JP3439756B1 - Position measurement method of shield machine - Google Patents
Position measurement method of shield machineInfo
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Abstract
【要約】
【課題】シールド機の掘進時における位置計測を、ジャ
イロコンパスおよび光波測距儀等を用いずに、低コスト
かつ高精度で行い得るようにする。
【解決手段】掘進するシールド機の位置を計測するため
の位置計測方法であって、掘進中に微少時間毎、前記シ
ールドジャッキ９，９のストローク差を検知し、前記シ
ールドジャッキ間距離Ｋとストローク差ΔＳとにより前
記シールド機１の微少時間当たりの相対角度変化Δθを
求めるとともに、ジャッキストロークから微少時間当た
りの掘進長Δｌを検出し、これら微少時間当たりの相対
角度変化Δθおよび掘進長Δｌを時間積分することによ
り、前記シールド機１の掘進軌跡および位置を求める。An object of the present invention is to perform position measurement at the time of excavation of a shield machine at low cost and with high accuracy without using a gyrocompass, a lightwave range finder or the like. A position measuring method for measuring a position of a shield machine to be excavated, which detects a stroke difference between the shield jacks (9, 9) every minute time during excavation, and determines a distance between the shield jacks (K) and a stroke. The relative angle change Δθ per minute time of the shield machine 1 is obtained from the difference ΔS, the excavation length Δl per minute time is detected from the jack stroke, and the relative angle change Δθ per minute time and the excavation length Δl are determined by time. The integration trajectory and the position of the shield machine 1 are obtained by integration.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法にお
けるシールド機の位置計測方法に係り、光波測距儀（ト
ータルステーション）、レーザー、ジャイロ等の測量機
器を用いずに、前記シールド機の掘進軌跡および位置を
測定するための位置計測方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the position of a shield machine in a shield construction method, and does not use a surveying instrument such as a lightwave range finder (total station), laser, gyro, etc. The present invention relates to a position measuring method for measuring a position.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年より、シールド機を地中掘削手段と
して使用するシールド工法においては、トンネル計画線
に沿ってシールド機を運転制御するため、常時シールド
機の位置を把握する必要がある。2. Description of the Related Art In recent years, in a shield construction method in which a shield machine is used as an underground excavation means, it is necessary to constantly grasp the position of the shield machine in order to control the operation of the shield machine along a tunnel planning line.
【０００３】シールド機の位置計測としては、例えばレ
ーザー受光器をシールド機内に配設するとともに、トン
ネル後方側にレーザー発振器を設置し、シールド機の位
置を測定する方法（従来法１）や、図８に示されるよう
に、シールド機６２によって構築されたシールド６４内
の視準ターゲット６０を、光波測距儀６３により視準す
るとともに、ジャイロ６１によって方向角を得るように
する方法（従来法２）等が存在する。For measuring the position of the shield machine, for example, a laser receiver is installed inside the shield machine, and a laser oscillator is installed on the rear side of the tunnel to measure the position of the shield machine (conventional method 1). 8, the collimation target 60 in the shield 64 constructed by the shield machine 62 is collimated by the light wave range finder 63 and the direction angle is obtained by the gyro 61 (conventional method 2 ) And so on.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記レ
ーザー光による従来法１の場合は、トンネル計画線が曲
線であったり屈曲していたりすると、レーザー発振器か
らのレーザー光がシールド機内に設置されたレーザー受
光器に届かないため、逐次、レーザー発振器を盛り替え
る必要がある。また、レーザー測量は、相対的な偏倚を
測定するためのものであり、掘進軌跡（トンネル線形）
を計測するには、角度や距離などを計測した上で、計算
により求める必要がある。そのため、レーザー機器の盛
替えや測量、計算に手間が掛かる等の問題があった。However, in the case of the conventional method 1 using the laser light, when the tunnel planning line is curved or bent, the laser light from the laser oscillator is installed in the shield machine. Since it does not reach the light receiver, it is necessary to replace the laser oscillator one after another. In addition, laser survey is for measuring relative deviation, and excavation trajectory (tunnel alignment)
To measure, it is necessary to measure the angle and distance, and then calculate. Therefore, there is a problem that it takes time to relocate the laser equipment, measure and calculate.
