JPS6225696A - Disintegration survey instrument for shield construction - Google Patents

Disintegration survey instrument for shield construction

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Publication number
JPS6225696A
JPS6225696A JP16200885A JP16200885A JPS6225696A JP S6225696 A JPS6225696 A JP S6225696A JP 16200885 A JP16200885 A JP 16200885A JP 16200885 A JP16200885 A JP 16200885A JP S6225696 A JPS6225696 A JP S6225696A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
ground
collapse
shield construction
shield
Prior art date
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Pending
Application number
JP16200885A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
前田 正武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Obayashi Corp
Original Assignee
Obayashi Corp
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Publication date
Application filed by Obayashi Corp filed Critical Obayashi Corp
Priority to JP16200885A priority Critical patent/JPS6225696A/en
Publication of JPS6225696A publication Critical patent/JPS6225696A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はシールド工事における崩壊探査装置に関し、
特に泥水を用いるシールド工事に適した崩壊探査装置に
関する。
[Detailed description of the invention] (Industrial application field) This invention relates to a collapse exploration device for shield construction,
In particular, it relates to a collapse exploration device suitable for shield construction using muddy water.

(従来の技術) トンネル等のシールド工事においては、そのシールド機
の切羽近くの地山の状態を絶えず監視し、崩壊部分があ
ったならばただちにその部分を適当な方法で補強する等
の対策が行なわなければならない。
(Prior art) In shield work for tunnels, etc., the condition of the ground near the face of the shield machine is constantly monitored, and if a collapsed part is found, measures such as immediately reinforcing that part with an appropriate method are taken. must be done.

このため、例えば特公昭57−4800号公報などに見
られるように、音響、特に超音波を地山に放射して、地
山からの音響反射の時間差および受信波形などによって
、地山の状態を探査する装置が提供されている。
For this reason, as seen in Japanese Patent Publication No. 57-4800, for example, sound, especially ultrasonic waves, are radiated to the ground, and the condition of the ground is determined by the time difference of acoustic reflection from the ground and the received waveform. Probing equipment is provided.

ところで、泥水を用いるシールド工事では、特に砂質土
あるいは砂礫買上のように湧水の多い地盤にも施工され
、この種の地盤では切羽の崩壊がしばしば発生する。
By the way, shield construction using muddy water is especially carried out on sandy soil or on ground where there is a lot of spring water, such as sandy soil, and collapse of the face often occurs on this type of ground.

従来から切羽の崩壊を防止するためにその一つとして掘
削に用いられる泥水の比重を増加させることで対処して
いた。
Conventionally, one way to prevent the collapse of the face was to increase the specific gravity of the muddy water used for excavation.

(発明が解決しようとする問題点) 上述したような泥水を用いるシールド工事においては、
作泥時に混入する気泡などが探査装置と地上との間に介
在するため、上記超音波による探査装置を用いると以下
に示す問題があった。
(Problems to be solved by the invention) In shield construction using muddy water as described above,
Since air bubbles and the like that are mixed in during mud making are interposed between the exploration device and the ground, the use of the above-mentioned ultrasonic exploration device has the following problems.

づなわら、泥水の比重を増加させるには、一般に泥水中
のベントナイト含有量を増加させることになるが、通常
は長時間の高速撹拌によって作泥しており、この撹拌混
練時に気泡が混入する。
In order to increase the specific gravity of muddy water, it is generally necessary to increase the bentonite content in the muddy water, but mud is usually made by high-speed stirring for a long period of time, and air bubbles are mixed in during this stirring and kneading process.

このため、切羽面などに供給される泥水には、水、空気
泡、ベントナイトなどの液体、気体、固体の三部が含有
されており、これらの性状の異なる物体の界面で超音波
の屈折、乱反射が生じ、指向性の低下や地山からの反射
が大きく減衰し、崩壊の探査に支障を来す。
For this reason, the muddy water supplied to the face etc. contains three parts: water, air bubbles, liquids such as bentonite, gases, and solids, and the refraction of ultrasonic waves at the interface of these objects with different properties. Diffuse reflection occurs, reducing directivity and greatly attenuating reflections from the ground, which impede exploration of the collapse.

