JPS60126496A - シ−ルド掘進機の制御装置と制御方法 - Google Patents

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】 本発明はシールド工法における場所打ちライニングの場
合のシールド掘進機の制御装置および制御方法に関する
ものである。

（２） シールド式トンネル掘削工事において従来のシールド工
法における工法としては一次覆工。

裏込注入、二次覆工の三段階により行なわれていたトン
ネル覆工をこれを場所打ちコンクリートにより一度のコ
ンクリート打設にて行うことにより裏込注入および二次
覆工の必要がなく従って非常に経済的であり、大幅な工
期短縮が可能な工法である。第１図はこの場所打ちコン
クリート工法の一例を示したものであり１はシールジヤ
ツキ３により推進力が与えられながら掘削がおこなわれ
る。ここで掘削が進むとと亀に推進ジヤツキ３の後方に
は新だに型枠２が挿入、据付けられている。また型枠２
とシールドマシン１のテール部１′の間にはプレスリン
グ４がリング状に設けられ、打設されたコンクリートの
漏洩を防止するとともに一端をシールドマシンｌのテー
ル部１′内面に固定されたプレスジヤツキ５により打設
直後のコンクリートに一定の圧力を加え所定の強度が維
持される如くなっており、ここでコンクリートバイブロ
によシ打設部７に新しいコンクリートが打設されると、
プレスジヤツキ５により一定の圧力が維持されながらプ
レスリング４はシールドマシン１の推進方向に摺動して
ゆく。以上述べた如くシールド、シン１は推進ジヤツキ
３により掘進されながらコンクリートの打設とともにプ
レスリング４も同様に推進方向に摺動し、更にシールド
マシン１のテール部１′に一端を固定されたプレスジヤ
ツキ５により常に所定の圧力をプレスリング４に与えて
いる。しかしながら以上の挙動を人為的操作により同時
に作業員が行なうことは非常に困難であシ特にシールド
マシン１が曲線に副って掘進される如き場合はプレスリ
ング４の周辺に複数個取付けられているプレスジヤツキ
５の操作は非常に複雑となってくる。この操作を間違え
ると折角打設したコンクリートの品質。

強度に大きな影響を与えるとともに作業能率も低下し、
従って掘進速度をにぶらせることになり工期にも問題が
生ずるものである。

本発明はシールド掘進機における、上記の推進ジヤツキ
３およびプレスジヤツキ５の操作を適切におこなうこと
により打設したコンクリートの品質を維持し、作業効率
をも向上し、工期の短縮を図り得る効率的な制御装置お
よび制御方法を提供するものである。

本発明に係る制御装置はシールド掘進機の推進ジヤツキ
のうちの少くとも３個以上にストローク計を設け、この
ストローク計の信号として時間に対する移動量と、３個
以上のストローク計のストローク差より計算してシール
ド掘進機の掘進速度と掘進方向を算出する計算機を備え
、次にシールドのコンクリート打設面に設けられたプレ
スリングを押圧する複数個のプレスジヤツキの各々にプ
レスジヤツキストローク計と、プレスジヤツキを制御す
る制御計算機および調整弁を備えコンクリート打設用パ
イプにはコンクリート圧力検知器とともに流量検知器を
設は上記の掘進速度と、掘進方向とプレスジヤツキ（５
） ストローク計の信号および圧力検知器、流量検知器の信
号より各プレスジヤツキに設けられた制御計算機により
プレスジヤツキの必要なジヤツキ伸び１およびジヤツキ
シリンダの必要油量を計算し、調整弁の開度を調整して
各々のプレスジヤツキを制御することによりシールド掘
進機の掘進速度、掘進の方向詮よびコンクリート打設中
の如何にかかわらずプレスジヤツキを通じて常に適切な
圧力を打設したコンクリートに与えるようにしたシール
ド掘進機の制御装置である。

本発明に係る制御方法はシールド掘進機の推進ジヤツキ
のうち少くとも３個以上に設けられたストローク計より
計算機を介して上記シールド掘進機の掘進速度と掘進方
向をめ、シールドのコンクリート打設面に設けられたプ
レスリングを押圧する複数個のプレスジヤツキの各々に
設けられたプレスジヤツキストローク計よシ各プレスジ
ヤツキの伸び量をめ、コンクリート打設用パイプに設け
られたコンクリート圧力（６） 検知器と流量検知器よりコンクリート圧力とコンクリー
ト流量をめ、上記の掘進速度と、掘進方向よりめられる
プレスリングの面の傾きと、各プレスジヤツキの伸び量
と、打設コンクリートの圧力とコンクリート流量より各
プレスジヤツキに必要な伸び景およびプレスジヤツキの
シリンダに必要な油量を計算し、この計算結果にもとづ
き調整弁の開度を調整して各々のプレスジヤツキを制御
することによりシールド掘進機の掘進速度、掘進の方向
およびコンクＩＪ−！・打設中の如何にかかわらずプレ
スジヤツキを通じて常に適切な圧力を打設したコンクリ
ートに与えることができるシールド掘進機の制御方法で
ある。

