JPH0431596A

JPH0431596A - テールクリアランス計測装置

Info

Publication number: JPH0431596A
Application number: JP2138813A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hashimoto; 直樹橋本
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1992-02-03
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JP2833154B2

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、シールド工法によってトンネルを掘削するシ
ールド掘進機の内部に取り付けるテールクリアランス計
測装置に関するものである。

〈従来の技術〉一般にシールド掘進機による掘削は第４図で示すような
機構で行われていた。第４図はシールド掘進機の一例を
示す構成断面図である０図において、１は円柱形状をし
たシールド掘進機本体で、土砂部１０を掘削Ｉ−ながら
前進するものである。

２は円盤形状になった土砂部を掘削するカッタヘッド、
３はシールド掘進機本体１の円筒部となるテール部、４
は掘削した土砂を内部に配置されたスクリューコンベア
４１でシールド掘進ａ１内に取り込み、図示されていな
い掘進機内のコンベアで搬送する。５はカッタヘッド２
を掘進方向に推進させる推進ジヤツキ、６は掘削された
トンネルの内壁に沿って円筒状に組み立てられるセグメ
ントである。推進ジヘーツギ５は、トンネル内壁の一番
端部分に組み立てられたセグメン）−６１の端面上に複
数個設けられセグメント６を押し込むことによって推進
力を得ている。７はセグメント６を組み立てるごとに−
・つ一つのセグメントと土壁１１の間を固める乳固材で
ある。

ここで、この従来のシールド掘進機の動作を説明する。

このシールド掘進機１の掘削進路は予め管理コンピュー
ターからプログラムさかな進路を進むことになるが、図
示されていないジャイロコンパス及びジャベルで方位、
レベルを解析し、随時目標線との誤差を補正しながら掘
進する。まず、カッタヘッド２で土砂部１０を掘削し、
掘削した土砂は土砂排出装置４内のスクリューコンベア
４１を通ってシールド掘進機１内に取り込まれ、図示さ
れていないコンベアで外部に搬送される。シールド掘進
機１で掘り進むにしたがってセグメント６を円筒状に組
み立てていき、推進ジヤツキ５で矢印Ａ方向にセグメン
ｌ−６を押すことによって、シールド掘進機１の推進力
を得るようになっている。この推進ジヤツキ５はセグメ
ン■−で形成される円周上に複数個設けられているが、
この推進ジヤツキ５の押す力を選択的に強弱することに
よ−）でシールド掘進機１の進路を変えることができる
６セグメント６をある程度連続的に組み立てた後、同一
リング上の全てのセグメントの中央付近に穴を開は乳円
材を流し込み、セグメント６とす壁１１を固定する。こ
のどき、乳円材をセグメントを絹み立てた後ずぐに注入
すると、テール部３にイ」着してしまうことがあるので
、乳固材を注入するセグメントとテール部の間に十分な
距離が必要となる。

以上この動作を繰り返し、予め決められた方向に随時補
正を加えながら掘進していく。

ここで、シールド掘進機１の進路が曲がっている場合は
、テール部３の内壁とセグメント６の外壁の間のクリア
ランス（テールクリアランス）は＃１減し、それによっ
てセグメントの位置や乳固材の量を変えなければならな
い、従って、テールクリアランスを計測することは大変
重要な要素となる。

次に従来のクリアランス計測装置の一例を示す。

第５図は従来のクリアランス計測装置の一例を示す構成
断面図である。尚、第４図と同じ構成要素には同一番号
を付し、説明を省略する。以後の図においても同様であ
る。８ははがねのテールクリアランスセンサで、はがね
の撓み量によってセグメント外壁と土壁１１との距離を
測定しようとするものである２９ははがねのテールクリ
アランスセンサ８の撓み量をひすみゲージにより検知し
てクリアランス量に換算するクリアランス測定器である
。ここで、このクリアランス測定器ではセグメン１への
外壁と土壁１１との距離を測定し、その測定値りと、シ
ールド掘進機１のテール部３の厚みａとから、Ｌ　−ａ
を演算することによりセグメントの外壁とテール部３の
内壁との距離を知ることができた。また、このテールク
リアランスの測定値はセグメン１−６と土壁１１の間に
そそぐ乳固材の量を決定していた。

