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JP2002038883A - Shield excavator and method for estimating excavable distance of shield excavator - Google Patents

Shield excavator and method for estimating excavable distance of shield excavator

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Publication number
JP2002038883A
JP2002038883A JP2000222608A JP2000222608A JP2002038883A JP 2002038883 A JP2002038883 A JP 2002038883A JP 2000222608 A JP2000222608 A JP 2000222608A JP 2000222608 A JP2000222608 A JP 2000222608A JP 2002038883 A JP2002038883 A JP 2002038883A
Authority
JP
Japan
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distance
jack
shield
excavation
shield machine
Prior art date
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Granted
Application number
JP2000222608A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3460981B2 (en
Inventor
Tamio Horiuchi
民夫 堀内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nishimatsu Construction Co Ltd
Original Assignee
Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nishimatsu Construction Co Ltd filed Critical Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority to JP2000222608A priority Critical patent/JP3460981B2/en
Publication of JP2002038883A publication Critical patent/JP2002038883A/en
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きなコスト増を伴うことなく、掘削の途中
の任意の場所でビットの摩耗量および掘削可能距離を好
適に推定できるシールド掘進機およびシールド掘進機の
掘削可能距離推定方法を提供する。 【解決手段】 トンネル坑Aの天端とカッターディスク
10の外周とが離間するクリアランス量Dを測定する切
羽崩壊探査装置25を備えるシールド掘進機1である。
また、切羽崩壊探査装置25が測定するクリアランス量
Dの統計処理を行いシールド掘進機1の掘進可能距離を
推定する掘削可能距離推定部を、シールド掘進機1の制
御を行う制御部に設ける。
(57) [Summary] [PROBLEMS] A shield excavator capable of suitably estimating a wear amount of a bit and an excavable distance at an arbitrary position during excavation without a large increase in cost and estimating an excavable distance of the shield excavator. Provide a way. SOLUTION: This shield excavator 1 is provided with a face collapse exploration device 25 for measuring a clearance amount D at which a top end of a tunnel shaft A and an outer periphery of a cutter disk 10 are separated from each other.
In addition, a control unit that controls the shield machine 1 is provided with an excavable distance estimating unit that performs statistical processing of the clearance amount D measured by the face collapse inspection device 25 and estimates the excavable distance of the shield machine 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビットの摩耗を把
握して掘削可能距離を推定するシールド掘進機およびシ
ールド掘進機の掘削可能距離推定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield machine and a method for estimating a possible excavation distance of a shield machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シールド掘進機を用いて地山を掘
進するシールド工法が知られている。シールド掘進機
は、複数のビットを有するカッターを前面部に備え、こ
のカッターを旋回させながら推進することで、カッター
に設けられたビットで掘進箇所を掘削しながら前進して
掘削孔を形成する。このビットはシールド掘進機の掘進
に伴って摩耗していく。また、ビットの摩耗量は掘進す
る地盤の硬さによって変わる。このために、ある程度の
長距離を掘削するときには、掘削中のビットの摩耗量を
随時把握し、その時の状態でシールド掘進機が掘削でき
る掘進可能距離を把握することが重要となる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a shield construction method for excavating a ground using a shield excavator has been known. The shield machine includes a cutter having a plurality of bits on its front surface, and by propelling the cutter while turning the cutter, advances while excavating a digging point with the bits provided on the cutter to form a drill hole. This bit wears with the excavation of the shield machine. Further, the wear amount of the bit changes depending on the hardness of the excavated ground. For this reason, when excavating a certain long distance, it is important to grasp the amount of wear of the bit during excavation as needed, and to grasp the excavable distance that the shield machine can excavate in that state.

【0003】ビットの摩耗量の検知方法としては、例え
ば、中間立杭を設けてビットの摩耗を直接把握する方
法、ビットに一定量以上の摩耗が生じたときに油圧が低
下して摩耗を検知する「油圧検知ビット」による検知方
法、などの方法の他、ビットの摩耗検知を行う検知器
(超音波や音などを発振および受振して検知を行う)に
よる方法が知られている。また、特開平10−2210
05号公報には、1次側コイルおよび2次側コイルが巻
回された磁性体コアを内部に収容し、かつ、この磁性体
コアの一部を掘削面前面に露出させて構成される摩耗検
出ヘッドを、カッターの所定位置に設ける構成が開示さ
れている。この構成によれば、磁性体コアの露出した部
分が掘削とともに摩耗し、これに伴って磁性体コアの磁
気抵抗値が変化する。この磁気抵抗値の変化からビット
の摩耗量を把握できる。
[0003] As a method of detecting the amount of wear of a bit, for example, a method of directly grasping the wear of a bit by providing an intermediate standing stake, or detecting the wear due to a decrease in oil pressure when a bit of wear exceeds a certain amount. In addition to a detection method using a “hydraulic pressure detection bit”, a method using a detector that detects wear of the bit (detects by oscillating and receiving ultrasonic waves and sound) is known. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2210
Japanese Patent Application Publication No. 05-2005 discloses a wear structure in which a magnetic core around which a primary coil and a secondary coil are wound is housed inside, and a part of the magnetic core is exposed to the front of a digging surface. A configuration in which a detection head is provided at a predetermined position of a cutter is disclosed. According to this configuration, the exposed portion of the magnetic core wears with the excavation, and the magnetic resistance of the magnetic core changes accordingly. From the change in the magnetic resistance value, the wear amount of the bit can be grasped.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、中間立杭を設ける場合には、ビットの摩耗状態を正
確に把握できるが、多大な作業負荷が伴いコスト高とな
る。また、ビットの摩耗状態は、中間立杭を設けた位置
でのみ把握され、掘削の途中の任意の位置では把握でき
ず、適用範囲が狭い。一方、上述の他の方法(油圧、超
音波、音などを利用する方法)は、ビットを直接確認で
きない点で、中間立杭を設ける方法と比べて正確さが劣
る。また、上述の検知機(超音波や音などを利用)を設
ける場合には、この検知機が備える(超音波や音など
の)測定装置等によりコスト増が生じる。さらに、この
検出器に接続される導線の長さが変わるとインピーダン
スが変化するので、例えば、シールド掘進機の段取替え
の前後で値が変化するという問題点があった。
However, for example, when the intermediate pile is provided, the wear state of the bit can be accurately grasped, but a large work load is involved and the cost increases. Further, the wear state of the bit is grasped only at the position where the intermediate pile is provided, cannot be grasped at an arbitrary position during excavation, and the applicable range is narrow. On the other hand, the other methods described above (methods using hydraulic pressure, ultrasonic waves, sound, etc.) are inferior in accuracy to the method of providing an intermediate pile in that bits cannot be directly confirmed. In addition, when the above-described detector (using an ultrasonic wave or a sound) is provided, the cost increases due to a measuring device (such as an ultrasonic wave or a sound) included in the detector. Furthermore, since the impedance changes when the length of the lead wire connected to the detector changes, there has been a problem that the value changes before and after the setup change of the shield machine, for example.

