(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機の後方において内型枠を組み立てるとともに、該内型枠の前部に周方向に複数の打設ポートを有する環状の妻枠を配し、該打設ポートを通して前記内型枠内にコンクリートを打設することによって前記妻枠を漸次前方へ移動させつつ覆工壁を形成するとともに、前記内型枠から反力をとってシールド機を掘進させては前記内型枠を順次前方側へ盛替えていくことでトンネルを施工するシールド工法であって、
前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、打設するべきコンクリートを各打設ポートに対して順次供給していくことにより各打設ポートからのコンクリート打設が所定時間で１巡するようにし、かつ、
各打設ポートから打設するコンクリートの単位時間当たりの打設量および各打設ポートの単位時間当たりの打設回数および１巡休止時間を予め設定しておくとともに、コンクリート打設に伴う前記妻枠の各部のシールド機に対する軸線方向の相対位置および相対位置の変化率を検出し、その検出結果に基づき前記単位時間当たりの打設量、１巡休止時間をフィードバック制御することを特徴とするシールド工法。
【請求項２】
シールド機の後方において内型枠を組み立てるとともに、該内型枠の前部に周方向に複数の打設ポートを有する環状の妻枠を配し、該打設ポートを通して前記内型枠内にコンクリートを打設することによって前記妻枠を漸次前方へ移動させつつ覆工壁を形成するとともに、前記内型枠から反力をとってシールド機を掘進させては前記内型枠を順次前方側へ盛替えていくことでトンネルを施工するシールド工法であって、
前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、打設するべきコンクリートを各打設ポートに対して順次供給していくことにより各打設ポートからのコンクリート打設が所定時間で１巡するようにし、かつ、
前記シールド機の掘進と同時に前記内型枠内へのコンクリート打設を実施するとともに、シールド機の掘進を停止させた後も前記妻枠をシールド機に対して相対的に前方へ移動させつつ前記内型枠内へのコンクリート打設を実施し、それと同時にその前方位置において内型枠の盛替えを行ない、盛替えた内型枠から反力をとってシールド機の掘進を再開することを特徴とするシールド工法。
【請求項３】
請求項２記載のシールド工法であって、
前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、各打設ポートから打設するコンクリートの単位時間当たりの打設量および各打設ポートの単位時間当たりの打設回数および１巡休止時間を予め設定しておくとともに、コンクリート打設に伴う前記妻枠の各部のシールド機に対する軸線方向の相対位置および相対位置の変化率を検出し、その検出結果に基づき前記単位時間当たりの打設量、１巡休止時間をフィードバック制御することを特徴とするシールド工法。
【請求項４】
請求項１または３記載のシールド工法であって、
前記フィードバック制御における前記相対位置および前記相対位置の変化率の検出は、ファジイ推論によりなされていることを特徴とするシールド工法。
【請求項５】
請求項４記載のシールド工法であって、
前記ファジイ推論において用いられるメンバーシップ関数を、前記コンクリート打設の進捗に応じて変化させることを特徴とするシールド工法。
【請求項６】
請求項１記載のシールド工法であって、
前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、各打設ポートの圧力を検出し、その検出結果に基づき前記単位時間あたりの打設回数をフィードバック制御することを特徴とするシールド工法。
【請求項７】
シールド機の後方において内型枠を組み立てるとともに、該内型枠の前部に周方向に複数の打設ポートを有する環状の妻枠を配し、該打設ポートを通して前記内型枠内にコンクリートを打設することによって前記妻枠を漸次前方へ移動させつつ覆工壁を形成するとともに、前記内型枠から反力をとってシールド機を掘進させては前記内型枠を順次前方側へ盛替えていくことでトンネルを施工するシールド工法であって、
前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、打設するべきコンクリートを各打設ポートに対して順次供給していくことにより各打設ポートからのコンクリート打設が所定時間で１巡するようにし、かつ、
各打設ポートから打設するコンクリートの単位時間当たりの打設量および各打設ポートの単位時間当たりの打設回数および１巡休止時間を予め設定しておくとともに、コンクリート打設に伴う前記妻枠の各部のシールド機に対する軸線方向の相対位置および相対位置の変化率を検出し、その検出結果に基づき前記各打設ポートへのコンクリートの供給停止時間をフィードバック制御することを特徴とするシールド工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネル施工技術に係わり、特にシールド機の後方で覆工壁を現場打ちコンクリートにより形成していくシールド工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、この種のシールド工法は、シールド機の後方において内型枠を組み立てるとともに、内型枠の前部に複数の打設ポートを周方向に間隔をおいて設けた環状の妻枠を配し、各打設ポートを通して内型枠の内部にコンクリートを打設することによって鉄筋コンクリート造、または無筋（スモールファイバ等によるもの）コンクリート造の覆工壁を形成していき、かつ、内型枠から反力をとってシールド機を掘進させては内型枠を順次前方側へ盛替えていくことでトンネルを施工するというものである。