JPH1061373A - シールド接合位置の計測方法およびその計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールド接合位置の計測をトンネルの構築位
置にかかわらず確実に行い、装置の小型化を図ることの
できるシールド接合位置の計測方法およびその計測装置
を提供することを課題とする。 【解決手段】 第一シールド機１と第二シールド機２と
が所定間隔を隔てて対向した状態で、ボーリング機構６
で第二シールド機２に向けてボーリング孔１４を掘削し
てオーガースクリュー７の先端部をカッタディスク１５
に当接させ、オーガースクリュー７をハンマーで打撃す
る等して弾性波を第二シールド機２に伝達させ、この弾
性波を検知用素子１７で検知することによって、第一シ
ールド機１と第二シールド機２との相対位置を測定する
構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中において２本
のシールドトンネルを接合するに際して用いて好適なシ
ールド接合位置の計測方法およびその計測装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、１本のシールドトンネルを構築
するに際し、その両側から２台のシールド機でそれぞれ
シールドトンネルを構築していき、これら２本のシール
ドトンネルを地中で接合することがある。

【０００３】従来、このようにシールドトンネルを地中
接合するときには、その接合位置を確認するため、２台
のシールド機が所定間隔を隔てて地山を挟んで対向する
位置に到達した時点で、双方の相対的な位置を計測して
いる。

【０００４】このようなシールドトンネルの接合位置の
計測には、例えば、 地上からチェック用のボーリング孔を掘削し、このボ
ーリング孔で双方のシールド機の位置を測量する方法、 一方のシールド機側から水平に小口径のボーリング孔
を形成し、このボーリング孔を通して他方のシールド機
の位置を測量する方法、 一方のシールド機側から水平に小口径のボーリング孔
を形成し、その孔内に磁気センサーやラジオ・アイソト
ープセンサーを通して他方のシールド機の位置を探る方
法、等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のシールド接合位置の計測方法およびその
計測装置には、以下のような問題が存在する。まず、シ
ールド接合位置の計測に際して、前記の地上からチェ
ック用のボーリング孔を掘削する場合には、トンネルの
構築位置が大深度や海底の下である場合には、ボーリン
グ孔の施工自体が不可能であることが多い。また、の
方法では、一方のシールド機の中心軸線と、他方のシー
ルド機の中心軸線が大きくずれてしまっている場合に
は、一方のシールド機から水平にボーリング孔を形成し
ても、これが他方のシールド機に到達しないことがあ
る。さらに、地中に水平にボーリング孔を形成する場合
には、地下水の止水が大掛かりなものとなってしまう。
さらに、の方法では、水平にボーリング孔を掘削する
ためのボーリング装置の他に、磁気センサーあるいはラ
ジオ・アイソトープセンサー等の装置が必要となり、掘
削するボーリング孔が小径であっても、これに対して装
置が大型のものとなってしまうという問題がある。本発
明は、以上のような点を考慮してなされたもので、シー
ルド接合位置の計測をトンネルの構築位置にかかわらず
確実に行うことができ、かつ装置の小型化を図ることの
できるシールド接合位置の計測方法およびその計測装置
を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
２台のシールド機でそれぞれ掘削した２本のシールドト
ンネルを接合することによって１本のシールドトンネル
を掘削するときに、一方の前記シールド機には前方に向
けてボーリング孔を形成するボーリング機構を備えると
ともに、他方の前記シールド機にはその前部に備えたカ
ッタディスクに弾性波を検知できる検知部材を取り付け
ておき、しかる後に、前記２台のシールド機が間隔を隔
てて対向した状態で、一方のシールド機の前記ボーリン
グ機構で他方のシールド機に向けてボーリング孔を形成
していき、該ボーリング機構の先端部が前記他方のシー
ルド機のカッタディスクに当接した時点で、弾性波発生
手段によって発生させた弾性波を前記一方のシールド機
側から前記ボーリング機構を通して前記他方のシールド
機に伝達させ、前記弾性波を前記検知部材で検知して前
記他方のシールド機に対する前記ボーリング機構の先端
部の位置を検出することによって、前記一方のシールド
機と前記他方のシールド機との相対位置を計測してシー
ルドトンネルの接合位置を計測することを特徴としてい
る。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１記載のシ
ールド接合位置の計測方法において、前記ボーリング機
構の先端部が前記他方のシールド機のカッタディスクに
当接した時点で、前記ボーリング機構の先端部の位置を
前記一方のシールド機側から測定することを特徴として
いる。

