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技術 シールドトンネルの施工管理装置

出願人 株式会社熊谷組
発明者 河越勝
出願日 2014年7月10日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2014-142333
公開日 2016年2月1日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2016-017370
状態 特許登録済
技術分野 立坑・トンネルの掘削技術
主要キーワード 通過予定位置 最大ストローク長 Zより 予想出力 進行量 セグメント壁 斜め位置 内形形状
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

シールドマシン掘進させるときに、シールドマシンの胴筒後端部の内周面セグメント壁前端部の外周面との衝突を回避し、セグメント壁の欠け割れを防止するシールドトンネル施工管理装置を提供する。

解決手段

処理装置は、シールドマシンの3次元の位置及び向きを含む現状情報を入力してシールドマシンの現状図を表示装置に表示させるシールドマシン現状出力処理手段と、前記シールドマシンの掘進後に設けられたセグメントにより形成されるセグメント壁の3次元の位置及び向きを含む現状情報を入力して表示装置にセグメント壁の現状図を表示させるセグメント現状出力処理手段と、現状におけるシールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の先端部の外周面との間の最短距離のうちの最小値と、当該最小値を含む前記シールドマシン及びセグメント壁の断面図を表示装置に表示させる現状テールクリアランス出力処理手段とを備えた。

概要

背景

特許文献1に示すように、シールドマシン設計計画線に合わせて掘進させるに際しては、シールドマシンの胴筒後端部の内周面セグメント壁前端部の外周面との衝突を回避するため、シールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の前端部の外周面との間の距離であるいわゆるテールクリアランスを算出し、シールドマシンを掘進させたときにシールドマシンの胴筒後端部の内周面と、セグメント壁の前端部の外周面とが衝突しないように、シールドマシンの進行方向を決定し、セグメント壁の欠け割れを回避する技術が開示されている。

概要

シールドマシンを掘進させるときに、シールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の前端部の外周面との衝突を回避し、セグメント壁の欠けや割れを防止するシールドトンネル施工管理装置を提供する。処理装置は、シールドマシンの3次元の位置及び向きを含む現状情報を入力してシールドマシンの現状を表示装置に表示させるシールドマシン現状出力処理手段と、前記シールドマシンの掘進後に設けられたセグメントにより形成されるセグメント壁の3次元の位置及び向きを含む現状情報を入力して表示装置にセグメント壁の現状を表示させるセグメント現状出力処理手段と、現状におけるシールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の先端部の外周面との間の最短距離のうちの最小値と、当該最小値を含む前記シールドマシン及びセグメント壁の断面を表示装置に表示させる現状テールクリアランス出力処理手段とを備えた。

目的

本発明では、シールドマシンを掘進させるときに、シールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の前端部の外周面との衝突を回避し、セグメント壁の欠けや割れを防止するシールドトンネルの施工管理装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

プログラムに従って処理を実行するコンピュータを含む処理装置と、前記処理装置に接続された入力装置及び表示装置と、を備えたシールドトンネル施工管理装置であって、前記処理装置は、シールドマシンの3次元の位置及び向きを含む現状情報の入力に基づいてシールドマシンの現状図を前記表示装置に表示させるシールドマシン現状出力処理手段と、前記シールドマシンの掘進後に設けられたセグメントにより形成されるセグメント壁の3次元の位置及び向きを含む現状情報の入力に基づいて前記表示装置にセグメント壁の現状図を表示させるセグメント現状出力処理手段と、現状におけるシールドマシンの胴筒後端部の内周面と、セグメント壁の先端部の外周面との間の最短距離のうちの最小値と、当該最小値を含む前記シールドマシン及びセグメント壁の断面図を表示装置に表示させる現状テールクリアランス出力処理手段と、を備えたことを特徴とするシールドトンネルの施工管理装置。

請求項2

前記シールドマシンの3次元の進行予想位置及び進行予想方向を含む進行予想情報の入力に基づいて、前記シールドマシンの現状図に対するシールドマシンの進行予想図を表示装置に表示させるシールドマシン進行予想出力処理手段と、前記進行予想図における胴筒後端部の内周面と前記セグメント壁の現状図におけるセグメント壁の先端部の外周面とが重なる間における最短距離のうちの隙間の最小値及び干渉する最大値とを表示装置に表示させる予想テールクリアランス出力処理手段と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載のシールドトンネルの施工管理装置。