そして、内型枠内にコンクリートを打設する際には、妻枠をジャッキにより後方側（内型枠内へ押込む方向）へ押圧することによって打設コンクリート圧力を保持しつつ妻枠を漸次前方側へ移動させるようにし、以てコンクリートの打設圧を地下水圧にバランスさせるとともに密実なコンクリート覆工壁を形成するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の工法においては、内型枠内に打設されたコンクリートの圧力がレベル差や各打設ポートからの打設量のアンバランス等に起因して上下方向および周方向の各位置である程度の偏差が生じ、したがって内型枠や妻枠の各部に偏荷重が生じ、その結果、妻枠を鉛直姿勢に維持できなくなることがある。そして、従来においては妻枠の姿勢制御はきわめて困難であり、わずかに熟練作業員の経験に依存して各打設ポートからのコンクリート打設量を適宜増減する等の対策をとってはいるが、そのようなことでは確実かつ適正な制御は期待できず、有効な改善策が要望されていた。
【０００４】
また、現場打ちコンクリートにより覆工壁を形成していく上記のようなシールド工法では、シールド機による掘削工程と覆工壁を形成するためのコンクリート打設工程とを分離するいわゆる分離推進工法が採用されることが通常である。すなわち、シールド機を所定ストロークだけ掘進させたらそれを停止させ、その後方において内型枠を組み立て、次いでコンクリート打設を実施し、その後に、内型枠から反力をとってシールド機の掘進を再開する、という手順を繰り返すことによりトンネルを施工していくのである。
【０００５】
しかし、そのような分離推進工法では必ずしも充分な作業効率が望めず、より効率的であって工期短縮を図り得る有効な工法が望まれていた。特に、上記のように掘進とコンクリート打設とを交互に行なう分離推進工法では、必然的にコンクリート打設工程が間欠的に実施されることになるから、打設を中断している間にコンクリート打設管が残留コンクリートにより閉塞してしまうトラブルが生じることがあり、そのようなトラブルを防止し得る手段の開発が急務とされていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１記載の発明は、シールド機の後方において内型枠を組み立てるとともに、該内型枠の前部に周方向に複数の打設ポートを有する環状の妻枠を配し、該打設ポートを通して前記内型枠内にコンクリートを打設することによって前記妻枠を漸次前方へ移動させつつ覆工壁を形成するとともに、前記内型枠から反力をとってシールド機を掘進させては前記内型枠を順次前方側へ盛替えていくことでトンネルを施工するシールド工法であって、前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、打設するべきコンクリートを各打設ポートに対して順次供給していくことにより各打設ポートからのコンクリート打設が所定時間で１巡するようにし、かつ、各打設ポートから打設するコンクリートの単位時間当たりの打設量および各打設ポートの単位時間当たりの打設回数および１巡休止時間を予め設定しておくとともに、コンクリート打設に伴う前記妻枠の各部のシールド機に対する軸線方向の相対位置および相対位置の変化率を検出し、その検出結果に基づき各打設ポートからの前記単位時間当たりの打設量、１巡休止時間をフィードバック制御するようにしたものである。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、シールド機の後方において内型枠を組み立てるとともに、該内型枠の前部に周方向に複数の打設ポートを有する環状の妻枠を配し、該打設ポートを通して前記内型枠内にコンクリートを打設することによって前記妻枠を漸次前方へ移動させつつ覆工壁を形成するとともに、前記内型枠から反力をとってシールド機を掘進させては前記内型枠を順次前方側へ盛替えていくことでトンネルを施工するシールド工法であって、前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、打設するべきコンクリートを各打設ポートに対して順次供給していくことにより各打設ポートからのコンクリート打設が所定時間で１巡するようにし、かつ、前記シールド機の掘進と同時に前記内型枠内へのコンクリート打設を実施するとともに、シールド機の掘進を停止させた後も前記妻枠をシールド機に対して相対的に前方へ移動させつつ前記内型枠内へのコンクリート打設を実施し、それと同時にその前方位置において内型枠の盛替えを行ない、盛替えた内型枠から反力をとってシールド機の掘進を再開するようにしたものである。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明と上記請求項２記載の発明とを組合わせて実施するようにしたものである。