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JP3132730B2 - Tail clearance management method for shield machine - Google Patents
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JP3132730B2 - Tail clearance management method for shield machine - Google Patents

Tail clearance management method for shield machine

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JP3132730B2
JP3132730B2 JP14198791A JP14198791A JP3132730B2 JP 3132730 B2 JP3132730 B2 JP 3132730B2 JP 14198791 A JP14198791 A JP 14198791A JP 14198791 A JP14198791 A JP 14198791A JP 3132730 B2 JP3132730 B2 JP 3132730B2
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伸司 川本
均 高橋
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機(以下
の説明ではシールドと略称する)において、施工中にシ
ールドテールプレートとセグメントとの干渉を防止し、
セグメント組立に必要なテールクリアランスを確保する
ためのテールクリアランス管理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a shield machine (hereinafter referred to as a shield) for preventing interference between a shield tail plate and a segment during construction.
The present invention relates to a tail clearance management method for securing a tail clearance required for segment assembly.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3〜5は、シールドの施工中にテール
クリアランスが変化する様子を示したものである。図
中、1はシールド本体、1aはテールプレート、2はカ
ッタヘッド、3は排土用スクリュコンベア、4はシール
ドジャッキ、5はテールシール、6はトンネル外壁を形
成するセグメントであり、図3に1リング掘進開始時の
状態を、図4に1リング掘進終了後の状態を、図5に次
リングセグメント組立後の状態を示す。シールドのカー
ブ施工時や方向修正時に、図4に示すようにシールドジ
ャッキ4に左右ストローク差ΔLをつけて掘進した後、
次リングセグメントの組立を行った場合、図5のア部に
示すようにテールクリアランスが局部的に小さくなり、
最悪の場合には、テールプレート1aとセグメント6の
干渉が生じて、セグメントを組めなくなる。
2. Description of the Related Art FIGS. 3 to 5 show how tail clearance changes during construction of a shield. In the figure, 1 is a shield body, 1a is a tail plate, 2 is a cutter head, 3 is a screw conveyor for discharging soil, 4 is a shield jack, 5 is a tail seal, and 6 is a segment forming an outer wall of a tunnel. FIG. 4 shows a state at the start of excavation of one ring, FIG. 4 shows a state after completion of excavation of one ring, and FIG. 5 shows a state after assembly of the next ring segment. At the time of constructing the curve of the shield or correcting the direction, after excavating the shield jack 4 with the left and right stroke difference ΔL as shown in FIG.
When the next ring segment is assembled, the tail clearance is locally reduced as shown in FIG.
In the worst case, the interference between the tail plate 1a and the segment 6 occurs, and the segment cannot be assembled.

【0003】このため、オペレータのジャッキ操作によ
る一般的なシールドの方向制御においては、1リングご
と、もしくは数リングおきに作業員がテールクリアラン
スを上下、左右等の複数箇所で計測し、その計測データ
を考慮して使用ジャッキのパターン選択を行うことによ
り、上記干渉を防止している。
[0003] For this reason, in general shield direction control by an operator's jack operation, an operator measures the tail clearance at a plurality of locations such as up, down, left, and right every one ring or every few rings. The interference is prevented by selecting the jack pattern to be used in consideration of the above.

【0004】近年、テールクリアランスの計測を常時連
続して行い、より精度の良いテールクリアランスの管理
を可能にするため、特開昭63−97796号、特開平
3−17395号などに示されるようなテールクリアラ
ンス計測装置が開発され、シールドの自動方向制御を行
う場合などに利用されるようになってきた。その管理方
法は、上下、左右のシールドジャッキのストローク差か
らセグメント端面の法線に対するシールドの傾きを計算
で求めるとともに、テールクリアランス計測装置のセン
サ出力からテールクリアランスの変化の傾向をとらえる
ことで施工診断を行い、セグメント組立上の障害を未然
に防止しようとするものである。
In recent years, tail clearance measurement has always been performed continuously to enable more accurate tail clearance management, as disclosed in JP-A-63-97796 and JP-A-3-17395. Tail clearance measuring devices have been developed and used for automatic shield direction control. The management method is to calculate the inclination of the shield with respect to the normal line of the end face of the segment from the stroke difference between the upper and lower, left and right shield jacks, and to grasp the tendency of the change in the tail clearance from the sensor output of the tail clearance measuring device. In order to prevent a failure in assembling the segments.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
1リングごと、もしくは数リングおきにテールクリアラ
ンスを計測し、管理する一般的な方法は、オペレータや
施工管理者の経験と勘に依存しており、次リング掘進後
の状態を予測したテールクリアランスの定量的な管理が
行えないため、テールクリアランスが過小となって、セ
グメント組立に支障を来たす恐れがないとは言えなかっ
た。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the above prior arts,
The general method of measuring and managing the tail clearance every ring or every few rings depends on the experience and intuition of the operator and the construction manager, and the tail clearance that predicts the state after the next ring excavation Since quantitative management could not be performed, it was not possible to say that there was no danger that the tail clearance would become too small and hinder segment assembly.