請求項3

セグメント壁の先端部のセグメントの3次元の形状及び組み立て方向を含む施工予想情報の入力に基づいて、セグメント壁の現状図に対するセグメント壁の施工予想図を表示装置に表示させるセグメント施工予想出力処理手段、を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシールドトンネルの施工管理装置。

請求項4

前記進行予想情報は、シールドマシンのローリング量を含むことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のシールドトンネルの施工管理装置。

請求項5

前記進行予想情報は、シールドマシンの中折れ角度を含むことを特徴とする請求項2乃至請求項4いずれかに記載のシールドトンネルの施工管理装置。

技術分野

0001

本発明は、シールドマシン胴筒後端部の内周面セグメント壁前端部の外周面との間の距離であるテールクリアランスを表示し、シールドマシンとセグメント壁との衝突によるセグメント壁の欠け割れを防止可能なシールドトンネル施工管理装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1に示すように、シールドマシンを設計計画線に合わせて掘進させるに際しては、シールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の前端部の外周面との衝突を回避するため、シールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の前端部の外周面との間の距離であるいわゆるテールクリアランスを算出し、シールドマシンを掘進させたときにシールドマシンの胴筒後端部の内周面と、セグメント壁の前端部の外周面とが衝突しないように、シールドマシンの進行方向を決定し、セグメント壁の欠けや割れを回避する技術が開示されている。

先行技術

0003

特許第4841403号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1に係る従来技術では、設計計画線に沿う断面及び設計計画線に直交する断面において、シールドマシンの胴筒の後端部の内周面と、セグメント壁の前端部の外周面との衝突を回避するように計算しているため、設計計画線の曲率が大きい場合、シールドマシンを実際に掘進させたときにシールドマシンの胴筒後端の内周面がセグメント壁の前端部の外周面に接触する虞があった。具体的には、実際の掘削においてシールドマシンは、3次元的に進行するため、計算に用いた断面以外のシールドマシンの掘進軌跡の全体が予想できていないことからシールドマシンを掘進させたときの進行方向の斜め位置においてシールドマシンの後端部の内周面とセグメント壁の前端部の外周面との衝突が起こりうる状態にあった。

0005

そこで、本発明では、シールドマシンを掘進させるときに、シールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の前端部の外周面との衝突を回避し、セグメント壁の欠けや割れを防止するシールドトンネルの施工管理装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するためのシールドトンネルの施工管理装置の構成として、プログラムに従って処理を実行するコンピュータを含む処理装置と、処理装置に接続された入力装置及び表示装置と、を備えたシールドトンネルの施工管理装置であって、処理装置は、シールドマシンの3次元の位置及び向きを含む現状情報の入力に基づいてシールドマシンの現状図を表示装置に表示させるシールドマシン現状出力処理手段と、シールドマシンの掘進後に設けられたセグメントにより形成されるセグメント壁の3次元の位置及び向きを含む現状情報の入力に基づいて表示装置にセグメント壁の現状図を表示させるセグメント現状出力処理手段と、現状におけるシールドマシンの胴筒後端部の内周面と、セグメント壁の先端部の外周面との間の最短距離のうちの最小値と、当該最小値を含むシールドマシン及びセグメント壁の断面図を表示装置に表示させる現状テールクリアランス出力処理手段と、を備えたので、現状におけるシールドマシンの胴筒の後端部とセグメント壁の先端部との上下左右以外の斜め方向位置等のすべての周位置における隙間の状態を視認でき、シールドマシンの胴筒の後端部とセグメント壁の先端部の衝突によるセグメント壁の欠けや割れを防止して高品質のシールドトンネルを施工できる。
また、シールドトンネルの施工管理装置の他の構成として、シールドマシンの3次元の進行予想位置及び進行予想方向を含む進行予想情報の入力に基づいて、シールドマシンの現状図に対するシールドマシンの進行予想図を表示装置に表示させるシールドマシン進行予想出力処理手段と、進行予想図における胴筒後端部の内周面とセグメント壁の現状図におけるセグメント壁の先端部の外周面とが重なる間における最短距離のうちの隙間の最小値及び干渉する最大値とを表示装置に表示させる予想テールクリアランス出力処理手段と、を備えたので、現状からシールドマシンを進行させたときにシールドマシンの胴筒の後端部の内周面とセグメント壁の先端部の外周面とに干渉が生じないように予測しながら作業することができるため、作業効率を向上させることができる。
また、シールドトンネルの施工管理装置の他の構成として、セグメント壁の先端部のセグメントの3次元の形状及び組み立て方向を含む施工予想情報に基づいてセグメント壁の現状図に対するセグメント壁の施工予想図を表示装置に表示させるセグメント施工予想出力処理手段を備えたので、セグメントの施工管理において、使用するセグメントの段取りが向上し、作業効率を向上させることができる。
また、シールドトンネルの施工管理装置の他の構成として、進行予想情報は、シールドマシンのローリング量を含むので、施工管理において、より実際の作業に近いシールドマシンの進行予想ができ、施工計画に近いシールドトンネルを施工できる。
また、シールドトンネルの施工管理装置の他の構成として、進行予想情報は、シールドマシンの中折れ角度を含むので、施工管理において、より実際の作業に近いシールドマシンの進行予想ができ、施工計画に近いシールドトンネルを施工できる。