すなわち、請求項３記載の発明は、シールド機の後方において内型枠を組み立てるとともに、該内型枠の前部に周方向に複数の打設ポートを有する環状の妻枠を配し、該打設ポートを通して前記内型枠内にコンクリートを打設することによって前記妻枠を漸次前方へ移動させつつ覆工壁を形成するとともに、前記内型枠から反力をとってシールド機を掘進させては前記内型枠を順次前方側へ盛替えていくことでトンネルを施工するシールド工法であって、前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、打設するべきコンクリートを各打設ポートに対して順次供給していくことにより各打設ポートからのコンクリート打設が所定時間で１巡するようにし、かつ、前記シールド機の掘進と同時に前記内型枠内へのコンクリート打設を実施するとともに、シールド機の掘進を停止させた後も前記妻枠をシールド機に対して相対的に前方へ移動させつつ前記内型枠内へのコンクリート打設を実施し、それと同時にその前方位置において内型枠の盛替えを行ない、盛替えた内型枠から反力をとってシールド機の掘進を再開するようにし、しかも、前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、各打設ポートから打設するコンクリートの単位時間当たりの打設量および各打設ポートの単位時間当たりの打設回数および１巡休止時間を予め設定しておくとともに、コンクリート打設に伴う前記妻枠の各部のシールド機に対する軸線方向の相対位置および相対位置の変化率を検出し、その検出結果に基づき前記単位時間当たりの打設量、１巡休止時間をフィードバック制御するようにしたものである。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１または３記載のシールド工法であって、前記フィードバック制御における前記相対位置および前記相対速度の検出は、ファジイ推論によりなされるようにしたものである。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のシールド工法であって、前記ファジイ推論において用いられるメンバーシップ関数を、前記コンクリート打設の進捗に応じて変化させるようにしたものである。
【００１１】
また、請求項６記載の発明は、請求項１記載のシールド工法であって、前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、各打設ポートの圧力を検出し、その検出結果に基づき前記単位時間あたりの打設回数をフィードバック制御するようにしたものである。
【００１２】
請求項７記載の発明は、シールド機の後方において内型枠を組み立てるとともに、該内型枠の前部に周方向に複数の打設ポートを有する環状の妻枠を配し、該打設ポートを通して前記内型枠内にコンクリートを打設することによって前記妻枠を漸次前方へ移動させつつ覆工壁を形成するとともに、前記内型枠から反力をとってシールド機を掘進させては前記内型枠を順次前方側へ盛替えていくことでトンネルを施工するシールド工法であって、前記内型枠内へコンクリートを打設するに当たっては、コンクリートを各打設ポートから順次打設するとともに、各打設ポートから打設するコンクリートの単位時間当たりの打設量および各打設ポートの単位時間当たりの打設回数および１巡休止時間を予め設定しておくとともに、コンクリート打設に伴う前記妻枠の各部のシールド機に対する軸線方向の相対位置および相対位置の変化率を検出し、その検出結果に基づき前記各打設ポートへのコンクリートの供給停止時間をフィードバック制御するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。まず図１を参照して本実施例のシールド工法を実施するためのシールド機の全体概略構成を説明する。図１において符号１は前胴１ａ、中胴１ｂ、後胴（スキンプレート）１ｃを有して構成されているシールド機であって、このシールド機１はシールドジャッキ２によりスプレッダ３を介して内型枠４から反力をとることにより前方へ漸次掘進するものである。符号５は内型枠４の前部に配される妻枠であって、この妻枠５と内型枠４とにより形成される密閉空間内にコンクリートを打設充填することで覆工壁６を形成するようになっている。
【００１４】
妻枠５は環状をなしており、後胴１ｃに設置された複数台（本実施例では１２台）の妻枠ジャッキ７により前後方向に移動可能に設けられ、コンクリート打設の際には妻枠ジャッキ７により後方側へ押圧されることでコンクリート打設圧を維持するとともにその傾きが防止され、かつ、打設の進展に伴い漸次前方へ移動していくようになっている。この妻枠５には周方向に複数（本実施例では８箇所）の打設ポート５ａが設けられており、各打設ポート５ａのそれぞれには分岐打設管８が閉止弁９、コンクリート打設圧力計１０を介して接続され、各分岐打設管８はローターバルブ１１、主打設管１２を介してコンクリートポンプ１３に接続されている。符号１４はローターバルブ１１および各閉止弁９を作動させるための駆動ユニット、１５はその油圧ユニットである。また、符号１６はコンクリートポンプ１３まで生コンクリートを搬送してくるアジテーターカーである。
【００１５】
