JPH01187286A - シールド工法およびシールド掘進機 - Google Patents

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） 本発明は、シールド工事において、掘進中のシールド掘
進機を到達目標位置に正確に到達させるためのシールド
工法およびそれに使用するシールド掘進機に関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、シールド工事において、都市部の交通量の増加等
の事情から立坑の設置を減らし、向い合って掘進する２
台のシールド掘進機を地中で接合する地中ドツキングを
行う場合が増えてきた。また、都市部以外でも、トンネ
ル区間の中間地点に立坑を設置できない海底下トンネル
等においては、シールド掘進機同士の地中ドツキングが
不可欠である。

第２図〜第５図は地中ドツキングの説明図で、図中、接
合すべき２台のシールド掘進機をＩＡ。

ＩＢとする。

第２図はドツキング前のシールド位置を示し、第３図は
地中ドツキング時のシールド位置を示す。

第３図のように良好な地中ドツキングを行うための条件
は、地中接合部でシールド掘進機ＩＡ、ＩＢの各々の掘
進機の中心位置が一致することと、各々の掘進機の傾き
が一致することである。

第４図は掘進機の中心位置がずれた場合、第５図は掘進
機の傾きがずれた場合を示し、各々地中接合部で路線に
段差、急カーブが生じることになる。このような段差や
象、カーブは、地中接合部での止水を困難にし、工期を
長引かせる原因になるので、極力回避しなければならな
い。したがって、掘進中に各々のシールド掘進機の位置
および傾きを正確に把握しておき、地中接合部で各々の
シールド掘進機の中心位置と傾きを一致させるようにシ
ールド掘進機の掘進方向を制御することが重要となる。

地中ドツキングを行う場合、各々のシールド掘進機の位
置と傾きは、一般に次のようにして測量されている。

（１）　　地表面に基準点を一つ設定する。

（２）上記基準点よりトランシット等による測量を行い
、各々の発進立坑内に基準点を移設する。

地表面の基準点と立坑との間に建築物等が存在すれば、
当然基準点の移設回数は増加する。

（３）同様な方法により、掘進に伴ってトンネル坑内の
前方に順次基準点を移設してゆく。移設の回数は、測量
機器の性能と精度の関係で、トンネルが長くなるほど、
多くなる。また、トンネルに曲線部があり、直線で測量
できない場合も基準点を移設してゆかなければならない
。

（４）そして、トンネル先端に最も近い基準点よりシー
ルド掘進機内の１つ以上の点を測量し、それを基にシー
ルド掘進機の形状等からカッタの先端位置とシールド掘
進機の傾きとを求める。

（５）同じ坑内基準点より各セグメントの位置および傾
きを測量し、その結果から掘進路線の方向を求める。

以上が一般に採用されている測量方法であり、その測量
結果に基づいて掘進方向の制御を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、下記の誤差原因により、当初の基準
点位置から離れれば離れるほど、各シールド掘進機の位
置に関する誤差は大きくなる。また、基準点の移設回数
が多くなるほど、誤差は太き（なる。

誤差原因は次の諸要素からなる。

（１）測量機器の精度 （２）測量技術の良否 （３）　　シールド掘進機姿勢管理技術の良否（４）セ
グメント組立の良否 （５）裏込め施工の良否（裏込め注入量の過不足がある
と、セグメントが動いてしまう）。

（６）坑内測点の保持の良否 （７）地盤の振動による読取り誤差 以上の諸要素から、現在の測量技術を駆使しても、たと
えば掘進長２ｋｍ程度で±５０ｍｍ程度の誤差が出る可
能性が大きい。このため、２台のシールド掘進機を地中
ドツキングさせる場合、既述の測量結果より各々のシー
ルド掘進機の中心位置および傾きが完全に一致するもの
として地中ドツキングしでも、この誤差分だけずれてし
まい、第４図。

第５図の複合した状態でずれが生じてしまうことになる
。

したがって、長い距離を掘進してきたシールド掘進機と
シールド掘進機を良好に地中ドツキングさせるためには
、事前に相手機との相対的なずれを把握し、ドツキング
地点での各々のシールド掘進機の中心位置および傾きの
ずれをなくすようにシールド掘進機を掘進制御すること
が必要となる。

シールド掘進機同士の地中ドツキングのほか、掘進中の
シールド機を既設トンネル、立坑等の地中構造物と接合
する場合においても同様なことが言える。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、掘進中のシール
ド掘進機を到達目標位置に正確に到達させる手段を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、請求項１から１３までに記載した発明によ
って達成される。