図面の簡単な説明

0007

シールドマシン及びセグメント壁の構造を示す断面図である。
施工管理装置を示すブロック図である。
表示装置の画面に表示された現状図である。
胴筒とセグメント壁のクリアランスを計算する計算面を示す図である。
表示装置の画面に表示された3次元の施工管理図である。
表示装置の画面に表示された3次元の施工管理図である。

実施例

0008

図1はシールドマシン及びセグメント壁の構造を示し、図2はシールドトンネルの施工管理装置のブロック図を示し、図3はシールドトンネルの施工管理装置により表示装置の画面に表示される施工管理図を示す。まず、図1を参照し、施工管理装置による管理対象であるシールドマシン1の構造について概説する。

0009

シールドマシン1は、カッタヘッド2、円筒状の胴筒3、油圧式推進ジャッキ4、カッタヘッド2の駆動機構5、中折れジャッキ6、その他図外のセグメントリング組立装置エレクター)、制御部、操縦室などを備える。胴筒3は、前胴3Aと後胴3Bとで構成され、中折れ装置を介して連結される。前胴3A及び後胴3Bは、中折れ装置を構成する中折れジャッキ6の伸縮により互いの軸線が交差するように屈曲可能に構成される。例えば、中折れジャッキ6は、前胴3Aの後端部側の内周面及び後胴3Bの前端部側の内周面とを連結するように各胴3A,3Bの円周方向に沿って所定の間隔を隔てて複数配置される。後胴3Bの後端部側の内周面には、円周方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された複数の推進ジャッキ4を備える。

0010

シールドマシン1は、複数の推進ジャッキ4のピストン7の伸ばし量を調整することによって前胴3A及び後胴3Bの進行方向が3次元的に制御される。また、シールドマシン1は、中折れジャッキ6の伸ばし量を調整することにより、後胴3Bに対する前胴3Aの屈曲する角度、いわゆる中折れ角度が3次元的に調整されて進行方向を大きく変化させることができる。中折れ角度とは、例えば、後胴3Bの軸線に対して前胴3Aの軸線が交差する角度をいい、図3の前後,左右,上下の方向を示す矢印で示され、後胴3Bの軸線を基準として設定される前後方向及び左右方向で規定される平面における前胴3Aの軸線と後胴3Bとが交差する角度、左右方向及び上下方向で規定される平面における前胴3Aの軸線と後胴3Bとが交差する角度、上下方向及び前後方向で規定される平面における前胴3Aの軸線と後胴3Bとが交差する角度の3つの角度により設定される。

0011

シールドマシン1は、例えば図外の始発竪坑から到達竪坑まで掘進するが、当初は始発竪坑内に設けた受板に推進ジャッキ4のピストン7の先端を押し当て、ピストン7を伸ばして受板から得られる反力とともにカッタヘッド2を回転させることによって前方に推進する。
そして、所定距離前進すると、シールドマシン1の内部において複数のセグメントピース8aをエレクターにより周方向接合して組み立てたセグメント8をシールドマシン1の後方に配置し、再びシールドマシン1を所定距離推進させる。以後、セグメント8の継ぎ足しと、所定の距離の推進を繰り返すことにより、シールドトンネルの掘進が進行するとともに、シールドマシン1の後方には、複数のセグメント8からなるセグメント壁8Aが構築される。また、シールドマシン1により掘削された地盤9とセグメント壁8Aの外周面との間には、モルタルコンクリートのような裏込材10が充填される。なお、図1に示すように、セグメント壁8Aの先頭部は、胴筒3の後胴3Bの後端開口から後胴3Bの内側にセグメント8の所定数分、例えば2つ分が入り込んだ状態で施工される。