【０００５】一方、光波測距儀及びジャイロを用いる従
来法２の場合は、ジャイロ自体が高価であるとともに、
機器構成が複雑なことから、振動等の計測条件が極悪な
シールド機内では様々な要因による誤差が生ずる。この
計測誤差は掘進延長に比例して累積する傾向にあるなど
の問題があった。On the other hand, in case of the conventional method 2 using the optical distance measuring device and the gyro, the gyro itself is expensive and
Due to the complicated structure of the equipment, errors occur due to various factors in the shield machine where the measurement conditions such as vibration are extremely bad. This measurement error has a problem that it tends to be accumulated in proportion to the extension of excavation.
【０００６】さらに、これら従来法の場合は、共にレー
ザー光または光波をシールド機の後方側に離間した位置
から投射するものであり、中間に障害物が存在すると計
測不能になってしまうとともに、障害物となっている施
工機械を一時的に待避させると作業が中断するため、当
該作業に弊害が出てしまうなどの問題もあった。Further, in the case of these conventional methods, the laser light or the light wave is projected from a position separated from the rear side of the shield machine, and if there is an obstacle in the middle, the measurement becomes impossible and the obstacle is generated. There is also a problem in that the work is interrupted when the construction machine, which is the object, is temporarily retracted, so that the work is adversely affected.
【０００７】そこで、本発明の主たる課題は、掘進作業
時にシールド機の位置計測を行うに当たり、レーザー機
器、ジャイロおよび光波測距儀等の測量機器を基本的に
用いずに、低コストかつ高精度でシールド機の位置計測
を行い得るようにすることにある。Therefore, a main object of the present invention is to measure the position of the shield machine during the excavation work, basically without using a surveying instrument such as a laser instrument, a gyroscope, and an optical wave rangefinder, and at low cost and with high accuracy. In order to be able to measure the position of the shield machine.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項１に係る本発明として、掘進するシールド機の
位置を計測するための位置計測方法であって、シールド
機が掘進を開始したならば、シールド機の推力が所定の
閾値を越えたかどうかを検知し、所定の閾値を越えたな
らばストロークセンサによるストローク長を測定するよ
うにし、掘進中に微少時間毎、前記シールドジャッキの
ストローク差を検知し、前記シールドジャッキ間距離と
ストローク差とにより前記シールド機の微少時間当たり
の相対角度変化を求めるとともに、ジャッキストローク
から微少時間当たりの掘進長を検出し、これら微少時間
当たりの相対角度変化および掘進長を時間積分すること
により、前記シールド機の掘進軌跡および位置を求める
ことを特徴とするシールド機の位置計測方法が提供され
る。According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, there is provided a position measuring method for measuring the position of a shield machine for excavation, wherein the shield machine starts excavation. if, thrust of the shield machine detects whether exceeds a predetermined <br/> threshold, if exceeding a predetermined threshold value so as to measure the stroke length by the stroke sensor, every minute time during excavation, the The stroke difference of the shield jack is detected, the relative angle change per minute time of the shield machine is obtained from the distance between the shield jacks and the stroke difference, and the excavation length per minute time is detected from the jack stroke, and these minute times are detected. Characterized in that the excavation trajectory and the position of the shield machine are obtained by time-integrating the relative angle change per hit and the excavation length. That the position measuring method of the shield machine is provided.
【０００９】請求項２に係る本発明として、前記シール
ド機の掘進軌跡および位置測定は、シールド機のヨー方
向、若しくはヨー方向及びピッチ方向について行うよう
にする請求項１記載のシールド機の位置計測方法が提供
される。According to a second aspect of the present invention, the excavation locus and position of the shield machine are measured in the yaw direction of the shield machine or in the yaw direction and the pitch direction of the shield machine. A method is provided.
【００１０】請求項３に係る発明として、１掘進毎にジ
ャッキストローク検出による掘進長を、既知のセグメン
ト長さにより検証するようにする請求項１〜２いずれか
に記載のシールド機の位置計測方法が提供される。As a third aspect of the present invention, the method for measuring the position of the shield machine according to any one of the first and second aspects is characterized in that the excavation length by jack stroke detection is verified for each excavation with a known segment length. Will be provided.
【００１１】上記請求項１〜３に係る発明においては、
シールドジャッキのストロークを検出し、このストロー
ク値に基づいて計算により、角度変化および移動距離を
求めるため、シールド機の位置計測を、ジャイロコンパ
スおよび光波測距儀を用いずに、低コストでかつ高精度
に行うことができるようになる。In the invention according to claims 1 to 3,
The stroke of the shield jack is detected, and the angle change and movement distance are obtained by calculation based on this stroke value.Therefore, the position measurement of the shield machine can be performed at low cost and with high cost without using a gyrocompass and a lightwave rangefinder. You will be able to do it with precision.
