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発明の名称 シールド機の相互位置探査方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−82075(P2001−82075A)
公開日 平成13年3月27日(2001.3.27)
出願番号 特願平11−259253
出願日 平成11年9月13日(1999.9.13)
代理人 【識別番号】100083138
【弁理士】
【氏名又は名称】相田 伸二 (外1名)
【テーマコード(参考)】
2D054
【Fターム(参考)】
2D054 AA04 EA09 GA17 GA65 
発明者 田村 幸造 / 庄村 典生 / 大鐘 大介
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】第1及び第2のシールド機を用いて両側からトンネルを掘削し、それら第1及び第2のシールド機を地中で接合させることによりトンネルを構築する工法において使用される、前記第1及び第2のシールド機の相互位置を探査する方法であって、前記第1及び第2のシールド機間の距離が所定の距離になったところで、それらシールド機による掘削動作を停止し、その状態で第1のシールド機から第2のシールド機に向けて水平方向にボーリング手段によりボーリングを行い、該ボーリング手段の先端を第2のシールド機のカッタチャンバ内に嵌入させ、前記第2のシールド機側からボーリング手段探査手段により前記カッタチャンバ内のボーリング手段の先端位置を検出する事により、前記第1及び第2のシールド機の相互位置を探査する、シールド機の相互位置探査方法において、前記第1のシールド機から第2のシールド機に向けたボーリングに際して、前記第1のシールド機のカッタチャンバ内にボーリング手段支持部材を注入固化させ、前記ボーリング手段により、前記注入固化されたボーリング手段支持部材中をボーリングする形で第2のシールド機に向けてボーリングを行うようにして構成した、シールド機の相互位置探査方法。
【請求項2】前記ボーリング手段支持部材は発泡モルタルである、請求項1記載のシールド機の相互位置探査方法。
【請求項3】前記ボーリング手段支持部材は合成樹脂である、請求項1記載のシールド機の相互位置探査方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2台のシールド機を用いて両側からトンネルを掘削し、地中で接合する場合に、トンネルの接合前にシールド機相互の位置を探査計測して、トンネルの正確な接合を実現するために用いられる、シールド機の相互位置探査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の方法としては、トンネル接合地点手前で一方のシールド機から他方のシールド機のカッタフェースに設けた開口部に向けて水平ボーリングを行い、カッタフェースを貫通してきたボーリングパイプの先端位置を、バルクヘッドを介して放射線計測装置などを用いて検出し、その検出値に基づいて相互の位置を計測する方法が、特公平6−94781などで知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした方法は、ボーリングパイプ等のボーリング手段が撓むことなく水平方向にボーリングされることが必要である。通常、シールド機には、泥水を供給排出するためのカッタチャンバがカッタとバルクヘッド間に設けられており、当該カッタチャンバ内は泥水で満たされている。この状態で、バルクヘッド側からボーリングパイプを突出させてゆくと、ボーリングパイプは片持ち梁状態でカッタチャンバ内に出てゆくので、ボーリングパイプの先端部が自重で数ミリから1センチ程度下方に撓んでしまうこととなる。
【0004】すると、ボーリングパイプは、下方に撓んだ状態でカッタ前方の地山中に掘進してゆくこととなり、正確に水平方向に掘削できなくなり、シールドの相互位置の探査が困難となる不都合が生じる場合がある。
