JPH05149083A - Buried substance locator in shield excavator - Google Patents

Buried substance locator in shield excavator

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Publication number
JPH05149083A
JPH05149083A JP30952091A JP30952091A JPH05149083A JP H05149083 A JPH05149083 A JP H05149083A JP 30952091 A JP30952091 A JP 30952091A JP 30952091 A JP30952091 A JP 30952091A JP H05149083 A JPH05149083 A JP H05149083A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
buried object
coil
coils
cutter head
shield
Prior art date
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Pending
Application number
JP30952091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Hiraoka
和志 平岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanadevia Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Zosen Corp, Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Zosen Corp
Priority to JP30952091A priority Critical patent/JPH05149083A/en
Publication of JPH05149083A publication Critical patent/JPH05149083A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 シールド本体1の前部に回転自在に設けられ
たカッタヘッド2の外周部に、導電体が複数回巻き付け
られてなる第1のコイル11と、カッタヘッド1にその半
径方向に沿って複数個並べられた第2のコイル12と、こ
れら各コイル11,12 からの検出信号を入力するとともに
埋設物3の位置を演算する演算処理装置6とから構成し
たシールド掘進機における埋設物探査装置である。 【効果】 金属製の埋設物をコイルを使用してその位置
を検出するようにしたので、音波、電波などを使用した
装置に比べて、前方地山の土質状態に影響されることな
く、しかも複雑な信号処理も必要とせずに金属製の埋設
物だけを確実にかつ迅速に検出することができる。
(57) [Summary] [Structure] A first coil 11 formed by winding a conductor a plurality of times around the outer periphery of a cutter head 2 rotatably provided in the front part of the shield body 1 and the cutter head 1. A shield excavation comprising a plurality of second coils 12 arranged along the radial direction and an arithmetic processing unit 6 for inputting detection signals from the coils 11 and 12 and calculating the position of the buried object 3. It is the buried object exploration device in the machine. [Effect] Since the position of the metal-made buried object is detected by using a coil, compared to a device using sound waves, radio waves, etc., it is not affected by the soil condition of the front ground and It is possible to reliably and quickly detect only a metallic buried object without requiring complicated signal processing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機におけ
る埋設物探査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a buried object exploration device in a shield machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シールド掘進機によりトンネルを
掘削する場合、掘削作業の安全を図るため、または2台
のシールド掘進機によりトンネルを並行して掘削する場
合における両シールド掘進機間の距離の計測などを目的
として、音波または電波を地中に発射して、地中に障害
となる埋設物が存在しているかどうかを調べていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, when excavating a tunnel with a shield machine, the distance between both shield machines is increased in order to ensure the safety of excavation work, or when excavating a tunnel in parallel with two shield machines. For the purpose of measurement, etc., sound waves or radio waves were emitted into the ground to check whether there was an obstructive buried object in the ground.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うに、音波または電波を使用する探査装置によると、障
害となる埋設物だけではなく、土質の不均一性からも音
波または電波の反射が生じるとともに、これらの受信信
号にはノイズ成分が多く、このため信号処理を行なって
も、埋設物であるかどうかの判定が困難であるという問
題があった。
However, according to the exploration device using sound waves or radio waves as in the above-mentioned conventional method, the sound waves or radio waves are reflected not only by the buried object which is an obstacle but also by the non-uniformity of the soil. In addition to the occurrence, there are many noise components in these received signals, so that there is a problem that it is difficult to determine whether or not it is an embedded object even if signal processing is performed.

【0004】そこで、本発明は上記問題を解消し得るシ
ールド掘進機における埋設物探査装置を提供することを
目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a buried object exploration device in a shield machine which can solve the above problems.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のシールド掘進機における埋設物探査装置
は、シールド本体の前部に回転自在に設けられたカッタ
ヘッドの外周部に、導電体が複数回巻き付けられてなる
第1のコイルと、上記カッタヘッドにその半径方向に沿
って複数個並べられた第2のコイルと、これら各コイル
からの検出信号を入力するとともに埋設物の位置を演算
する演算処理装置とから構成したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the buried object exploration device in a shield machine according to the present invention is provided with a conductor on the outer peripheral portion of a cutter head rotatably provided on the front portion of a shield body. A plurality of turns of the first coil, a plurality of second coils arranged in the cutter head along the radial direction thereof, a detection signal from each of these coils, and a position of an embedded object. It is composed of an arithmetic processing unit for performing arithmetic operations.