【００１２】請求項４に係る本発明として、前記シール
ド機の１点に視準ターゲットを設置するとともに、シー
ルド機の後方部に光波測距儀を設置し、定期的または追
尾的に、シールド機の座標を測定し、前記請求項１〜３
いずれかのシールド機の位置計測方法によって求めたシ
ールド機の計算座標を前記実測座標により補正するよう
にするシールド機の位置計測方法が提供される。As a fourth aspect of the present invention, a collimation target is installed at one point of the shield machine, and an optical rangefinder is installed in the rear part of the shield machine. The shield machine is regularly or tracked. The coordinates of the
There is provided a shield machine position measuring method for correcting the calculated coordinates of the shield machine obtained by any one of the shield machine position measuring methods by the actually measured coordinates.
【００１３】上記請求項４記載の発明では、前記ジャッ
キストローク検出に基づき演算によって求めたシールド
機座標を、例えば日に１回の割合で行う人為測量や常時
追尾的に行う自動測量による実測座標によって補正する
ようにする。この測量はシールド機の１点に設けた視準
ターゲットを光波測距儀で測量する１点測量とすること
により、シールド機と光波測距儀との間に存在する障害
物の影響を比較的受けないで行うことが可能であるとと
もに、人的な負担を余り掛けずに簡易に行うことが可能
である。なお、この測量は、前記ジャッキストローク検
出に基づき演算によって求めるシールド機座標のズレ補
正のため補完的に行うものであり、少なくとも掘進中は
前記ジャッキストローク検出に基づき演算によって求め
たシールド機座標に基づいてシールド機の方向制御がな
されるものである。従って、常時追尾的に行う自動測量
の場合に、障害物等によって一時的に測量不能になって
も構わない。In the invention according to the fourth aspect, the shield machine coordinates obtained by calculation based on the detection of the jack stroke are calculated by, for example, an artificial survey performed once a day or an actually measured coordinate obtained by automatic surveying constantly. Try to correct it. In this survey, the collimation target provided at one point of the shield machine is a one-point survey that measures with a lightwave rangefinder, so that the influence of obstacles existing between the shield machine and the lightwave rangefinder can be relatively reduced. It is possible to carry out without receiving it, and it is possible to carry out easily without imposing too much human burden. Note that this survey is performed complementarily to correct the deviation of the shield machine coordinates obtained by calculation based on the jack stroke detection, and based on the shield machine coordinates obtained by the calculation based on the jack stroke detection at least during excavation. The direction of the shield machine is controlled. Therefore, in the case of automatic surveying which is always tracked, the surveying may be temporarily disabled due to obstacles or the like.
【００１４】請求項５に係る発明として、前記シールド
機内に一軸型レートジャイロを設置し、前記請求項１〜
４いずれかに記載の位置計測方法によって求めたシール
ド機の相対角度変化を検証するようにするシールド機の
位置計測方法が提供される。As an invention according to claim 5, a uniaxial rate gyro is installed in the shield machine, and
There is provided a shield machine position measuring method for verifying a relative angle change of the shield machine obtained by the position measuring method according to any one of 4 above.
【００１５】上記請求項５記載の発明では、シールドジ
ャッキのジャッキストロークのみに頼ってシールド機の
角度変化を求めるとした場合、ジャッキストローク計が
故障した場合やストローク計が何らかの原因で誤差が大
きくなった場合に、掘削方位の誤差に気づかない場合も
ある。そこで、比較的低価格の一軸型レートジャイロを
機内に設けておき、計算結果が正常であるかどうかの検
証を行うようにするのが望ましい。なお、前記一軸型レ
ートジャイロとしては、光ファイバジャイロ、ガスレー
トセンサ等任意のジャイロを用いることができる。According to the fifth aspect of the invention, when the angle change of the shield machine is obtained by relying only on the jack stroke of the shield jack, the jack stroke meter fails or the stroke meter causes a large error. In some cases, the error in the excavation direction may not be noticed. Therefore, it is desirable to provide a relatively low-priced uniaxial rate gyro in the aircraft to verify whether the calculation result is normal. Any gyro such as an optical fiber gyro or a gas rate sensor can be used as the uniaxial rate gyro.
