JPS6140837B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6140837B2 JPS6140837B2 JP13060979A JP13060979A JPS6140837B2 JP S6140837 B2 JPS6140837 B2 JP S6140837B2 JP 13060979 A JP13060979 A JP 13060979A JP 13060979 A JP13060979 A JP 13060979A JP S6140837 B2 JPS6140837 B2 JP S6140837B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- earth pressure
- face
- speed
- calculator
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、先の出願(特願昭54−103893号
(特開昭56−28999号)、特願昭54−111426号(特
開昭56−34898号)の関連発明に係り、特に泥水
式シールド掘進機のカツター前面側の切羽地山を
常に安定化させるように自動制御するシールド掘
進機の切羽制御方法に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
一般に泥水式のシールド掘進機では、第1図に
示すごとく、流体輸送系の送泥水管aでカツター
室bに泥水を送り込み、かつその室内泥水を排泥
水管cに通して排出しながら、カツター室b内の
泥水圧で切羽を安定させるようにしているが、こ
の場合、カツター室b内に送り込まれ、かつ掘削
土砂(ズリ)を含んだ泥水圧を切羽地山の土圧お
よび(地下水圧)に対抗(抵抗)させて切羽の安
定化を図るさめ、正確な切羽の安定管理が必要で
ある。
そこで、従来は、前記送泥水管aに送泥水密度
計dと送泥水流量系eを、同じく排泥水管eには
排泥水密度計fと排泥水流量計gをそれぞれ取付
け、これらで検出した信号を演算器(図示省略)
に入力させることにより、この演算器で含水掘削
度量から水を除いた乾砂量を算出し、この算出乾
砂量が、予め、土質サンプリングにより算出した
理論乾砂量との比較によつて定められた掘削乾砂
量管理基準値内にあるか否かをチエツクしてい
る。
ところが、前記土質サンプリングは、たかだか
50〜60m間隔にてシールド掘進機付近の地山点で
部分的に行つているにすぎないため、乾砂量算出
の根拠となる含水比、真比重、層境等が真の地質
を表わしているとは言い難く、従つて、実測乾砂
量を実際地山と等価に管理することは、以上の理
由により誤差が大きく不正確であり、このため、
正確な切羽の安定管理が行えない欠点がある。
また、第1図中送・排泥水密度計d,fを取除
いてシールドジヤツキiの推進速度検出器を付加
することにより切羽を安定管理する方法、すなわ
ち、掘進機断面積に推進距離を乗算して理論掘削
体積値を算出しておき、排泥水流量計gで測定し
た流量から送泥水流量計eにより測定流量を減じ
た値が前記理論掘削体積となるように制御する方
法もある。
しかし、この方法ではカツター室b内の泥水圧
変動によつて切羽地山の崩壊等が生じても、これ
を感知する手段がないために、何らその対策を講
じることができず、従つて、切羽を常時確実に安
定化させることは不可能である。また、前述の如
き、カツター室内の泥水圧変動により、その室内
泥水圧が切羽地山側に逸水したり、或いは地下水
がカツター室内に透水するなどして掘削体積偏差
流量値に大きな誤差が生じることからも正確な切
羽の安定を得ることは不可能である。
〔発明の目的及び概要〕
この発明は上記種々の問題点を一挙解消すべく
鋭意研究の結果なされ、その目的は、シールド掘
進機自ずから切羽地山の実際土圧を直接検出測定
することができるのみならず、その検出実際土圧
を的確に補正して切羽地山が安定する土圧と比較
演算した結果の信号でシールドジヤツキの推進速
度を制御し、かつカツター室内の泥水圧が切羽地
山の土圧と水圧に充分対抗するよう送・排泥水流
量を制御することで切羽前面地山を常時確実に安
定させ得るようにしたシールド掘進機の切羽制御
方法を提唱するにある。
〔実施例〕
以下に、この発明の好適実施例を第2図以降の
図面に基づいて説明する。まず、泥水式密閉型の
シールド掘進機を示す第2図において、1はシー
ルドフレーム、2はカツター、3はカツター室、
4はカツター室のバルクヘツド、5はカツター支
持架台、6はシールドジヤツキ、7はセグメント
である。
前記カツター室3内には、送泥水ポンプP1を有
して送泥水タンクT1に通じる送泥水管8と、排
泥水ポンプP2を有して排泥水タンクT2に通じる
排泥水管9のそれぞれが連通させてある。
以上は、この種のシールド掘進機の通常構成で
あつて、そのカツター2に切羽地山Sの土圧検出
手段10を備え付ける。
この土圧検出手段10は、カツター2とバルク
ヘツド4の相互中心部に跨がつて装架しカツター
2の前面から突出させて切羽地山Sに貫入させる
伸縮ロツド11aを備えた地山貫入用ジヤツキ1
1と、その伸縮ロツド11aの切羽地山Sに対す
る貫入力すなわち、伸縮ロツド11aが貫入時に
受ける土圧抵抗を切羽地山Sの実際土圧として検
出すべくジヤツキ11のシリンダ内に収設した貫
入力検出器12(第3図参照)とから主要部が構
成され、かつジヤツキ貫入量検出器13を備えて
いる。
また、上記シールド掘進機は、第2図に示す如
く、カツター室3内の泥水圧を検出する圧力検出
器14と、シールドジヤツキ6の推進速度を検出
する掘進速度検出器15を備えている。
そして、前記各検出器12〜15はそれぞれ第
3図に示す切羽制御装置に接続されており、その
関連構成を以下に説明する。
まず、土圧検出手段10における地山貫入用ジ
ヤツキ11の貫入量検出器13の出力がジヤツキ
貫入速度演算器16の入力に接続してあり、この
ジヤツキ貫入速度演算器16と土質設定器17と
の各出力部が切羽安定土圧演算器(以下土圧演算
器と略称)18の入力部に接続してある。
ここに、土質設定器17には、土質(例えば
礫、砂或いはシールドなど)の種類がセツトされ
るのであり、掘削中の土質に対応した土質信号が
出力されることになる。
この土圧演算器18はジヤツキ貫入量検出器1
3と、これから出力される貫入量よりジヤツキ貫
入速度を演算するジヤツキ貫入速度演算器16及
び土質設定器17からの各出力信号値に基づいて
切羽地山Sが安定する切羽安定土圧を演算するも
ので、出力側が切換スイツチSW1を介して手動切
羽土圧設定器(以下は手動土圧設定器と称す)1
9と切羽土圧比較演算器20のいずれかに選択的
に接続されるようになつている。
ここに土圧演算器18には、切羽土圧に対応し
た切羽安定理論を実験的に補正することにより求
めた土質別切羽土圧安定演算式をセツトしてお
き、ここで切羽安定土圧を演算する。具体的に
は、土圧演算器18には過去土質別に測定された
多数のデータを基に整理された実験式をセツトす
るのである。
本発明の実施例では、土圧検出手段10はすで
に公知であるオランダ式ダツチコーン形状を標準
としたものであるが、この場合一般にコーン先端
角度、コーン底面積、貫入速度等に基づいて、検
出した実測値をオランダ式ダツチコーン形状に修
正して貫入力を算出しなければならない。
この算出に際しては、オランダ式ダツチコーン
による土質別の貫入力が実験的に多数のデータと
して存在するのでこれを基にして行う。そして、
これらデータを使用し、土質と貫入力を求めるこ
とにより切羽が安定がどうかチエツクできるので