【０００８】請求項３に係る発明は、２台のシールド機
でそれぞれ掘削した２本のシールドトンネルを接合する
ことによって１本のシールドトンネルを掘削するときに
用いるシールド接合位置の計測装置が、一方のシールド
機から他方のシールド機に向けてボーリング孔を形成す
るためのボーリング機構と、前記他方のシールド機のカ
ッタディスクに設置されて弾性波を検知する検知部材
と、弾性波を発生させて前記一方のシールド機側で前記
ボーリング機構に伝える弾性波発生手段とから構成され
ていることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシールド接合
位置の計測方法およびその計測装置の実施の形態の一例
を、図１ないし図４を参照して説明する。

【００１０】図１に示すように、その両側から第一シー
ルド機（一方のシールド機）１と第二シールド機（他方
のシールド機）２とによってそれぞれシールドトンネル
Ｔ１，Ｔ２を掘削していき、これらシールドトンネルＴ
１，Ｔ２を地中で接合することによって一本のシールド
トンネルＴを接合するに際しては、これら第一シールド
機１と第二シールド機２とが所定距離を隔てて地山Ｇを
挟んで対向した時点で、双方の位置を確認する。

【００１１】これには、以下に示すような構成の計測装
置を用いる。一方の第一シールド機１には、そのバルク
ヘッド４の後方でかつスキンプレート５の内方に小口径
のボーリング機構６が備えられている。図２に示すよう
に、このボーリング機構６は、オーガースクリュー７
と、図示しないジャッキによって前方に向けて押し出さ
れる先導管８および推進管９とから構成されている。オ
ーガースクリュー７の先端部には、地山を撹拌する撹拌
スクリュー７ａが設けられている。この撹拌スクリュー
７ａの中心部には凸部１０が形成されており、また後面
側には例えば発光体等のターゲット１１が取り付けられ
ている。このターゲット１１は、後述の如く第一シール
ド機１内からトランシット１２によってその位置を測量
するためのものである。図１に示したように、これらオ
ーガースクリュー７，先導管８，推進管９は、第一シー
ルド機１のバルクヘッド４およびカッタディスク１３に
設けられたマンホール等（図示なし）を貫通して前方に
延びるようになっている。そして、オーガースクリュー
７で地山Ｇを撹拌して土砂を後方に送りつつ、先導管８
および推進管９を推進させることによって、第一シール
ド機１のカッタディスク１３の前方の地山にボーリング
孔１４を掘削するようになっている。

【００１２】図２および図３に示すように、他方の第二
シールド機２には、そのカッタディスク１５のカッタス
ポーク１５ａの裏面側または面板１５ｂの裏面側（本実
施の形態においては面板１５ｂの裏面側）に、超音波等
の弾性波を検知する検知部１６が設けられている。この
検知部１６は、縦横所定寸法を有した所定範囲に、多数
の検知用素子（検知部材）１７，１７，…が縦横等間隔
毎に取り付けられた構成からなっている。各検知用素子
１７には、例えば圧電素子等が用いられており、そのセ
ンサ部を面板１５ｂの裏面に接触させて取り付けられて
いる。これら検知用素子１７は図示しない計測装置に接
続されており、各検知用素子１７毎で超音波等の弾性波
を検知した時間に基づき、これらの時間差から検知部１
６の範囲内のどの位置に弾性波が伝達されているのかを
特定できるようになっている。

【００１３】このような計測装置を用いて、所定間隔を
隔てて対向した第一シールド機１側から第二シールド機
２の位置を測定するには、まず、図１に示したように、
第一シールド機１と第二シールド機２とが所定間隔を隔
てた位置まで掘進した時点で、それぞれの掘進を停止さ
せる。

【００１４】次いで、ボーリング機構６で、第一シール
ド機１の前方の地山Ｇに水平にボーリング孔１４を掘削
していく。そして、図２および図４に示すように、オー
ガースクリュー７の先端の凸部１０が第二シールド機２
のカッタディスク１５に当接した時点でその掘進を停止
させる。

【００１５】続いて、図２に示したように、第一シール
ド機１内からトランシット１２で、ターゲット１１の位
置をボーリング孔１４を通して測量する。これによっ
て、第一シールド機１に対する撹拌スクリュー７ａの位
置を知ることができる。

【００１６】この後、第二シールド機２においてカッタ
ディスク１５を回転させて検知部１６を所定の位置に位
置決めした後、第一シールド機１内で、オーガースクリ
ュー７を、例えばハンマー等の弾性波発生手段で打撃す
る。すると、弾性波がオーガースクリュー７および先端
部の凸部１０を介して第二シールド機２のカッタディス
ク１５に伝達される。カッタディスク１５に伝達された
弾性波は、面板１５ｂの裏面側に設けられた検知部１６
の検知用素子１７，１７，…によって検知される。そし
て、前述したようにこれら検知用素子１７で弾性波を検
知した時間の差に基づいて、計測装置（図示なし）では
面板１５ｂの表面側のどの位置に弾性波が伝達されてい
るか、すなわちどの位置にオーガースクリュー７の凸部
１０が当接しているかを特定する。