本発明者らが実験により確認したところでは、88〜2
00KHzの超音波を使用した場合、泥水の比重が1.
2以上になると殆ど測定できなかった。
The inventors confirmed through experiments that 88-2
When using 00KHz ultrasonic waves, the specific gravity of muddy water is 1.
When it was 2 or more, it was almost impossible to measure.

この発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、高比重の泥水を用いたシ
ールド工事に特に有効な崩壊探査装置を提供することに
ある。
This invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a collapse exploration device that is particularly effective for shield construction using muddy water of high specific gravity.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、この発明は、掘削地山の切羽
面などに泥水を供給しながら掘削するシールド工事にお
いて、シールド機の切羽側外筒の上部に設けられたマイ
クロ波送受信用のアンテナ部と、該アンテナ部にそれぞ
れ接続された送信および受信器とを有し、該送信器がら
掘削地山に向けて発信したマイクロ波の反射を該受信器
で受信し、これらの信号に基づいて崩壊を検知するよう
にしてなることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a shield machine for shield work in which mud is excavated while supplying muddy water to the face of excavated ground. It has an antenna unit for transmitting and receiving microwaves, and a transmitter and a receiver respectively connected to the antenna unit. It is characterized in that it receives signals and detects collapse based on these signals.

(実施例および作用) 以下、この発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。
(Embodiments and Effects) Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図から第3図は、この発明に係るシールド工事にお
ける崩壊探査装置の一実施例を示している。
1 to 3 show an embodiment of a collapse exploration device for shield construction according to the present invention.

同図に示す装置は、第1図に示すようにシールド機10
のスキンプレート12の前部上方にあって切羽面14に
近い部分、すなわちシールド機10の掘削カッタ16の
近くにマイクロ波、例えば数百MHz〜数GHzの電磁
波の送受信を行なうアンテナ部18が配設されている。
The device shown in the figure includes a shield machine 10 as shown in FIG.
An antenna section 18 for transmitting and receiving microwaves, for example, electromagnetic waves of several hundred MHz to several GHz, is disposed above the front part of the skin plate 12 and close to the face 14, that is, near the excavation cutter 16 of the shielding machine 10. It is set up.

シールド1110は、その内部から切羽面14に向けて
、ベントナイト含有量の多い高比重泥水Aを供給しなが
ら掘削・推進を行なう。
The shield 1110 performs excavation and propulsion while supplying high specific gravity muddy water A containing a large amount of bentonite toward the face 14 from inside thereof.

供給された高比重泥水Aは、シールド1110のカッタ
16の回転や推進により、掘削地山20とスキンプレー
ト12間に回り込んで、アンテナ部18の上面などに介
在する。
The supplied high-density muddy water A flows around between the excavated earth 20 and the skin plate 12 due to the rotation and propulsion of the cutter 16 of the shield 1110, and is interposed on the upper surface of the antenna section 18 and the like.

上記アンテナ部18は、第3図に詳細を示すように、ス
キンプレート12の上部に設けられた窓部22に嵌入さ
せられている。
The antenna section 18 is fitted into a window section 22 provided at the upper part of the skin plate 12, as shown in detail in FIG.

窓部22はスキンプレー1・12に対してほぼ45度の
角度で傾斜して凹設され、その内部には、保護ケース2
4に収納されたアンテナ部18が嵌入されている。
The window part 22 is inclined and recessed at an angle of approximately 45 degrees with respect to the skin plays 1 and 12, and the protective case 2 is installed inside the window part 22.
The antenna part 18 housed in 4 is fitted.

このアンテナ部18は、第2図(B)にその平面図を示
すように、所定の間隔をおいて設けられた送信アンテナ
18aと受信アンテナ18bとを備え、それぞれのアン
テナ18a、18bはほぼ同じ形状の金属平板から構成
され、一対の三角形を頂点でつないだ形になっていて、
それぞれ適当な弾性材、緩衝材、保護材などを介在させ
て保護ケース24内に収められている。
As shown in the plan view of FIG. 2(B), this antenna section 18 includes a transmitting antenna 18a and a receiving antenna 18b that are provided at a predetermined interval, and each antenna 18a, 18b is approximately the same. It is composed of a metal flat plate with a shape of a pair of triangles connected at their vertices.
Each of them is housed in a protective case 24 with appropriate elastic material, cushioning material, protective material, etc. interposed therebetween.

