特許ウォッチ

公開番号2025005522
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023105719
出願日2023-06-28
発明の名称トンネル工事の施工管理方法及びトンネル工事の施工管理システム
出願人株式会社大林組
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類E21D 9/093 20060101AFI20250109BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】トンネル掘削機を用いたトンネル工事において、現場のニーズや地盤条件に対応して省電力化や生産性向上を図ることである。
【解決手段】カッターヘッドを回転させて地山を掘進するトンネル掘削機を用いたトンネル工事の施工管理方法であって、消費電力を管理する電力管理工程、カッタービットの摩耗量を管理する摩耗管理工程、掘進速度を管理する掘進管理工程のうち、いずれか1つの管理工程を選択する工程と、前記トンネル掘削機で地山を掘進しつつカッタートルクを連続的に計測し、トルク代表値を定期的に算出する工程と、前記トンネル掘削機で地山を掘進しながら、前記トルク代表値を監視しつつ前記カッターヘッドが回転するカッター回転数を制御し、選択した管理工程を実行する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
カッターヘッドを回転させて地山を掘進するトンネル掘削機を用いたトンネル工事の施工管理方法であって、
消費電力を管理する電力管理工程、カッタービットの摩耗量を管理する摩耗管理工程、掘進速度を管理する掘進管理工程のうち、いずれか１つの管理工程を選択する工程と、
前記トンネル掘削機で地山を掘進しつつカッタートルクを連続的に計測し、トルク代表値を定期的に算出する工程と、
前記トンネル掘削機で地山を掘進しながら、前記トルク代表値を監視しつつ前記カッターヘッドが回転するカッター回転数を制御し、選択した管理工程を実行することを特徴とするトンネル工事の施工管理方法。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
請求項１に記載のトンネル工事の施工管理方法において、
前記管理工程を、セグメントリングの１リング分を掘進するごとに選択することを特徴とするトンネル工事の施工管理方法。
【請求項３】
請求項１に記載のトンネル工事の施工管理方法において、
前記電力管理工程で、前記トルク代表値が装備トルクに基づいて設定したトルク閾値を超えない範囲で前記カッター回転数を増減し、
消費電力を低減させることを特徴とするトンネル工事の施工管理方法。
【請求項４】
請求項１に記載のトンネル工事の施工管理方法において、
前記摩耗管理工程で、前記トルク代表値が装備トルクに基づいて設定したトルク閾値を超えない範囲でカッター回転数を低減し、
前記カッタービットの摺動距離を削減させることを特徴とするトンネル工事の施工管理方法。
【請求項５】
請求項１に記載のトンネル工事の施工管理方法において、
前記掘進管理工程で、前記トルク代表値が装備トルクに基づいて設定したトルク閾値を超える場合に、前記カッター回転数を上昇させて、前記トルク閾値を超えない範囲まで前記トルク代表値を低減させたのち、
前記カッター回転数を維持し、掘進速度を安定させることを特徴とするトンネル工事の施工管理方法。
【請求項６】
カッターヘッドを回転させて地山を掘進するトンネル掘削機を用いたトンネル工事の施工管理システムであって、
前記トンネル掘削機で地山を掘進しつつカッタートルクを連続的に計測し、トルク代表値を定期的に算出するトルク処理部と、
前記トルク代表値を監視しつつカッター回転数を制御し、消費電力を管理する電力管理部と、
前記トルク代表値を監視しつつカッター回転数を制御し、カッタービットの摩耗量を管理する摩耗管理部と、
前記トルク代表値を監視しつつカッター回転数を制御し、掘進速度を管理する掘進管理部と、
を備えることを特徴とするトンネル工事の施工管理システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カッターヘッドを回転させて地山を掘進するトンネル掘削機を用いたトンネル工事の施工管理方法及び施工管理システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
トンネル工事では、シールド掘進機やＴＢＭなどのトンネル掘削機を用いる場合が多い。トンネル掘削機の先端には、超硬合金を埋め込んだカッタービットが装備されたカッターヘッドが設けられており、このカッターヘッドを回転させながらカッタービットで地山を切削し、掘削していく。
【０００３】
このようなトンネル掘削機を運転管理するため、様々な機械量を計測し施工データを取得する。なかでも、カッタートルク、掘進速度、カッター回転数は基本的な計測項目であり、これらを制御しつつ、トンネル掘削機の運転操作を行う。
【０００４】
例えば、特許文献１には、カッター回転数を自動的に制御するシールド掘進機の掘進制御システムが開示されている。具体的には、掘進制御システムが、ビットの切り込み深さ（ビット貫入量）とシールド掘進機の掘進速度に基づいて、カッター回転数を制御する制御手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０００－２８２７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、掘進速度一定でカッタートルクが装備トルクを下回る場合、カッター回転数は上昇する。このような場合、トンネル掘削機の運転に支障がないことから、通常はこのカッター回転数を維持するよう運転操作を行う。すると、カッター回転数は、消費電力量やカッタービットの摩耗量などに影響を及ぼすため、経済性に課題を生じる。また、掘進途中で一時的に地山状態が変化すると、掘進速度が不安定になりやすく、生産性に課題を生じる。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、トンネル掘削機を用いたトンネル工事において、現場のニーズや地盤条件に対応して省電力化や生産性向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため本発明のトンネル工事の施工管理方法は、カッターヘッドを回転させて地山を掘進するトンネル掘削機を用いたトンネル工事の施工管理方法であって、消費電力を管理する電力管理工程、カッタービットの摩耗量を管理する摩耗管理工程、掘進速度を管理する掘進管理工程のうち、いずれか１つの管理工程を選択する工程と、前記トンネル掘削機で地山を掘進しつつカッタートルクを連続的に計測し、トルク代表値を定期的に算出する工程と、前記トンネル掘削機で地山を掘進しながら、前記トルク代表値を監視しつつ前記カッターヘッドが回転するカッター回転数を制御し、選択した管理工程を実行することを特徴とする。
【０００９】
本発明のトンネル工事の施工管理方法は、前記管理工程を、セグメントリングの１リング分を掘進するごとに選択することを特徴とする。
【００１０】
本発明のトンネル工事の施工管理方法は、前記電力管理工程で、前記トルク代表値が装備トルクに基づいて設定したトルク閾値を超えない範囲で前記カッター回転数を増減し、消費電力を低減させることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許