0012

シールドマシン1には、当該シールドマシン1、及びセグメント壁8Aの3次元の位置情報及び方向情報を含む現状情報を計測する図外の光学式測量装置ジャイロ式測量装置などの測量装置が取り付けられる。測量装置で計測された測量結果は、施工管理装置20の処理装置21に入力される。処理装置21に入力された測量結果は、処理装置21の備える記憶手段にシールドマシン1及びセグメント壁8Aの現状情報として記憶される。測量装置による計測結果は、例えば通信装置を介してリアルタイムに出力され、処理装置21側に入力される。なお、セグメント8を継ぎ足す毎、あるいは推進ジャッキ4を1ストローク分伸ばす毎に測量装置による測量結果である位置情報及び方向情報を処理装置21に出力するようにしても良い。

0013

次に、図2を参照し、シールドトンネルの施工管理装置20を説明する。
施工管理装置20は、処理装置21と、入力装置22と、出力装置としての表示装置23とを備える。施工管理装置20は、特に処理装置21、入力装置22及び表示装置23が一体に構成されたオールインワンコンピュータ、例えばタブレット型コンピュータを採用することにより、事務所作業現場等、場所を問わずにトンネル掘削の現状を視認することができる。

0014

処理装置21は、演算処理手段としてのCPU、記憶手段としてのROM,RAM、入力装置22及び表示装置23との通信手段としての入出力インターフェイス、及び無線による通信手段を備える。記憶手段としてのROMには、設計計画線情報と、セグメント情報と、シールドマシン情報と、施工管理プログラムとがあらかじめ入力,記憶される。
また、処理装置21には、作業者による入力装置22の操作によりシールドマシン1の進行予想情報が入力される。

0015

施工計画線情報は、例えば、シールドマシンが搬入される始発竪坑に設定される基準点からシールドマシンが搬出される到達竪坑に設定される基準点との間を3次元の位置座標であらわした3次元位置座標データからなる。例えば、施工計画線情報は、始発竪坑の基準点を原点とし、この基準点から最初にシールドマシン1に設定されるシールドマシン1の進行方向である前後方向をX軸、左右方向をY軸、上下方向をZ軸などとしてシールドマシンの通過予定位置をX軸,Y軸,Z軸に属する変数として3次元座標であらわしたものである。なお、施工計画線情報を構成する3次元座標データ座標系は、地球の中心を基準とするGPSによるグローバル座標系、始発竪坑の基準点を原点とする座標系等のいずれであっても良い。

0016

セグメント情報は、セグメントピースデータと、セグメントデータとを含んで構成される。セグメントピースデータは、利用可能なセグメントピース8aの形状及び寸法等を番号付けしてデータベース化したものである。セグメントピース8aの形状には、セグメント同士連結面が平行なものや、連結面が所定角度で傾斜したテーパー状のもの等がある。
セグメントデータは、セグメントピースデータに登録された複数のセグメントピース8aを組み合わせてセグメント8を組み立てたときのセグメントピース8aの組み合わせ番号や、組み合わせ番号に対応したセグメント8の中心線の長さ及び方向(組み立て向き)をデータベース化したものである。

0017

セグメント8の長さとは、複数のセグメントピース8aにより環状に構成されたセグメント8の一端側の連結面の中心と、他端側の連結面の中心とを結ぶ線分の長さを言う。また、セグメント8の方向とは、セグメント8の一端側の連結面の中心と他端側の連結面の中心とを結ぶ線分の一端側の連結面に対する角度、又は前記線分の他端側の連結面に対する角度を言う。つまり、角度が0度以外の場合には、セグメント壁8Aを構築するときに組み付け向きが生じる。

0018

シールドマシン情報は、シールドマシン1の全長等の主要部の寸法、カッタヘッド2の外径及び長さ等の寸法、前胴3A及び後胴3Bの外径,内径及び長さ等の寸法、推進ジャッキ4の最大ストローク長さ、中折れ許容角度(最大中折れ角度)、ローリングずれデータ等を含んで構成される。ローリングずれデータは、後述の進行予想情報として入力されるローリング量に応じたシールドマシン1の進行方向に生じるずれ量をデータベース化したものである。
進行予想情報は、進行予想位置、進行予想方向、ローリング量、中折れ角度等を含み、これらは、例えば、施工管理者が入力装置22を操作することにより入力される。