【００１７】このようにして、第一シールド機１に対す
るオーガースクリュー７の先端部の位置が特定され、ま
た第二シールド機２に対するオーガースクリュー７の先
端部の位置が特定されることにより、第一シールド機１
に対する第二シールド機２の位置が測定される。したが
って、この後は、測定結果に基づいて、第一シールド機
１、第二シールド機２の掘進方向を必要に応じて補正し
て、シールドトンネルＴ１，Ｔ２の接合を行い、１本の
シールドトンネルＴを構築する。

【００１８】上述したシールド接合位置の計測方法およ
び計測装置では、第一シールド機１にボーリング機構６
が備えられ、第二シールド機２のカッタディスク１５に
は検知素子１７，１７，…が設置された構成となってい
る。そして、第一シールド機１と第二シールド機２とが
所定間隔を隔てて対向した状態で、ボーリング機構６で
第一シールド機１から第二シールド機２に向けてボーリ
ング孔１４を掘削してオーガースクリュー７の先端部を
カッタディスク１５に当接させ、オーガースクリュー７
をハンマーで打撃する等して弾性波を第二シールド機２
に伝達させ、この弾性波を検知用素子１７で検知するこ
とによって、第二シールド機２に対するオーガースクリ
ュー７の位置を検出することができる。さらに、オーガ
ースクリュー７の先端部に設置しておいたターゲット１
１の位置を第一シールド機１側からトランシット１２で
測量することにより、第一シールド機１と第二シールド
機２との相対位置を測定することができ、したがって、
シールド接合位置を測定することができる。上記計測方
法を適用することにより、シールドトンネルＴを大深度
の地下や海底下等に構築する場合であっても、何らの支
障が発生することもなく、シールド接合位置を計測し、
シールドトンネルＴ１とＴ２とを接合することができ
る。また、第一シールド機１と第二シールド機２とでそ
の掘進方向がずれている場合であっても、検知部１６の
範囲を大きめにしておくことによって、これに対応する
ことができる。

【００１９】また、上記シールド接合位置の計測方法に
用いる計測装置は、ボーリング機構６と、トランシット
１２と、検知用素子１７，１７，…と、弾性波を発生さ
せるためのハンマー（図示なし）とから構成されてい
る。これにより、第一シールド機１においては、ボーリ
ング機構６を備える他は何らの装置類を備える必要がな
く、従来の磁気センサーやラジオ・アイソトープセンサ
ーを用いた装置に比較して、装置の大幅な小型化を図る
ことができる。また、第二シールド機２においても、カ
ッタディスク１５に検知用素子１７を設置するのみでよ
いので装置の大型化を招くことはない。しかも、ハンマ
ーについては言うまでもなく、また検知用素子１７につ
いても安価であるので、上記効果を低コストで得ること
ができる。

【００２０】なお、上記実施の形態において、第一シー
ルド機１および第二シールド機２については、ボーリン
グ機構６、検知用素子１７を備えているのであれば、他
の構成についてはいかなるものであっても良い。また、
オーガースクリュー７の先端にターゲット１１を設け、
ボーリング孔１４を掘削した後にその位置をトランシッ
ト１２で測量する構成としたが、ボーリング孔１４を掘
削した後において、オーガースクリュー７の第一シール
ド機１に対する位置を所定精度内に保証することができ
るのであれば、ターゲット１１およびトランシット１２
による測量作業を省略する構成としても良い。さらに、
検知用素子１７としては、オーガースクリュー７をハン
マー等で打撃することによって発生させた超音波等の弾
性波を検知することができるのであれば、いかなる部品
を用いても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るシ
ールド接合位置の計測方法によれば、一方のシールド機
にボーリング機構を備えるとともに、他方のシールド機
のカッタディスクの後面側に弾性波を検知できる検知部
材を取り付けておき、しかる後に、２台のシールド機が
間隔を隔てて対向した状態で、一方のシールド機から他
方のシールド機に向けてボーリング孔を形成していき、
ボーリング機構の先端部が他方のシールド機のカッタデ
ィスクに当接した時点で、一方のシールド機側からボー
リング機構を通して弾性波を伝達させ、これを他方のシ
ールド機側の検知部材で検知することによって、一方の
シールド機と他方のシールド機との相対位置を計測して
トンネルの接合位置を計測する構成となっている。この
ような計測方法を適用することにより、シールドトンネ
ルを大深度の地下や海底下等に構築する場合であって
も、何らの支障が発生することもなく、シールド接合位
置を計測してシールドトンネルを接合することができ
る。また、一方のシールド機と他方のシールド機とでそ
の掘進方向がずれている場合であっても、検知部材を取
り付ける範囲を大きくしておくことによって、このズレ
に対応することができる。