ある。ところで、上記土圧検出手段においては、
貫入速度を除いた以外のコーン先端角度等のデー
タは製造時決定するので予め修正できるが、貫入
速度は土質あるいはシールド掘進速度により変化
する為にまえもつて修正できない。ここで、セツ
トされる上記実験式の代表例を挙げると、土質が
砂礫層の場合(この土質の情報は土質設定器17
から入力される)
qc=4N
(ダツチコーンのqc値とN値との関係)
という式がある。ここでqcとは貫入力(切羽土
圧をいう)〔Kg/cm2〕,NとはJIS A 12191961で
規定された標準貫入試験方法で測定された値であ
る。N値は地質調査時のボーリングデータであ
り、予め土圧演算器18へ入力しておく。
ところで、これらはいずれも地表に対して鉛直
に貫入したデータであり、本発明のように地表に
対してほぼ水平に貫入する場合は、地球重力、地
下水圧、貫入速度の影響を受けて、実験式qc=
4Nとは必ずしもならない。そのため、貫入量と
貫入速度とを入力し、すなわち、qc=4N+αと
いう式を導入しαでもつて上記実験式qc=4Nの
式を補正しなければならない。又地山貫入速度が
ある限界を越えるとαの補正には関係ないことも
判明した。ここでαの単位はqc値と同じように
〔Kg/cm2〕である。このαは、同一土質で同一条
件において水平貫入した場合と鉛直貫入した場合
の比較実験より求められた補正値である。従つ
て、このαでqc=4Nを補正して適切な切羽安定
土圧を算出するのである。
また、切羽土圧比較演算器20の入力部には、
ジヤツキ貫入力検出器12と接続した実測土圧補
正演算器29の出力部が接続してある。
切羽土圧比較演算器20の出力側は、地下水位
設定器22が接続してある切羽圧力演算器21
と、切羽安定土圧保持状態でシールドジヤツキ6
が推進するようにその推進速度制御値を算出する
制御速度演算器25との各入力側に接続してあ
る。
そして、切羽圧力演算器21と前述したカツタ
ー室3内の圧力検出器14との各出力側が切羽圧
力比較演算器23の入力部に接続され、かつその
出力側は比率演算増幅器24及び32のそれぞれ
を介して送・排泥水ポンプP1,P2駆動用の可変モ
ータM1,M2の各入力部に接続している。
一方、前記制御速度演算器25の出力側は、比
較演算器27の入力部に接続してある。
ここに、制御速度演算器25にあつては、予め
切羽前面最適土圧に見合うジヤツキ推進速度がき
まつており、切羽土圧比較演算器20からの出力
たる切羽前面最適土圧値に基づいて、これに対応
するジヤツキ推進速度を算出するのである。
すなわち、制御速度演算器25には、シールド
推進機の円筒体を貫入ジヤツキとし、これと標準
オランダ式ダツチコーンとの比較において、貫入
形状であるコーン先端角度、コーン底面積、貫入
速度に基づいて補正算出したところの速度がセツ
トしてある。従つて、土質設定機17の土質信号
と土圧検出手段10の貫入速度を任意に決めれ
ば、制御速度演算器25のジヤツキ推進速度の設
定は、土質設定器17の土質信号と土圧検出手段
10の貫入速度に応じた補正速度でもつて一元的
に決定される。
従つて、制御速度演算器25のジヤツキ推進速
度信号は、土質設定器17のデータ及び土圧検出
手段10のデータでもつてあらかじめ人為的にセ
ツトするのである。一方、土圧演算器18、実測
土圧演算器29からの信号は切羽土圧比較演算器
20へ入力され、ここで土圧演算器18の信号を
基準として、この信号と実測補正土圧演算器29
との偏差分(±△q)が求められ、更に「土圧演
算器18からの信号値±△q」という値が算出さ
れる。この算出された値を、制御速度演算器25
に入力してやれば、ここでセツトされているセツ
ト信号が増幅されて出力されることになる。尚、
この際、P或いはPI又はPID制御が含まれている
のは勿論である。そして、この制朗速度演算器2
5で求めたジヤツキ推進速度信号は後述する如く
最終的に推進駆動用ポンプP3を制御するのであ
る。
一方、この比較演算器27の入力部は、シール
ドジヤツキ6の推進検出器15がシールドジヤツ
キの推進量よりシールドジヤツキ推進を演算する
シールドジヤツキ推進速度演算器31の出力側と
も接続しており、その比較演算器27の出力部は
サーボ増幅器28を介してシールドジヤツキ推進
駆動用の可変ポンプP3に接続されている。
更に、前記地山貫入用ジヤツキ11の貫入速度
演算器16とシールドジヤツキ速度演算器31の
各出力部は速度比率演算器30の入力部とも接続
してある。
ここに速度比率演算器30にあつては、例えば
貫入速度+掘進機の推進速度/貫入速度
が求められる。
すなわち、貫入力検出器12で得られる実際土
圧は貫入速度の他にわずかであるが、シールド掘
進機の推進速度の影響を受けるので、例えば上記
式で示した補正因子としての比率を求めるのであ
る。
この速度比率演算器30の出力側は切換スイツ
チSW2を介して実測土圧補正演算器29に対し接
続されるようになつている。
ここに、実測土圧補正演算器29にあつては、
上記の如く貫入力検出器12で得られる実際土圧
は掘進機の推進速度の影響を受けているので(貫
入速度に推進速度が上乗せされている)、推進速
度による影響を除く必要がある。
そこで、その演算器29により下記式に示す補
正土圧を求めるのである。
補正土圧=実際土圧×貫入速度+推進速度/貫入速度
尚、土圧演算器18側の切換スイツチSW1と速
度比率演算器30側の切換スイツチSW2とは連動
構成にしてあり、切換スイツチSW1が土圧演算器
18と切羽土圧比較演算器20との接続位置にあ
るとき他方の切換スイツチSW2が閉じ、前記切換
スイツチSW1が手動土圧設定器19との接続位置
に切換えられるとき他方の切換スイツチSW2が開
くようになつている。
次に、上記構成に基づくシールド掘進機の切羽
制御方法を述べる。まず、地山貫入用ジヤツキ1
1を油圧で伸び作動させることにより、その伸縮
ロツド11aをカツター2の前方へ突出させて切
羽地山Sに貫入させる。この状態で送・排泥水ポ
ンプP1,P2のそれぞれを稼動させ、かつカツター
2を回転駆動させると共にシールドジヤツキ推進
駆動用の可変油圧ポンプP3を起動させる。
もつて、送泥水タンクT1の内の泥水が送泥水
管8からカツター室3内に送り込まれ、この室内
に充満しながら排泥水管9により排泥水タンク
T2内に導かれる泥水循環状態でシールド掘進作
業が開始される。このとき、第3図中の切換スイ
ツチSW1は土圧演算器18と切羽土圧比較演算器
20との接続位置にあつて他方の切換スイツチ
SW2は閉じている。
そして、前記シールド掘進作業開始と同時に、
地山貫入用ジヤツキ11の貫入量検出器13の出
力信号が貫入速度演算器16に入り、この出力信
号と土質設定器18に入力する。
よつて、この土圧演算器18は、前記貫入量検
出器13によるジヤツキ11の貫入量検出値信号
を基に前記貫入速度演算器16が演算したところ
のジヤツキ11の貫入速度算出値信号と、土質設
定器17に予め設定した切羽地山Sの土質信号と
から、切羽地山Sが安定する切羽安定土圧値を演
算してその算出値信号を切換スイツチSW1を介し
て切羽土圧比較演算器20に伝送する。
また、この演算器20には、土圧演算器18か
らの前記切羽安定土圧信号と共に、地山貫入用ジ
ヤツキ11の貫入力検出器12で検出されたとこ
ろの切羽地山Sの実際土圧信号をも入力させる
が、この実際土圧信号をダイレクトに入力させた
のでは前記切羽安定土圧と実際土圧とが等しくな
らない。
そのため、ジヤツキ貫入速度演算器16はジヤ
ツキ11の貫入速度算出値信号を速度比率演算器
30にも伝送しており、かつその演算器30に