0019

施工管理プログラムは、演算処理手段としてのCPUを施工管理装置20の施工計画線出力処理手段31、シールドマシン現状出力処理手段32、セグメント現状出力処理手段33、シールドマシン進行予想出力処理手段34、セグメント施工予想出力処理手段35、現状テールクリアランス出力処理手段36、予想テールクリアランス出力処理手段37、シールドマシンずれ出力処理手段38、セグメントずれ出力処理手段39を機能させる。

0020

施工計画線出力処理手段31は、記憶手段に記憶された上記施工計画線情報を読み込み、表示装置23に施工計画線データを出力して、画面24に表示させる。

0021

シールドマシン現状出力処理手段32は、上述したシールドマシン1の現状情報として処理装置21に入力されたシールドマシン1の現状における3次元の位置情報及び方向情報と、記憶手段に記憶されたシールドマシン情報とに基づいて、シールドマシン1の現状位置における3次元の現状図データを表示装置23に出力し、現状図を画面24に表示させる。シールドマシン1の現状図データは、現状の位置情報及び方向情報と、シールドマシン1の中心線の位置及び方向とを一致させることにより生成され、シールドマシン1の前胴3Aの外形形状、及び、後胴3Bの外形形状及び内形形状が3次元データとして表される。

0022

セグメント現状出力処理手段33は、セグメント壁8Aの現状情報として入力されたセグメント壁8Aの現状における3次元の位置情報及び方向情報と、記憶手段に記憶されたセグメント情報とに基づいて、セグメント壁8Aの現状位置における3次元の現状図データを表示装置23に出力し、現状図を画面24に表示させる。セグメント壁8Aの現状図データは、現状の位置情報及び方向情報にセグメント壁8Aを構成するセグメント8の中心線の位置及び方向を一致させることにより生成され、セグメント壁8Aの外形形状、及び、内形形状が3次元データとして表される。

0023

シールドマシン進行予想出力処理手段34は、シールドマシン1の現状状態からの進行予想情報として入力手段から入力されたシールドマシン1の進行予想位置と進行予想方向と、記憶手段に記憶されたシールドマシン情報とに基づいて、シールドマシン1の進行予想位置データを表示装置23に出力し、進行予想図を画面24に表示させる。シールドマシン1の進行予想図データは、進行予想位置及び進行予想方向にシールドマシン1の中心線の位置及び方向を一致させることにより生成され、シールドマシン1の前胴3Aの外形形状、及び、後胴3Bの外形形状及び内形形状が例えばワイヤーフレーム等により画面24上に表示するための3次元データとして表される。なお、進行予想位置及び進行予想方向は、施工管理者による入力装置22からの直接的な入力に加え、選択的に入力される掘進時のローリング量や中折れ角度の数値の入力により、ローリング量や中折れ角度の影響を加味して処理される。

0024

セグメント施工予想出力処理手段35は、セグメント壁8Aの現状状態からの施工予想情報として入力手段を介して入力されたセグメント壁8Aの施工予想位置と施工予想方向と、記憶手段に記憶されたセグメント情報とに基づいて、セグメント壁8Aの施工予想図データを表示装置23に出力し、施工予想図を画面24に表示させる。セグメント壁8Aの施工予想図データは、施工予想位置及び施工予想方向にセグメント壁8Aを構成するセグメント8の中心線の位置及び方向を一致させることにより生成され、セグメント壁8Aの外形形状及び内形形状が3次元データとして表される。

0025

現状テールクリアランス出力処理手段36は、シールドマシン1の現状図データにおける後胴3Bの後端部43の内周面44とセグメント壁8Aの現状図データにおける先端部45の外周面46との間の最短距離のうちの隙間の最小値であるテールクリアランスを算出し、最小値と含む断面図を表示装置23に出力して画面24に表示させる。

0026

予想テールクリアランス出力処理手段37は、シールドマシン1の進行予想図データにおける後胴3Bの後端部43の内周面44とセグメント壁8Aの現状図データにおける先端部45の外周面46との間の最短距離のうちの隙間の最小値であるテールクリアランス及び干渉する最大値を算出する。なお、隙間の最小値や干渉の最大値が算出された位置を含むように、後胴3Bとセグメント壁8Aとを断面図で表示させるように構成しても良い。

0027

シールドマシンずれ出力処理手段38は、シールドマシン進行予想の中心線の先端と施工計画線との間の最短距離を算出し、算出結果を表示装置23に出力して画面24に表示させる。
セグメントずれ出力処理手段39は、セグメント施工予想の中心線の先端と施工計画線との間の最短距離を算出し、算出結果を表示装置23に出力して画面24に表示させる。

