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公開番号2025097325
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023213437
出願日2023-12-19
発明の名称トンネル掘削方法およびトンネル掘削機
出願人東京都公立大学法人,JIMテクノロジー株式会社
代理人弁理士法人青海国際特許事務所
主分類E21D 9/093 20060101AFI20250624BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】シールド工事全体にかかる時間の延長を抑制しつつ、カッタヘッドの前方の地山の状態を精度良く探査する。
【解決手段】トンネル掘削方法は、カッタヘッド11の回転により地山2を掘削しながらトンネル掘削機1を前進させる掘削工程と、トンネル掘削機1の後方において1リング分のセグメントSを設置する設置工程と、を含み、掘削工程と、設置工程とは、交互に、または、部分的に並行して繰り返し行われ、カッタヘッド11の回転が停止した設置工程と並行して、地山2の状態を探査する探査工程が行われ、探査工程において、ボーリングドリル20によりボーリング孔Hを削孔し、ボーリング孔Hの内部にボーリングドリル20が位置する状態で、ボーリングドリル20にセンサ40を設置し、センサ40の検出結果に基づいて地山2の状態を探査し、ボーリング孔Hの長さは、セグメントSの幅と対応する長さである。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
筒状の掘削機本体と、
前記掘削機本体の前端に回転可能に設けられるカッタヘッドと、
前記掘削機本体に設けられ、前記カッタヘッドの前方の地山にボーリング孔を削孔する少なくとも２つのボーリングドリルと、
を備えるトンネル掘削機を用いたトンネル掘削方法であって、
前記カッタヘッドの回転により前記地山を掘削しながら前記トンネル掘削機を前進させる掘削工程と、
前記カッタヘッドによる掘削、および、前記トンネル掘削機の前進を停止した状態で、前記トンネル掘削機の後方において１リング分のセグメントを設置する設置工程と、
を含み、
前記掘削工程と、前記設置工程とは、交互に、または、部分的に並行して繰り返し行われ、
前記カッタヘッドの回転が停止した前記設置工程と並行して、前記地山の状態を探査する探査工程が行われ、
前記探査工程において、
前記ボーリングドリルにより前記ボーリング孔を削孔し、
前記ボーリング孔の内部に前記ボーリングドリルが位置する状態で、前記ボーリングドリルにセンサを設置し、前記センサの検出結果に基づいて前記地山の状態を探査し、
前記ボーリング孔の長さは、前記セグメントの幅と対応する長さである、
トンネル掘削方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記設置工程が完了するまでに、前記探査工程が完了する、
請求項１に記載のトンネル掘削方法。
【請求項３】
前記ボーリング孔の長さは、１つ分の前記セグメントの幅より長く、かつ、２つ分の前記セグメントの幅より短い、
請求項１に記載のトンネル掘削方法。
【請求項４】
前記ボーリング孔の長さは、２つ分の前記セグメントの幅以上である、
請求項１に記載のトンネル掘削方法。
【請求項５】
前記探査工程において、前回の前記探査工程における前記センサの検出結果と、今回の前記探査工程における前記センサの検出結果との比較結果に基づいて、前記地山の状態変化を判定する、
請求項１に記載のトンネル掘削方法。
【請求項６】
前記ボーリングドリルは、少なくとも１つの第１ボーリングドリルと、少なくとも１つの第２ボーリングドリルとを含み、
前記センサは、探査波を発信する発信部と、前記探査波を受信する受信部とを含み、
前記探査工程において、前記第１ボーリングドリルの内部に前記発信部を設置し、前記第２ボーリングドリルの内部に前記受信部を設置し、前記発信部から発信された前記探査波の前記受信部による受信結果に基づいて前記地山の状態を探査する、
請求項１～５のいずれか一項に記載のトンネル掘削方法。
【請求項７】
前記探査工程において、前記発信部および前記受信部による前記探査波の受発信が行われるよりも前に、前記第１ボーリングドリルの内部、および、前記第２ボーリングドリルの内部に液体を充填する、
請求項６に記載のトンネル掘削方法。
【請求項８】
前記探査工程において、前記探査波として音波を用いて、前記受信結果に基づいて前記地山の状態を探査する、
請求項６に記載のトンネル掘削方法。
