JPH10102978A - シールド接合位置の計測方法およびその計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールド接合位置の計測をトンネルの構築位
置にかかわらず確実かつ容易に行うことのできるシール
ド接合位置の計測方法およびその計測装置を提供するこ
とを課題とする。 【解決手段】 第一シールド機１と第二シールド機２と
が所定間隔を隔てて対向した状態で、第一シールド機１
のボーリング機構５で第二シールド機２に向けてボーリ
ング孔９を形成していき、第二シールド機２の磁気セン
サー１１で、ボーリング機構５の永久磁石７の位置を検
出することによって、第一シールド機１と第二シールド
機２との相対位置を計測してシールドトンネルＴ１，Ｔ
２の接合位置を計測する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中において２本
のシールドトンネルを接合するに際して用いて好適なシ
ールド接合位置の計測方法およびその計測装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、１本のシールドトンネルを構築
するに際し、その両側から２台のシールド機でそれぞれ
シールドトンネルを構築していき、これら２本のシール
ドトンネルを地中で接合することがある。

【０００３】特に、シールド機どうしをメカニカル接合
する場合には、接合直前の段階で、２台のシールド機ど
うしが±４ｃｍ程度以内の精度で近接していなければな
らない。構築するシールドトンネルが長い場合、それぞ
れのシールドトンネルの発進立坑からシールド機の位置
をトランシット等で光学的に測量していたのでは、上記
の精度を得ることは不可能である。

【０００４】したがって、従来、このようにシールドト
ンネルを地中接合するときには、その接合位置を確認す
るため、２台のシールド機が所定間隔を隔てて地山を挟
んで対向する位置に到達した時点で、双方の相対的な位
置を計測している。その方法としては、例えば、一方の
シールド機側から水平に小口径のボーリング孔を形成
し、このボーリング孔を、他方のシールド機に設置した
受け入れ鋼管に貫通させてその位置を測量する方法があ
る。

【０００５】また、他の方法として以下のようなものも
ある。一方のシールド機にはボーリング機構を備えてお
き、他方のシールド機のカッタヘッドには磁石を埋め込
んでおく。そして、一方のシールド機側から水平に小口
径のボーリング孔を形成した後、その孔内に磁気センサ
ーを挿入し、他方のシールド機のカッタヘッドを回転さ
せる。すると、他方のシールド機のカッタヘッドは磁石
によって磁力を帯びているので、カッタヘッドに形成さ
れたスリット等の開口部の位置を検出することができ
る。このようにしてカッタヘッドの開口部の位置を検出
した後、一方のシールド機側からさらにボーリング孔を
掘削し、これを他方のシールド機の隔壁（バルクヘッ
ド）の近傍にまで延長する。次いで、延長したボーリン
グ孔の先端部までγ線源を挿入する。そして、他方のシ
ールド機の隔壁の後面側から、ラジオ・アイソトープセ
ンサーでγ線源を探り、その位置を特定することによっ
て、ボーリング孔の先端部位置を検出して他方のシール
ド機の位置を探る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のシールド接合位置の計測方法およびその
計測装置には、以下のような問題が存在する。まず、シ
ールド接合位置の計測に際して、一方のシールド機側か
ら水平ボーリング孔を掘削し、これを他方のシールド機
側の受け入れ鋼管に貫通させる場合には、予め双方のシ
ールド機がある程度の精度内で対向していないと、ボー
リング孔を貫通させることができない。また、ボーリン
グ孔の貫通箇所においては、地下水の止水対策が大掛か
りなものとなってしまう。

【０００７】さらに、磁気センサーとラジオ・アイソト
ープセンサーを用いる方法では、掘削したボーリング孔
に磁気センサーを挿入した後、ボーリング孔を延長する
ためにボーリング装置に再び入れ替え、さらにこの後、
γ線源に入れ替えなければならず、計測作業の段取りに
非常に手間がかかるという問題がある。