つぎに本発明の実施例全図面について説明する。第２図
はその装置の要部の構成をあられし、第３図は曲進の場
合の状態をあられしている。

１１はシールド掘進機、１１′はそのテール部、１２は
型枠、１３は推進ジヤツキでありシールド掘進機１１の
周辺に型枠１２との間に複数台設置され、シールド掘進
機１１に掘進力を与えている。１４は打設したコンクリ
ート１７の漏洩を防止するとともに、これに押圧力を加
えるプレスリングであり、／−ルド掘進機１１によ犬 り一端は与えられたプレスジヤツキ１５によりこのプレ
スリング１４を介して打設コンクリート１７に適当な圧
力を加えている。このプレスジヤツキ１５はテール部１
１′の内周にそって複数台据付けられている。１６はコ
ンクリート打設用パイプでありその元に設けられたコン
クリートポンプ２９によシ供給されプレスリング］４を
貫通して打設部１７に接続されている。

第４図は上記装置の制御のブロック接続図であり２１′
、２１“、２７′　はシールド掘進機１１の推進ジヤツ
キ１３に設けられた推進ジヤツキストローク計であり、
円周状に配置された推進ジヤツキ１３のうちの例えば正
三角形に近くなるよｔ　ｉｔ　／／／ うな配置にこのストローク計２１．２１．２１　は設け
られている。この推進ジヤツキストローク計２１．’、
　２１”、　２１　の夫々の出力は次の計算器２２に入
力され、計算器２２においては、推進ジヤツキストロー
ク計の時間に対する移動量よりシールド掘進機１１の掘
進速度を計算するとともに、３個の推進ジヤツキストロ
ーク計２１．２１゜２１のストローク値の差よシ−ルド
掘進機の掘進面の角度を計算し、掘進方向を検知するよ
うに構成されている。このうちの先づ掘進速度に基づき
プレスジヤツキ１５に必要な平均の伸び量が算出される
。

１　１１　Ｉ／／ ２３．２３．２３・・・は各プレスジヤツキのジヤツキ
毎に取付けられたプレスジヤツキストローク計であり、
該ストローク計２３．２３．２３・・・により各プレス
ジヤツキ１５の現時点における伸び量が検知され、この
夫々の伸び量が上記計算器２２に入力される。

ここで２７と２８はコンクリート打設用パイプ１６内の
打設ノズル近くに取付けられた打設コンクリートの圧力
検出器と流量検出器であシ夫々打設コンクリートのパイ
プ１６中のコンクリートの圧力および流量を検出し、そ
の圧力信（９） 号および流量信号として計算器２２に入力される。

ここで上記のシールド掘進機１１の掘進速度に基づき算
出されたプレスジヤツキ１５に必要な伸び量およびシー
ルド掘進機１１の掘進方向にもとづくシールド掘進機１
１とプレスリング１４の為す角度ならびに各プレスジヤ
ツキ１５の現時点における夫々の伸び量が計算され、そ
の個々の伸び量の値が次の各プレスジヤツキ毎に設けら
れたプレスジヤツキの制御計算機２４′。

２４．２４・・・に出力され、この制御計算機２４′。

送る油量に換算され、この信号が夫々のプレスｚ　ｔｔ
　” ジヤツキ１５，１５．１５・・・に設けられたゲイジｌ
　〃　“′ タル弁２５，２５，２５・・・の開度を制御してプレス
ジヤツキ１５，１５，１５・・・に所定の伸び量を与え
、プレスリング１４を介して打設されだコンク！Ｊ−）
１７に所定の押圧力を加える構成になっている。