【００１６】[0016]
【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。図１はシールド機１の
縦断面図、図２はそのII−II線矢視図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the shield machine 1, and FIG. 2 is its II-II line arrow view.
【００１７】同図に示されるシールド機１は泥水加圧式
のものであり、シールド本体２の前端部に設けられた隔
壁３とカッタヘッド４との間にはカッタチャンバ５が区
画され、このカッタチャンバ５に臨ませて送泥管６と排
泥管７とが夫々開口して設けられている。一方、シール
ド機１の外殻となるスキンプレート８内の後方側には、
セグメント組立装置１０（エレクター装置）が配設さ
れ、掘進に伴ってスキンプレート８内面に周方向に複数
のピースからなるセグメント１１をリング状に組み立て
覆工を行うようになっている。このシールド機１の後方
側には、サポートフレーム１２に支持されて円周方向に
沿って適宜の間隔で多数のシールドジャッキ９、９…が
配置されている。なお、本発明に係るシールド機の位置
計測方法は、前記泥水加圧式に限らず、泥水式、土圧
式、泥土圧式等、種々のシールド機に対して適用される
ものである。The shield machine 1 shown in the figure is of a muddy water pressurizing type, and a cutter chamber 5 is defined between a partition head 3 and a cutter head 4 provided at the front end of the shield body 2, and the cutter chamber 5 is formed. A mud sending pipe 6 and a mud discharging pipe 7 are provided so as to face the chamber 5 and open. On the other hand, on the rear side inside the skin plate 8 which is the outer shell of the shield machine 1,
A segment assembling device 10 (erector device) is provided, and a segment 11 composed of a plurality of pieces is circumferentially assembled and lined on the inner surface of the skin plate 8 in accordance with excavation. On the rear side of the shield machine 1, a large number of shield jacks 9, 9 ... Are arranged at appropriate intervals along the circumferential direction while being supported by the support frame 12. The method for measuring the position of a shield machine according to the present invention is not limited to the muddy water pressure type, but is applicable to various shield machines such as a muddy water type, an earth pressure type, and a mud pressure type.
【００１８】本発明においては、掘進に伴って漸次変化
する前記シールド機１の位置を、レーザー、ジャイロコ
ンパスおよび光波測距儀等の計測機器を用いずに、前記
シールドジャッキ９，９…に設けたストロークセンサの
計測およびこの計測値に基づく解析によって求めるよう
にしている。In the present invention, the position of the shield machine 1 that gradually changes as the excavation proceeds is provided on the shield jacks 9, 9 ... Without using measuring devices such as a laser, a gyro compass, and a light-wave rangefinder. The stroke sensor is used for measurement and analysis based on the measured value is used.
【００１９】図３に示されるように、各シールドジャッ
キ９に設けられたストロークセンサ１４，１４によって
それぞれのストローク長ＳＬ、ＳＲを検出し、その情報
がケーブル１５を介して位置管理用コンピューター１６
に入力される。前記位置管理用コンピュータ１６では、
左右のストローク長ＳＬ、ＳＲの値を基にシールド機１
の位置が計算される。As shown in FIG. 3, the stroke sensors 14 and 14 provided in the shield jacks 9 detect the stroke lengths SL and SR, respectively, and the information is transmitted via the cable 15 to the position management computer 16.
Entered in. In the position management computer 16,
Shield machine 1 based on the left and right stroke lengths SL and SR
The position of is calculated.
【００２０】以下、シールド機１の位置計算手順につい
て図４に基づいて詳述すると、シールド機１が掘削を開
始したならば、先ず、シールド機１の前進開始時点を正
確に検知するために、シールド機１の推力が一定値（閾
値）を越えたかどうかを検知し、所定値を越えたならば
ストロークセンサ１４によるストローク長を測定するよ
うにする。すなわち、セグメント１１間には、僅かでは
あるが遊間が存在し、シールド機１が前記セグメント１
１に反力を取り、シールドジャッキ９，９…の伸長によ
って前進する際、前記セグメントの遊間によってシール
ド機１が前進していないにも関わらず、シールドジャッ
キ９，９…が若干伸長することになるため、シールド機
１の前進開始時点を正確に検知するため、シールドジャ
ッキ９の油圧を測定し、所定の推力（油圧値）に達した
時点をシールド機１の前進開始時点とする。The procedure for calculating the position of the shield machine 1 will be described in detail below with reference to FIG. 4. When the shield machine 1 starts excavation, first, in order to accurately detect the forward start time of the shield machine 1, It is detected whether the thrust of the shield machine 1 exceeds a certain value (threshold value), and if it exceeds a predetermined value, the stroke length by the stroke sensor 14 is measured. In other words, there is a slight gap between the segments 11, and the shield machine 1 uses the segment 1
When a reaction force is applied to the shield jacks 1, and the shield jacks 9, 9 ... Are advanced by extension, the shield jacks 9, 9, ... Therefore, in order to accurately detect the forward start time of the shield machine 1, the hydraulic pressure of the shield jack 9 is measured, and the time point when a predetermined thrust (hydraulic pressure value) is reached is set as the forward start time of the shield machine 1.
