JPH03260294A - シールド工法のボイドの体積の算出装置およびその算出方法 - Google Patents

シールド工法のボイドの体積の算出装置およびその算出方法

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JPH03260294A
JPH03260294A JP2058387A JP5838790A JPH03260294A JP H03260294 A JPH03260294 A JP H03260294A JP 2058387 A JP2058387 A JP 2058387A JP 5838790 A JP5838790 A JP 5838790A JP H03260294 A JPH03260294 A JP H03260294A
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Shoichi Sakanishi
坂西 昇一
Tetsuya Shinpo
新保 哲也
Kanji Shibatani
柴谷 寛治
Masahiko Yamamoto
正彦 山本
Tomoyuki Abe
阿部 友行
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、シールド工法のボイドの体積の算出袋Wおよ
びその算出方法に係わり、特には、シールド機械の外部
に生じたボイドに注入するシールド工法のボイドの体積
の算出装置およびその算出方法の改良に関する。
(従来の技術) 従来、シールド掘進機などの地下J1削機においては、
地表面沈下防止のために、掘削によって生じたボイドを
速効性のコンクリート等で埋める裏込め注入作業が行わ
れている。この裏込め注入作業はテール周辺の地山が崩
壊しないようにシールド推進と同時、あるいは直後に注
入し、テールボイドを完全に充填している。また、この
とき裏込め注入作業は、注入圧、注入量を管理項目にし
て行われている。
(発明が解決しようとする謀B) しかしながら、上記従来のシールド工法の裏込め注入に
よれば、ボイドの大きさを管理項目に入れてないため、
裏込め注入が正確に行われていないことがある0例えば
、注入元圧を管理する場合に、注入ノズルの先端の詰ま
りによって、必要な規定量よりも少ない量の注入が行わ
れることがある。また、注入量を管理する場合には、注
入圧が必要以上に高いと裏込め材が切羽の方に回り込み
掘−1が困難になるという1IJI′Rがある。
本発明は上記問題に着目し、裏込め注入作業をより正確
に行うことができるシールド工法のボイドの体積の算出
装置およびその算出方法の擾供を目的としている。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明に係わる第1の発明
では、シールド掘進機の本体に送受信アンテナを配設し
、シールド本体から地山に電磁波を放射し地山の状態を
検知するシールド掘進機において、予め定められた所定
の値よりも大きい反射信号を検知する検知手段と、反射
信号のゼロクロスを検知する検知手段と、送信信号を送
信してからゼロクロスを検知するまでの時間を測定する
時間測定手段と、針側時間よりシールド本体と地山の距
離を演算する演算手段と、シールド本体の前進距離を測
定する前進測定手段と、シールド本体と地山のwi離お
よびシールド本体の前進距離より裏込め注入量のボイド
の体積を演算する演算手段と、ボイドの体積を表示する
表示手段と、からなっている、第2の発明ではシールド
掘進機の本体に送受信アンテナを配設し、シールド本体
から地山に電磁波を放射し地山の状態を検知するシール
ド掘進機において、予め定められた所定の値よりも大き
い反射信号を検知するとともに、その反射波の送信信号
を送信してから受信するまでのゼロクロスの時間を計測
してシールド本体と地山の距離を求め、その距離とシー
ルド本体の前進距離とから裏込め注入量のボイドの体積
を求める。
(作用) 上記構成によれば、シールド掘進機に送受信アンテナを
配設し、地山とシールド掘進機の間の距離を求めるとと
もに、その距離を用いてシールド掘進機のテール部のボ
イドの体積を計算より求め、実際の裏込め注入量と比較
する等の管理項目に入れたため、裏込め注入を正確に行
える。
(実施例) 以下に、本発明に係わるシールド工法のボイドの体積の
算出装置およびその算出方法の実施例につき、図面を参
照して詳細に説明する。 第1因は本発明の1実j1例
を示すシールド工法のボイドの体積の算出装置の全体構
成図、 第2図は本発明の1実施例を示すフローチャー
ト図、第3図は本発明における動作説明の反射信号の一
例図である。第1図は地山1を堀道中のシールド掘進機
2を示すもので、前部には図示しないモータに駆動され
回転するカッタヘッド3が配設されており、シールドジ
ヤツキ4の押圧力により掘削しながら前進している。シ
ールド掘進機2の後方のテール部では、通常では、セグ
メント5が組み立てられ、セグメント5の背面と地山l