ここでコンクリートの打設が開始されると圧１０１ 力検出器２７によりその圧力が、流量検出器２８により
打設コンクリートの流量の圧力信号および流量信号が計
算機２２に入力される。計算機２２においては上記のコ
ンクリート流量信号に基づいてプレスリング１４の移動
量が計算され、この移動量の信号が計算機２２より各プ
レスジｌ　〃　”′ ヤツキの制御計算機２４，２４．２４・・・に出力され
る信号に付加され制御計算機においてプレスジヤツキに
送る油量に換算されてディジタル弁の開度が制御される
のであるが、コンクリート打設によるプレスリング１４
の移動速度がシールド掘進機１１の掘進速度即ち推進ジ
ヤツキ１３の移動速度よりも早い場合にはプレスジヤツ
キ１５の伸び量はマイナスとなりプレスジヤツキ１５か
縮退してゆくことになる。このようにしてコンクリート
圧送圧力とプレス圧力が適正に保たれる。ここでシール
ド推進ジヤツキＪ３とプレスジヤツキ１５のどちらかが
ジヤツキのストローク有効長さの限界に達した場合には
計算機２２よりコンクリートポンプ２９に打設停止信号
が送られコンクリート打設が止められるとともに掘進が
停止されるようになっている。

次に上記した制御装置による制御方法の実施例について
説明すると、先づシールド掘進機１１の推進ジヤツキ１
３０円筒内に円周状に配置されている推進ジヤツキ１３
のうちの例えばほぼ正三角形状に配置せられた３個の推
進ジヤツキストローク計２１．２１．２１よりの出力値
より計算機２２によりシールド掘進機１１の掘進速度と
、シールド掘進機１１の掘進方向が算出され、更にこの
掘進方向よりシールド掘進機１１とプレスリング１４の
為す角度が算出される。と同時に各プレスジヤツキ１５
，１５．１５・・・に取付けられているプレスジヤツキ
ストローク計２３゜２３．２３・・・よりの現時点にお
ける夫々の伸び量が計算機２２に入力される。この３つ
の値即ちシールド掘進機１１の掘進速度にもとづいてこ
れをプレスジヤツキの平均伸び量とされた値と、シール
ド掘進機１１とプレスリング１４の為す角度より掘進方
向にだいする各プレスジヤツキ１５，１５．１５・・・
個々の伸び量の差の値と、各プレスジヤツキ１５，１５
，１５・・・の伸び量より前記のプレスジヤツキ毎に設
けられたプレスジヤツキの制御計算機２４，２４．２４
・・・により夫々のプレスジヤツキ１５に送る油量に換
算され、この信号が夫々のプレスジヤツキに設けられて
いるディジタル弁２５，２５，２５・・・の開度を制御
してプレスジヤツキ１５，１５．１５・・・に所定の伸
び童を与える油量を送り、プレスリング１４を介して打
設されたコンクリート１７に所定の押圧力を与えること
になる。

ここでコンクリートの打設が開始されると、コンクリー
ト打設用バイブ１６内に設けられているコンクリートの
圧力検出器２７および流量検出器２８よりの圧力信号お
よび流量信号が計算機２２に入力される。この中の流量
信号に基づき計算機２２にてプレスリング１４の移動量
が計算され、この移動量の信号が計算機２２より各プレ
スジヤツキの制御計算機２４，２４．２４・・・に出力
される信号に付加され、制御計算機（１３） においてプレスジヤツキに送る油量に換算されてディジ
タル弁の開度が制御される。この場合コンクリート打設
によるプレスリングの移動速度がシールド掘進機１１の
掘進速度即ち推進ジヤツキ１３の移動速度よりも早い場
合にはプレスジヤツキ１５の伸び量はマイナスとなりプ
レスジヤツキ１５が縮退してゆくことになる。

ここでシールド掘進機１１が直線状に掘進が進められる
場合は上記の３つの値のうちシールド掘進機１１の掘進
速度の入力値のみが変化し、プレスジヤツキ１５はこの
掘進速度に追随して伸張される。ついでシールド掘進機
１１がある角度を有して掘進している場合、または掘進
角度が変化する場合には、掘進速度と、掘進角度の変化
の信号にもとづきプレスジヤツキ毎に伸張される伸び量
が計算され、この値にもとづき各プレスジヤツキ１５’
、　１　、／／、　１５−・・・が伸張する。