【０００８】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、シールド接合位置の計測をトンネルの構築
位置にかかわらず確実かつ容易に行うことのできるシー
ルド接合位置の計測方法およびその計測装置を提供する
ことを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
２台のシールド機でそれぞれ掘削した２本のシールドト
ンネルを接合することによって１本のシールドトンネル
を掘削するときに、一方の前記シールド機には前方に向
けてボーリング孔を形成するボーリング機構を備え、該
ボーリング機構の先端部には磁力を有した磁気部材を備
えておくとともに、他方の前記シールド機にはその前部
に備えたカッタディスクに磁力を検知する磁気センサー
を取り付けておき、しかる後に、前記２台のシールド機
が間隔を隔てて対向した状態で、一方のシールド機の前
記ボーリング機構で他方のシールド機に向けてボーリン
グ孔を形成していき、前記他方のシールド機に備えた前
記磁気センサーで、前記ボーリング機構に備えた前記磁
気部材の方向を検出し、次いで前記ボーリング孔を延長
した後、前記磁気センサーで前記磁気部材の方向を再度
検出し、２回の検出結果のズレに基づいて前記一方のシ
ールド機と前記他方のシールド機との相対位置を計測し
てシールドトンネルの接合位置を計測することを特徴と
している。

【００１０】請求項２に係る発明は、２台のシールド機
でそれぞれ掘削した２本のシールドトンネルを接合する
ことによって１本のシールドトンネルを掘削するときに
用いるシールド接合位置の計測装置が、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孔を形成す
るためのボーリング機構と、該ボーリング機構の先端部
に備えられた磁気部材と、前記他方のシールド機のカッ
タディスクに設置されて磁気を検知する磁気センサーと
から構成されていることを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシールド接合
位置の計測方法およびその計測装置の実施の形態の一例
を図１を参照して説明する。

【００１２】図１に示すように、その両側から第一シー
ルド機（一方のシールド機）１と第二シールド機（他方
のシールド機）２とによってそれぞれシールドトンネル
Ｔ１，Ｔ２を掘削していき、これらシールドトンネルＴ
１，Ｔ２を地中で接合することによって一本のシールド
トンネルＴを接合するに際しては、これら第一シールド
機１と第二シールド機２とが所定距離を隔てて地山Ｇを
挟んで対向した時点で、双方の位置を確認する。

【００１３】これには、以下に示すような構成の計測装
置を用いる。一方の第一シールド機１には、そのバルク
ヘッド３の後方でかつスキンプレート４の内方に小口径
のボーリング機構５が備えられている。このボーリング
機構５のボーリングロッド５ａの先端部に備えられた掘
削ビット６には永久磁石７が埋設されており、これによ
って掘削ビット６自体が磁力を帯びている。この永久磁
石７は、互いに極の異なる２個一対の磁石からなり、こ
れが掘削ビット６の中心を挟んで直径方向に配置されて
いる。これにより、掘削ビット６を回転させると、交番
磁界が生じるようになっている。このボーリング機構５
は、第一シールド機１のバルクヘッド３およびカッタデ
ィスク８に設けられたマンホール等（図示なし）を貫通
して前方に延びるようになっている。そして、掘削ビッ
ト６を推進させつつ地山Ｇを撹拌して土砂を後方に送る
ことによって、第一シールド機１のカッタディスク８の
前方の地山Ｇにボーリング孔９を掘削するようになって
いる。

【００１４】他方の第二シールド機２には、そのカッタ
ディスク１０のカッタスポーク（図示なし）の裏面側に
磁気の強さを検出する磁気センサー１１が設けられてい
る。

【００１５】このような計測装置を用いて、所定間隔を
隔てて対向した第一シールド機１側から第二シールド機
２の位置を測定するには、まず、第一シールド機１と第
二シールド機２とが所定間隔を隔てた位置まで掘進した
時点で、それぞれの掘進を停止させる。

【００１６】次いで、ボーリング機構５で、第一シール
ド機１の前方の地山Ｇに水平にボーリング孔９を掘削し
ていく。そして、先端部の掘削ビット６が第二シールド
機２のカッタディスク１０の所定寸法手前に到達した時
点でその掘進を停止させる。