のテールボイド(U)には裏込め注入によって裏込め材
が充填される。テールボイドは、スキンプレート外径か
らセグメント外径を引いたスキマ、すなわち、シールド
掘進機2のスキンプレー)2aの内1(Ds)とセグメ
ント5の外径(D、)の差の施工上必要なテールクリア
ランス(E)とスキンプレート2aの厚さ(T)を加え
た値と、シールド推進後にセグメント外周と地山との間
に生ずる空隙を加えたものである。シールドトンネルは
、これらのセグメントの組立作業(L)を繰り返して築
造される。シールド掘進fi2のスキンプレート2aに
はアンテナ装置IOが配設しである。また、シールド掘
進機2の本体2bには制御装置120と、表示装置30
と、が配設しである。アンテナ装置10には地山1に向
けて電磁波を送信する送信アンテナ11と、地山1にあ
たり反射した電値波を受信する受信アンテナ12と、電
値波を送信アンテナ11より発するためのトリガ回路1
3、バルサ14と、受信した電磁波を制御装置20に送
るためのサンプラ15、信号処理回路16と、から構成
されている。11御装置20は図示しないROM。
RAM等の記憶装置21と、CPU等の演算装置22と
、図示しないインタフェースと入力装置と、から構成さ
右、地山lとシールド本体2bとの距離あるいは裏込め
注入量を演算している。I制御装置20で演算された裏
込め注入量はその結果を表示する表示装置30に送られ
て、その結果を表示する。また、シールドジヤツキ4に
は位置検出器40が装着され、スキンプレー)2aの移
動量を検出し、信号処理回路16を介して制御装W20
に送っている。さらに、シールド掘進#R2には、図示
しないが裏込め注入量を測定する公知のホッパ式の測定
、流量針による測定等の装置が配設され、裏込め注入量
Qを測定している。
以上の構成において、次に作動について説明する。トリ
ガ回路13により一定のタイミングで発生されたパルス
信号をバルサ14により所定のパルス発振周波数成分お
よび電力となるように制御して送信アンテナ11に送る
。送信アンテナ11から放射された電磁波は地山1等の
媒体境界面で反射され、反射波として受信アンテナ12
に受信される。受信アンテナ12で受信された反射波に
は、第3図に示すように送信アンテナ11から受信アン
テナ12に直接的に伝送される目標物探知の妨害となる
信号成分が含まれている。すなわち、第4図は、受信ア
ンテナ12で受信される信号の一例を示していて横軸に
時間、縦軸に受信レベルの大きさを示しているが、(a
)図のaは直接受信される放射された電磁波の直接波を
示している。したがって、(b)図に示すように、対象
物からの反射波すに直接波aが含まれると、対象物から
の反射波すの検知が困難になる。妨害信号の直接波aを
消去するために、(c)図に示すようにサンプラ15に
おいてトリガ信号から所定の時間t、の間、受信信号を
マスクするとともに、トリガ回路13からの信号によっ
てSN比を改善して所定の反射の信号とする。信号処理
回路16においては、伝送ケーブルの機能特性に対応す
る信号に転換し、aim装置20に伝送する。制御装置
20では、後述する手段により、反射波の到達時間から
スキンプレート2aと地山1の距離を演算する。
次に、本発明における作動説明のため、第2図のフロー
チャートと第3図のタイムチャートを用いて説明する。
トリガ回路14から出力されるトリガ信号はバルサ13
に送ってバルサ13の動作を起動するとともに、信号処
理回路16を介してam装置20に送り、制御装置20
を起動する(ステップ1)、ステップ2ではトリガ回路
14から出力されるトリガ信号によりタイマ回路が起動
する。演算装W22が受信する信号は、トリガ信号から
一定の時間マスクされゼロ信号が続いた後に出る、反射
信号を受信する。ステップ3では、連続して入力してく
る受信信号を常時ゼロクロス検知機能によりチエツクし
てゼロレベルを通過する立ち上がり信号を検出する。立
ち上がり信号があると、ステップ4にてゼロレベル通過
時のタイマ値を記憶装置21に記憶する。また、ステッ
プ5では受信レベルS、を記憶装置121に記録する、
ステップ6で記憶装置21に予め定めておいた所定の基
準値SkとS、を比較する。S、−3kく0の場合はス
テップ3に戻り次の受信レベルを処理する。s、−sk
>oの場合は、ステップ7で地山lとスキンプレー)2
aの外径との距離(M)を演算し、記憶装[21に記録
する。
次に、この測定した距離を用いてボイドの断面積(ステ
ップ8)を計算する6例えば、第4図のごとく測定点A
、B、Cの距MM a 、 M b SM cを求めて
、第5図のごとくにボイドの展開を行い簡略化して面I
IN+ 、Nt −N2 、Naを次式により求める。
N+ = (sr−Wa)  ・Ma/2− (π −
θa) ・ r−M a / 2N z  =  (M
 a + M b )  ・W a / 2=  (M
a  4M  b)  ・ r  ’  θ a / 
2Ns  =  (Mb +Mc)  HWc/ 2=