請求項１記載の発明は、到達目標位置に向って地中を掘
進中の回転カッタ式シールド掘進機と前記到達目標位置
側との間に地中を貫通するパイロットシールド坑を構築
し、このパイロットシールド坑を介して前記到達目標位
置に対する前記回転カッタ式シールド掘進機の現在位置
を測量することを特徴とするシールド工法であり、請求
項２記載の発明は、請求項１記載のシールド工法におい
て、前記パイロットシールド坑が前記回転カッタ式シー
ルド掘進機の回転カッタ中心部を通して構築されること
を特徴とする 請求項３記載の発明は、到達目標位置に向って地中を掘
進中の回転カッタ式シールド掘進機と前記到達目標位置
側との間に地中を貫通するパイロットシールド坑を構築
し、前記回転カッタ式シールド掘進機の後方のトンネル
内に基準点を設置し、前記パイロットシールド坑を介し
て前記到達目標位置に対する前記基準点の位置を測量す
ることを特徴とするシールド工法であり、請求項４記載
の発明は、請求項３記載のシールド工法において、前記
パイロットシールド坑が前記回転カッタ式シ−ルド掘進
機の回転カッタ中心部を通して構築されることを特徴と
する 請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の方法に
よる測量結果に基づき、掘進方向の制御を行いながら回
転カッタ式シールド掘進機を掘進させ、到達目標位置に
到達させることを特徴とするシールド工法であり、請求
項６記載の発明は、請求項３または４記載の方法による
測量結果に基づき、掘進方向の制御を行いながら回転カ
ッタ式シールド掘進機を掘進させ、到達目標位置に到達
させることを特徴とするシールド工法である。

請求項７記載の発明は、到達目標位置に向って地中を掘
進中の回転カッタ式シールド掘進機と前記到達目標位置
側との間に前記回転カッタ式シールド掘進機の回転カッ
タ中心部を通して地中を貫通するパイロットシールド坑
を構築し、前記パイロットシールド坑を存置したまま、
前記パイロットシールド坑を介して前記到達目標位置に
対する前記回転カッタ式シールド掘進機の現在位置の測
量を繰り返し行い、それぞれの測量結果に基づいて逐次
掘進方向の制御を行いながら前記回転カッタ式シールド
掘進機を掘進させ、到達目標位置に到達させることを特
徴とするシールド工法であり、請求項８記載の発明は、
到達目標位置に向って地中を掘進中の回転カッタ式シー
ルド掘進機と前記到達目標位置側との間に前記回転カッ
タ式シールド掘進機の回転カッタ中心部を通して地中を
貫通するパイロットシールド坑を構築し、前記回転カッ
タ式シールド掘進機の後方のトンネル内に基準点を設置
し、前記パイロットシールド坑を存置したまま、前記パ
イロットシールド坑を介して前記到達目標位置に対する
前記基準点の位置の測量を繰り返し行い、それぞれの測
量結果に基づいて逐次掘進方向の制御を行いながら前記
回転カッタ式シールド掘進機を掘進させ、到達目標位置
に到達させることを特徴とするシールド工法である。

請求項９記載の発明は、回転カッタ式シールド掘進機に
おいて、該機内に回転カッタの中心部を貫通して前方へ
パイロットシールド坑を構築可能なパイロットシールド
掘進機を設けたことを特徴とするシールド掘進機である
。

請求項１Ｏ記載の発明は、請求項９記載のシールド掘進
機において、前記パイロットシールド掘進機が掘進方向
の制御可能な掘進機であることを特徴とする請求項１１
記載の発明は、同じく前記パイロットシールド掘進機が
余掘り機能を有する掘進機であることを特徴とする 請求項１２記載の発明は、回転カッタ式シールド掘進機
において、回転カッタおよびその後方の隔壁の中心部を
貫通してパイロットシールド掘進機を受入可能な筒状構
造部を設け、この筒状構造部の内側に盲ぶたを機内側に
抜き取り可能なように装着したことを特徴とするシール
ド掘進機であり、請求項１３記載の発明は、請求項１２
記載のシールド掘進機において、前記前ぶたが前端面に
掘削刃を備えてなることを特徴とする。

〔作用〕

請求項１記載の発明は、回転カッタ式シールド掘進機と
到達目標位置側との間に構築したパイロットシールド坑
を測量坑として利用することにより、到達目標位置に対
するシールド掘進機の現在位置を正確に測量することを
可能としたものである。また、請求項３記載のように、
シールド掘進機の現在位置に代えて後方のトンネル内に
基準点を設置し、到達目標位置に対する上記基準点の位
置を正確に測量することもできる。

これらの測量結果より到達目標位置に対するシールド掘
進機のずれが分るので、請求項５または６記載のように
、これらの測量結果に基づいて掘進方向の制御を行いな
がらシールド掘進機を掘進させることで、最終的に路線
を修正して到達目標位置に到達させることができ、到達
目標位置に接合すべき相手側のシールド掘進機がある場
合には、両シールド掘進機を良好に地中ドツキングさせ
ることが可能となる。

請求項２または４記載のようにパイロットシールド坑を
シールド掘進機の回転カッタ中心部を通して構築すれば
、測量後の再掘進時にもパイロットシールド坑が回転カ
ッタと干渉しないため、パイロットシールド坑を撤去す
る必要がなく、いつでも測量ができる。

特に、請求項７記載のように、回転カッタ中心部を通る
パイロットシールド坑を存置したまま、このパイロット
シールド坑を介して到達目標位置に対するシールド掘進
機の現在位置の測量をくり返し行い、それぞれの測量結
果に基づいて逐次掘進方向の制？ｆｆ１ｌを行いながら
シールド掘進機を掘進させた場合は、常に前方を見通し
ながら路線を修正する、いわゆる有視界状態での掘進を
実現でき、到達目標位置への到達の確度はさらに高まる
。