【0005】本発明は、上記した事情に鑑み、カッタチャンバ内でのボーリングパイプ等のボーリング手段の撓みの発生を極力防止することが出来、正確なシールドの相互位置の探査が可能となる、シールド機の相互位置探査方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、第1及び第2のシールド機(2、3)を用いて両側からトンネル(5)を掘削し、それら第1及び第2のシールド機を地中で接合させることによりトンネルを構築する工法において使用される、前記第1及び第2のシールド機の相互位置を探査する方法であって、前記第1及び第2のシールド機間の距離(L1)が所定の距離になったところで、それらシールド機による掘削動作を停止し、その状態で第1のシールド機(2又は3)から第2のシールド機(3又は2)に向けて水平方向にボーリング手段(7)によりボーリングを行い、該ボーリング手段(7)の先端を第2のシールド機のカッタチャンバ(2d又は3d)内に嵌入させ、前記第2のシールド機側からボーリング手段探査手段(9)により前記カッタチャンバ内のボーリング手段の先端位置を検出する事により、前記第1及び第2のシールド機の相互位置を探査する、シールド機の相互位置探査方法において、前記第1のシールド機から第2のシールド機に向けたボーリングに際して、前記第1のシールド機のカッタチャンバ内にボーリング手段支持部材を注入固化させ、前記ボーリング手段により、前記注入固化されたボーリング手段支持部材中をボーリングする形で第2のシールド機に向けてボーリングを行うようにして構成される。
【0007】請求項2の発明は、前記ボーリング手段支持部材(11)は発泡モルタルで構成される。
【0008】請求項3の発明は、前記ボーリング手段支持部材(11)は合成樹脂で構成される。
【0009】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、ボーリングに際して注入固化されたボーリング手段支持部材により、ボーリング手段(7)は自らが掘削するカッタチャンバ(2c)内のボーリング手段支持部材(11)により、バルクヘッド(2c)を出てからカッタまでの間、確実に支持される形となり、自重でその先端が下方に撓んでしまうようなことがない。従って、ボーリング手段(7)が下方に撓んだ状態でカッタ前方の地山中に掘進してゆくこととがなくなり、正確に水平方向に掘削することができ、シールドの相互位置の探査を正確に行うことが可能となる。
【0010】請求項2又は3の発明によると、ボーリング手段支持部材(11)として発泡モルタルや合成樹脂を使用することにより、トンネルの最終的な接合に際して、カッタチャンバ(2c)内に注入固化されたボーリング手段支持部材(11)を簡単に除去することが可能となり、作業性が良好である。
【0011】なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【0012】
【発明の実施の形態】トンネルの構築現場1は、図1に示すように、2台のシールド機2、3が地山4中を互いに対向する形で掘進してきており、各シールド機2、3の後方にはトンネル5が構築されている。各シールド機2、3は外殻2a、3aを有しており、外殻2a、3aの前部にはカッタ2b、3bが回転駆動自在に設けられている。
【0013】シールド機2、3のカッタ2b、3bの後方にはバルクヘッド2c、3cが外殻2a、3a内外(図中左右方向)を遮断する形で設けられており、カッタ2b、3bとバルクヘッド2c、3c間には泥水を供給回収する筒状のカッタチャンバ2d、3dが形成されている。
【0014】各シールド機2、3のバルクヘッド2c、3cには、図2及び図3に示すように、止水ブロック2e、3eが設けられており、止水ブロック2e、3eはカッタチャンバ2d、3dとトンネル5間を連通閉鎖自在に設けられている。
【0015】トンネルの構築現場1などは以上のような構成を有するので、トンネル5の掘削に際して、両シールド機2、3間の未掘削距離が所定の距離L1になったところで、両シールド機2、3による掘削動作を停止し、シールド機2側からシールド機3に向けて水平ボーリングを行う。
【0016】この水平ボーリングは、シールド機2の止水ブロック2eを開放して、バルクヘッド2cの図3後方(図中左方)に設けられたボーリングマシン10からボーリングパイプ7をシールド機3に向けて水平方向に回転突出させる形で行ってゆく。この際、ボーリングパイプ7は、先端部が止水ブロック2eからカッタチャンバ2c内に進入し、更にカッタ2bからシールド機3に向けて掘進を開始してゆくが、カッタチャンバ2c内に満たされていた泥水は、ボーリングマシン10によるボーリング動作に際して、予め発泡モルタルやウレタン系材料などの合成樹脂などからなるボーリング手段支持部材11により置換されている。