図２は、上述した１２台の妻枠ジャッキ７、７・・・および、８台のコンクリート打設圧力計１０、１０、・・・（打設ポート５ａ、５ａ、・・・）の配置を示す図であり、この図において、各妻枠ジャッキ７およびコンクリート打設圧力計１０（打設ポート５ａ）には、各々添え字を付している。すなわち、図２に示す妻枠ジャッキ７１〜７１２は、妻枠５に作用するコンクリート圧力を考慮して妻枠５が鉛直に維持されるように、周方向に各々配設されており、他方、コンクリート打設圧力計１０１〜１０８（打設ポート５ａ１〜５ａ８）は、妻枠ジャッキ７１〜７１２と同様にして、妻枠５が鉛直に維持されるように周方向に各々配設されている。
【００１６】
また、図２においては、破線（三角形）で結ばれた３台の妻枠ジャッキ（同図に示す例では、７１、７５、７９）により１ブロックが構成されており、１ブロックの妻枠ジャッキ７１、７５、７９は、同一の油圧系統からなる調圧装置（図示略）により妻枠５に対する圧力が調整される。同様にして、他の３ブロックの組み合わせは、妻枠ジャッキ７２、７６、７１０（１ブロック）、妻枠ジャッキ７３、７７、７１１（１ブロック）および妻枠ジャッキ７４、７８、７１２（１ブロック）とされている。
【００１７】
図３は、図１に示すコンクリート打設圧力計１０より出力されるコンクリート打設圧信号を処理する信号処理部の構成を示すブロック図である。この図において、２０は、最大値比較器であり、ローターバルブ１１（図１参照）の１巡する時間内においてコンクリート打設圧力計１０より入力されるコンクリート打設圧信号より得られるコンクリート打設圧が、メモリ２１に記憶されているコンクリート打設圧の最大値より大であるとき、そのときのコンクリート打設圧信号（最大値）を出力する。２２は、最大値発信器であり、上記コンクリート打設圧力信号（最大値）を最大値信号Ｐｍｘｉとして出力する。
【００１８】
２３は、積分／除算器であり、ローターバルブ１１（図１参照）が１巡する時間内に入力されるコンクリート打設圧信号より得られるコンクリート打設圧を積算した後、所定数で除算して、コンクリート打設圧の平均値を求め、演算結果をコンクート打設圧信号（平均値）として出力する。
２４は、平均値発信器であり、入力される上記コンクリート打設信号（平均値）を平均値信号Ｐａｖｉとして出力する。
【００１９】
２５は、最小値比較器であり、ローターバルブ１１（図１参照）の１巡する時間内において上記コンクリート打設圧信号より得られるコンクリート打設圧が、メモリ２６に記憶されているコンクリート打設圧の最小値より小であるとき、そのときのコンクリート打設圧信号（最小値）を出力する。２７は、最小値発信器であり、上記コンクリート打設圧力信号（最小値）を最小値信号Ｐｍｎｉとして出力する。
【００２０】
上記構成のシールド機１は、基本的には従来一般のシールド機と同様に、その後方において内型枠４を組み立てては妻枠５を通してコンクリートを打設して覆工壁６を形成し、内型枠４を順次前方に盛替えてはそこから反力をとって掘進を繰り返すものである。内型枠４内へのコンクリートの打設は、ローターバルブ１１を所定時間で一巡するように回転作動させることにより、コンクリートポンプ１３からのコンクリートを各打設ポート５ａに対して順次供給することで行なうものである。
【００２１】
ところで、上記のようにしてコンクリートを打設するに際して、上述したように従来一般には妻枠５の各部に偏荷重が生じ、その結果、妻枠５の鉛直姿勢が保持できなくなる懸念があるが、本実施例のシールド工法ではその対策として図４に示すような制御システムを採用している。すなわち、コンクリート打設の際に、後胴（スキンプレート）１ｃと妻枠５各部との相対位置、その相対位置の変化率（つまり後胴１ｃに対する妻枠５の相対速度）、妻枠ジャッキ７による打設コンクリートに対する押圧力、コンクリート打設圧力計１０による打設圧力、等を検出し、それらの検出値に基づいて、コンクリートポンプ１３およびローターバルブ１１による各打設ポート５ａを通しての打設回数や打設速度（単位時間当たりの打設量）を増減することで、コンクリート打設圧力の変動や妻枠５の相対位置の変動を極力小さくなるようにフィードバック制御するようにしている。
【００２２】
具体的には、予め適性なコンクリート圧力を設定し、その設定値となるようにローターバルブ１１（図１参照）の１巡あたりの単位時間に、所定の打設回数、コンクリートポンプ１３が打設を行う。そして、コンクリート圧力が許容範囲を越えて変位した場合には、それを修正するように適性な操作量（打設回数）を上記１巡毎にファジイコントローラ１７により決定して、打設回数を増減するのである。以後、このフィードバック制御による圧力制御方法をコンクリート打設圧力（適性圧力打設回数）制御法と称する。
【００２３】
また、このシールド工法においては、予め適正なコンクリート打設速度を設定し、その設定値で各打設ポート５ａからコンクリートを内型枠４内へ打設していきつつ妻枠５各部の位置を検出する。そして、妻枠５と後胴１ｃとの相対位置関係が許容限度を越えて変位した場合には、それを修正するように適正な操作量をファジィコントローラ１７により決定してコンクリート打設速度を増減するのである。そのファジィコントローラ１７におけるファジィ推論法としてはｍｉｎーｍａｘ型簡略推論法を用いることが良い。以下、このフィードバック制御による制御方法をコンクリート打設量制御法と称する。
【００２４】
＜コンクリート打設圧力制御法＞
次に、上述したコンクリート打設圧力制御法について、さらに詳述する。
