JPS6375291A

JPS6375291A - 気泡シ−ルド機の自動掘進システム

Info

Publication number: JPS6375291A
Application number: JP21583886A
Authority: JP
Inventors: 藤原　紀夫; 羽生田　吉也
Original assignee: Ohbayashi Gumi Ltd; Obayashi Corp
Current assignee: Ohbayashi Gumi Ltd; Obayashi Corp
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1988-04-05

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は気泡シールド機の自動掘進システムに関する
。

（発明の背景）土庄シールド工法は、土圧室内に取り込まれた土砂によ
る圧力を切羽圧と対抗させ、切羽の安定化を図りつつ掘
進する工法である。

この工法では、土庄室内の土圧のバランスを保ちつつ掘
削を行うことが必要である。

このバランスは、土圧室内に設けた圧力センサの計測値
を基準に判断して行なわれる。

しかし、実際にはこの計測値はアーチング等の精度低下
要因が多く必ずしも信頼できるものでなく、圧力変動も
大ぎかった。

したがって、この種シールド工法では、本格的な自動化
運転が難しく、専ら人手を介した半自動運転に頼ってい
た。

ところで、先に本出願人は、土圧シールド系工法の一つ
として、気泡シールド工法を開発した。

この工法では、土圧室内に気泡を送り込むもので、気泡
と掘削土砂との混合により、土砂が流動化するので、前
述のアーチング現象がなくなり、気泡のもつ圧縮別面に
より土圧室内の急激な圧力変動を緩和する、などの優れ
た特性がある。

しかし、この気泡シールドでもその性能を十分に発揮さ
せるためには、気泡の注入量、注入圧を土質に応じて調
整しなければらならず、特にシールド機を自動運転する
場合には、掘進吊との関係もあって、簡単にできなかっ
た。

この発明は、以上の気泡シールド工法の持つ優れた特性
を維持しながらシールド機の本格的自動化運転を可能に
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するため、この発明は、シールド機の土
圧室内に気泡を注入することにより、切羽の安定化と掘
削土砂の流動化を図るようにしたシールド機において、
該シールド機は、カッタートルク検出手段と、土圧検出
手段と、各検出手段の出力を受けて土圧室内の土砂排出
用搬送手段の搬送速度の演算と、気泡注入手段に対する
気泡の注入量、注入圧の演算を行なう制御手段とを描え
、該制御手段の制御信号により前記搬送手段の搬送速度
および前記気泡注入手段の注入量、注入圧を制御するよ
うにしたことを特徴とする。

（作用）各センサの検出値に応じて自動的に土砂の排出と、気泡
の注入状況を測定し、またこの結果に基づき、掘進速度
や、搬送速度などを制御することによって自動掘進でき
る。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図はこの発明を適用した気泡シールド機のシステム
構成を示す説明図、第２図はフ［Ｉ−チャートである。

図におけるシールド機１は、円筒形のスキンプレート２
の先端切羽面にカッターディスク３を配置するとともに
、カッターディスク３の少部に隔壁４を設け、スキンプ
レート２の前部に隔壁４で仕切られた土庄室５を形成し
たものである。

そして、前記隔壁４には、スクリュコンベア６が貫通し
ている。該コンベア６により、土圧室５内の土砂を搬送
し、搬送端に設けたロータリフィーダ６−１により排出
するようになっている。

また、土圧室５内には気泡注入管７が挿通されている。

該気泡注入管７は、シールド機１の後部に連続して組み
立てられたセグメント８内に設けた気泡発生装置９、地
表等に設置する気泡製造プラント１０に接続されている
。

気泡製造プラント１０は、水道水が貯留される水槽１１
と、溶液４４３１１２とからなり、溶液槽１２内に起泡
剤原液を注入するとともに、前記水槽１１から送水ポン
プ１３を介して溶液槽１２内に水を注入し、適度な希釈
率で希釈した状態で、溶液補給ライン１４を通じて前記
気泡発生装置９内に供給している。

気泡発生装置９内には、前記補給ライン１４にバルブ１
５を介して接続されたレベル制御付きタンク１６と、蓄
圧器１７が設けられ、タンク１６内の溶液は、ポンプ１
８の圧力により、溶液ライン１９を伝って前記注入管７
側へと送られる。また、蓄圧器１７からは、圧縮空気が
空気ライン２０をへて前記注入管７側に送られる。

そして、各ライン１９．２０の注入管７に対する接続直
前位ｎには発泡器２１が設けられている。

発泡器２１は、前記気泡溶液と、圧縮空気を混合し、泡
状にして注入管７に供給するもので、注入管７を通じて
前記土圧７ｉ！５内にシュークリーム状となって吐出す
る。

なＪ３、前記スキンプレート２の後部内周には、前記セ
グメント８に後端を接した反力ジヤツキ２２が配置され
、このジヤツキ２２の反力によりシールド機１を前進さ
せるようになっている。

以上の構成のシールド機１の各部には各種センサーが設
けられている。

すなわち、前記カッターディスク３の駆動用モータ３ａ
にはカッタートルク検出センザー２６が、土圧室５内に
は土圧センサー２８が、また反力ジヤツキ２２にはジヤ
ツキ圧センサ−３０とジヤツキ速度センサー４０とが夫
々設けられている。

また、スクリューコンベア６には、その回転数を検知す
るスクリューコンベア回転計５０と、ロークリフィーダ
６−１にはその回転数を検知するロータリフィーダ回転
計６０とが設けられている。