このようにして掘進角度に変化が生じてもプレスリング
１４に対しては常に所定の押圧力が加えられるようにな
る。次にコンクリートが打設（１４） されつつある場合はコンクリートの流量検出器２８より
の信号によるプレスジヤツキ１５に対する制御とコンク
リートの打設圧力により、プレスリング１４は掘進方向
に押返されることになり、この場合シールド掘進機１１
の掘進速度よりもプレスリング１４の移動速度が早い場
合にはプレスジヤツキ１５の伸び量は減少することにな
り、このマイナスの伸び量はプレスジヤツキストローク
計２３より計算器２２を介して制御計算機２４に送られ
、ここにおいてプレスジヤツキ１５の伸びは減少しなが
らプレスリング１４にだいして所定の押圧力を与えるよ
うに作用する。以上の操作を反復しなから掘進が進めら
れるが、その掘進中においてもプレスリングの位置を制
御しながら常に打設中壕だけ打設されたコンクリートに
対して所定の押圧力が加えられるように制御されること
になる。々おこの場合推進ジ）ツキ１３とプレスジヤツ
キ１５のストロークはその伸びの有効長の範囲内にて順
次型枠１２が附加されなから掘進が進められるがシール
ド掘進機１１が進みすぎてプレスジヤツキ１５が伸びき
った場合には打設されたコンクＩＪ　−トに対して所定
の押圧力が加えられなくなるので、プレスジヤツキ１５
のうちの一つでもこのストローク有効長の伸びの限界に
達した場合または推進ジヤツキ１３のうちの一つでもス
トローク有効長の伸びの限界に達しだ場合にはプレスジ
ヤツキストローク計２３または推進ジヤツキストローク
計２１よりの信号によりシールド掘進機１１の掘進なら
びにコンクリートの打設は停止する。このようにして常
に打設コンクリ−１・に対して所定の押圧力が維持でき
るようになっている。

以上説明した如く本発明によるシールド掘進機の制御装
置およびその制御方法によればシールド掘進時における
推進とコンクリート打設におけるコンクリートの押圧の
相互の複雑な操作を人為的な作業に頼ることなく自動的
に制御し施工することができるものであり、作業の自動
化により打設された覆工コンクリートの品質。

強度が常に一定に維持されるとともに作業工数の低減と
作業能率の向上および工期の短縮に寄与するものであり
、更にはトンネル掘削工事の自動化を推進することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の場所打ちコンクリート工法の施工を説明
する側断面図、第２図は本発明の実施例の要部の構成図
、第３図はシールド掘進機の曲進の場合の構成の説明図
、第４図は本発明の制御装置のブロック接続図である。 １１・・・シールド掘進機　１１′・・・テール部　１
２・・・型枠　１３・・・推進ジヤツキ　１４・・・プ
レスリング　１５・・・プレスジヤツキ　１６・・・コ
ンクリート打設用パイプ　１７・・・コンクリート打設
部２１．２１．２１・・・推進ジヤツキストローク計２
２・・・計算機　２３，２３．２３・・・プレスジヤツ
キストローク計　２４’、２４．２４・・・制御計算機
　２５，２５．２５・・・ディジタル弁２７・・・圧力
検出器　２８・・・流量検出器（１７） ２９・・・コンクリートポンプ （１８）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　シールド掘進機の推進ジヤツキのうちの少くと
   も３個以上にストローク計を設け、該ストローク計の信
   号により上記シールド掘進機の掘進速度と掘進方向を算
   出する計算機を備え、シールドのコンクリート打設面に
   設けられたプレスリングを押圧する複数個のプレスジヤ
   ツキの各々にプレスジヤツキストローク計と、該プレス
   ジヤツキを制御する制御計算機および調整弁を設け、コ
   ンクリート打設用パイプにコンクリート圧力検知器と流
   量検知器を設け、上記の掘進速度と、掘進方向とプレス
   ジヤツキストローク計の信号とコンクリート圧力信号と
   流量信号によシ各プレスジヤツキに設けられた制御計算
   機より調整弁を介してプレスジヤツキを制御するように
   構成せられたシールド掘進機の制御装置。
2. （２）　シールド掘進機の推進ジヤツキのうち少くと（
   １） も３個以上に設けられたストローク計より、計算機を介
   して上記シールド掘進機の掘進速度と掘進方向をめ、シ
   ールドのコンクリート打設面に設けられたプレスリング
   を押圧する複数個のプレスジヤツキの各々に設けられた
   プレスジヤツキストローク計より各プレスジヤツキの伸
   び量をめ、コンクリート打設用パイプに設けられたコン
   クリート圧力検知器と流量検知器よシコンクリート圧力
   とコンクリート流量をめ、上記掘進速度と掘進方向より
   められるプレスリングの面の傾きと、各プレスジヤツキ
   の伸び量と、コンクリート圧力およびコンクリート流量
   より各プレスジヤツキに必要な伸び量およびプレスジヤ
   ツキの必要油量を計算し、調整弁を介してプレスジヤツ
   キを制御することを特徴とするシールド掘進機の制御方
   法。