まず、このコンクリート圧力制御法の前提条件について図５および図６を参照して説明する。図５は、図２に示す打設ポート５ａ１〜５ａ８と妻枠ジャッキ７１〜７１２との相対的な位置関係を直線上に示した図であり、打設ポート５ａ１〜５ａ８の各コンクリート打設圧力は、同図に示す「上半」、「側壁」「下半」なる３つのグループに分類されている。これは、上記各コンクリート打設圧力を計測するコンクリート打設圧力計１０１〜１０８のいずれかが破損した場合に、当該コンクリート打設圧力計の計測値を、同一のグループの他のコンクリート打設圧力計の各計測値（パートナー計測値）を突き合わせる（比較、評価）ことにより、バックアップする機能を持たせるものである。
【００２５】
また、図５に示すコンクリート打設圧力計１０１〜１０８より各々出力されるコンクリート打設圧信号は、図３を参照して説明したように、最大値、平均値および最小値という基準で評価され、評価結果として、最大値発信器２２、平均値発信器２４および最小値発信器２７からは、最大値信号Ｐｍｘｉ、平均値信号Ｐａｖｉおよび最小値信号Ｐｍｎｉが出力されることを述べた。
ここで、図５に示す打設圧力ポート５ａ１〜５ａ８におけるコンクリート圧力の下限管理圧設定値をＰｄｎ｛ｉ，ｊ｝、上限管理圧設定値をＰｕｐ｛ｉ，ｊ｝と定義すると、上記平均値信号Ｐａｖｉより得られる（コンクリート打設圧力）平均値Ｐａｖｉおよび最小値信号Ｐｍｎｉより得られる最小値Ｐｍｉｎは、常に下限管理圧設定値Ｐｄｎ｛ｉ，ｊ｝から上限管理圧設定値Ｐｕｐ｛ｉ，ｊ｝までの圧力範囲内にあることが望ましい。すなわち、この場合においては、図１に示す妻枠５の各部に作用する圧力が均等であって、妻枠５が鉛直状態、言い換えれば、安定した状態にあることを意味する。
【００２６】
つまり、最小値Ｐｍｉｎおよび平均値Ｐａｖｉが、
Ｐｄｎ｛ｉ，ｊ｝＜Ｐｍｎｉ，Ｐａｖｉ＜Ｐｕｐ｛ｉ，ｊ｝
なる範囲にある場合には、コンクリート打設圧力が制御上良好であると判断される。
一方、平均値Ｐａｖｉが、
Ｐａｖｉ≦Ｐｄｎ｛ｉ，ｊ｝またはＰｕｐ｛ｉ，ｊ｝≦Ｐａｖｉ
の場合には、コンクリート打設圧力、言い換えれば、図４に示すローターバルブ１１の打設回数を制御（調整）する必要がある。
【００２７】
次に、上記打設回数の制御方法について説明する。
まず、下限管理圧設定値Ｐｄｎ｛ｉ，ｊ｝および上限管理圧設定値Ｐｕｐ｛ｉ，ｊ｝における、上記最小値Ｐｍｉｎ、平均値Ｐａｖｉおよび最大値Ｐｍｘｉの分布状態を分類した分類表を図６に示す。この図においては、平均値Ｐａｖｉに着目すると、平均値Ｐａｖｉが下限管理圧設定値Ｐｄｎ｛ｉ，ｊ｝以下である分類１（（イ）、（ロ）および（ハ））、平均値Ｐａｖｉが下限管理圧設定値Ｐｄｎ｛ｉ，ｊ｝から上限管理圧設定値Ｐｕｐ｛ｉ，ｊ｝までの範囲内にある分類２（（ニ）、（ホ）および（ヘ））、平均値Ｐａｖｉが上限管理圧設定値Ｐｕｐ｛ｉ，ｊ｝以上である分類３（（ト）、（チ）および（リ））の計３パターンに分類されている。
【００２８】
図４に示すファジイコントローラ１７は、所定時間間隔（ローターバルブ１１の１巡に要する時間）で、各打設ポート（５ａ１〜５ａ８）毎に、１巡あたりの平均値Ｐａｖｉを、分類表（図６参照）と照合して、該平均値Ｐａｖｉが分類１〜３なかでいずれの分類に属するかを判断して、次巡の打設回数を決定する。すなわち、ファジイコントローラ１７は、平均値Ｐａｖｉが分類１に属している場合にはコンクリート打設圧力を上昇させる必要があると判断して、現状の打設回数に１を加えた回数を次巡の打設回数としてローターバルブ１１を制御する。
【００２９】
また、ファジイコントローラ１７は、平均値Ｐａｖｉが分類２に属している場合には、コンクリート打設圧力が制御上良好であると判断して、現状の打設回数を維持して、該打設回数を次巡の打設回数とする。
また、ファジイコントローラ１７は、平均値Ｐａｖｉが分類３に属している場合には、コンクリート打設圧力を低下させる必要があると判断して、現状の打設回数から１を減じた回数を次巡の打設回数としてローターバルブ１１を制御する。ただし、分類３の（リ）の場合には、ファジイコントローラ１７は、当該打設ポートが閉塞されていると判断して、次の打設ポートに対応するコンクリート打設に移行する。
【００３０】
＜コンクリート打設量制御法＞
次に、前述したコンクリート打設量制御法について、詳述する。
はじめに、本実施例のシールド工法において採用されている一体推進工法について説明する。この一体推進工法は、シールド機１の掘進と同時にコンクリートを打設する工法であり、しかも、シールド機１が停止している間においてもコンクリート打設を中断することなく連続的に行なう工法である。
【００３１】
すなわち、本実施例においては、図７に示す工程図のように、シールド機１を推進させている間（Ｌ１〜Ｌ４時点の間）にコンクリート打設を同時に行なうとともに、その際のコンクリート打設を初期打設モード（Ｌ１〜Ｌ２時点の間）、通常打設モード（Ｌ２〜Ｌ３時点の間）、Ａ打設モード（Ｌ３〜Ｌ４時点の間）の３モードに区分し、各モードのコンクリート打設を連続的に行なうようにしている。そして、シールド機１を停止させている間（Ｌ４〜Ｌ５時点の間）にもコンクリート打設を中断することなく、引続きＢ打設モードとしてコンクリート打設を継続し、その際に同時に内型枠４の盛替えとシールドジャッキ２の盛替えを行なうようにしている。
【００３２】
上記の初期打設モードは、中断されている打設を再開させる際のみに適用されるモード（したがって打設を開始した以降は中断するまでは適用されない）であり、モルタルコンクリートを手動操作により注入打設するようにしたものである。