【0006】また、テールクリアランス計測装置を用い
て常時テールクリアランスを計測し、管理する方法も、
テールクリアランス計測装置の使用環境が悪く、テール
クリアランス内もしくはその近傍に設置されたセンサ部
がテールシールから漏れてくる汚水や裏込注入材に常時
さらされているため、センサ部への裏込注入材の固着、
泥水の侵入などによる故障が多発し、初期のテールクリ
アランス管理が工事終了まで継続して行えないのが実情
である。
[0006] Further, a method for constantly measuring and managing the tail clearance using a tail clearance measuring device is also disclosed.
The operating environment of the tail clearance measuring device is poor, and the sensor installed in or near the tail clearance is constantly exposed to sewage or back injection material leaking from the tail seal. Material sticking,
In many cases, failures due to intrusion of muddy water occur frequently and the initial tail clearance management cannot be continued until the end of construction.

【0007】本発明は上記のような従来技術の問題点に
着目し、テールクリアランスの連続的な計測を要せず
に、次リング掘進後の状態を予測したテールクリアラン
スの定量的な管理が工事終了まで継続して行え、シール
ドテールプレートとセグメントの干渉を未然に防止でき
るテールクリアランス管理方法を提供することを目的と
する。
The present invention pays attention to the above-mentioned problems of the prior art, and does not require the continuous measurement of the tail clearance. It is an object of the present invention to provide a tail clearance management method which can be performed continuously until the end and can prevent interference between a shield tail plate and a segment before it occurs.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、下記(A)〜(F)のステッ
プによりテールクリアランスの管理を行うことを特徴と
する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for managing a tail clearance by the following steps (A) to (F).

【0009】(A) iリング目のセグメント組立後、
絶対測量により求めた現在のシールドの位置と、ジャイ
ロコンパスおよびピッチング計により計測した現在のシ
ールドの向きと、セグメント端面にシールドジャッキを
押し付けた時の上下、左右のジャッキストロークから、
セグメントと干渉する恐れのあるシールドテールプレー
ト上の上下、左右各点(テールプレート干渉点)の座標
を計算する。
(A) After assembling the segment of the i-th ring,
From the current shield position obtained by absolute survey, the current shield direction measured by the gyro compass and pitching meter, and the vertical and horizontal jack strokes when pressing the shield jack on the segment end face,
Calculate the coordinates of the upper, lower, left and right points (tail plate interference points) on the shield tail plate that may interfere with the segment.

【0010】(B) 前記テールプレート干渉点座標の
計算値と、各テールプレート干渉点で計測したテールク
リアランスと、現在のシールドの向きから、シールドテ
ールプレートと干渉する恐れのあるセグメント上の上
下、左右各点(セグメント干渉点)の座標を計算する。
(B) From the calculated values of the coordinates of the tail plate interference point, the tail clearance measured at each tail plate interference point, and the current shield orientation, the upper and lower segments on the segment that may interfere with the shield tail plate, The coordinates of each of the left and right points (segment interference points) are calculated.

【0011】(C) 前記セグメント干渉点座標の計算
値と、次のi+1リング目のセグメント寸法と、現在の
シールドの向きから、i+1リング目のセグメント干渉
点座標を予測計算する。
(C) Predicting and calculating the coordinate of the segment interference point of the (i + 1) -th ring from the calculated value of the coordinate of the segment interference point, the next dimension of the (i + 1) -th ring, and the current shield direction.

【0012】(D) 次リング掘進後のシールドの向き
が目標制御角通りとなった場合に予想されるシールド外
郭線と、i+1リング目のセグメント干渉点座標の予測
計算値から、i+1リング目のテールプレート干渉点座
標を予測計算する。
(D) From the shield outline predicted when the direction of the shield after the next ring excavation matches the target control angle and the predicted calculated value of the segment interference point coordinate of the (i + 1) th ring, Predict and calculate the tail plate interference point coordinates.

【0013】(E) i+1リング目のセグメント干渉
点座標とテールプレート干渉点座標の各予測計算値か
ら、i+1リング目のテールクリアランスを予測計算す
る。
(E) The tail clearance of the (i + 1) th ring is predicted and calculated from the predicted calculated values of the segment interference point coordinates and the tail plate interference point coordinates of the (i + 1) th ring.

【0014】(F) i+1リング目のテールクリアラ
ンス予測計算値が規定値以上か否かにより、次リング掘
進での目標制御角の適不適を判断する。
(F) Whether the target control angle in the next ring excavation is appropriate or not is determined based on whether or not the predicted value of the tail clearance prediction of the (i + 1) th ring is equal to or larger than a specified value.

【0015】請求項2記載の発明は、上記方法におい
て、シールド位置の絶対測量およびテールクリアランス
の計測を数リングおきに行う場合、その間のテールクリ
アランス管理を下記(G)〜(K)のステップにより行
うことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the above method, when the absolute survey of the shield position and the measurement of the tail clearance are performed every several rings, the tail clearance management during that period is performed by the following steps (G) to (K). It is characterized by performing.

【0016】(G) i+1リング目のセグメント組立
後、先に計算で求めたi+1リング目のセグメント干渉
点座標と、次のi+2リング目のセグメント寸法から、
i+2リング目のセグメント干渉点座標を予測計算す
る。
(G) After assembling the segment of the (i + 1) th ring, from the coordinates of the segment interference point of the (i + 1) th ring and the segment size of the next (i + 2) th ring,
The coordinates of the segment interference point on the (i + 2) th ring are predicted and calculated.

