JPS5880094A - Face stable control of shield drilling machine - Google Patents
Face stable control of shield drilling machineInfo
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- JPS5880094A JPS5880094A JP17578681A JP17578681A JPS5880094A JP S5880094 A JPS5880094 A JP S5880094A JP 17578681 A JP17578681 A JP 17578681A JP 17578681 A JP17578681 A JP 17578681A JP S5880094 A JPS5880094 A JP S5880094A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シールド掘進機の切羽安定制御方法に係り、
特に、スクリューコンベアを有する密閉形シールド掘進
機において、掘進機前面側の切羽地山を常に安定化させ
るように自動制御するシールド掘進機の切羽安定制御方
法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a face stability control method for a shield tunneling machine,
In particular, the present invention relates to a face stability control method for a shield excavator that automatically controls a closed type shield excavator having a screw conveyor so that the face ground on the front side of the excavator is always stabilized.
最近のシールド工法としては、圧気、薬剤注入等の工法
が公害問題を誘引する可能性を有することから、全面密
閉型の機械掘りシールド工法が盛んに採用されている。As recent shield construction methods, fully enclosed mechanical excavation shield construction methods have been widely adopted because construction methods such as pressurized air and chemical injection have the potential to induce pollution problems.
この工法にあっては、その補助工法として、切羽の安定
を図るべく、泥水加圧シールド工法、土圧シールド工法
及び泥土加圧シールド工法等が採用されている。これら
工法に使用されるシールド掘進機には、主にカッタ面板
の排土側に形成されるカッタ室の内圧を検出し、これに
応じてカッタ室内に泥水、掘削土砂又は泥土を充満させ
て切羽の密閉圧力状態を保持し、切羽を安定させると共
に掘進速度を制御する自動制御装置が備えられている。In this construction method, mud water pressure shield method, earth pressure shield method, mud pressure shield method, etc. are adopted as auxiliary methods to stabilize the face. The shield excavator used in these construction methods detects the internal pressure of the cutter chamber, which is mainly formed on the earth discharge side of the cutter face plate, and fills the cutter chamber with mud, excavated soil, or mud in accordance with the detected pressure. The tunnel is equipped with an automatic control device that maintains a sealed pressure state, stabilizes the face, and controls the excavation speed.
ところで、従来、この種のシールド掘進機を使用してト
ンネル掘削するに際しては、その作業中に切羽の状態を
目視できない念め、その事前に、施工される地山の土質
等の調査が入念に行なわれている。この調査では、施工
される地山に沿って５０ｍ〜１００ｍのピッチで／ＩＪ
ングが施こされ、土質のデータが収集される。実際の掘
削作業に際しては、これらデータエフ推定される切羽地
山の状態が、各シールド工法に使用されるシールド掘進
機の自動制御装置にインプットされて作業がなされるこ
とになる。しかし、が−リングによって得られるデータ
は、その各々が比較的狭い範囲に限られたデータである
几め、そのデータより切羽土圧値を推定計算した結果が
、必ずしも実際の掘削断面の状態を完全に表現しない不
具合があった。By the way, conventionally, when excavating a tunnel using this type of shield excavation machine, the soil quality of the ground where construction is to be carried out must be carefully investigated in advance to ensure that the condition of the face cannot be visually observed during the work. It is being done. In this survey, /IJ
soil data will be collected. During actual excavation work, the condition of the face ground ground estimated by these data is input into the automatic control device of the shield excavator used in each shield construction method. However, the data obtained by Ga-Ring is limited to a relatively narrow range, and the results of estimating the face earth pressure value from the data do not necessarily reflect the actual state of the excavation cross section. There was a problem with not being fully expressed.
