特許ウォッチ

公開番号2025033447
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023139168
出願日2023-08-29
発明の名称シールド掘進機とシールド掘進機における測定値校正方法
出願人大成建設株式会社,大成ロテック株式会社
代理人個人,個人
主分類E21D 9/093 20060101AFI20250306BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】シールド掘進機における少なくとも排土の密度を精緻に特定することができ、掘削土の過剰取り込みとこれに起因する地表面の沈下(もしくは陥没)を抑制できる、シールド掘進機とシールド掘進機における測定値校正方法を提供する。
【解決手段】回転軸33と、回転軸33の周囲に装着されている螺旋状の羽根34とを備えているスクリュー32と、スクリュー32を回転自在に収容する筒体31とにより形成される、スクリューコンベア30が、掘削土を取り込んで排土を生成するチャンバ13に連通している、シールド掘進機100であり、ラジオアイソトープを用いて排土の密度と含水量を測定する、RI密度測定器40が、筒体31の外周31aにおける肉厚を薄くした凹部31c,31dに設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転軸と、該回転軸の周囲に装着されている螺旋状の羽根とを備えているスクリューと、該スクリューを回転自在に収容する筒体とにより形成される、スクリューコンベアが、掘削土を取り込んで排土を生成するチャンバに連通している、シールド掘進機であって、
ラジオアイソトープを用いて前記排土の密度を測定する、ＲＩ密度測定器が、前記筒体の外周における肉厚を薄くした凹部に設けられていることを特徴とする、シールド掘進機。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
ラジオアイソトープを用いて前記排土の含水量を測定する、ＲＩ水分測定器が、前記筒体の外周にさらに設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記ＲＩ密度測定器と前記ＲＩ水分測定器が、線源と、放射線検出器とを備え、
前記筒体の外周において、前記ＲＩ密度測定器を構成する前記線源と前記放射線検出器が、前記スクリューの前記回転軸を通る直線上の二点以外の二点にあるそれぞれに固有の凹部に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記凹部が、前記筒体の上半の上方に設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記凹部の周囲が強度補強されていることを特徴とする、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項６】
前記筒体の外周のうち、前記ＲＩ密度測定器を構成する前記線源と前記放射線検出器の間に、鉛遮蔽体が設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のシールド掘進機。
【請求項７】
前記シールド掘進機は、測定値校正装置をさらに有し、
前記測定値校正装置は、
前記ＲＩ密度測定器及び／又は前記ＲＩ水分測定器による測定値を校正する、校正式を格納する、格納部と、
実施工の際に、前記測定値を前記校正式に適用して、前記排土の密度及び／又は含水量に関する校正値を求める、校正部とを有することを特徴とする、請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項８】
請求項７に記載のシールド掘進機において、測定値を校正する測定値校正方法であって、
前記スクリューコンベアと同仕様の模擬スクリューコンベアに対して前記ＲＩ密度測定器及び／又は前記ＲＩ水分測定器を適用して、試験的に排土した際に該ＲＩ密度測定器及び／又は該ＲＩ水分測定器にて測定した、試験測定値と、試験時における該排土の密度及び／又は含水量に関する実測値の双方に基づいて前記校正式を設定することを特徴とする、シールド掘進機における測定値校正方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機とシールド掘進機における測定値校正方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