【0017】(H) i+1リング掘進後に計測したシ
ールドの向きにより、先に計算で求めたi+1リング目
のテールプレート干渉点座標を修正し、その結果に基づ
いて次のi+2リング掘進後のシールドの向きが目標制
御角通りとなった場合に予想されるシールド外郭線と、
前記i+2リング目のセグメント干渉点座標の予測計算
値から、i+2リング目のテールプレート干渉点座標を
予測計算する。
(H) The coordinates of the tail plate interference point of the (i + 1) -th ring previously calculated are corrected based on the shield direction measured after the i + 1-ring excavation, and based on the result, the shield of the next i + 2 ring is excavated. A shield outline that is expected when the direction is the same as the target control angle,
From the predicted calculated value of the segment interference point coordinates of the (i + 2) -th ring, the tail plate interference point coordinates of the (i + 2) -th ring are predicted and calculated.

【0018】(I) i+2リング目のセグメント干渉
点座標とテールプレート干渉点座標の各予測計算値か
ら、i+2リング目のテールクリアランスを予測計算す
る。
(I) The tail clearance of the (i + 2) th ring is predicted and calculated from the predicted calculated values of the segment interference point coordinates and the tail plate interference point coordinates of the (i + 2) th ring.

【0019】(J) i+2リング目のテールクリアラ
ンス予測計算値が規定値以上か否かにより、次リング掘
進での目標制御角の適不適を判断する。
(J) Whether the target control angle in the next ring excavation is appropriate or not is determined based on whether or not the predicted value of the tail clearance of the (i + 2) th ring is equal to or greater than a specified value.

【0020】(K) 以降、シールド位置の絶対測量お
よびテールクリアランスの計測が行われるまで、前記
(G)〜(J)のステップを繰り返し実行する。
(K) Thereafter, the steps (G) to (J) are repeatedly executed until the absolute measurement of the shield position and the measurement of the tail clearance are performed.

【0021】[0021]

【作用】一般のシールド施工においては、図2に示すよ
うに、半日もしくは1日に1回、シールド位置の絶対測
量、テールクリアランスの計測およびジャイロコンパ
ス、ピッチング計によるシールドの向き(シールド方位
角、ピッチング角)の計測を行い、これらの計測結果に
基づいて路線計画を立て、その路線計画に従って1リン
グ掘進が繰り返し行われる。
In general shield construction, as shown in FIG. 2, once a day or once a day, the absolute position of the shield is measured, the tail clearance is measured, and the direction of the shield (gyro compass, pitching meter) is used. Pitching angle) is measured, a route plan is made based on the measurement results, and one ring excavation is repeatedly performed according to the route plan.

【0022】本発明は、このような一般の施工フローに
おいて、次リング掘進後のシールドの向きが路線計画で
決められた目標制御角(方位角またはピッチング角)通
りになると想定した場合、次リングセグメント組立後の
テールクリアランス予測値は、掘進開始時点での下記変
数 ・現在のシールド方位角(またはピッチング角) ・次リングの目標方位角( 〃 ) ・現在の左右ジャッキストローク(または上下ジャッキ
ストローク) ・次リングのセグメント寸法(セグメント幅、テーパ角
またはテーパ量) ・現在のテールクリアランス計測値または計算値 に対して関数関係にあることに着目してなされたもので
あり、上記変数値に基づいて算出されたテールクリアラ
ンス予測値により、次リング掘進での目標方位角(また
はピッチング角)がセグメント組立上の観点から適当か
どちらかを掘進開始前に判断できるので、シールドテー
ルプレートとセグメントの干渉が未然に避けられる。
According to the present invention, in such a general construction flow, when it is assumed that the direction of the shield after excavating the next ring is the same as the target control angle (azimuth angle or pitching angle) determined by the route plan, the next ring The tail clearance prediction value after segment assembly is the following variables at the start of excavation: • current shield azimuth (or pitching angle) • target azimuth of the next ring (〃) • current left and right jack stroke (or vertical jack stroke)・ Segment size of the next ring (segment width, taper angle or taper amount) ・ It is made by paying attention to the fact that there is a functional relationship with the current measured or calculated value of tail clearance. Based on the calculated tail clearance prediction value, the target azimuth (or pitching angle) in the next ring excavation There Since either or appropriate in view of the segment assembly can be determined before the start excavation, interference shield tail plate and segments is avoided in advance.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1および図6〜図
12を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIGS.

【0024】図1において、101〜117は本発明に
よるテールクリアランス管理フローの各ステップを示
す。このテールクリアランス管理フローはシールドの種
類にかかわらず適用できるが、以下の説明では図3〜図
5に示す密閉型機械堀りシールド(図示例は土圧式シー
ルド)を対象とする場合について述べる。
In FIG. 1, reference numerals 101 to 117 show steps of a tail clearance management flow according to the present invention. This tail clearance management flow can be applied irrespective of the type of shield, but in the following description, a case will be described in which a closed mechanical digging shield (earth pressure shield in the illustrated example) shown in FIGS.

【0025】今、iリング目のセグメント組立が終了し
たところから説明する。
Now, description will be made from the point where the segment assembly of the i-th ring is completed.