は、推進量検出器15で検出されたシールドジヤ
ツキ6の実際推進量に基づいて推進速度演算器3
1が演算したところのシールドジヤツキ11の推
進速度算出値信号をも入力している。
そして、前記速度比率演算器30は、地山貫入
用ジヤツキ11の地山貫入時における初期速度を
メモリし、その貫入速度とシールドジヤツキ6の
実際の推進速度との比率を演算し、その結果を実
測土圧補正演算器29とに伝送している。
もつて、実測土圧補正演算器29は、地山貫入
用ジヤツキ11の貫入速度とシールドジヤツキ6
の推進速度との比率に基づいて前記貫入力検出器
12が検出したところの実際土圧を補正し、その
補正土圧信号を前述した切羽土圧比較演算器20
に送つている。
従つて、その比較演算器20は、土圧演算器1
8で算出されたところの切羽安定土圧と実測土圧
補正演算器29で補正されたところの実測補正土
圧とを比較演算し、その結果の切羽前面最適土圧
信号を切羽圧力演算器21に送る。
すなわち、切羽土圧比較演算器20は土圧演算
器15の出力たる切羽安定土圧値を正とし、実測
土圧補正演算器29の出力である補正土圧値をフ
イードバツク信号として使用してこれらの各値を
比較し、比較した結果偏差があれば土圧演算器1
8からの信号に偏差分を補正して切羽前面最適土
圧を算出し、これを出力するのである。
これを具体的に式に書くと次のようになる。
切羽土圧比較演算器20の出力
=土圧演算器18+(土圧演算器18
−実測土圧補正演算器29)
ここで、(土圧演算器18一実測土圧補正演算
器29)の値は、地山の状態により±△q変化す
ることになる。従つて、切羽土圧比較演算器20
の出力は次の3つのケースがある。
土圧演算器18の出力
土圧演算器18の出力+△q
土圧演算器18の出力−△q
ここに、切羽前面最適土圧とは上述の如く切羽
安定土圧値に上記偏差分を加味した値をいう。切
羽圧力演算器21は、前記切羽前面最適土圧と、
予め地下水位設定器22で設定された地下水圧
(切羽水圧)とから、切羽前面地山S1を安定に保
つための適正な泥水圧力を演算設定する。その結
果の泥水圧力設定信号は、切羽圧力比較演算器2
3を介して比率演算増幅器24,32へ送られ、
これらの比率演算増幅器でポンプ駆動用モータ
M1,M2の回転数制御指令信号に変換、増幅され
て各モータM1,M2に入力する。 斯様にして各
モータM1,M2が前記回転数制御指令信号で稼動
して、送,排泥水ポンプP1,P2を駆動することに
より、これらのポンプ吐出圧はカツター室3内の
泥水圧力が切羽圧力演算器21による泥水設定圧
力に等価となるよう制御される。この場合におけ
るカツター室3内の泥水圧力が実際に前記泥水設
定圧力と等価であるか否かは、カツター室3内の
泥水圧力を圧力検出器14が検出して切羽圧力比
較演算器23に信号を送り、この演算器23が切
羽圧力演算器21からの泥水圧力設定信号と、前
述のごとく圧力検出器14で検出されたカツター
室3内の実際泥水圧計測信号とを比較演算するこ
とにより確認される。そして、カツター室3内の
実際泥水圧力と泥水設定圧力に偏差があれば、そ
の偏差分を修正すべく切羽圧力比較演算器23か
ら比率演算増幅器24,32のそれぞれに偏差分
信号が送られることにより、各モータM1,M2の
回転数が前記偏差分だけ修正制御される。
以上のようなモータM1,M2の回転数自動制御
と同時に、切羽土圧比較演算器20からの信号に
基づいてシールドジヤツキ制御系統の制御速度演
算器25が切羽安定土圧を保持するに最適なシー
ルドジヤツキ6の推進制御速度を演算し、その結
果の信号をシールドジヤツキ推進駆動用可変油圧
ポンプP3の制御信号として比較演算器27、サー
ボ増幅器28のそれぞれに通し前記ポンプP3に送
つてこれを制御している。このとき、前記比較演
算器27は、推進量検出器15で検出されたシー
ルドジヤツキ6の実測推進量に基づいて推進速度
演算器31が算出したところの実際推進速度と前
記制御速度演算器25が演算したところの制御速
度とが等価であるか否かを比較演算する。その結
果、実際推進速度と制御速度とに偏差があれば、
制御速度演算器25からの信号を補正することに
より、前記比較演算器27がサーボ増幅器28を
介して偏差速度修正信号を可変油圧ポンプP3に送
り込んでこれを自動的に修正制御する。もつて、
シールドジヤツキ6は切羽地山Sの前面土圧を常
時安定状態に維持するよう推進速度が制御され
る。
以上のごとくシールド掘進時において、カツタ
ー室3内から切羽面に作用させる泥水圧が切羽圧
力演算器21からの泥水圧設定指令信号と等価に
なるよう送,排泥水ポンプ駆動用可変モータ
M1,M2が制御されると同時に、前述のごとくシ
ールドジヤツキ6の推進速度が関連制御されるこ
とにより、切羽地山Sはその実際土圧と地下水圧
に対抗するカツター室3内の泥水圧で常時安定状
態に保持される。
また、この実施例では、シールド掘進時におい
て地山貫入用ジヤツキ11の切羽地山Sに対する
貫入量すなわち貫入する距離を一定とし貫入力検
出器12で検出する実際土圧を一定にするために
可変モータM1,M2および可変油圧ポンプP3を制
御することもできる。
この場合、切換スイツチSW1を手動土圧設定器
19側に切換えればよく、これにより土圧演算器
18からの信号はフイードバツク信号として切羽
土圧比較演算器20には入力せず、この演算器2
0には、土質により切羽が安定する土圧として手
動土圧設定器19に予め設定した切羽安定土圧信
号が入力する。従つて、前記切換スイツチSW1と
連動関係にある他方の切換スイツチSW2が開とな
つて速度比率演算器30からの信号がカツトされ
た状態にある。もつて、前記手動土圧設定器19
からの信号が可変モータM1,M2および可変油圧
ポンプP3に送られることにより、これらが制御さ
れる。
以上はシールド掘進機の切羽安定制御方法であ
るが、シールド掘進停止時に切羽を安定させる場
合は、土圧検出手段10を切羽地山Sに貫入させ
て送泥水ポンプP1のみを稼動させ、そのポンプ吐
出だけを第3図の制御系で前述したシールド掘進
時の場合と同様に制御すればよい。
すなわち、シールド掘進停止時は土圧検出手段
10を一度土圧地山Sに貫入させながら、土圧演
算器18と実測土圧補正演算器29との出力が等
価になるようにポンプP1だけでもつて泥水圧をカ
ツター室3内に印加する。そして、等価になつた
ところで、ポンプP1をとめ、この時の圧力を切羽
圧力演算器21にセツトする。そうした状態にお
いて、切羽圧力演算器21が常にセツト圧力にな
るようにポンプP1を発・停させて制御するのであ
る。そうすれば、常に初期状態を保ち得るから切
羽が安定するのである。
もつて、カツター室3内の泥水圧が切羽前面の
地山土圧と地下水圧に対抗するよう制御されるの
で、シールド掘進停止時の切羽をも安定させ得
る。
なお、この場合に排泥水ポンプP2が停止してい
ることにより排泥水管9には適当な仕切弁を設け
てカツター室3内の泥水が排泥水タンクT2内に
漏出しないようにすること無論である。
なお、上記実施例における土圧検出手段10は
必ずしもジヤツキ構成のものに限らず、切羽地山
Sに貫入させ得るものであれば如何なる構成のも
のでもよく、従つて取付け位置も任意に設定すれ
ばよい。また、手動土圧設定器19には実測土圧
データをセツトすればよく、その実測土圧データ
の採取手段としては、例えば第4図に示すごと
く、土圧検出手段10と略同一構成をなした別の
データ用ジヤツキ10aをシールドフレーム1の
径方向外側へ突出させて乱れていない地山に貫入
することにより、貫入力指示計10bと貫入速度
計10cに表われた値を読み取ればよく、その実
測値データを手動土圧設定19にセツトして、以
