特許ウォッチ

公開番号2025110303
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-28
出願番号2024004158
出願日2024-01-15
発明の名称切羽近傍性状計測装置
出願人大豊建設株式会社
代理人弁理士法人パテントボックス
主分類E21D 9/093 20060101AFI20250718BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】地上等からのボーリングを伴わずに実施できるシールド掘進機、又は、トンネルボーリングマシンにおける切羽近傍性状計測装置を提供する。
【解決手段】切羽近傍性状計測装置6は、シールド掘進機としての土圧式シールド1で使用される切羽性状計測装置6(6A、6B、6C、6D、6E)であって、シールド掘進機内、又は、トンネルボーリングマシン機内に格納されて切羽近傍FAまで到達する探査治具61と、探査治具61をシールド掘進機、又は、トンネルボーリングマシンと切羽近傍FAの間で進退移動させる進退手段としてのジャッキ62と、探査治具61の変位量を検知する変位センサ66と、を備えている。このうち探査治具61は、シールド掘進機の隔壁3からチャンバー16内に突出する固定撹拌翼内55に格納されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
トンネル掘進機で使用される切羽近傍性状計測装置であって、
前記トンネル掘進機内に格納されて切羽近傍位置まで到達する探査治具と、
前記探査治具を前記トンネル掘進機内と切羽近傍位置の間で進退移動させる進退手段と、
前記探査治具の変位量を検知する変位センサ、切羽近傍の土圧を計測する圧力計、及び／又は、切羽近傍の間隙水圧を計測する水圧計と、を備える、切羽近傍性状計測装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記探査治具は、前記トンネル掘進機の隔壁からチャンバー内に突出する固定撹拌翼内又は格納箱内に格納されており、前記固定撹拌翼又は格納箱の先端から切羽まで到達するように構成されている、請求項１に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【請求項３】
前記進退手段は、シリンダ部とロッド部から構成され、前記固定撹拌翼内又は前記格納箱内に格納されており、前記ロッド部は、前記探査治具として兼用されて前記固定撹拌翼又は前記格納箱の先端から切羽まで到達するように構成されている、請求項２に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【請求項４】
前記進退手段は、シリンダ部とロッド部から構成されるとともに、
前記シリンダ部を前記トンネル掘進機の隔壁からチャンバー内に進退移動させる機内側進退手段をさらに備える、請求項１に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【請求項５】
前記探査治具は、前記トンネル掘進機のカッタヘッド面板部、中間ビーム、及び／又は、連結材に格納されており、切羽まで到達するように構成されている、請求項１に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【請求項６】
前記カッタスポークは、後方側に移動撹拌翼又は格納箱を有し、前記探査治具又は前記進退手段の少なくとも一部分は、前記移動撹拌翼内又は前記格納箱内に格納されている、請求項５に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【請求項７】
前記探査治具の先端が、カッタビットになっている、請求項５に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【請求項８】
前記トンネル掘進機のチャンバー内の圧力を計測するチャンバー内圧力計、及び／又は、チャンバー内の間隙水圧を計測するチャンバー内水圧計をさらに備える、請求項１に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【請求項９】
トンネル掘進機における管理土圧の設定システムであって、
チャンバー内の泥土圧を計測する圧力計と、
前記チャンバー内の泥土圧を変化させる泥土圧変化手段と、
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された、切羽近傍性状計測装置と、
計測された泥土圧と計測された切羽近傍の変位と計測された切羽近傍の間隙水圧とに基づいて地盤の変形特性を解析する解析部と、
解析された変形特性に基づいて、管理土圧を設定する設定部と、
を備える、管理土圧の設定システム。
【請求項１０】
前記トンネル掘進機の停止時に、前記泥土圧変化手段によって前記チャンバー内の泥土圧が減圧されることで、前記解析部によって地盤の変形から主働土圧が求められるようになっている、請求項９に記載された、管理土圧の設定システム。
（【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、トンネルボーリングマシン等を含むトンネル掘進機において機内から、切羽近傍の変位、切羽近傍の土圧、切羽近傍の間隙水圧、チャンバー内の圧力、及び／又は、チャンバー内の間隙水圧、を含む切羽近傍性状を計測するための切羽近傍性状計測装置に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、シールド工事においては、地上からのボーリング孔を利用した傾斜計等でシールドマシン前方や周辺の地盤変形を計測している。この場合、地上の環境条件により道路規制が発生したり、土被りの問題から任意の箇所での計測が行えなかったりする場合が多く発生している。本発明は、任意の位置において切羽近傍（例えば前方）の変位、土圧、及び／又は、間隙水圧を含む、切羽近傍性状を直接計測する装置に関するものである。
【０００３】
ここにおいて、本発明で言う「切羽近傍」とはシールド機カッタヘッドと接する切羽面、切羽前方（１Ｄ程度）、及び、シールド外周の外側（１Ｄ程度）の範囲を意味するものとするが（Ｄ：掘削外径）、特に、切羽及び切羽前方（１Ｄ程度）の性状を計測できることが好ましい。
【０００４】
例えば、トンネル掘進機のうち土圧式シールドにおいて、適正なチャンバー内の圧力管理が行われていれば、切羽が大きく変位することはなく、結果的に周辺地盤の変位を抑制できる。従来の土圧式シールドにおけるチャンバー内泥土圧の管理手法には、以下に示す１）の手法と２）の手法がある。
【０００５】
１）事前の土質調査により推定される対象地盤の土質定数（φ、Ｃ、γ等）、地下水位や上載荷重から土圧の算定式を用いて、主働土圧、受働土圧や静止土圧などを算定し、その数値を基に、チャンバー内泥土圧の上限値と下限値を設定して管理する方法（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
２）シールドの停止時に測定される停止時チャンバー内泥土圧を基に、管理土圧を設定する方法（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１２－２３３３７２号公報
「シールドトンネル工事の安全・安心な施工に関するガイドライン」シールドトンネル施工技術検討会、令和３年１２月、Ｐ．１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
手法１）の課題：
事前の土質調査は通常ボーリングにより実施されるが、その頻度は路線延長に対して２００ｍ間隔程度で行われることが多い。したがって、その間で土質条件等が変化する場合などには、適正な管理圧力を算定できないことがある。また、土圧の算定式自体が理論的なものであることから、必ずしも実際の地盤の土圧を正確に算定できているとは限らない。
【０００９】
また、シールド掘進路線は、地上が道路設備等に計画されることがほとんどであり、地上からのボーリングや計測手段を実現させる作業を行うためには、道路規制が伴うことから、密な頻度で切羽近傍地盤の変状計測作業を行うことができない。また、都心部における計画深さは大深度となるほか、地上との中間部に供用中のトンネル構造物やライフラインが存在することが多く、物理的に実施できないこともある。
【００１０】
さらに、ボーリングによる計測手段でシールドマシン前面の変位計測を行う場合は、シールドマシンが測定位置に到達する前に測定機を回収する必要があるため、掘進を一時中断する必要がある。また、ボーリング孔が水路となって泥水の奮発等の弊害が発生するおそれもある。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許