【0005】本発明の課題は、大きなコスト増を伴うこ
となく、掘削の途中の任意の場所でビットの摩耗量およ
び掘削可能距離を好適に推定できるシールド掘進機およ
びシールド掘進機の掘削可能距離推定方法を提供するこ
とである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a shield excavator capable of appropriately estimating a wear amount of a bit and an excavable distance at an arbitrary place during excavation without great increase in cost, and an estimation of excavable distance of the shield excavator. Is to provide a way.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、例えば、図1〜3に示すよ
うに、少なくとも一部のビット(例えば、外周ティース
ビット16…)が外周から突出するように設けられたカ
ッターディスク10を有するカッターヘッド20を前面
部に備え、カッターヘッドを旋回させて地山を掘進して
掘削孔(例えば、トンネル坑A)を形成するシールド掘
進機1であって、シールド掘進機本体が掘進して掘削さ
れた前記掘削孔の内面と前記カッターディスクの外周と
が離間するクリアランス量Dを測定する探査手段(例え
ば、切羽崩壊探査装置25)と、統計処理によりシール
ド掘進機本体が掘進した距離に基づく掘進距離量(例え
ば、リングNO.)と前記探査手段が測定した前記クリ
アランス量との関係の近似式を求め、該近似式に基づい
てシールド掘進機本体の掘削可能距離を推定する掘削可
能距離推定手段(例えば、掘削可能距離推定部)と、を
備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, at least a part of bits (for example, outer teeth bits 16...) Is provided with a cutter head 20 having a cutter disk 10 provided so as to protrude from the outer periphery, and a shield excavation in which a cutter head is turned to excavate the ground to form an excavation hole (for example, a tunnel pit A). Exploration means (for example, a face collapse exploration device 25) for measuring a clearance amount D that separates an inner surface of the excavation hole excavated by the shield excavator body and an outer periphery of the cutter disk. The relationship between the amount of excavation distance (for example, ring No.) based on the distance excavated by the shield excavator body by statistical processing and the clearance amount measured by the exploration means. Seek approximate expression, characterized in that it comprises a drilling distance estimating means for estimating the drilling distance of the shield machine main body based on the approximate expression (e.g., drilling distance estimating unit), a.

【0007】請求項1記載の発明によれば、シールド掘
進機がカッターヘッドを旋回させながら掘進すると、カ
ッターディスクの外周から突出するように設けられたビ
ットにより、掘削孔の掘削径はカッターディスクの径よ
りも大きな径に予堀りされる。しかしながら、シールド
掘進機の掘進に伴って、カッターディスクの外周から突
出するビットが摩耗してくると、この摩耗に伴って十分
に予堀りされず、掘削孔の掘削径が小さくなってくる。
ここで、探査手段が測定するクリアランス量は、掘削孔
の内面とカッターディスクの外周とが離間する距離であ
り、上述のようにビットの摩耗により掘削径が小さくな
ると、これに伴って、測定されるクリアランス量が小さ
くなる。すなわち、カッターディスクの外周から突出す
るビットの摩耗の進行度合いが、探査手段が測定するク
リアランス量に反映される。従って、掘削孔を掘削して
いく過程でのクリアランス量の推移を把握することで、
カッターディスクの外周から突出するビットの摩耗の進
行度合いが把握できる。以上により、シールド掘進機の
掘進に伴って、随時、クリアランス量を測定していき、
掘削可能距離推定手段により、測定されたクリアランス
量とシールド掘進機が掘進した距離に基づく掘進距離量
との関係を示す近似式を求め、この近似式を用いること
で、そのときのビットの摩耗状態からシールド掘進機が
掘削できる掘削可能距離を推定できる。例えば、予め、
ビットの摩耗状態を反映したクリアランス量の限界値を
設定しておくことで、掘削可能距離推定手段が求めた近
似式から、掘削可能距離を推定できる。
According to the first aspect of the present invention, when the shield machine excavates while rotating the cutter head, the excavation diameter of the excavation hole is reduced by the bit provided so as to protrude from the outer periphery of the cutter disk. It is pre-drilled to a diameter larger than the diameter. However, when the bit protruding from the outer periphery of the cutter disk wears with the excavation of the shield excavator, the bit is not sufficiently pre-drilled due to the wear, and the excavation diameter of the excavation hole becomes small.
Here, the clearance amount measured by the exploration means is the distance between the inner surface of the drilling hole and the outer periphery of the cutter disk, and as described above, when the drilling diameter becomes smaller due to wear of the bit, the clearance amount is measured. The clearance amount becomes smaller. That is, the degree of progress of wear of the bit protruding from the outer periphery of the cutter disk is reflected in the clearance amount measured by the search means. Therefore, by grasping the transition of the clearance amount during the process of drilling a borehole,
The progress of wear of the bit protruding from the outer periphery of the cutter disk can be grasped. As described above, along with the excavation of the shield machine, the clearance amount was measured at any time,
By the excavable distance estimating means, an approximate expression indicating the relationship between the measured clearance amount and the excavation distance amount based on the distance excavated by the shield excavator is obtained, and by using this approximate expression, the wear state of the bit at that time is obtained. From this, the excavable distance that the shield machine can excavate can be estimated. For example,
By setting the limit value of the clearance amount reflecting the wear state of the bit, the excavable distance can be estimated from the approximate expression obtained by the excavable distance estimating means.

【0008】ここで、掘進距離量とは、シールド掘進機
が掘進した実際の距離だけでなく、シールド掘進機が掘
進した距離に対応するデータであれば、如何なるデータ
を用いても良い。例えば、シールド掘進機は、掘進に伴
う後方に順次セグメントを覆工していくが、この覆工し
たセグメントの数を用いても良く、このセグメントが一
定数集められて形成されたリング数を用いても良い。こ
の場合には、セグメントの長さ(シールド掘進機の掘進
方向への長さ)から、容易に、セグメントの数やリング
数を距離に対応づけることができる。また、探査手段と
しては、掘削孔の内面とカッターディスクの外周とが離
間する距離を測定できれば、如何なる構成のものを適用
しても良い。
Here, the excavation distance amount is not limited to the actual distance excavated by the shield excavator, but may be any data as long as it corresponds to the distance excavated by the shield excavator. For example, a shield excavator lining a segment sequentially along the excavation, may use the number of this lining segment, using the number of rings formed by collecting a certain number of this segment May be. In this case, the number of segments and the number of rings can be easily associated with the distance from the length of the segment (the length of the shield machine in the direction of excavation). As the exploration means, any configuration may be applied as long as the distance between the inner surface of the drilling hole and the outer periphery of the cutter disk can be measured.

【0009】請求項2記載の発明は、例えば、図1〜3
に示すように、請求項1記載のシールド掘進機におい
て、探査手段は、前記カッターディスクの外周から前記
掘削孔の内面に向かう方向に伸長および縮小自在に設け
られるジャッキ(例えば、崩壊探査ジャッキ25a)
と、該ジャッキが伸長した状態で前記掘削孔の内面に当
接する先端部に設けられ前記掘削孔の内面から受ける圧
力を検知する圧力検知手段(例えば、土圧計)と、を備
え、前記クリアランス量は、前記ジャッキが前記掘削孔
の内面に向かって伸長して前記ジャッキの先端部が前記
掘削孔の内面に当接した状態で、前記圧力検知手段によ
り検知される前記ジャッキの先端部が受ける圧力に基づ
いて測定されることを特徴とする。
The invention described in claim 2 is, for example, shown in FIGS.
As shown in (1), in the shield machine according to claim 1, the exploration means is a jack (for example, a collapse exploration jack 25a) provided so as to be freely extended and contracted in a direction from the outer periphery of the cutter disk toward the inner surface of the excavation hole.
And a pressure detecting means (for example, an earth pressure gauge) provided at a tip portion of the jack that is in contact with the inner surface of the borehole in an extended state to detect a pressure received from the inner surface of the borehole. The pressure applied to the tip of the jack detected by the pressure detecting means in a state where the jack extends toward the inner surface of the drill hole and the tip of the jack contacts the inner surface of the drill hole. It is characterized by being measured based on.

【0010】請求項2記載の発明によれば、ジャッキ
は、カッターディスクの外周から掘削孔の内面に向かう
方向に伸長および縮小自在に設けられるので、ジャッキ
を伸長させて掘削孔の内面に当接させることができる。
また、ジャッキの先端部には圧力検知手段が設けられる
ので、ジャッキを掘削孔の内面に向かって伸長させる過
程で、圧力検知手段が検知する圧力を監視することで、
ジャッキの先端部が掘削孔の内面に当接したか否かが把
握される。すなわち、圧力検知手段が検知する圧力を監
視することで、ジャッキの先端部が掘削孔の内面に当接
するまでのジャッキの伸長距離として、請求項1記載の
クリアランス量を測定できる。従って、請求項1と同様
の効果を奏することができ、好適に、掘削可能距離を推
定できる。
According to the second aspect of the present invention, since the jack is provided so as to extend and contract from the outer periphery of the cutter disk toward the inner surface of the drilling hole, the jack is extended to abut the inner surface of the drilling hole. Can be done.
Also, since pressure detecting means is provided at the tip of the jack, in the process of extending the jack toward the inner surface of the drilling hole, by monitoring the pressure detected by the pressure detecting means,
It is determined whether or not the tip of the jack has contacted the inner surface of the borehole. That is, by monitoring the pressure detected by the pressure detecting means, the clearance amount according to claim 1 can be measured as the extension distance of the jack until the tip of the jack contacts the inner surface of the excavation hole. Therefore, the same effect as the first aspect can be obtained, and the excavable distance can be preferably estimated.