下上記実施例で述べたように切羽を制御すればよ
い。
すなわち、貫入力指示計10bと貫入速度計1
0cにあらわれたデータを、A/Dコンバータを
介してデジタルレコーダに記録し、手動土圧設定
器19のデータ領域すなわちメモリにそのデータ
を記録し、セツトする。データの転送はデータレ
コーダよりパルスにて手動土圧設定器19の領域
に0,1のデジタルコードとして記録する。
〔発明の効果〕
以上要するにこの発明では、シールド掘進機自
体がそのカツター前面より突出させて切羽地山に
貫入する土圧検出手段で切羽地山の実際土圧を直
接検出できるため、従来のごとく土質サンプリン
グを行なう必要がなく、しかも検出した実際土圧
を前記土圧検出手段の貫入速度とシールドジヤツ
キ推進速度との比率で補正するため、その補正実
際土圧と、切羽地山を安定させるべく算出した土
圧とから切羽地山安定に最適な土圧を的確に演算
でき、その算出最適土圧の信頼性が前記土圧検出
手段とシールドジヤツキとの速度差によつて損な
われるような危惧が一切なくなる。
加えて、前述のごとく算出されたところの最適
土圧値をシールドジヤツキ推進速度制御信号に変
換し、その信号でシールドジヤツキの推進速度を
切羽地山の土圧に対応して制御するようにしたの
で、シールドジヤツキの推進によつて切羽安定地
山が乱れたり崩壊するようなことがなくなる。
また、斯様なシールドジヤツキの推進速度制御
と同時に、カツター室内の泥水圧が切羽地山の土
圧と水圧に常に対抗するよう送・排泥水流量を制
御するので、この発明方法によれば切羽地山を常
時確実に安定させることができる。
更に、万一、切羽地山の崩壊を生じた場合で
も、前記土圧検出手段で常に切羽土圧を検出して
いることにより切羽崩壊を直接知ることができ、
このため、その対策を速やかに講じることができ
て地盤沈下を最小限度に留めることができる。
また、この発明では、従来の乾砂量管理、偏差
流量管理等のように計器群を必要としないので設
備費が低減できると共に、切羽の挙動を直接測定
して制御できるので、送・排泥水ラインを単に土
砂(掘削ズリ)の流体輸送系ラインとして使用で
き、このため、従来のこの種の送排泥水ラインの
土砂制御が不要化できる。
[Industrial Application Field] This invention is related to the earlier applications (Japanese Patent Application No. 54-103893 (Japanese Unexamined Patent Application No. 56-28999) and Japanese Patent Application No. 54-111426 (Japanese Unexamined Patent Application No. 56-34898). The present invention relates to a face control method for a shield excavator that automatically controls the face ground on the front side of the cutter of a muddy water shield excavator so as to always stabilize it. In the shield tunneling machine, as shown in Fig. 1, muddy water is fed into the cutter chamber b by the muddy water pipe a of the fluid transport system, and the muddy water is discharged from the cutter room b through the muddy water pipe c. The face is stabilized using mud water pressure, but in this case, the mud water pressure, which is sent into cutter chamber b and contains excavated soil (sludge), is used to counteract the earth pressure of the face ground and (groundwater pressure). In order to stabilize the face by increasing the resistance (resistance), accurate stability management of the face is necessary.Therefore, conventionally, a mud water density meter d and a mud water flow rate system e are connected to the mud water pipe a, and the mud water flow rate system e is connected to the mud water pipe a. A wastewater density meter f and a wastewater flowmeter g are attached to the water pipe e, and the signals detected by these are converted into a calculator (not shown).
This calculator calculates the amount of dry sand by removing water from the water-containing excavation depth, and this calculated dry sand amount is determined in advance by comparing it with the theoretical dry sand amount calculated by soil sampling. It is checked whether the amount of excavated dry sand is within the established control standard values. However, the soil sampling described above is only
Because the survey is only carried out at 50 to 60 m intervals at the ground points near the shield excavator, the water content ratio, true specific gravity, layer boundaries, etc. that are the basis for calculating the amount of dry sand do not represent the true geology. Therefore, it is difficult to say that the actual amount of dry sand is equivalent to the actual ground mass, and for the reasons mentioned above, it is inaccurate due to large errors.