【００３３】
通常打設モードは、上述した自動制御によりつつ、つまり、主に妻枠５の後胴１ｃに対する相対位置変化を検出してコンクリート打設速度（単位時間当たりの打設量）をフィードバック制御しつつ、コンクリート打設を行なう通常のモードである。この通常打設モードにおいては、基本的に妻枠５はシールド機１の掘進に追随して後胴１ｃとともに一体に前進していくことになるが、後胴１ｃに対する妻枠の位置は図１に示す妻枠管理適正位置（たとえば後胴１ｃの後端から１５０ｍｍの位置）に設定しておく。
【００３４】
Ａ打設モードは上記通常打設モードと同様にしてコンクリートを打設しながら、妻枠ジャッキ７を作動させることにより妻枠５を意図的に後退する方向に押出すことで、妻枠５を図１に示すように後胴１ｃの後端側に設定した妻枠管理下限位置（後胴１ｃの後端からたとえば５０ｍｍの位置）にまで移動させるモードである。
【００３５】
Ｂ打設モードは、シールドジャッキ２が伸びきってシールド機１が停止した状態で実施されるコンクリート打設モードであって、先のＡ打設モードにより妻枠管理下限位置に達している妻枠５を、打設コンクリートによる反力によって妻枠ジャッキ７が縮むことにより図１に示す妻枠管理上限位置（後胴１ｃの後端からたとえば２５０ｍｍの位置）にまで移動させつつコンクリート打設を行なうモードである。そして、このＢ打設モードによりコンクリート打設を行なっている際に、同時に内型枠４の盛替えを行なうとともに、その盛替えのなされた内型枠４に対してシールドジャッキ２の盛替えを行ない、その作業に要する時間（通常は４０分程度）が経過した時点で妻枠５が妻枠管理上限位置に達してＢ打設モードが終了するように妻枠５の前進速度が設定されている。つまり、シールド機１が停止して内型枠４およびシールドジャッキ２を盛替えている間に、妻枠５を後胴１ｃに対して所定ストローク（上記例では管理下限位置を始点とし、管理上限位置を終点とする２００ｍｍのストローク）だけ相対的に前進させつつ、内型枠４内へのコンクリート打設を行なうのである。
【００３６】
そして、上記のＢ打設モードが完了すると直ちにシールド機１の掘進が再開され（Ｌ５時点）、それと同時にコンクリート打設モードが通常打設モードに切り替えられ、盛替えられた新たな内型枠４内へのコンクリート打設が中断することなく連続的に継続される。以降は通常打設モード（Ｌ５〜Ｌ７時点の間）からＡ打設モード（Ｌ７〜Ｌ８時点の間）に移行し、以下、同様に繰り返す。
【００３７】
以上のように、本実施例のシールド工法では、シールド機１の掘進が停止している間にもコンクリート打設を中断することなく継続し、その間に同時に内型枠４の盛替えとシールドジャッキ２の盛替えを行なうことにより、従来工法に比して作業効率の向上、工期短縮を図り得るとともに、コンクリート打設が中断されることなく連続的に実施されるので打設管の閉塞といったトラブルの発生を未然に防止することができ、きわめて有効である。
【００３８】
次に、上述した一体推進工法を前提として、コンクリート打設量制御法の具体例について、上述した初期打設モード、通常打設モード、Ａ打設モードおよびＢ打設モード毎に分けて説明する。
＜初期打設モード＞
初期打設モードにおいては、前述したように、手動操作により、モルタルコンクリートを各打設ポート５ａ（図１参照）へ注入打設を行い、コンクリート打設圧力計１０で計測されるコンクリート打設圧、妻枠５の相対位置が所定範囲の値になった時点で、次の通常打設モードに切り換えられる。
【００３９】
＜通常打設モード＞
この通常打設モードは、自動運転が原則とされており、シールドジャッキ２の速度に、後胴１ｃに対する妻枠５の相対速度を同調させるように、図４に示すコンクリートの打設速度が設定され、追従機能を後胴１ｃに対する妻枠５の相対位置、相対速度で評価することにより、コンクリート打設設定速度値、１巡休止時間等にフィードバックをかけている。上記評価には、図４に示すファジイコントローラ１７により、前述したｍｉｎーｍａｘ型簡略推論法によるものが採用されている。また、ファジイコントローラ１７は、相対位置、相対速度の評価およびコンクリートの打設速度、１巡休止時間等の再設定操作を、ローターバルブ１１の１巡毎に行っている。
さらに、通常打設モードにおいては、最初の１巡目のコンクリートの打設速度は、シールドジャッキ２の伸設定速度を用いて設定されるが、次巡からは、シールドジャッキ２の速度（計測値）を用いて設定される。
【００４０】
具体的には、この通常打設モードにおいては、自動制御の基本式として次の（１）式および（３）式が用いられる。
【数１】
0003567396.tif 000002
上記（１）式において、αは次の（２）式で表される。
【数２】
0003567396.tif 000003
ここで、Ｐ：コンクリートポンプの実吐出量（実打設速度）（ｍ３／ｈｒ）
Ｄ０：掘削外径（ｍ）
Ｄ１：内型枠外径（ｍ）
φ：余掘率（地山へのコンクリートの圧入量も含む）効率）
Ｖ：シールドジャッキ伸速度（ｍｍ／ｍｉｎ）
Ｐ０：コンクリート打設速度設定値（ｍ３／ｈｒ）
α：稼動率
η：ポンプ効率（容積効率）
【数３】
0003567396.tif 000004
上記（３）式においてＡは、次の（４）式で表される。
【数４】
0003567396.tif 000005