〈発明か解決しようとする課題〉一般に、テールクリアランスは乳固材の量の参考データ
にもなるが、ゾール部内壁とセグメント外壁の距離を知
ることによって、曲線的に掘削する際にセグメントとテ
ール部がぶつかることを防いでいる。しかし、前記の従
来のテールクリアランス計測装置においては、掘進した
後セグメン１〜組み立て時に計測するので、掘進時の距
離が測定できない問題かある。従って、セグメン１〜を
組み立てた後に掘進していくと、テール部とセグメント
がぶつかって破損してしまう可能性がある。

本発明はこのような問題を解決するために為されたもの
で、掘進時にテールクリアランスが測定できるようなテ
ールクリアランス計測装置を提供することを目的とする
。

く課題を解決するための手段〉本発明は次のような構成にしたテールクリアランス計測
装置である。

シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁に沿っ
て組み立てられるセグメントの外壁と、前記シールド掘
進機のテール部の内壁との間で形成されるテールクリア
ランスを計測するテールクリアランス計測装置において
、一辺が前記テール部に接触し、斜辺がセグメントに接触
するように設置される楔形状部材と、この楔形状部材の
斜辺部に配列された位置センサと、この位置センサからの信号を入力し、セグメントに接触
する位置を識別するとともに所定の演算を行うテールク
リアランスを算出する演算手段と、を具備したことを特
徴とする。

また、前記演算手段は次式の演算を行ってテールクリア
ランスＴＬを算出することを特徴とする。

ＴＬ＝に−ｐｃｏｓα＋ａ−ｂ但し、ｋ：Ｉ！形状部材のテール部と垂直な辺の長さ、ｐ：楔形状部材のテール部に接しない頂点からセグメン
トの接点までの距離、 α：楔形状部材のテール部に垂直な辺と斜辺とでなす角
、ａ：テール部の厚さ、ｂ＝楔形状部材とセグメントの接点からセグメントの外
壁までの高さ、であるとする。

く作用〉このような本発明においては、既設のセグメントを押し
込むジヤツキの先端に、掘削方向と反対側の斜辺に位置
センサが備え付けられた楔形状部材を取り付け、その楔
形状部材をセグメントに押し付け、押し付けられた位置
センサを識別することにより幾何学的にテールクリアラ
ンスを算出する。

〈実施例〉以下図面を用いて、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係るテールクリアランス計測装置の一
実施例を示す構成断面図である。これは、シールド掘進
機の内部のテールクリアランス計測装置を示したもので
あるので、シールド掘進機の動作の説明は省き、シール
ド掘進機自体は第４図のシールド掘進機と同じ動作を行
うものとする。

図において、１２は推進ジヤツキ５の先端に取り付けら
れていたて楔形状の部材で、掘進方向と反対側の斜辺に
位置センサ１２０が取り付けられている。この位置セン
サ１２０はセグメント６との接点におけるセンサたけが
働き、その位置信号をもとに演算手段であるクリアラン
ス測定器９でテールクリアランスを算出し、その算出値
に応じて図示されていないコンピューターにより所定の
処理、制御を行う。

第２図に位置センサの具体的構成例を示す、第２図は楔
形状部材に配置された位置センサの一例を示す図である
０図において、１２１はセグメントと接触するセグメン
ト接触面で導電性ゴムで形成されている。１２２はプリ
ント基板で、センサとなる導体部１２３が斜辺方向に配
列している。

１２４は信号線で、セグメントが図の矢印Ｂ方向に圧力
をくわえるとその圧力点の下に位置する導体部が位置信
号を発し、この信号線１２４を介してクリアランス測定
器９に送られて演算される。