【００２１】なお、前記シールド機１の前進開始時点を
より正確に検知するためには、前記シールドジャッキ圧
とともに、シールドジャッキ９の伸長速度をもパラメー
タとして前進開始時点の判定とするのが望ましい。In order to detect the forward start time of the shield machine 1 more accurately, it is desirable to determine the forward start time by using the shield jack pressure and the extension speed of the shield jack 9 as parameters.
【００２２】実際にシールド機１が前進を開始し、左右
のシールドジャッキ９，９のストローク長ＳＬ、ＳＲの
計測段階に入ったならば、図５に示されるように、掘進
中に微少時間毎、前記シールドジャッキのストローク差
（ΔＳ＝ＳＲ−ＳＬ）を検知し、前記シールドジャッキ
間距離（Ｋ）とストローク差（ΔＳ）とにより前記シー
ルド機の微少時間当たりの相対角度変化（Δθ＝tan-1
ΔＳ/Ｋ）を求めるとともに、ジャッキストロークの平
均値から微少時間当たりの掘進長（Δｌ）を検出し、こ
れら微少時間当たりの相対角度変化（Δθ）および掘進
長（Δl）を下式（1A）(1B)に示すように、時間積分す
ることにより、前記シールド機１の掘進軌跡および位置
を算出する。If the shield machine 1 actually starts moving forward and enters the stage of measuring the stroke lengths SL, SR of the left and right shield jacks 9, 9, as shown in FIG. 5, every minute time during excavation. , The stroke difference (ΔS = SR−SL) of the shield jack is detected, and the relative angle change (Δθ = tan − ) of the shield machine per minute time is detected by the distance (K) between the shield jacks and the stroke difference (ΔS). 1
ΔS / K) is calculated, the excavation length (Δl) per minute time is detected from the average value of the jack stroke, and the relative angle change (Δθ) and excavation length (Δl) per minute time are calculated by the following formula (1A). As shown in (1B), the excavation locus and position of the shield machine 1 are calculated by time integration.
【００２３】[0023]
【数１】 [Equation 1]
【００２４】上記計算を１サイクルの掘進終了まで繰り
返し、１サイクル掘進中の移動軌跡が計算されるととも
に、１サイクル掘進完了時点の最終移動点がシールド機
１の位置として特定される。The above calculation is repeated until the excavation of one cycle is completed, and the movement locus during the excavation of one cycle is calculated, and the final movement point at the time of completion of the excavation of one cycle is specified as the position of the shield machine 1.
【００２５】以上の計算結果は、例えば図６に示される
ように、前記シールド機１の移動軌跡としてコンピュー
ター１６のモニタ上に表示されるとともに、基準軸Ｏ
（トンネル計画線）に対してどの方向に進んでいるかが
矢印Ｍにより表示されるようになっている。前記矢印Ｍ
の方向が基準軸Ｏに対して逸脱が大きくなると、前記シ
ールド機１が基準軸Ｏの位置に戻るように、シールドジ
ャッキ９，９…が制御され、シールド機１の位置補正が
なされるようになっている。The above calculation results are displayed on the monitor of the computer 16 as the movement locus of the shield machine 1 as shown in FIG.
The direction in which the vehicle is heading with respect to the (tunnel planned line) is displayed by an arrow M. The arrow M
When the deviation of the direction of from the reference axis O becomes large, the shield jacks 9 are controlled so that the shield machine 1 returns to the position of the reference axis O, and the position of the shield machine 1 is corrected. Has become.