【0017】従って、カッタチャンバ2c内の少なくともボーリングパイプ7が突出してくる止水ブロック2eの高さレベル付近まではボーリング手段支持部材11が注入固化された状態となっているので、止水ブロック2eからカッタチャンバ2c内に進入してくるボーリングパイプ7はカッタチャンバ2c内の固化された状態のボーリング手段支持部材11を掘削しつつカッタ2b方向へ掘進する。すると、ボーリングパイプ7は自らが掘削するボーリング手段支持部材11によりバルクヘッド2cを出てからカッタ2bまでの間、確実に支持される形となり、自重でその先端が下方に撓んでしまうようなことがない。
【0018】こうして、ボーリングパイプ7はカッタ2bから図1右方に水平方向に掘進してゆくが、ボーリングパイプ7は、カッタチャンバ2c内で水平方向に正確に支持されているので、その後の地山4の掘削に際して、カッタチャンバ2c内での、ボーリングパイプ7の先端の撓みに起因する掘削誤差の発生を防止することが出来る。
【0019】また、ボーリングパイプ7の先端には、磁石7bの設けられた先導管7aが設けられており、ボーリングパイプ7は水平方向に掘進してゆくうち、図2に示すように、先端管7aがシールド機3のカッター3bに到達し、さらに、カッター3bのカッタフェース3fに設けられた図示しない開口を通してカッタチャンバ3d内に嵌入する。
【0020】ボーリングパイプ7の先導管7aがカッタチャンバ3d内に嵌入したところで、今度はシールド機3側の止水ブロック3eから探査用ポール9をカッタチャンバ3d内に挿入する。探査用ポール9は、先端に磁気センサ9aが設けられているので、該磁気センサ9aによりボーリングパイプ7の先導管7aに装着された磁石7bの磁気を検出することにより、該磁石7bの位置を検出する。この検出動作は、先導管7a及び探査用ポール9を共に回転させ、その際の磁気変化を補足することにより、磁石7bと磁気センサ9a間の距離を演算する公知の手法で行われる。
【0021】この際、磁石7b及び磁気センサ9aは、両者の間にバルクヘッド3c等の介在物がないので、磁石7bと磁気センサ9a間の距離、従って、シールド機2、3間の相対位置は正確に測定することが出来る。また、シールド機2、3の掘削動作に誤差が生じたり、またボーリングパイプ7の水平ボーリングの精度が悪く、カッタチャンバ3d内に嵌入した先導管7aと磁気センサ9a間の距離Gが大きくなったとしても、磁気センサ9aは直接磁石7bを検出することが出来るので、円滑にシールド機2、3間の相対位置を検出することが出来る。
【0022】なお、ボーリングパイプ7の検出手段としては、カッタチャンバ3d内に嵌入してきたボーリングパイプ7の位置を検出することが出来れば、磁気センサ9aに限らず、超音波センサでボーリングパイプ7の位置を検出する方法や、小形ビデオカメラでボーリングパイプ7の映像を補足することにより位置を検出するようにすることも当然可能である。なお、小形ビデオカメラを使用する場合には、カッタチャンバ3d内を圧気することにより泥水を排除しておくようにすることもできる。また、従来のように、放射線計測装置によりバルクヘッド3cを介した形でボーリングパイプ7の位置を検出することもできる。
【0023】こうして、シールド機2、3間の相互位置が判明したところで、当該判明した相互位置に基づいて、シールド機2又は3を駆動して更に掘削を行い、これにより前記シールド機2、3間の掘削誤差が小さくなるように修正掘削を行って、最終的にシールド機2、3を相互に誤差が生じることなく正対する形で接合させる。なお、上記したシールド機2、3間の相対位置の検出動作は、1回に限らず、両者間の距離L1に応じて複数回行い、円滑にシールド機2、3の接合が行われるようにする。
【0024】また、トンネルの最終的な接合に際しては、カッタチャンバ2d内に注入固化されたボーリング手段支持部材11は除去される必要があるので、ボーリング手段支持部材11としては後の除去作業が簡単な発泡モルタルやウレタン系材料などの合成樹脂材料を選択使用することが望ましい。
【0025】




 

 


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