【0011】また、基本的に、ジャッキの伸長距離によ
りクリアランス量を測定するので、例えば、超音波や音
などを利用した検知機などの構成が不要であり、この検
知機が備える高価な測定装置(超音波や音などの)によ
るコスト増が生じない。
Further, since the clearance amount is basically measured by the extension distance of the jack, there is no need for a configuration such as a detector utilizing ultrasonic waves or sound, and an expensive measuring device provided in the detector. There is no cost increase due to (such as ultrasound or sound).

【0012】また、ジャッキは、カッターディスクの外
周から掘削孔の内面に向う方向に伸長および縮小自在に
設けられているので、基本的に、ジャッキがクリアラン
ス量を測定する場所に制限はなく、シールド掘進機の掘
削の途中の任意の場所でクリアランス量を測定できる。
なお、ジャッキを伸長させる方向は、測定の誤差を小さ
くするために、掘削孔内面の天端方向とすることが好ま
しい。
The jack is provided so as to be freely extended and contracted in the direction from the outer periphery of the cutter disk to the inner surface of the excavation hole. Therefore, basically, there is no limitation on the place where the jack measures the clearance amount. The clearance amount can be measured at any place during the excavation of the excavator.
Note that the direction in which the jack is extended is preferably the top direction of the inner surface of the excavation hole in order to reduce the measurement error.

【0013】請求項3記載の発明は、例えば、図1〜3
に示すように、請求項2記載のシールド掘進機におい
て、前記ジャッキは、前記掘削孔の内面の崩壊を検知す
る崩壊探査ジャッキ25aであることを特徴とする。
The invention described in claim 3 is, for example, shown in FIGS.
As shown in (2), in the shield machine according to claim 2, the jack is a collapse detection jack 25a for detecting collapse of an inner surface of the excavation hole.

【0014】請求項3記載の発明によれば、請求項2と
同様の効果を奏することができるとともに、シールド掘
進機の周知の構成要素である崩壊探査ジャッキを、請求
項2記載のジャッキとして利用することで、新たな構成
を設けることなく、部品の共通化を図りさらにコスト低
減に寄与できる。崩壊探査ジャッキは、例えば、油圧シ
リンダにより駆動され、掘削孔の内面に向う方向に出没
自在に構成される。これにより、シールド掘進機の掘進
に際して、所定の予堀り量で掘削されているかどうかを
検知でき、掘削孔の内面に崩壊が生じているかどうかを
検知する。
According to the third aspect of the invention, the same effects as those of the second aspect can be obtained, and a collapse exploration jack, which is a well-known component of the shield machine, is used as the jack of the second aspect. By doing so, the components can be shared and the cost can be further reduced without providing a new configuration. The collapse exploration jack is driven by, for example, a hydraulic cylinder, and is configured to be able to protrude and retract in a direction toward the inner surface of the excavation hole. Thus, when the shield machine is excavated, it can be detected whether or not the excavation has been performed with a predetermined pre-digging amount, and whether or not the inner surface of the excavation hole has collapsed is detected.

【0015】請求項4記載の発明は、例えば、図1〜5
に示すように、少なくとも一部のビット(例えば、外周
ティースビット16…)が外周から突出するように設け
られたカッターディスク10を備えるカッターヘッド2
0を前面部に備え、カッターヘッドを旋回させて地山を
掘進して掘削孔(例えば、トンネル坑A)を形成するシ
ールド掘進機1の掘削可能距離推定方法であって、シー
ルド掘進機本体が掘進して掘削された前記掘削孔の内面
と前記カッターディスクの外周とが離間するクリアラン
ス量Dを測定し、統計処理によりシールド掘進機本体が
掘進した距離に基づく掘進距離量(例えば、リングN
O.)と前記クリアランス量との関係の近似式を求め、
該近似式に基づいてシールド掘進機本体の掘削可能距離
を推定することを特徴とする。
The invention described in claim 4 is, for example, shown in FIGS.
, A cutter head 2 including a cutter disk 10 provided with at least a part of bits (for example, outer teeth bits 16...) Protrude from the outer periphery.
0 is provided on the front surface, and the cutter head is turned to excavate the ground to form an excavation hole (for example, tunnel pit A). The clearance amount D at which the inner surface of the excavation hole excavated and excavated is separated from the outer periphery of the cutter disc is measured, and the excavation distance amount (for example, ring N) based on the distance the shield excavator body excavates by statistical processing.
O. ) And an approximate expression of the relationship between the clearance amount and
The excavable distance of the shield machine body is estimated based on the approximate expression.

【0016】請求項4記載の発明によれば、請求項1と
同様の効果を奏することができる。
According to the fourth aspect of the invention, the same effects as those of the first aspect can be obtained.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図1〜6を参照して、本発
明の実施の形態のシールド掘進機1を詳細に説明する。
本実施の形態のシールド掘進機1の基本構成は、図2に
示すように、周知の泥水式シールド掘進機の構成であ
り、トンネル坑A(掘削孔)の掘削に際して、地上より
ポンプ(図示しない)で泥水を圧送して地下水を泥水圧
で押さえ、切羽の安定を図りながら、掘削された土砂を
泥水の還流によってトンネル坑A外に排出させる。な
お、以下の説明では、図2に示すように、シールド掘進
機1の掘進方向を前方向とし、掘進方向と反対の方向を
後方向とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A shield machine 1 according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
The basic configuration of the shield machine 1 according to the present embodiment is a well-known muddy shield machine as shown in FIG. 2, and a pump (not shown) is provided from the ground to excavate a tunnel A (a drill hole). ), The excavated earth and sand is discharged out of the tunnel pit A by the return of the mud while the mud is pumped to hold the groundwater with the mud pressure and stabilize the face. In the following description, as shown in FIG. 2, the excavation direction of the shield excavator 1 is defined as a front direction, and the direction opposite to the excavation direction is defined as a rear direction.

【0018】本実施の形態のシールド掘進機1は、図2
に示すように、基本的に以下の構成を有する。すなわ
ち、前面部に多数のビットを有するカッターディスク1
0(図1に図示)を備えるカッターヘッド20と、泥水
が圧送され泥水圧が所定に管理されるとともに、カッタ
ーヘッド20で掘削された掘削土砂を取り込むチャンバ
21と、泥水をチャンバ21上方から供給してチャンバ
21に圧送封入する送水管22と、チャンバ21から掘
削土を含む泥水を排出するための排泥主管23や排泥予
備管24と、を備える。また、シールド掘進機1は、セ
グメントMをリング状に組み立てるエレクタ30と、セ
グメントMを組み立てるための可動式セグメント組立足
場31と、掘削したトンネル坑Aの内面に順次セグメン
トMをリング状に覆工する真円保持装置32と、履工さ
れたセグメントMから反力をとりシールド掘進機1を前
進させるシールドジャッキ26と、を備える。また、カ
ッターヘッド20には、本実施の形態特有の切羽崩壊探
査装置25(探査手段、図1に図示)が設けられてい
る。この切羽崩壊探査装置25は、トンネル坑Aの掘削
に際して、カッターディスク10の外周とトンネル坑A
の内面とが離間する距離(以下、クリアランス量D、図
3に図示)を測定する。
FIG. 2 shows a shield machine 1 according to this embodiment.
As shown in (1), it basically has the following configuration. That is, the cutter disk 1 having a large number of bits on the front surface
0 (shown in FIG. 1), a chamber 21 for feeding muddy water and controlling the muddy water pressure to a predetermined level, and taking in excavated earth and sand excavated by the cutterhead 20, and supplying muddy water from above the chamber 21. A water supply pipe 22 for pressurizing and sealing the chamber 21 is provided, and a mud discharge main pipe 23 and a preliminary mud discharge pipe 24 for discharging muddy water including excavated soil from the chamber 21. The shield machine 1 includes an erector 30 for assembling the segments M in a ring shape, a movable segment assembling scaffold 31 for assembling the segments M, and a ring-shaped lining of the segments M on the inner surface of the excavated tunnel A. And a shield jack 26 that takes a reaction force from the completed segment M and moves the shield machine 1 forward. Further, the cutter head 20 is provided with a face collapse inspection device 25 (exploration means, shown in FIG. 1) unique to the present embodiment. When excavating tunnel tunnel A, the face collapse exploration device 25 uses the outer periphery of cutter disc 10 and tunnel tunnel A
(Hereinafter, clearance D, shown in FIG. 3) is measured.