アンテナ部18は、その下端が保護ケース部24を貫通
する駆動軸26を介して直線駆動装置28に連結されて
おり、直接駆動装置28は例えば油圧、空圧シリンダが
使用できる。
The antenna section 18 is connected to a linear drive device 28 via a drive shaft 26 whose lower end passes through the protective case section 24, and the direct drive device 28 can be, for example, a hydraulic or pneumatic cylinder.

これにより、アンテナ部18は上記窓部22から斜め前
方に進退可能に突出させられる。
Thereby, the antenna section 18 is made to protrude diagonally forward from the window section 22 so as to be movable forward and backward.

また、アンテナ部18は回動駆動装置30にも連結させ
られており、この回転駆動装置3oは、直動型の油圧シ
リンダ32とリンク機構34とから構成され、油圧シリ
ンダ32の直線運動を例えばスプラインなどのリンク機
構34で回転に変換し、この回転力が駆動軸26に伝え
られる。
The antenna section 18 is also connected to a rotary drive device 30, and this rotary drive device 3o is composed of a direct-acting hydraulic cylinder 32 and a link mechanism 34, and controls the linear motion of the hydraulic cylinder 32, for example. The rotational force is converted into rotation by a link mechanism 34 such as a spline, and this rotational force is transmitted to the drive shaft 26.

これにより、アンテナ部18は回転駆動されるようにな
っている。
Thereby, the antenna section 18 is rotationally driven.

上記アンテナ部18には、第3図にその概略を示す電気
回路が接続されている。
An electric circuit, the outline of which is shown in FIG. 3, is connected to the antenna section 18.

すなわち、送信アンテナ18aには、マイクロ波を間欠
ないしは連続して発信する送信器36が接続されるとと
もに、受信アンテナ18bには受信増幅器38が接続さ
れ、かつ送信器36と増幅器38との信号に基づいて演
算あるいは波形処理をする処理装置40と、増幅器38
の出力信号のモニタ用のCRT42とで構成されている
That is, a transmitter 36 that transmits microwaves intermittently or continuously is connected to the transmitting antenna 18a, and a receiving amplifier 38 is connected to the receiving antenna 18b. a processing device 40 that performs calculations or waveform processing based on the
and a CRT 42 for monitoring the output signal of.

また、上記アンテナ部18を進退動させる駆動軸26に
は、詳細な図示は省略するが、その軸方向への移動ωを
検出するセンサー44が連結されている。このセンサー
44は駆動軸26とともにスライダが移動する可変抵抗
器などが適当である。
Further, although detailed illustration is omitted, a sensor 44 that detects the movement ω in the axial direction is connected to the drive shaft 26 that moves the antenna section 18 forward and backward. This sensor 44 is suitably a variable resistor whose slider moves together with the drive shaft 26.

さらに、駆動軸26の回転方向への移動量もロータリー
エンコーダなどで検出される。
Furthermore, the amount of movement of the drive shaft 26 in the rotational direction is also detected by a rotary encoder or the like.

さて、以上のように構成された崩壊探査装置では、まず
第2図に実線で示す位置にアンテナ部18をセットし、
スキンプレート12の上方の掘削地山20の崩壊を探査
する。
Now, in the collapse exploration device configured as described above, first, the antenna section 18 is set at the position shown by the solid line in FIG.
Collapse of the excavated ground 20 above the skin plate 12 is investigated.

探査は送信器36からのマイクロ波を送信アンテナ18
aに送り、アンテナ18aから掘削地山20に向けて発
信し、地山12で反射したマイクロ波を受信アンテナ1
8bを介して受信増幅器38で受け、これらの信号に基
づいて処理装置40で演算された送受信の時間差、ある
いはCRT42に表示された送受信波形などから地山2
0の状態が判断される。
The probe transmits microwaves from the transmitter 36 to the antenna 18.
a, the microwave is transmitted from the antenna 18a toward the excavated ground 20, and the microwave reflected by the ground 12 is sent to the receiving antenna 1.
8b and received by the receiving amplifier 38, and based on these signals, the processing device 40 calculates the transmission/reception time difference, or the transmission/reception waveform displayed on the CRT 42.
A state of 0 is determined.