 (MbtMc)  ・r ・θc / 2N a  
=  (tt  r −W c )  ・M c / 
2= (π−θ C) ・ r  −Mc/2上式にお
いて、 Waと2θa’r Wb−2θc’r r−(Ds+27)/2 で、rはスキンプレー)2aの半径である。上式よりボ
イドの断面積Nvは Nv円ΣN! 纜((M a + M c )π +Mb(θa+θc))r/2 ここで、θa−8(! p −rとするとNv= (M
atMc+2p−Mb)rg/2て地山1とスキンプレ
ート2aの空間のボイドの断面積Nvが求まる。
次に、スキンプレート2aの外径(2r)とセグメント
の外径(Dl)とのテールボイドの断面積NLは N t = tt (r ”  D r ” / 4 
)である。
次に、1セグメント(長さL)を掘削した時の裏込め量
を求めるために、ボイドVvとテールボイドVtの体積
を求める。
ボイドの体IIIVvは1リング当たりのデータサンプ
リング数を256とした場合 Vv= 5’@ Nv  (x)d x−(L/256
) *ΣNvI ただし、Nvl −(Mat +MC++2p−Mb逼
)πr / 2 である。
テールボイドの体積は Vt−L・* (r” −Dr ” /4)従って、1
セグメント(長さし)の総ボイド体積Vは、 ■冨Vv+Vt =  (L/ 2 5 6)  *  (r  tc/
 2)*ΣNv1  (Mat  +Mc+  +2p
  −Mbt  )+ L ・ π (r  ”   
 D r  寡 / 4 )で求められる。
この総ボイド体積■と実際の裏込めした注入量Qを用い
て、総ボイド体積■/実際の裏込めした注入量Q(ステ
ップ9)の比を求め、比が所定の数値を越えたときには
注意信号を発する等の処置をとる。この求めた総ボイド
体積■と実際の裏込めした注入量Qを表示装置f30に
表示する(ステップ10)。
なお、上記実施例では、1セグメントの前進を行った後
に注入を行ったが、さらに細かく切って実施しても良い
し、断面の区分も4分割で実施したが、さらに多くして
も良い。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、送受信アンテナ
を配設し、地山とシールド掘進機の間の距離を求めると
ともに、その距離を用いてボイドの体積の大きさを管理
項目に入れたため、裏込め注入が正確に行われる。また
、裏込め注入量に異常があれば目で見れるため適切な処
置がとれるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例を示すシールド工法のボイド
の体積の算出装置の全体構成図第2図は本発明の1実施
例を示すフローチャート図。 第3図は本発明における動作説明の反射信号の一例図。 第4図は本発明におけるシールド本体と地山の寸法を説
明する図。 第5図は第4図の展開を示す図。 第6図はボイドの体積を求める寸法を説明する図。 ・地山、 ・シールド掘進機、 ・シールドジヤツキ、 ・セグメント、 ・アンテナ装置、 11・・・・送信アンテナ、 12・・・・受信アンテナ、 13・・・・トリガ回路、 14・・・・バルサ、 15・・・・サンプラ、 16・・・・信号処理回路、 20・・・・@御装置20. 21・・・・記憶装置、 22・・・・演算装置、 30・・・・表示装置、 40・・・・位置検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シールド掘進機の本体に送受信アンテナを配設し
    、シールド本体から地山に電磁波を放射し地山の状態を
    検知するシールド掘進機において、予め定められた所定
    の値よりも大きい反射信号を検知する検知手段と、反射
    信号のゼロクロスを検知する検知手段と、送信信号を送
    信してからゼロクロスを検知するまでの時間を測定する
    時間測定手段と、計測時間よりシールド本体と地山の距
    離を演算する演算手段と、シールド本体の前進距離を測
    定する前進測定手段と、シールド本体と地山の距離およ
    びシールド本体の前進距離より裏込め注入量のボイドの
    体積を演算する演算手段と、ボイドの体積を表示する表
    示手段と、からなることを特徴とするシールド工法のボ
    イドの体積の算出装置。
  2. (2)シールド掘進機の本体に送受信アンテナを配設し
    、シールド本体から地山に電磁波を放射し地山の状態を
    検知するシールド掘進機において、予め定められた所定
    の値よりも大きい反射信号を検知するとともに、その反
    射波の送信信号を送信してから受信するまでのゼロクロ
    スの時間を計測してシールド本体と地山の距離を求め、
    その距離とシールド本体の前進距離とから裏込め注入量
    のボイドの体積を求めることを特徴とするシールド工法
    のボイドの体積の算出方法。
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