【0026】始めにステップ101でシールド位置の絶
対測量を行う。図6は左右方向におけるシールドとセグ
メントの位置関係を示しており、絶対測量は、坑内基準
点Pよりシールド内に設置したターゲットPiをトラン
シットを用いて測量する例を示す。ここで、地上基準点
に対する点Pの座標を(xo,yo)とし、得られた点
Piの座標を(xi,yi)とする。
First, in step 101, the absolute position of the shield is measured. FIG. 6 shows the positional relationship between the shield and the segment in the left-right direction. The absolute survey shows an example in which a target Pi installed in the shield from a downhole reference point P is measured using a transit. Here, the coordinates of the point P with respect to the ground reference point are (xo, yo), and the coordinates of the obtained point Pi are (xi, yi).

【0027】ステップ102ではテールクリアランスの
計測を行う。図6において、干渉する恐れのあるセグメ
ント6上の点(セグメント干渉点)をA1i,A2iと
し、干渉する恐れのあるテールプレート1a上の点(テ
ールプレート干渉点)をB1i,B2iとする。左右方
向のテールクリアランスはA1iとB1i間、A2iと
B2i間で計測される。そのテールクリアランス計測値
をδ1i,δ2iとする。上下方向のテールクリアラン
スも同様に計測される。
In step 102, the tail clearance is measured. In FIG. 6, points on the segment 6 that may interfere (segment interference points) are A1i and A2i, and points on the tail plate 1a that may interfere (tail plate interference points) are B1i and B2i. The tail clearance in the left-right direction is measured between A1i and B1i, and between A2i and B2i. The measured values of the tail clearance are δ1i and δ2i. The vertical tail clearance is measured in the same manner.

【0028】ステップ103では、シールド内に設置し
たジャイロコンパスおよびピッチング計(図示せず)に
よりシールド方位角とピッチング角を計測する。ここで
得られたシールド方位角をθiとする(図8参照)。
In step 103, the shield azimuth and the pitching angle are measured by a gyrocompass and a pitching meter (not shown) installed in the shield. The shield azimuth obtained here is defined as θi (see FIG. 8).

【0029】ステップ104ではテールプレート干渉点
座標を計算する。図6において、点Piに対するテール
プレート干渉点B1i,B2iの位置関係を示すシール
ド軸線方向の距離L1,L2は、セグメント6端面にシ
ールドジャッキ4を押し付けた時の左右ジャッキストロ
ークST1,ST2より次のように算出される(図7参
照)。
In step 104, the coordinates of the tail plate interference point are calculated. In FIG. 6, distances L1 and L2 in the shield axis direction indicating the positional relationship of the tail plate interference points B1i and B2i with respect to the point Pi are the following distances from the left and right jack strokes ST1 and ST2 when the shield jack 4 is pressed against the end surface of the segment 6. (See FIG. 7).

【0030】 L1=L0+ST1 L2=L0+ST2 L0はジャッキストローク0の時の点Piからジャッキ
先端までのシールド軸線方向の距離で、ターゲット設置
時の計測により得られる定数である。
L1 = L0 + ST1 L2 = L0 + ST2 L0 is the distance in the shield axis direction from the point Pi when the jack stroke is 0 to the tip of the jack, and is a constant obtained by measurement when the target is installed.

【0031】ターゲット座標(xi,yi)、シールド
方位角θi、距離L1,L2が求められると、テールプ
レート干渉点B1i,B2iの座標(XB1i,YB1
i),(XB2i,YB2i)は次の数1,数2により
算出される。
When the target coordinates (xi, yi), the shield azimuth θi, and the distances L1, L2 are obtained, the coordinates (XB1i, YB1) of the tail plate interference points B1i, B2i are obtained.
i) and (XB2i, YB2i) are calculated by the following equations (1) and (2).

【0032】[0032]

【数1】 (Equation 1)

【0033】[0033]

【数2】 (Equation 2)

【0034】上下方向のテールプレート干渉点座標も同
様の計算式により算出することができる。
The vertical coordinates of the tail plate interference point can be calculated by the same formula.

【0035】ステップ105ではセグメント干渉点座標
を計算する。シールド方位角θi、テールクリアランス
δ1i,δ2i、テールプレート干渉点座標(XB1
i,YB1i),(XB2i,YB2i)が求められる
と、セグメント干渉点A1i,A2iの座標(XA1
i,YA1i),(XA2i,YA2i)では次の数
3,数4により算出される(図6,図9参照)。
In step 105, the coordinates of the segment interference point are calculated. Shield azimuth angle θi, tail clearance δ1i, δ2i, tail plate interference point coordinates (XB1
i, YB1i) and (XB2i, YB2i), the coordinates (XA1) of the segment interference points A1i and A2i are obtained.
i, YA1i) and (XA2i, YA2i) are calculated by the following Expressions 3 and 4 (see FIGS. 6 and 9).

【0036】[0036]

【数3】 (Equation 3)

【0037】[0037]

【数4】 (Equation 4)

【0038】上下方向のセグメント干渉点座標も同様の
計算式で算出することができる。
The coordinates of the segment interference points in the vertical direction can be calculated by the same formula.

【0039】ステップ106で次リングセグメント寸法
を入力する。この場合、セグメント組立計画により決め
られたi+1リングのセグメント寸法S1,S2,ε
1,ε2(図10参照)を図示しない演算装置に入力す
る。上下方向についても同様とする。
In step 106, the next ring segment size is input. In this case, the segment dimensions S1, S2, ε of the i + 1 ring determined by the segment assembly plan
1, .epsilon.2 (see FIG. 10) is input to an arithmetic unit (not shown). The same applies to the vertical direction.

