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公開番号2025054796
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023163950
出願日2023-09-26
発明の名称添加材自動制御システム、添加材の注入率自動制御方法及びプログラム
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 9/12 20060101AFI20250331BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】土圧式シールド工法において、シールド掘進機に設けたチャンバー内もしくは切羽近傍の掘削土砂の粘度に応じた添加材の最適な注入率を自動設定することである。
【解決手段】シールド掘進機で地山を掘進しつつ、該シールド掘進機に設けたチャンバー内もしくは切羽近傍の掘削土砂に注入する添加材の注入率を自動制御する添加材自動制御システムであって、前記掘削土砂に注入する前記添加材の注入率を制御する注入率設定装置を備え、前記注入率設定装置は、前記掘削土砂の所定期間の粘度計測値に基づいて計測粘度代表値を算出する粘度取得部と、前記計測粘度代表値と前記添加材の注入率に係る予測情報とに基づいて、前記添加材の予測注入率を取得する注入率予測部と、を含み、前記予測情報は、過去に添加した前記添加材の実注入率と、該添加材を注入した前記掘削土砂の所定期間の実粘度に基づいて算出した実粘度代表値と、に基づいて作成した情報である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
シールド掘進機で地山を掘進しつつ、該シールド掘進機に設けたチャンバー内もしくは切羽近傍の掘削土砂に注入する添加材の注入率を自動制御する添加材自動制御システムであって、
前記掘削土砂に注入する前記添加材の注入率を制御する注入率設定装置を備え、
前記注入率設定装置は、
前記掘削土砂の所定期間の粘度計測値に基づいて計測粘度代表値を算出する粘度取得部と、
前記計測粘度代表値と前記添加材の注入率に係る予測情報とに基づいて、前記添加材の予測注入率を取得する注入率予測部と、を含み、
前記予測情報は、過去に添加した前記添加材の実注入率と、該添加材を注入した前記掘削土砂の所定期間の実粘度に基づいて算出した実粘度代表値と、に基づいて作成した情報であることを特徴とする添加材自動制御システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の添加材自動制御システムにおいて、
前記計測粘度代表値が、所定期間で断続的に計測された前記粘度計測値の移動平均であり、
前記実粘度代表値が、所定期間で断続的に計測された前記実粘度の移動平均であることを特徴とする添加材自動制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の添加材自動制御システムにおいて、
前記予測情報に、前記予測注入率に対応する前記計測粘度代表値の上限値及び下限値が設定されていることを特徴とする添加材自動制御システム。
【請求項４】
請求項１に記載の添加材自動制御システムにおいて、
前記注入率設定装置が、前記予測情報を作成する予測情報作成部を含むことを特徴とする添加材自動制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載の添加材自動制御システムにおいて、
前記掘削土砂の粘度計測値を計測する粘度計測装置を含むことを特徴とする添加材自動制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の添加材自動制御システムにおいて、
前記粘度計測装置が、計測部を前記チャンバー内に備えることを特徴とする添加材自動制御システム。
【請求項７】
シールド掘進機で地山を掘進しつつ、該シールド掘進機に設けたチャンバー内もしくは切羽近傍の掘削土砂に注入する添加材の注入率を自動制御する添加材の注入率自動制御方法であって、
前記掘削土砂の所定期間の粘度計測値に基づいて計測粘度代表値を算出する工程と、
前記計測粘度代表値と前記添加材の注入率に係る予測情報とに基づいて、前記添加材の予測注入率を取得する工程と、を含み、
前記予測情報は、過去に添加した前記添加材の実注入率と、該添加材を注入した前記掘削土砂の所定期間の実粘度に基づいて算出した実粘度代表値と、に基づいて作成した情報であることを特徴とする添加材の注入率自動制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の添加材の注入率自動制御方法において、
前記計測粘度代表値が、所定期間で断続的に計測された前記粘度計測値の移動平均であり、
前記実粘度代表値が、所定期間で断続的に計測された前記実粘度の移動平均であることを特徴とする添加材の注入率自動制御方法。