請求項８記載の発明は、シールド掘進機後方のトンネル
内に基準点を設置し、到達目標位置に対する上記基準点
の位置の測量結果に基づいて掘進方向制御を行う場合で
あるが、この場合も同様に回転カンタ中心部を通るパイ
ロットシールド坑を介してくり返し測量を行うことによ
り、掘進中のセグメントの移動による基準点のずれに対
して掘進路線の修正ができ、到達目標位置への到達の確
度を高めることができる。

シールド掘進機の回転カッタ中心部を通るバイロフトシ
ールド坑の構築は、請求項９記載のようにシールド掘進
機の回転カッタ中心部より発進するパイロットシールド
掘進機により行うことができる。このパイロットシール
ド掘進機には、請求項１０記載のように掘進方向の制御
可能な掘進機を用い、計画されたパイロットシールド路
線上がらずれないように掘進制御する。また、このパイ
ロットシールド掘進機は、請求項１１記載のように後述
する余掘り機能を備えたものとする。

シールド掘進機同士を地中ドツキングさせる場合、相手
側のシールド掘進機には、請求項１２記載のように回転
カッタおよびその後方の隔壁を貫通する筒状構造部を設
け、請求項９記載のシールド掘進機から発進したパイロ
ットシールド掘進機が相手側シールド掘進機に到達した
とき、前記筒状構造部の内側に装着してあった盲ぶたを
機内側に抜き取り、この筒状構造部の内空を通してパイ
ロットシールド掘進機を相手側シールド掘進機内に突入
させることにより、両シールド掘進機の回転カッタ中心
部を貫通してパイロットシールド坑を構築させる。パイ
ロットシールド坑の外周と両シールド掘進機との間には
、両シールド掘進機の掘進路線のずれを見込んだクリア
ランスを設けておき、このクリアランスにより、パイロ
ットシールド坑を存置したまま、両シールド掘進機を近
付は地中トンキングさせる際の路線修正を可能にする。

パイロットシールド掘進機の掘進に際し、あらかじめ前
記クリアランス相当分以上の余掘りをしておくことによ
り、シールド掘進機の再掘進時の堀り残しをなくするこ
とができる。また、請求項１３記載のように相手側シー
ルド掘進機の筒状構造部に装着される盲ぶたの前端面に
掘削刃を設けておくことにより、通常の掘進も支障なく
行うことができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明をシールド掘進機同士の地中ドツキング
に適用した場合の概念図である。（ａ）は２台のシール
ド掘進機ＩＡ、ＩＢが地中で向い合った状態で、各々の
シールド掘進機の中心位置および傾きにずれがあること
を示している。（ｂ）は両シールド掘進機ＩＡ、ＩＢの
間にシールド掘進機ｌＢ側よりパイロットシールド坑２
を構築した状態を示し、このパイロットシールド坑２を
介し′て両機の相対位置を確認した後、シールド掘進機
ＩＡを掘進させ、仮想線ＩＡ’で示すように到達目標位
置であるドツキング地点に到達させる。この再掘進はＩ
Ａ、ＩＢのいずれのシールド掘進機が行ってもよい。

地中ドツキングのための測量方法および掘進制御方法の
説明に先立ち、それに使用するシールド掘進機の構造と
パイロットシールド坑２の構築の過程について説明する
。

第６図は本発明によるパイロットシールド掘進機を装備
した回転カッタ式シールド掘進機の一例を示す。このシ
ールド掘進機は、前面に備えた回転カッタ３と後方の隔
壁４との間に土砂撹拌装置６を有するチャンバ５が形成
され、隔壁４の後方の機内にリングギヤ７ａを有するカ
ッタベアリングア、ピニオン８ａを有するカンタ駆動モ
ータ８、推進用シールドジヤツキ９、セグメント１１を
組立てるエレクタ１０等が設置されており、回転カッタ
３の回転により地山を掘削しつつ、セグメント１１を反
力受とするシールドジヤツキ９の推進力によって掘進す
る。従来の回転カッタ式シールド掘進機（第１６図）に
設けられていた回転カッタ中心部のカンタヘッド３ｂを
取り除き、カッタボス部３ａおよび隔壁ボス部４ａの中
心部にパイロットシールド掘進機１４が通過できる円形
の穴１２．１３が開設されており、パイロットシールド
掘進機１４は、そのカンタヘッド１４ａが他山に接する
ように２つの穴１２．１３を通してシールド掘進機内に
設置されている。隔壁４の後方の機内には推進ジヤツキ
１６と受台１７を備えた元押し装置１５があり、パイロ
ットシールド掘進機１４を保持している。隔壁ボス部穴
１３の内周には土砂シール１Ｂを装備し、パイロットシ
ールド掘進機１４の外周面をシール面として隔壁４の後
方機内への土砂の侵入を防止しており、通常掘進時には
、カッタボス部穴１２により掘削できなくなった回転カ
ッタ中心部の地山掘削をパイロットシールド掘進機１４
のカッタヘッド１４ａにより行う。