従って、ポーリングによって得られたデータ及び推定計
算結果だけで自動制御装置を作動させるのでは、実際の
掘進と共に変化する切羽土圧値に対して、この切羽を安
定に保持する適正な圧力値を与え得す、地盤法下等を引
き起こす危険性があったＯ
本発明は、従来のシールド掘進機の切羽安定制御方法の
問題点に鑑み、これを有効に解決すべ（創案されたもの
である。Therefore, if the automatic control device is operated only based on the data obtained by polling and the estimated calculation results, it will not be possible to provide an appropriate pressure value to keep the face stable against the face pressure value which changes with actual excavation. However, there was a risk of causing the ground slope, etc. The present invention has been devised to effectively solve the problems of the conventional face stability control method for shield tunneling machines.
本発明の目的は、シールド掘進機の推進によって現出す
る地山のシールドフレームに加わる水平方向の土庄値′
と、垂直方向の土圧値から得られる土圧比色を互いに乗
じて、適正切羽土庄値を求めることができ、この適正切
羽土庄値に実際に検出された切羽土圧値を等しくすべ（
排出される掘削、土砂の切り出し量を制御して、切羽の
崩落を防止し、これを安定に保持することができるシー
ルド掘進機の切羽安定制御方法を提供することにある。The object of the present invention is to reduce the horizontal soil pressure value '
By multiplying the earth pressure colorimetric values obtained from the vertical earth pressure values with each other, the appropriate face earth pressure value can be determined.
To provide a face stability control method for a shield excavator, which can prevent the face from collapsing and stably maintain it by controlling the amount of excavation and earth and sand to be discharged.
次に、本発明に係るシールド掘進機の切羽安定制御方法
を具体的に実施するための装置例を添付図面に従って詳
述する。Next, an example of a device for specifically implementing the face stability control method for a shield tunneling machine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第１図において、１はシールド掘進機である。In FIG. 1, 1 is a shield tunneling machine.
この掘進機１の外殻は、周囲の土圧に抗して内部空間を
保持し、その空間に掘削設備を有する円筒形のシールド
フレーム２にエフ形成されている。The outer shell of this excavator 1 is formed into a cylindrical shield frame 2 that holds an internal space against the surrounding earth pressure and has excavation equipment in the space.
このシールドフレーム２には、第２図に示す如く、その
局方向に沿って、頂部及び両側部に、設定用土圧ｔｔ３
．４．５が設けられ、このシールドフレーム２の上方部
及び両側部からこれを押圧する地山の上部土圧値Ｐｕ及
び側部土圧値Ｐ、、Ｐｔを検出し得るように構成される
。第１図に示す如く、隔壁８には、シールド掘進機１全
体の推進により発生する実際の切羽土圧値Ｐｆを検知す
る切羽土圧計１０が設けられる。室９には、隔壁８を貫
通して延出され、室９内の土砂を取り出丁と共に、それ
に滞留された土砂により止水壁を形成することのできる
スクリューコンベア１１が設けられている。As shown in FIG. 2, this shield frame 2 has a setting earth pressure tt3 on the top and both sides along the local direction.
．． 4.5, and is configured to be able to detect the upper earth pressure value Pu and side earth pressure values P, , Pt of the ground pressing against the shield frame 2 from the upper part and both sides thereof. As shown in FIG. 1, the bulkhead 8 is provided with a face earth pressure gauge 10 that detects the actual face earth pressure value Pf generated by the propulsion of the shield excavator 1 as a whole. The chamber 9 is provided with a screw conveyor 11 that extends through the partition wall 8 and is capable of taking out the earth and sand in the chamber 9 and forming a water stop wall with the earth and sand accumulated therein.
