JP2000265792A - Transfer control method for spraying device in tunneling work - Google Patents
Transfer control method for spraying device in tunneling workInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、全断面掘削機など
のトンネル施工機械を用いたトンネル掘削において、前
記全断面掘削機による掘削直後に掘削壁面に対してコン
クリート、モルタルなどを吹付けする吹付け装置の移動
制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blower for spraying concrete, mortar or the like on a wall of a digging immediately after digging by a digger with a full-section excavator. The present invention relates to a movement control method of a mounting device.
【0002】[0002]
【従来の技術】たとえば、山岳トンネルでは地山中に挿
入したロックボルトと掘削壁面に沿って施工した吹付け
コンクリートとを主たる支保部材とするNATM(New A
ustrian Tunnelling Methed)工法が主流となっている。2. Description of the Related Art For example, in a mountain tunnel, a NATM (New A) having rock bolts inserted into the ground and shotcrete constructed along excavation walls as main support members is used.
ustrian Tunnelling Methed) method is the mainstream.
【0003】トンネルの掘削方法には、全断面掘削およ
びトンネル断面を上下に分割しトンネル上部半断面、下
部半断面の順に併進して掘削を行うベンチカット工法等
の爆薬によって掘削を行う発破掘削工法、TBM(Tunne
l Boring Machine) と呼ばれる全断面掘削機を用いるT
BM工法、さらにはブーム先端にカッター部を持ち、こ
のカッターブーム操作によって断面を掘削する自由断面
掘削機を用いた機械掘削工法など各種の方法が存在する
が、いずれにしても掘削壁面の支保に際しては、鋼アー
チ部材を主たる支保材とする在来工法に代えて前述した
ロックボルトと吹付けコンクリートとを支保材とするN
ATM工法が盛んに用いられている。[0003] The tunnel excavation method includes a blasting excavation method in which a full-section excavation and a bench-cut construction method of dividing the tunnel section into upper and lower parts and excavating in parallel in the order of the upper half section and the lower half section of the tunnel are performed. , TBM (Tunne
l Boring Machine)
There are various methods such as the BM method and the mechanical excavation method using a free-section excavator that excavates a section by operating the cutter boom. Uses a rock bolt and shotcrete as support materials instead of the conventional method using steel arch members as the main support material.
The ATM method is actively used.
【0004】従来より、前述の吹付けコンクリート工事
は、移動可能なクローラ式、タイヤ式またはレール式等
の移動台車等に吹付けノズルを保持するブームを取付
け、このブーム操作によって吹付けノズルを操作するよ
うにした吹付けロボットを用いたり、或いはノズルホー
スを作業員が直接手に持って吹付け作業を行っていた。Conventionally, in the above-described spray concrete work, a boom for holding the spray nozzle is mounted on a movable crawler type, tire type or rail type movable carriage, and the spray nozzle is operated by this boom operation. The spraying robot has been used to perform the spraying operation, or the operator has to directly carry the nozzle hose with the nozzle hose.
【0005】一般的にコンクリートの吹付け作業では、
吹付け面に対して吹付けノズルを垂直に保持するととも
に、吹付け面との間の距離も経験的にリバウンドの少な
くなる適正な距離に保持した状態でコンクリートの吹付
けを行うと、吹付け終えたコンクリートを吹き飛ばすこ
となく、かつ付着も良好であることが知られている。[0005] Generally, in the concrete spraying operation,
When spraying concrete while holding the spray nozzle perpendicular to the spray surface and maintaining the distance to the spray surface empirically at an appropriate distance that reduces rebound, It is known that the finished concrete is not blown off and has good adhesion.
【0006】しかしながら、従来のブーム操作による吹
付けロボットの場合には、複数の関節部を油圧シリンダ
等によって屈曲制御し吹付け位置を確保するようにして
いたため、吹付けノズルをアーチ状の掘削壁面に対して
常に垂直にかつ一定の到達距離に保持することが困難で
あった。However, in the case of a conventional spraying robot operated by a boom, a plurality of joints are controlled to bend by a hydraulic cylinder or the like to secure a spraying position. It is difficult to always maintain a perpendicular and constant reach distance to the object.
【0007】他方、近年はトンネル施工の自動化、引い
ては吹付け作業の自動化に向けて吹付けロボットを遠隔
操作する試みも行われているが、従来の多関節型の吹付
けロボットの場合には、操縦箇所が多いためかなりの熟
練を要しないと遠隔操作が難しいなどの問題もあった。[0007] On the other hand, in recent years, attempts have been made to remotely control a spraying robot for automation of tunnel construction and, consequently, automation of spraying work. However, there were also problems such as remote control being difficult without considerable skill because there were many control points.
【0008】以上のような吹付け作業の問題点に鑑み、
本願出願人は、先の特願平10−297414号におい
て、トンネル周方向壁面より内側にほぼ一定の離間距離
をおいてトンネル周方向に沿って形成された走行レール
面を有しかつトンネル長手方向に沿って移動自在とされ
る周方向レール部材と、この周方向レール部材に搭載さ
れ前記走行レール面に沿ってトンネル周方向回りに走行
自在とされる吹付け装置を提案した。この吹付け装置に
よれば、吹付け面に対して常に垂直にかつ一定の離間距
離を保持したまま吹付けを行うことができるようにな
る。また、掘削機に直接、または掘削機と後方の後続台
車とを接続するズリ搬送設備などの接続設備に対して取
り付け、掘進直後に壁面に対して吹付けが行えるように
なり、一次支保または覆工体を迅速かつ早期に完成させ
ることができる。さらに、吹付け装置の操縦に当たって
も、周方向レール部材に沿った吹付けノズル保持装置の
移動制御のみで良いため熟練を要することなく誰にでも
容易に遠隔操作が可能になるなどの効果がもたらされる
ようになる。In view of the above-mentioned problems of the spraying operation,
The applicant of the present application has disclosed in Japanese Patent Application No. 10-297414 that a traveling rail surface formed along the tunnel circumferential direction at a substantially constant separation distance inside the tunnel circumferential wall surface and extending in the tunnel longitudinal direction. And a spray device mounted on the circumferential rail member and capable of running around the tunnel circumferential direction along the running rail surface. According to this spraying device, it is possible to perform the spraying while always maintaining the vertical distance to the spraying surface and a fixed separation distance. In addition, it can be attached directly to the excavator or to connection equipment such as a shear transfer facility that connects the excavator and the succeeding bogie in the rear, so that spraying can be performed on the wall immediately after excavation. The construction can be completed quickly and early. Furthermore, even when operating the spraying device, it is only necessary to control the movement of the spraying nozzle holding device along the circumferential rail member, so that remote control can be easily performed by anyone without skill. Will be able to
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その後
に本願出願人が前記トンネル吹付け装置を用いたTBM
施工の実現化に向けてさらに開発を進めて行く過程で、
種々の問題が生じた。具体的には、上記トンネル吹付け
装置は同明細書でも示されるように、TBM本体と、こ
のTBM本体の後方側に設けられる後続台車とを接続し
ているベルトコンベア、集塵装置等の接続設備に対して
設けるようにしたが、TBMはスラストジャッキの伸縮
を繰り返すことにより、1サイクル掘進毎に所謂スラス
ト推進によって掘進するため、吹付け装置の位置がTB
Mの掘進によって変化してしまい、吹付け開始位置と自
己位置との関係が不明になってしまう問題や、TBMの
停止時(後胴前進時および掘進準備時)に吹付けを行う
場合には吹付け装置の前進速度を単独で制御すれば足り
るが、掘進に併行して吹付けを行う場合には、TBMに
従って吹付け装置の相対位置が変化するため、TBMの
掘進に影響されずに一定速度で吹付けを行う制御の問題
や、さらにはTBMのテールと吹付け装置との干渉の問
題などが発生する。However, after that, the applicant of the present invention disclosed a TBM using the above-mentioned tunnel spraying device.
In the process of further developing for the realization of construction,
Various problems have arisen. More specifically, as shown in the same specification, the above-mentioned tunnel spraying device connects a belt conveyor, a dust collecting device, and the like that connect the TBM main body and a subsequent truck provided on the rear side of the TBM main body. The TBM is excavated by so-called thrust propulsion every cycle excavation by repeatedly expanding and contracting the thrust jack.
In the case of the problem that the relationship between the spray start position and the self-position becomes unclear due to the change due to the excavation of M and the case where the spray is performed when the TBM is stopped (when the rear trunk is advanced and the excavation is prepared). It is sufficient to control the forward speed of the spraying device alone, but when performing spraying in parallel with excavation, the relative position of the spraying device changes in accordance with the TBM, so that it is constant without being affected by excavation of the TBM. Problems such as control of spraying at a speed and problems of interference between the tail of the TBM and the spray device occur.
【0010】そこで本発明の主たる課題は、TBMなど
のトンネル施工機械に対して直接的に、またはトンネル
施工機械と共に一体的に移動する付帯設備に間接的に、
トンネル施工機械の前進に従って移動する条件の下で取
り付けられた、単独で位置制御可能な吹付け装置におい
て、トンネル施工機械の前進による影響を相殺して掘削
壁面に対して設定速度にて、かつ吹付け不良個所を無く
して均一にコンクリート、モルタルなどの吹付材を吹付
けするようにするとともに、トンネル施工機械との干渉
や離れ過ぎを未然に防止すること等にある。Therefore, a main object of the present invention is to directly apply to a tunnel construction machine such as a TBM or indirectly to ancillary equipment that moves integrally with the tunnel construction machine.