【００２２】請求項２に係るシールド接合位置の計測方
法によれば、ボーリング機構の先端部が他方のシールド
機のカッタディスクに当接した時点で、ボーリング機構
の先端部の位置を一方のシールド機側から測定する構成
となっている。これにより、ボーリング孔が一方のシー
ルド機に対してずれていても、一方のシールド機と他方
のシールド機との相対位置を検出することができる。

【００２３】請求項３に係るシールド接合位置の計測装
置によれば、一方のシールド機から他方のシールド機に
向けてボーリング孔を形成するためのボーリング機構
と、他方のシールド機のカッタディスクに設置されて弾
性波を検知する検知部材と、一方のシールド機側でボー
リング機構に弾性波を伝える弾性波発生手段とからなる
構成となっている。これにより、請求項１または２に係
るシールド接合位置の計測方法を実現することができ
る。さらに、一方のシールド機側においては、ボーリン
グ機構の他には、弾性波発生手段を備えるのみでよく、
この弾性波発生手段としてはハンマー等でその機能を充
分に果たすことができるので、従来の磁気センサーやラ
ジオ・アイソトープセンサーを用いた装置に比較して、
装置の大幅な小型化を図ることができる。また、他方の
シールド機側においても、カッタディスクに弾性波を検
知する例えば圧電素子等の検知部材を設置するのみでよ
いので、何ら装置の大型化を招くことはない。しかも、
これらの検知部材や弾性波発生手段はいずれも安価であ
るので、上記効果を低コストで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るシールド接合位置の計測方法お
よびその計測装置の一例を示す図であって、一方のシー
ルド機から他方のシールド機に向けてボーリング孔を形
成している状態を示す立断面図である。

【図２】 前記ボーリング孔が他方のシールド機に到達
した状態を示す立断面図である。

【図３】 前記他方のシールド機に備えた検知部材を示
す側面図である。

【図４】 図２の状態での全体構成を示す立断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 第一シールド機（一方のシールド機） ２ 第二シールド機（他方のシールド機） ６ ボーリング機構 １５ カッタディスク １７ 検知用素子（検知部材） Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ シールドトンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮沢 和夫 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 浦田 修 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２台のシールド機でそれぞれ掘削した２
   本のシールドトンネルを接合することによって１本のシ
   ールドトンネルを掘削するときに、一方の前記シールド
   機には前方に向けてボーリング孔を形成するボーリング
   機構を備えるとともに、他方の前記シールド機にはその
   前部に備えたカッタディスクに弾性波を検知できる検知
   部材を取り付けておき、 しかる後に、前記２台のシールド機が間隔を隔てて対向
   した状態で、一方のシールド機の前記ボーリング機構で
   他方のシールド機に向けてボーリング孔を形成してい
   き、該ボーリング機構の先端部が前記他方のシールド機
   のカッタディスクに当接した時点で、弾性波発生手段に
   よって発生させた弾性波を前記一方のシールド機側から
   前記ボーリング機構を通して前記他方のシールド機に伝
   達させ、前記弾性波を前記検知部材で検知して前記他方
   のシールド機に対する前記ボーリング機構の先端部の位
   置を検出することによって、前記一方のシールド機と前
   記他方のシールド機との相対位置を計測してシールドト
   ンネルの接合位置を計測することを特徴とするシールド
   接合位置の計測方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシールド接合位置の計測
   方法において、前記ボーリング機構の先端部が前記他方
   のシールド機のカッタディスクに当接した時点で、前記
   ボーリング機構の先端部の位置を前記一方のシールド機
   側から測定することを特徴とするシールド接合位置の計
   測方法。
3. 【請求項３】 ２台のシールド機でそれぞれ掘削した２
   本のシールドトンネルを接合することによって１本のシ
   ールドトンネルを掘削するときに用いるシールド接合位
   置の計測装置が、一方のシールド機から他方のシールド
   機に向けてボーリング孔を形成するためのボーリング機
   構と、前記他方のシールド機のカッタディスクに設置さ
   れて弾性波を検知する検知部材と、弾性波を発生させて
   前記一方のシールド機側で前記ボーリング機構に伝える
   弾性波発生手段とから構成されていることを特徴とする
   シールド接合位置の計測装置。