これら各センサーは入出力インターフェース３２を介し
て制御部３４に入力されている。

制御部３４は、ＣＰＵ３４１、ＲＡＭ、ＲＯＭからなる
記憶部３４２と、前記入出力インターフェイス３２を介
して接続されたキーボード３４３、ＣＲＴディスプレイ
３４４、プリンタ３４５を備えている。

また、この制御部３４の出力端は、前記入出力インター
フェース３２を介してカッター駆動用モータ３ａ、スク
リューコンベア駆動用モータ６ａ。

ゲートバルブであるロータリフィーダの駆動用モータ６
−１ａ１前記溶液ライン１９および空気ライン２０に設
けた開閉制御バルブ１９ａ、２０ａ１ポンプ１８および
反力ジヤツキ２２の油圧駆動系に接続されている。

そして、ＣＰＵ３２１は、前記キーボードにより設定さ
れた初期設定値、および、前記各センサ２６．２８．３
０からの出力および記憶部３４２にストアされたプログ
ラムに基づき、以下の第２図に示す順序で自動運転を実
行する。

まず、自動運転システム準備完了後、初期設定をキーボ
ードで行う（Ｓｔｅｐｌ、２）。

この内容は、以下の通りである。

掘進速度＝Ｖｔ掘進距離＝しカッタートルクの上限−Ｔｍａｘカッタートルクの回復値＝Ｔｒｅ土圧の上限＝Ｐｍａｘ土圧の下限＝ｐｍｉｎ以上の内容が設定されると、次の制御項目が自動設定さ
れる（Ｓｔｅｐ３）。

気泡注入ｆｆ１＝Ｑスクリューコンベアの回転数＝ＮＳロータリフィーダの回転数＝Ｎｒすなわち、定められたＶｔに対して、シールド機の特性
により、前記ＮＳ、Ｎｒが演算される。

また、この演算結果に基づき掘削土量が算出される。そ
して、この掘削土Ｓに気泡混合率を乗じたものが気泡注
入ｆｆ１Ｑである。

また、掘削土量が定まれば、前記ＮＳの適正値も求めら
れる。

更に排出土量が定まるので、Ｎｒも定まる。

以上の各設定値が定まった後、実行キー等を押し、掘進
作業を開始すれば、シールド機１は運転モードになる（
Ｓｔｅｐ４．５）。

運転時には、制御部３４は、土圧Ｐの値、および、カッ
タートルク値Ｔを常時監視しており、土圧Ｐが、上限と
下限内（ｐｍａｘ≧Ｐ≧ｐｍｉｎ）であって、カッター
トルクがＴｍａＸ内であれば、通常運転モードを実行し
、予め設定された掘進距離しに到達すると、掘進を停止
する。（Ｓ　ｔ　ｅ　ｐ６．７，８．９）。

５ｔｐ６において、ＮＯと判断されると、５ｔｅｐ１０
に進み、上限（下限）であるか否かが判断され、Ｙｅｓ
、すなわち上限以上であると、ロータリフィーダ６−１
の回転数を上げ、同時に土圧がＰｍａｘ＞Ｐ＞Ｐｍｉ　
ｎかを監視すル（Ｓｔｅｐｌ２．１３）。

この結果、土圧Ｐが定常状態に戻れば、再び５ｔｅｐ５
の運転モードに復帰する。

また、上限以下であると、ロータリフィーダ６−１の回
転を下げるとともに、前記と同様にＰｍａｘ＞Ｐ＞Ｐｍ
　ｉ　ｎかを監視する（Ｓｔｅｐｌ４．１５）。

次に、５ｔｅｐ７において、カッタートルクが初期設定
値Ｔｍａｘを越えると、掘進速度Ｖｔを低減、あるいは
停止し、気泡を注入し続け、トルクの低下を図る（Ｓｔ
ｅｐｌ６．１７）。

次いで、カッタートルクＴが回復値Ｔｒｅ以下か、否か
を判断し、（Ｓｔｅｐｌ８）　、Ｙｅｓであるならば、
再び５ｔｅｐ５の運転モードに戻る。

なお、Ｎｏの場合には、気泡の注入が続行するが、この
時間が停止設定時間を越えているか否かが判断され、越
えている場合には、警報出力が発生する。そして、この
警報に塁づぎ次回の初期設定の参考するのである。

（発明の効果）以上実施例により詳細に説明したように、この発明の自
動掘進システムによれば、各センサの検出値に応じて自
動的に土砂の排出と、気泡の注入を行え、またこの結果
に基づき、掘進速度や、掘進時間などを自動制御できる
。また、土圧が変化した場合でも、その変化時間は急激
でなく、制御可能な範囲であるから、自動制御が不可能
になることはなく、変化に充分に追随できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用した気泡シールド様のシステム
構成を示す説明図、第２図はフローチャー　１−である
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シールド機の土圧室内に気泡を注入することによ
り、切羽の安定化と掘削土砂の流動化を図るようにした
シールド機において、該シールド機は、カッタートルク
検出手段と、土圧検出手段と、各検出手段の出力を受け
て土圧室内の土砂排出用搬送手段の搬送速度の演算と、
気泡注入手段に対する気泡の注入量、注入圧の演算を行
なう制御手段とを備え、該制御手段の制御信号により前
記搬送手段の搬送速度および前記気泡注入手段の注入量
、注入圧を制御するようにしたことを特徴とする気泡シ
ールド機の自動掘進システム。