このスクリューコンベア１１には、これを駆動する駆動
装置１２が連設されている。このスクリューコンベア１
１の排出端１３には、モーノポンプ駆動装置１５を有す
るモーノポンプ１４が接続されている。従って、スクリ
ューコンベア１１より送うレタ土砂は、モーノポン７’
１４にエフ排出管２０を通して図示されない排出系へ移
送されることになる。また、スクリューコンベア１１０
回転数を制御することに工っで排出系に移送する土砂量
を制御し得るように構成されている。更に、第２図に示
す如く、上記隔壁８には、この局方向に沿ッて多数のシ
ールド・ジヤツキ１６・・・が設けられている。このシ
ールド・ジヤツキ１６・・・は、図示されないセグメン
トに反力をとり、シールド掘進機１全体を、シールドフ
レーム２の軸方向に沿って１セグメント分だけ前進させ
るように構成されている。尚、室９に切羽を切削するカ
ッタを備えた機械掘クシールド掘進機においては、カッ
タ面板７ｔシールドフレーム２の切羽側開口部６に配置
し、隔壁８との間をカッタ室として、ここに切削した土
砂を充満させて土圧を発生させる。A drive device 12 for driving the screw conveyor 11 is connected thereto. This screw conveyor 1
A mono pump 14 having a mono pump driving device 15 is connected to the discharge end 13 of the pump 1 . Therefore, the leta soil sent from the screw conveyor 11 is
14 and is transferred to a discharge system (not shown) through the F discharge pipe 20. In addition, the screw conveyor 110
The structure is such that the amount of earth and sand transferred to the discharge system can be controlled by controlling the rotation speed. Furthermore, as shown in FIG. 2, the partition wall 8 is provided with a large number of shield jacks 16 along the central direction. The shield jacks 16 are configured to apply a reaction force to a segment (not shown) and move the entire shield excavator 1 forward by one segment along the axial direction of the shield frame 2. In a mechanical shield excavator equipped with a cutter for cutting a face in the chamber 9, the cutter face plate 7t is placed in the face side opening 6 of the shield frame 2, and the space between the partition wall 8 and the partition wall 8 is used as a cutter chamber. It is filled with earth and sand and generates earth pressure.
ところで、第１図に示す如く、上記設定用土圧計３．４
．５Ｃは、これらエフ検出された土圧値Ｐｕ、Ｐ、、Ｐ
ｉを演算処理して適正切羽土圧値Ｐ。を算出する演算回
路１７が接続されている。この演算回路１７の下流側に
は、適正切羽土圧値Ｐ０に一定の数値を加減して一定の
数値幅を有する適正切羽土圧値札にすると共に、この適
正切羽土圧値Ｐ′。By the way, as shown in Fig. 1, the above setting earth pressure gauge 3.4
．． 5C are the earth pressure values Pu, P, , P detected by these F
i is calculated and the appropriate face earth pressure value P is obtained. An arithmetic circuit 17 for calculating is connected. On the downstream side of this arithmetic circuit 17, a certain value is added or subtracted from the appropriate face earth pressure value P0 to produce an appropriate face earth pressure price tag having a certain numerical range, and this appropriate earth face earth pressure value P' is also stored.
と、切羽土圧計１０ｘ５＋１１Ｌ出されたシールド掘進
機１の推進による実際の切羽土圧値Ｐｒｈを比較して、
その差を下流側の駆動制御装置１８にインプットする比
較回路１９が設けられる。駆動制御装置１９は、その差
に応じて例えば、適正切羽土圧値Ｐ？）が実際の切羽土
庄値Ｐｆよりも大きいならばスクリューコンベア１１の
取５出し量を少な（、あるいは零にし、逆に、適正切羽
土圧値ＰＪが実際の切羽土庄値Ｐｆよりも小さいならば
取り出し量を多くして、実際の切羽土圧値Ｐｆが適正切
羽土圧値Ｐ′ｏにほぼ等しくなる工うにスクリューコン
ベア１１０回転数を調節すべく駆動装置１２を制御する
ように構成されている。By comparing the actual face earth pressure value Prh due to the propulsion of the shield excavator 1, which was obtained from the earth face pressure meter 10x5+11L,
A comparison circuit 19 is provided that inputs the difference to the drive control device 18 on the downstream side. The drive control device 19 determines, for example, the appropriate face earth pressure value P? according to the difference. ) is larger than the actual face pressure value Pf, reduce the take-out amount of the screw conveyor 11 (or make it zero; conversely, if the appropriate face pressure value PJ is smaller than the actual face pressure value Pf) The driving device 12 is controlled to adjust the rotation speed of the screw conveyor 110 so that the actual face earth pressure value Pf becomes approximately equal to the appropriate face earth pressure value P'o by increasing the amount taken out. .