【0040】ステップ107では次リングセグメント干
渉点座標の予測計算を行う。次リングセグメント寸法が
演算装置に入力されると、現在のセグメント干渉点座標
(XA1i,YA1i),(XA2i,YA2i)を基
に、次リングセグメント組立後のセグメント干渉点A1
i +1 ,A2i +1の座標(XA1i +1 ,YA1i+1
),(XA2 i +1 ,YA2i +1 )は次の数5,数
6により算出される(図10,図11参照)。
In step 107, the prediction calculation of the coordinates of the next ring segment interference point is performed. When the size of the next ring segment is input to the arithmetic unit, the segment interference point A1 after the next ring segment is assembled based on the current segment interference point coordinates (XA1i, YA1i) and (XA2i, YA2i).
i + 1, A2i + 1 (XA1i + 1, YA1i + 1
) And (XA2i + 1, YA2i + 1) are calculated by the following equations (5) and (6) (see FIGS. 10 and 11).

【0041】[0041]

【数5】 (Equation 5)

【0042】[0042]

【数6】 (Equation 6)

【0043】上下方向の次リングセグメント干渉点座標
も同様の計算式で算出される。
The coordinates of the next ring segment interference point in the vertical direction are calculated by the same formula.

【0044】ステップ108では、現在のシールド位置
の絶対測量を行ったかどうかにより次のステップ109
または116のどちらかが選択される。この場合は、ス
テップ101で絶対測量を行っているので、ステップ1
09へ進む。
In step 108, the next step 109 is based on whether or not the absolute measurement of the current shield position has been performed.
Or 116 is selected. In this case, since the absolute survey is performed in step 101, step 1
Go to 09.

【0045】ステップ109では次リング掘進目標を入
力する。この場合、路線計画により決められたi+1リ
ングの目標方位角及びピッチング角を図示しない演算装
置に入力する。ここでは、次リング目標方位角をθi +
1 とする。
In step 109, the next ring excavation target is input. In this case, the target azimuth and the pitching angle of the i + 1 ring determined by the route plan are input to an arithmetic unit (not shown). Here, the next ring target azimuth is θi +
Set to 1.

【0046】ステップ110では次リングテールプレー
ト干渉点座標の予測計算を行う。次リング掘進におい
て、シールドはシールドジャッキ4の左右ストローク差
によりセグメント6端面上のシールド中心点Aを中心に
して回転し、目標方位角θi +1 に到達すると考えられ
る(図12参照)。図12中、次リング掘進後のシール
ド外郭線,は次の数7で表わされる直線となる。
In step 110, the prediction calculation of the coordinates of the next ring tail plate interference point is performed. In the next ring excavation, it is considered that the shield rotates around the shield center point A on the end surface of the segment 6 due to the difference in the left and right strokes of the shield jack 4, and reaches the target azimuth θi + 1 (see FIG. 12). In FIG. 12, the shield outline after the next ring excavation is a straight line represented by the following equation (7).

【0047】[0047]

【数7】 (Equation 7)

【0048】次リング掘進後のテールプレート干渉点B
1i +1 ,B2i +1 の座標は,A1i +1 ,A2i +
1 を結ぶ直線と先に求めたシールド外郭線,との交
点として求められる(交点を求める計算式は省略す
る)。
Tail plate interference point B after excavation of the next ring
The coordinates of 1i + 1 and B2i + 1 are A1i + 1 and A2i +
It is obtained as the intersection of the straight line connecting 1 and the previously obtained shield outline (the calculation formula for the intersection is omitted).

【0049】上下方向の次リングテールプレート干渉点
座標も同様の方法で求めることができる。
The coordinates of the next ring tail plate interference point in the vertical direction can be obtained in the same manner.

【0050】ステップ111では次リングテールクリア
ランスの予測計算を行う。先に求めたB1i +1 ,B2
i +1 の座標を(XB1i +1 ,YB1i +1 ),(X
B2i +1 ,YB2i +1 )とすると、次リングセグメ
ント組立後のテールクリアランスδ1i +1 ,δ2i +
1 は次の数8,数9により算出される。
In step 111, a prediction calculation of the next ring tail clearance is performed. B1i + 1, B2 obtained earlier
The coordinates of i + 1 are (XB1i + 1, YB1i + 1), (X
B2i + 1, YB2i + 1), the tail clearances δ1i + 1, δ2i + after the next ring segment is assembled.
1 is calculated by the following equations (8) and (9).

【0051】[0051]

【数8】 (Equation 8)

【0052】[0052]

【数9】 (Equation 9)

【0053】上下方向の次リングテールクリアランスも
同様の計算式で算出することができる。
The next ring tail clearance in the vertical direction can be calculated by the same calculation formula.