【0006】[0006]

【作用】上記の構成によると、シールド本体が地山前方
の金属製の埋設物に接近すると、まず第1のコイルによ
りそのことが検出されるとともに、演算処理装置により
埋設物までの距離が求められ、さらにシールド本体が埋
設物に近づくと、今度は半径方向に複数個設けられた第
2のコイルにより埋設物が検出されるとともに、やはり
演算処理装置により、鉛直面内における位置が求められ
る。
According to the above construction, when the shield body approaches the metal-made buried object in front of the natural ground, the first coil detects that and the arithmetic processing unit determines the distance to the buried object. Then, when the shield body further approaches the buried object, the buried objects are detected by the second coils provided in plural numbers in the radial direction, and the position in the vertical plane is also obtained by the arithmetic processing unit.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図4に基づ
き説明する。図1および図2において、1は地山前方に
埋設している埋設物、特に金属性の埋設物3を探査し得
る埋設物探査装置4を具備したシールド掘進機のシール
ド本体で、その前部には掘削用のカッタヘッド2が回転
自在に設けられるとともに、このカッタヘッド2には、
地山前方の埋設物を検出するための検出部5が設けら
れ、またシールド本体2側には、この検出部5からの検
出信号を入力して、埋設物の大きさ、種類などを演算す
るための演算処理装置6が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a shield main body of a shield machine equipped with an embedded object exploring device 4 capable of exploring an embedded object, particularly a metallic embedded object 3, which is buried in front of the rock, and its front portion. The cutter head 2 for excavation is rotatably provided in the
A detection unit 5 for detecting an embedded object in front of the ground is provided, and a detection signal from the detector 5 is input to the shield body 2 side to calculate the size, type, etc. of the embedded object. An arithmetic processing unit 6 is provided for this purpose.

【0008】上記検出部5は、カッタヘッド2の外周部
に、導電体(例えば、銅線)が複数回巻き付けられてな
る非常に径の大きい第1のコイル(図3参照)11と、
カッタヘッド2の所定位置の半径方向に沿って多数配置
されるとともに、例えば銅線により形成された非常に径
の小さい第2のコイル(図4参照)12とから構成され
ており、また上記各第2のコイル12は、そのコイル軸
心方向がシールド本体1の軸心方向と平行となるよう
に、すなわち前後方向となるように配置されている。な
お、図3および図4の矢印a,bはシールド掘進機の進
行方向(シールド本体の軸心方向)を示している。
The detecting section 5 has a first coil (see FIG. 3) 11 having a very large diameter, which is formed by winding a conductor (for example, a copper wire) around the cutter head 2 a plurality of times.
A large number of cutter heads 2 are arranged along a radial direction at predetermined positions, and are composed of a second coil 12 (see FIG. 4) having a very small diameter formed of, for example, a copper wire. The second coil 12 is arranged so that its coil axis direction is parallel to the axis direction of the shield body 1, that is, the front-back direction. The arrows a and b in FIGS. 3 and 4 indicate the traveling direction of the shield machine (the axial direction of the shield body).

【0009】そして、上記第1のコイル11および各第
2のコイル12の両端部は、それぞれシールド本体2側
に設けられた演算処理装置6の入力部に接続されてい
る。なお、上記各コイル11,12自体は、金属以外の
物質により覆われて保護されている。
Both ends of the first coil 11 and each of the second coils 12 are connected to the input section of the arithmetic processing unit 6 provided on the shield body 2 side. The coils 11 and 12 themselves are covered and protected by a substance other than metal.

【0010】次に、埋設物の探査方法について説明す
る。本実施例における探査方法は、シールド本体1が地
山前方の障害となる金属製の埋設物3に接近すると、カ
ッタヘッド2に設けられた第1および第2のコイル1
1,12のインダクタンスが変化するのを利用したもの
である。
Next, a method for exploring buried objects will be described. According to the exploration method in this embodiment, when the shield body 1 approaches the buried object 3 made of metal, which is an obstacle in front of the ground, the first and second coils 1 provided in the cutter head 2 are provided.
It utilizes that the inductance of 1 and 12 changes.

【0011】すなわち、埋設物が存在しない場合には、
コイルのインダクタンスLは下記式のように表され
る。 L=(μ0 +χm )×n2 ×m×s・・・・ また、埋設物に接近した場合には、その影響により、コ
イルのインダクタンスLは下記式のように表される。
That is, when there is no buried object,
The inductance L of the coil is expressed by the following equation. L = (μ 0 + χ m ) × n 2 × m × s ... Further, when an embedded object is approached, due to its influence, the inductance L of the coil is expressed by the following equation.

【0012】 L=(μ0 +χm +χo )×n2 ×m×s・・・・ なお、上記各式中、 L :コイルのインダクタンス μ0 :真空中における透磁率 χm :シールド掘進機の磁化率 χo :埋設物の磁化率 n :単位長さ当たりのコイルの巻数 m :コイルの長さ(図3参照) s :コイルの断面積(図3参照) をそれぞれ表す。L = (μ 0 + χ m + χ o ) × n 2 × m × s ... where L is the inductance of the coil, μ 0 is the permeability in vacuum, and χ m is the shield machine. Magnetic susceptibility χ o : Magnetic susceptibility of buried object n: Number of turns of coil per unit length m: Coil length (see FIG. 3) s: Cross-sectional area of coil (see FIG. 3)

【0013】上記式および式より、埋設物3の磁化
率(χo )が求められる。ところで、この磁化率(χ
o )は、埋設物3の材質、大きさ、埋設物までの距離
(d)に関係しているため(例えば水道管、電線管、建
築物の基礎などの埋設物の材質、大きさが予め分かって
いる)、この磁化率(χo )に基づき、埋設物3までの
距離(d)を求めることができる。
From the above equation and equation, the magnetic susceptibility (χ o ) of the buried object 3 can be obtained. By the way, this magnetic susceptibility (χ
o ) is related to the material and size of the buried object 3 and the distance (d) to the buried object (for example, the material and size of the buried object such as a water pipe, conduit tube, building foundation, etc. It is known) that the distance (d) to the buried object 3 can be obtained based on this magnetic susceptibility (χ o ).

【0014】したがって、カッタヘッド2に設けられた
第1のコイル11により、地中前方の埋設物3までの距
離(d)を検出することができ、また半径方向で多数設
けられた第2のコイル12により、シールド本体1中心
からの半径距離(r)を検出することができ(最も感度
が強く検出された第2のコイルまでの半径距離であ
る)、この半径距離(r)と最も感度が強く検出された
カッタヘッド2の回転角度(θ)とから、シールド本体
1の中心軸に対する埋設物3の位置を求めることができ
る。
Therefore, the first coil 11 provided on the cutter head 2 can detect the distance (d) to the buried object 3 in front of the ground, and a large number of second coils provided in the radial direction. With the coil 12, the radial distance (r) from the center of the shield body 1 can be detected (the radial distance to the second coil having the highest sensitivity is detected), and this radial distance (r) and the maximum sensitivity can be detected. The position of the embedded object 3 with respect to the central axis of the shield body 1 can be obtained from the rotation angle (θ) of the cutter head 2 at which is strongly detected.

【0015】すなわち、演算処理装置6により、シール
ド本体1のカッタヘッド2前面から埋設物3までの水平
距離(d)およびシールド本体1の中心軸からの鉛直面
内における位置が得られ、確実に埋設物3の位置を知る
ことができる。
That is, the arithmetic processing unit 6 obtains the horizontal distance (d) from the front surface of the cutter head 2 of the shield body 1 to the embedded object 3 and the position within the vertical plane from the central axis of the shield body 1 and surely. The position of the buried object 3 can be known.

【0016】なお、第2のコイル12を配置したのは、
非常に径が大きい第1のコイル11だけを使用した場
合、そのコイル断面内での磁束が均一となり、埋設物3
の鉛直面内での位置が判断できないからである。
The second coil 12 is arranged as follows.
When only the first coil 11 having an extremely large diameter is used, the magnetic flux in the coil cross section becomes uniform, and the buried object 3
This is because it is not possible to determine its position in the vertical plane.

【0017】また、径が非常に小さい第2のコイル12
の検出し得る距離は、径が非常に大きい第1のコイル1
1に対して短いが、埋設物3の鉛直面内における位置
は、シールド掘進機が埋設物3に近づいてから検出して
も、充分だからである。
Further, the second coil 12 having a very small diameter
The detectable distance of the first coil 1 is very large.
Although it is shorter than 1, the position of the buried object 3 in the vertical plane is sufficient even if it is detected after the shield machine approaches the buried object 3.

【0018】このような探査装置によると、音波、電波
などを使用する場合に比べて、前方地山の土質状態に影
響されることなく、また複雑な信号処理も必要とせずに
金属だけを確実に検出することができ、したがってシー
ルド掘進機による掘削時に、切断した場合に多大な被害
が予想される水道管、高圧電線管は勿論のこと、その他
鉄筋を多数含んでいる高層ビルの基礎などの構造物で
も、正確にかつ迅速に検出することができる。
According to such an exploration device, as compared with the case of using sound waves, radio waves, etc., only the metal is assured without being affected by the soil condition of the forward ground and without requiring complicated signal processing. Therefore, not only water pipes and high-voltage conduits that can cause significant damage when cut when excavating with a shield machine, but also the foundations of high-rise buildings that contain many other reinforcing bars, etc. Even a structure can be detected accurately and quickly.

