JPH04363500A - シールド掘削機の掘削管理方法 - Google Patents

シールド掘削機の掘削管理方法

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JPH04363500A
JPH04363500A JP13787691A JP13787691A JPH04363500A JP H04363500 A JPH04363500 A JP H04363500A JP 13787691 A JP13787691 A JP 13787691A JP 13787691 A JP13787691 A JP 13787691A JP H04363500 A JPH04363500 A JP H04363500A
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earth
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belt conveyor
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Teruyuki Mori
輝幸 森
Hiroya Hanada
花田 洋也
Mitsuharu Inoue
光治 井上
Kiyoshi Miyahara
宮原 清始
Kazuo Matsubara
和夫 松原
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Konoike Construction Co Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Konoike Construction Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,シールド掘削機の掘削
管理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の泥土圧式シールド掘削機は,チヤ
ンバー内の土圧により排土量を計測して,掘削管理を行
うか,排土重量により排土体積を推測して,この値とチ
ヤンバー内の土圧とにより排土量を計測して,掘削管理
を行うようにしている。これら従来の掘削管理方法は,
定量的な設計掘削量との対比ができず,堀り過ぎによる
切羽崩壊が発生していた。この問題を解決するため,特
開昭62ー174498号公報,特開昭62ー2987
23号公報,特開昭62ー265514号公報に記載し
ているように,シールド掘削機内の排土用ベルトコンベ
ア上の掘削土の断面形状を断面形状測定装置により測定
して,排土される掘削土の体積を計測する計測方法が提
案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし,これらの計測
方法は,全て排土量のみを計測するようにしており,こ
の計測値を使って如何に掘削管理を行うかという点が欠
落している。また上記各計測方法のうち,特開昭62ー
174498号公報に記載の計測方法は,シールド掘削
機内の排土用ベルトコンベアを定速搬送させるようにし
ているが,実際には,シールド掘削機内で搬送土砂量が
変動するので,排土用ベルトコンベアを定速搬送させる
のは困難である。
【0004】また特開昭62ー298723号公報に記
載の計測方法は,排土用ベルトコンベアの搬送速度を速
度検出センサーにより検出しているが,スキヤンタイム
が増加する上に,速度検出センサーの検出誤差,計算誤
差が加わって,計測誤差が大きくなる。また排土用ベル
トコンベア上の掘削土の横断面積を光切断法により検出
しているが,光切断法は,掘削土砂の表面に対する入射
光とITVカメラで認識される反射光とを適当な傾き角
度を保って検出するものであり,掘削土を斜めから見る
ので,掘削土が平らな状態で連続的に送られている場合
は,問題がないが,山谷状で送られている場合,谷の部
分が山の部分で遮られて,計測不能になる。
【0005】また特開昭62ー265514号公報に記
載のものは,排土用ベルトコンベア上の掘削土の表面を
表面整形機により平坦化するようにしているが,この方
式は,或る限られた土質のものにしか適用できない。そ
の理由は,砂礫の場合,板状の整形板を上から押し付け
るだけでは,排土用ベルトコンベア上の掘削土を平坦化
できない。また粘度やシルトの場合には,整形板が大き
な抵抗になる上に,土砂が整形板に付着して,使用不能
になる。
【0006】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり, その目的とする処は, 掘削状況を最適な状
態に管理できるシールド掘削機の掘削管理方法を提供し
ようとする点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに,本発明は,シールド掘削機内の排土用ベルトコン