ここで、ｖｐ：コンクリートポンプの１シリンダ当たりの容積（リットル）
ｔｐ：コンクリートポンプにおける隣接ポートへの切り換え時間（ｍｉｎ）
Ｔｒ：コンクリートポンプの休止時間（ｍｉｎ）
ｎｉ：各打設ポートの一巡打設回数（回）
【００４１】
上式において、余掘率φおよびポンプ効率η以外は設定値あるいは計測可能な値である。φ、ηの値は地質やコンクリートの性状等に依存して変動するが、経験的にφ＝１．０〜１．１の範囲であり、η＝０．７〜０．９の範囲であると想定されるから、この通常打設モードにおいては、それぞれ上記範囲の中央値としてφｃ＝１．０５、ηｃ＝０．８が代入された打設設定速度Ｐ０（以下、打設設定速度Ｐ０ｃと称する）が用いられる。
【００４２】
ここで、この通常打設モードにおける、制御量として後胴１ｃに対する妻枠５の相対位置（ｅ）および妻枠の相対速度（Δｅ／Δｔ）を、また操作量としてコンクリートポンプ打設速度設定値Ｐ０の増分（ΔＰ）を各々定義する。
さらに、上記制御量および操作量をファジイ推論に適合させるため規格化を行う。
すなわち、妻枠５の相対位置（ｅ）は、次のように規格化される。
□妻枠５の相対位置（ｅ）の規格化
（物理量）：２５０ｍｍ    １５０ｍｍ    ５０ｍｍ
（規格値）：＋１        ０          −１
上記各物理量は、図１に示す妻枠管理上限位置（２５０ｍｍ）、妻枠管理適性位置（１５０ｍｍ）、妻枠管理下限位置（５０ｍｍ）に各々対応している。但し、上記物理量は、必要に応じて可変されるものとする。
【００４３】
また、妻枠５の相対速度（Δｅ／Δｔ）は、次のように規格化される。
□妻枠５の相対速度（Δｅ／Δｔ）の規格化
（物理量）：＋１０ｍｍ／ｍｉｎ    ０ｍｍ／ｍｉｎ    −１０ｍｍ／ｍｉｎ
（規格値）：＋１              ０            −１
但し、上記物理量は、あくまで目安であって、必要に応じて可変されるものとする。
【００４４】
次に、設定打設速度増分（ΔＰ）（操作量）の規格化を行う。
はじめに、出力部（後件部）の操作量に次の手順により重み付けを行う。まず、シールドジャッキ２（後胴１ｃ）の伸速度をＶＪとすると、この伸速度ＶＪに妻枠５の速度を追従させるためのコンクリート打設設定速度Ｐ０は、次の（５）〜（７）式より求められる。
【数５】
0003567396.tif 000006
【数６】
0003567396.tif 000007
【数７】
0003567396.tif 000008
ここで、上記（５）〜（７）式の右辺の基本関数ｆ（・）は、次の（８）式で表される。
【数８】
0003567396.tif 000009
上記（５）式のＰ０ｍａｘは、（８）式のφにφｍａｘ（＝１．１）を、同様にしてηにηｍｉｎ（＝０．７）を各々代入することにより得られる値である。また、（６）式のＰ０ｃは、（８）式のφにφｃ（＝１．０５）を、ηにηｃ（＝０．８）を各々代入することにより得られる値である。さらに、（７）式のＰ０ｍｉｎは、（８）式のφにφｍｉｎ（＝１．０）を、ηにηｍａｘ（＝０．９）を各々代入することにより得られる値である。
また、上述したＰ０ｍａｘ、ＰｏｃおよびＰ０ｍｉｎの間には、次の大小関係が存在する。
Ｐ０ｍａｘ＞Ｐｏｃ＞Ｐ０ｍｉｎ
この通常打設モードにおいては、実操作量としては、上述した（６）式、すなわちＰ０ｃが用いられる。
【００４５】
そして、通常打設モードにおいては、上述した（５）〜（７）式に基づいて、次のように設定打設速度増分（ΔＰ）の規格化がなされる。
□設定打設速度増分（ΔＰ）の規格化
（物理量）：（ＰＢ）ｍ３／ｈｒ  （ＰＳ）ｍ３／ｈｒ  （ＺＯ）ｍ３／ｈｒ  （ＮＳ）ｍ３／ｈｒ  （ＮＢ）ｍ３／ｈｒ
（規格値）：＋１        ＋０．５    ０          −０．５        −１
上記物理量において、（ＰＢ）〜（ＮＢ）は、各々、ファジイ推論における後件部のメンバーシップ関数のラベルであり、（ＰＢ）が最も大きく、順次小さくなり（ＮＢ）が最も小さく、具体的には、上述した（５）〜（７）式に示すＰＯｍａｘ、Ｐ０ｃおよびＰｏｍｉｎより次の（９）〜（１３）式により求められる値である。
【数９】
0003567396.tif 000010
【数１０】
0003567396.tif 000011
【数１１】
0003567396.tif 000012
【数１２】
0003567396.tif 000013
【数１３】
0003567396.tif 000014
【００４６】
ここで、上述したファジイ推論における制御規則を図８に示す。この図に示す制御規則は、いわゆる速度型制御の規則であり、周知のＩＦ／ＴＨＥＮ形式で表されるものである。つまり、この制御規則において、ＩＦ部（前件部）は前述した妻枠相対位置（ｅ）、妻枠相対速度（Δｅ／Δｔ）に対応しており、ＴＨＥＮ部（後件部）は、前述した設定打設速度増分（ΔＰ）に対応している。また、上記前件部は、（ＰＢ）〜（ＮＢ）に各々対応してなる５山の三角形からなるメンバーシップ関数であり、他方、後件部は、上述した（ＰＢ）〜（ＮＢ）の５つの値をデファジイとする物理量である。
【００４７】
すなわち、図４において、ファジイコントローラ１７には、前件部として、目標妻枠相対位置と妻枠相対位置（計測値）との偏差である妻枠相対位置（ｅ）が、他方、目標妻枠相対速度と妻枠相対速度（計測値）との偏差である妻枠相対速度（Δｅ／Δｔ）が各々入力される。そして、ファジイコントローラ１７は、ローターバルブ１１が１巡する毎に、上記前件部を図８に示す制御規則に当てはめて、次巡のコンクリートの打設速度を増やす、現状維持、または減じるかを推論する。