【0019】また、シールド掘進機1には、このシール
ド掘進機1の制御を行う制御部(図示しない)が設けら
れる。この制御部は、予め、シールド掘進機1を制御す
るためのプログラムや、このプログラムで使用されるデ
ータが記憶されたROMと、プログラムに基づいてシー
ルド掘進機1を制御するためのデータが記憶されるRA
Mと、プログラムに基づく各種処理を行うCPUと、等
から構成される。また、この制御部には、切羽崩壊探査
装置25(図1に図示)が測定するクリアランス量D
(上述)の統計処理を行って、シールド掘進機1の掘進
可能距離を推定する掘削可能距離推定部(掘削可能距離
推定手段、図示しない)が設けられる。
The shield machine 1 is provided with a control unit (not shown) for controlling the shield machine 1. The control unit stores a program for controlling the shield machine 1 in advance, a ROM in which data used in the program is stored, and data for controlling the shield machine 1 based on the program. RA
M and a CPU for performing various processes based on the program. Further, the control unit includes a clearance amount D measured by the face collapse exploration device 25 (shown in FIG. 1).
An excavable distance estimating unit (excavable distance estimating means, not shown) for performing the statistical processing (described above) and estimating the excavable distance of the shield excavator 1 is provided.

【0020】シールドジャッキ26は、油圧シリンダ方
式で駆動され、図2に示すように、シールド掘進機1の
前後方向に伸縮自在に配設される。そして、このシール
ドジャッキ26が伸長して履工されたセグメントMから
反力をとり、シールド掘進機1が前進する。なお、本実
施の形態では、シールドジャッキ26は並列して29基
設けられている。
The shield jack 26 is driven by a hydraulic cylinder system, and is provided so as to be able to expand and contract in the front-rear direction of the shield machine 1 as shown in FIG. Then, the shield jack 26 takes a reaction force from the stretched and stretched segment M, and the shield machine 1 advances. In the present embodiment, 29 shield jacks 26 are provided in parallel.

【0021】送水管22は、図2に示すように、チャン
バ22内で開口する端部が供給口22aとなり、この供
給口22aからチャンバ22へと泥水を供給する。これ
により、トンネル坑Aの掘削に際して、切羽全面に泥水
を充満させる。このときのチャンバ21内の泥水圧は、
シールド掘進機1の制御部(図示しない)により、切羽
の安定を保つための所定の圧力となるように制御され
る。チャンバ21内には、掘削土砂を含む泥水を攪拌す
るアジテータ21aが設けられ、この泥水を排泥主管2
3および排泥予備管24からスムーズに排出させる。こ
れにより、切羽の掘削土砂が泥水に含められてトンネル
坑Aから適宜排出される。また、排泥予備管24には内
圧が高くなり過ぎたときに圧力を開放する緊急圧抜管2
4aが設けられている。また、チャンバ21の後方に
は、マンロック29や、バルクヘッド2Aが設けられて
いる。なお、本実施の形態では、アジテータ21aは4
基設けられている。
As shown in FIG. 2, the water pipe 22 has a supply port 22a at the end opening inside the chamber 22, and supplies muddy water from the supply port 22a to the chamber 22. Thereby, when excavating the tunnel A, the entire face is filled with the muddy water. The mud pressure in the chamber 21 at this time is
The pressure is controlled by a control unit (not shown) of the shield machine 1 so as to maintain a predetermined pressure for maintaining the stability of the face. The chamber 21 is provided with an agitator 21a for stirring muddy water containing excavated earth and sand.
3 and the drainage preliminary pipe 24 is discharged smoothly. Thereby, the excavated earth and sand of the face is included in the muddy water and discharged from the tunnel A as appropriate. In addition, an emergency depressurizing pipe 2 for releasing pressure when the internal pressure becomes too high
4a is provided. Further, a man lock 29 and a bulkhead 2A are provided behind the chamber 21. In the present embodiment, the agitator 21a is
Is provided.

【0022】真円保持装置32は、シールド掘進機1の
前後方向(図2に図示)に移動自在に設けられる。ま
た、真円保持装置32の上下の端部32aは、各々、ト
ンネル坑Aの内面に向かう方向に伸縮自在に配設され
る。この真円保持装置32の上下の端部32aは、エレ
クタ30が組み立てたセグメントMを把持もしくは開放
できるように構成される。これにより、真円保持装置3
2が前後方向に移動し、真円保持装置32の上下の端部
32aがトンネル坑Aの内面に向かう方向に伸長するこ
とで、組み立てられたセグメントMをエレクタ30から
受け取り、このセグメントMがトンネル坑Aの内面の所
定位置でリング状に順次覆工される(図2中、実線およ
び2点鎖線で、真円保持装置32がセグメントMを覆工
するときの移動の様子を図示)。可動式セグメント組立
足場31は、シールド掘進機1の前後方向に移動自在に
配設される(図2中、実線および2点鎖線で、可動式セ
グメント組立足場31が移動する様子を図示)。
The perfect circle holding device 32 is provided movably in the front-rear direction of the shield machine 1 (shown in FIG. 2). The upper and lower ends 32a of the perfect circle holding device 32 are arranged to be extendable and contractible in the direction toward the inner surface of the tunnel A, respectively. The upper and lower ends 32a of the perfect circle holding device 32 are configured so that the segment M assembled by the erector 30 can be gripped or released. Thereby, the perfect circle holding device 3
2 moves in the front-rear direction, and the upper and lower ends 32a of the perfect circle holding device 32 extend in the direction toward the inner surface of the tunnel pit A, thereby receiving the assembled segment M from the erector 30. Rings are sequentially wrapped at predetermined positions on the inner surface of the pit A (in FIG. 2, solid lines and two-dot chain lines show how the perfect circle holding device 32 moves when lining the segment M). The movable segment assembling scaffold 31 is disposed so as to be movable in the front-rear direction of the shield machine 1 (in FIG. 2, a solid line and a two-dot chain line show how the movable segment assembling scaffold 31 moves).

【0023】また、シールド掘進機1は、切羽の掘削に
際して薬液を注入する薬液注入管27を備える。また、
シールド掘進機1は、排出した排泥水を土砂と泥水に分
離する泥水処理設備(図示しない)と、分離した泥水を
貯留する調整槽(図示しない)と、を備える。
The shield machine 1 includes a chemical injection pipe 27 for injecting a chemical when excavating a face. Also,
The shield machine 1 includes a muddy water treatment facility (not shown) for separating discharged muddy water into earth and sand, and a regulating tank (not shown) for storing the separated muddy water.