【0054】ステップ112で次リング掘進目標の診断
を行う。先に求めた次リングテールクリアランス予測値
が事前に規定した値よりも小さい場合は、次リングセグ
メントとシールドテールプレートが干渉する恐れがある
として、次リング掘進目標は不適との判断を下す。掘進
目標が不適と判断された場合は、その時点でテールクリ
アランスの計測を行い、診断結果を確認した後、計画路
線の修正もしくはセグメント組立計画の修正を行う。そ
して、再度、次リングテールクリアランス予測値を求
め、その結果、掘進目標が適当と判断されたならば、次
リング掘進に入る(ステップ113)。
At step 112, the diagnosis of the next ring excavation target is performed. If the predicted value of the next ring tail clearance obtained earlier is smaller than the value specified in advance, the next ring segment and the shield tail plate may interfere with each other, and the next ring excavation target is determined to be inappropriate. When it is determined that the excavation target is inappropriate, the tail clearance is measured at that time, and after confirming the diagnosis result, the planned route or the segment assembly plan is corrected. Then, the next ring tail clearance predicted value is calculated again. As a result, if it is determined that the excavation target is appropriate, the next ring excavation is started (step 113).

【0055】絶対測量を1リングごとに行う場合には、
以上のフローを施工終了まで繰り返し実行する(ステッ
プ114,115 )。
When the absolute survey is performed for each ring,
The above flow is repeatedly executed until the completion of the construction (steps 114 and 115).

【0056】しかし、一般的には絶対測量は半日もしく
は1日に1回しか行わない。この場合は、i+1リング
のセグメント組立後、ステップ106にもどって次のi
+2リング目のセグメント寸法を入力し、ステップ10
7の次リングセグメント干渉点座標予測計算では、先に
計算で求めたi+1リング目のセグメント干渉点A1i
+1 ,A2i +1 の座標を基に、i+2リング目のセグ
メント干渉点A1i +2 ,A2i +2 の座標を算出す
る。
However, in general, the absolute survey is performed only once a day or half a day. In this case, after assembling the segment of the (i + 1) ring, the process returns to step 106 and the next i
Enter the segment size of the + 2nd ring, and
In the next ring segment interference point coordinate prediction calculation of No. 7, the segment interference point A1i of the (i + 1) th ring previously calculated is calculated.
Based on the coordinates of +1 and A2i + 1, the coordinates of the segment interference points A1i + 2 and A2i + 2 of the (i + 2) th ring are calculated.

【0057】その後、ステップ116でi+1リング掘
進後のシールド方位角、ピッチング角を計測し、その計
測値を用いてステップ117のテールプレート干渉点補
正を行う。このテールプレート干渉点補正は、左右方向
についてはi+1リング目の目標方位角θi +1 に代え
てi+1リング掘進後に計測したシールド方位角を用
い、テールプレート干渉点B1i +1 ,B2i +1 の座
標を再度計算することで行い、上下方向についてもi+
1リング掘進後のピッチング角計測値を用いて同様の補
正を行う。
Thereafter, in step 116, the shield azimuth and pitching angle after the i + 1 ring excavation are measured, and the tail plate interference point correction in step 117 is performed using the measured values. In the tail plate interference point correction, the coordinates of the tail plate interference points B1i + 1 and B2i + 1 are calculated again in the left-right direction using the shield azimuth measured after the i + 1 ring excavation in place of the target azimuth θi + 1 of the i + 1th ring. And i +
The same correction is performed using the measured pitching angle after the excavation of one ring.

【0058】続くステップ109でi+2リング目の掘
進目標を入力し、ステップ110では、先に補正したi
+1リング目のテールプレート干渉点B1i +1 ,B2
i +1 の座標を基に、i+2リング目のテールプレート
干渉点B1i +2 ,B2i +2 の座標を予測計算する。
そして、ステップ111で先に求めたA1i +2 ,A2
i +2 の座標とB1i +2 ,B2i +2 の座標からi+
2リング目のテールクリアランスを予測計算し、その結
果によりステップ112の次リング掘進目標診断を行
い、以降、絶対測量が行われるまで上記と同じフローを
繰り返し実行する。
In the following step 109, the digging target of the (i + 2) th ring is inputted, and in step 110, the previously corrected i
Tail plate interference point B1i + 1, B2 of the + 1st ring
Based on the coordinates of i + 1, the coordinates of the tail plate interference points B1i + 2 and B2i + 2 of the i + 2 ring are predicted and calculated.
A1i + 2, A2 previously obtained in step 111
From the coordinates of i + 2 and the coordinates of B1i + 2 and B2i + 2, i +
The tail clearance of the second ring is predicted and calculated, and based on the result, the next ring excavation target diagnosis is performed in step 112. Thereafter, the same flow as described above is repeatedly executed until the absolute survey is performed.

【0059】以上述べたフローの中で、次リングテール
クリアランス予測値は下記変数に対する関数として表わ
される。
In the flow described above, the predicted value of the next ring tail clearance is expressed as a function for the following variables.

【0060】iリングセグメント組立後の時点での入力
変数で示すと、 ・現在のシールド方位角(またはピッチング角) θi ・次リングの目標方位角( 〃 ) θi +1 ・現在の左右(または上下)ジャッキストローク ST1,ST2 ・次リングセグメント寸法 S1,S2,ε1,ε2 ・現在のテールクリアランス計測値または計算値 δ1,δ2 したがって、次リングテールクリアランス予測値は、上
記変数以外に、シールド固有の定数(固定寸法から決ま
る値)L0,R1,R2,D,Djと計算手順を事前に
演算装置に入力しておくことで求められる。
The input variables at the time after assembling the i-ring segment are as follows: current shield azimuth (or pitching angle) θi target azimuth of the next ring (〃) θi + 1 current left / right (or up / down) Jack stroke ST1, ST2 ・ Next ring segment size S1, S2, ε1, ε2 ・ Current measured or calculated tail clearance δ1, δ2 Therefore, the predicted next ring tail clearance is a shield-specific constant (in addition to the above variables) It is determined by inputting the calculation procedure L0, R1, R2, D, Dj and the calculation procedure in advance to the arithmetic unit.

