JPS5880094A - シ−ルド掘進機の切羽安定制御方法 - Google Patents

シ−ルド掘進機の切羽安定制御方法

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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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JP
Japan
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face
earth pressure
shield
pressure value
value
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JP17578681A
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JPS6220359B2 (ja
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幸男 藤本
南部 邦彦
信義 清水
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Taisei Corp
IHI Corp
Original Assignee
Taisei Corp
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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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】 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
第1図において、1はシールド掘進機である。
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。
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。
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。
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′。
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。
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。
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。
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。
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。
(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
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。
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。
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。
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。
(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。
(2)構造が簡単で、容易に採用し得る。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. シールド掘進機のシールドフレームの切羽側に隔壁を設
    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。
JP17578681A 1981-11-04 1981-11-04 シ−ルド掘進機の切羽安定制御方法 Granted JPS5880094A (ja)

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JPS5880094A true JPS5880094A (ja) 1983-05-14
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