A spraying device that is installed under conditions that move in accordance with the advancement of the tunneling machine and that can be controlled independently. The purpose is to uniformly spray a blasting material such as concrete or mortar by eliminating defective parts, and to prevent interference with a tunnel construction machine or excessive separation.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、トンネル施工機械またはトンネル施工機械
と共に一体的に移動する付帯設備に対して、トンネル施
工機械の前進に従って移動する条件の下で取り付けられ
た、少なくともトンネル長手方向およびトンネル周方向
に単独で位置制御可能とされる吹付け装置の移動制御方
法であって、前記トンネル施工機械の少なくともヘッド
位置情報および前進速度情報をリアルタイムで取得する
とともに、前記吹付け装置の位置情報をリアルタイムで
取得し、前記トンネル施工機械の前進時において、トン
ネル施工機械の前進速度と吹付け装置の前進速度とを加
算した速度が、当初設定した吹付け面に対する設定速度
になるように前記吹付け装置の前進速度を制御するよう
にしたことを特徴とするものである。本吹付け装置の移
動制御方法は、トンネル施工機械が全断面掘削機である
場合が最も一般的とされるが、トンネル施工機械が移動
式ガントリーである場合にも適用が可能である。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a tunnel construction machine or ancillary equipment which moves integrally with the tunnel construction machine under a condition that the tunnel construction machine moves in accordance with the advance of the tunnel construction machine. A method for controlling the movement of a spraying device that can be independently controlled at least in the longitudinal direction of the tunnel and in the circumferential direction of the tunnel, wherein at least head position information and advance speed information of the tunnel construction machine are obtained in real time. In addition, the position information of the spraying device is acquired in real time, and when the tunneling machine is moving forward, the speed obtained by adding the forward speed of the tunneling machine and the moving speed of the spraying device is the initially set spraying speed. The forward speed of the spraying device is controlled so as to reach a set speed for the surface. It is intended to. The movement control method of the spraying device is most commonly used when the tunnel construction machine is a full-section excavator, but can also be applied when the tunnel construction machine is a mobile gantry.
【0012】また、前記吹付け装置としては、トンネル
周方向壁面より内側にほぼ一定の離間距離をおいてトン
ネル周方向に沿って形成された走行レール面を有しかつ
トンネル長手方向に沿って移動自在とされる周方向レー
ル部材と、この周方向レール部材に搭載され前記走行レ
ール面に沿ってトンネル周方向回りに走行自在とされる
吹付け装置である場合がトンネル長手方向の移動制御お
よびトンネル周方向の移動制御が容易とされ、吹付け装
置例としては最も好適とされるが、アーム式吹付けロボ
ットであってもアーム先端に保持される吹付けノズル
(吹付け装置に相当)の位置制御を前記移動制御条件の
下で行うことによりトンネル施工機械の前進に影響され
ることなく吹付けが行えるようになる。Further, the spraying device has a running rail surface formed along the circumferential direction of the tunnel at a substantially constant distance inside the wall surface in the circumferential direction of the tunnel, and moves along the longitudinal direction of the tunnel. A circumferential rail member that can be freely moved, and a spraying device that is mounted on the circumferential rail member and that can freely travel around the tunnel circumferential direction along the traveling rail surface. It is easy to control the movement in the circumferential direction and is most suitable as an example of the spraying device. However, even in the case of an arm type spraying robot, the position of the spraying nozzle (corresponding to the spraying device) held at the tip of the arm By performing the control under the above-described movement control conditions, the spray can be performed without being affected by the advance of the tunnel construction machine.
【0013】トンネル施工機械が全断面掘削機である場
合において、前記ヘッド位置情報およびテール位置情報
は、全断面掘削機内に1つ以上の視準ターゲットとジャ
イロコンパスとの組合せ、または2つ以上の視準ターゲ
ットの組合せにより設置するとともに、全断面掘削機の
後方側に光波測距儀を配設することにより求め、かつ掘
進速度情報はスラストジャッキの伸長速度を計測するこ
とにより求めるようにすればよい。また、前記吹付け装
置の位置情報は、全断面掘削機のヘッド位置情報から全
断面掘削機との相対的位置関係に基づいて求めた吹付け
装置走行範囲内の基準位置座標と、吹付け装置をトンネ
ル長手方向に沿って移動させるモータに取り付けたロー
タリーエンコーダによる移動距離計測とから求めること
ができる。[0013] When the tunnel construction machine is a full-section excavator, the head position information and the tail position information are stored in the full-section excavator in a combination of one or more collimating targets and a gyrocompass, or two or more combinations. If it is installed by the combination of collimating targets, it can be obtained by arranging an optical distance meter behind the excavator, and the excavation speed information can be obtained by measuring the extension speed of the thrust jack. Good. Further, the position information of the spraying device includes a reference position coordinate in a travel range of the spraying device obtained from the head position information of the full-section excavator based on a relative positional relationship with the full-section excavator; Can be obtained by measuring the moving distance by a rotary encoder attached to a motor that moves the motor along the longitudinal direction of the tunnel.
【0014】一方、吹付けは原則的に1サイクル掘進毎
に行うこととし、前回の吹付け終了座標位置を記憶する
とともに、トンネル施工機械の位置情報の取得に基づい
て吹付け装置座標を補正することにより、トンネル施工
機械の前進による吹付け装置の位置変化があっても前回
の吹付け終了座標位置から吹付けを開始できるようにす
る。トンネル施工機械と共に移動する条件の下で取り付
けられた吹付け装置であっても、未吹付け箇所などの不
連続部分を無くしてトンネル長手方向に亘って均一に吹
付けを行うことが出来るようになる。On the other hand, spraying is basically performed every one cycle excavation, and the last spraying end coordinate position is stored, and the spraying device coordinates are corrected based on the acquisition of the position information of the tunnel construction machine. Thus, even if the position of the spraying device changes due to the advance of the tunnel construction machine, the spraying can be started from the previous spraying end coordinate position. Even with a spray device installed under conditions that move with the tunnel construction machine, it is possible to eliminate the discontinuous parts such as unsprayed parts and spray uniformly over the longitudinal direction of the tunnel Become.
【0015】他方、トンネル施工機械との相対的位置関
係の確保、すなわち異常な接近および衝突を防止すると
ともに、トンネル施工機械の前進が進みすぎて吹付けが
追いつかないような場合には、次回の吹付け時に吹付け
装置を最後部に移動しても前回の吹付け終了位置に戻れ
ないことも予想されるため、トンネル施工機械のテール
位置情報を取得するとともに、前記吹付け装置の位置情
報との比較をリアルタイムで行い、トンネル施工機械と
吹付け装置との異常接近を防止するとともに、全断面掘
削機の離れ過ぎを防止するようにするのが望ましい。On the other hand, when the relative positional relationship with the tunnel construction machine is ensured, that is, abnormal approach and collision are prevented, and when the tunnel construction machine advances too much to keep up with the spraying, the next time Since it is also expected that even if the spray device is moved to the rearmost portion at the time of spraying, it is not possible to return to the previous spray ending position, the tail position information of the tunnel construction machine is obtained, and the position information of the spray device and It is desirable to make a comparison in real time to prevent the tunnel construction machine and the spraying device from approaching abnormally and to prevent the full-section excavator from being too far away.
【0016】なお、本発明における「吹付け」には、一
般的なモルタルやコンクリート吹付けの他、これらを利
用した各種覆工材料の吹付けを含むものである。The term "spraying" in the present invention includes not only general mortar and concrete spraying but also spraying of various lining materials using these.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0018】〔装置構成〕図1は本発明に係る吹付け装
置1をTBMに適用した場合の全体図であり、図2は本
発明に係る吹付け装置1の側面図、図3はその正面図で
ある。[Apparatus Configuration] FIG. 1 is an overall view when a spraying device 1 according to the present invention is applied to a TBM, FIG. 2 is a side view of the spraying device 1 according to the present invention, and FIG. FIG.
【0019】吹付け装置1(以下、単に吹付け装置とい
う。)は、図1に示されるように、地山を掘削するTB
M2と、このTBM2の後方に続く後続台車5と、これ
らTBM2と後続台車5とを接続する接続設備(本発明
にいう付帯設備を構成する。)、具体的には後述のズリ
等搬送設備11を支持体として設けられ、TBM2の掘
進に追従しながら例えば円形に掘削された壁面に対し順
次吹付材を吹付けするものである。As shown in FIG. 1, a spraying device 1 (hereinafter simply referred to as a spraying device) is a TB for excavating a ground.
M2, a trailing truck 5 following the rear of the TBM 2, and a connection facility for connecting the TBM 2 and the trailing truck 5 (constituting an additional facility referred to in the present invention), and specifically, a transfer facility 11 for slips and the like described later. Is provided as a support, and a spraying material is sequentially sprayed on, for example, a circularly excavated wall surface while following the excavation of the TBM 2.