【0061】上記のテールクリアランス管理方法は、オ
ペレータのジャッキ操作によるシールド方向制御におい
ては、施工管理者がオペレータに指示する次リング掘進
目標の診断に利用することができ、また現在のシールド
の向きを基に、次リング掘進後のシールドの向きが目標
制御角通りになるように使用ジャッキパターンの決定を
自動的に行う自動方向制御においては、方向制御コント
ローラに、与えられた次リング掘進目標の適不適を判断
する自己診断機能をもたせることができる。
The above-described tail clearance management method can be used for diagnosis of the next ring excavation target instructed by the construction manager in the shield direction control by the operator's jack operation, and the current shield direction is determined. On the other hand, in the automatic directional control that automatically determines the jack pattern to be used so that the direction of the shield after the next ring excavation is in accordance with the target control angle, the direction control controller applies the given next ring excavation target. A self-diagnosis function for determining inappropriateness can be provided.

【0062】また、自動方向制御において、掘進途中で
の制御状態から次リング掘進後のテールクリアランスを
予測し、その制御を続けることの可否を判断するのに利
用することもできる。
Further, in the automatic direction control, the tail clearance after the next ring excavation is predicted from the control state during the excavation, and can be used to judge whether or not the control can be continued.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、次リング掘進目標と掘
進開始前のテールクリアランス計測値または計算値を基
に、次リングセグメント組立後のテールクリアランスを
予測し、その予測値からリング単位で与えられる掘進目
標の適不適を掘進開始前に判断することができるので、
テールクリアランスの連続的な計測を要せずに、施工中
におけるシールドテールプレートとセグメントの干渉を
未然に防止し、セグメント組立に必要なテールクリアラ
ンスを確保できるという効果がある。
According to the present invention, the tail clearance after assembling the next ring segment is predicted on the basis of the next ring excavation target and the measured or calculated value of the tail clearance before the start of excavation, and the predicted value is used for each ring. Since it is possible to judge the suitability of the given excavation target before starting excavation,
This eliminates the need for continuous measurement of tail clearance, thereby preventing interference between the shield tail plate and the segment during construction and ensuring the tail clearance required for segment assembly.

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

【図1】本発明によるテールクリアランス管理方法の手
順を示すフローチャート。
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a tail clearance management method according to the present invention.

【図2】一般的なシールド施工のフローチャート。FIG. 2 is a flowchart of a general shield construction.

【図3】1リング掘進開始時の状態を示すシールドの全
体断面図。
FIG. 3 is an overall cross-sectional view of the shield showing a state at the start of excavation of one ring.

【図4】1リング掘進終了後の状態を示すシールドの全
体断面図。
FIG. 4 is an overall cross-sectional view of the shield showing a state after completion of one ring excavation.

【図5】次リングセグメント組立後の状態を示すシール
ドの全体断面図。
FIG. 5 is an overall sectional view of a shield showing a state after the next ring segment is assembled.

【図6】左右方向におけるシールドとセグメントの位置
関係を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a shield and a segment in the left-right direction.

【図7】テールプレート干渉点座標計算の説明図(その
1)。
FIG. 7 is an explanatory diagram (part 1) of calculating a coordinate of a tail plate interference point.

【図8】テールプレート干渉点座標計算の説明図(その
2)。
FIG. 8 is an explanatory diagram (part 2) of calculating a coordinate of a tail plate interference point.

【図9】セグメント干渉点座標計算の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of calculating a segment interference point coordinate.

【図10】次リングのセグメント干渉点座標予測計算の
説明図(その1)。
FIG. 10 is an explanatory diagram (part 1) of a prediction calculation of a coordinate of a segment interference point of the next ring.

【図11】次リングのセグメント干渉点座標予測計算の
説明図(その2)。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a segment interference point coordinate prediction calculation of the next ring (part 2).

