JPH0227098A - 現場打ちコンクリートによりトンネルの被覆を行う方法及び装置 - 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、内側シェルに対して端面シェルを同時に前進
させながら、シールド周面の内側周面と内側シェルの外
側周面に接しかつシールド周面と内側シェルに対して相
対的に長手運動用能でおる端面シェルを通して、地盤と
内側シェルの間に現場打ちコンクリ−１・を押込み、そ
の際端面シェルとシールド周面及び内側シェルとの間に
生じる摩擦力を同時に補償しながら、もっばら供給され
る現場打ちコンクリ−１・の圧力により、端面シＪルを
前進さぜる、追従するシールド周面を有ずろ掘進機の後
で現場打ちコンクリートによりトンネルの被覆を行う方
法に関する。

さらに本発明は、端面シェルが、シールド周面の内側周
面に接する外側周面パツキン、及び内側シェルの外側周
面に接する内側周面パツキンを有し、可動の現場打ちコ
ンクリート送り導管を介して現場打ちコンクリートポン
プに接続されており、かつ摩擦力を補償する調節可能な
液圧ばね装置を介してシールド周面に連結されており、
かつ端面シェルとシールド周面に、制御装置の入力部材
として行程測定装置が付属しているこのような方法を実
施する装置に関する。

従来の技術 前記のような公知の処置の範囲内において（ドイツ連邦
共和国特許第３４０６９８０号明細書）、詳細には液圧
ばね装置の調節をどのように行うかは未解決のま捷であ
る。制御装置は、シールド周面の所定の範囲において端
面シェルを保持するために使われるだけであり、かつそ
れに従って掘進機の推進ユニットにシールド周面を連結
するシリンダピストン装置及び操作部として現場打ちコ
ンクリートポンプを有する。しかしこれらの処置は、必
要性に合っていない。すなわち６〜７ｍの直径範囲の掘
進シールドによる経験によれば、必要な補償力は４（１
０〜］、４（１０　ｋＮの間で変動することがあるとわ
かった。それにより端面シェルの前進運動に必要なコン
クリート圧力の相応して大きな変動が生じ、特にゆるん
だ地盤においてかつ地下水レベル以下において、トンネ
ル被覆の品質に相応して不利な結果が生じる。質的に支
障ない現場打ちコンクリート被覆を得るため、生じる圧
力変動を減少しなければならない。その際シェル内のフ
ンクリート圧力は、生じる地盤圧力及び水圧力及び安全
値以上に保持しなければならない。

発明の目的 それ故に本発明の課題は、初めに述べた処置の範囲内に
おいて、現場打ちコンクリートの供給の際に高さに応じ
て生じる有害な圧力変動を小さくすることにある。

発明の構成 本発明によれば、方法に関してこの課題は次のようにし
て解決される。すなわちコンクリート供給を中断して停
止したシールド周面と内側シェルに対して端面シェルを
前へ引出すことにより、所定の長さのコンクリート打ち
区間の間で摩擦力を検出する。

装置に関する解決策は次のような特徴を有する。

すなわち液圧ばね装置が、操作部として制御装置に接続
されており、かつ制御装置が、摩擦力を検出する際に液
圧ばね装置の調節を記憶するようにした。

その際本発明は、現場打ちコンクリートによりトンネル
の波器を行う途中で得られた経験を前提としている。可
動の端面シェルに作用する可変の摩擦力は、実際には動
作中に測定できない。それ故にわずかなコンクリート圧
力変動しか生じない圧力の安定なコンクリート組込みを
確実に行うため、規則的な間隔で摩擦力を検出し、かつ
現場打ちコンクリ−１・を供給する際に連続して作用す
る支持力を変化し、支持力変化が摩擦力による値に相当
するが、この値が作用方向において逆に向いているよう
にすることが必要である。支持力のこの整合により、端
面シェルは、もっばら支持力を」二回る供給された現場
打ちコンクリートのコンクリート圧力によって、推進方
向前方へ動かされ、かつ生した摩擦力の作用は、付加的
にシステム内に持込捷れた補償力によって取除かれる。