0028

以下、図1乃至図6を参照し、施工管理装置20を用いたシールドトンネルの施工管理方法について説明する。シールドトンネルの施工管理者が、入力装置22を操作してシールドトンネルの施工計画線を表示させるためのコマンドを処理装置21に入力すると、処理装置21は、記憶手段から施工計画線情報を読み出し、所定の視野角で施工計画線を表示装置23の画面24に3次元表示する。

0029

施工管理者が、入力装置22を操作してシールドマシン1及びセグメント壁8Aの現状図を表示するコマンドを処理装置21に入力すると、シールドマシン現状出力処理手段32が処理装置21に入力された現状情報及びシールドマシン情報に基づいてシールドマシン1の現状位置における現状図の元となる現状図データを作成し、当該現状図データを表示装置23に出力して画面24に表示させる。また、セグメント現状出力処理手段33が処理装置21に入力された現状情報及びセグメント情報に基づいてセグメント壁8Aの現状図の元となる現状図データを作成し、当該現状図データを表示装置23に出力して画面24に表示させる。これにより、画面24には、図3に示すように、シールドマシン1の現状図41及びセグメント壁8Aの現状図42が所定の視野角で3次元表示される。なお、図3に示す前後,左右,上下の方向を示す矢印は、セグメント壁8Aの先端のセグメント8の中心線Vを基準としてあらわしたものであり、中心線Vが前後方向、この中心線Vに水平に直交する方向が左右方向、中心線Vに鉛直に沿うように直交する方向が上下方向である。

0030

また、施工管理者が、入力装置22を操作して現状におけるテールクリアランスを表示するコマンドを処理装置21に入力すると、図4に示すように、現状テールクリアランス出力処理手段36は、現状位置におけるシールドマシン1の後胴3Bの後端部43の内周面44とセグメント壁8Aの先端部45の外周面46の先端縁47との間の周位置における最短距離Aのうちの最小値A1、及び現状位置における後胴3Bの内周面48の後端縁49とセグメント壁8Aの先端部45の外周面46との間の周位置における最短距離Aのうちの最小値A2をテールクリアランスとして表示する。
このとき施工管理者が、入力装置22を操作して、画面24に表示されたセグメント壁8Aの端面における位置を後胴3Bの中心線F1に直交する断面で表示するコマンドを入力すると、図5に示すように、後胴3Bとセグメント壁8Aとの重複部分を断面図P1として表示する。

0031

図4に示す断面の周位置における最小値A1やA2が所定値X、例えば10mm以下である場合には、シールドマシン1を実際に進行させた場合に、シールドマシン1の後胴3Bの後端部43の内周面44とセグメント壁8Aの外周面46の先端縁47との衝突や、後胴3Bの内周面48の後端縁49とセグメント壁8Aの先端部45の外周面46との衝突によって、セグメント壁8Aが欠けたり、割れたりする可能性が高い。

0032

そこで、最小値A1やA2が所定値X以下である場合には、施工管理者が、最小値A1やA2を所定値Xより大きくする方向にシールドマシン1を進行させるための進行予想情報を入力装置22を操作して処理装置21に入力すると、シールドマシン進行予想出力処理手段34が、進行予想情報及びシールドマシン情報に基づいてシールドマシン1の進行予想位置を算出し、その結果を表示装置23に出力する。これにより、画面24には、図4図5の一点鎖線で示すシールドマシン1の進行予想図51がセグメント壁8Aの現状図とともに表示される。

0033

そして、施工管理者が入力装置22を操作して進行予想位置におけるテールクリアランスを表示するコマンドを処理装置21に入力すると、予想テールクリアランス出力処理手段37が、シールドマシン1の進行予想図の進行予想位置データとセグメント壁8Aの現状図データとから進行予想位置におけるシールドマシン1の後胴3Bと現状位置におけるセグメント壁8Aとの間のテールクリアランスを計算する。具体的には、現状テールクリアランス出力処理手段36と同様に、シールドマシン1の後胴3Bの内周面48とセグメント壁8Aの先端部45の外周面46の先端縁47との間の周位置における最短距離Aのうちの最小値、及び現状位置における後胴3Bの内周面48の後端縁49とセグメント壁8Aの先端部45の外周面46との間の周位置における最短距離Aのうちの隙間の最小値を算出し、画面24に表示する。また、セグメント8と後胴3Bとが衝突し、干渉が生じる場合には、干渉が生じた位置及び干渉量の最大値を表示する。

