JPH0781493B2 - シールド機の位置計測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法において
シールド機で掘削する際に地中で２台のシールド機を接
合する場合やシールド機を立坑に到達させる場合のシー
ルド機の位置計測方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】シールド機を用いて、例えば
海底トンネルを両側から掘削する場合に、両方のシール
ド機を所定位置で正しく一致させねばならない。また、
例えば立坑にシールド機を到達させる場合も同様であ
る。そのためには相手側が立坑であってもシールド機で
あっても相互の相対位置を正確に計測しなければならな
い。

【０００３】そのために、例えば特開昭６１−２５４７
９３号公報や特開昭６２−２８８２９７号公報には一方
のシールド機から先端に磁気センサを設けたボーリング
パイプを伸長させ、その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、他方のシールド機のカッタ
の回転による波形をあらかじめ実験して採取した波形と
比較して磁気センサの位置を定め、もって、両シールド
機の相対位置を求める技術が開示されている。

【０００４】本発明をよく理解するために、図１０およ
び図１１を参照して公知のシールド機を説明する。

【０００５】図１０および図１１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２ａ
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。

【０００６】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６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１
４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
孔との間にセグメント等で２次覆工を行い、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。

【０００７】そして、他方のシールド機の位置を検知す
るためのボーリングパイプ１５がカッタディスク３を通
して前方に延びている。

【０００８】しかしながら、前記の公知技術を用いて相
対位置を検知する場合に、カッダディスクの摩耗や変形
によりあらかじめ採取した検知波形と異なる波形が生ず
ることがあり、また磁気センサとカッタディスクとの間
の距離によって波形が異なることがある。そのために、
波形の解析に時間がかかり、また誤差が発生した。

【０００９】測定精度を高めるためには、検出距離が比
較的に短い磁気センサを使った方がよいが、検出距離を
短くすると、磁気センサが他方のシールド機のカッタデ
ィスクと接触し、損傷するおそれがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、シールド機が他方のシールド機と接合、又は立
坑に到達させる前の比較的に離れた位置においても高精
度でシールド機の相対位置を計測することのできるシー
ルド機の位置計測方法を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、一方の
シールド機のバルクヘッド又は立坑の壁を貫通させて先
端に磁気センサを設けたボーリングパイプを他方のシー
ルド機に向けて伸長させ、その他方のシールド機を掘進
させるシールド機の位置計測方法において、他方のシー
ルド機のカッタディスクと磁気センサとの相対距離が所
定値に達した後に磁気センサによりカッタディスクのス
リットの位置を検出し、そして磁気センサをカッタディ
スクのスリットの所に位置させ、次いで、ボーリングパ
イプを引き戻して磁気センサを金属切削用の金物と交換
し、ボーリングパイプを伸長させて前記スリットを貫通
させてバルクヘッドに到達させ、そして前記金物を用い
てバルクヘッドに測定用の溝を切削し、他方のシールド
機の内側から超音波センサを用いてバルクヘッドの厚さ
の変化を測定して測定用の溝の位置を求め、もって一方
のシールド機又は立坑を他方のシールド機との相対位置
を計測するようになっている。

【００１２】

【作用効果の説明】したがって、ボーリングパイプの位
置は解っているので、他方のシールド機のバルクヘッド
の溝がどの位置に穿設されたかが解れば、位置のずれを
正確に知ることができる。そのために、ボーリングパイ
プの長さ分だけ離れた比較的に遠い位置で正確に検知で
き、他方のシールド機の位置や姿勢を正しく制御して、
正しい位置に接合又は到達させることができる。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を２台の
シールド機を互いに接合させる場合について説明する
が、立坑にシールド機を到達させる場合も同様である。