一方、切羽面14側の探査は、まず、アンテナ部18を
直線駆動装置28によってスキンプレート12の斜め前
方に突出させた後、回転駆動装置30によってほぼ18
0度回転する。
On the other hand, in the exploration of the face 14 side, first, the antenna part 18 is made to protrude diagonally forward of the skin plate 12 by the linear drive device 28, and then the antenna part 18 is protruded diagonally forward of the skin plate 12 by the rotary drive device 30.
Rotate 0 degrees.

これにより、アンテナ部18は、第2図に2点鎖線で示
すように切羽面14側に向き、この状態でマイクロ波を
上記と同様に発信すれば、切羽面14の探査が行える。
As a result, the antenna section 18 faces toward the face 14 as shown by the two-dot chain line in FIG. 2, and in this state, if microwaves are emitted in the same manner as described above, the face 14 can be explored.

上記2通の探査に当たって、地山20.切羽面14とア
ンテナ部18間に前述した高比重配水Aが介在している
が、マイクロ波は超音波に比べて指向性が強く且つ高比
重泥水A中に、水、ベントナイト、気泡(空気)が混在
していてもこれらによる減衰もそれ程大きくないので正
確な探査が可能となる。
In conducting the above two surveys, 20. The aforementioned high-density water distribution A is interposed between the face surface 14 and the antenna section 18, but microwaves have stronger directivity than ultrasonic waves, and water, bentonite, and bubbles (air) are present in the high-density muddy water A. Even if these are mixed, the attenuation caused by them is not so large, so accurate exploration is possible.

本発明考らが、1Gl−tzの周波数で50Wの出力の
マイクロ波を用い泥水Aの比重を1.2として試験した
ところ極めて良好な結果が得られた。
When the inventors of the present invention conducted a test using microwaves with a frequency of 1 Gl-tz and an output of 50 W, and setting the specific gravity of muddy water A to 1.2, very good results were obtained.

なお、上述した実施例では、マイクロ波による探査だけ
でなく、以下の方法で機械的探査も行える。
In addition, in the embodiment described above, not only the microwave exploration but also the mechanical exploration can be performed by the following method.

すなわち、上記アンテナ部18を上記直線駆動装置28
によって上方へ突出させ、その上端面を地山20に当接
させることにより、その部分の地山20の状態を直接機
械的に探査することができる。従って、例えばマイクロ
波探査での見掛上の地山20の状態が仮に正常であった
としても、そのアンテナ部18を直接他山20に押し当
てることにより、その地山20が真に正常であるか否か
を確認することができる。この場合、地山20が例えば
崩壊しかかつていたり、あるいは崩壊寸前の状態であっ
た場合は、上方へ移動駆動されたアンテナ部18はその
地山20を突き崩しながらその上方への移動限界まで突
き進んでしまう。従って、その突出量をセンサー44で
検知Jれば、地山20の状態を機械的に探査することが
できる。
That is, the antenna section 18 is moved by the linear drive device 28.
By protruding upward and bringing its upper end surface into contact with the ground 20, the state of the ground 20 in that part can be directly mechanically investigated. Therefore, even if the apparent state of the rock 20 in microwave exploration is normal, pressing the antenna section 18 directly against another rock 20 will show that the rock 20 is truly normal. You can check whether it exists or not. In this case, if the ground 20 is on the verge of collapsing, or on the verge of collapse, the antenna unit 18 driven upward will break down the ground 20 and advance to its upper limit of movement. It's gone. Therefore, if the amount of protrusion is detected by the sensor 44, the state of the ground 20 can be mechanically investigated.

