JPH076348B2

JPH076348B2 - シールド接合位置計測方法

Info

Publication number: JPH076348B2
Application number: JP23573590A
Authority: JP
Inventors: 幸信佐々木
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH04118498A

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際のシー
ルド接合位置計測方法に関する。

［従来の技術］本発明を良く理解するため、第７図及び第８図を参照し
て、一例として泥水シール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
複数のシールドジャッキ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３を回転して切羽面を
掘削し、シールドジャッキ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、シールドジャッキ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と削孔との間にセメント等で裏込注
入を行い、次いで、シールドジャッキ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。

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。

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、検出距離の小さい磁気セ
ンサを使う必要があるが、このような磁気センサをカッ
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。

そのために本出願人は特願平１−297529号において、正
確に計測するために、一方のシールド機から他方のシー
ルド機に向けてボーリングし、そのボーリング孔に放射
線源を挿入してその放射線を用いて他方のシールド機と
の相対位置を計測する技術を提示した。しかしながら、
かかる技術ではその作業工程が比較的に複雑であった。

［解決しようとする課題］したがって本発明の目的は、ボーリング孔を用いて簡単
に２台のシールド機の相対的変位を計測できるシールド
機接合位置計測方法を提供するにある。

［発明の知見］周知の如くシールド機のカッタディスクには土砂が流入
する複数のスリットが形成されている。そのために、ス
リットの１つを他と異なる形状の計測用スリットとし、
カッタディスクを回転させて各スリットの位置を磁気セ
ンサで測定すれば、カッダディスクのスリットの形状か
ら幾何学的に、半径方向の位置が求められ、そして計測
用スリットのある特定の位置を座標線として角度方向の
位置が求められることを見出した。このようにして極座
標によって変位量を求め、必要に応じてＸ−Ｙ座標に変
換すれば簡単に２台のシールド機の相対位置が計測でき
る。

［課題を解決する手段］本発明によれば、２台のシールド機を地中で接合する際
のシールド接合位置計測方法において、ボーリングパイ
プを一方のシールド機のバルクヘッドを貫通させて他方
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磁気センサを設置し、
他方のシールド機を掘進して該シールド機のカッタディ
スクと前記磁気センサとの相対距離が所定値に達した後
に、該磁気センサにより他方のシールド機の前記カッタ
ディスクに設けられた計測用のスリット位置を検出し、
その検出した値に基づいて、スリットの傾斜角から半径
方向の位置を求め、前記カッタディスクの角座標を検出
する角度検出器から角度を求め、以て一方のシールド機
に対する他方のシールド機の相対的変位を求めるように
なっている。

［作用］したがって、ボーリングパイプに挿入した磁気センサ
は、他方のシールド機のカッタディスクが回転すると、
各スリットの巾を求めることができる。カッタディスク
の回転中心と、スリットの延長線とは一致していないの
で、幾何学的にカッタディスクの中心を求めることがで
きる。カッタディスクの中心が求められれば、磁気セン
サとカッタディスクの中心との長さすなわち半径方向の
位置が求められる。そして計測用スリットは形状が他と
異なるために、その特定の線を基準とし、角度検出器に
より磁気センサの角度的位置が求められる。このように
して、一方のシールド機の特定の位置を示す磁気センサ
と他方のシールド機のカッタディスクの中心点の位置が
解るので、他方のシールド機の掘進方向を正確に修正す
ることができ、その結果、２台のシールド機は正しく接
合できる。

［実施例］以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

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
用ミラー又は光源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図に示すように、ボーリングパイプ20の先
端部に磁気センサ（例えば高周波発振型近接アナログセ
ンサ）23を取付け、シールド機Ｂのロータリジョイント
２（第７図、第８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、両者23、24を例えば外部の
事務所に設けられたディスプレイ26を備えているコント
ローラ25に接続する（第３図）。そして、シールド機Ｂ
を掘進し、磁気センサ23と角度検出器24とにより第５図
に示すようにディスプレイ画面27上で、磁気センサ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４図は他方のシールド器Ｂのカッタディスク３の正面
図であり、今、仮に磁気センサ23は図示の位置にあるも
のとする。図中矢印Ａは回転方向を示している。このカ
ッタディスク23はスリットS₁〜S₇が形成されており、そ
れらのスリットに面して多数の刃Ｃが取付けられてい
る。なお、シールド機は逆転させることがあるので、刃
はスリットの両側に設けられている。図中S₁が計測用の
スリットであり、他のスリットS₂〜S₇とは形状が異なっ
ている。なお各スリットはその形状を明確にするために
ハッチングで示している。

さて、第４図においてカッタディスク32が中心Ｏを中心
として回転すると、まず角度θ_３だけ回転したところで
磁気センサは刃Ｃから離れてスリットS₁にはいるので、
スリットS₁があることを検知する。次いでさらにθ_１回
転すると、刃Ｃを検知し、さらにθ２回転すると、スリ
ットS₂を検知し、以下順次スリットとカッタフェース
（Ｃを含む）とを交互に検知する。この検知の状態は第
５図に示されている。

したがってカッタディスク３を１回転させると、計測用
スリットS₁どの回転角で検知したか解る。

第６図はカッタディスク３の中心Ｏを求める幾何学的な
作図である。計測用スリットS₁が第５図から解ったなら
ば、基準線としてスリットS₁の中心線Ｎ（第５図）をと
り、（この基準線の設定は任意であるが、説明のため上
記の如く定める）、これを第６図のＸ軸とする。第４図
から解る通り、刃Ｃの先端を通る線ａ、ｂは中心Ｏを通
らない。第６図においてこの線ａ、ｂが基準線Ｎである
Ｘ軸となす角をθ_Ｓで示している。そして線ａがＹ軸と
交差する点をＣ（負側にあるので−Ｃで示してある）と
することの線ａ、ｂ及び角θ_Ｓならびに点Ｃは計測用ス
リットS₁の設計によって定められているので既知であ
る。

そこで、磁気センサ23がスリットS₁を検知した点u₁およ
び次のカッタフェースを検知した点u₂が中心点Ｏとなる
角度θ_１は第５図から解るので、これを幾何学的に第６
図から求めると、点u₁は、Ｙ＝tanθsx−Ｃ・・・（１）Ｙ＝tan（θ_１/2）Ｘ・・・（２）となることは明らかである。

これらの式（１）、（２）からＸおよびＹを求めれば、
点Ｏから点u₁までの半径方向の距離ＲはR²＝X²＋Y²で求
めることができる。

このようにして、計測用スリットS₁が磁気センサ23を横
切る時の中心Ｏからの距離Ｒが解る。

次に角度検出器24の出力信号を特定の角度、例えば磁気
センサが第４図の位置にあるときに零と設定しておく。
すると角度θ_３だけ回転したときにスリットS1を検知し
たものであるから、基準線すなわちＸ軸の方向（角度）
はθ_３＋（1/2）θ_１となる。このように距離Ｒおよび
角度が解るので、中心点Ｏの位置が確定し、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。

又同様の計測をS₂〜S₇まで行い、そのデータを統計処理
する事により、さらに精度を上げる事が出来る。

［発明の効果］以上の如く本発明によれば、あらかじめ、カッタディス
クに計測用スリットを形成しておけば、磁気センサを近
づけるだけでシールド器の位置を確実に計測でき、その
結果、２台のシールド機を正確に接合できる。また計算
処理はすべてコンピュータで行うことができ、時間遅れ
もなく、適確な作業を行うことができる。又、シールド
マシン同志の他シールドマシンと立坑の到達にも使用す
る事が出来る。

【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、カッタヘッドのスリット
検知の各手順を説明する側面図、第３図は磁気センサに
よる検出装置の構成図、第４図は本発明を実施したカッ
タディスクの正面図、第５図は第４図においてカッタデ
ィスクを回転させた場合の磁気センサの出力を示す図、
第６図は磁気センサとカッタディスクの中心点との距離
を求めるための幾何学的な作図、第７図及び第８図はそ
れぞれ従来のシールド機を示す側断面図及び正面図であ
る。Ａ、Ｂ……シールド機、２……ロータリジョイント、２
……駆動装置、３……カッタヘッド、７……バルクヘッ
ド、20……ボーリングパイプ、21……位置検出用ミラ
ー、22……光学測量機、23……磁気センサ、24……角度
検出器、S₁……計測用スリット、Ｃ……刃

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２台のシールド機を地中で接合する際のシ
ールド接合位置計測方法において、ボーリングパイプを
一方のシールド機のバルクヘッド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磁気センサを設置し、他方の
シールド機を掘進して該シールド機のカッタディスクと
前記磁気センサとの相対距離が所定値に達した後に、該
磁気センサにより他方のシールド機の前記カッタディス
クに設けられた計測用のスリット位置を検出し、その検
出した値に基づいて、スリットの傾斜角から半径方向の
位置を求め、前記カッタディスクの角座標を検出する角
度検出器から角度を求め、以て一方のシールド機に対す
る他方のシールド機の相対的変位を求めることを特徴と
するシールド接合位置計測方法。