える推進力発生手段
と、前記先導管に設けた吐出口を介して、周囲の地山に
滑材を注入する滑材注入手段と、前記推進力発生手段が
発生した推進力を検出する推進力検出手段と、この推進
力検出手段が検出した推進力を、推進距離と関連させて
予め求めた推進抵抗と比較し、両者の偏差に応じた前記
滑材の注入量を求め、前記滑材注入手段を介して滑材を
注入する手段とを有することを特徴とするトンネル掘削
装置。 - 【請求項4】 前記手段は、過去の推進抵抗条件によ
り、滑材注入出を制御する手段であることを特徴とする
請求項1、請求項2又は請求項3記載のトンネル掘削装
置。 - 【請求項5】 先導管に推進力を与える推進力発生手段
と、この推進力発生手段が発生した推進力を検出する推
進力検出手段と、この推進力検出手段が検出した推進力
を、管の耐荷力に応じて予め定めた許容限界推進力と比
較し、前記検出値推進力が前記許容限界推進力以上の場
合に、前記推進力発生手段の作動を停止する手段を有し
ていることを特徴とするトンネル掘削装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01601494A JP3307759B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 推進力発生手段の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01601494A JP3307759B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 推進力発生手段の制御方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001116811A Division JP3456700B2 (ja) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | 先導管の滑材注入制御方法及び滑材注入量制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07208075A true JPH07208075A (ja) | 1995-08-08 |
JP3307759B2 JP3307759B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=11904724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01601494A Expired - Fee Related JP3307759B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 推進力発生手段の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3307759B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016020608A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | アイレック技建株式会社 | 埋設管の改築推進装置と埋設管の推進装置 |
CN107893664A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-10 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种双护盾tbm盾体卡机预测方法及系统 |
CN115095353A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-09-23 | 山东建筑大学 | 一种利用注浆顶升既有结构的沉降控制设计方法 |
-
1994
- 1994-01-14 JP JP01601494A patent/JP3307759B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016020608A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | アイレック技建株式会社 | 埋設管の改築推進装置と埋設管の推進装置 |
CN107893664A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-10 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种双护盾tbm盾体卡机预测方法及系统 |
CN115095353A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-09-23 | 山东建筑大学 | 一种利用注浆顶升既有结构的沉降控制设计方法 |
CN115095353B (zh) * | 2022-07-08 | 2023-08-15 | 山东建筑大学 | 一种利用注浆顶升既有结构的沉降控制设计方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3307759B2 (ja) | 2002-07-24 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |