JPH06100077B2 - シールド工法における押出・空隙量の算出方法 - Google Patents
シールド工法における押出・空隙量の算出方法Info
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- JPH06100077B2 JPH06100077B2 JP1221533A JP22153389A JPH06100077B2 JP H06100077 B2 JPH06100077 B2 JP H06100077B2 JP 1221533 A JP1221533 A JP 1221533A JP 22153389 A JP22153389 A JP 22153389A JP H06100077 B2 JPH06100077 B2 JP H06100077B2
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
- E21D9/004—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines using light beams for direction or position control
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はシールド工法における押出・空隙量の算出方
法に関する。
法に関する。
従来の技術 シールド工法においては、シールド機の掘進に伴いシー
ルド機の前後の重量差、推進ジャッキの稼働状態或いは
フェースカッタの回転方向地山の状態等の要因により大
なり小なり蛇行を生じ、この蛇行により、シールド機の
外周面に押出・空隙部が発生する。
ルド機の前後の重量差、推進ジャッキの稼働状態或いは
フェースカッタの回転方向地山の状態等の要因により大
なり小なり蛇行を生じ、この蛇行により、シールド機の
外周面に押出・空隙部が発生する。
そしてこの押出・空隙部の発生により、地表面沈下を生
じたり、地下埋設構造物に影響を与えたりするので、こ
れを裏込め注入等により充填することが行われている。
じたり、地下埋設構造物に影響を与えたりするので、こ
れを裏込め注入等により充填することが行われている。
発明が解決しようとする課題 ところで従来はこのような押出・空隙部の空隙量を正確
に算出する方法がなく、したがってその充填に必要な裏
込め注入量を正確に決定することができない等施工管理
が正常に行われにくいという問題がある。
に算出する方法がなく、したがってその充填に必要な裏
込め注入量を正確に決定することができない等施工管理
が正常に行われにくいという問題がある。
そこでこの発明の目的は、前記押出・空隙量が正確に算
出できて、施工管理が正常に行われるのに資することの
できる押出・空隙量の算出方法を提供することである。
出できて、施工管理が正常に行われるのに資することの
できる押出・空隙量の算出方法を提供することである。
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、この発明は、シールド機
の後方に位置検出器と、この位置検出器の検出出力が入
力されて位置座標を算出する算出手段とを設け、シール
ド機の外周面上に任意の複数の測定点と、シールド機の
任意の位置に測定基準点とを設定し、シールド機が前回
位置から今回位置へ蛇行して１掘進する場合、位置検出
器は、シールド機が前回位置から今回位置まで移動した
間を基準点の移動軸方向に分割してその分割された一区
間の前後端において、それぞれ複数の測定点の位置と、
測定基準点の位置と、移動量とを計測し、更に算出手段
は、前記計測された複数の測定点の位置をそれぞれに対
応させてシールド機の掘進方向に直角な面内で一区間の
後端位置で計測された前記基準点を原点として同一の座
標上に求めてその座標からシールド機の外周面と地山と
の間に生ずる押出・空隙の面積を算出するとともに、そ
の押出・空隙の面積と、それに対応する前記一区間の距
離とからその一区間の押出・空隙部の体積量を算出し、
同様にして前記分割されたそれぞれの区間の押出・空隙
部の体積量を求めて積分して１掘進区間の押出・空隙部
の総体積量とするものである。
の後方に位置検出器と、この位置検出器の検出出力が入
力されて位置座標を算出する算出手段とを設け、シール
ド機の外周面上に任意の複数の測定点と、シールド機の
任意の位置に測定基準点とを設定し、シールド機が前回
位置から今回位置へ蛇行して１掘進する場合、位置検出
器は、シールド機が前回位置から今回位置まで移動した
間を基準点の移動軸方向に分割してその分割された一区
間の前後端において、それぞれ複数の測定点の位置と、
測定基準点の位置と、移動量とを計測し、更に算出手段
は、前記計測された複数の測定点の位置をそれぞれに対
応させてシールド機の掘進方向に直角な面内で一区間の
後端位置で計測された前記基準点を原点として同一の座
標上に求めてその座標からシールド機の外周面と地山と
の間に生ずる押出・空隙の面積を算出するとともに、そ
の押出・空隙の面積と、それに対応する前記一区間の距
離とからその一区間の押出・空隙部の体積量を算出し、
同様にして前記分割されたそれぞれの区間の押出・空隙
部の体積量を求めて積分して１掘進区間の押出・空隙部
の総体積量とするものである。
作用 シールド機の後方に設けられた位置検出器により、シー
ルド機の位置をこのシールド機の任意の位置に設けた基
準点の任意の点を原点とする座標で求め、シールド機が
前回位置から今回位置へ１掘進したときシールド機の掘
進方向に直角な面内でシールド機の地山と外周面との間
に生ずる押出・空隙の体積を算出するためシールド機が
掘進を開始してから終了まで分割して上記シールド機の
基準点の移動量を前記位置検出器で検出して座標上の変
動量として求め、分割してそれぞれの押出・空隙部の面
積を算出し、シールド機の軸方向の移動量を分割して上
記シールド機の基準点と上記位置検出器から求め、上記
面積を上記シールド機の軸方向に積分して上記各部の体
積量を求める。
ルド機の位置をこのシールド機の任意の位置に設けた基
準点の任意の点を原点とする座標で求め、シールド機が
前回位置から今回位置へ１掘進したときシールド機の掘
進方向に直角な面内でシールド機の地山と外周面との間
に生ずる押出・空隙の体積を算出するためシールド機が
掘進を開始してから終了まで分割して上記シールド機の
基準点の移動量を前記位置検出器で検出して座標上の変
動量として求め、分割してそれぞれの押出・空隙部の面
積を算出し、シールド機の軸方向の移動量を分割して上
記シールド機の基準点と上記位置検出器から求め、上記
面積を上記シールド機の軸方向に積分して上記各部の体
積量を求める。
実 施 例 シールド機の概要は、第１図に示すとおりで、ノールド
機１の外周は、スキンプレート２によって構成され、前
面部分にはフェースカッタ３が装着され、これのフェー
スカッタ３を図示していない駆動装置で回転させながら
地山に押し付けることにより、地山がこのカッタ３で掘
削される。この掘削によるシールド機１の進行方向は矢
印で示す。掘削された土砂は、フェースカッタ３の後方
に設けられたスクリューコンベヤ等（図示せず）より地
山に排出される。掘削された後の空間部にはセグメント
５が配設されてトンネル坑道が構築されてゆく。またフ
ェースカッタ３の先端部には、フェースカッタ３の掘削
円を大きくするためフェースカッタ３の外周より外側を
掘削するコピーカッタ４が内蔵されている。このコピー
カッタ４は、例えばシールド機１を右方向に曲げて進め
ようとする場合右側掘削の際だけコピーカッタ４を突出
させ、その分だけ地山とシールド機１との間に間隙を生
じさせてシールド機１を曲進させるのに使用される。
機１の外周は、スキンプレート２によって構成され、前
面部分にはフェースカッタ３が装着され、これのフェー
スカッタ３を図示していない駆動装置で回転させながら
地山に押し付けることにより、地山がこのカッタ３で掘
削される。この掘削によるシールド機１の進行方向は矢
印で示す。掘削された土砂は、フェースカッタ３の後方
に設けられたスクリューコンベヤ等（図示せず）より地
山に排出される。掘削された後の空間部にはセグメント
５が配設されてトンネル坑道が構築されてゆく。またフ
ェースカッタ３の先端部には、フェースカッタ３の掘削
円を大きくするためフェースカッタ３の外周より外側を
掘削するコピーカッタ４が内蔵されている。このコピー
カッタ４は、例えばシールド機１を右方向に曲げて進め
ようとする場合右側掘削の際だけコピーカッタ４を突出
させ、その分だけ地山とシールド機１との間に間隙を生
じさせてシールド機１を曲進させるのに使用される。
次に、押出・空隙量を計算するため、シールド機１の外
周面と地山との間に生ずる・押出・空隙部の面積計算に
ついて述べる。
周面と地山との間に生ずる・押出・空隙部の面積計算に
ついて述べる。
第２図においてシールド機１は、任意の点０を原点とす
る座標X,Y,Zに対して座標（XA,YA,ZA）及び（XB,YB,
ZB）に位置するシールド機１の前後面中心点からなる基
準点A,Bが置かれる。このようなシールド機１が前回位
置L0から、今回位置L1まで掘進して基準点A,BがC,Dに移
動すると、その座標C,Dは（XC,YC,ZC）及び（XD,YD,
ZD）となる。この座標は便宜上、X,Y軸を水平面とし、
原点０からＹ軸の正の方向を見たときＸ軸の正の方向が
右となり、上方がＺ軸となるように表わされている。
る座標X,Y,Zに対して座標（XA,YA,ZA）及び（XB,YB,
ZB）に位置するシールド機１の前後面中心点からなる基
準点A,Bが置かれる。このようなシールド機１が前回位
置L0から、今回位置L1まで掘進して基準点A,BがC,Dに移
動すると、その座標C,Dは（XC,YC,ZC）及び（XD,YD,
ZD）となる。この座標は便宜上、X,Y軸を水平面とし、
原点０からＹ軸の正の方向を見たときＸ軸の正の方向が
右となり、上方がＺ軸となるように表わされている。
また、シールド機１の座標を、シールド機１の前後面中
心点を基準点A,Bとして決めたが、この座標系では、こ
の基準点をシールド機１のどこに選んでも理論上差し支
えない。しかしシールド機１が円筒形であるために、そ
の円筒形の端面である円の中心に座標点を選べば計算が
容易となる。
心点を基準点A,Bとして決めたが、この座標系では、こ
の基準点をシールド機１のどこに選んでも理論上差し支
えない。しかしシールド機１が円筒形であるために、そ
の円筒形の端面である円の中心に座標点を選べば計算が
容易となる。
第３図は、シールド機１の移動量を座標系で捉える位置
検出装置を示したもので、シールド機１の内側には予め
決められた位置にターゲット７が固定され、このターゲ
ット７にシールド機１の後端より後方に配設されたレー
ザトラシット８のレーザ光Ｋを照射する。このレーザト
ランシット８の位置は一般的な路線測量によって求めら
れる。このレーザ光Ｋの光の方向及び光波距離ｌは、レ
ーザトランシット８で測定され、レーザ光Ｋの当るE,F
を測定してシールド機１の横移動縦移動、角度を測定
し、これらのデータから従来におけると同様にして基準
点A,Bの座標変換量の計算を行なう。
検出装置を示したもので、シールド機１の内側には予め
決められた位置にターゲット７が固定され、このターゲ
ット７にシールド機１の後端より後方に配設されたレー
ザトラシット８のレーザ光Ｋを照射する。このレーザト
ランシット８の位置は一般的な路線測量によって求めら
れる。このレーザ光Ｋの光の方向及び光波距離ｌは、レ
ーザトランシット８で測定され、レーザ光Ｋの当るE,F
を測定してシールド機１の横移動縦移動、角度を測定
し、これらのデータから従来におけると同様にして基準
点A,Bの座標変換量の計算を行なう。
このようなレーザトランシット８の代りにジャイロコン
パス等を用いてもよい。
パス等を用いてもよい。
この発明による面積の計算は、シールド機が１掘進する
間に何回かの掘進距離に分割され、この分割掘進毎に面
積が計算される。
間に何回かの掘進距離に分割され、この分割掘進毎に面
積が計算される。
上記したシールド機の分割掘進について何回分割掘進さ
せ、何回面積計算を行なうか又、それぞれの分割掘進距
離をどれだけにするかは、この発明とは別の技術である
シールド機の方向制御で得られた情報に基づき定められ
る。勿論分割回数が多く、１掘進中の面積計算のデータ
量が多ければ、それだけ精密な押出・空隙量の計算がで
きる訳であるが、この発明においては、上記したように
シールド機の方向制御で得られた情報に基づき、シール
ド機が１掘進する間何回分割して面積計算を行うか、又
分割した分割掘進量も等分されるのではなく、それぞれ
の分割掘進距離を定める。
せ、何回面積計算を行なうか又、それぞれの分割掘進距
離をどれだけにするかは、この発明とは別の技術である
シールド機の方向制御で得られた情報に基づき定められ
る。勿論分割回数が多く、１掘進中の面積計算のデータ
量が多ければ、それだけ精密な押出・空隙量の計算がで
きる訳であるが、この発明においては、上記したように
シールド機の方向制御で得られた情報に基づき、シール
ド機が１掘進する間何回分割して面積計算を行うか、又
分割した分割掘進量も等分されるのではなく、それぞれ
の分割掘進距離を定める。
第４図は、シールド機１が掘進方向に直角な面内で掘進
前のシールド機１の中心Ｐ点から屈伸後の中心点Ｑまで
ｄだけシールド機がズレた状態を示したものである。
前のシールド機１の中心Ｐ点から屈伸後の中心点Ｑまで
ｄだけシールド機がズレた状態を示したものである。
シールド機１が移動すると同時に押出部Ｉ、空隙部Ｊの
面積計算が開始され、掘進が終了するまで継続される。
上記押出部Ｉ及び空隙部Ｊの面積の計算は第４図から明
らかなようにシールド機１が掘進中ＰからＱまで中心位
置がｄだけ動いたときＩ及びＪの面積は、シールド機１
の半径をＲとすれば2Rdとなる（∵第４図全体の面積、2
R・ｄ＋πR2、よってＩ＝2R・ｄ＋πR2−πR2＝2R・
ｄ、Ｊ＝2R・ｄ＋πR2−πR2＝2R・ｄ）。従って、求め
られたI,Jの面積をＹの方向で積分すれば、押出・空隙
量が求まる。
面積計算が開始され、掘進が終了するまで継続される。
上記押出部Ｉ及び空隙部Ｊの面積の計算は第４図から明
らかなようにシールド機１が掘進中ＰからＱまで中心位
置がｄだけ動いたときＩ及びＪの面積は、シールド機１
の半径をＲとすれば2Rdとなる（∵第４図全体の面積、2
R・ｄ＋πR2、よってＩ＝2R・ｄ＋πR2−πR2＝2R・
ｄ、Ｊ＝2R・ｄ＋πR2−πR2＝2R・ｄ）。従って、求め
られたI,Jの面積をＹの方向で積分すれば、押出・空隙
量が求まる。
次に、押出・空隙部にシールド機外周面の履歴、即ちシ
ールド機１の外周面を或る時点に限定せず、シールド機
１が１掘進する前と１掘進した後の時間的経過を考慮
し、コピーカッタを使用した場合も考えて押出・空隙部
の生成過程を調査した結果、押出部は地山押出部と空隙
押出部；空隙部は、押無空隙部と押有空隙部とに区分さ
れるということが分った。以降これらの地山押出部と空
隙押出部、押無空隙部、押有空隙部の体積の計算方法に
ついて述べる。
ールド機１の外周面を或る時点に限定せず、シールド機
１が１掘進する前と１掘進した後の時間的経過を考慮
し、コピーカッタを使用した場合も考えて押出・空隙部
の生成過程を調査した結果、押出部は地山押出部と空隙
押出部；空隙部は、押無空隙部と押有空隙部とに区分さ
れるということが分った。以降これらの地山押出部と空
隙押出部、押無空隙部、押有空隙部の体積の計算方法に
ついて述べる。
これらの各４部分の名称は、この発明の説明に用いるた
めに下記に示す意味の定義づけを行ったものである。そ
れでは、上記各４の説明を前記の履歴を併わせて行うこ
ととする。
めに下記に示す意味の定義づけを行ったものである。そ
れでは、上記各４の説明を前記の履歴を併わせて行うこ
ととする。
第５図（Ａ）は、コピーカッタを使用しないで掘削して
いる状態を示し、シールド機１が前回位置L0から今回位
置L1まで１掘進したとき、 1. 地山押出部Ｓは、前回位置L0のときは地山であった
が、前回位置L0から今回位置L1までシールド機１が進む
ことにより、この部分Ｓはスキンプレート２（第１図）
で外側に押出されてできた空所である。
いる状態を示し、シールド機１が前回位置L0から今回位
置L1まで１掘進したとき、 1. 地山押出部Ｓは、前回位置L0のときは地山であった
が、前回位置L0から今回位置L1までシールド機１が進む
ことにより、この部分Ｓはスキンプレート２（第１図）
で外側に押出されてできた空所である。
2. 空隙押出部Ｔは、シールド機が前回位置L0まで掘進
した時点でフェースカッタ３（第１図）で掘削されて既
に空所となっている部分で、この空所は、シールド機１
が今回位置L1まで進む間にスキンプレート２（第１図）
により外側に押出されて形成される。
した時点でフェースカッタ３（第１図）で掘削されて既
に空所となっている部分で、この空所は、シールド機１
が今回位置L1まで進む間にスキンプレート２（第１図）
により外側に押出されて形成される。
3. 押無空隙部Ｕは、フェースカッタ３（第１図）が、
前回位置L0から今回位置L1まで掘削したことにより生じ
たものであり、地山を押出した履歴はない。
前回位置L0から今回位置L1まで掘削したことにより生じ
たものであり、地山を押出した履歴はない。
4. 押有空隙部Ｖは、以前地山押出部となっていた個所
が前回位置L0から今回位置L1まで掘進したことによい生
じた空所である。
が前回位置L0から今回位置L1まで掘進したことによい生
じた空所である。
次にコピーカッタ４（第１図）を用いた場合を第５図
（Ｂ）で説明すると、この場合はシールド機１の図面に
向って左側が拡幅されている状況が示されており、シー
ルド機１が前回位置L0から今回位置L1まで掘進したとき
第５図（Ａ）とは状況が異なり、 1. 地山押出部Ｓは、コピーカッタ４が掘削した影響が
あり、わずかな量出現する。
（Ｂ）で説明すると、この場合はシールド機１の図面に
向って左側が拡幅されている状況が示されており、シー
ルド機１が前回位置L0から今回位置L1まで掘進したとき
第５図（Ａ）とは状況が異なり、 1. 地山押出部Ｓは、コピーカッタ４が掘削した影響が
あり、わずかな量出現する。
2. 空隙押出部Ｔは、シールド機１の外側部は、第５図
（Ａ）の場合とほぼ同様であるがシールド機の湾曲内側
部にも出現して、一部分は、押無空隙部Ｕと重複する。
（Ａ）の場合とほぼ同様であるがシールド機の湾曲内側
部にも出現して、一部分は、押無空隙部Ｕと重複する。
3. 押無空隙部Ｕが最も多量に出現する。
4. 押有空隙部Ｖは、コピーカッタ４の影響をうけて、
第５図（Ａ）の場合よりも著しく少量となって現われ
る。
第５図（Ａ）の場合よりも著しく少量となって現われ
る。
なお、押無空隙部Ｕは、第９図に示す通り、コピーカッ
タ４が使用される時点から急増する。図示するようにシ
ールド機１が24m進んだ時点でコピーカッタ４が使用さ
れ（その使用時点を点Ｐで示してある。）コピーカッタ
４が使用されたＰ点以降は、押無空隙部Ｕを示す線は急
カーブで上昇している。このコピーカッタ４は、例えば
シールド機１を右方向に曲げて進めようとする場合右側
だけコピーカッタ４を突出させれば、その分だけ地山と
シールド機１との間に間隙を生ずるのでシールド機１が
曲り易くなる。
タ４が使用される時点から急増する。図示するようにシ
ールド機１が24m進んだ時点でコピーカッタ４が使用さ
れ（その使用時点を点Ｐで示してある。）コピーカッタ
４が使用されたＰ点以降は、押無空隙部Ｕを示す線は急
カーブで上昇している。このコピーカッタ４は、例えば
シールド機１を右方向に曲げて進めようとする場合右側
だけコピーカッタ４を突出させれば、その分だけ地山と
シールド機１との間に間隙を生ずるのでシールド機１が
曲り易くなる。
次に押出・空隙量を計算するためシールド機１の座標と
シールド機１の外周面に生ずる外周円部分の面積計算に
ついて述べる。
シールド機１の外周面に生ずる外周円部分の面積計算に
ついて述べる。
第２図においてシールド機１は、任意の点０を原点とす
る座標X,Y,Z軸座標上にシールド機の前後面中心点から
なる基準点A,Bが置かれている、これらの基準点A,Bは
（XA,YA,ZA）、（XB,YB,ZB）で表わされるが、この座標
は便宜上X,Y軸を水平とし、原点０からＹ軸の正の方向
を見たときＸ軸の正の方向が右となり上方がＺ軸となる
ように表わされている。
る座標X,Y,Z軸座標上にシールド機の前後面中心点から
なる基準点A,Bが置かれている、これらの基準点A,Bは
（XA,YA,ZA）、（XB,YB,ZB）で表わされるが、この座標
は便宜上X,Y軸を水平とし、原点０からＹ軸の正の方向
を見たときＸ軸の正の方向が右となり上方がＺ軸となる
ように表わされている。
また、シールド機１の座標を、シールド機１の前後面中
心点を基準として定めたが、この座標系では、この基準
点をシールド機１のどこに選んでも理論上差し支えな
い。しかしシールド機１が円筒形であるためにその円筒
形の端面である円の中心に座標点を選べば計算が容易と
なる。
心点を基準として定めたが、この座標系では、この基準
点をシールド機１のどこに選んでも理論上差し支えな
い。しかしシールド機１が円筒形であるためにその円筒
形の端面である円の中心に座標点を選べば計算が容易と
なる。
シールド機１の位置検出装置は、既に第３図で詳細に説
明した通りである。
明した通りである。
シールド機１が移動すると同時に押出・空隙部、即ち、
地山押出部Ｓ、空隙押出部Ｔ、押無空隙部Ｕ及び押有空
隙部Ｖの計算が開始され、掘進が終了するまで継続され
る。上記各押出・空隙部がシールド機１の掘進に伴な
い、増加する態様を第９図のグラフに示す。
地山押出部Ｓ、空隙押出部Ｔ、押無空隙部Ｕ及び押有空
隙部Ｖの計算が開始され、掘進が終了するまで継続され
る。上記各押出・空隙部がシールド機１の掘進に伴な
い、増加する態様を第９図のグラフに示す。
上記の各押出・空隙量は、シールド機１の或る位置のシ
ールド機１の進行方向に直角な面で、シールド機１の外
周面に生ずる各外周円部分の面積を計算し、これを進行
方向に積分することによって求められる。
ールド機１の進行方向に直角な面で、シールド機１の外
周面に生ずる各外周円部分の面積を計算し、これを進行
方向に積分することによって求められる。
ここで地山押出部Ｓの計算方法を第６図を用いて説明す
ると、第６図は、シールド機１の掘削中心O1が前回位置
中心O2へ、更に現在位置中心O3へと矢印に示すように移
動した場合の断面を示しシールド機１の外周面に地山押
出部Ｓが出現した場合を表わしている。地山押出部の理
論式は、前回までの最外周の外（Ａ）and現在断面内
（Ｂ）で表わされ、それぞれの斜線で区切られた部分Ｓ
が地山押出部である。しかしてその面積は、全周２π
（ラジアン）をｎ等分し、ｎ等分された微小角がΔθｉ
で示され、この微小角がΔθｉに相当する微小面積はΔ
Si＝Δθi/2（r2out−r2in）で示される。
ると、第６図は、シールド機１の掘削中心O1が前回位置
中心O2へ、更に現在位置中心O3へと矢印に示すように移
動した場合の断面を示しシールド機１の外周面に地山押
出部Ｓが出現した場合を表わしている。地山押出部の理
論式は、前回までの最外周の外（Ａ）and現在断面内
（Ｂ）で表わされ、それぞれの斜線で区切られた部分Ｓ
が地山押出部である。しかしてその面積は、全周２π
（ラジアン）をｎ等分し、ｎ等分された微小角がΔθｉ
で示され、この微小角がΔθｉに相当する微小面積はΔ
Si＝Δθi/2（r2out−r2in）で示される。
ここでroutは外側半径、rinは内側半径を示し、rinは点
O3から点Ｐまでの距離であって、点Ｐの座標は点O3と点
Ｑとを結ぶ直線、及び点O2を中心としたシールド機の半
径Ｒの円との交点として求められる。ここで座標から算
出手段によって求められた点Ｐの座標の値と、点O3との
座標の値、及び角度θの値から、 ここに、ｂ＝X02Sinθ＋Y02Cosθ,c＝▲Ｘ2 02▼＋▲Ｙ2
02▼−R2の数式によって、その距離を求めることができ
る。これらの値は位置検知器の検知出力が算出手段に入
力され、算出手段は座標計算と、上記の数式とに従って
算出するものである。従って地山押出部円弧面積SAは、 SA＝ΣΔＳ＝Δθ1/2（r2out−r2in）＋Δ2/2（r2out −r2in）＋Δθ3/2（r2out−r2in）＋…＋θi/2（r2out −r2in）＋…＋Δθn/2（r2out−r2in） となる。
O3から点Ｐまでの距離であって、点Ｐの座標は点O3と点
Ｑとを結ぶ直線、及び点O2を中心としたシールド機の半
径Ｒの円との交点として求められる。ここで座標から算
出手段によって求められた点Ｐの座標の値と、点O3との
座標の値、及び角度θの値から、 ここに、ｂ＝X02Sinθ＋Y02Cosθ,c＝▲Ｘ2 02▼＋▲Ｙ2
02▼−R2の数式によって、その距離を求めることができ
る。これらの値は位置検知器の検知出力が算出手段に入
力され、算出手段は座標計算と、上記の数式とに従って
算出するものである。従って地山押出部円弧面積SAは、 SA＝ΣΔＳ＝Δθ1/2（r2out−r2in）＋Δ2/2（r2out −r2in）＋Δθ3/2（r2out−r2in）＋…＋θi/2（r2out −r2in）＋…＋Δθn/2（r2out−r2in） となる。
このようにして地山押出部の面接SAが求められれば、こ
の面積SAをシールド機１の軸方向に積分すれば地山押出
部Ｓの体積が求められる。ただしrout＞rinの条件を満
す時のみ地山押出部Ｓは存在する。その他空隙押出部
Ｔ、押無空隙部Ｕ及び押有空隙部Ｖも同様な方法で算出
される。
の面積SAをシールド機１の軸方向に積分すれば地山押出
部Ｓの体積が求められる。ただしrout＞rinの条件を満
す時のみ地山押出部Ｓは存在する。その他空隙押出部
Ｔ、押無空隙部Ｕ及び押有空隙部Ｖも同様な方法で算出
される。
第７図A,B,Cは、それぞれ空隙押出部Ｔ、押無空隙部Ｕ
及び押有空隙部Ｖを第６図と同様に表わしたものでそれ
ぞれの論理式は、 空隙押出部Ｔ＝前回までの最外周面（ハ）and前回断面
外（ニ）and現在断面内（ロ）； 押無空隙部Ｕ＝現在断面外（ホ）and掘削断面内（ヘ）a
nd現在断面外（ト）； 押有空隙部Ｖ＝掘削断面外（チ）and現在断面外（リ）a
nd前回断面内（ト）で表わされ、そして上記理論式の境
界線（ハ）（ニ）（ホ）（ヘ）（ト）等は、それぞれ斜
線をもって示してあり、これらの斜線で区切られた部分
が、それぞれ空隙押出部Ｔ、押無空隙部Ｕ及び押有空隙
部Ｖを示している。
及び押有空隙部Ｖを第６図と同様に表わしたものでそれ
ぞれの論理式は、 空隙押出部Ｔ＝前回までの最外周面（ハ）and前回断面
外（ニ）and現在断面内（ロ）； 押無空隙部Ｕ＝現在断面外（ホ）and掘削断面内（ヘ）a
nd現在断面外（ト）； 押有空隙部Ｖ＝掘削断面外（チ）and現在断面外（リ）a
nd前回断面内（ト）で表わされ、そして上記理論式の境
界線（ハ）（ニ）（ホ）（ヘ）（ト）等は、それぞれ斜
線をもって示してあり、これらの斜線で区切られた部分
が、それぞれ空隙押出部Ｔ、押無空隙部Ｕ及び押有空隙
部Ｖを示している。
以上は、押出・空隙量の算出方法について述べたが、同
様の計算手段でシールド機１のテール部を発生するテー
ルボイド量を求めることもできる。第８図は、シールド
機１の後端部の縦断面を示すもので、（Ａ）は前回位
置、（Ｂ）は今回位置の状態を示す。第８図（Ａ）で
は、シールド機１のスキンプレート２の外側にテール空
隙部10が存在しており、スキンプレート２のテール部
は、既設裏込め注入11に接している。１掘進が終った状
態が第８図（Ｂ）でシールド機１が第８図（Ｂ）に示す
今回位置に進行し、スキンプレート２も進行してスキン
プレート２のテール部と既設裏込め注入11との間にはテ
ールボイド12が出現し、その外方にテール空隙部10が出
現する。このテールボイド11及びテール空隙部10はテー
ルボイド量であり、この空間には裏込めが注入される。
従って、テールボイド量が知られれば裏込め注入量を正
確に把握できる。
様の計算手段でシールド機１のテール部を発生するテー
ルボイド量を求めることもできる。第８図は、シールド
機１の後端部の縦断面を示すもので、（Ａ）は前回位
置、（Ｂ）は今回位置の状態を示す。第８図（Ａ）で
は、シールド機１のスキンプレート２の外側にテール空
隙部10が存在しており、スキンプレート２のテール部
は、既設裏込め注入11に接している。１掘進が終った状
態が第８図（Ｂ）でシールド機１が第８図（Ｂ）に示す
今回位置に進行し、スキンプレート２も進行してスキン
プレート２のテール部と既設裏込め注入11との間にはテ
ールボイド12が出現し、その外方にテール空隙部10が出
現する。このテールボイド11及びテール空隙部10はテー
ルボイド量であり、この空間には裏込めが注入される。
従って、テールボイド量が知られれば裏込め注入量を正
確に把握できる。
次に実際の工事例から具体例を示す。
シールド機寸法；外径7,000mm,長さ6,000mm 掘進全計測区間;36,000mm,直線部24,000mm 曲線部12,000mm （半径,100m）の左回り円弧区間 第９図は、上記条件で、掘削開始から終了までの掘削全
計測区間における地山押出部Ｓ、空隙押出部Ｔ、押無空
隙部Ｕ及び押有空隙部Ｖの累積量を示したグラフであっ
て、直線部24,000mm掘削したとき点Ｐでコピーカッタの
使用を開始したものである。第５図の（Ｂ）に示すよう
に、コピーカッタを使用した場合は、使用しない場合に
比較して著るしく地山押出部Ｓが減少し、押無空隙部Ｕ
が増大する。これは、コピーカッタの使用により、地山
を押出す量が少くなり、従って地盤に対する影響も少な
くシールド機の推進力も少くてすむことが分る。
計測区間における地山押出部Ｓ、空隙押出部Ｔ、押無空
隙部Ｕ及び押有空隙部Ｖの累積量を示したグラフであっ
て、直線部24,000mm掘削したとき点Ｐでコピーカッタの
使用を開始したものである。第５図の（Ｂ）に示すよう
に、コピーカッタを使用した場合は、使用しない場合に
比較して著るしく地山押出部Ｓが減少し、押無空隙部Ｕ
が増大する。これは、コピーカッタの使用により、地山
を押出す量が少くなり、従って地盤に対する影響も少な
くシールド機の推進力も少くてすむことが分る。
発明の効果 以上詳述したようにこの発明によれば、シールド機の掘
進に伴い生ずる押出・空隙量の生成過程や、その量を数
量的に把握できるので、例えば地山を押出してシールド
機が進むとき地山押出部の量の多寡が分り、地山の移動
による地中構造物に対する影響が予測できるとともに施
工精度の向上に寄与できる。また押出・空隙部の量から
裏込め注入量も正確に把握できるなどのシールド工法の
精度向上やシールド工法の施工管理の容易化に効果があ
る。
進に伴い生ずる押出・空隙量の生成過程や、その量を数
量的に把握できるので、例えば地山を押出してシールド
機が進むとき地山押出部の量の多寡が分り、地山の移動
による地中構造物に対する影響が予測できるとともに施
工精度の向上に寄与できる。また押出・空隙部の量から
裏込め注入量も正確に把握できるなどのシールド工法の
精度向上やシールド工法の施工管理の容易化に効果があ
る。
図面はいずれもこの発明の実施例を示すもので第１図
は、シールド機の概略斜視図、第２図は、シールド機の
座標を説明する座標図、第３図は、シールド機の位置を
知るためのレーザ光を使用した位置検出器の概略側面
図、第４図はシールド機が掘進したときに生ずる押出・
空隙部を示す水平断面図、第５図は、シールド機が円弧
上を掘進した場合の押出・空隙部を説明する水平断面
図、第６図は、シールド機が円弧上を掘進したときに生
ずる地山押出部のシールド機掘進方向に直角な面を示す
断面図、第７図A,B,Cは、第６図に示した以外のそれぞ
れ空隙押出部Ｔ、押無空隙部Ｕ及び押有空隙部Ｖの断面
図、第８図は、シールド機のテール部に発生する空隙部
の説明図、第９図は、この発明の計算結果の例を示すグ
ラフである。 Ａ……シールド機前面中心点、Ｂ……シールド機後面中
心点 Ｃ……シールド機前面中心点、Ｄ……シールド機後面中
心点 Ｓ……地山押出部、Ｔ……空隙押出部 Ｕ……押無空隙部、Ｖ……押有空隙部 Ｋ……レーザ光、Ｇ……地山 SA……地山押出部円弧面積、EF……ターゲット測定点 ｌ……光波距離、Δθ……円周をｎ分割した時の微少角 ΔＳ……Δθに相当する地山押出部の微少面積 Ｐ……押出部、Ｑ……空隙部 L0……前回位置、L1……今回位置 Ｒ……シールド機半径 １……シールド機、01……掘削中心 ２……スキンプレート、02……前回位置中心 ３……フェースカッタ、03……現在位置中心 ４……コピーカッタ、５……セグメント ７……ターゲット、８……レーザートランシフト 10……テール空隙部、11……既設裏込め注入 12……テールボイド部
は、シールド機の概略斜視図、第２図は、シールド機の
座標を説明する座標図、第３図は、シールド機の位置を
知るためのレーザ光を使用した位置検出器の概略側面
図、第４図はシールド機が掘進したときに生ずる押出・
空隙部を示す水平断面図、第５図は、シールド機が円弧
上を掘進した場合の押出・空隙部を説明する水平断面
図、第６図は、シールド機が円弧上を掘進したときに生
ずる地山押出部のシールド機掘進方向に直角な面を示す
断面図、第７図A,B,Cは、第６図に示した以外のそれぞ
れ空隙押出部Ｔ、押無空隙部Ｕ及び押有空隙部Ｖの断面
図、第８図は、シールド機のテール部に発生する空隙部
の説明図、第９図は、この発明の計算結果の例を示すグ
ラフである。 Ａ……シールド機前面中心点、Ｂ……シールド機後面中
心点 Ｃ……シールド機前面中心点、Ｄ……シールド機後面中
心点 Ｓ……地山押出部、Ｔ……空隙押出部 Ｕ……押無空隙部、Ｖ……押有空隙部 Ｋ……レーザ光、Ｇ……地山 SA……地山押出部円弧面積、EF……ターゲット測定点 ｌ……光波距離、Δθ……円周をｎ分割した時の微少角 ΔＳ……Δθに相当する地山押出部の微少面積 Ｐ……押出部、Ｑ……空隙部 L0……前回位置、L1……今回位置 Ｒ……シールド機半径 １……シールド機、01……掘削中心 ２……スキンプレート、02……前回位置中心 ３……フェースカッタ、03……現在位置中心 ４……コピーカッタ、５……セグメント ７……ターゲット、８……レーザートランシフト 10……テール空隙部、11……既設裏込め注入 12……テールボイド部
Claims (1)
- 【請求項１】シールド機の後方に位置検出器と、この位
置検出器の検出出力が入力されて位置座標を算出する算
出手段とを設け、シールド機の外周面上に任意の複数の
測定点と、シールド機の任意の位置に測定基準点とを設
定し、シールド機が前回位置から今回位置へ蛇行して１
掘進する場合、位置検出器は、シールド機が前回位置か
ら今回位置まで移動した間を基準点の移動軸方向に分割
してその分割された一区間の前後端において、それぞれ
複数の測定点の位置と、測定基準点の位置と、移動量と
を計測し、更に算出手段は、前記計測された複数の測定
点の位置をそれぞれに対応させてシールド機の掘進方向
に直角な面内で一区間の後端位置で計測された前記基準
点を原点として同一の座標上に求めてその座標からシー
ルド機の外周面と地山との間に生ずる押出・空隙の面積
を算出するとともに、その押出・空隙の面積と、それに
対応する前記一区間の距離とからその一区間の押出・空
隙部の体積量を算出し、同様にして前記分割されたそれ
ぞれの区間の押出・空隙部の体積量を求めて積分して１
掘進区間の押出・空隙部の総体積量とすることを特徴と
するシールド工法における押出・空隙量の算出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221533A JPH06100077B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | シールド工法における押出・空隙量の算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221533A JPH06100077B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | シールド工法における押出・空隙量の算出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387499A JPH0387499A (ja) | 1991-04-12 |
| JPH06100077B2 true JPH06100077B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=16768210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1221533A Expired - Lifetime JPH06100077B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | シールド工法における押出・空隙量の算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100077B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102410821B (zh) * | 2011-12-10 | 2013-10-23 | 中铁隧道装备制造有限公司 | 盾构超挖刀位移检测装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5918518A (ja) * | 1982-07-21 | 1984-01-30 | 田中貴金属工業株式会社 | 電気接点材料 |
| JPS6018799A (ja) * | 1983-07-13 | 1985-01-30 | 株式会社東芝 | 放射性洗濯廃液の処理装置 |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP1221533A patent/JPH06100077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0387499A (ja) | 1991-04-12 |
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