【0019】また、上記実施例の構成においては、コイ
ルの部分が、金属以外の材料で密閉されているため、防
水性を必要とする作業環境に適しており、例えば土木工
事現場などに最適である。
Further, in the structure of the above embodiment, since the coil portion is sealed with a material other than metal, it is suitable for a work environment that requires waterproofness, and is suitable for, for example, a construction site. is there.

【0020】さらに、上記実施例の構成において、金属
製の埋設物に反応するコイルだけではなく、他の種々の
物体に反応する音波、電波などを使用した装置と組み合
わせることにより、例えば埋設物が岩石か、人工物かの
判別も行うことができる。
Furthermore, in the structure of the above-mentioned embodiment, by combining not only a coil that reacts with a metallic buried object but also a device that uses sound waves, radio waves, etc. that react with various other objects, for example, It is also possible to distinguish between rocks and artifacts.

【0021】ところで、上記実施例においては、各コイ
ルのインダクタンスを検出することにより、埋設物まで
の距離および鉛直面内における位置を求めたが、例えば
コイルの抵抗成分、流れる電流、電流−電圧の位相差、
障害物の渦電流損失などの同一物理現象によって変化す
るパラメータを検出するようにしてもよい。
In the above embodiment, the distance to the buried object and the position in the vertical plane are obtained by detecting the inductance of each coil. For example, the resistance component of the coil, the flowing current, and the current-voltage Phase difference,
A parameter that changes due to the same physical phenomenon such as eddy current loss of an obstacle may be detected.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、シ
ールド本体のカッタヘッドの外周部に第1のコイルを設
けるとともに、カッタヘッドの半径方向に沿って複数個
の第2のコイルを設け、かつこれら両コイルからの検出
信号に基づき、埋設物の位置を演算処理装置により求め
るようにしたので、音波、電波などを使用した装置に比
べて、前方地山の土質状態に影響されることなく、しか
も複雑な信号処理も必要とせずに金属製の埋設物だけを
確実にかつ迅速に検出することができる。
As described above, according to the structure of the present invention, the first coil is provided on the outer peripheral portion of the cutter head of the shield body, and the plurality of second coils are provided along the radial direction of the cutter head. Moreover, since the position of the buried object is determined by the arithmetic processing unit based on the detection signals from both of these coils, the soil condition of the front ground is affected compared to the device using sound waves or radio waves. In addition, it is possible to reliably and quickly detect only the metallic buried object without requiring complicated signal processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるシールド掘進機の概
略全体側面図である。
FIG. 1 is a schematic overall side view of a shield machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例におけるシールド本体のカッタヘッド
に配置されたコイルの正面図である。
FIG. 2 is a front view of a coil arranged in the cutter head of the shield body in the embodiment.

【図3】同実施例における第1のコイルを示す模式図で
ある。
FIG. 3 is a schematic view showing a first coil in the same example.

【図4】同実施例における第2のコイルを示す模式図で
ある。
FIG. 4 is a schematic view showing a second coil in the same example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールド本体 2 カッタヘッド 3 埋設物 4 埋設物探査装置 5 検出部 6 演算処理装置 11 第1のコイル 12 第2のコイル 1 shield main body 2 cutter head 3 buried object 4 buried object exploration device 5 detection unit 6 arithmetic processing device 11 first coil 12 second coil

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シールド本体の前部に回転自在に設けられ
たカッタヘッドの外周部に、導電体が複数回巻き付けら
れてなる第1のコイルと、上記カッタヘッドにその半径
方向に沿って複数個並べられた第2のコイルと、これら
各コイルからの検出信号を入力するとともに埋設物の位
置を演算する演算処理装置とから構成したことを特徴と
するシールド掘進機における埋設物探査装置。
1. A first coil formed by winding a conductor a plurality of times around an outer peripheral portion of a cutter head rotatably provided on a front portion of a shield body, and a plurality of the coils on the cutter head along a radial direction thereof. A buried object exploration device in a shield machine, comprising: second coils arranged in a line; and a processing device for inputting detection signals from these coils and calculating the position of the buried object.
JP30952091A 1991-11-26 1991-11-26 Buried substance locator in shield excavator Pending JPH05149083A (en)

Priority Applications (1)

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JP30952091A JPH05149083A (en) 1991-11-26 1991-11-26 Buried substance locator in shield excavator

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JP30952091A JPH05149083A (en) 1991-11-26 1991-11-26 Buried substance locator in shield excavator

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012251932A (en) * 2011-06-06 2012-12-20 Yasuda Engineering Kk Obstacle exploration device of excavator and obstacle exploration method of excavator
JP2013092531A (en) * 2012-12-28 2013-05-16 Yasuda Engineering Kk Obstruction probing apparatus and obstruction probing method for boring machine

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