ベア上を搬送される掘削土の横断面形状を間隔を置いて
設置したレーザーセンサーにより検知するとともに,同
排土用ベルトコンベアのベルト一定量移動検出センサー
からのパルス信号によりベルト一定量移動当たりの土砂
体積を累積して,掘削土砂の体積を算出し,この算出し
た掘削土砂体積を別途計算若しくは設定した土砂の体積
変化率で除することにより推定される地山体積と,ジヤ
ツキストローク検出センサーから入力されるジヤツキス
トローク値から計算される計画値とをジヤツキストロー
ク毎に相互に比較対比することを特徴としている。
【0008】
【作用】本発明のシールド掘削機の掘削管理方法は前記
のように構成されており,シールド掘削機内の排土用ベ
ルトコンベア上を搬送される掘削土の横断面形状を間隔
を置いて設置したレーザーセンサーにより検知するとと
もに,同排土用ベルトコンベアのベルト一定量移動検出
センサーからのパルス信号によりベルト一定量移動当た
りの土砂体積を累積して,掘削土砂の体積を算出し,こ
の算出した掘削土砂体積を別途計算若しくは設定した土
砂の体積変化率で除することにより推定される地山体積
と,ジヤツキストローク検出センサーから入力されるジ
ヤツキストローク値から計算される計画値とをジヤツキ
ストローク毎に相互に比較対比して,掘削管理を行う。
【0009】
【実施例】次に本発明の掘削管理方法の実施に使用する
シールド掘削機の構成例を図1乃至図7により説明する
と,図1の1がシールド掘削機本体,2が同シールド掘
削機本体1の前部内に設置したスクリユーコンベアであ
る。図1の3が同スクリユーコンベア2の搬送方向下流
側端部からシールド掘削機本体1の後部にかけて設けた
排土用ベルトコンベア,図1,図4〜図7の4が同排土
用ベルトコンベア3の近くに設置したレーザーセンサー
,5が同レーザーセンサー4に接続した変換器である。
【0010】図4,及び図5,6は,レーザーセンサー
4の具体例を示している。図4の場合には,複数個のレ
ーザーセンサー4を門型架台4a上に排土用ベルトコン
ベア3の巾方向に間隔を置いて縦向きに設置している。 図5,6の場合には,複数個のレーザーセンサー4を門
型架台4a上に排土用ベルトコンベア3の巾方向に間隔
を置いて横向きに設置し,ミラー4bをこれらレーザー
センサー4に対向して設置している。上記何れの場合に
も,各レーザーセンサー4からのレーザー光を排土用ベ
ルトコンベア3上の掘削土へ照射し,また同掘削土から
の反射光を各レーザーセンサー4で受けて,これを変換
器5へ送り,ここでレーザーセンサー4から掘削土(排
土用ベルトコンベア3上の掘削土)までの距離データに
変換するようになっている。
【0011】なお各レーザーセンサー4は,門型架台4
a上に,排土用ベルトコンベア3に対する距離,及び角
度を調整し得るように取付けられている。また図5,6
のレーザーセンサー4は,小口径シールド掘削機のよう
に排土用ベルトコンベア3とトンネル内径との距離が小
さいシールド掘削機に適用して有効である。このレーザ
ーセンサー4は,その数が多い程,排土用ベルトコンベ
ア3上を搬送される掘削土の横断面形状を正確に計測で
きるが,数の多い分,演算時間が長くなり,搬送方向切
断ピツチが粗になって,計測精度を総合的に向上でき難
い。そのため,レーザーセンサー4の数は,必要最小限
であることが望ましい。また常に等間隔に配置する必要
はなく,予想される掘削土の土質に対して変化させるこ
とが精度を向上する上では望ましい。
【0012】また図1,図7の6がベルト一定量移動検
出センサーであり,同ベルト一定量移動検出センサー6
には,公知のエンコーダ等を使用し,排土用ベルトコン
ベア3のプーリに直接または減速機や変速機を介して取
付けている。同ベルト一定量移動検出センサー6の分解
能は,排土用ベルトコンベア3が定常運転時に出すパル
ス信号のサイクルタイムが中央制御装置の1スキヤンの
計算時間よりもうも大きくなるように設定する。このパ
ルス信号により,中央制御装置に割り込み処理を行って
,時々刻々の排土体積及びその累積値を計算する。
【0013】図1の7がシールド推進用ジヤツキ,図1
,図7の8が同シールド推進用ジヤツキ7のストローク
検出センサー,9が同ストローク検出センサー8と上記
変換器5と上記ベルト一定量移動検出センサー6と掘削
管理装置11とに接続した演算装置であり,同演算装置
9には,変換器5により処理した排土表面までの距離デ
ータ,ベルト一定量移動検出センサー6からのパルス信
号,及びストローク検出センサー8からのジヤツキスト
ロークデータが入力される。10がパネルデイスプレー
である。
【0014】次に本発明のシールド掘削機の掘削管理方
法を具体的に説明する。シールド掘削機により掘削した
掘削土をスクリユーコンベア2→排土用ベルトコンベア
3→シールド掘削機本体1後側のトロツコまたは土砂ホ
ツパー(何れも図示せず)へ搬送する。このとき,変換