【0020】まず、TBM2は、トンネル長手方向に前
胴2Aと、中胴2Bと、後胴2Cとに分かれており、接
合点は屈曲可能となっている。前記中胴2Bは前胴2A
から延在される胴体部分と、後胴2Cの前端部から延在
される胴体部分との重なり部分となりTBM2が長手方
向に伸縮自在となっている。前記前胴2Aの後端部と後
胴2Cの前端部との間には複数本のスラストジャッキ3
6,36…が設けられ、前胴前進時には後胴2Cのメイ
ングリッパ34,34…を拡張しトンネル坑壁に固定し
た状態で前記スラストジャッキ36,36…を伸長し、
後胴前進時にはメイングリッパ34,34…の支持を開
放するとともに、前胴2Aのフロントグリッパ35,3
5…を拡張してトンネル坑壁に固定した状態で前記スラ
ストジャッキ36,36…を収縮させることにより、前
胴2Aと後胴2Cとが交互に前進を繰り返すようになっ
ている。所謂、スラスト推進である。First, the TBM 2 is divided into a front trunk 2A, a middle trunk 2B, and a rear trunk 2C in the longitudinal direction of the tunnel, and the junction is bendable. The middle body 2B is the front body 2A
And a body portion extending from the front end of the rear trunk 2C, and the TBM 2 is stretchable in the longitudinal direction. A plurality of thrust jacks 3 are provided between the rear end of the front trunk 2A and the front end of the rear trunk 2C.
Are provided, and when the front body is advanced, the thrust jacks 36, 36 are extended while the main grippers 34, 34 of the rear body 2C are extended and fixed to the tunnel well wall.
When the rear body is advanced, the support of the main grippers 34, 34... Is released, and the front grippers 35, 3 of the front body 2A are released.
By contracting the thrust jacks 36 in a state in which the thrust jacks 36 are fixed to the tunnel pit wall, the front trunk 2A and the rear trunk 2C alternately repeat the forward movement. So-called thrust propulsion.
【0021】一方、前記前胴2Aの前面には複数のカッ
タを備えるカッタヘッド32が回転自在に設備され、こ
のカッタヘッド32の内部には掘削土砂取り込み用のチ
ャンバ33が形成されている。この土砂取り込み用チャ
ンバ33に接続してベルトコンベアを内蔵するガーダ1
1Aがトンネル後方側に延長され、掘削された土砂を坑
外に搬出するようになっている。前記ガーダ11Aの下
面側にはTBM2の後方部位置を吸込み口として後方側
に連続する集塵装置11Bが一体的に設けられている。
本例では前記ガーダ11Aおよび集塵装置11Bが一体
としてズリ等搬送設備11を構成している。On the other hand, a cutter head 32 having a plurality of cutters is rotatably provided on the front surface of the front trunk 2A. Inside the cutter head 32, a chamber 33 for taking in excavated earth and sand is formed. Girder 1 with built-in belt conveyor connected to this sediment intake chamber 33
1A is extended to the rear side of the tunnel so that the excavated earth and sand is carried out of the mine. On the lower surface side of the girder 11A, a dust collecting device 11B is provided integrally with the rear side of the TBM 2 as a suction port.
In the present embodiment, the girder 11A and the dust collecting device 11B integrally constitute a transfer equipment 11 such as a shear.
【0022】一方、吹付け装置1は、図3に示されるよ
うに、前記ズリ等搬送設備11の集塵装置11Bの下面
に対して、開口を内側に向けて配設された左右一対の溝
型レール13A、13Bをトンネル長手方向に沿って固
設し、この溝型レール13A、13Bの溝内にローラを
嵌合させトンネル長手方向に沿って移動自在とされる走
行基体14を設け、この走行基体14の下面側に設けら
れた垂下ブラケット15によって周方向レール部材3が
固定支持され、この周方向レール部材3に対して走行自
在に搭載されている。On the other hand, as shown in FIG. 3, the spraying device 1 has a pair of left and right grooves disposed with their openings facing inward with respect to the lower surface of the dust collecting device 11B of the shearing or other conveying equipment 11. Mold rails 13A, 13B are fixed along the longitudinal direction of the tunnel, a roller is fitted into the grooves of the groove-shaped rails 13A, 13B, and a traveling base 14 which is movable along the longitudinal direction of the tunnel is provided. The circumferential rail member 3 is fixedly supported by a hanging bracket 15 provided on the lower surface side of the running base 14, and is mounted on the circumferential rail member 3 so as to run freely.
【0023】前記周方向レール部材3は、トンネル周方
向壁面Hより内側にほぼ一定の離間距離をおいた円軌跡
線に沿って走行体たる前記吹付け装置1をトンネル周方
向に沿って走行させるためのもので、本例ではリング状
に加工されたレール部材が用いられている。なお、本例
では掘削断面形状が円形であるTBM2に対する適用例
を示したため、周方向レール部材3も円形状としたが、
たとえば複合円断面のトンネルの場合には、この複合ト
ンネル断面形状に合わせてその相似縮小形状に加工され
た周方向レール部材が用いられる。The circumferential rail member 3 causes the spraying device 1 as a running body to travel along the circumferential direction of the tunnel along a circular locus line having a substantially constant separation distance inside the tunnel circumferential wall surface H. In this example, a rail member processed into a ring shape is used. In addition, in this example, since the application example to the TBM 2 whose excavation cross-sectional shape was circular was shown, the circumferential rail member 3 was also circular.
For example, in the case of a tunnel having a compound circular cross section, a circumferential rail member processed into a similar reduced shape according to the compound tunnel cross-sectional shape is used.
【0024】また前記周方向レール部材3は、吹付け作
業をトンネル長手方向の所定範囲に亘って連続的に行え
るようにトンネル長手方向に沿って移動可能となってい
る。図2に示されるように、溝型レール13A、13B
の前側端部と後側端部とにそれぞれスプロケット18
A、18Bを支持するスプロケットブラケット16A、
16Bを配設固定するとともに、走行基体14の前側お
よび後側にそれぞれギヤ固定具17A、17Bを固定
し、前記ギヤ固定具17Aに一端を固定したチェーン1
9を前記スプロケット18A、18Bを回して他方のギ
ア固定具17Bに連結固定し、かつ一方のスプロケット
ブラケット16Bの下面側にモータ支持台21を固定支
持し、これに固定支持された縦行用モータ20の原動ス
プロケット20aと前記スプロケット18Bとの間に伝
動チェーン22を巻回し、縦行用モータ20の原動軸を
正逆方向に夫々回転させることによって走行基体14と
共に周方向レール部材3をトンネル長手方向に移動可能
としている。本例では、前記走行基体14は溝型レール
13A、13Bに沿ってTBM2の1サイクル掘進距離
(1200mm)の2倍程度の距離、具体的には2500
mmの範囲に亘って走行自在となっている。The circumferential rail member 3 is movable in the longitudinal direction of the tunnel so that the spraying operation can be performed continuously over a predetermined range in the longitudinal direction of the tunnel. As shown in FIG. 2, the grooved rails 13A, 13B
Sprockets 18 at the front end and the rear end of
A, sprocket bracket 16A supporting 18B,
A chain 1 in which the gears 16B are arranged and fixed, gear fixings 17A and 17B are fixed to the front side and the rear side of the running base 14, respectively, and one end is fixed to the gear fixings 17A.
9 is connected to and fixed to the other gear fixing member 17B by rotating the sprockets 18A and 18B, and the motor support 21 is fixedly supported on the lower surface side of one sprocket bracket 16B, and the longitudinal motor fixed and supported by this The driving chain 22 is wound between the driving sprocket 20a of the motor 20 and the sprocket 18B, and the driving shaft of the traversing motor 20 is rotated in the forward and reverse directions, so that the circumferential rail member 3 and the traveling base 14 are moved in the longitudinal direction of the tunnel. It is possible to move in the direction. In this example, the traveling base 14 is about twice as long as the one-cycle excavation distance (1200 mm) of the TBM 2 along the groove-shaped rails 13A and 13B, specifically 2500.
It can run freely over the range of mm.
【0025】前記周方向レール部材3に搭載される吹付
け装置1は、詳細には図4および図5に示されるよう
に、装置本体23の走行部に、周方向レール部材3の内
面側に接触する駆動ピニオンギア24と、周方向レール
部材3の外面側に接触する押えローラ25A、25Bと
を備え、周方向レール部材3を前記駆動ピニオンギア2
4と押えローラ25A、25Bとによって周方向レール
部材3を挟み付けることによって支持されるようになっ
ており、前記駆動ピニオンギア24と周方向レール部材
3の内面に形成されたラックギア3aとが歯合し、旋回
用モータ26によって前記駆動ピニオンギア24が回転
されることによって周方向レール部材3に沿って移動自
在となっている。As shown in detail in FIGS. 4 and 5, the spraying device 1 mounted on the circumferential rail member 3 is mounted on the running portion of the device main body 23 and on the inner surface side of the circumferential rail member 3. The driving pinion gear 24 includes a driving pinion gear 24 that comes into contact with the driving pinion gear 2, and pressing rollers 25 </ b> A and 25 </ b> B that contact the outer surface of the circumferential rail member 3.