There is a drawback that accurate and stable management of the face cannot be performed. In addition, we have developed a method for stably managing the face by removing the intermediate feed/sludge water density meters d and f in Figure 1 and adding a shield jack I's propulsion speed detector. There is also a method of calculating the theoretical excavation volume value by multiplication, and controlling the value obtained by subtracting the flow rate measured by the slurry water flow meter e from the flow rate measured by the mud discharge flow meter g to become the theoretical excavation volume. However, with this method, even if the rock face collapses due to mud water pressure fluctuations in the cutter chamber b, there is no means to detect this, so no countermeasures can be taken. It is impossible to reliably stabilize the face all the time. In addition, as mentioned above, due to the mud water pressure fluctuation in the cutter room, the mud water pressure inside the room may leak to the face ground side, or groundwater may permeate into the cutter room, causing a large error in the excavation volume deviation flow rate value. It is also impossible to obtain accurate face stability from this point. [Purpose and Summary of the Invention] This invention was made as a result of intensive research in order to solve the above-mentioned various problems all at once, and its purpose is to enable the shield excavator to directly detect and measure the actual earth pressure of the face ground. The detected actual earth pressure is accurately corrected and compared with the earth pressure that stabilizes the face earth.The propulsion speed of the shield jack is controlled by the signal that is calculated, and the mud water pressure in the cutter chamber is adjusted to the earth pressure that stabilizes the face earth. The present invention proposes a face control method for a shield excavator that can reliably stabilize the ground in front of the face at all times by controlling the flow rate of feed and mud removal water to sufficiently counter the earth pressure and water pressure. [Embodiment] A preferred embodiment of the present invention will be described below based on the drawings from FIG. 2 onwards. First, in Fig. 2 showing a muddy water sealed type shield excavator, 1 is a shield frame, 2 is a cutter, 3 is a cutter chamber,
4 is a bulkhead of the cutter chamber, 5 is a cutter support frame, 6 is a shield jack, and 7 is a segment. Inside the cutter chamber 3, there are a mud water pipe 8 having a mud water pump P1 and leading to the mud water tank T1 , and a mud drain pipe 9 having a mud water pump P2 and leading to the mud water tank T2 . Each of them is connected. The above is a normal configuration of this type of shield excavator, and the cutter 2 is equipped with the means 10 for detecting the earth pressure of the face ground S. This earth pressure detection means 10 is a ground penetrating jack equipped with a telescopic rod 11a that is mounted across the center of the cutter 2 and the bulkhead 4, projects from the front of the cutter 2, and penetrates into the face ground S. 1
1 and a penetrator housed in the cylinder of the jack 11 in order to detect the penetration force of the telescopic rod 11a against the face ground S, that is, the earth pressure resistance that the telescopic rod 11a receives when penetrating, as the actual earth pressure of the face ground S. The main part is composed of an input detector 12 (see FIG. 3), and is provided with a jack penetration amount detector 13. Further, as shown in FIG. 2, the shield excavator is equipped with a pressure detector 14 for detecting mud water pressure in the cutter chamber 3, and an excavation speed detector 15 for detecting the propulsion speed of the shield jack 6. . Each of the detectors 12 to 15 is connected to a face control device shown in FIG. 3, and the related configuration will be described below. First, the output of the penetration amount detector 13 of the ground penetration jack 11 in the earth pressure detection means 10 is connected to the input of the jack penetration speed calculator 16, and the jack penetration speed calculator 16 and the soil quality setting device 17 are connected to each other. Each output section is connected to an input section of a face stable earth pressure calculator (hereinafter abbreviated as earth pressure calculator) 18. Here, the type of soil (for example, gravel, sand, shield, etc.) is set in the soil quality setting device 17, and a soil quality signal corresponding to the soil quality being excavated is output. This earth pressure calculator 18 is the jack penetration amount detector 1
3, and based on each output signal value from the jack penetration speed calculator 16 which calculates the jack penetration speed from the penetration amount outputted from now on, and the soil quality setting device 17, calculate the stable earth pressure at the face that stabilizes the face ground mountain S. The output side is connected to the manual face earth pressure setting device (hereinafter referred to as the manual earth pressure setting device) 1 via the changeover switch SW 1 .
9 and the face earth pressure comparison calculator 20. Here, the earth pressure calculator 18 is set with a calculation formula for stability of face earth pressure by soil type obtained by experimentally correcting the face stability theory corresponding to the earth pressure at the face, and here the stable earth pressure at the face is calculated. calculate. Specifically, an empirical formula organized based on a large amount of data measured in the past for each type of soil is set in the earth pressure calculator 18. In the embodiment of the present invention, the earth pressure detection means 10 has a well-known Dutch cone shape as a standard, but in this case, the detection is generally performed based on the cone tip angle, cone bottom area, penetration speed, etc. The penetration force must be calculated by correcting the actual measured value to a Dutch cone shape. This calculation is based on a large amount of experimental data on the penetration force of the Dutch Dutch cone for each type of soil. and,
Using these data and determining the soil quality and penetration force, it is possible to check whether the face is stable. By the way, in the above earth pressure detection means,
Data other than the penetration speed, such as the cone tip angle, are determined at the time of manufacture and can be corrected in advance, but the penetration speed cannot be corrected in advance because it changes depending on the soil quality or shield digging speed. Here, a typical example of the above experimental formula that is set is when the soil type is a gravel layer (this soil type information is stored in the soil type setting device 17).
There is a formula: qc=4N (relationship between qc value and N value of Dutch cone). Here, qc is penetration force (referring to face earth pressure) [Kg/cm 2 ], and N is a value measured by the standard penetration test method specified in JIS A 12191961. The N value is boring data during a geological survey, and is input into the earth pressure calculator 18 in advance. By the way, these are all data on vertical penetration to the ground surface, and when penetrating almost horizontally to the ground surface as in the present invention, the experimental results are affected by the earth's gravity, groundwater pressure, and penetration speed. Formula qc=
Not necessarily 4N. Therefore, it is necessary to input the penetration amount and penetration speed, that is, introduce the formula qc = 4N + α, and correct the above experimental formula qc = 4N using α. It was also found that when the ground penetration speed exceeds a certain limit, it has no effect on the correction of α. Here, the unit of α is [Kg/cm 2 ] like the qc value. This α is a correction value obtained from a comparative experiment between horizontal penetration and vertical penetration under the same soil quality and under the same conditions. Therefore, qc=4N is corrected using this α to calculate the appropriate face stable earth pressure. In addition, the input section of the face earth pressure comparison calculator 20 includes:
The output part of the actually measured earth pressure correction calculator 29 connected to the jack penetrating force detector 12 is connected thereto. The output side of the face earth pressure comparison calculator 20 is a face pressure calculator 21 to which a groundwater level setting device 22 is connected.
And, shield jack 6 with stable earth pressure maintained at the face.