以上のよ５を具体的装置例に基づいて、本発明の切羽安
定制御方法について更に詳しく述べる。The face stability control method of the present invention will be described in more detail based on a specific example of the device.
第３図に示す如く、掘削作業中に際しては、まず、既設
のセグメントに反力をとって、シールドジヤツキ１６・
・・の推進力により、シールド掘進機１全体をシールド
フレーム２の軸方向に沿って前進させる。この時、掘進
機１の前進により発生する切羽土圧は、掘進機１前面の
室９内に圧密された土砂を介して隔壁８に伝達される。As shown in Fig. 3, during excavation work, the shield jack 16
The entire shield excavator 1 is moved forward along the axial direction of the shield frame 2 by the propulsion force. At this time, the face earth pressure generated by the forward movement of the excavator 1 is transmitted to the partition wall 8 via the earth and sand compacted in the chamber 9 in front of the excavator 1.
この実際の切羽土庄値Ｐｆを、切羽土圧計１０が検出し
、この値Ｐｉｆを比較回路１９にインプットする。他方
、シールドフレーム２に設けられた設定用土圧計３゜４
．５は、各々、その時の上部土圧値へ及び側部土圧値Ｐ
１１ ＃ Ｐｔを検出し、これら値Ｐｕ ｔ Ｐｓ 、
Ｐｔを演算回路１７にインプットする。This actual face earth pressure value Pf is detected by the face earth pressure gauge 10 and this value Pif is input to the comparison circuit 19. On the other hand, the setting soil pressure gauge 3゜4 provided on the shield frame 2
．． 5 is the upper earth pressure value and the side earth pressure value P at that time, respectively.
11 # Detect Pt and calculate these values Pu t Ps ,
Pt is input to the arithmetic circuit 17.
演算回路１７は、土圧値Ｐｕ、 Ｐ、、 Ｐｊに以下の
ような演ｓを施して、適正切羽土庄値Ｐ０を算出するこ
とになる。The arithmetic circuit 17 performs the following operation on the earth pressure values Pu, P, . . . Pj to calculate the appropriate face earth pressure value P0.
（ここに、Ｋは土質等に影響される経験的数値である係
数、ｒはその時の土質等の密度、ａは第２図に示す如き
、シールドフレーム２頂部の上部土圧計３から切羽土圧
計１０１での垂直距離、ｂは上部土圧計３から側部土圧
計４，５までの垂直距離である。）
上記（１）式の（Ｐｓ＋Ｐｔ）／２は、第２図に示す如
くシールドフレーム２の軸方向断面中心部２１に加わる
水平土圧値を表わし、（Ｐｕ十ａγ）／（Ｐｕ＋ｂｒ）
は、その中心部２１′トそれより（ｂ−ａ）だけ偏った
部分；即ち、切羽土圧計１０の設置位置とに加わるシー
ルドフレーム２上方からの土圧比を表わしてバる。従っ
て、（Ｐａ＋Ｐｔ）／２に（Ｐｕ＋ ａγ）／（Ｐｕ＋
ｂｒ）を乗じれば切羽土圧計１０の位置に加わる切羽土
圧値を算定でき、更にに値を乗じることでより実体的な
切羽土圧値を算定できることになる。このように立式す
れば、掘進機１の推進後に現出した切羽地山の適正切羽
土圧値Ｐ０を、シールド７レーム２周囲に加わる土圧値
Ｐ１１ ＠ Ｐｇ ｓ Ｐｔより算定することができる
。(Here, K is a coefficient that is an empirical value influenced by soil quality, etc., r is the density of soil etc. at that time, and a is a face soil pressure meter measured from the upper soil pressure gauge 3 at the top of the shield frame 2, as shown in Figure 2. The vertical distance at 101 and b is the vertical distance from the upper soil pressure gauge 3 to the side soil pressure gauges 4 and 5. represents the horizontal earth pressure value applied to the center 21 of the axial cross section, and (Pu + aγ) / (Pu + br)
represents the earth pressure ratio from above the shield frame 2 that is applied to the central portion 21' and the portion offset by (b-a) from it; that is, the installation position of the face earth pressure gauge 10. Therefore, (Pa+Pt)/2 becomes (Pu+ aγ)/(Pu+
By multiplying by br), the face earth pressure value applied to the position of the face earth pressure gauge 10 can be calculated, and by further multiplying by a value, a more substantial face earth pressure value can be calculated. With this formula, the appropriate face earth pressure value P0 of the face earth that appears after the propulsion of the excavator 1 can be calculated from the earth pressure value P11 @ Pg s Pt applied around the shield 7 frame 2. .