【図12】次リングのテールプレート干渉点座標予測計
算の説明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a tail plate interference point coordinate prediction calculation for the next ring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シールド本体、1a…テールプレート、4…シール
ドジャッキ、6…セグメント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shield body, 1a ... Tail plate, 4 ... Shield jack, 6 ... Segment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 均 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (56)参考文献 特開 平4−203092(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 301 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Takahashi 650, Kunitachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura Plant (56) References JP-A-4-203092 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) E21D 9/06 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記(A)〜(F)のステップからなる
シールド掘進機のテールクリアランス管理方法。 (A) iリング目のセグメント組立後、絶対測量によ
り求めた現在のシールドの位置と、ジャイロコンパスお
よびピッチング計により計測した現在のシールドの向き
と、セグメント端面にシールドジャッキを押し付けた時
の上下、左右のジャッキストロークから、セグメントと
干渉する恐れのあるシールドテールプレート上の上下、
左右各点(以下、テールプレート干渉点という)の座標
を計算する。 (B) 前記テールプレート干渉点座標の計算値と、各
テールプレート干渉点で計測したテールクリアランス
と、現在のシールドの向きから,シールドテールプレー
トと干渉する恐れのあるセグメント上の上下、左右各点
(以下、セグメント干渉点という)の座標を計算する。 (C) 前記セグメント干渉点座標の計算値と、次のi
+1リング目のセグメント寸法と、現在のシールドの向
きから、i+1リング目のセグメント干渉点座標を予測
計算する。 (D) 次リング掘進後のシールドの向きが目標制御角
通りとなった場合に予想されるシールド外郭線と、i+
1リング目のセグメント干渉点座標の予測計算値から、
i+1リング目のテールプレート干渉点座標を予測計算
する。 (E) i+1リング目のセグメント干渉点座標とテー
ルプレート干渉点座標の各予測計算値から、i+1リン
グ目のテールクリアランスを予測計算する。 (F) i+1リング目のテールクリアランス予測計算
値が規定値以上か否かにより、次リング掘進での目標制
御角の適不適を判断する。
1. A tail clearance management method for a shield machine including the following steps (A) to (F). (A) After assembling the segment of the i-ring, the current shield position obtained by absolute surveying, the current shield direction measured by the gyro compass and the pitching meter, and the top and bottom when the shield jack is pressed against the segment end face, From the left and right jack strokes, up and down on the shield tail plate that may interfere with the segment,
The coordinates of the left and right points (hereinafter referred to as tail plate interference points) are calculated. (B) From the calculated value of the coordinates of the tail plate interference point, the tail clearance measured at each tail plate interference point, and the current shield direction, each of the upper, lower, left and right points on the segment that may interfere with the shield tail plate The coordinates of the segment interference point are calculated. (C) The calculated value of the segment interference point coordinates and the following i
The segment interference point coordinates of the (i + 1) th ring are predicted and calculated from the segment size of the (+1) th ring and the current shield direction. (D) Shield outline that is expected when the direction of the shield after the next ring excavation matches the target control angle, and i +
From the predicted calculated value of the segment interference point coordinates of the first ring,
The coordinates of the tail plate interference point of the (i + 1) th ring are predicted and calculated. (E) The tail clearance of the (i + 1) th ring is predicted and calculated from the predicted calculated values of the segment interference point coordinates and the tail plate interference point coordinates of the (i + 1) th ring. (F) The suitability of the target control angle in the next ring excavation is determined based on whether or not the predicted value of the tail clearance prediction of the (i + 1) th ring is equal to or larger than a specified value.
【請求項2】 請求項1記載のテールクリアランス管理
方法において、シールド位置の絶対測量およびテールク
リアランスの計測を数リングおきに行う場合、その間の
テールクリアランス管理を下記(G)〜(K)のステッ
プにより行うことを特徴とするシールド掘進機のテール
クリアランス管理方法。 (G) i+1リング目のセグメント組立後、先に計算
で求めたi+1リング目のセグメント干渉点座標と、次
のi+2リング目のセグメント寸法から、i+2リング
目のセグメント干渉点座標を予測計算する。 (H) i+1リング掘進後に計測したシールドの向き
により、先に計算で求めたi+1リング目のテールプレ
ート干渉点座標を修正し、その結果に基づいて次のi+
2リング掘進後のシールドの向きが目標制御角通りとな
った場合に予想されるシールド外郭線と、前記i+2リ
ング目のセグメント干渉点座標の予測計算値から、i+
2リング目のテールプレート干渉点座標を予測計算す
る。 (I) i+2リング目のセグメント干渉点座標とテー
ルプレート干渉点座標の各予測計算値から、i+2リン
グ目のテールクリアランスを予測計算する。 (J) i+2リング目のテールクリアランス予測計算
値が規定値以上か否かにより、次リング掘進での目標制
御角の適不適を判断する。 (K) 以降、シールド位置の絶対測量およびテールク
リアランスの計測が行われるまで、前記(G)〜(J)
のステップを繰り返し実行する。
2. The tail clearance management method according to claim 1, wherein when the absolute measurement of the shield position and the measurement of the tail clearance are performed every several rings, the tail clearance management during that time is performed in the following steps (G) to (K). A tail clearance management method for a shield machine, comprising: (G) After assembling the segment of the (i + 1) -th ring, the coordinate of the segment interference point of the (i + 2) -th ring is predicted and calculated from the segment interference point coordinates of the (i + 1) -th ring previously calculated and the segment size of the next (i + 2) -th ring. (H) The tail plate interference point coordinates of the (i + 1) -th ring previously calculated are corrected based on the shield direction measured after the (i + 1) -ring excavation, and the next i + is determined based on the result.
From the shield outline predicted when the direction of the shield after excavation of the second ring matches the target control angle and the predicted calculated value of the segment interference point coordinate of the (i + 2) th ring, i +
The coordinates of the tail ring interference point of the second ring are predicted and calculated. (I) The tail clearance of the (i + 2) th ring is predicted and calculated from the predicted calculated values of the segment interference point coordinates and the tail plate interference point coordinates of the (i + 2) th ring. (J) Whether the target control angle in the next ring excavation is appropriate or not is determined based on whether or not the predicted value of the tail clearance of the (i + 2) th ring is equal to or greater than a specified value. (K) Thereafter, the above (G) to (J) until the absolute measurement of the shield position and the measurement of the tail clearance are performed.
Steps are repeated.
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