It is connected to each input side of a control speed calculator 25 that calculates a propulsion speed control value so that the vehicle is propelled. The output sides of the face pressure calculator 21 and the pressure detector 14 in the cutter chamber 3 described above are connected to the input part of the face pressure comparison calculator 23, and the output sides of each of the ratio operational amplifiers 24 and 32 are connected to the input part of the face pressure comparison calculator 23. It is connected to each input part of the variable motors M 1 and M 2 for driving the sending/discharging mud water pumps P 1 and P 2 through. On the other hand, the output side of the control speed calculator 25 is connected to the input part of the comparison calculator 27. Here, in the case of the control speed calculator 25, the jerk propulsion speed corresponding to the optimum earth pressure in front of the face is determined in advance, and based on the optimum earth pressure value in front of the face which is the output from the face earth pressure comparison calculator 20, The corresponding jack propulsion speed is calculated. That is, the control speed calculator 25 uses the cylindrical body of the shield propulsion machine as a penetration jack, and when comparing this with a standard Dutch Dutch cone, corrections are made based on the penetration shape, such as the cone tip angle, cone bottom area, and penetration speed. The calculated speed is set. Therefore, if the soil quality signal of the soil quality setting device 17 and the penetration speed of the earth pressure detection means 10 are arbitrarily determined, the setting of the jacking propulsion speed of the control speed calculator 25 can be performed using the soil quality signal of the soil quality setting device 17 and the soil pressure detection means 10. The correction speed corresponding to the penetration speed of 10 is also centrally determined. Therefore, the jack propulsion speed signal of the control speed calculator 25 is artificially set in advance using the data of the soil quality setting device 17 and the data of the earth pressure detecting means 10. On the other hand, the signals from the earth pressure calculator 18 and the measured earth pressure calculator 29 are input to the face earth pressure comparison calculator 20, which uses the signal from the earth pressure calculator 18 as a reference to calculate the actually measured corrected earth pressure. Vessel 29
The deviation (±△q) from the earth pressure calculator 18 is calculated, and a value of “signal value ±△q from the earth pressure calculator 18” is calculated. This calculated value is sent to the control speed calculator 25
If the set signal is input to , the set signal set here will be amplified and output. still,
In this case, of course, P, PI, or PID control is included. And this control speed calculator 2
The jack propulsion speed signal obtained in step 5 ultimately controls the propulsion drive pump P3 , as will be described later. On the other hand, the input part of this comparison calculator 27 is also connected to the output side of the shield jack propulsion speed calculator 31, which allows the propulsion detector 15 of the shield jack 6 to calculate the shield jack propulsion from the shield jack propulsion amount. The output section of the comparator 27 is connected via a servo amplifier 28 to a variable pump P3 for driving the shield jack propulsion. Further, the output parts of the penetration speed calculator 16 and the shield jack speed calculator 31 of the ground penetrating jack 11 are also connected to the input part of the speed ratio calculator 30. Here, the speed ratio calculator 30 calculates, for example, penetration speed+propulsion speed of the excavator/penetration speed. In other words, the actual earth pressure obtained by the penetration force detector 12 is small in addition to the penetration speed, but it is affected by the propulsion speed of the shield excavator, so for example, the ratio as a correction factor shown in the above formula is calculated. be. The output side of this speed ratio calculator 30 is connected to the actually measured earth pressure correction calculator 29 via a changeover switch SW2 . Here, in the case of the actually measured earth pressure correction calculator 29,
As mentioned above, since the actual earth pressure obtained by the penetration force detector 12 is affected by the propulsion speed of the excavator (the propulsion speed is added to the penetration speed), it is necessary to remove the influence of the propulsion speed. Therefore, the computation unit 29 calculates the corrected earth pressure shown in the following formula. Corrected earth pressure = Actual earth pressure × Penetration speed + Propulsion speed / Penetration speed Note that the changeover switch SW 1 on the earth pressure calculator 18 side and the changeover switch SW 2 on the speed ratio calculator 30 side are configured to be interlocked, and the switching When the switch SW 1 is in the connection position between the earth pressure calculator 18 and the face earth pressure comparison calculator 20, the other changeover switch SW 2 is closed, and the changeover switch SW 1 is in the connection position with the manual earth pressure setting device 19. When the switch is switched, the other switch SW 2 is opened. Next, a method for controlling the face of a shield tunneling machine based on the above configuration will be described. First, jack for ground penetration 1
By extending and operating the cutter 1 with hydraulic pressure, the telescopic rod 11a is projected forward of the cutter 2 and penetrates into the face ground S. In this state, each of the feed/drainage pumps P 1 and P 2 is operated, the cutter 2 is rotationally driven, and the variable hydraulic pump P 3 for driving the shield jack propulsion is started. Eventually, the muddy water in the muddy water tank T1 is sent into the cutter chamber 3 from the muddy water pipe 8, and while filling this chamber, it is transferred to the muddy water tank through the muddy water pipe 9.
Shield excavation work begins with muddy water circulating inside T2 . At this time, the changeover switch SW 1 in FIG.
SW 2 is closed. Then, at the same time as the start of the shield excavation work,
The output signal of the penetration amount detector 13 of the ground penetration jack 11 enters the penetration speed calculator 16, and this output signal and the soil quality setting device 18 are input. Therefore, this earth pressure calculator 18 calculates the penetration speed calculation value signal of the jack 11 calculated by the penetration speed calculator 16 based on the penetration amount detection value signal of the jack 11 by the penetration amount detector 13, From the soil quality signal of the face ground pile S preset in the soil quality setting device 17, a face stable earth pressure value at which the face ground pile S is stabilized is calculated, and the calculated value signal is compared with the face earth pressure via the switch SW1 . It is transmitted to the arithmetic unit 20. The calculator 20 also contains the actual earth pressure of the face ground S detected by the penetration force detector 12 of the jack 11 for ground penetration, together with the stable earth pressure signal from the earth pressure calculator 18. A signal is also input, but if this actual earth pressure signal is directly input, the face stable earth pressure and the actual earth pressure will not be equal. Therefore, the jack penetration speed calculator 16 also transmits the calculated penetration speed signal of the jack 11 to the speed ratio calculator 30, and the jack penetration speed calculator 16 also transmits the calculated value signal of the jack 11 to the speed ratio calculator 30. Propulsion speed calculator 3 based on the actual propulsion amount of 6.
The calculated propulsion speed signal of the shield jack 11 calculated by No. 1 is also input. The speed ratio calculator 30 stores the initial speed of the ground penetration jack 11 when penetrating the ground, calculates the ratio between the penetration speed and the actual propulsion speed of the shield jack 6, and calculates the result. is transmitted to the actually measured earth pressure correction calculator 29. The actually measured earth pressure correction calculator 29 calculates the penetration speed of the ground penetration jack 11 and the shield jack 6.
The actual earth pressure detected by the penetration force detector 12 is corrected based on the ratio with the propulsion speed, and the corrected earth pressure signal is sent to the above-mentioned face earth pressure comparison calculator 20.
I am sending it to Therefore, the comparison calculator 20 is similar to the earth pressure calculator 1.
The stable earth pressure at the face calculated in step 8 is compared with the actually measured corrected earth pressure corrected by the actually measured earth pressure correction calculator 29, and the resulting optimal earth pressure signal in front of the face is sent to the face pressure calculator 21. send to That is, the face earth pressure comparison calculator 20 takes the stable earth pressure value of the face, which is the output of the earth pressure calculator 15, as positive, and uses the corrected earth pressure value, which is the output of the measured earth pressure correction calculator 29, as a feedback signal to calculate these values. Compare each value, and if there is a deviation as a result of the comparison, earth pressure calculator 1
The deviation is corrected to the signal from 8 to calculate the optimal earth pressure in front of the face, and this is output. Writing this concretely into a formula looks like this: Output of face earth pressure comparison calculator 20 = earth pressure calculator 18 + (earth pressure calculator 18 - actually measured earth pressure correction calculator 29) Here, the value of (earth pressure calculator 18 - actually measured earth pressure correction calculator 29) will vary by ±△q depending on the condition of the ground. Therefore, the face earth pressure comparison calculator 20
The output has the following three cases. Output of the earth pressure calculator 18 Output of the earth pressure calculator 18 +△q Output of the earth pressure calculator 18 -△q Here, the optimum earth pressure in front of the face is defined as the above deviation in the stable earth pressure value at the face. This refers to the value taken into consideration. The face pressure calculator 21 calculates the optimal earth pressure in front of the face,
Based on the groundwater pressure (face water pressure) set in advance by the groundwater level setting device 22, an appropriate mud water pressure to keep the rock face S1 stable is calculated and set. The resulting mud water pressure setting signal is sent to the face pressure comparison calculator 2.