【請求項９】
前記探査工程において、音響トモグラフィを用いて、前記受信結果に基づいて前記地山の状態を二次元的に探査する、
請求項８に記載のトンネル掘削方法。
【請求項１０】
１つの前記第１ボーリングドリルに対して、複数の前記第２ボーリングドリルが設けられている、
請求項６に記載のトンネル掘削方法。
（【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、トンネル掘削方法およびトンネル掘削機に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、トンネル掘削機は、カッタヘッドを回転させ、カッタヘッドの前面に装着された複数のカッタビットが前方の地山を掘削し切羽を形成することにより、トンネルを掘削する。カッタヘッドは筒状の掘削機本体の前端部に取り付けられており、掘削機本体が前方に推進されることによって、トンネルが掘削される。この掘削に伴う掘削機本体の前進に対して、掘削機本体内部の後方部分において、トンネルの構造部材であるセグメントが、既設のセグメントの前端に継ぎ足され、トンネルが構築される。
【０００３】
近年、トンネル掘削機を用いたシールド工事において、地上への影響を最小限に抑えることが、これまで以上に重要視されている。これに対する技術として、カッタヘッドの前方の地山の状態を探査する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、互いに間隔を空けて前方を向くように発振部および受振部をカッタヘッドに設け、発振部および受振部をカッタヘッドの前方の地山に押し付け、発振部から発振された振動の受振部による受振結果に基づいて地山の状態を探査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２０１４－０１３２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、カッタヘッドの前方の地山の状態を探査する技術はいくつか提案されているものの、新たな提案が望まれている。具体的には、地山の状態をより精度良く探査することを可能とするための新たな提案が望まれている。ここで、地山の状態の探査精度を向上させるために探査にかかる時間が長くなると、シールド工事全体にかかる時間が延長してしまうおそれがある。よって、シールド工事全体にかかる時間の延長を抑制しつつ、カッタヘッドの前方の地山の状態を精度良く探査することが望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は、このような課題に鑑み、シールド工事全体にかかる時間の延長を抑制しつつ、カッタヘッドの前方の地山の状態を精度良く探査することが可能なトンネル掘削方法およびトンネル掘削機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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のトンネル掘削方法は、筒状の掘削機本体と、掘削機本体の前端に回転可能に設けられるカッタヘッドと、掘削機本体に設けられ、カッタヘッドの前方の地山にボーリング孔を削孔する少なくとも２つのボーリングドリルと、を備えるトンネル掘削機を用いたトンネル掘削方法であって、カッタヘッドの回転により地山を掘削しながらトンネル掘削機を前進させる掘削工程と、カッタヘッドによる掘削、および、トンネル掘削機の前進を停止した状態で、トンネル掘削機の後方において１リング分のセグメントを設置する設置工程と、を含み、掘削工程と、設置工程とは、交互に、または、部分的に並行して繰り返し行われ、カッタヘッドの回転が停止した設置工程と並行して、地山の状態を探査する探査工程が行われ、探査工程において、ボーリングドリルによりボーリング孔を削孔し、ボーリング孔の内部にボーリングドリルが位置する状態で、ボーリングドリルにセンサを設置し、センサの検出結果に基づいて地山の状態を探査し、ボーリング孔の長さは、セグメントの幅と対応する長さである。
【０００８】
設置工程が完了するまでに、探査工程が完了してもよい。
【０００９】
ボーリング孔の長さは、１つ分のセグメントの幅より長く、かつ、２つ分のセグメントの幅より短くてもよい。
【００１０】
ボーリング孔の長さは、２つ分のセグメントの幅以上であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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