【請求項９】
請求項７に記載の添加材の注入率自動制御方法において、
前記予測情報に、前記予測注入率に対応する前記計測粘度代表値の上限値及び下限値が設定されていることを特徴とする添加材の注入率自動制御方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の添加材の注入率自動制御方法において、
前記予測情報を作成する工程を含むことを特徴とする添加材の注入率自動制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に設けたチャンバー内もしくは切羽近傍の掘削土砂に注入する添加材の注入率を自動制御する添加材自動制御システム、添加材の注入率自動制御方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
土圧式シールド工法は、シールド掘進機に設けたチャンバーにカッターヘッドで掘削した掘削土砂を充満させるとともに必要に応じて添加材を注入し、その土圧によって切羽の安定を図りながら地山を掘進する工法である。切羽の安定を維持するには、チャンバー内に充満する掘削土砂の塑性流動状態を適切に管理する必要がある。このため、例えば特許文献１では、チャンバ内土砂流動の測定装置が開示されている。
【０００３】
また、掘削土砂の塑性流動状態を良好に維持するには、掘削土砂の土質に適した添加材を適切な注入率で注入することが求められる。このため、シールド掘進機のマシンオペレーターは、掘削土砂の排土状況、掘進時の切羽圧の状況及びカッタートルク値、及び掘削土砂の流動性を表す指標の一つである粘度を参考に、掘削土砂の塑性流動状態を把握しながら、手動で注入率を調整しつつシールド掘進機を運転している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第４１５６４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、排土土砂はスクリューで添加する噴発防止材の影響を受けるため、チャンバー内の掘削土砂と性状が異なる。切羽圧の変動は、チャンバー内の掘削土砂の性状だけでなく、スクリュー制御の影響を受ける。カッタートルク値はチャンバー内の土砂だけではなく掘削前面土の影響を受ける。これらと比較して掘削土砂の粘度は、チャンバー内の土砂の性状を直接表しているが、粘度の変化に応じた適切な添加材の注入率の設定には多くの経験が必要である。
【０００６】
このように、注入率を調整する作業は煩雑であり、シールド掘進機の方向制御や土圧制御などと併せて実施するにはマシンオペレーターの作業負担が大きく、負担軽減策が課題となっていた。また、近年では熟練したマシンオペレーターが不足しており、経験の少ないマシンオペレーターでも、添加材の注入率を精度よく調整できる手段の開発が望まれていた。
【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、土圧式シールド工法において、シールド掘進機に設けたチャンバー内もしくは切羽近傍の掘削土砂の粘度に応じた添加材の最適な注入率を自動設定することである。
【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添加材自動制御システムは、シールド掘進機で地山を掘進しつつ、該シールド掘進機に設けたチャンバー内もしくは切羽近傍の掘削土砂に注入する添加材の注入率を自動制御する添加材自動制御システムであって、前記掘削土砂に注入する前記添加材の注入率を制御する注入率設定装置を備え、前記注入率設定装置は、前記掘削土砂の所定期間の粘度計測値に基づいて計測粘度代表値を算出する粘度取得部と、前記計測粘度代表値と前記添加材の注入率に係る予測情報とに基づいて、前記添加材の予測注入率を取得する注入率予測部と、を含み、前記予測情報は、過去に添加した前記添加材の実注入率と、該添加材を注入した前記掘削土砂の所定期間の実粘度に基づいて算出した実粘度代表値と、に基づいて作成した情報であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の添加材自動制御システムは、前記計測粘度代表値が、所定期間で断続的に計測された前記粘度計測値の移動平均であり、前記実粘度代表値が、所定期間で断続的に計測された前記実粘度の移動平均であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の添加材自動制御システムは、前記予測情報に、前記予測注入率に対応する前記計測粘度代表値の上限値及び下限値が設定されていることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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