0034

シールドマシン進行予想出力処理手段34が画面24にシールドマシン1の進行予想図51を表示した後に、施工管理者がシールドマシン1と施工計画線40とのずれ量を算出するコマンドを処理装置21に入力する。これにより、シールドマシンずれ出力処理手段37は、図4に示すように、施工計画線40とシールドマシン1の進行予想図51の中心線52の先端53との間の最短距離Bを算出して画面24に表示する。

0035

最短距離Bが所定値Y、例えば25m以上である場合において、シールドマシンずれ出力処理手段37が所定値Y以上の最短距離Bを表示しなくなるまで、施工管理者は、最短距離Bを所定値Yより小さくする方向にシールドマシン1の現状からの進行予想情報となる進行予想位置及び進行予想方向を入力し直す。

0036

最小値A1やA2が所定値Xを超え、最短距離Bが所定値Yを超えないようなシールドマシン1の進行予想情報が得られた場合に、施工管理者は当該シールドマシン1の進行予想情報をシールドマシン1の運転者に指示する。運転者は、施工管理者から指示された進行予想情報に基づいてシールドマシン1を運転する。
このように、シールドマシンずれ出力処理手段38により最短距離Bを計算することにより、最短距離Bが所定値Yを超えないように施工管理できるので、施工計画線40から極端にずれないようにシールドマシン1の進行を管理でき、施工計画に近いシールドトンネルを施工できるようになる。

0037

施工管理者が、シールドマシン1の進行予想情報を参考にしてセグメント8の施工予想情報を処理装置21に入力すると、セグメント施工予想出力処理手段35が、施工予想情報に対応するセグメント情報を記憶手段から読み出し、図6に示すように、新たにセグメント壁8Aに連結するセグメント8の寸法及び組み付けの施工予想位置を表示装置23に出力して画面24にセグメント8の施工予想図61が表示される。

0038

施工予想図61が表示された後に、施工管理者が、入力装置22を操作してセグメントずれ量を演算するコマンドを処理装置21に入力すると、セグメントずれ出力処理手段39は、施工計画線40とセグメント8の施工予想図61の中心線62の先端63との間の最短距離Cを算出し、表示装置23に出力することにより最短距離Cが画面24に表示される。
最短距離Cが所定値Z、例えば25m以上である場合において、セグメントずれ出力処理手段39が所定値Y以上の最短距離Cを出力しなくなるまで、施工管理者は、最短距離Cを所定値Zより小さくする方向にセグメント壁8Aの現状からの施工予想情報を入力し直す。
最短距離Cが所定値Zを超えないようなセグメント壁8Aの施工予想情報が得られた場合、図6に示すように、画面24に施工予想情報に対応するような形状、ここではテーパー状の形状を有するセグメント8の寸法とともにその向きを表示する。同図に示すように、例えば、寸法が300mm、オフセット量が50mmなどとして表示され、これにより施工管理者は、テーパー状のセグメント8が必要であるとわかる。そして、施工管理者は、当該セグメント壁8Aの施工予想情報に適合した施工を行うために必要な上記セグメント8のデータにリンクされたセグメントピース8aの組み合わせ、及びセグメント8の組み立て向きを施工仕様としてセグメント施工者に指示する。
このように、セグメントずれ出力処理手段38により最短距離Cを計算させることにより、施工管理において、最短距離Cが所定値Zを超えないようにできるので、施工計画線40から極端にずれないようにセグメント壁8Aの施工を管理でき、施工計画に近いシールドトンネルを施工できるようになる。