4 and the pressing rollers 25A, 25B, so that the circumferential rail member 3 is supported by being sandwiched between the driving pinion gear 24 and the rack gear 3a formed on the inner surface of the circumferential rail member 3. At the same time, the drive pinion gear 24 is rotated by the turning motor 26 so as to be movable along the circumferential rail member 3.
【0026】吹付けノズル40を保持するノズルホルダ
28は、吹付け角制御用シリンダ27によって後端が支
持され、吹付けノズル40の吹付け角度を任意角度に調
整できるようになっているとともに、ノズルホルダ28
の後方上面には揺動杆29が上方側に突出して設けられ
ており、モータ29によって回転されるギア31の回転
運動を前記揺動杆29の直進往復動作に変換することに
よってノズルホルダ28を連続的に揺動動作させ、吹付
け装置1の1ライン走行によって吹付材を所定幅Sで吹
付けできるようになっている。前記走行基体14の後側
上部位置には前記吹付けノズル40に接続される吹付け
材供給ホース39を支持するホース支持フレーム37が
配設され、さらに前記走行基体14の上方側でかつ周方
向レール部材3の内側には、吹付け材のリバウンドがズ
リ等搬出設備11に付着するのを防止するために略円筒
状の防護カバー38が設けられている。The rear end of the nozzle holder 28 holding the spray nozzle 40 is supported by a spray angle control cylinder 27 so that the spray angle of the spray nozzle 40 can be adjusted to an arbitrary angle. Nozzle holder 28
A swinging rod 29 is provided on the rear upper surface of the nozzle holder 28 so as to protrude upward, and converts the rotational movement of the gear 31 rotated by the motor 29 into the rectilinear reciprocating operation of the swinging rod 29 to thereby move the nozzle holder 28. The oscillating operation is continuously performed, and the blasting material can be sprayed at a predetermined width S by running the blasting device 1 on one line. A hose support frame 37 that supports a blowing material supply hose 39 connected to the spray nozzle 40 is disposed at an upper rear position of the traveling base 14. A substantially cylindrical protective cover 38 is provided inside the rail member 3 in order to prevent the rebound of the blasting material from attaching to the carry-out equipment 11 such as shears.
【0027】上記吹付け装置1に対しては、レーザー距
離測定器6が設けられ、吹付け作業に併行して吹付け厚
測定が行えるようになっている。前記レーザー距離測定
器6は、詳細には図6及び図7に示されるように、レー
ザー発射口42aを開口とする収納函体42内にレーザ
ー測距儀43を収納するとともに、エアシリンダ44に
よって任意時に前記レーザー発射口42aを蓋体45に
よって開閉自在としたものである。また、前記収納函体
42の後部側にエア流入口42bを設けるとともに、エ
ア供給ホース46aを接続して、少なくとも距離測定中
は収納函体42内にエアを供給するようにしている。供
給されたエアは、前記レーザー発射口部42aより外部
に流出する空気流れとなってリバウンドによって飛散し
たコンクリート・モルタル粉塵や塵埃が収納函体42の
内部に侵入するのを防止するようになっている。これに
より、レーザー測距儀43による計測が常に良好な状態
で行われるようになる。The spraying device 1 is provided with a laser distance measuring device 6 so that the spraying thickness can be measured in parallel with the spraying operation. As shown in detail in FIGS. 6 and 7, the laser distance measuring device 6 stores a laser range finder 43 in a storage box 42 having a laser emission port 42 a as an opening, and an air cylinder 44. The laser emission port 42a can be freely opened and closed by a lid 45 at any time. An air inlet 42b is provided on the rear side of the storage box 42, and an air supply hose 46a is connected to supply air into the storage box 42 at least during distance measurement. The supplied air becomes an air flow flowing out of the laser emitting port 42a and prevents the concrete / mortar dust and dust scattered by the rebound from entering the inside of the storage box 42. I have. Thus, the measurement by the laser range finder 43 is always performed in a good state.
【0028】前記エアシリンダ44およびエア流入口4
2bに対するエア供給は、エア供給元ホース46を途中
で2つに分岐させ、一方のエア供給ホース46aを前記
エア流入口42bに接続し、他方のエア供給ホース46
bをエアシリンダ44に接続するようにし、それぞれの
エア供給路中間に設けた電磁弁47a、47bによりエ
ア供給・エア停止が制御されるようになっている。な
お、前記エアシリンダ44は内設されたスプリング44
aによってピストン44bが外方に付勢された構造のシ
リンダであり、エアを供給しスプリング44aを収縮さ
せることにより蓋体45の閉鎖が行われるようになって
いる。蓋45の開閉制御としては、たとえば吹付け作業
時や水洗い作業時にはエアを供給することにより蓋45
を閉めるようにすれば、リバウンドしたモルタルやコン
クリートが収納函体42内部に流入するのを完全に防止
できるようになる。The air cylinder 44 and the air inlet 4
2b, the air supply source hose 46 is branched into two in the middle, one air supply hose 46a is connected to the air inlet 42b, and the other air supply hose 46
b is connected to the air cylinder 44, and the supply and stop of air are controlled by solenoid valves 47a and 47b provided in the middle of the respective air supply passages. The air cylinder 44 is provided with an internal spring 44.
This is a cylinder having a structure in which the piston 44b is urged outward by a, and the lid 45 is closed by supplying air and contracting the spring 44a. The opening / closing control of the lid 45 is performed, for example, by supplying air during spraying or washing.
Is closed, it is possible to completely prevent the rebound mortar or concrete from flowing into the storage box 42.
【0029】実際の吹付け厚測定に当たっては、図8に
示されるように、先ず測定断面毎に測定角度ピッチを制
御器に入力しておき、吹付け前に掘削完了後の素掘面に
対して前記吹付け装置1をトンネル周回りに旋回させて
前記測定角度ピッチ位置で停止させてトンネル周回りに
沿った素掘面の形状計測を行うか、または旋回移動させ
ながら素掘面の形状計測を行うようにする。旋回移動さ
せながら形状計測を行う場合には、測点間隔を小さく設
定する事により実際の断面形状に近似した断面形状デー
タが得られるようになるとともに、多くの計測点を短時
間に計測できるようになる。In the actual spray thickness measurement, as shown in FIG. 8, first, a measurement angle pitch is input to the controller for each measurement section, and before the spraying, the blank surface after the excavation is completed is measured. The spraying device 1 is turned around the tunnel circumference and stopped at the measurement angle pitch position to measure the shape of the digging surface along the circumference of the tunnel, or the shape measurement of the digging surface while turning is performed. To do. When performing shape measurement while turning, by setting the measurement point interval small, it is possible to obtain cross-sectional shape data similar to the actual cross-section shape, and to be able to measure many measurement points in a short time become.
【0030】この素掘計測データは、コンピューター5
0に送られた後、データ処理が行われ、図9に示される
ように、コンピューターモニタ50A上に素掘形状線5
1として描画されるとともに、この素掘形状線51に基
づいてその内側に設計吹付け形状線52が描画されるよ
うになっている。また、吹付け装置1の位置も同時にコ
ンピューターモニタ50A上に表示されるようになって
いる。The mining measurement data is stored in a computer 5
0, data processing is performed, and as shown in FIG.
In addition to the drawing 1, a design spraying shape line 52 is drawn based on the unearthed shape line 51. Further, the position of the spraying device 1 is also displayed on the computer monitor 50A at the same time.
【0031】上記素掘形状計測が完了したならば、次い
で吹付け装置1を稼働しコンクリート、モルタル等の吹
付け作業を開始する。吹付け途中の任意段階または吹付
け完了段階で素掘面の計測位置と同角度位置で吹付け面
に対する現吹付け厚測定を行う。この形状計測データは
前記素掘形状計測と同様にコンピューター50によって
データ処理され、コンピューターモニタ50A上に現吹
付け厚形状線53として描画される。After the completion of the underground shape measurement, the spraying device 1 is operated to start the spraying operation of concrete, mortar and the like. At an arbitrary stage during the spraying or at the stage where the spraying is completed, the current spray thickness measurement is performed on the sprayed surface at the same angle position as the measurement position of the unearthed surface. This shape measurement data is subjected to data processing by the computer 50 in the same manner as the above-described underground shape measurement, and is drawn as the current sprayed thick shape line 53 on the computer monitor 50A.
【0032】操縦者は、コンピューターモニタ50A上
に表示された3本の形状線、すなわち素掘形状線51,
設計吹付け厚形状線52および現吹付け厚形状線53に
より現吹付け状況を把握することができるようになる。The operator operates the three shape lines displayed on the computer monitor 50A, that is, the digging shape lines 51,
The current spraying status can be grasped from the design spraying thickness profile line 52 and the current spraying thickness profile line 53.