【００１４】まず図１において、一方のシールド機Ａの
バルクヘッド２７ａに設けた図示しない貫通穴を貫通し
て延び、そして先端にミラー３６を有するボーリングパ
イプ３５が設けられている。その貫通穴は常時はバルブ
で閉じている。そして他方のシールド機Ｂに向けてボー
リングする。その状態が図１に示されている。一方のシ
ールド機Ａには公知の光学測量器３７が設けられ、ボー
リング孔が正しく直線状であることを先端のミラー１６
で確認し、またボーリング孔の先端位置を計測する。な
お、図中２３ａ、２７ａは一方のシールド機Ａのカッタ
ディスクおよびバルクヘッドであり、２３ｂ、２７ｂは
他方のシールド機Ｂのカッタディスクおよびバルクヘッ
ドである。

【００１５】このようにして、計測した結果、ボーリン
グパイプ３５の先端位置が他方のシールド機Ｂのカッタ
ディスク２３ｂのスリット（図１１の符号５参照）の所
に位置していたとした場合は図６に示すように直ちにボ
ーリングパイプ３５の先端に切削金物４３を取付けてバ
ルクヘッド２７ｂの方にボーリングパイプ３５を伸長さ
せる。

【００１６】しかしながら、ボーリングパイプ３５がカ
ッタディスク２３ｂのスリットに位置していない場合
は、スリットの位置を検出するために、図２に示すよう
に、ボーリングパイプ３５の先端に例えば高周波発振型
近接アナログセンサのような磁気センサ３８を取付け
る。そして他方のシールド機Ｂのロータリジョイント２
（図１０参照）の回転軸２２に角度検出器３９を取付け
て、図３に示すように磁気センサ３８および角度検出器
３９からの信号線Ｌ１、Ｌ２を例えば外部の事務所に設
けたコントローラ２１に接続する。このコントローラ２
１にはディスプレイ２０が接続されている。このディス
プレイ２０には例えば図４に示す波形が表示される。図
４で横軸には角度検出器３９からの回転角度が、そして
縦軸には磁気センサ３８からの検知距離が示されてい
る。

【００１７】図５又は図１１に示すように、カッタの刃
の取付部分とスリットとは交互に配列された構成である
からディスプレイ２０に表示されて波形の山はスリット
５の位置を示している。また近づけば検知距離は短くな
るので、山の高さは次第に低くなる。

【００１８】このように他方のシールド機Ｂを掘進させ
ることによってディスプレイ２０により磁気センサ３８
とカッタディスク３ｂの前面との距離およびカッタディ
スク２３ｂのスリット５の位置を検出し、ボーリングパ
イプ３５がスリット５に位置した所で他方のシールド機
のカッタディスク２３ｂの回転を止める。その状態が図
６に示されている。

【００１９】このようにボーリングパイプ３５を他方の
シールド機Ｂのスリット５と一致させた後に、ボーリン
グパイプ３５を引き戻してその先端に切削用金物４３を
取付ける。そしてボーリングパイプ３５を伸長して、他
方のシールド機Ｂのカッタディスク２３ｂのスリットを
貫通させてバルクヘッド２７ｂに押し当てる。次いで図
７に示すようにボーリングパイプ３５を回転させてリン
グ状の溝４４を切削する。このように溝４４を切削した
後にバルクヘッド２７ｂの内側に超音波センサ４５を当
てて、この超音波センサ４５を直交する２方向に動か
す。

【００２０】図８に示すように、超音波センサ４５の信
号線Ｌ３はコントローラ４６に接続され、そのコントロ
ーラ４６はディスプレイ４７に接続されている。

【００２１】したがって、超音波センサ３５を直交する
２方向に動かすことによってディスプレイ４７に図９に
示す波形が表示される。すなわち厚みの薄い部分が表示
されるのである。

【００２２】このように超音波センサ４５を直交する２
方向（例えば上下方向、左右方向）にスキャンすること
によって上下方向には２つの溝位置４４ａ、４４ｂが、
また左右方向にも２つの溝位置４４ｃ、４４ｄが表示さ
れ、それらの溝位置の中心線ｘおよびｙを求め、その交
点を０とすると、ボーリングパイプ３５の中心線が位置
０にあることが解る。