第７図はパイロットシールド掘進機１４の内部構造の一
例を示す。パイロットシールド掘進機１４の内部には、
カッタヘッド１４ａを回転させるカッタ駆動モータ１４
ｂ、方向修正ジヤツキ１４ｃ、レーザ受光器等からなる
測量装置１４ｄ、掘削土砂を後方へ排土する送泥管１４
ｅ等が装備されている。パイロットシールド掘進機１４
の後方に接続されたパイプ１９の後端は第６図に示すよ
うに推進ジヤツキ１６に接しており、パイロットシール
ド掘進機１４は推進ジヤツキ１６の推進力により掘進し
、推進ジヤツキ１６の１ストロークごとに後続のパイプ
１９を継ぎ足すことにより、前方の地中にパイロットシ
ールド坑を構築する構成となっている。パイロットシー
ルド掘進機１４の掘進方向制御は、元押し装置１５側に
備えたレーザ光′ａ、（図示せず）からのレーザビーム
を測量装置１４ｄで受光して掘進方向のずれを検出し、
複数本の方向修正ジヤツキ１４ｃを選択作動させること
により行う。また、カッタヘッド１４ａには遠隔操作さ
れる余堀り用カッタ１４ｆを設けて、掘進時に余堀りを
行わせる。

第８図はパイロットシールド掘進機１４を装備したシー
ルド掘進機２０と地中接合する相手側シールド掘進機２
１の構成例を示す。図中、第６図と共通の部分には同一
符号を付し、説明を省略する。

この相手側シールド掘進機２１も第６図に示したシール
ド掘進機２０と同様のカッタ構造を有しているが、その
カッタボス部３ａと一体になった筒状構造部２２が隔壁
ボス部４ａの穴１３を通り後方の機内に突き抜けている
。筒状構造部２２の内空には回転カッタ３と共回りする
ように筒状構造部２２の機内側端部にボルト等により結
合された盲ぶた２３が装着されており、通常掘進時には
この盲ふた２３で機内への土砂の流入を防止し、かつ盲
ぶた２３の前端面に設けた掘削刃２３ａにより回転カッ
タ中心部の地山掘削を行う。隔壁ボス部４ａの内周には
土砂シール１８を装備し、筒状構造部２２の外周面をシ
ール面として機内への土砂の侵入を防止する。また、筒
状構造部２２の内周にも土砂シール２４を装備し、通常
掘進時は盲ぶた２３の外周面をシール面として機内への
土砂の侵入を防止している。

第９図〜第１２図はシールド掘進機２０と２１を地中ド
ツキングさせる場合のパイロットシールド坑の構築過程
を示す。

地中ドツキングに先立つ回転カッタ式シールド掘進機の
路線の修正には、通常、シールド径の４〜５倍の距離が
必要といわれている。そこで、第９図に示すように、シ
ールド掘進機２０と２１が上記所定距離まで近付いた段
階で掘進を停止し、シールド掘進機２０内よりパイロッ
トシールド掘進機１４を相手側シールド掘進機２１の筒
状構造部２２の内空を目標に発進させる。第１０図はパ
イロットシールド掘進機１４の掘進中の状態を示してい
る。盲ぶた２３にパイロットシールド掘進機１４が接触
したならば、盲ぶた２３と筒状構造部２２の結合を解き
、第１１図に示すように、パイロットシールド掘進機１
４の推進力によりシールド掘進機２工内に抜き取る。盲
ぶた２３が完全に抜けた後、シールド掘進機２１内まで
突入したパイロットシールド掘進機１４を後続パイプ１
９より切り離し、シールド掘進機２０と２１がパイプ１
９によりつながった状態とする。第１２図は、シールド
掘進機２０．２１の間にパイプ１９によりパイロットシ
ールド坑２が構築された状態を示す。その後、パイロッ
トシールド坑２の内部空間を通して測量を行い、シール
ド掘進機２０と２１の相対位置を確認する。なお、筒状
構造部２２の内周にはあらかじめ土砂シールド２４を装
備しておき、パイロットシールド掘進機１４の到達後も
土砂の侵入を防ぐようにする。

このようにして再掘進に当っての補正値が求められたな
らば、シールド掘進機２０．２１のいずれかを方向制御
しながら再掘進させる。その際、掘進に伴ってパイプ１
９を１スパンごとにシールド掘進機２１内で取りはずし
てゆく。ここで、シールド掘進機２０のカッタボス部３
ａ、隔壁ボス部４ａとパイプ１９の間およびシールド掘
進機２１の筒状構造部２２とパイプ１９の間には、それ
ぞれ再掘進での路線修正に必要なりリアランスが設けら
れている。

第６図には最初からパイロットシールド掘進機１４を装
備したシールド掘進機の例を示したが、第１３図に示す
ように、回転カッタ３の中心部に隔壁ボス部４ａの穴１
３を通って機内側に突き抜ける筒状構造部２２を設け、
この筒状構造部２２の内空に盲ぶた２３を装備した状態
で通常掘進を行い、パイロットシールド坑構築時に、盲
ぶた２３を取はずして機内側に抜き取り、筒状構造部２
２の内空を通してパイロットシールド掘進機１４を装備
してもよい。