以上のように算定され几適正切羽土圧値Ｐ０は、比較回
路１９にインプットされる。この比較回路１９では、適
正切羽土圧値Ｐ０に一定の数値を加減して、一定の数値
幅を有する適正切羽土圧値ＰＩｏに変換され、この土圧
値Ｐ′ｏと、切羽土圧計１０より検出された実際の切羽
土庄値Ｐｆとを比較する。その差は駆動制御装置１８に
送られ、その差に応じてスクリューコンベア１１の土砂
取り出し量を制御する。The appropriate face earth pressure value P0 calculated as described above is input to the comparison circuit 19. This comparison circuit 19 adds or subtracts a certain value to the appropriate face earth pressure value P0 to convert it into an appropriate face earth pressure value PIo having a certain numerical range. The actual face tonosho value Pf detected by the method is compared. The difference is sent to the drive control device 18, and the amount of earth and sand taken out by the screw conveyor 11 is controlled according to the difference.
以上の作用は、シールドジヤツキ１，６−・の推進ごと
に繰り返しなされることになる。従って、シールド掘進
機１の掘進と共に変化する切羽土庄値Ｐｆｔ−５逐次適
正切羽土庄値Ｐ０と対応させて作業でき、目視できない
土質等の変化に対応させて自動制御装置を作動できるの
で、常に切羽を安定に保持することができる。The above action is repeated every time the shield jacks 1, 6-. Therefore, it is possible to perform work in correspondence with the face tonosho value Pft-5, which changes as the shield excavator 1 excavates, and the appropriate face tonosho value P0, and the automatic control device can be operated in response to invisible changes in soil quality, etc. can be held stably.
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、要
旨を変更しない範囲で種々に変形して実施し得ることは
勿論である。また、上記実施例では、土庄シールド式シ
ールド掘進機１の場合をとって説明したが、これに限ら
ず泥水加圧シールド工法及び泥土加圧シールド工法等に
も採用し得ることは勿論である。更に、上記実施例では
、駆動制御装置１８の制御対象は、スクリューコンベア
１１０回転数、即ち切り出し土砂量であったが、これに
限らず、モーノＩ７７”１５の回転数等を制御しても同
様な作用効果が得られることは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can of course be implemented with various modifications without changing the gist. Further, in the above embodiment, the case of the Tonosho shield-type shield excavator 1 has been explained, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can also be applied to muddy water pressurized shield construction methods, mud pressurized shield construction methods, and the like. Furthermore, in the above embodiment, the control target of the drive control device 18 was the number of revolutions of the screw conveyor 110, that is, the amount of soil to be cut out, but the control target is not limited to this, and the same effect can be achieved by controlling the number of revolutions of the Mono I77''15, etc. Of course, it is possible to obtain various effects.
以上要するに本発明によれば、以下の如き優れた効果を
発揮する。In summary, according to the present invention, the following excellent effects are achieved.
