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公開番号2025011846
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023114211
出願日2023-07-12
発明の名称障害物接触状態取得システム及び、障害物接触状態取得方法
出願人株式会社大林組
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所,個人
主分類E21D 9/093 20060101AFI20250117BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】障害物の接触状態を、センサの破損を招くことなく効果的に取得する。
【解決手段】筒状のスキンプレート31と、スキンプレート31の前端に設けられたカッターヘッド40と、スキンプレート31内にカッターヘッド40と離間して対向配置された隔壁50とを含むシールド掘進機30に適用され、カッターヘッド40によって掘削される障害物の接触状態を取得する障害物接触状態取得システム10であって、シールド掘進機30の切羽と接触しない部分のうち、地山から伝播されるAE波を受波可能な位置に設置されるAEセンサ20と、AEセンサ20によって取得されるAE信号に基づき、障害物の接触状態を取得する障害物接触状態取得部100,200,210,220,230,240,250,260と、を備えた。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
筒状のスキンプレートと、前記スキンプレートの前端に設けられたカッターヘッドと、前記スキンプレート内に前記カッターヘッドと離間して対向配置された隔壁とを含むシールド掘進機に適用され、前記カッターヘッドによって掘削される障害物の接触状態を取得する障害物接触状態取得システムであって、
前記シールド掘進機の切羽と接触しない部分のうち、地山から伝播されるＡＥ波を受波可能な位置に設置されるＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサによって取得されるＡＥ信号に基づき、前記障害物の接触状態を取得する障害物接触状態取得部と、を備える
ことを特徴とする障害物接触状態取得システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の障害物接触状態取得システムであって、
前記ＡＥセンサは、
前記カッターヘッドが備えるカッタースポークの内部又は、前記隔壁の前記カッターヘッドとは反対側の後面に設置される
障害物接触状態取得システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の障害物接触状態取得システムであって、
前記障害物接触状態取得部は、
地山を掘進中に前記ＡＥセンサによって取得されるＡＥ信号の最大振幅及び、又はエネルギーに基づき、掘削対象の地山に障害物が存在するか否かを判定する障害物判定処理を実行する
障害物接触状態取得システム。
【請求項４】
請求項３に記載の障害物接触状態取得システムであって、
前記障害物接触状態取得部は、
前記障害物判定処理によって障害物が存在すると判定した場合に、前記障害物のＡＥ信号の最大振幅及び、又はエネルギーに基づき、前記障害物の種別を判定する種別判定処理をさらに実行する
障害物接触状態取得システム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の障害物接触状態取得システムであって、
前記障害物接触状態取得部は、
地山を掘進中に前記ＡＥセンサによって取得されるＡＥ信号の最大振幅及び、又はエネルギーに基づき、前記シールド掘進機が掘削対象の地山を掘削する際の負荷である掘削負荷を演算する掘削負荷演算処理を実行する
障害物接触状態取得システム。
【請求項６】
請求項５に記載の障害物接触状態取得システムであって、
前記掘削負荷演算処理によって演算した前記掘削負荷が大きいほど、前記シールド掘進機の掘進速度を減速させる掘進速度設定部をさらに備える
障害物接触状態取得システム。
【請求項７】
請求項６に記載の障害物接触状態取得システムであって、
前記掘削負荷演算処理によって演算される前記掘削負荷に基づき、前記シールド掘進機が前記障害物を掘削することが可能であるか否かを判定する掘削可否判定部をさらに備える
障害物接触状態取得システム。
【請求項８】
筒状のスキンプレートと、前記スキンプレートの前端に設けられたカッターヘッドと、前記スキンプレート内に前記カッターヘッドと離間して対向配置された隔壁とを含むシールド掘進機に適用され、前記カッターヘッドによって掘削される障害物の接触状態を取得する障害物接触状態取得方法であって、
前記シールド掘進機の切羽と接触しない部分のうち、地山から伝播されるＡＥ波を受波可能な位置にＡＥセンサを設置し、
前記ＡＥセンサによって取得されるＡＥ信号に基づき、前記障害物の接触状態を取得する
ことを特徴とする障害物接触状態取得方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、障害物接触状態取得システム及び、障害物接触状態取得方法に関し、特に、シールド掘進機を用いたシールド工事において、掘削対象の障害物の接触状態の取得に好適な技術に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、シールド工事においては、掘進の支障となる杭や土留め壁などをシールド掘進機によって直接掘削する工事が増えている。また、シールド掘進機の掘進中に、想定していなかった障害物と遭遇する事例も増えている。高強度の障害物の掘削によりカッタービット等が破損すると、シールド掘進機が掘進不能な状態となり、工期の遅延を招くことになる。このため、シールド工事においては、掘削対象の障害物の接触状態を適宜に取得し、取得結果を施工管理や施工対策に適切に反映することが重要となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、カッターヘッドの前面に、切羽との接触により土質に応じた電気信号を出力する受振センサを設け、該受振センサの出力結果に基づいて土質を判別する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平５－１００９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の技術において、受振センサは切羽に直接的に接触するように構成されている。このため、シールド掘進機の掘進中に、例えば、金属等の高強度の障害物が切羽に露出した場合に、受振センサが障害物との接触により破損してしまう虞がある。
【０００６】
また、特許文献１記載の技術では、受振センサを切羽に当接させるためのスプリングやレバー等がカッターヘッドの前面に設けられている。このため、掘削土砂等がスプリングやレバーに付着して堆積すると、受振センサを切羽に確実に接触させられなくなり、検知精度の低下を招く可能性もある。また、受振センサやスプリング等が破損した場合に、それらを交換するには、作業員がカッターヘッドの前面にアクセスしなければならず、交換作業に時間や労力が掛かるといった課題もある。
【０００７】
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、掘削対象の障害物の接触状態を、センサの破損を招くことなく効果的に取得することができる技術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】
【０００８】
本開示の障害物接触状態取得システムは、
筒状のスキンプレート（３１）と、前記スキンプレート（３１）の前端に設けられたカッターヘッド（４０）と、前記スキンプレート（３１）内に前記カッターヘッド（４０）と離間して対向配置された隔壁（５０）とを含むシールド掘進機（３０）に適用され、前記カッターヘッド（４０）によって掘削される障害物の接触状態を取得する障害物接触状態取得システム（１０）であって、
前記シールド掘進機（３０）の切羽と接触しない部分のうち、地山から伝播されるＡＥ波を受波可能な位置に設置されるＡＥセンサ（２０）と、
前記ＡＥセンサ（２０）によって取得されるＡＥ信号に基づき、前記障害物の接触状態を取得する障害物接触状態取得部（１００，２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０）と、を備える
ことを特徴とする。
【０００９】
本開示の障害物接触状態取得システムの他の態様において、
前記ＡＥセンサ（２０）は、
前記カッターヘッド（４０）が備えるカッタースポーク（４５）の内部又は、前記隔壁（５０）の前記カッターヘッド（４０）とは反対側の後面に設置されることが好ましい。
【００１０】
本開示の障害物接触状態取得システムの他の態様において、
前記障害物接触状態取得部（１００，２００，２１０，２２０，２３０，２４０）は、
地山を掘進中に前記ＡＥセンサ（２０）によって取得されるＡＥ信号の最大振幅（ＭＡ）及び、又はエネルギー（ＥＮ）に基づき、掘削対象の地山に障害物が存在するか否かを判定する障害物判定処理を実行する
ことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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