【００２３】したがって、他方のシールド機Ｂが一方の
シールド機Ａに対してどのような位置にあるか正しく計
測することができる。

【００２４】なお、バルクヘッド２７ｂに傷が付くが到
達又は接合の寸前であるから掘進作業に問題はない。ま
た、他方のシールド機Ｂのカッタディスクのスリットが
比較的大きい場合は、ボーリングパイプの先端に磁気セ
ンサ等を取付けることがなくボーリングパイプを伸長し
バルクヘッドを切削することもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば下記のすぐ
れた効果を奏する。

【００２６】（１） 計測誤差を１０〜２０ｍｍ程度に
改善できる（従来の１／５以下である）。

【００２７】（２） 波形の解析が時間を要せず、作業
性が向上し、時間ロスがない。

【００２８】（３） 直接にボーリングパイプを介して
相対距離を求めることができ、また、バルクヘッドを介
して直接に位置を求めるので、信頼性が高い。

【００２９】（４） シールド工法の種類（泥水加圧
式、圧気式、土圧式等）を問わず、ボーリングパイプを
バルクヘッドまで伸長できるシールド機であればすべて
に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一方のシールド機からボーリングパイプを伸長
させるところを示す説明図。

【図２】ボーリングパイプの先端に磁気センサを取付け
て他方のシールド機のスリットの位置を求めるところの
説明図。

【図３】図２のスリットの位置を求める装置の説明図。

【図４】図３のディスプレイの表示の一例を示す説明
図。

【図５】本発明を実施するカッタディスクの一例を示す
正面図。

【図６】ボーリングパイプに切削用金物を取付けてスリ
ットを貫通させバルクヘッドを切削する状態を示す説明
図。

【図７】切削用金物でバルクヘッドを切削し、磁気セン
サで切削した溝位置を検出しているところの説明図。

【図８】図７の溝位置を検出する装置の説明図。

【図９】図８のディスプレイの表示の一例の説明図。

【図１０】本発明に実施される従来のシールド機の一例
を示す側面図。

【図１１】図１０のシールド機の正面図。

【符号の説明】

２・・・ロータリジョイント ３、２３ａ、２３ｂ・・・カッタディスク ５・・・スリット ２０、４７・・・ディスプレイ ２１、４６・・・コントローラ ２２・・・回転軸 ２７ａ、２７ｂ・・・バルクヘッド ３５・・・ボーリングパイプ ３６・・・ミラー ３７・・・光学測量機 ３８・・・磁気センサ ３９・・・角度検出器 ４３・・・切削用金物 ４４・・・溝 ４５・・・超音波センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今川 勉 東京都港区元赤坂一丁目３番８号 赤坂Ｄ Ｋビル９階 鹿島建設株式会社 東京支店 内 (72)発明者 菊地 哲樹 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−254793（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方のシールド機のバルクヘッド又は立
   坑の壁を貫通させて先端に磁気センサを設けたボーリン
   グパイプを他方のシールド機に向けて伸長させ、その他
   方のシールド機を掘進させるシールド機の位置計測方法
   において、他方のシールド機のカッタディスクと磁気セ
   ンサとの相対距離が所定値に達した後に磁気センサによ
   りカッタディスクのスリットの位置を検出し、そして磁
   気センサをカッタディスクのスリットの所に位置させ、
   次いで、ボーリングパイプを引き戻して磁気センサを金
   属切削用の金物と交換し、ボーリングパイプを伸長させ
   て前記スリットを貫通させてバルクヘッドに到達させ、
   そして前記金物を用いてバルクヘッドに測定用の溝を切
   削し、他方のシールド機の内側から超音波センサを用い
   てバルクヘッドの厚さの変化を測定して測定用の溝の位
   置を求め、もって一方のシールド機又は立坑を他方のシ
   ールド機との相対位置を計測することを特徴とするシー
   ルド機の位置計測方法。