（１） シールド掘進機の掘進によって現出する地山
のシールドフレームに加わる水平方向の土圧値と、垂直
方向の土圧値から得られる土圧比とを互いに乗じて、適
正切羽土圧値を求めることができ、掘進と共に変化する
切羽土庄値を逐次適正切羽土庄値に等しくすべく自動制
御装置を作動させて排出される掘削土砂の切り出し量を
制御し得、目視できない土質等の変化に迅速に対処でき
、切羽の崩落を防止しつつこれを安定に保持し得る。(1) Multiply the horizontal earth pressure value applied to the shield frame of the ground revealed by the excavation of the shield machine and the earth pressure ratio obtained from the vertical earth pressure value to determine the appropriate face earth pressure value. The amount of excavated soil to be discharged can be controlled by operating an automatic control device to sequentially equalize the face tonosho value, which changes with excavation, to the appropriate face tonosho value. It is possible to prevent the face from collapsing and to maintain it stably.
（２）構造が簡単で、容易に採用し得る。(2) The structure is simple and can be easily adopted.
第１図は、本発明を具体的に実施するための装置例であ
る土圧シールド式シールド掘進機を示す側断面図、第２
図は、その■−…線矢視図、第３図は本発明に係るシー
ルド掘進機の切羽安定制御方法金示す系統図である。
図中、１はシールド掘進機、２はシールドフレーム、８
は隔壁である。
特 許 出 願 人 石川島播磨重工業株式会社（ほ
か１名）
代理人 弁理士 絹 谷 信 雄
“磨にFIG. 1 is a side sectional view showing an earth pressure shield type shield excavator, which is an example of a device for specifically carrying out the present invention, and FIG.
The figure is a view taken along the line 1--, and FIG. 3 is a system diagram illustrating the face stability control method for a shield tunneling machine according to the present invention. In the figure, 1 is a shield excavator, 2 is a shield frame, and 8
is a bulkhead. Patent applicant: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. (and one other person) Agent: Patent attorney Nobuo Kinutani “Mani”
Claims (1)
け、該隔壁に加わる切羽土圧を制御する方法において、
上記シールドフレームに加わる水平方向の土圧値を求め
ると共に、垂直方向の土圧値からその土圧比を求め、こ
れら水平方向の土圧値に垂直方向の土庄比を乗じて上記
隔壁の適正切羽土庄値を求めて、実際に隔壁に加わる切
羽土庄値と比較し、掘削土砂を排出させて、隔壁に加わ
る切羽土庄値を上記適正切羽土圧値に等しくするように
制御したことを特徴とするシールド掘進機の切羽安定制
御方法。In a method of providing a bulkhead on the face side of a shield frame of a shield tunneling machine and controlling the face earth pressure applied to the bulkhead,
In addition to determining the horizontal earth pressure value applied to the shield frame, the earth pressure ratio is determined from the vertical earth pressure value, and these horizontal earth pressure values are multiplied by the vertical earth pressure ratio to determine the appropriate face earth pressure of the partition wall. The shield is characterized in that the value is calculated and compared with the face earth pressure value actually applied to the partition wall, and the excavated soil is discharged to control the face earth pressure value applied to the partition wall to be equal to the above-mentioned appropriate face earth pressure value. A method for controlling the stability of the face of an excavator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17578681A JPS5880094A (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Face stable control of shield drilling machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17578681A JPS5880094A (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Face stable control of shield drilling machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5880094A true JPS5880094A (en) | 1983-05-14 |
| JPS6220359B2 JPS6220359B2 (en) | 1987-05-06 |
Family
ID=16002218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17578681A Granted JPS5880094A (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Face stable control of shield drilling machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5880094A (en) |
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-
1981
- 1981-11-04 JP JP17578681A patent/JPS5880094A/en active Granted
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|---|---|
| JPS6220359B2 (en) | 1987-05-06 |
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