次に、第１図〜第３図を用いて本発明の詳細な説明する
。第３図は楔形状部材の要部を示す図である。まず、推
進ジヤツキ５をＯＮにして、楔形状部材１２を既設セグ
メント６に接触させる。このとき、第３図のセグメント
接触面の一点に圧力がかかり、その下に位置するセンサ
が反応し信号を出力し信号線１２４がらクリアランス測
定器９に送られる。このとき、第３図で位置センサによ
りｐの部分の距離が分かるので、楔形状部材１２のテー
ル部に垂直な一辺の長さをＫ、斜辺とこの辺とで挾む角
をαとすると、クリアランス測定器９の演算部により図
のＸの長さは、ｘ＝に−ｐｃｏｓα と算出される。また、テール部３の厚さをａ、セグメン
ト６の接点から内壁までの高さをｂとすると（これらは
既知の値）、テールクリアランスは、ｘ−ｂ＝に−ＰＣ
Ｏ８（Ｚ−ｂにより求まり、セグメント６の外壁と土壁１１との距離
りは、Ｌ＝ｘ＋ａ−ｂ＝に−ｐｃｏｓα＋ａ−ｂとなる。この
後、この算出値が図示されていない管理コンピューター
に送られ、所定の処理、制御が行われる。

このように、位置センサを用いて幾何学的に簡単にテー
ルクリアランスを計測することかできる６尚、楔形状部
材と推進ジヤツキとは単に接触させる場合のほか、推進
ジヤツキと楔形状部材の接合部にフレキシブルジヨイン
トを用いて楔形状部材を可動にしてもよい。

〈発明の効果〉以上詳細に説明したように、本発明においては、このよ
うにジヤツキの先端に取りイ」けら）圭、セグメントと
の接触面に位置センサが配置された楔形状部材を用いて
簡単にテールクリアランスの算出が行えるようにしたな
めに、掘進しながら随時テールクリアランスを計測する
ことができる。また、コンピューターに接続してオンラ
インで計測できるようにしたために、直線、曲線掘削時
のクリアランス幅が測定でき、掘進時に停止させて測定
することがなくなり、最適セグメントの組み立てを実現
できる。さらにまた、従来のようなはがねを用いた場合
と異なり、土壁に非接触で計測が行えるので、安価であ
りかつ掘進機のローリングなどでの水没時にも影響を与
えずに測定することができる。その上、計測されたテー
ルクリアランスの距離、またはセグメントと土壁との距
離に応じて、シールド掘進機の動作の抑制、乳固材の調
整を行うことができるので掘進機の破損防止、乳固材の
過剰注入防止を実現することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るテールクリアランス計測装！の−
・実施例を示す構成断面図、第２図は位置センサの構成
例を示す図、第３図は楔形状部材の要部を示す図、第４
図は従来のシールド掘進機の一例を示す構成断面図、第
５図は従来のクリアランス計測装置の一例を示す構成断
面図である。第１区１・・・シールド掘進＠３・・・テール部５・・・推進
ジヤツキ　　　６・・・セグメント９・・・クリアラン
ス測定器１・・・土壁２・・・楔形状部材２０・・・位置センサ　】２１・・・セグメント接触面
２２・・・プリント基板１２３・・・導＃部２４・・・
信号線第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁
に沿って組立てられるセグメントの外壁と、前記シール
ド掘進機のテール部の内壁との間で形成されるテールク
リアランスを計測するテールクリアランス計測装置にお
いて、一辺が前記テール部に接触し、斜辺がセグメントに接触
するように設置される楔形状部材と、この楔形状部材の
斜辺部に配列された位置センサと、この位置センサからの信号を入力し、セグメントに接触
する位置を識別するとともに所定の演算を行うテールク
リアランスを算出する演算手段と、を具備したことを特
徴とするテールクリアランス計測装置。
（２）前記演算手段は次式の演算を行ってテールクリア
ランスＴＬを算出することを特徴とする請求項（１）記
載のテールクリアランス計測装置。Ｔ＿Ｌ＝Ｋ−ｐｃｏｓα＋ａ−ｂ但し、ｋ：楔形状部材のテール部と垂直な辺の長さ、ｐ：楔形状部材のテール部に接しない頂点からセグメントの接点までの距離、 α：楔形状部材のテール部に垂直な辺と斜辺とでなす角、ａ：テール部の厚さ、ｂ：楔形状部材とセグメントの接点からセグメントの外壁までの高さ、であるとする。