【0024】カッターヘッド20は、図2に示すよう
に、切羽を掘削するビットやカッターを有するカッター
ディスク10(図1に図示)を前面部に備え、スイベル
ジョイント28を介して回転自在に配設される。このカ
ッターヘッド20は、駆動モータから駆動力が伝達され
て回転する。カッターディスク10は、図1に示すよう
に、外周に沿って外輪保護カッタ11が設けられてい
る。また、この外輪保護カッタ11には一定間隔を空け
て外周補助ビット11aが設けられている。カッターデ
ィスク10には、このカッターディスク10の中心から
半径方向に拡がる放射状に、スポーク12…が固定的に
設けられる。隣り合うスポーク12…の間に、スポーク
13…が固定的に設けられる。スポーク12…、13…
には、多数の先行カッタ14…が所定の間隔で列設され
ている。スポーク12…、13…の先行カッタ14…が
設けられる部分の左右には、内周ティースビット15…
が列設される。そして、カッターディスク10の最外周
の位置には、外周ティースビット16…が設けられてい
る。この外周ティースビット16…はカッターディスク
10の外周から突出するように配設される(図3に突出
した様子を模式的に図示)。また、スポーク12…の最
外周の位置のうち、2ケ所の位置には、超音波式の摩耗
検知ビット17や油圧式の摩耗検知ビット18が設けら
れる。また、スポーク12…、13…とカッターディス
ク10との間は開口しており、この開口を通して掘削土
砂がチャンバ21に導かれる。
As shown in FIG. 2, the cutter head 20 is provided with a cutter disk 10 (shown in FIG. 1) having a bit and a cutter for excavating a face on a front surface thereof, and is rotatably disposed via a swivel joint 28. Is done. The cutter head 20 rotates by receiving a driving force from a driving motor. As shown in FIG. 1, the cutter disk 10 is provided with an outer ring protection cutter 11 along the outer periphery. Further, the outer ring protection cutter 11 is provided with outer peripheral auxiliary bits 11a at regular intervals. The spokes 12 are fixedly provided on the cutter disk 10 so as to radially extend from the center of the cutter disk 10 in the radial direction. The spokes 13 are fixedly provided between the adjacent spokes 12. Spokes 12 ..., 13 ...
, A large number of preceding cutters 14 are arranged at predetermined intervals. On the left and right of the portion where the leading cutters 14 of the spokes 12, 13 are provided, inner teeth bits 15 are provided.
Are arranged. The outermost teeth bits 16 are provided at the outermost position of the cutter disk 10. The outer peripheral teeth bits 16 are arranged so as to protrude from the outer periphery of the cutter disk 10 (a protruding state is schematically shown in FIG. 3). Further, an ultrasonic wear detection bit 17 and a hydraulic wear detection bit 18 are provided at two of the outermost positions of the spokes 12. An opening is formed between the spokes 12 and 13 and the cutter disk 10, and the excavated earth and sand is guided to the chamber 21 through the opening.

【0025】さらに、図1に示すように、カッターディ
スク10には、コピーカッタ装置19や、ゲージカッタ
1Aが設けられる。コピーカッタ装置19は、コピーカ
ッタ19aと、コピーカッタ19aを出没させる油圧シ
リンダ19b(図2に図示)と、を備えている。また、
コピーカッタ19aはカッターディスク10の外周から
任意のストローク量で出没できるように設けられる(図
1に実線および2点鎖線でストローク範囲を図示)。ゲ
ージカッタ1Aはカッターディスク10の外周から突出
するように固定的に設けられる。なお、本実施の形態で
は、図1に示すように、コピーカッタ装置19は2基設
けられ、ゲージカッタ1Aは3基設けられている。これ
らコピーカッタ19aやゲージカッタ1A、および外周
ティースビット16…により、カッターディスク10の
外周よりも大径にトンネル坑Aが余堀りされ、シールド
掘進機1の掘進が容易となる。
Further, as shown in FIG. 1, the cutter disk 10 is provided with a copy cutter device 19 and a gauge cutter 1A. The copy cutter device 19 includes a copy cutter 19a, and a hydraulic cylinder 19b (shown in FIG. 2) for moving the copy cutter 19a. Also,
The copy cutter 19a is provided so as to be able to protrude and retract with an arbitrary stroke amount from the outer periphery of the cutter disk 10 (a stroke range is shown by a solid line and a two-dot chain line in FIG. 1). The gauge cutter 1A is fixedly provided so as to protrude from the outer periphery of the cutter disk 10. In this embodiment, as shown in FIG. 1, two copy cutter devices 19 are provided, and three gauge cutters 1A are provided. With the copy cutter 19a, the gauge cutter 1A, and the outer teeth bits 16, the tunnel pit A is dug larger than the outer circumference of the cutter disk 10, and the shield excavator 1 can easily excavate.

【0026】そして、カッターディスク10には、図1
に示すように、本実施の形態特有の切羽崩壊探査装置2
5が設けられる。この切羽崩壊探査装置25は、シール
ド掘進機1の周知の構成要素である崩壊探査ジャッキ2
5a(ジャッキ)を備えて構成される。これにより、部
品の共通化を図りコスト低減に寄与できる。この崩壊探
査ジャッキ25aは油圧シリンダ方式で駆動され、カッ
ターディスク10の外周から伸縮自在に設けられる。ま
た、崩壊探査ジャッキ25aは、カッターディスク10
の任意の回転角度で伸縮自在に設けられる。そして、崩
壊探査ジャッキ25aは、伸長した状態でトンネル坑A
の内面に当接する先端に土圧計(圧力検知手段、図示し
ない)が設けられる。これにより、トンネル坑Aの掘削
に際して、崩壊探査ジャッキ25aがカッターディスク
10の外周から伸長し、トンネル坑Aの内面に当接する
と、この土圧計によりトンネル坑Aの内面から受ける土
圧が測定される。
FIG. 1 shows the cutter disk 10.
As shown in FIG.
5 are provided. This face collapse detection device 25 includes a collapse detection jack 2 which is a well-known component of the shield machine 1.
5a (jack). As a result, the components can be shared and the cost can be reduced. The collapse detection jack 25a is driven by a hydraulic cylinder system, and is provided to extend and contract from the outer periphery of the cutter disk 10. The collapse detection jack 25a is provided with the cutter disk 10
It is provided to be able to expand and contract at any rotation angle. Then, the collapse exploration jack 25a is extended in a tunnel
An earth pressure gauge (pressure detecting means, not shown) is provided at a tip abutting on the inner surface of the device. Thereby, when excavating tunnel tunnel A, when the collapse detection jack 25a extends from the outer periphery of the cutter disk 10 and comes into contact with the inner surface of tunnel tunnel A, the earth pressure received from the inner surface of tunnel tunnel A is measured by the earth pressure gauge. You.

【0027】また、崩壊探査ジャッキ25aの先端が受
ける土圧と、崩壊探査ジャッキ25aのストロークと、
の測定データが、シールド掘進機1の制御部に設けられ
る掘削可能距離推定部(図示しない)に取り込まれる。
そして、土圧計で測定される土圧に基づいて、崩壊探査
ジャッキ25aのストロークから、カッターディスク1
0の外周とトンネル坑Aの内面とが離間するクリアラン
ス量Dを測定する。従って、基本的に構成が簡易的であ
り、超音波や音などを利用する場合のような高価な測定
装置が不要となり、コスト低減に寄与できる。また、崩
壊探査ジャッキ25aは任意の位置で伸縮させることが
でき、シールド掘進機1の掘削の途中の任意の場所で、
崩壊探査ジャッキ25aを伸長させてクリアランス量D
を測定できる。なお、本実施の形態のシールド掘進機1
には、これらの測定データ、およびこれらの測定データ
をプロットしたグラフを出力する出力部(図示しない)
が設けられている。
The earth pressure applied to the tip of the collapse detection jack 25a, the stroke of the collapse detection jack 25a,
Is taken into an excavable distance estimation unit (not shown) provided in the control unit of the shield machine 1.
Then, based on the earth pressure measured by the earth pressure gauge, the cutter disc 1 is moved from the stroke of the collapse detection jack 25a.
A clearance amount D at which the outer periphery of 0 and the inner surface of the tunnel A are separated is measured. Accordingly, the configuration is basically simple, and an expensive measuring device such as one using ultrasonic waves or sound is not required, which can contribute to cost reduction. In addition, the collapse detection jack 25a can be expanded and contracted at any position, and at any position during the excavation of the shield machine 1,
Extend the collapse detection jack 25a to obtain the clearance amount D
Can be measured. The shield machine 1 of the present embodiment
An output unit (not shown) for outputting these measurement data and a graph in which these measurement data are plotted.
Is provided.