土圧式シールド工法においては、切羽を安定させ、影響範囲にある地表面における沈下や陥没を防止しながらシールド掘進機の掘進を行うことが重要であり、そのために、掘削土の過剰な取り込みを抑制し、シールド掘進機のチャンバ内に取り込んだ掘削土に添加される添加材の逸脱量を把握することが肝要となる。シールド掘進機においては、スクリューと、スクリューを回転自在に収容する筒体とにより形成されるスクリューコンベアがチャンバに連通しており、チャンバ内において掘削土が添加材とともに撹拌されて生成された排土がスクリューコンベアに排出され、スクリューコンベアを介してシールド掘進機の後方に搬送される。
上記する掘削土の過剰取り込みは、掘削土もしくは排土の体積を精緻に特定できていないことに依拠するが、排土の体積はその質量を密度にて除することにより算定されることから、掘削土もしくは排土の密度を精緻に特定することが極めて重要になる。
【０００３】
ここで、特許文献１，２には、ラジオアイソトープ（ＲＩ：Radioisotope、放射性同位元素）を用いて掘削土の密度と含水量を測定し、シールド掘進機（ここではシールド機）に取り込んだ排土を管理する技術が開示されている。特許文献１に記載のシールド機は、シールド筒の前部に隔壁を設け、この隔壁を介して切羽室が設けられ、この切羽室の前方に掘削具が設けられ、かつ切羽室の後方に排土装置が接続されたシールド機において、切羽室内土砂の密度と含水量を測定するラジオアイソトープを用いた密度・水分測定器が、隔壁に設けられている。
【０００４】
一方、特許文献２に記載のシールド機は、チャンバ内に設けられた、泥土中を回転して回転トルクを測定する回転軸と、回転軸を駆動する駆動装置とからなる塑性流動化測定装置を備えたシールド機であり、回転体の内部に、ＲＩ密度・水分計線源を封入し、回転トルクの他に泥土の密度・含水比を測定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平５－２６３５８４号公報
特開２００３－９７１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載のシールド機はいずれも、チャンバ内にラジオアイソトープを用いた密度・水分測定器を設置し、チャンバ内で撹拌される掘削土の密度や水分量を計測する技術である。より具体的には、チャンバの前方にカッタスポークがあり、カッタスポークの前方には切羽（地山）が存在するが、チャンバの隔壁に設置された線源から放射線（ガンマ線や中性子）を放射し、カッタスポークやその前方にある切羽にて反射してきた放射線を検出器にて検出している。
そのため、切羽やカッタスポークの影響が測定値に反映され、また、チャンバ内で撹拌されている掘削土はその密度が安定していないことから、排土の密度を正しく測定できるとは言い難い。
【０００７】
本発明は、シールド掘進機における少なくとも排土の密度を精緻に特定することができ、掘削土の過剰取り込みとこれに起因する地表面の沈下を抑制できる、シールド掘進機とシールド掘進機における測定値校正方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明によるシールド掘進機の一態様は、
回転軸と、該回転軸の周囲に装着されている螺旋状の羽根とを備えているスクリューと、該スクリューを回転自在に収容する筒体とにより形成される、スクリューコンベアが、掘削土を取り込んで排土を生成するチャンバに連通している、シールド掘進機であって、
ラジオアイソトープを用いて前記排土の密度を測定する、ＲＩ密度測定器が、前記筒体の外周における肉厚を薄くした凹部に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本態様によれば、ラジオアイソトープを用いて排土の密度を測定するＲＩ密度測定器が、スクリューコンベアを構成する筒体の外周に設けられていることにより、スクリューコンベアを通過する密度が安定した（一定の）排土の密度を測定することができ、このことにより、掘削土の過剰取り込みとこれに起因する地表面の沈下を抑制することができる。
さらに、筒体の外周における肉厚を薄くした凹部にＲＩ密度測定器が設けられていることにより、筒体の厚みが厚いことに起因して計測誤差が大きくなることを抑制でき、筒体の全体の厚みが薄いことに起因して筒体が十分な剛性を確保できなくなることを防止できる。
例えば、全体の肉厚を３０ｍｍ乃至５０ｍｍ程度の範囲で例えば４０ｍｍ程度としながら、凹部の厚みを１０ｍｍ乃至２０ｍｍ程度とする形態を一例として挙げることができる。
【００１０】
また、本発明によるシールド掘進機の他の態様は、
ラジオアイソトープを用いて前記排土の含水量を測定する、ＲＩ水分測定器が、前記筒体の外周にさらに設けられてい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