器5からの距離データ(レーザーセンサー4から排土用
ベルトコンベア3上の掘削土までの距離データ)と,ベ
ルト一定量移動検出センサー6からのパルス信号と,ス
トローク検出センサー8からのジヤツキストロークデー
タとを演算装置9へ入力する。この演算装置9には,レ
ーザーセンサー4から排土用ベルトコンベア3表面まで
の距離データを予め入力しており,この予め入力してい
る距離データから変換器5で求めた上記距離データを差
し引いて,排土用ベルトコンベア3の掘削土の高さを求
める。
【0015】このとき,排土用ベルトコンベア3の巾方
向に設置した各レーザーセンサー4間の距離も判ってい
るので,これらの数値を使って,排土用ベルトコンベア
3により送られている掘削土の排土量を一定距離毎に算
出する。この排土量と上記ベルト一定量移動検出センサ
ー6からのパルス信号とにより排土累積値を求める。ま
た演算装置9は,上記ストローク検出センサー8からの
ジヤツキストロークデータを使って,掘削した地山体積
を算出する。
【0016】この演算装置9の算出結果(排土累積値及
びジヤツキストローク値)をパネルデイスプレー10に
推定値として表示する。図2,図3は,パネルデイスプ
レー10の表示例である。図2は,縦軸に排土累積値,
横軸にジヤツキストローク値をとり,ベルト一定量移動
検出センサー6からのパルス信号毎に排土断面積にベル
ト一定移動量を乗じて,体積値を計算して,累計したも
のを一定時間毎に棒グラフとして表示している。その際
,別途計測若しくは地質より推定した土砂の体積変化率
(フケ率)に地山体積を乗じて求めた掘削管理線(計画
値)を表示して,この計画値と排土累計値とをシールド
推進用ジヤツキ7の作動毎に比較する。また演算装置9
の算出結果を掘削管理装置(例えばパソコン)11にも
入力し,データベースとして構築して施工管理に活用す
る。
【0017】図3は,縦軸に時間当たり排土量,横軸に
掘削時間をとって,排土量の連続変化を表示している。
【0018】
【発明の効果】本発明のシールド掘削機の掘削管理方法
は前記のようにシールド掘削機内の排土用ベルトコンベ
ア上を搬送される掘削土の横断面形状を間隔を置いて設
置したレーザーセンサーにより検知するとともに,同排
土用ベルトコンベアのベルト一定量移動検出センサーか
らのパルス信号によりベルト一定量移動当たりの土砂体
積を累積して,掘削土砂の体積を算出し,この算出した
掘削土砂体積を別途計算若しくは設定した土砂の体積変
化率で除することにより推定される地山体積と,ジヤツ
キストローク検出センサーから入力されるジヤツキスト
ローク値から計算される計画値とをジヤツキストローク
毎に相互に比較対比するので,掘削状況を最適な状態に
管理できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の本発明のシールド掘削機の掘削管理方
法の実施に使用する掘削管理装置の構成例を示す縦断側
面図である。
【図2】パネルデイスプレイの出力例(ジヤツキストロ
ーク−排土量)を示す説明図である。
【図3】パネルデイスプレイの他の出力例(掘削時間−
時間当排土量)を示す説明図である。
【図4】レーザーセンサーの一例を示す正面図である。
【図5】レーザーセンサーの他の例を示す側面図である
【図6】同レーザーセンサーの拡大側面図である。
【図7】前記掘削管理装置の系統図である。
【符号の説明】
1    シールド掘削機 2    スクリユーコンベア 3    排土用ベルトコンベア 4    レーザーセンサー 5    変換器 6    ベルト一定量移動検出センサー7    シ
ールド推進用ジヤツキ 8    ストローク検出センサー 9    演算装置 10  パネルデイスプレイ 11  掘削管理装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  シールド掘削機内の排土用ベルトコン
    ベア上を搬送される掘削土の横断面形状を間隔を置いて
    設置したレーザーセンサーにより検知するとともに,同
    排土用ベルトコンベアのベルト一定量移動検出センサー
    からのパルス信号によりベルト一定量移動当たりの土砂
    体積を累積して,掘削土砂の体積を算出し,この算出し
    た掘削土砂体積を別途計算若しくは設定した土砂の体積
    変化率で除することにより推定される地山体積と,ジヤ
    ツキストローク検出センサーから入力されるジヤツキス
    トローク値から計算される計画値とをジヤツキストロー
    ク毎に相互に比較対比することを特徴としたシールド掘
    削機の掘削管理方法。
JP13787691A 1991-06-10 1991-06-10 シールド掘削機の掘削管理方法 Expired - Lifetime JPH081118B2 (ja)

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