【0033】図9に示されるように、吹付け作業のほぼ
完了時点で、設計吹付け厚に対して余掘、剥落などの不
連続箇所が存在するため、部分的に吹付け厚が足らない
ような状況が生じているならば、コンピューターモニタ
50A上に描画された設計吹付け厚形状線52と現吹付
け厚形状線53とを比較しながら設計吹付け厚に足らな
いエリア部分を増厚するように吹付け装置1を移動制御
して吹付けを行い、トンネル周方向の全周に亘って設計
吹付け厚通りにコンクリートまたはモルタル等の吹付け
作業を行う。As shown in FIG. 9, when the spraying operation is almost completed, there are discontinuous portions such as excavation and spalling with respect to the design spraying thickness, so that the spraying thickness is partially insufficient. If such a situation occurs, the area of the area that is less than the design spray thickness is increased while comparing the design spray thickness line 52 drawn on the computer monitor 50A with the current spray thickness line 53. The spraying device 1 is moved so as to perform the spraying, and the concrete or mortar or the like is sprayed according to the design spraying thickness over the entire circumference in the tunnel circumferential direction.
【0034】〔吹付け装置1の移動制御等〕図10は、
吹付け装置1を移動制御するために、TBM2の位置情
報、具体的にはTBM2のヘッド位置座標およびテール
位置座標を測定するとともに、TBM2の掘進速度情報
を測定するための機器類の配置概念図である。[Movement control etc. of the spraying device 1] FIG.
In order to control the movement of the spraying device 1, it is necessary to measure the position information of the TBM 2, specifically, the head position coordinate and the tail position coordinate of the TBM 2, and to provide a conceptual arrangement of devices for measuring the excavation speed information of the TBM 2. It is.
【0035】(TBM位置座標等の測定)本例では、T
BM2の後胴2C内部に、2つの視準ターゲット60
A、60Bを配設するとともに、後胴2Cの方位角を計
測するためのジャイロコンパス61を配置し、かつスラ
ストジャッキ36,36にストローク計を設置し、ジャ
ッキの伸長長さおよび伸長速度を測定できるようにして
いる。(Measurement of TBM Position Coordinates, etc.)
Two collimating targets 60 are provided inside the rear trunk 2C of the BM2.
A, 60B are arranged, a gyro compass 61 for measuring the azimuth of the rear trunk 2C is arranged, and a stroke meter is installed on the thrust jacks 36, 36, and the extension length and the extension speed of the jack are measured. I can do it.
【0036】一方、TBM2の後方側に、前記視準ター
ゲット60A、60Bまでの距離および視準ターゲット
60Aと視準ターゲット60Bとを結ぶ方位角を計測す
るための光波測距儀63を配置するとともに、前記光波
測距儀63のさらに後方の既知座標位置に視準バックタ
ーゲット64を設置している。なお、この視準バックタ
ーゲット64についても2個配置とするのが望ましい。On the other hand, an optical distance meter 63 for measuring the distance to the collimating targets 60A and 60B and the azimuth connecting the collimating targets 60A and 60B is arranged behind the TBM 2. A collimating back target 64 is set at a known coordinate position further behind the lightwave range finder 63. It is desirable that two collimating back targets 64 are also arranged.
【0037】前記光波測距儀63の位置座標は、座標が
既知の図示されない坑道内のベンチマークおよび後方側
に設置された前記視準バックターゲット64を視準する
ことにより特定されるようになっている。前記光波測距
儀63としてはリアルタイムで計測を続行するように自
動追尾式のものを用いるようにするのがよい。なお、6
2はTBM2の標高を計測するためのレベル計、66は
ジャイロコンパス用コントロールボックスであり、66
はジャイロ用インターフェイス、67は通信用インター
フェイス、68は視準ターゲット用インターフェイスで
ある。The position coordinates of the lightwave range finder 63 are specified by collimating a benchmark in a tunnel whose coordinates are known (not shown) and the collimating back target 64 installed on the rear side. I have. It is preferable to use an automatic tracking type as the lightwave range finder 63 so as to continue the measurement in real time. Note that 6
2 is a level meter for measuring the altitude of TBM2, 66 is a gyro compass control box,
Is a gyro interface, 67 is a communication interface, and 68 is a collimation target interface.
【0038】測量方法としては、幾つかの方法が考えら
れるが、先ず第1の方法は、図11に示されるように、
光波測距儀63からTBM後胴2C内の2つの視準ター
ゲット60A、60Bを視準し、これら視準ターゲット
60A、60B位置の座標を特定することによりヘッド
位置座標およびテール位置座標を求める。具体的には、
前記視準ターゲット60A、60Bの相対的位置関係は
既知であるから、視準ターゲット60A、60Bの座標
が測定されればこれより後胴2Cの方位角が求まる。ま
た、後胴2Cの前端部座標(b)および後端部座標cの
一方を幾何計算により求め、後胴2Cの寸法と後胴方位
角から前端部座標(b)および後端部座標cの他方の座
標を求める。なお、後胴2Cの前端部座標(b)および
後端部座標cの両方を幾何計算から求めるようにしても
よい。Several methods can be considered as the surveying method. First, the first method is as shown in FIG.
Two collimation targets 60A and 60B in the rear body 2C of the TBM are collimated from the optical distance meter 63, and the coordinates of the collimation targets 60A and 60B are specified to determine the head position coordinates and the tail position coordinates. In particular,
Since the relative positional relationship between the collimation targets 60A and 60B is known, if the coordinates of the collimation targets 60A and 60B are measured, the azimuth angle of the rear trunk 2C can be determined from this. Further, one of the front end coordinates (b) and the rear end coordinates c of the rear trunk 2C is determined by geometric calculation, and the front end coordinates (b) and the rear end coordinates c are determined from the dimensions of the rear trunk 2C and the rear trunk azimuth. Find the other coordinate. Note that both the front end coordinate (b) and the rear end coordinate c of the rear trunk 2C may be obtained from geometric calculation.
【0039】次ぎに、後胴2Cの前端部(b)を基準と
して、スラストジャッキ36,36…のストローク長か
ら前胴2Aの後端部座標bが求まると共に、各々のスラ
ストジャッキ36,36…の差から前胴2Aの方位角が
求まる。前胴2Aは剛体であるため、幾何計算から前胴
2Aの前端部座標aが求まる。Next, with reference to the front end (b) of the rear trunk 2C, the rear end coordinate b of the front trunk 2A is obtained from the stroke length of the thrust jacks 36, 36,. The azimuth angle of the front body 2A is determined from the difference. Since the front body 2A is a rigid body, the coordinates a of the front end of the front body 2A can be obtained from the geometric calculation.
【0040】次いで、第2の方法は、図12に示される
ように、光波測距儀63からTBM後胴2C内の2つの
視準ターゲット60A、60Bの内の一方のみを視準す
るとともに、ジャイロコンパス61により後胴方位角を
得るようにする方法である。TBM内での相対座標が既
知の視準ターゲット60A(60B)と方位角が既知と
なれば後胴2Cの前端部座標(b)および後端部座標c
の座標が幾何計算により求まる。後は第1の方法と同様
に、スラストジャッキ36,36…のストローク計測お
よび幾何計算から前胴2Aの前端部座標aが求まる。Next, as shown in FIG. 12, the second method is to collimate only one of the two collimation targets 60A and 60B in the rear body 2C of the TBM from the optical distance meter 63, This is a method for obtaining the rear trunk azimuth angle using the gyro compass 61. If the azimuth is known from the collimation target 60A (60B) whose relative coordinates in the TBM are known, the front end coordinates (b) and the rear end coordinates c of the rear trunk 2C
Are obtained by geometric calculation. Thereafter, similarly to the first method, the coordinates a of the front end of the front body 2A are obtained from the stroke measurement of the thrust jacks 36, 36.
【0041】上記第1の方法は2点の視準ターゲット6
0A、60Bを光波測距儀63により順に視準する必要
があり、第2の方法は1回の視準で足りる点で両者は異
なる。言わば、第1の方法は相対的に測量に時間が掛か
るが2点を視準するため測量精度が向上する点でTBM
停止中の測量方法として好適に採用され、一方の第2の
方法は1回の視準で測量を終えることが出来るため、予
期しない測量誤差原因を取り除くことが出来るようにな
る点でTBM掘進中の測量方法として好適に採用され
る。In the first method, two collimating targets 6 are used.
It is necessary to collimate 0A and 60B sequentially with the lightwave range finder 63, and the second method is different in that one collimation is sufficient. In other words, the first method takes a relatively long time for surveying, but since the collimation of two points improves the surveying accuracy, the TBM method has a disadvantage.
The method is preferably adopted as a surveying method during stoppage, while the second method can complete the surveying with one collimation, so that it is possible to eliminate unexpected surveying error sources. Is suitably adopted as a surveying method.
【0042】なお、上記方法は基本的にはトンネル断面
径が小さく、前胴を直接視準できない条件の下での測量
方法を示したものであり、直接的に前胴2A内が視準で
きる場合には、前胴2A内に視準ターゲットやジャイロ
コンパスを設置して前胴前端部座標aや前胴方位角を求
めるようにしてもよい。The above method basically shows a surveying method under the condition that the tunnel sectional diameter is small and the front trunk cannot be directly collimated, and the inside of the front trunk 2A can be collimated directly. In this case, a collimation target or a gyro compass may be provided in the front trunk 2A to determine the front body front end coordinate a and the front trunk azimuth.