第１４図は第１３図に示すシールド掘進機において、盲
ぶた２３を取はずしてパイロットシールド掘進機１４を
装着し、パイロ７）シールド掘進機１４を発進させた状
態を示す。第１５図はセンタシャフト付回転カッタ３を
備えたシールド掘進機において、センタシャフト２５に
パイロットシールド掘進機１４が通過できる内空部を設
けた例であり、通常掘進時にセンタシャフト内空部に装
着されている盲ぶた２３を機内側に抜き取り、その内空
部よりパイロットシールド掘進機１４を発進させる構造
としたものである。

第６図、第１４図に示したパイロットシールド掘進機１
４は元押し装置１５の推進ジヤツキ１６により推進され
る押管式シールド掘進機であるが、シールド掘進機２０
が大口径である場合は、このシールド掘進機２０を反力
受としてセグメントを組み推進するシールド掘進機をパ
イロットシールド掘進機として用いることもできる。

次に、本発明による測量方法の実施例を第１７図〜第２
６図を用いて説明する。

トンネル測量は基本的に下記の二つの測量によって行わ
れる。

（ａ）　　レベル測量 （ｂ）トラバース測量 各測量の内容は良く知られているので、簡単に記述する
が、一般に高さの測量はレベル測量、平面上の位置測量
はトラバース測量による。

トンネル内では、通常、測量の基準となる測点を設置し
てゆき、この測点を基準として毎日の測量を行っている
。そのほかに、掘進工期期間に何度か、立坑における基
準点より測点の測量を再度行い、測量精度を高めるのが
一般の測量方法である。

トラバース測量においては、組み上げたセグメントの測
量以外にシールド掘進機の方向を機内基準点２点を用い
て測量し、シールド掘進機の方向制御に役立てる。また
、シールド掘進機のピッチングの測量には、下げ振りを
用いる場合が多い。

第１７図はトンネル内のレベル測量の実施状態図である
。１００はシールド掘進機、１０１はセグメント、　１
０２は立坑、１０３はレベル計、１０４．１０５はスケ
ールであり、Ｐ、を基準点にとった場合、測量点Ｍの基
準レベルからの高さＥ　Ｌ　（ｉ）は、Ｂ　Ｌ　（ｉ）
　＝　Ｅ　Ｌ　（ｏ）　　＋　Ｂ　Ｓ　−Ｆ　Ｓ　（ｉ
）で求められる。図は立坑基準点を使っているが、トン
ネル内測点を用いる場合も同じである。

第１８図はトラバース測量でセグメント１０１の位置を
測量している状態図である。測量点Ｍに設置したスケー
ル１０６の上に水準器１０７を置き、水平にスケール１
０６をセットして中心位置をトランシットで読む。この
とき、トランシットを設置した測点Ｐ、から後方の測点
Ｐｉ−１を見て基準線を出し、確度Ａθ、を検出する。

ここで、測点Ｐｉ−１の方位角をθト１、測点Ｐ、の方
位角をθｆ＋　Ｐ　ＬＭ２点間の距離をり、とすると、
Ｍ点の平面座標（Ｘ、４．Ｙｌ、ｌ）は、 Ｘ、４　＝Ｘｐｉ＋Ｌｔ　Ｘ　　ｓｉｎθ。

Ｙ、４＝Ｙ、４＋Ｌ”４　Ｘ　ｃｏｓθ。

ただし、　θえ＝θ＝−＋　＋　Ａ　ｅ　ｔ　　　１８
０’で求められる。

第１９図はシールド掘進機１００のヨーイングを調べる
測量の状態図である。あらかじめシールド掘進機１００
内に基準点を２点（Ｍ、、Ｍ、）設け、シールド掘進機
先端等との座標関係を把握しておく。

測点Ｐ　＝、　Ｐ　＝−＋間の基準線を出した後、機内
基準点Ｍ、、Ｍ、の位置を測量することにより、シール
ド掘進機１００の方向等が確認できる。

機内基準点の座標Ｍ１（Ｘａｔ、　Ｖａｔ）　、　ＭＺ
（Ｘ、＋２゜Ｙ６．）、方位角θイの計算式は下記の通
りである。

θ１．＝θｉ−、＋Ａθ、　−１８０”θ１□＝θムー
、＋Ａθｚ　　　１８０″Ｘ　　Ｂ　１　＝　Ｘ　ｐｔ
　＋　　ｆ　　Ｈ１Ｘ　　ｓｔｎ　θ　、電Ｙ６＋＝Ｙ
ｐｉ＋ｊ２１＋Ｘ　ＣＯ５θム区Ｘａｔ　＝　Ｘｐ！　
＋　ｌ　ｉｚＸ　　ｓｉｎθ１□Ｙｅｚ＝Ｙｐｆ＋ｌ！
ｔ×　ｃｏｓθ、２地中ドツキングのためにシールド掘
進機２ｏと２１の間にパイロットシールド坑２を貫通さ
せ、光学測量を可能とした場合の測量状態の例を第２０
図〜第２３図に示す。パイロットシールド坑を介しての
測量も基本的には前述したトンネル坑内測量と同じであ
るが、測量の目的は２機のシールド掘進機のずれを補正
することにある。