3 to the ratio operational amplifiers 24, 32,
These ratio operational amplifiers can be used to drive pump motors.
It is converted into a rotation speed control command signal for M 1 and M 2 , amplified, and input to each motor M 1 and M 2 . In this way, the motors M 1 and M 2 operate according to the rotational speed control command signal and drive the feed and mud water pumps P 1 and P 2 , so that the discharge pressure of these pumps is maintained at the same level as that in the cutter chamber 3. The muddy water pressure is controlled to be equivalent to the muddy water setting pressure determined by the face pressure calculator 21. In this case, whether or not the muddy water pressure in the cutter chamber 3 is actually equivalent to the muddy water setting pressure is determined by the pressure detector 14 detecting the muddy water pressure in the cutter chamber 3 and sending a signal to the face pressure comparison calculator 23. The calculator 23 compares and calculates the mud water pressure setting signal from the face pressure calculator 21 with the actual mud water pressure measurement signal in the cutter chamber 3 detected by the pressure detector 14 as described above. be done. If there is a deviation between the actual mud water pressure in the cutter chamber 3 and the mud water set pressure, a deviation signal is sent from the face pressure comparison calculator 23 to each of the ratio operational amplifiers 24 and 32 in order to correct the deviation. As a result, the rotational speed of each motor M 1 and M 2 is corrected and controlled by the deviation. Simultaneously with the automatic control of the rotational speed of the motors M 1 and M 2 as described above, the control speed calculator 25 of the shield jack control system maintains stable earth pressure at the face based on the signal from the earth pressure comparison calculator 20. The optimum propulsion control speed of the shield jack 6 is calculated, and the resulting signal is passed through the comparator 27 and the servo amplifier 28 as a control signal for the variable hydraulic pump P 3 for driving the shield jack propulsion, respectively. 3 to control this. At this time, the comparison calculation unit 27 compares the actual propulsion speed calculated by the propulsion speed calculation unit 31 based on the measured propulsion amount of the shield jack 6 detected by the propulsion amount detector 15 and the control speed calculation unit 25. A comparison calculation is made to determine whether or not the calculated control speed is equivalent. As a result, if there is a deviation between the actual propulsion speed and the control speed,
By correcting the signal from the control speed calculator 25, the comparison calculator 27 sends a deviation speed correction signal to the variable hydraulic pump P3 via the servo amplifier 28 to automatically control the correction. Also,
The propulsion speed of the shield jack 6 is controlled so as to maintain the front earth pressure of the face mountain S in a stable state at all times. As described above, during shield excavation, the mud water pressure applied from inside the cutter chamber 3 to the face surface is transmitted so that it is equivalent to the mud water pressure setting command signal from the face pressure calculator 21, and the variable motor for driving the mud water pump is sent.
At the same time as M 1 and M 2 are controlled, the propulsion speed of the shield jack 6 is also controlled as described above, so that the face ground mountain S is moved in the cutter chamber 3 against the actual earth pressure and groundwater pressure. It is always maintained in a stable state by mud water pressure. In addition, in this embodiment, during shield excavation, the penetration amount of the jack 11 for ground penetration into the face ground mountain S, that is, the penetration distance, is constant and is variable in order to keep the actual earth pressure detected by the penetration force detector 12 constant. It is also possible to control motors M 1 , M 2 and variable hydraulic pump P 3 . In this case, it is only necessary to switch the changeover switch SW 1 to the manual earth pressure setting device 19 side, so that the signal from the earth pressure calculator 18 is not inputted as a feedback signal to the face earth pressure comparison calculator 20, and this calculation is performed. Vessel 2
0 is input with a face stabilizing earth pressure signal preset in the manual earth pressure setting device 19 as the earth pressure at which the face is stabilized depending on the soil quality. Therefore, the other changeover switch SW2 , which is interlocked with the changeover switch SW1 , is open and the signal from the speed ratio calculator 30 is cut off. Also, the manual earth pressure setting device 19
These are controlled by sending signals from the variable motors M 1 and M 2 and the variable hydraulic pump P 3 . The above is a method for controlling the face stability of a shield excavation machine. When stabilizing the face when shield excavation is stopped, the earth pressure detection means 10 is penetrated into the face ground S and only the mud water pump P 1 is operated. Only the pump discharge may be controlled using the control system shown in FIG. 3 in the same manner as in the case of shield excavation described above. That is, when shield excavation is stopped, while the earth pressure detection means 10 once penetrates the earth pressure ground S, only the pump P1 is turned on so that the outputs of the earth pressure calculator 18 and the measured earth pressure correction calculator 29 are equal. With this, mud water pressure is applied to the cutter chamber 3. Then, when the pressures become equal, the pump P1 is stopped and the pressure at this time is set in the face pressure calculator 21. In such a state, the face pressure calculator 21 controls the pump P1 by starting and stopping so that the pressure is always at the set pressure. In this way, the face can be stabilized because the initial state can always be maintained. Since the mud water pressure in the cutter chamber 3 is controlled to oppose the earth pressure and groundwater pressure in front of the face, the face can be stabilized even when shield excavation is stopped. In this case, since the slurry water pump P2 is stopped, an appropriate gate valve should be provided in the slurry water pipe 9 to prevent the muddy water in the cutter chamber 3 from leaking into the waste mud water tank T2 . Of course. Note that the earth pressure detection means 10 in the above embodiment is not necessarily limited to a jack structure, but may be of any structure as long as it can penetrate into the face earth S, and therefore, the mounting position can be set arbitrarily. good. Furthermore, it is sufficient to set the actual earth pressure data in the manual earth pressure setting device 19, and the means for collecting the actual earth pressure data may have substantially the same configuration as the earth pressure detecting means 10, as shown in FIG. 4, for example. It is sufficient to read the values displayed on the penetration force indicator 10b and the penetration speed meter 10c by protruding another data jack 10a radially outward of the shield frame 1 and penetrating the undisturbed ground. The actual measured value data may be set in the manual earth pressure setting 19, and the face may be controlled as described in the above embodiment. That is, the penetration force indicator 10b and the penetration speed meter 1
The data appearing at 0c is recorded on a digital recorder via an A/D converter, and the data is recorded and set in the data area, ie, memory, of the manual earth pressure setting device 19. Data transfer is recorded as a digital code of 0 and 1 in the area of the manual earth pressure setting device 19 using pulses from a data recorder. [Effects of the Invention] In short, in this invention, the shield excavator itself can directly detect the actual earth pressure of the face ground using the earth pressure detection means that protrudes from the front face of its cutter and penetrates into the face ground. There is no need to perform soil sampling, and since the detected actual earth pressure is corrected by the ratio of the penetration speed of the earth pressure detection means and the shield jack propulsion speed, the corrected actual earth pressure and the face ground are stabilized. The optimum earth pressure for stabilizing the face ground can be accurately calculated from the calculated earth pressure, and the reliability of the calculated optimum earth pressure is not affected by the speed difference between the earth pressure detecting means and the shield jack. There will be no fear whatsoever. In addition, the optimal earth pressure value calculated as described above is converted into a shield jack propulsion speed control signal, and that signal is used to control the shield jack propulsion speed in accordance with the earth pressure of the face ground. As a result, the stable rock face will not be disturbed or collapsed due to the propulsion of the shield jack. In addition, at the same time as controlling the propulsion speed of the shield jack, the flow rate of mud water being fed and drained is controlled so that the mud water pressure in the cutter chamber always opposes the earth pressure and water pressure of the face ground, so according to the method of the present invention, The rock face can be reliably stabilized at all times. Furthermore, even if a collapse of the face earth occurs, the earth pressure detection means constantly detects the earth pressure of the face, so that the collapse of the face can be directly detected.