【0043】上記した計測に基づいて得られたTBM位
置情報データおよびスラストストローク計測による掘進
速度データは、通信インターフェースを通じて吹付け装
置1の制御部に送られるとともに、坑内制御室に設置さ
れた監視モニタ71および中央監視室の管理コンピュー
ター70に送られるようになっている。The TBM position information data obtained based on the above-described measurement and the excavation speed data obtained by the thrust stroke measurement are sent to the control unit of the spraying device 1 through the communication interface, and are also monitored by the monitoring monitor installed in the underground control room. 71 and a management computer 70 in the central monitoring room.
【0044】一方、吹付け装置1の位置座標は、TBM
2の土砂取り込み用チャンバ33にズリ等搬送設備11
が接続され、かつ吹付け装置1がTBM2の後方にてズ
リ等搬送設備11に固定されているため、前胴2Aの前
端部座標aが既知とされていれば、吹付け装置1の走行
範囲内に設定した任意の基準位置座標、例えば吹付け装
置1の走行基体14が最後部に位置した際の座標が計算
より求まる。On the other hand, the position coordinate of the spraying device 1 is TBM.
In the second chamber 33 for taking in earth and sand, the transfer equipment 11
Is connected, and since the spraying device 1 is fixed to the shearing or other conveyance facility 11 behind the TBM 2, if the coordinates a of the front end of the front trunk 2A are known, the travel range of the spraying device 1 An arbitrary reference position coordinate set in the above, for example, a coordinate when the traveling base 14 of the spraying device 1 is located at the rearmost position is obtained by calculation.
【0045】また、吹付け装置1においては、走行基体
14を溝型レール13A、13Bに沿って移動させる縦
行用モータ20に対してロータリーエンコーダを取付
け、パルス信号の回数を読み取ることにより縦行距離が
計測できるようになっているとともに、吹付け装置1を
周方向レール3に沿って移動させる旋回用モータ26に
対してロータリーエンコーダを取り付けることにより周
方向レール3に沿った旋回距離が計測できるようになっ
ている。したがって、吹付け装置1の位置が座標的に把
握できるようになっている。なお、TBM2の位置情報
および吹付け装置1の位置情報は、相対座標では相互の
関係が不明瞭になるため、絶対座標系にて行うようにす
る。In the spraying device 1, a rotary encoder is attached to the traversing motor 20 for moving the running base 14 along the groove-shaped rails 13A and 13B, and the number of pulse signals is read to traverse the traversing motor. The distance can be measured, and the turning distance along the circumferential rail 3 can be measured by attaching a rotary encoder to the turning motor 26 that moves the spraying device 1 along the circumferential rail 3. It has become. Therefore, the position of the spraying device 1 can be grasped coordinately. It should be noted that the relative information of the position information of the TBM 2 and the position information of the spraying device 1 is made in an absolute coordinate system because the mutual relationship becomes unclear.
【0046】また、前記各モータ20,26に取り付け
たロータリーエンコーダのみでは誤差が累積されるよう
になるため、所定位置、たとえば走行基体14が溝型レ
ール13A、13Bの最後部に位置した時には自動的に
リセットを行うようになっている。Further, since errors accumulate only with the rotary encoders attached to the motors 20 and 26, when the running base 14 is located at the rearmost position of the grooved rails 13A and 13B, for example, the error is automatically accumulated. The reset is performed periodically.
【0047】(吹付け手順及び吹付け装置1の移動制
御)吹付け装置1の制御器は、前述したTBM2のヘッ
ド位置座標、テール位置座標および掘進速度情報を受け
取り、これらのTBM位置情報と自己座標との関係に基
づいて吹付け装置1の前後進動作および旋回動作を制御
する。(Blowing Procedure and Movement Control of Blowing Apparatus 1) The controller of the blowing apparatus 1 receives the above-mentioned head position coordinates, tail position coordinates and excavation speed information of the TBM 2, and receives these TBM position information and The forward / backward motion and the turning motion of the spray device 1 are controlled based on the relationship with the coordinates.
【0048】以下、具体的に図13を参照しながら吹付
け手順および移動制御について詳述すると、TBM2の
後方側に連行するずり鋼車に連結したリフトタンク(吹
付材料運搬車)をTBM後続台車最後部付近で切り離
し、坑内に配置しているバッテリーロコにて先頭の後続
台車位置まで移動させる。Hereinafter, the spraying procedure and the movement control will be described in detail with reference to FIG. 13. A lift tank (spraying material transporting vehicle) connected to a scrap steel vehicle entrained on the rear side of the TBM 2 will be used as a truck following the TBM. Disconnect near the rear end and move it to the position of the trailing bogie at the beginning with the battery locomotive located in the mine.
【0049】吹付け装置1は、TBM2のスラストジャ
ッキ36,36…の全伸び時(1サイクル掘進の完了
時)には溝型レール13A、13Bの最後部位置に待機
させておく。この状態が図13(A)である。この状態
からTBM2はスラストジャッキ36,36…を収縮さ
せ、すなわち後胴2Cを前進させて次のサイクル掘進の
準備に入る。一回のストローク伸縮長さは、本例では1
サイクル掘進長に相当する1200mmである。図13
(B)に示されるように、後胴2Cが1200mm分だけ
前進したならば、この前進長に相当する1200mm長さ
範囲に亘って掘削素掘面が露出することになり、この範
囲を1回の吹付け対象区間として吹付けが行われる。な
お、TBMテール部との間には干渉防止のために、常時
300mmのクリアランスが確保されるようになってい
る。When the thrust jacks 36 of the TBM 2 are fully extended (one cycle of excavation is completed), the spraying device 1 is kept on standby at the rearmost position of the grooved rails 13A, 13B. This state is shown in FIG. In this state, the TBM 2 contracts the thrust jacks 36, 36, that is, advances the rear trunk 2C to prepare for the next cycle excavation. The length of one stroke expansion / contraction is 1 in this example.
It is 1200 mm, which is equivalent to the cycle excavation length. FIG.
As shown in (B), if the rear trunk 2C advances by 1200 mm, the excavated surface will be exposed over a 1200 mm length range corresponding to the advance length, and this range will be repeated once. Is performed as the spraying target section of. In addition, a clearance of 300 mm is always secured between the TBM and the tail to prevent interference.
【0050】吹付け装置1は、前回の吹付け完了位置を
座標として記憶しており、この位置まで自動的に前進す
るとともに、TBM2からテール部位置情報を受け取る
ことにより、これから吹付け可能な距離を自動判断する
ようになっている。また、TBM2の位置情報の取得に
基づいて吹付け装置1の自己座標を補正することによ
り、TBM2の掘進により吹付け装置1に位置変化があ
っても前回の吹付け終了座標位置から常に吹付けを開始
できるようになっている。The spraying device 1 stores the previous spraying completion position as coordinates, automatically advances to this position, and receives the tail position information from the TBM 2 so that the sprayable distance can be increased. Is automatically determined. Also, by correcting the self-coordinates of the spraying device 1 based on the acquisition of the position information of the TBM 2, even if the position of the spraying device 1 changes due to the excavation of the TBM 2, the spraying is always performed from the previous spraying end coordinate position. Can be started.
【0051】掘削完了後の素掘面には、掘削による掘削
カスやヘドロが付着しているため、吹付けポンプにより
吹付材の吹付けを行う前に素掘面の水洗いを行う。掘削
面の水洗いを終えた吹付け装置1は、吹付け対象区間
(前記1200mm区間)の略中央位置、または複数断面
位置にて吹付け装置1を周方向レール3に沿って旋回さ
せ、所定の角度ピッチ間隔でまたは旋回移動させながら
素掘面形状の測定を行う。測定断面位置数は、均一断面
の場合には測定個所は1断面でもよいが、不連続断面な
どの場合には複数断面を計測するのが望ましい。Since the excavated scum and sludge adhered to the excavated surface after the excavation is completed, the excavated surface is washed with water before the blowing material is sprayed by the spray pump. After spraying the excavated surface with water, the spraying device 1 turns the spraying device 1 along the circumferential rail 3 at a substantially central position of the section to be sprayed (the 1200 mm section) or at a plurality of cross-sectional positions. Measure the shape of the excavated surface at angular pitch intervals or while turning. The number of measurement cross-section positions may be one in the case of a uniform cross-section, but it is desirable to measure a plurality of cross-sections in the case of a discontinuous cross-section.
【0052】この素掘面形状計測のデータは前述したよ
うに、コンピューター50によって処理され、モニタ5
0A上に素掘形状線51として描画されるとともに、設
計吹付け厚形状線52がその内側に描画される。As described above, the data of the uncut surface shape measurement is processed by the computer 50 and the monitor 5
Draws as a raw shape line 51 on 0A, and a design spray thickness line 52 is drawn inside it.
【0053】水洗いおよび素掘面形状計測を終えたなら
ば、前記前回の吹付け完了位置に戻り、この位置からコ
ンクリート、モルタルなどの吹付材の吹付けを開始す
る。After the completion of the washing and the measurement of the shape of the excavated surface, the process returns to the previous spraying completion position, and spraying of a spraying material such as concrete or mortar is started from this position.