【００１７】（第１回の計測）続いて、第二シールド機
２に備えた磁気センサー１１で、第一シールド機１の掘
削ビット６の磁気の強さを検出する。この後、第二シー
ルド機２のカッタディスク１０を所定角度回転させる。
すると、これと一体に磁気センサー１１も移動する。そ
して、再度、磁気センサー１１で掘削ビット６の磁気の
強さを検出する。次いで、第二シールド機２のカッタデ
ィスク１０を再度所定角度回転させた後、磁気センサー
１１で掘削ビット６の磁気の強さを検出する。

【００１８】このようにして、磁気センサー１１を移動
させ、異なる３カ所から掘削ビット６の磁気の強さを検
出することによって、掘削ビット６の位置（方向）を３
次元的に特定することができる。

【００１９】（第２回の計測）この後、ボーリング機構
５でボーリング孔９を所定長延長掘削する。そして、前
回と同様にして、磁気センサー１１で、異なる３カ所か
ら掘削ビット６の磁気の強さを検出することによって、
掘削ビット６の位置（方向）を３次元的に特定する。

【００２０】そして、上記第１回の計測結果と第２回の
計測結果に基づき、ボーリング孔９の方向、すなわち第
二シールド機２に対する第一シールド機１の掘進方向を
特定する。このようにして特定した、第二シールド機２
に対する掘削ビット６の位置と、第一シールド機１の掘
進方向を特定することによって、第二シールド機２に対
する第一シールド機１の位置が測定される。したがっ
て、この後は、測定結果に基づいて、第一シールド機
１、第二シールド機２の掘進方向を必要に応じて補正し
て、シールドトンネルＴ１，Ｔ２の接合を行い、１本の
シールドトンネルＴを構築する。

【００２１】上述したシールド接合位置の計測方法で
は、第一シールド機１と第二シールド機２とが所定間隔
を隔てて対向した状態で、第一シールド機１のボーリン
グ機構５で第二シールド機２に向けてボーリング孔９を
形成していき、第二シールド機２の磁気センサー１１
で、ボーリング機構５の永久磁石７の位置を検出した
後、ボーリング孔９を延長して再度永久磁石７の位置を
検出することによって、第一シールド機１と第二シール
ド機２との相対位置を計測してシールドトンネルＴ１，
Ｔ２の接合位置を計測する構成となっている。このよう
にして、ボーリング機構５でボーリング孔９を形成する
のみでトンネル接合位置を計測することができるので、
従来のように、面倒な段取り替えを行う必要もなく、短
工期でかつ容易に計測作業を行うことができる。また、
従来のように一方のシールド機側から掘削したボーリン
グ孔を他方のシールド機側に貫通させる必要もないの
で、特に止水対策を必要とせず、この点においても上記
と同様の効果を奏することができる。このような計測方
法を適用することにより、シールドトンネルＴを大深度
の地下や海底下等で接合する場合であっても、その接合
に際して何らの支障が発生することもない。

【００２２】また、上述したシールド接合位置の計測装
置によれば、第一シールド機１には、ボーリング機構５
と、ボーリング機構５の先端部に備えられた永久磁石７
とが備えられ、第二シールド機２には、カッタディスク
１０に磁気センサー１１が備えられた構成となってい
る。このような簡易な構成によって、前記計測方法を低
コストで実現することができる。そして、第一シールド
機１側においては、ボーリング機構５に永久磁石７を取
り付けるのみでよく、従来の磁気センサーやラジオ・ア
イソトープセンサーを用いた装置に比較して、装置の大
幅な小型化を図ることができる。また、第二シールド機
２側においても、カッタディスク１０に磁気センサ１１
のみを設置すればよいので、何ら装置の大型化を招くこ
とはない。