【0028】次に、本発明の実施の形態のシールド掘進
機1が掘進可能距離を推定する方法を説明する。シール
ド掘進機1は、泥水が送水管22を介してチャンバ21
に供給され、カッターディスク10を旋回させながら切
羽を掘削し、この掘削土砂を含む泥水を排泥主管23な
どを介して排出しながらトンネル坑A(図3に図示)を
掘削して行く。この一方で、シールド掘進機1の掘進に
伴う後方で、トンネル坑Aの内面にセグメントMを順次
リング状に覆工するとともに、シールドジャッキ26が
覆工されたセグメントMから反力を取りながら伸長して
シールド掘進機1が前進する。
Next, a method of estimating the excavable distance by the shield machine 1 according to the embodiment of the present invention will be described. In the shield machine 1, the muddy water is supplied to the chamber 21 through the water pipe 22.
The cutting face is excavated while rotating the cutter disk 10, and the tunnel pit A (shown in FIG. 3) is excavated while discharging the muddy water containing the excavated earth and sand through the mud exhaust main pipe 23 and the like. On the other hand, the segments M are sequentially wrapped in a ring shape on the inner surface of the tunnel mine A behind the excavation of the shield excavator 1, and the shield jack 26 is extended while taking a reaction force from the covered segments M. Then, the shield machine 1 moves forward.

【0029】以上の動作をくり返しつつトンネル坑Aの
掘削がなされる間、1リング掘削終了直後のタイミング
で、随時、切羽崩壊探査装置25の崩壊探査ジャッキ2
5aを伸長させ、クリアランス量Dを以下の通りに測定
していく。すなわち、図3に示すように、1リング掘削
終了後に、切羽崩壊探査装置25の崩壊探査ジャッキ2
5aを、カッターディスク10の外周からトンネル坑A
の内面に向かって伸長させ、崩壊探査ジャッキ25aの
先端をトンネル坑Aの内面に当接させる(図3では当接
した状態を図示)。ここで、崩壊探査ジャッキ25aを
伸長させる方向は、誤差が小さくできるために、トンネ
ル坑Aの天端方向とすることが好ましい。
While the tunnel pit A is being excavated while repeating the above operation, the collapse exploration jack 2 of the face collapse exploration apparatus 25 is occasionally obtained at the timing immediately after the completion of the excavation of one ring.
5a is extended, and the clearance amount D is measured as follows. That is, as shown in FIG. 3, after the excavation of one ring, the collapse detection jack 2 of the face collapse
5a from the outer periphery of the cutter disk 10 to the tunnel shaft A
And the tip of the collapse exploration jack 25a is brought into contact with the inner surface of the tunnel A (FIG. 3 shows the contact state). Here, the direction in which the collapse detection jack 25a extends is preferably the top direction of the tunnel A because the error can be reduced.

【0030】この過程で崩壊探査ジャッキ25aの土圧
計(図示しない)が測定する土圧は、例えば、図4に示
すように、崩壊探査ジャッキ25aの先端が天端に当接
するまでは、土圧は安定せずに上昇傾向となる(図4に
領域Pで図示)。そして、崩壊探査ジャッキ25aの先
端が天端に当接してはじめの間は、崩壊探査ジャッキ2
5aの伸長が天端で規制された状態となり、ストローク
が一定の下で土圧が上昇する(領域Q)。この状態が過
ぎてさらにストロークすると、油圧シリンダの駆動力が
トンネル坑Aの天端を押し上げるように作用し、土圧が
上昇しながらストロークが増加しだす(領域R)。従っ
て、図4に示すように、崩壊探査ジャッキ25aのスト
ロークと土圧との関係のグラフには平坦部Sが形成さ
れ、この平坦部Sでのストローク量を、カッターヘッド
20の外周とトンネルA内面との天端とが離間する「ク
リアランス量D」として測定する。以上の通りにして、
切羽崩壊探査装置25は、土圧の変化と崩壊探査ジャッ
キ25aのストロークとからクリアランス量Dを測定す
る。
In this process, the earth pressure measured by an earth pressure gauge (not shown) of the collapse exploration jack 25a is, for example, as shown in FIG. 4, until the tip of the collapse exploration jack 25a contacts the top end. Does not stabilize and tends to increase (illustrated by region P in FIG. 4). During the time when the tip of the collapse detection jack 25a is in contact with the top end, the collapse detection jack 2
The extension of 5a is regulated at the top end, and the earth pressure rises while the stroke is constant (region Q). When the stroke is further passed after this state, the driving force of the hydraulic cylinder acts to push up the top end of the tunnel A, and the stroke starts to increase while the earth pressure increases (region R). Therefore, as shown in FIG. 4, a flat portion S is formed in the graph of the relationship between the stroke of the collapse exploration jack 25a and the earth pressure, and the stroke amount at the flat portion S is determined by measuring the stroke amount between the outer periphery of the cutter head 20 and the tunnel A. It is measured as the "clearance amount D" at which the top and the inner surface are separated from each other. As described above,
The face collapse detection device 25 measures the clearance amount D from the change in earth pressure and the stroke of the collapse detection jack 25a.

【0031】なお、切羽崩壊探査装置25の崩壊探査ジ
ャッキ25aを、設定された土圧に達したあとはそれ以
上ストロークしないように構成しても良い。この場合に
は、崩壊探査ジャッキ25aのストロークが停止するま
での過程で、ストローク量の最大値をクリアランス量D
として測定する。
It should be noted that the collapse detection jack 25a of the face collapse detection device 25 may be configured so as not to make any more strokes after reaching the set earth pressure. In this case, in the process until the stroke of the collapse detection jack 25a stops, the maximum value of the stroke amount is changed to the clearance amount D.
Measured as

【0032】この測定データが、シールド掘進機1の制
御部に設けられる掘削可能距離推定部に取り込まれて統
計処理される。例えば、このようにして1リング掘削終
了ごとに測定されたクリアランス量Dを、リングNO.
に対してプロットする。ここで、リングNO.はシール
ド掘進機1が掘進した距離に基づく量となる。そして、
掘削可能距離推定部で、クリアランス量DとリングN
O.との関係の近似式が算出される。
The measured data is taken into an excavable distance estimation unit provided in the control unit of the shield machine 1 and statistically processed. For example, the clearance amount D measured each time one ring excavation is completed is referred to as the ring NO.
Plot against. Here, the ring NO. Is an amount based on the distance that the shield machine 1 has excavated. And
In the excavable distance estimation unit, the clearance amount D and the ring N
O. Is calculated.