【0054】吹付けに当たっては、基本的には吹付吐出
量を一定とし一定速度の前進速度および旋回速度の条件
の下で吹付けを行うことにするが、余掘、湧水や剥離に
よって生じた吹付け面の不連続壁面に対しては旋回移動
速度を調整することにより吹付け面が均一になるように
吹付けするようにしてもよい。また、一回の走行により
設計厚の吹付けを行う1層吹きとするよりは、仕上がり
面の平滑さを考慮して2層吹きまたは多層吹きを基本と
して行うようにするのがよい。In the spraying, the spraying is basically performed under the condition of a constant forward speed and a constant turning speed with a constant spraying discharge amount. By adjusting the turning movement speed on the discontinuous wall surface of the spray surface, the spray surface may be sprayed so as to be uniform. Also, it is better to use two-layer or multi-layer blowing in consideration of the smoothness of the finished surface, rather than one-layer blowing in which the design thickness is sprayed in one run.
【0055】TBM2が次サイクル掘進の準備のため
に、スラストジャッキ36,36…を収縮させて後胴2
Cを前進させている間は前胴2Aの位置は変わらず、前
胴2Aに連結されているズリ等搬送設備11の移動、す
なわち掘進による吹付け装置1の相対移動がないため、
吹付け装置1自身の前進移動と旋回移動のみを制御して
吹付けを行えば足りるが、次掘進工程に入り前胴2Aが
前進し始めた場合には、吹付け装置1全体が掘進に従っ
て前進することになる。In preparation for the next cycle excavation, the TBM 2 contracts the thrust jacks 36, 36,.
While C is moving forward, the position of the front body 2A does not change, and there is no movement of the transport equipment 11 such as shears connected to the front body 2A, that is, there is no relative movement of the spraying device 1 due to excavation.
It is sufficient that the spraying is performed by controlling only the forward movement and the turning movement of the spraying device 1 itself. However, when the next excavation process is started and the front body 2A starts to advance, the entire spraying device 1 advances according to the excavation. Will do.
【0056】そこで、TBM2側からヘッド部位置情報
および掘進速度情報をリアルタイムで受け取ることによ
り、次サイクル掘削の開始時点から吹付け装置1の相対
移動があったとしても、掘進速度と吹付け装置1の前進
速度とを加算した速度が当初設定した吹付け面に対する
設定速度になるように吹付け装置1の前進速度を制御す
るようにする。このようにTBM2のヘッド部位置情報
および掘進速度情報をリアルタイムで受け取ることによ
り、TBM2が停止中であろうが掘進中であろうがTB
M2の移動に影響されることなく吹付けが行えるように
なる。吹付け範囲区間に亘って吹付けを完了したなら
ば、次に素掘面の形状計測と同じ要領により吹付け面に
対する形状計測を行う。その結果、設計吹付け厚に足ら
ない箇所や不連続な仕上がり面が発見されたならば、そ
の部位に対して重ねて吹付けを行い、最終的にトンネル
全周に亘って設計吹付け厚または円滑な仕上がり面にな
ったことが確認されたならば、吹付けを完了し、一旦吹
付け完了位置に戻り、吹付け完了位置を記憶した後、最
後部位置まで下がり次回の吹付けに備え待機する。その
後、図13(D)に示されるように、1サイクル掘進が
完了し前胴2Aの移動を停止し、次サイクル掘進のため
に後胴2Cを前進させたならば、次の1200mmの吹付
け対象区間について同様の手順により吹付けを行うよう
にする。Therefore, by receiving the head position information and the excavating speed information from the TBM 2 in real time, even if the spraying device 1 moves relative to the starting point of the next cycle excavation, the excavating speed and the blowing device 1 The forward speed of the spray device 1 is controlled so that the speed obtained by adding the forward speed of the spray device 1 becomes the set speed for the spray surface initially set. Thus, by receiving the head position information and the excavation speed information of the TBM 2 in real time, the TBM 2 can be stopped or excavated.
Spraying can be performed without being affected by the movement of M2. When the spraying is completed over the spraying range section, the shape measurement on the sprayed surface is performed in the same manner as the shape measurement of the uncut surface. As a result, if a spot that is less than the design spraying thickness or a discontinuous finished surface is found, the spraying is repeated for that part, and finally the design spraying thickness or If it is confirmed that the finished surface is smooth, spraying is completed, return to the spraying complete position, memorize the spraying complete position, go down to the last position, and wait for the next spraying I do. Thereafter, as shown in FIG. 13 (D), if one cycle excavation is completed, the movement of the front body 2A is stopped, and the rear body 2C is advanced for the next cycle excavation, the next 1200 mm spraying is performed. Spraying is performed for the target section in a similar procedure.
【0057】他方、TBM2の相対的位置関係の問題、
具体的にはTBM2のテール部と吹付け装置1とが異常
接近または衝突する事態や、吹付け施工速度に比べてT
BM2の掘進が進みすぎて、次回の吹付け時に吹付け装
置を最後部に移動しても前回の吹付け終了位置に戻れな
いような事態は、後述の方法によりこれらを防止するよ
うにする。On the other hand, the problem of the relative positional relationship of the TBM 2
Specifically, the tail portion of the TBM 2 and the spraying device 1 may abnormally approach or collide with each other.
A situation in which the excavation of the BM 2 is too advanced and the spraying device cannot be returned to the previous spraying end position even when the spraying device is moved to the rearmost position at the next spraying is prevented by a method described later.
【0058】TBM2からリアルタイムで受け取ったテ
ール位置情報と吹付け装置1の位置情報とを絶えず比較
し、TBMテール部から300mm以内に吹付け装置1が
接近するようになった場合には直ちに吹付けを完了する
ように吹付け装置1の移動を制御する。The tail position information received from the TBM 2 in real time and the position information of the spray device 1 are constantly compared, and if the spray device 1 approaches within 300 mm from the TBM tail portion, the spray is immediately performed. The movement of the spray device 1 is controlled so as to complete.
【0059】また、TBM2の掘進距離が進み過ぎて吹
付け装置1による吹付け可能範囲を超えるような事態を
回避するために、TBMテール部よりも前回吹付け終了
位置がクリアランス(300mm)と吹付け装置1の移動
可能距離(2500mm)とを加算した距離(離間距離)
以上に、TBM2と吹付け装置1との間が離れようとし
ている場合には、前記離間距離を超える前にTBM2の
掘進を停止するようにTBM2側に指令を発するように
する。Further, in order to avoid a situation in which the excavation distance of the TBM 2 is too long and exceeds the range that can be sprayed by the spraying device 1, the last spraying end position of the TBM tail portion is more than the clearance (300 mm). Distance (separation distance) obtained by adding the movable distance (2500 mm) of the attachment device 1
As described above, when the TBM 2 and the spray device 1 are going to be separated from each other, a command is issued to the TBM 2 to stop the excavation of the TBM 2 before exceeding the separation distance.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上詳説のとおり本発明によれば、TB
Mなどのトンネル施工機械の掘進による影響を相殺して
掘削壁面に対して設定速度にて、かつ吹付け不良個所を
無くして均一にコンクリート、モルタルなどの吹付材を
吹付けできるようになるとともに、TBMなどのトンネ
ル施工機械との干渉および離れ過ぎなどを未然に防止す
ることができるようになる。As described in detail above, according to the present invention, TB
The effect of excavation of tunnel construction machines such as M can be offset, and the spraying material such as concrete and mortar can be sprayed uniformly at the set speed on the excavation wall and at the set speed, and with no spraying failure. Interference with a tunnel construction machine such as a TBM and excessive separation can be prevented beforehand.
【0061】その結果、たとえばTBMと共に移動する
条件の下で取り付けられた吹付け装置であっても良好な
吹付けを実現でき、TBMの掘進直後の掘削壁面に対し
て覆工材を吹付け、迅速かつ早期に覆工体を完成させる
ことができるようになる。As a result, for example, even if the spraying device is installed under the condition of moving together with the TBM, good spraying can be realized, and the lining material is sprayed on the excavation wall surface immediately after the excavation of the TBM. The lining can be completed quickly and early.
【図1】本吹付け装置1をTBMに適用した場合の全体
図である。FIG. 1 is an overall view of a case where the spraying apparatus 1 is applied to a TBM.
【図2】本吹付け装置1の全体側面図である。FIG. 2 is an overall side view of the spraying apparatus 1. FIG.
【図3】その正面図である。FIG. 3 is a front view thereof.
【図4】吹付け装置1の拡大側面図である。FIG. 4 is an enlarged side view of the spraying device 1.
【図5】吹付け装置1の拡大背面図である。FIG. 5 is an enlarged rear view of the spraying device 1.
【図6】レーザー距離測定器6の拡大側面図である。FIG. 6 is an enlarged side view of the laser distance measuring device 6;
【図7】レーザー距離測定器6のエア供給系統図であ
る。FIG. 7 is an air supply system diagram of the laser distance measuring device 6.
【図8】吹付け厚管理フロー図である。FIG. 8 is a flow chart of spray thickness management.
【図9】コンピューターモニタ上への吹付け厚測定結果
の描画要領図である。FIG. 9 is a drawing chart showing the results of spraying thickness measurement results on a computer monitor.
【図10】TBM情報を取得するための機器類の配置概
念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram of an arrangement of devices for acquiring TBM information.