Therefore, countermeasures can be taken quickly and ground subsidence can be kept to a minimum. In addition, this invention does not require a group of instruments unlike conventional dry sand amount management, deviation flow rate management, etc., so equipment costs can be reduced. At the same time, the behavior of the face can be directly measured and controlled, so it is possible to directly measure and control the behavior of the face. The line can be used simply as a fluid transport system line for earth and sand (excavation waste), and therefore, the earth and sand control of this type of conventional mud water supply and drainage line can be made unnecessary.
第1図は従来の泥水式シールド掘進機の概略断
面構成図、第2図はこの発明の好適一実施例に係
わる泥水式シールド掘進機の概略断面構成図、第
3図は同機の切羽安定制御系統図、第4図は土圧
実測データ採取手段である。
図中、2はカツター、3はカツター室、6はシ
ールドジヤツキ、10は土圧検出手段である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a conventional muddy shield tunneling machine, FIG. 2 is a schematic cross-sectional diagram of a muddy shield tunneling machine according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a face stability control diagram of the same machine. The system diagram, Figure 4, shows the means for collecting actual earth pressure measurement data. In the figure, 2 is a cutter, 3 is a cutter chamber, 6 is a shield jack, and 10 is an earth pressure detection means.
Claims (1)
安定させるシールド掘進機の切羽制御方法におい
て、カツター前面より土圧検出手段を切羽地山に
貫入させてその地山の実際土圧を検出し、この実
際土圧を前記土圧検出手段の貫入速度とシールド
ジヤツキ推進速度との比率で補正して補正土圧値
を求め、そしてこの補正土圧値と、土圧検出手段
の貫入速度および掘削中の土質に基づいて決定さ
れる切羽安定土圧値あるいは予め測定された実測
土圧データをセツトした手動土圧設定器からの切
羽安定土圧値とを比較してこれらの偏差を求める
と共にこの偏差を当該切羽安定土圧値に加えて切
羽前面最適土圧値を求め、次いで、この切羽前面
最適土圧値を、土質とジヤツキ貫入速度との関係
により定まる推進用ジヤツキ速度が予めセツトさ
れた制御速度演算器へ入力することによりシール
ドジヤツキ推進速度信号を求め、そして、その信
号で、シールドジヤツキの推進速度を切羽地山の
土圧に対応させて制御すると共に、カツター室内
の泥水圧が切羽地山の土圧と水圧に対抗するよう
送・排泥水流量を制御することを特徴としたシー
ルド掘進機の切羽制御方法。1. In the face control method of a shield excavator that stabilizes the face ground by sending muddy water into the cutter chamber, an earth pressure detection means is penetrated into the face ground from the front of the cutter to detect the actual earth pressure of the ground. A corrected earth pressure value is obtained by correcting the actual earth pressure by the ratio of the penetration speed of the earth pressure detection means and the shield jack propulsion speed, and this corrected earth pressure value, the penetration speed of the earth pressure detection means, and the excavation The stable earth pressure value at the face determined based on the soil quality or the stable earth pressure value at the face from a manual earth pressure setting device set with previously measured earth pressure data is compared to find the deviation between these values and this deviation. is added to the stable earth pressure value of the face to obtain the optimum earth pressure value in front of the face, and then this optimum earth pressure value in front of the face is applied to a control system in which the propulsion jacking speed determined by the relationship between the soil quality and the jacking penetration speed is set in advance. The shield jack propulsion speed signal is determined by inputting it to the speed calculator, and that signal is used to control the shield jack propulsion speed in accordance with the earth pressure of the face ground, and also to control the mud water pressure in the cutter chamber. A face control method for a shield excavator, which is characterized by controlling the flow rate of feeding and draining water so as to counter the earth pressure and water pressure of the face ground.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13060979A JPS5655695A (en) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | Working face controlling method of shielded excavator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13060979A JPS5655695A (en) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | Working face controlling method of shielded excavator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5655695A JPS5655695A (en) | 1981-05-16 |
| JPS6140837B2 true JPS6140837B2 (en) | 1986-09-11 |
Family
ID=15038300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13060979A Granted JPS5655695A (en) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | Working face controlling method of shielded excavator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5655695A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0356846U (en) * | 1989-10-04 | 1991-05-31 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023093812A (en) * | 2021-12-23 | 2023-07-05 | 株式会社クボタ | Shield machine operating method and shield machine |
-
1979
- 1979-10-09 JP JP13060979A patent/JPS5655695A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0356846U (en) * | 1989-10-04 | 1991-05-31 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5655695A (en) | 1981-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4167289A (en) | Method and system for controlling earth pressure in tunnel boring or shield machine | |
| JPS6140837B2 (en) | ||
| JP6259313B2 (en) | Sediment weight measuring device for shield machine | |
| JPS6140836B2 (en) | ||
| JP4423783B2 (en) | Excavation management method for shield machine | |
| JPH01321309A (en) | Method and apparatus for measuring relative height of driving long cylindrical body for cross hole excavation in movement | |
| JP3018052B2 (en) | Solidification material filling method in cast-in-place foundation work, etc. | |
| JP3138559B2 (en) | Earth pressure control device for earth pressure type shield | |
| JPS59165798A (en) | Back-filling injection pressure and amount control apparatus | |
| JP3292525B2 (en) | Small diameter pipe thruster and control method thereof | |
| JP7534202B2 (en) | Drilling rig | |
| JPS5837295A (en) | Facing stabilizing control method for shield excavator | |
| JP2588343B2 (en) | Drilling wall stable liquid level control device | |
| JPS61155599A (en) | Soil discharge control apparatus of shield excavator | |
| JPH0452397A (en) | Controlling method for excavation of shield machine | |
| JPS6224597B2 (en) | ||
| JP2021147925A (en) | Management screen of slurry shield tunneling machine | |
| US4854776A (en) | Process and apparatus for lining a tunnel with concrete | |
| KR102920525B1 (en) | High-precision constant pressure injection grouting automation system and grouting method using the same | |
| JPH0235839B2 (en) | SHIIRUDOSHIKITONNERUKUTSUSAKUKI | |
| JPH0569958B2 (en) | ||
| JP2004157112A (en) | Apparatus for measuring angle of inclination and excavation depth in excavator | |
| JPH07174264A (en) | Excavator | |
| JPH02112525A (en) | Muddy water caisson technique | |
| JPS6037399A (en) | Fluid pressure type shield tunnel drilling apparatus |