第２０図はレベルの誤差補正を行うための測量の状態図
である。一方のシールド掘進機２１の後方トンネル内の
測点にレベル計１０８を設置し、パイロットシールド坑
２を通して相手側シールド掘進機２０の後方トンネル内
の測点に設置したスケール１０９を読むことで、両トン
ネルの高さのずれが分る。

図はスケール１０９を測点に設置した場合であるが、相
手側シールド掘進機２０内を含む任意の点にスケールを
設置して、両トンネルの測点からレベル測量を行うこと
も可能である。

第２１図は両トンネルの座標値のずれを測量した場合を
示している。図では、シールド掘進機２０内に目標測量
点１１０を設け、その点を両トンネル内の測点に設置し
たトランシット１１１．１１２よりトラバース測量して
いる。目標測量点はシールド掘進機の後方トンネル内あ
るいはパイロットシールド坑２内に設けてもよい。この
場合、両シールド掘進機の傾きを合わせるための角度の
誤差は把握できない。

第２２図は両シールド掘進機２０．２１の傾きを合わせ
るため、測量に用いている基準線からの角度の誤差まで
補正するための測量を行った場合を示している。すなわ
ち、第２１図で用いた目標測量点１１０と１１０以外の
任意の点１１３をシールド掘進機２１の後方トンネル内
基準点およびシールド掘進機２０の後方トンネル内基準
点の両方より測量することにより角度の相対的なずれを
求めるものである。

第２３図はパイロットシールド坑２を介して相手側のシ
ールド掘進機の傾きを直接測量する状態図である。一方
のシールド掘進機２１の後方トンネル内の測点に設置し
たトランシット１１１よりパイロットシールド坑２を介
して相手側シールド掘進機２０に設置した２点の目標測
量点１１０を測量しシールド掘進機２０の傾きを求める
ものである。

第２５図、第２６図は第２０図、第２１図の測量内容を
示したものである。

第２５図は立坑基準点Ｐ。＋ｐｏからパイロットシール
ド坑貫通後の最終測量点までの両トンネルのレベル測量
結果を示し、図において、Ｐは立坑Ａ側より測量して得
られたＥ　Ｌ　（Ｐ）で表わされる高さの点であり、ｐ
は立坑Ｂ側より測量して得られたｅｌ（ｐ）で表わされ
る高さの点である。（Ｐ、〜Ｐｎ＋　　ｐ＋〜ｐカは測
点）。発進立坑Ａにおけるレベル測量値Ｅ　Ｌ　（ａ）
および発進立坑Ｂにおけるレベル測量値ｅｌ（ｂ）より
、各路線ごとの最終測量点におけるレベル測量値Ｅ　Ｌ
　（Ｐ）、　ｅｌ　（ｐ）が求まり、これらの値の差Δ
Ｈ（＝ＥＬ（Ｐ）　−ｅｌ（ｐ））が再掘進での高さ補
正値となる。

第２６図は立坑基準点Ｐｏ、ｐｏから最終測量点までの
両トンネルの平面位置を示し、図において、Ｐは立坑Ａ
側より測量して得られた座標であり、ｐは立坑Ｂ側より
測量して得られた座標である。

ここで、立坑入側からの測量による最終測量点の座標Ｐ
（Ｐ、、Ｐ、）は、 立坑Ｂ側からの測量による最終測量点の座標ｐ（ｐｘ、
ｐｙ）　　は、 両者の誤差による最終測量点でのずれ量（ΔＸ。

Δｙ）は、 Δｘ　＝　Ｐ　ｗ　　Ｐ　ｙｔ　、　　Δｙ女Ｐｙ　　
Ｐｙとなり、これが再掘進での座標補正値となる。

また、第２４図に示すようにパイロットシールド坑２の
内部空間が貫通していない場合も、パイロットシールド
坑２を塞いだ板１１４に目標測量点を設けることで、両
トンネルの座標値のずれは第２１図と同様に求められる
。この場合、シールド掘進機２０．２１の傾きを正確に
把握するためには、シールド掘進機内にジャイロコンパ
スを設置する方法や、パイロットシールド坑を塞いだ板
１１４に３箇所以上の測量点を設け、その各点を両方の
トンネル内から測量することによって板１１４の設置角
度を求め、両トンネルの軸線の角度誤差を出す方法等を
用いることができる。

ジャイロコンパスは、ジャイロが真北を指す特性を利用
し、あらかじめシールド掘進機の軸線に合せて機内に設
置することにより、シールド掘進機の傾きを求めるもの
である。したがって、両方のシールド掘進機に設置する
ことで、互いのシールド掘進機の傾きを比較することが
できる。