【００２６】ところで、前記シールド機１の掘進長は、
シールドジャッキ９の測定精度により誤差が生じ得る。
そしてこの誤差は、前記シールド機１の移動距離が長く
なるに従って累積していくことになる。そこで、１掘進
毎に、計算された掘進長を既知のセグメント長さにより
検証するのが望ましい。セグメントの製作精度は一般に
誤差がほとんど無く、非常に高精度に製造されている。
したがって、前記コンピュータ１６に予め、セグメント
の形状情報を入力しておき、ストローク長から計算によ
って得られた掘進長と、セグメント１１の長さとを比較
し、掘進長の検証を行うようにすることにより、前記累
積誤差を無くすことが可能となる。By the way, the digging length of the shield machine 1 is
An error may occur depending on the measurement accuracy of the shield jack 9.
Then, this error is accumulated as the moving distance of the shield machine 1 becomes longer. Therefore, it is desirable to verify the calculated digging length with a known segment length for each digging. The segment is generally manufactured with very high accuracy with almost no error.
Therefore, by inputting the segment shape information in advance to the computer 16 and comparing the excavation length obtained by calculation from the stroke length with the length of the segment 11, the excavation length is verified. The accumulated error can be eliminated.
【００２７】具体的に詳述すると、ジャッキストローク
検出の測定誤算としては約１％程度の誤差をもつ可能性
があり、例えば計測ストロークが1000mmの場合、10mm程
度の誤差が生じることになる。仮にセグメント径を3000
mmとして、これを計算精度に直すと、tan-1(10/3000)=
0.19となる。この誤差分を下記の手順により補正する。More specifically, there is a possibility that an error in measurement of jack stroke detection of about 1% will occur. For example, if the measurement stroke is 1000 mm, an error of about 10 mm will occur. If the segment diameter is 3000
If we convert this to mm and calculate accuracy, tan -1 (10/3000) =
It becomes 0.19. This error is corrected by the following procedure.
【００２８】掘削開始によりジャッキストロークは伸
張する。掘削完了により必要な伸張を終える。このと
きのストロークをＡ(mm)としてコンピュータ１６内に記
録する。伸張が終わったジャッキは、セグメント構築
のために収縮する。通常は最小ストロークまで縮め、
セグメント構築を行う。セグメント構築後、次掘進開
始のために、セグメント面にジャッキスプレッダが当た
る位置までジャッキを伸張する。このときのストローク
をＢ(mm)としてコンピュータ１６内に記録する。この
とき、実際のジャッキ伸長はＡ−Ｂ(mm)である。通常
構築されるセグメント長さは、製作精度もあるが、あく
までも規定の長さが決められており、これに防水用のシ
ール部材の若干の伸びを考慮した長さはほぼ高精度な検
定用長さとして用いることが出来るために、上記の（Ａ
−Ｂ）とこの構築長さとを案分し係数化する。たとえば
（Ａ−Ｂ）＝1.025mでセグメント長さが1.001mの場合、
補正すべき係数Ｋは、Ｋ＝1.001/1.025=0.9766となる。
この係数Ｋを数サンプル用いて算出した平均Ｋ値を、
最終的に検定用ジャッキストローク係数とし補正を行
う。The jack stroke is extended by the start of excavation. When the excavation is complete, the necessary extension is completed. The stroke at this time is recorded in the computer 16 as A (mm). The stretched jack contracts to build the segment. Usually shortened to the minimum stroke,
Build a segment. After the segment is constructed, the jack is extended to the position where the jack spreader hits the segment surface to start the next excavation. The stroke at this time is recorded in the computer 16 as B (mm). At this time, the actual jack extension is AB (mm). The length of the segment that is usually constructed has manufacturing accuracy, but the specified length is determined to the last, and the length considering the slight elongation of the waterproof sealing member is a highly accurate verification length. Since it can be used as
-B) and this construction length are divided and coefficientized. For example, if (AB) = 1.025m and the segment length is 1.001m,
The coefficient K to be corrected is K = 1.001 / 1.025 = 0.9766.
The average K value calculated using several samples of this coefficient K is
Finally, the verification jack stroke coefficient is used for correction.