以上のようにして、地山20の状態をマイクロ波と機械
的手段とによって探査することにより、極めて信頼度の
高い探査情報を確実に得ることができるのである。また
さらに、この発明で注目すべきことは、例えば地山20
の崩壊等によってアンテナ部18の上面に土砂などが堆
積するようなことがあっても、そのアンテナ部18を上
記直線駆動装置28によって上方へ突出させて地山20
に押し当て、その状態で上記回転駆動装置30により該
アンテナ部18を回転移動させれば、これにより該アン
テナ部18の上面の付着物が地山で払掃され、マイクロ
波探査を確実に行なうのに必要な状態をただちに取り戻
すことかできることである。
As described above, by exploring the state of the ground 20 using microwaves and mechanical means, extremely reliable exploration information can be reliably obtained. Furthermore, what should be noted in this invention is that, for example,
Even if dirt or the like accumulates on the top surface of the antenna section 18 due to the collapse of the ground, the antenna section 18 is projected upward by the linear drive device 28 and removed from the ground 20.
If the antenna part 18 is rotated by the rotary drive device 30 in this state, the deposits on the top surface of the antenna part 18 will be wiped away from the ground, and microwave exploration will be performed reliably. It is possible to immediately restore the necessary state.

(発明の効果) 以上、実施例で詳細に説明したように、本発明によるシ
ールド用崩壊探査装置では、マイクロ波の発・受信によ
って地山の状態を探査するため、高比重記水中に液体(
水)、気体(空気)、固体(ベントナイト)が混在して
いてらこれらによる大幅な減衰を受けることなく、正確
且つ信頼性の高い情報が得られる。
(Effects of the Invention) As described above in detail in the embodiments, the shield collapse exploration device according to the present invention investigates the condition of the ground by emitting and receiving microwaves.
Accurate and reliable information can be obtained without being significantly attenuated by water), gas (air), and solid (bentonite).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明装置の設置状態を示す断面図、第2図(
A)はその要部拡大図、第2図(B)はアンテナ部の平
面図、第3図は装置の電気構成を示すブロック図である
。 10・・・シールドta   14・・・切羽面18・
・・アンテナ部 18a・・・送信 18t)・・・受
信20・・・掘削地山    28・・・直線駆動アン
テナ30・・一回転駆動アンテナ 特許出願人      株式会社 大 林 組代 理 
人      弁理士 −色 健 輔第2図 (B) 第3図 囮
Figure 1 is a sectional view showing the installed state of the device of the present invention, and Figure 2 (
A) is an enlarged view of the main part, FIG. 2(B) is a plan view of the antenna section, and FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the device. 10...Shield ta 14...Face 18.
...Antenna part 18a...Transmission 18t)...Reception 20...Excavation ground 28...Linear drive antenna 30...Single rotation drive antenna Patent applicant Obayashi Corporation Agent
Person Patent Attorney - Kensuke Color Figure 2 (B) Figure 3 Decoy

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 掘削地山の切羽面などに泥水を供給しながら掘削するシ
ールド工事において、シールド機の切羽側外筒の上部に
設けられたマイクロ波送受信用のアンテナ部と、該アン
テナ部にそれぞれ接続された送信および受信器とを有し
、該送信器から掘削地山に向けて発信したマイクロ波の
反射を該受信器で受信し、これらの信号に基づいて崩壊
を検知するようにしてなることを特徴とするシールド工
事用崩壊探査装置。
In shield construction work in which muddy water is supplied to the excavated earth face while excavating, an antenna part for transmitting and receiving microwaves is installed on the upper part of the outer cylinder on the face side of the shield machine, and a transmitter is connected to each antenna part. and a receiver, the receiver receives reflections of microwaves transmitted from the transmitter toward the excavated ground, and collapse is detected based on these signals. Collapse detection equipment for shield construction.
JP16200885A 1985-07-24 1985-07-24 Disintegration survey instrument for shield construction Pending JPS6225696A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63233194A (en) * 1987-03-19 1988-09-28 株式会社小松製作所 Disintegration detector for shielding machine
JP2007145343A (en) * 2005-11-25 2007-06-14 Inoac Corp Liquid storing tank
JP2018044841A (en) * 2016-09-14 2018-03-22 株式会社安藤・間 Working face/natural ground exploration method and apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58181999A (en) * 1982-04-19 1983-10-24 三井建設株式会社 Method of detecting rupture section in shielding construction for tunnel, etc.

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