以上の測量により求められた両シールド掘進機の位置お
よび傾きの補正値に基づき、再掘進におけるシールド掘
進機の掘進方向を制御し、路線の修正を行う。掘進方向
の制御は、上記補正値に基づき、オペレータが手動操作
によりシールドジヤツキ９を選択作動させることによっ
ても行えるが、レーザビーム装置、ジャイロコンパス等
の自動測量機器を用い、測量機器の検出値を電気信号と
して直接、コンピュータに入力し、再掘進での補正値を
算出した後、その補正値に基づいてシールドジヤツキを
自動操作する自動方向制御システムも採用可能である。

レーザビーム装置等による自動測量とコンピュータによ
るシールドジヤツキの自動操作を組合せたシールド掘進
機の自動方向制御システムに関しては、特公昭６１−５
６７５５号にシールド掘進機の現在位置を後方より測量
する方式が開示されており、この方式は到達目標位置側
に設置した測量器によりパイロットシールド坑を介して
シールド掘進機の現在位置を測量する場合にも準用でき
るので、本システムについての詳細な記述は省略する。

掘進制御の一方法として、シールド掘進機後方のトンネ
ル内に設置した基準点と到達目標位置との相対位置を測
量し、以後、その基準点を基準にして到達目標位置に向
はシールド掘進機を掘進させることも可能である。しか
し、一般にトンネルの先端に近い部分はど地山のゆるみ
によるセグメントの移動が生じやすく、−度の測量では
シールド掘進機が到達目標位置に到達するまでの間に基
準点の位置がずれてしまうこともあり、そのほか測定誤
差や方向制御の誤差もあり得るので、パイロットシール
ド坑２を存置したまま、再掘進中も前に述べた測量を繰
り返し行い、その結果に基づいて逐次路線の修正を行う
ようにすれば、到達目標位置への到達の確度をより高め
ることができる。

以上では、パイロットシールド坑を回転カッタ中心部を
通して構築する例について説明してきたが、回転カッタ
の中心部以外の箇所を貫通してパイロットシールド坑を
構築し、測量を行っても、路線の修正１可能である。こ
の場合は、再掘進に先立ち回転カッタと干渉するパイロ
ットシールド坑を撤去しなければならず、掘進中の再測
量はできないが、従来のように各々のシールド掘進機の
ずれを把握できないまま、地中ドツキングさせる場合よ
りは、ドツキング時のずれを小さく抑えることができる
。

以上述べた技術は、シールド掘進機同士の地中ドツキン
グのほか、シールド掘進機と既設トンネルのＴ字接合あ
るいはシールド掘進機と立坑の接合などにも応用するこ
とができる。