【００２９】他方、曲線施工時には、図７に示されるよ
うに、使用されるセグメント１１の端面がテーパー状に
なっているため、左右のシールドジャッキ９，９間にお
いてセグメント長さの差（ＤＬ）の分だけ、シールドジ
ャッキ９，９間のストローク差が生じてしまう。そこ
で、テーパー状セグメントを使用する場合には、前記セ
グメント長さの差（ＤＬ）をストローク差ΔＳの閾値と
して設定し、前記ΔＳの値がセグメント長さの差
（ＤＬ）を超えた時点からのストローク差（ΔＳ’）を
ストローク差として検知するようにする。On the other hand, at the time of curve construction, as shown in FIG. 7, since the end surface of the segment 11 used is tapered, the difference in segment length (D L between the left and right shield jacks 9, 9) ), The stroke difference between the shield jacks 9 is generated. Therefore, when a tapered segment is used, the segment length difference (D L ) is set as a threshold of the stroke difference ΔS, and when the ΔS value exceeds the segment length difference (D L ). The stroke difference (ΔS ′) from is detected as the stroke difference.
【００３０】以上の要領によって、ジャッキストローク
検出に基づき演算によって求めたシールド機座標の場合
も、やはり累積的に誤差が生じるため、適時、実測座標
に基づいて補正するのが望ましい。測量は、前記シール
ド機の１点に視準ターゲットを設置するとともに、シー
ルド機の後方部に光波測距儀を設置し、例えば定期的
（１回／日程度）に行う人為測量や常時追尾的に行う自
動測量による実測座標によって補正するようにする。According to the above procedure, even in the case of the shield machine coordinates obtained by calculation based on the detection of the jack stroke, cumulative errors still occur. Therefore, it is preferable to correct the shield machine coordinates based on the actually measured coordinates in a timely manner. For the survey, a collimation target is installed at one point on the shield machine, and a lightwave rangefinder is installed at the rear of the shield machine. For example, the surveying is performed regularly (once / day) by artificial survey or constant tracking. It is corrected according to the actual measurement coordinates obtained by the automatic survey.
【００３１】また、ジャッキストローク計が故障した場
合やストローク計が何らかの原因で誤差が大きくなった
場合に、掘削方位の誤差に気づかない場合もあるため、
比較的低価格の一軸型レートジャイロ（絶対方位は計測
できず、相対的な角速度のみを検出）をシールド機内に
補助的に設けておき、計算結果が正常であるかどうかの
検証、換言すればジャッキストロークの計測値が正常で
あるかどうかの検証を行うようにするのが望ましい。Further, when the jack stroke gauge is out of order or the stroke gauge has a large error for some reason, the error in the excavation direction may not be noticed.
A relatively low-price uniaxial rate gyro (absolute azimuth cannot be measured, only relative angular velocity is detected) is additionally provided in the shield machine to verify whether the calculation result is normal, in other words It is desirable to verify whether the measured value of the jack stroke is normal.
【００３２】なお、上記位置計測方法は共に、シールド
機１のヨー方向の掘進軌跡および位置を求める例である
が、上部および下部にそれぞれ配置されたシールドジャ
ッキのストロークを測定することにより、ピッチ方向
（伏仰方向）の掘進軌跡および位置を求めることによ
り、シールド機１の掘進軌跡および位置を三次元的に求
めることも可能である。Both of the above position measuring methods are examples of obtaining the excavation locus and position of the shield machine 1 in the yaw direction. However, by measuring the strokes of the shield jacks arranged at the upper and lower portions, respectively, the pitch direction can be measured. It is also possible to three-dimensionally determine the excavation trajectory and the position of the shield machine 1 by obtaining the excavation trajectory and the position in the (protrusion direction).
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上詳説のとおり本発明によれば、掘進
作業時にシールド機の位置計測を行うに当たり、レーザ
ー、ジャイロおよび光波測距儀等の計測機器を基本的に
用いることなく、シールドジャッキのストローク計測に
基づき、数値計算により角度変化及び移動距離を求める
ようにしたため、低コストかつ高精度でシールド機の位
置計測を行い得るようになる。As described above in detail, according to the present invention, when the position of the shield machine is measured during the excavation work, the shield jack can be operated without basically using the measuring instruments such as the laser, the gyro and the optical distance measuring device. Since the angle change and the moving distance are obtained by numerical calculation based on the stroke measurement, the position of the shield machine can be measured with low cost and high accuracy.
【図１】シールド機１の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of a shield machine 1.
【図２】そのII−II線矢視図である。FIG. 2 is a view taken along the line II-II.
【図３】シールド機の位置計測要領図である。FIG. 3 is a position measurement procedure diagram of the shield machine.