これ以上の構成に関して本発明の範囲内には多くの可能
性がある。寸ず方法に関して、摩擦力を検出するために
端面シェルは、最後に供給した現場打ちコンクリートに
より端面シェルがゆる寸ない程度に引出され、このこと
は、もろい、ずなわち弱い地盤においては容易に可能で
あり、他方において実際にこのようにした場合にだけ摩
擦力がはっきりと検出される。その他に端面シェルの周
に沿って複数位置において互いに無関係に摩擦力を検出
することは容易に可能であり、相応して周方向に異なっ
た補償力を端面シェルに加えることもできる。装置に関
して次のような構成は有利とわかった。すなわち液圧ば
ね装置が平行な液圧シリンダピストン装置から成り、端
面シェルから離れた方の液圧シリンダピストン装置のシ
リンダ室は、液圧導管を介してガス圧力蓄積装置に接続
されており、かつ端面シェルに近い方の液圧シリンダピ
ストン装置のシリンダ室は、液圧導管を介して比例圧力
弁装置に接続されている。その際ガス圧力蓄積装置は、
ばね作用のため及び所定の支持力をあらかじめ与えるた
めに設けられているが、−力比例圧力弁装置は、摩擦力
を補償するカの検出と設定に関連して使用される。その
他に現場打ちコンクリートポンプを別の操作部として制
御装置に接続することは望寸しい。

実施例 本発明の実施例を以下図面によって詳細に説明する。

図は、追従するシールド周面１を有する掘進機の後で現
場打ちコンクリートによりトンネルの被％を行う装置を
示している。その際シールド周面１の内側周面に接する
外側周面パツキン３及び内側シェル４の外側周面に接す
る内側周面パツキン５を有する端面シェル２が使われる
。端面シェル２を通し可動の現場打ちコンクリート送り
導管６を介して現場打ちコンクリートポンプ７により現
場打ちコンクリートが押込まれる。このことは、図には
概略的に示されているだけである。端面シェル２は、摩
擦力を補償する調節可能な液圧ばね装置８を介してシー
ルド周面１に連結されている。

さらに端面シェル２とシールド周面１には、電気制御装
置１０の入力部材として行程測定装置９が付属している
。

前記の液圧ばね装置８は、操作部として制御装置１０に
接続されており、かつ制御装置１０は、摩擦力を検出す
る際に液圧ばね装置８の調節を記憶するようになってい
る。これについては後で詳細に説明する。液圧ばね装置
８は、複数の平行な液圧シリンダピストン装置１１から
成り、そのうち１つだけが図示されている。端面シェル
２から離れた方のシリンダ室１２は、液圧導管１３を介
してガス圧力蓄積装置１４に接続されている。このガス
圧力蓄積装置は、液圧シリンダピストン装置１１のピス
トンに、ピストン位置に関係なく実際に常に同じ圧力を
及ぼす。端面シェル２に近い方の液圧シリンダピストン
装置１１のシリンダ室１５は、液圧導管１６を介して液
圧ポンプ１８を有する比例圧力弁装置１７に接続されて
いる。比例圧力弁装置１７により、シリンダ室１５内に
一定の液圧を維持することができる。コンクリート流容
積を行程に依存して制御するため、現場打ぢコンクリー
トポンプ７は、別の操作部として制御装置１０に接続さ
れている。そのため作業点Ｘｍの捷わりで＋Ｘの方向に
シールド周面１に対して相対的に端面シェル２がずれた
場合、端面シェル２を通して導入すべきコンクリ−１・
流容積は減少し、Ｘｍのまわりで−Ｘの方向にずれた場
合、コンクリート流容積は増加し、かつ端面シェル２が
ずれていない場合、供給されるコンクリート流容積は一
定に維持し又は変化しない。作業点は行程公差を持って
いてもよい。

支持を行い、端面シェル２が停止しかつシールド周面１
が停止している場合、液圧ポンプ１８により液圧液をシ
リンダ室１５に送ることにより、液圧シリンダピストン
装置】】の圧力のかかつていないシリンダ室１５に連続
して上昇する圧力が加えられる。その際コンクリート流
調整及びコンクリート供給は中断される。供給されろ液
圧量は、所定の圧力を越えた後に、十Ｘの方向に低い速
度で端面シェル２を引出すように決められている。