また、シールド掘進機に装備したパイロットシールド掘
進機は地山の先行調査、地盤改良および異物撤去対策な
どの他目的にも利用可能である。

〔発明の効果］ 本発明によれば、パイロットシールド坑を介しての測量
により到達目標位置に対するシールド掘進機のずれを事
前に把握できることと、その測量結果に基づくシールド
掘進機の掘進方向制御により掘進路線の修正ができるこ
とで、シールド掘進機の到達目標位置への到達の確度を
高めることができる。特に、パイロットシールド坑をシ
ールド掘進機の回転カッタ中心部を通して構築し、これ
を存置したまま、パイロットシールド坑を介しての測量
を繰り返し行い、その測量結果に基づいて逐次掘進方向
を制御しながらシールド掘進機を掘進させるようにすれ
ば、いわゆる有視界掘進によって到達目標位置への到達
の確度はさらに高まり、また−度構築したパイロットシ
ールド坑の撤去によって地山の安定を損う恐れもなく、
シールド掘進機の地中ドツキングをより安全に、かつ確
実に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をシールド掘進機の地中トンキングに適
用した場合の概念図、第２図〜第５図は地中ドツキング
時の掘進路線のずれの説明図、第６図は本発明によるパ
イロットシールド掘進機を装備した回転カッタ式シール
ド掘進機の構成例を示す側断面図、第７図はパイロット
シールド掘進機の内部構造を例示した側断面図、第８図
はパイロットシールド掘進機が到達する相手側シールド
掘進機の構成例を示す側断面図、第９図〜第１２図は第
６図、第８図に示す両シールド機の間にパイロットシー
ルド坑を構築する過程の説明図、第１３図〜第１５図は
本発明によるパイロットシールド掘進機を装備した回転
カッタ式シールド掘進機の他の構成例を示す側断面図、
第１６図は従来の回転カッタ式シールド掘進機の側断面
図、第１７図はトンネル内のレベル測量の状態図、第１
８図、第１９図はトンネル内のトラバース測量の状態図
、第２０図〜第２４図は本発明によるパイロットシール
ド坑を介しての測量の状態図、第２５図、第２６図は第
２０図。 第２１図の測量内容の説明図である。 ＬＡ、ＩＢ・・・シールド掘進機、２・・・パイロット
シールド坑、３・・・回転カッタ、４・・・隔壁、９・
・・シールドジヤツキ、１２・・・カッタボス部穴、１
３・・・隔壁ボス部穴、１４・・・パイロットシールド
掘進機、１４ａ・・・カッタヘッド、１４ｂ・・・カッ
タ駆動モータ、１４ｃ・・・方向修正ジヤツキ、１４ｄ
・・・測量装置、１４ｅ・・・送泥管、１４ｆ・・・余
堀り用カッタ、１５・・・元押し装置、１６・・・推進
ジヤツキ、１９・・・パイプ、２０・・・パイロットシ
ールド掘進機を装備した回転カッタ式シールド掘進機、
２１・・・相手側シールド掘進機、２２・・・筒状構造
部、２３・・・盲ぶた、２３ａ・・・掘削刃、１０８・
・・レベル計、１０９・・・スケール、１１０・・・目
標測量点、１１１゜１１２・・・トランシット、１１３
・・・測量点特許出願人　前田建設工業株式会社 〃　　　日立建機株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　正　実（外１名）第１図 （ａ） （ｂ） ＩＡ、ＩＳ−・シールド掘進機 ＩＡ’・・・・・・シールド掘進機ＩＡの最終到達位置
２・・・・・・・・パイロットシールド抗第２図 １Δ 第３図 第４図 Ａ 第１３図 ９　：シールドジャッキ 第１５図 ５　：チャンバ ８：カワタ駆動モータ ９：シールドジャッキ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、到達目標位置に向って地中を掘進中の回転カッタ式
   シールド掘進機と前記到達目標位置側との間に地中を貫
   通するパイロットシールド坑を構築し、このパイロット
   シールド坑を介して前記到達目標位置に対する前記回転
   カッタ式シールド掘進機の現在位置を測量することを特
   徴とするシールド工法。 ２、前記パイロットシールド坑は、前記回転カッタ式シ
   ールド掘進機の回転カッタ中心部を通して構築されるこ
   とを特徴とする請求項１記載のシールド工法。 ３、到達目標位置に向って地中を掘進中の回転カッタ式
   シールド掘進機と前記到達目標位置側との間に地中を貫
   通するパイロットシールド坑を構築し、前記回転カッタ
   式シールド掘進機の後方のトンネル内に基準点を設置し
   、前記パイロットシールド坑を介して前記到達目標位置
   に対する前記基準点の位置を測量することを特徴とする
   シールド工法。 ４、前記パイロットシールド坑は、前記回転カッタ式シ
   ールド掘進機の回転カッタ中心部を通して構築されるこ
   とを特徴とする請求項３記載のシールド工法。 ５、請求項１または２記載の方法による測量結果に基づ
   き、掘進方向の制御を行いながら回転カッタ式シールド
   掘進機を掘進させ、到達目標位置に到達させることを特
   徴とするシールド工法。 ６、請求項３または４記載の方法による測量結果に基づ
   き、掘進方向の制御を行いながら回転カッタ式シールド
   掘進機を掘進させ、到達目標位置に到達させることを特
   徴とするシールド工法。 ７、到達目標位置に向って地中を掘進中の回転カッタ式
   シールド掘進機と前記到達目標位置側との間に前記回転
   カッタ式シールド掘進機の回転カッタ中心部を通して地
   中を貫通するパイロットシールド坑を構築し、前記パイ
   ロットシールド坑を存置したまま、前記パイロットシー
   ルド坑を介して前記到達目標位置に対する前記回転カッ
   タ式シールド掘進機の現在位置の測量を繰り返し行い、
   それぞれの測量結果に基づいて逐次掘進方向の制御を行
   いながら前記回転カッタ式シールド掘進機を掘進させ、
   到達目標位置に到達させることを特徴とするシールド工
   法。 ８、到達目標位置に向って地中を掘進中の回転カッタ式
   シールド掘進機と前記到達目標位置との間に前記回転カ
   ッタ式シールド掘進機の回転カッタ中心部を通して地中
   を貫通するパイロットシールド坑を構築し、前記回転カ
   ッタ式シールド掘進機の後方のトンネル内に基準点を設
   置し、前記パイロットシールド坑を存置したまま、前記
   パイロットシールド坑を介して前記到達目標位置に対す
   る前記基準点の位置の測量を繰り返し行い、それぞれの
   測量結果に基づいて逐次掘進方向の制御を行いながら前
   記回転カッタ式シールド掘進機を掘進させ、到達目標位
   置に到達させることを特徴とするシールド工法。 ９、回転カッタ式シールド掘進機において、該機内に回
   転カッタの中心部を貫通して前方へパイロットシールド
   坑を構築可能なパイロットシールド掘進機を設けたこと
   を特徴とするシールド掘進機。 １０、前記パイロットシールド掘進機が掘進方向の制御
   可能な掘進機であることを特徴とする請求項９記載のシ
   ールド掘進機。 １１、前記パイロットシールド掘進機が余掘り機能を有
   する掘進機であることを特徴とする請求項９または１０
   記載のシールド掘進機。 １２、回転カッタ式シールド掘進機において、回転カッ
   タおよびその後方の隔壁の中心部を貫通してパイロット
   シールド掘進機を受入れ可能な筒状構造部を設け、この
   筒状構造部の内側に盲ぶたを機内側に抜き取り可能なよ
   うに装着したことを特徴とするシールド掘進機。 １３、前記盲ぶたは、その前端面に掘削刃を有すること
   を特徴とする請求項１２記載のシールド掘進機。