【0033】外周ティースビット16…が摩耗すると、
これに伴って掘削される量が少なくなるので、トンネル
坑Aの内面とカッターディスク10の外周とが離間する
距離が短くなる。従って、トンネル坑Aの内面に当接す
るまでの崩壊探査ジャッキ25aのストロークが低下
し、測定されるクリアランス量Dは小さくなる。従っ
て、外周ティースビット16…が摩耗してトンネル坑A
の掘削に支障をきたす崩壊探査ジャッキ25aのストロ
ークの限界値(すなわち、外周ティースビット16…の
摩耗量の限界値)を予め把握しておく。そして、得られ
た近似式を用いて、この限界値に至るリングNO.が算
出される。このリングNO.は、そのときの外周ティー
スビット16…の摩耗状態で、これからシールド掘進機
1が掘進できる距離に基づく量となる。そして、覆工さ
れたリングの長さ(シールド掘進機1本体の掘進方向の
長さ)を用いることで、リングNO.からシールド掘進
機1の掘進可能距離が算出される。なお、近似式を算出
するのに用いるデータはリングNO.に限定されず、シ
ールド掘進機1が前進する距離に基づく量であれば、如
何なる量に対してプロットしても良い。以上の通りにし
て、本実施の形態のシールド掘進機1の掘進可能距離が
推定される。
When the outer teeth bits 16 are worn,
Accordingly, the excavated amount is reduced, so that the distance between the inner surface of the tunnel A and the outer periphery of the cutter disk 10 is reduced. Therefore, the stroke of the collapse exploration jack 25a before contacting the inner surface of the tunnel A is reduced, and the measured clearance amount D is reduced. Therefore, the outer teeth bits 16 are worn and the tunnel shaft A
The limit value of the stroke of the collapse exploration jack 25a (that is, the limit value of the wear amount of the outer peripheral teeth bits 16) which hinders the excavation of the rock is previously grasped. Then, using the obtained approximate expression, the ring NO. Is calculated. This ring NO. Is the wear state of the outer peripheral teeth bits 16 at that time, and is an amount based on the distance over which the shield machine 1 can excavate. Then, by using the length of the lining (the length of the shield machine 1 in the digging direction), the ring NO. From this, the excavable distance of the shield excavator 1 is calculated. Note that the data used to calculate the approximate expression is the ring NO. The amount is not limited to this, and any amount may be plotted as long as the amount is based on the distance the shield machine 1 moves forward. As described above, the excavable distance of the shield machine 1 of the present embodiment is estimated.

【0034】[実施例]以下、図5、6を参照して、本
発明の実施の形態のシールド掘進機1が掘進可能距離を
推定する方法を、実施例により詳細に説明する。図5
に、本実施の形態の掘削可能距離の推定方法に基づいた
測定結果を示す。シールド掘進機1がトンネル坑Aを掘
削するときに、1リング掘削終了ごとに崩壊探査ジャッ
キ25aを天端の方向に伸長させてクリアランス量Dを
測定した。図5は、このときの崩壊探査ジャッキストロ
ーク(すなわち、クリアランス量D)とリングNO.と
の関係をプロットしたグラフである。図5に示すよう
に、リングNO.が増加する(シールド掘進機1が掘進
する)とともに、崩壊探査ジャッキストロークにはある
程度の変動が見られるが、掘進のはじめではほぼ崩壊探
査ジャッキストロークの変動の中心はほぼ一定であっ
た。そして、約600リング付近以降で崩壊探査ジャッ
キストロークが低下して、外周ティースビット16…の
摩耗が大きくなりだしたことが読みとれる。
[Embodiment] A method of estimating the excavable distance of the shield machine 1 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG.
FIG. 9 shows measurement results based on the method for estimating the excavable distance according to the present embodiment. When the shield machine 1 excavated the tunnel A, the collapse exploration jack 25a was extended in the direction of the top end each time one ring excavation was completed, and the clearance D was measured. FIG. 5 shows the collapse exploration jack stroke (ie, clearance amount D) and ring NO. 5 is a graph plotting the relationship with. As shown in FIG. As the shield excavator 1 excavates, there is some variation in the collapse exploration jack stroke, but at the beginning of the excavation, the center of the variation of the collapse exploration jack stroke was almost constant. Then, it can be seen that after about 600 rings, the collapse exploration jack stroke decreased and the outer teeth bits 16...

【0035】本実施例では、図5に示すデータから、統
計処理として最小二乗法を用いて一次式に回帰して以下
の近似式(式(1))を得た。リングNO.と崩壊探査
ジャッキストロークとの関係を示す下記式(1)は、相
関係数Rが0.13353であり良い近似が得られた。 Y=58.816―0.0078886X(R=0.13353) 式(1) (ここで、X:リングNO.、Y:崩壊探査ジャッキス
トローク(×10-3m)、R:相関係数である。) 従って、上述のように、崩壊探査ジャッキストロークの
限界値を予め把握しておき、式(1)を用いて、得られ
た近似式により、この限界値に至るリングNO.が推定
できる。そして、覆工されたセグメントの長さからシー
ルド掘進機1の掘進可能距離を推定できる。
In the present embodiment, the following approximation formula (formula (1)) was obtained from the data shown in FIG. 5 by regressing to a linear formula using the least squares method as a statistical process. Ring NO. In the following equation (1) showing the relationship between the distance and the collapse exploration jack stroke, the correlation coefficient R was 0.13353, and a good approximation was obtained. Y = 58.816-0.0078886X (R = 0.13353) Equation (1) (where, X: ring NO., Y: collapse exploration jack stroke (× 10 -3 m), R: correlation coefficient Therefore, as described above, the limit value of the collapse exploration jack stroke is grasped in advance, and the ring NO. Can be estimated. The excavable distance of the shield machine 1 can be estimated from the length of the lining segment.

【0036】[比較例]比較例として、図6に、上記実
施例と同一のトンネル坑Aの掘削時に、カッターディス
ク10に設けられた摩耗検知ビット17(超音波式)の
摩耗データとリングNO.との関係を示す。図6では、
縦軸はビット長(×10-3m)を示し、横軸はリングN
O.を示している。シールド掘進機1が掘進してビット
の摩耗が進むと、摩耗検知ビット17のビット長がしだ
いに短くなった。図6に示した摩耗検知ビット17(超
音波式)の結果は、本発明を適用したシールド掘進機1
による掘進可能距離の推定結果を示す結果(図5に示
す)と良好に一致した。
Comparative Example As a comparative example, FIG. 6 shows the wear data of the wear detection bit 17 (ultrasonic type) provided on the cutter disk 10 and the ring NO when excavating the same tunnel A as in the above embodiment. . The relationship is shown below. In FIG.
The vertical axis shows the bit length (× 10 −3 m), and the horizontal axis shows the ring N
O. Is shown. When the shield machine 1 excavated and the wear of the bit progressed, the bit length of the wear detection bit 17 became gradually shorter. The result of the wear detection bit 17 (ultrasonic type) shown in FIG. 6 is based on the shield machine 1 to which the present invention is applied.
The result (shown in FIG. 5) showing the result of estimating the excavable distance according to the above was in good agreement.

【0037】以上の本発明の実施の形態のシールド掘進
機1によれば、1リングの掘進ごとに随時、切羽崩壊探
査装置25の崩壊探査ジャッキ25aによりクリアラン
ス量Dを測定していき、掘削可能距離推定部(図示しな
い)により、測定されたクリアランス量DとリングN
O.との関係を示す近似式を求め、この近似式を用いる
ことで、そのときのビットの摩耗状態からシールド掘進
機1が掘削できる掘削可能距離が好適に推定できる。
According to the shield machine 1 of the embodiment of the present invention described above, the clearance D is measured by the collapse exploration jack 25a of the face collapse exploration device 25 as needed every time one ring is excavated. The clearance amount D and the ring N measured by the distance estimation unit (not shown)
O. By obtaining an approximate expression indicating the relationship with the above, and using this approximate expression, the excavable distance that the shield machine 1 can excavate can be suitably estimated from the worn state of the bit at that time.

【0038】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではない。例えば、本実施の形態のシールド掘
進機1は、基本的に泥水式シールド掘進機1と同様の構
成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、土圧
式シールド掘進機1など、その他の構成のシールド掘進
機1に適用可能であることは勿論である。また、実施例
では、最小二乗法により近似式を求める構成としたが、
これに限定されず、近似式を求める統計処理方法は、最
小二乗法の他の方法を適用できることは勿論である。そ
の他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に
変更可能であることは勿論である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the shield machine 1 of the present embodiment has basically the same configuration as the muddy shield machine 1, but the present invention is not limited to this. For example, the earth pressure shield machine 1, etc. It is needless to say that the present invention can be applied to the shield machine 1 having the above configuration. Further, in the embodiment, the approximation formula is obtained by the least square method.
The method is not limited to this, and it goes without saying that other methods of the least square method can be applied to the statistical processing method for obtaining the approximate expression. In addition, as a matter of course, it can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

【0039】[0039]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、シールド
掘進機の掘進に伴って、随時、クリアランス量を測定し
ていき、掘削可能距離推定手段により、測定されたクリ
アランス量とシールド掘進機が掘進した距離に基づく掘
進距離量との関係を示す近似式を求め、この近似式を用
いることで、そのときのビットの摩耗状態からシールド
掘進機が掘削できる掘削可能距離を推定できる。
According to the first aspect of the present invention, the clearance is measured at any time as the shield machine is excavated, and the clearance measured by the excavable distance estimating means and the shield machine are measured. An approximate expression indicating the relationship with the excavation distance amount based on the excavated distance is obtained, and by using this approximate expression, the excavable distance that the shield excavator can excavate can be estimated from the wear state of the bit at that time.