行程測定装置９は行程変化を記録し、電子制御装置１０
は、この行程変化から端面シェル２の速度変化を検出す
る。この速度変化は、液圧供給の終了に関する信号であ
る。得られた圧力は、制御装置に記憶され、かつ場合に
よっては校正により検出すべき修正係数を与えられる。

生じた力（支持力Ｆｓ　、コンクリート圧力Ｆｂ１地盤
及び水の圧力）は平衡している。わずかにかつ十分にゆ
っくりと端面シェル２を動かした場合、コンクリート空
間内の圧力状態はわずかたけ変化する。なぜなら容積変
化は、弾性ダイヤフラムのように吸収されるからである
。

補償動作のために比例圧力弁装置１７は、最後に測定さ
れかつ修正された値に相当する設定にされ、かつ液圧シ
リンダピストン装置１１のシリンダ室１５眞圧力が加え
られる。理想的な場合、平衡状態に次式が成立つ。

Ｆ記憶子Ｆ摩擦−Ｆコンクリ−１・十Ｆ補償その際Ｆ記
憶−Ｆコンクリート、及びＦ摩擦−Ｆ補償である。実際
の使用についてＦ補償は、Ｆ摩擦のわずかな不足補償が
行われるように選定される。すなわちコンクリート圧力
は、いくらか過大に評価される。この時コンクリート圧
力を所定の値ｄＦｂだけ増加すると、力の不平衡が生じ
るので、端面シェル２は、作用するコンクリート圧力の
方向に動かされろ。

内側シェル４を停止し、かつシールド周面１よりも端面
シェル速度を高くし、十Ｘ方向に端面シェル２を動かし
た場合、運動を阻止する力はほぼ最適に補償される。通
常の場合設定された補償力は、所定の行程区間、例えば
２０ｃｎＬＫ仕上げコンクリート打ちを行う寸で一定の
ままである。制御装置１０は、コンクリート打ち行程を
判定するため必要なすべての行程情報を備える。所定の
行程区間に達した際、補償動作は中断され、かつ改めて
摩擦力の測定が自動的に行われる。静的な境界条件によ
り必要なものより高度のコンクリート圧力の確定、及び
結果としてコンクリート圧力上昇を必要とする摩擦力の
わずかな不足補償は、安全マージンとして使われる。端
面シェル２がずれると、フンクリート流容積制御が行わ
れる。コンクリート流容積は減少する。実際的な考慮か
ら作業点Ｘｍは公差範囲ｘ　１　）　Ｘｍ　’）　ＸＯ
を有することがある。端面シェルがこの区間内にある場
合、コンクリート流容積は一定のままである。

内側シェル４を停止し、かつシールド周面］に対して端
面シェル速度を低くし、十Ｘ方向に端面シェルを動かし
た際、行程測定装置９によって−Ｘ方向のずれが記録さ
れる。その結果コンクリート流容積が増加される。コン
クリート流容積を増加すると、リング空間内の圧力が上
昇し、かつ最終的にシールド周面１のものより高い速度
で、＋Ｘ方向に端面シェル２が動かされる。その際シー
ルド周面１と端面シェル２の間において端面シェル２に
作用する摩擦力は、方向及び場合によっては大きさも変
える。結果として生じる摩擦力のそれにより生じる変化
を考慮するため、端面シェル２とシールド周面１の間の
相対速度がもはや負でなくなる壕で、補償力を減少する
。ずれの結果としてコンクリート流容積が増加される。

フンクリト流容積を増加すると、シェル内の圧力が上昇
し、かつ最終的にシールド周面１のものより高い速度で
、十Ｘ方向に端面シェル２が動かされる。シールド周面
１と端面シェル２の間の相対運動がなくなると、内側シ
ェル４と端面シェル２の間及びシ−ルト周面１と端面シ
ェル２の間の摩擦力の方向が同じ方向を有する限り、重
大な誤補償にはならない。シールド周面１と端面シェル
２の間の摩擦力の方向が反転すると、総合摩擦力は減少
し、かつ極端な場合には方向が反転することがある。制
御装置１０の構成は、取扱い者が前記の場合に気伺くこ
とを考慮しており、この時取扱い者は、場合によっては
「障害除去」のため適当なステノフを行うことができる
。端面シェル２が停止している際に制御装置１０は、摩
擦補償による動作がすぐに中断されるように構成されて
おり、すなわち液圧シリンダピストン装置１１のシリン
ダ室１５は排気される。障害を除去した後に、補償動作
を新たに始めることができる。