0039

また、最短距離Cが所定値Z内である場合には、施工管理者が、最小値A1やA2を所定値Xより大きくする方向にシールドマシン1を進行させるための進行予想情報に、例えばローリング量を指定するための数値を入力装置22から処理装置21に入力することで、シールドマシン進行予想出力処理手段34の処理により、入力された進行予想情報に基づいてローリング量の影響を含むシールドマシン1の進行予想図51を画面24に表示させることができる。
また、施工管理者が、シールドマシン1を進行させるための進行予想情報に、例えば中折れ角度を指定するための数値を入力装置22から処理装置21に入力することで、シールドマシン進行予想出力処理手段34の処理により、入力された進行予想情報に基づいて中折れ角度の影響を含むシールドマシン1の進行予想図51を画面24に表示させることができる。
また、施工管理者が、シールドマシン1を進行させるための進行予想情報に、例えばローリング量及び中折れ角度を指定するための数値を入力装置22から処理装置21に入力することで、シールドマシン進行予想出力処理手段34の処理により、入力された進行予想情報に基づいてローリング量及び中折れ角度の影響を含むシールドマシン1の進行予想図51を画面24に表示させることができる。
このように、セグメント壁8Aの外周面46の先端縁47を固定した状態で、シールドマシン1の進行予想情報を変更することにより、図4に示す最小値A1やA2を所定値Xよりも大きくして、シールドマシン1の後胴3Bとセグメント壁8Aとの干渉を防止することができる。

0040

上記実施形態によれば、図3図5図6に示すように、シールドマシン1の施工の現状や予想が画面24に3次元で表示されるため、視覚的に情報がわかりやすくなり、施工管理者以外の者であっても、施工管理をすることができる。すなわち、シールドマシン1の3次元の位置及び向きを含む現状情報を入力してシールドマシンの現状図を表示装置23に表示させるシールドマシン現状出力処理手段32と、シールドマシン1の掘進後に設けられたセグメント8により形成されるセグメント壁8Aの3次元の位置及び向きを含む現状情報を入力して表示装置23にセグメント壁8Aの現状図を表示させるセグメント現状出力処理手段33と、現状におけるシールドマシン1の胴筒3の後端部である後胴3Bの内周面とセグメント壁8Aの先端部の外周面との間の最短距離のうちの最小値と、当該最小値を含むシールドマシン1及びセグメント壁8Aの断面図P1を表示装置23に表示させる現状テールクリアランス出力処理手段36とを備えたので、現状におけるシールドマシンの後胴3Bの後端部とセグメント壁8Aの先端部との上下左右以外の斜め方向位置等のすべての周位置における隙間の状態を視認でき、後胴3Bの後端部とセグメント壁8Aの先端部の衝突によるセグメント壁8Aの欠けや割れを防止して高品質のシールドトンネルを施工できるようになる。

0041

なお、上記実施形態では、現状テールクリアランス出力処理手段36は、現状のシールドマシン1の後胴3Bの後端部43の内周面44と現状のセグメント壁8Aの先端部45の外周面46との間の最短距離のうちの最小値であるテールクリアランスを算出するものとして説明したが、例えば、シールドマシン1の後胴3Bの中心線に直交する断面を、当該中心線に沿って前胴3A側に推進ジャッキ4のストローク量よりも十分短い間隔で移動させ、断面が移動する毎に後胴3Bの後端部43の内周面44とセグメント壁8Aの先端部45の外周面との間の距離の最短距離を計算することで、シールドマシン1が掘進する間のテールクリアランス量の状態をより詳細に取得することができる。また、予想テールクリアランス出力処理手段37においても同様にテールクリアランスを計算させることができる。

0042

また、上記実施形態の説明において説明した所定値X、最短距離B、最短距離C等の数値は、現場に応じて適宜設定すればよい。

0043

なお、上記実施形態では、施工管理者が進行予想情報を入力するものとして説明したが、テールクリアランスの最小値、施工計画線からのシールドマシンのずれ量や施工計画線からのセグメントのずれ量のみをあらかじめ処理装置21に設定しておき、これら最小値や各ずれ量を満たすように、シールドマシン1の進行予想方向及び進行量を自動的に予測させ、自動的に予測した進行予想方向及び進行量に対応したセグメントの組み合わせ及びセグメントの組み立て向きをデータベースから読み出して、シールドマシン1の進行予想方向及び進行量、セグメントの組み合わせ及び組み立て向きを施工管理者に提案するように処理装置21を構成することも可能である。

0044

1シールドマシン、3胴筒、3A 前胴、3B後胴、8セグメント、
8Aセグメント壁、20施工管理装置、21処理装置、22入力装置、
23表示装置、31施工計画線出力処理手段、
32 シールドマシン現状出力処理手段、33 セグメント現状出力処理手段、
34 シールドマシン進行予想出力処理手段、35 セグメント施工予想出力処理手段、
36 現状テールクリアランス出力処理手段、
37予想テールクリアランス出力処理手段、38 シールドマシンずれ出力処理手段、
39 セグメントずれ出力処理手段、
41 シールドマシンの現状図、42 セグメント壁の現状図。

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