【図４】本発明に係る位置計測方法のフロー図である。FIG. 4 is a flowchart of a position measuring method according to the present invention.
【図５】計算原理説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a calculation principle.
【図６】モニタ上でのシールド機の掘進軌跡表示図であ
る。FIG. 6 is a view showing the excavation track of the shield machine on the monitor.
【図７】シールド曲線部における計測要領図である。FIG. 7 is a measurement procedure diagram in a shield curve portion.
【図８】従来例に係る位置計測方法を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a position measuring method according to a conventional example.
１…シールド機、２…シールド本体、３…隔壁、４…カ
ッタヘッド、５…カッタチャンバ、６…送泥管、７…排
泥管、８…スキンプレート、９…シールドジャッキ、１
０…セグメント組立装置、１１…セグメント、１４…ス
トロークセンサ、１６…位置管理用コンピューター、Ｓ
Ｌ・ＳＲ…ストローク長、Ｋ…ジャッキ間距離DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shield machine, 2 ... Shield body, 3 ... Partition wall, 4 ... Cutter head, 5 ... Cutter chamber, 6 ... Mud pipe, 7 ... Mud pipe, 8 ... Skin plate, 9 ... Shield jack, 1
0 ... Segment assembly device, 11 ... Segment, 14 ... Stroke sensor, 16 ... Position management computer, S
L / SR: Stroke length, K: Distance between jacks
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 9/06 301 E21D 9/06 311 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E21D 9/06 301 E21D 9/06 311
Claims (5)
の位置計測方法であって、 シールド機が掘進を開始したならば、シールド機の推力
が所定の閾値を越えたかどうかを検知し、所定の閾値を
越えたならばストロークセンサによるストローク長を測
定するようにし、 掘進中に微少時間毎、前記シールドジャッキのストロー
ク差を検知し、前記シールドジャッキ間距離とストロー
ク差とにより前記シールド機の微少時間当たりの相対角
度変化を求めるとともに、ジャッキストロークから微少
時間当たりの掘進長を検出し、これら微少時間当たりの
相対角度変化および掘進長を時間積分することにより、
前記シールド機の掘進軌跡および位置を求めることを特
徴とするシールド機の位置計測方法。1. A position measuring method for measuring the position of the shield machine for tunneling, if the shield machine has started excavation, thrust of the shield machine detects whether exceeds a predetermined threshold value, a predetermined Stroke length is measured by the stroke sensor if the threshold value is exceeded, and the stroke difference between the shield jacks is detected at every minute time during the excavation. By calculating the relative angle change per time, detecting the excavation length per minute time from the jack stroke, and integrating these relative angle change per minute time and the excavation length over time,
A method for measuring the position of a shield machine, characterized by obtaining the excavation trajectory and position of the shield machine.
は、シールド機のヨー方向、若しくはヨー方向及びピッ
チ方向について行うようにする請求項１記載のシールド
機の位置計測方法。2. The method for measuring the position of a shield machine according to claim 1, wherein the excavation locus and the position of the shield machine are measured in the yaw direction of the shield machine or in the yaw direction and the pitch direction.
掘進長を、既知のセグメント長さにより検証するように
する請求項１〜２いずれかに記載のシールド機の位置計
測方法。3. The position measuring method for a shield machine according to claim 1, wherein the excavation length by detecting the jack stroke is verified for each excavation with a known segment length.
設置するとともに、シールド機の後方部に光波測距儀を
設置し、定期的または追尾的に、シールド機の座標を測
定し、前記請求項１〜３いずれかのシールド機の位置計
測方法によって求めたシールド機の計算座標を前記実測
座標により補正するようにするシールド機の位置計測方
法。4. A collimation target is installed at one point of the shield machine, and a light-wave rangefinder is installed in the rear part of the shield machine to measure the coordinates of the shield machine periodically or in a tracking manner. A shield machine position measuring method for correcting the calculated coordinates of the shield machine obtained by the shield machine position measuring method according to any one of claims 1 to 3 based on the measured coordinates.
を設置し、前記請求項１〜４いずれかに記載の位置計測
方法によって求めたシールド機の相対角度変化を検証す
るようにするシールド機の位置計測方法。5. A position of the shield machine, in which a single-axis rate gyro is installed in the shield machine, and the relative angle change of the shield machine obtained by the position measuring method according to claim 1 is verified. Measuring method.
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