【図11】TBM情報を取得するための第1方法による
測量要領図である。FIG. 11 is a survey chart according to a first method for acquiring TBM information.
【図12】TBM情報を取得するための第2方法による
測量要領図である。FIG. 12 is a survey chart according to a second method for acquiring TBM information.
【図13】TBM掘進に併行した吹付け手順および吹付
け装置の動作制御段階図である。FIG. 13 is a flowchart showing a spraying procedure and operation control of the spraying device in parallel with the excavation of the TBM.
1…コンクリート吹付け装置、2…TBM、2A…前
胴、2B…中胴、2C…後胴、3…周方向レール部材、
5…後続台車、6…レーザー距離測定器、11…ズリ等
搬送装置(接続設備)、32…カッターヘッド、33…
土砂取り込み用チャンバ、34…メイングリッパ、35
…フロントグリッパ、36…スラストジャッキ、42…
収納函体、42a…レーザー発射口部、42b…エア流
入口、45…蓋体、60A・60B…視準ターゲット、
61…ジャイロコンパス、63…光波測距儀、64…視
準バックターゲットDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Concrete spraying apparatus, 2 ... TBM, 2A ... Front trunk | drum, 2B ... Middle trunk | drum, 2C ... Rear trunk | drum, 3 ... Circumferential rail member,
5: Subsequent carriage, 6: Laser distance measuring device, 11: Conveyance device (connection equipment) such as shear, 32: Cutter head, 33 ...
Sediment intake chamber, 34 Main gripper, 35
... front gripper, 36 ... thrust jack, 42 ...
Storage box, 42a: laser emission port, 42b: air inlet, 45: lid, 60A / 60B: collimating target,
61: Gyro compass, 63: Light wave rangefinder, 64: Collimated back target
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高道 利光 東京都中央区日本橋本町4丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 名村 均 東京都中央区日本橋本町4丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 安藤 章一 東京都中央区日本橋本町4丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 佐々木 俊明 東京都中央区日本橋本町4丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 田嶋 信久 東京都中央区日本橋本町4丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 Fターム(参考) 2D055 DB02 DB06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshimitsu Takamichi 4-12-20 Nihonbashi Honcho, Chuo-ku, Tokyo Inside Sato Industry Co., Ltd. (72) Inventor Hitoshi Namura 4-12 Nihonbashi Honcho, Chuo-ku, Tokyo No. 20 Inside Sato Industry Co., Ltd. (72) Shoichi Ando 4-12-20 Nihonbashi Honcho, Chuo-ku, Tokyo Inside Sato Industry Co., Ltd. (72) Toshiaki Sasaki 4-12-20 Nihonbashi Honcho, Chuo-ku, Tokyo No. Sato Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhisa Tajima 4-12-20, Nihonbashi Honcho, Chuo-ku, Tokyo F-term in Sato Kogyo Co., Ltd. 2D055 DB02 DB06
Claims (7)
と共に一体的に移動する付帯設備に対して、トンネル施
工機械の前進に従って移動する条件の下で取り付けられ
た、少なくともトンネル長手方向およびトンネル周方向
に単独で位置制御可能とされる吹付け装置の移動制御方
法であって、 前記トンネル施工機械の少なくともヘッド位置情報およ
び前進速度情報をリアルタイムで取得するとともに、前
記吹付け装置の位置情報をリアルタイムで取得し、 前記トンネル施工機械の前進時において、トンネル施工
機械の前進速度と吹付け装置の前進速度とを加算した速
度が、当初設定した吹付け面に対する設定速度になるよ
うに前記吹付け装置の前進速度を制御するようにしたこ
とを特徴とするトンネル施工における吹付け装置の移動
制御方法。At least in a tunnel longitudinal direction and a tunnel circumferential direction, attached to a tunnel construction machine or ancillary equipment moving integrally with the tunnel construction machine under a condition of moving as the tunnel construction machine advances. A method for controlling the movement of a spraying device that is position-controllable in a manner that obtains at least head position information and advance speed information of the tunnel construction machine in real time, and obtains position information of the spraying device in real time. When the tunneling machine is moving forward, the forward speed of the spraying device is set so that the speed obtained by adding the forward speed of the tunneling machine and the moving speed of the spraying device is the set speed for the initially set spraying surface. Control method of spraying device in tunnel construction characterized by controlling air flow .
る請求項1記載のトンネル施工における吹付け装置の移
動制御方法。2. The method according to claim 1, wherein the tunneling machine is a full-section excavator.
り内側にほぼ一定の離間距離をおいてトンネル周方向に
沿って形成された走行レール面を有しかつトンネル長手
方向に沿って移動自在とされる周方向レール部材と、こ
の周方向レール部材に搭載され前記走行レール面に沿っ
てトンネル周方向回りに走行自在とされる吹付け装置で
ある請求項1,2いずれかに記載のトンネル施工におけ
る吹付け装置の移動制御方法。3. The spraying device has a running rail surface formed along the tunnel circumferential direction at a substantially constant distance inside the tunnel circumferential wall surface and movable along the tunnel longitudinal direction. The tunnel according to any one of claims 1 and 2, wherein the spraying device is a circumferential rail member, and a spray device mounted on the circumferential rail member and capable of running around the tunnel circumferential direction along the running rail surface. A method for controlling the movement of a spray device in construction.
は、前記全断面掘削機内に1つ以上の視準ターゲットと
ジャイロコンパスとの組合せ、または2つ以上の視準タ
ーゲットの組合せにより設置するとともに、全断面掘削
機の後方側に光波測距儀を配設することにより求め、か
つ前進速度情報はスラストジャッキの伸長速度を計測す
ることにより求めるようにしてある請求項2〜3いずれ
かに記載のトンネル施工における吹付け装置の移動制御
方法。4. The head position information and the tail position information are installed in the full-section excavator by a combination of one or more collimating targets and a gyrocompass, or a combination of two or more collimating targets. The forward speed information is obtained by arranging a light wave rangefinder behind the full-section excavator, and the forward speed information is obtained by measuring the extension speed of the thrust jack. A method for controlling the movement of a spray device in tunnel construction.
掘削機のヘッド位置情報から全断面掘削機との相対的位
置関係に基づいて求めた吹付け装置走行範囲内の基準位
置座標と、吹付け装置をトンネル長手方向に沿って移動
させるモータに取り付けたロータリーエンコーダによる
移動距離計測とから求めるようにしてある請求項3〜4
いずれかに記載のトンネル施工における吹付け装置の移
動制御方法。5. The position information of the spraying device includes a reference position coordinate within a travel range of the spraying device obtained from the head position information of the full-section excavator based on a relative positional relationship with the full-section excavator. The moving distance is measured by a rotary encoder attached to a motor for moving the spraying device along the longitudinal direction of the tunnel.
A method for controlling movement of a spray device in tunnel construction according to any one of the above.
こととし、前回の吹付け終了座標位置を記憶するととも
に、トンネル施工機械の位置情報の取得に基づいて吹付
け装置座標を補正することにより、トンネル施工機械の
前進による吹付け装置の位置変化があっても前回の吹付
け終了座標位置から吹付けを開始できるようにしてある
請求項1〜5いずれかに記載のトンネル施工における吹
付け装置の移動制御方法。6. In principle, spraying is performed for each cycle excavation, and the last spraying end coordinate position is stored, and the spraying device coordinates are corrected based on the acquisition of the position information of the tunnel construction machine. The spraying in the tunnel construction according to any one of claims 1 to 5, wherein the spraying can be started from the previous spraying end coordinate position even if the position of the spraying device changes due to the advancement of the tunnel construction machine. Movement control method of the attachment device.
するとともに、前記吹付け装置の位置情報との比較をリ
アルタイムで行い、トンネル施工機械と吹付け装置との
異常接近を防止するとともに、トンネル施工機械との離
れ過ぎを防止するようにしてある請求項1〜6いずれか
に記載のトンネル施工における吹付け装置の移動制御方
法。7. Tail position information of the tunnel construction machine is obtained, and comparison with the position information of the spraying device is performed in real time to prevent abnormal approach between the tunnel construction machine and the spraying device and to perform tunnel construction. The method for controlling the movement of a spraying device in tunnel construction according to any one of claims 1 to 6, wherein the method is adapted to prevent excessive separation from a machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07460999A JP4187123B2 (en) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | Movement control method of spraying equipment in tunnel construction |
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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JP2000265792A true JP2000265792A (en) | 2000-09-26 |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP4187123B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR101368999B1 (en) * | 2010-06-30 | 2014-02-28 | 유재호 | Pipe propulsion apparatus enabling reinforcement of laying hole of pipe and pipe constructing method using this |
CN108397214A (en) * | 2018-05-09 | 2018-08-14 | 铁建重工新疆有限公司 | A kind of rock ripper spray mixing system |
CN109339822A (en) * | 2018-11-26 | 2019-02-15 | 蓝传雯 | A kind of concrete mould spraying integrated mechanism |
CN111457904A (en) * | 2020-03-20 | 2020-07-28 | 力信测量(上海)有限公司 | Be used for two shield TBM vision measurement systems |
-
1999
- 1999-03-18 JP JP07460999A patent/JP4187123B2/en not_active Expired - Lifetime
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