【００２３】なお、上記実施の形態において、第一シー
ルド機１および第二シールド機２については、ボーリン
グ機構５、永久磁石７、磁気センサー１１を備えている
のであれば、他の構成についてはいかなるものであって
も良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るシ
ールド接合位置の計測方法によれば、２台のシールド機
が間隔を隔てて対向した状態で、一方のシールド機のボ
ーリング機構で他方のシールド機に向けてボーリング孔
を形成していき、他方のシールド機のカッタディスクに
備えた磁気センサーで、ボーリング機構の先端部に備え
た磁気部材の位置を検出した後、ボーリング孔を延長し
て再度磁気部材の位置を検出することによって、一方の
シールド機と他方のシールド機との相対位置を計測して
シールドトンネルの接合位置を計測する構成となってい
る。ボーリングを実施するのみで２台のシールド機の位
置関係を計測することができるので、従来のように、段
取り替えを行う必要もなく、短工期でかつ容易に計測作
業を行うことができる。また、従来のように一方のシー
ルド機側から掘削したボーリング孔を他方のシールド機
側に貫通させる必要もないので、特に止水対策を必要と
せず、この点においても上記と同様の効果を奏すること
ができる。このような計測方法を適用することにより、
シールドトンネルを大深度の地下や海底下等に構築する
場合であっても、何らの支障が発生することもなく、シ
ールド接合位置を計測してシールドトンネルを接合する
ことができる。

【００２５】請求項２に係るシールド接合位置の計測装
置によれば、一方のシールド機から他方のシールド機に
向けてボーリング孔を形成するためのボーリング機構
と、ボーリング機構の先端部に備えた磁気部材と、前記
他方のシールド機のカッタディスクに設置した磁気セン
サーとからなる構成となっている。これにより、請求項
１に係るシールド接合位置の計測方法を実現することが
できる。さらに、一方のシールド機側においては、ボー
リング機構に磁気部材を取り付けるのみでよく、従来の
磁気センサーやラジオ・アイソトープセンサーを用いた
装置に比較して、装置の大幅な小型化を図ることができ
る。また、他方のシールド機側においても、カッタディ
スクに磁気センサのみを設置すればよいので、何ら装置
の大型化を招くことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るシールド接合位置の計測方法お
よびその計測装置の一例を示す図であって、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孔を形
成している状態を示す立断面図である。

【符号の説明】

１ 第一シールド機（一方のシールド機） ２ 第二シールド機（他方のシールド機） ５ ボーリング機構 ７ 永久磁石（磁気部材） ９ ボーリング孔 １０ カッタディスク １１ 磁気センサー Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ シールドトンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮沢 和夫 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 浦田 修 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２台のシールド機でそれぞれ掘削した２
   本のシールドトンネルを接合することによって１本のシ
   ールドトンネルを掘削するときに、一方の前記シールド
   機には前方に向けてボーリング孔を形成するボーリング
   機構を備え、該ボーリング機構の先端部には磁力を有し
   た磁気部材を備えておくとともに、他方の前記シールド
   機にはその前部に備えたカッタディスクに磁力を検知す
   る磁気センサーを取り付けておき、 しかる後に、前記２台のシールド機が間隔を隔てて対向
   した状態で、一方のシールド機の前記ボーリング機構で
   他方のシールド機に向けてボーリング孔を形成してい
   き、前記他方のシールド機に備えた前記磁気センサー
   で、前記ボーリング機構に備えた前記磁気部材の方向を
   検出し、次いで前記ボーリング孔を延長した後、前記磁
   気センサーで前記磁気部材の方向を再度検出し、２回の
   検出結果のズレに基づいて前記一方のシールド機と前記
   他方のシールド機との相対位置を計測してシールドトン
   ネルの接合位置を計測することを特徴とするシールド接
   合位置の計測方法。
2. 【請求項２】 ２台のシールド機でそれぞれ掘削した２
   本のシールドトンネルを接合することによって１本のシ
   ールドトンネルを掘削するときに用いるシールド接合位
   置の計測装置が、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孔を形成するためのボーリング機
   構と、該ボーリング機構の先端部に備えられた磁気部材
   と、前記他方のシールド機のカッタディスクに設置され
   て磁気を検知する磁気センサーとから構成されているこ
   とを特徴とするシールド接合位置の計測装置。