【0040】請求項2記載の発明によれば、請求項1と
同様の効果を奏することができるとともに、基本的にジ
ャッキが伸長してクリアランス量を測定するので、高価
な測定装置(超音波や音などの)が不要となりコスト低
減に寄与できる。また、シールド掘進機の掘削の途中の
任意の場所で、ジャッキを伸長させてクリアランス量を
測定できる。
According to the second aspect of the present invention, the same effects as those of the first aspect can be obtained, and the amount of the clearance is basically measured by extending the jack. (E.g., sound) is not required, which can contribute to cost reduction. In addition, the jack can be extended and the clearance amount can be measured at an arbitrary place during excavation of the shield machine.

【0041】請求項3記載の発明によれば、請求項2と
同様の効果を奏することができるとともに、部品の共通
化を図りさらにコスト低減に寄与できる。
According to the third aspect of the invention, the same effects as those of the second aspect can be obtained, and the components can be shared to further contribute to cost reduction.

【0042】請求項4記載の発明によれば、請求項1と
同様の効果を奏することができる。
According to the fourth aspect of the invention, the same effects as those of the first aspect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した一実施の形態のシールド掘進
機1のカッターディスク10の構成を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a configuration of a cutter disk 10 of a shield machine 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】シールド掘進機1の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a shield machine 1;

【図3】シールド掘進機1の崩壊探査ジャッキ25aが
クリアランス量Dを測定する様子を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a collapse detection jack 25a of the shield machine 1 measures a clearance amount D.

【図4】崩壊探査ジャッキ25aが測定する土圧とスト
ロークとの関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between earth pressure and stroke measured by a collapse detection jack 25a.

【図5】本実施の形態のシールド掘進機1を用いた測定
結果であり、崩壊探査ジャッキ25aのストロークとリ
ングNO.との関係を示す図である。
FIG. 5 is a measurement result using the shield machine 1 of the present embodiment, which shows the stroke of the collapse detection jack 25a and the ring NO. FIG.

【図6】摩耗検知ビットによる測定結果であり、ビット
長とリングNO.との関係を示す図である。
FIG. 6 is a graph showing measurement results obtained by using a wear detection bit. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールド掘進機 10 カッターディスク 16 外周ティースビット 20 カッターヘッド 25 切羽崩壊探査装置(探査手段) 25a 崩壊探査ジャッキ(ジャッキ) A トンネル坑(掘削孔) D クリアランス量 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield excavator 10 Cutter disk 16 Outer peripheral teeth bit 20 Cutter head 25 Face collapse exploration device (exploration means) 25a Collapse exploration jack (jack) A Tunnel pit (drilling hole) D Clearance amount

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D054 AA05 AC04 AC05 AD19 BA04 BA25 CA01 CA03 CA04 DA35 FA02 GA25 GA41 GA63 GA65 GA81 2F069 AA24 AA44 BB01 BB11 CC02 GG01 GG17 HH30 JJ06 JJ10 NN16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2D054 AA05 AC04 AC05 AD19 BA04 BA25 CA01 CA03 CA04 DA35 FA02 GA25 GA41 GA63 GA65 GA81 2F069 AA24 AA44 BB01 BB11 CC02 GG01 GG17 HH30 JJ06 JJ10 NN16

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一部のビットが外周から突出
するように設けられたカッターディスクを有するカッタ
ーヘッドを前面部に備え、カッターヘッドを旋回させて
地山を掘進して掘削孔を形成するシールド掘進機であっ
て、 シールド掘進機本体が掘進して掘削された前記掘削孔の
内面と前記カッターディスクの外周とが離間するクリア
ランス量を測定する探査手段と、 統計処理によりシールド掘進機本体が掘進した距離に基
づく掘進距離量と前記探査手段が測定した前記クリアラ
ンス量との関係の近似式を求め、該近似式に基づいてシ
ールド掘進機本体の掘削可能距離を推定する掘削可能距
離推定手段と、を備えることを特徴とするシールド掘進
機。
1. A shield for providing a cutter head having a cutter disk provided with at least a part of bits protruding from an outer periphery on a front portion, and turning the cutter head to excavate the ground to form an excavation hole. Exploration means for measuring a clearance between the inner surface of the excavation hole excavated by the shield machine main body and the outer periphery of the cutter disc; and An excavation distance estimating means for obtaining an approximate expression of a relationship between the excavation distance amount based on the obtained distance and the clearance amount measured by the exploration means, and estimating an excavable distance of the shield excavator body based on the approximate expression, A shield machine comprising:
【請求項2】 請求項1記載のシールド掘進機におい
て、 探査手段は、前記カッターディスクの外周から前記掘削
孔の内面に向かう方向に伸長および縮小自在に設けられ
るジャッキと、 該ジャッキが伸長した状態で前記掘削孔の内面に当接す
る先端部に設けられ前記掘削孔の内面から受ける圧力を
検知する圧力検知手段と、を備え、 前記クリアランス量は、前記ジャッキが前記掘削孔の内
面に向かって伸長して前記ジャッキの先端部が前記掘削
孔の内面に当接した状態で、前記圧力検知手段により検
知される前記ジャッキの先端部が受ける圧力に基づいて
測定されることを特徴とするシールド掘進機。
2. The shield machine according to claim 1, wherein the exploration means includes a jack provided so as to be able to extend and contract in a direction from an outer periphery of the cutter disk toward an inner surface of the excavation hole, and a state in which the jack is extended. Pressure sensing means provided at a tip portion abutting on the inner surface of the borehole to detect pressure received from the inner surface of the borehole, wherein the clearance amount is such that the jack extends toward the inner surface of the borehole. A shield excavator characterized in that the measurement is performed based on the pressure received by the jack tip which is detected by the pressure detecting means in a state where the tip of the jack is in contact with the inner surface of the excavation hole. .
【請求項3】 請求項2記載のシールド掘進機におい
て、 前記ジャッキは、前記掘削孔の内面の崩壊を検知する崩
壊探査ジャッキであることを特徴とするシールド掘進
機。
3. The shield machine according to claim 2, wherein the jack is a collapse exploration jack for detecting collapse of an inner surface of the excavation hole.
【請求項4】 少なくとも一部のビットが外周から突出
するように設けられたカッターディスクを備えるカッタ
ーヘッドを前面部に備え、カッターヘッドを旋回させて
地山を掘進して掘削孔を形成するシールド掘進機の掘削
可能距離推定方法であって、 シールド掘進機本体が掘進して掘削された前記掘削孔の
内面と前記カッターディスクの外周とが離間するクリア
ランス量を測定し、 統計処理によりシールド掘進機本体が掘進した距離に基
づく掘進距離量と前記クリアランス量との関係の近似式
を求め、該近似式に基づいてシールド掘進機本体の掘削
可能距離を推定することを特徴とするシールド掘進機の
掘削可能距離推定方法。
4. A shield for providing a cutter head provided with a cutter disk provided with at least a part of bits protruding from an outer periphery on a front portion, and turning the cutter head to excavate the ground to form a drill hole. A method for estimating an excavable distance of an excavator, comprising: measuring a clearance amount between an inner surface of the excavation hole excavated and excavated by a shield excavator main body and an outer periphery of the cutter disc; An excavation of a shield excavator characterized by obtaining an approximate expression of a relationship between the excavation distance amount based on a distance excavated by the main body and the clearance amount, and estimating an excavable distance of the shield excavator main body based on the approximate expression. Possible distance estimation method.
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