前記構成の変形において摩擦力の検出と補償のため、ガ
ス圧力蓄積装置１４内の支持圧力を変えることは明らか
に可能である。同様に図示された１つの比例圧力弁装置
１７の代りに別の複数の比例圧力弁装置を使用すること
ができ、例えばそれぞれの液圧シリンダピストン装置１
１のため眞独自の比例圧力弁装置１７を使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図は、後続のシールド周面を有する掘進機の後で現場打
ちコンクリートによりトンネルの被覆を行う装置の図で
ある。 １・・シールド周面、２・・・端面シェル、３，５・・
周面パツキン、４・・・内側シェル、６・・・現場打ち
コンクリート送り導管、７・・・現場打ちコンクリート
ポンプ、８・・・ばね装置、９・・・行程測定装置、１
０・・・制御装置、１１・・・液圧シリンダピストン装
置、１２．１５・・・シリンダ室、１３・・・液圧導管
、１４・・・ガス圧力蓄積装置、１６・・・液圧導管、
１７・・・比例圧力弁装置 代理人　弁理士　　１）代　熱　治

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側シェルに対して端面シェルを同時に前進させ
   ながら、シールド周面の内側周面と内側シェルの外側周
   面に接しかつシールド周面と内側シェルに対して相対的
   に長手運動可能である端面シェルを通して、地盤と内側
   シェルの間に現場打ちコンクリートを押込み、その際端
   面シェルとシールド周面及び内側シェルとの間に生じる
   摩擦力を同時に補償しながら、もっぱら供給される現場
   打ちコンクリートの圧力により、端面シェルを前進させ
   る、追従するシールド周面を有する掘進機の後で現場打
   ちコンクリートによりトンネルの被覆を行う方法におい
   て、 コンクリート供給を中断して停止したシールド周面と内
   側シェルに対して端面シェルを前へ引出すことにより、
   所定の長さのコンクリート打ち区間の間で摩擦力を検出
   することを特徴とする、現場打ちコンクリートによりト
   ンネルの被覆を行う方法。
2. （２）摩擦力を検出するために端面シェルを、最後に供
   給した現場打ちコンクリートにより端面シェルがゆるま
   ない程度に引出す、請求項１記載の方法。
3. （３）端面シェルの周に沿って複数の位置において互い
   に無関係に摩擦力を検出する、請求項１又は２記載の方
   法。
4. （４）端面シェルが、シールド周面の内側周面に接する
   外側周面パッキン、及び内側シェルの外側周面に接する
   内側周面パッキンを有し、可動の現場打ちコンクリート
   送り導管を介して現場打ちコンクリートポンプに接続さ
   れており、かつ摩擦力を補償する調節可能な液圧ばね装
   置を介してシールド周面に連結されており、かつ端面シ
   ェルとシールド周面に、制御装置の入力部材として行程
   測定装置が付属している、請求項１〜３の１つに記載の
   方法を実施する装置において、 液圧ばね装置（８）が、操作部として制御装置（１０）
   に接続されており、かつ制御装置（１０）が、摩擦力を
   検出する際に液圧ばね装置（８）の調節を記憶するよう
   にしたことを特徴とする、現場打ちコンクリートにより
   トンネル被覆を行う装置。
5. （５）液圧ばね装置（８）が平行な液圧シリンダピスト
   ン装置（１１）から成り、端面シェル（２）から離れた
   方の液圧シリンダピストン装置のシリンダ室（１２）が
   、液圧導管（１３）を介してガス圧力蓄積装置（１４）
   に接続されており、かつ端面シェル（２）に近い方の液
   圧シリンダピストン装置のシリンダ室（１５）が、液圧
   導管（１６）を介して比例圧力弁装置（１７）に接続さ
   れている、請求項４記載の装置。
6. （６）現場打ちコンクリートポンプ（７）が、別の操作
   部として制御装置（１０）に接続されている、請求項４
   又は５記載の装置。