【００４８】
例えば、今、（ｋ）巡目のコンクリート打設が終了した時点では次の事実が確定しているものとする。
（ａ）（ｋ）巡目のコンクリート設定打設速度の実績が、Ｐ０（ｋ）’であった。
（ｂ）上述した方法により、前件部と図８に示す制御規則により、（ｋ）巡目の結果を推論したところ（ｋ＋１）巡目は、設定打設速度増分（ΔＰ）を増速すべきであるとの結論を得た。
（ｃ）（ｋ）巡目のシールドジャッキ伸速度がＶＪ（ｋ）であると見込んで、シールドジャッキ２に対して制御をかけた。
（ｄ）（ｋ＋１）巡目のシールドジャッキの伸速度は、ＶＪ（ｋ＋１）と見込まれる。
【００４９】
そして、上記（ａ）〜（ｄ）の事実に基づけば、図４に示すファジイコントローラ１７は、（ｋ＋１）巡目のコンクリートポンプ１３に対するコンクリート打設速度Ｐ０（ｋ＋１）’を次の（１４）式より求める。
【数１４】
0003567396.tif 000015
ここで、この（１４）式からわかるように、（ｋ＋１）巡目のコンクリート打設速度Ｐ０（ｋ＋１）’は、上述した（ａ）の（ｋ）巡目の実績であるＰ０（ｋ）’を全く無視した速度制御とされる。したがって、（１４）式のみを用いた制御においては、シールドジャッキ伸速度の予測変化量（＝ＶＪ（ｋ＋１）−ＶＪ（ｋ））が小さいという条件の下では、安定している系を乱す恐れがある。
【００５０】
そこで、本実施例によるシールド工法においては、（ｋ＋１）巡目のコンクリート設定打設量Ｐ０（ｋ＋１）’として、次の（１５）式をも考慮されている。
【数１５】
0003567396.tif 000016
すなわち、本実施例によるシールド工法においては、（１４）、（１５）式のいずれを用いるかを判別するための予測差分ΔＶＪが定義され、この予測差分ΔＶＪと上記予測変化量ΔＶｊ（＝ＶＪ（ｋ＋１）−ＶＪ（ｋ））とを比較することにより、（１４）式または（１５）式が用いられる。
具体的な第１の判別方法としては、
ΔＶＪ≧｜ＶＪ（ｋ＋１）−ＶＪ（ｋ）｜のとき、（１４）式が用いられ、
他方、
ΔＶＪ＜｜ＶＪ（ｋ＋１）−ＶＪ（ｋ）｜のとき、（１５）式が用いられる。
【００５１】
また、具体的な第２の判別方法としては、図９に示すように予測変化量ΔＶｊに所定幅（βｍａｘ−βｍｉｎ）を持たせることにより重み付け（α、１−α）を行い、上述した（１４）および（１５）式を同図に示すように再定義して行う。なお、図９に示すβｍａｘおよびβｍｉｎは、設定可変または学習による修得が可能な値である。
図９において、予測変化量ΔＶｊが例えばｓであって、重みをα、１−αとすると、Ｐ０（ｋ＋１）は次の（１６）式で表される。
【数１６】
0003567396.tif 000017
そして、図１０に示すシールドジャッキ２のストロークが予め設定されているＳｊｓｔ（シールドジャッキ２の初期ストローク）〜Ｓｊａｓｔ（Ａ打設モード開始時におけるシールドジャッキ２のストローク）の間において、上述した制御方法により通常打設モードがなされる。そして、本実施例によるシールド工法においては、シールドジャッキ２のストロークがＳｊａｓｔに到達したとき、次のＡ打設モードへ移行する。但し、本実施例によるシールド工法においては、ローターバルブ１１の回転が（ｋ）巡の途中で、シールドジャッキ２のストロークが上記Ｓｊａｓｔに到達した場合には、次巡（ｋ＋１）目からＡ打設モードに移行する。
【００５２】
＜Ａ打設モード＞
次に、Ａ打設モードにおける、制御方法について説明する。
まず、このＡ打設モードにおいては、前述したように後胴１ｃに対する妻枠５の相対位置である１５０ｍｍ（通常打設モードにおける妻枠５の目標妻枠相対位置（図４参照）を、５０ｍｍとするための制御がなされる。すなわち、図１０に示すように、シールドジャッキ２のストロークが同図に示すＳｊａｓｔ〜Ｓｊｓｐ（Ａ打設モード終了時におけるシールドジャッキ２のストローク）までの区間に、Ａ打設モードがなされる。
ここで、上記１５０ｍｍおよび５０ｍｍに対応する妻枠相対位置の計測値および目標値を各々ｅ（１５０）、ｅ（５０）、また、Ａ打設モード区間のシールドジャッキ伸速度ＶＪを一定、上記Ａ打設モード区間の距離をＬａとすると、シールドジャッキ２がＡ打設モード区間を移動するのに要する時間Ｔａは、次の（１７）式で表される。
【数１７】
0003567396.tif 000018
また、妻枠５の絶対速度をＶｔとすると次の（１８）式が導出される。
【数１８】
0003567396.tif 000019
従って、上記（１８）式を変形することにより妻枠５の絶対速度Ｖｔは、次の（１９）式で表される。
【数１９】
0003567396.tif 000020
【００５３】
ここで、Ａ打設モードにおける自動制御の基本式は、前述した（８）式のＶＪに代えて上記（１９）式のＶｔを用いることにより次の（２０）式で表される。
【数２０】
0003567396.tif 000021
従って、このＡ打設モードにおいては、前述した後件部のラベル（ＰＢ）〜（ＮＢ）の各物理量は、上記（２０）式より求められる。
他方、前件部においては、（２０）式の中位置Ｐｏｃで１巡目のコンクリート打設を実施すればよい。上記中位置Ｐｏｃは、前述した（８）式の例と同様にして（２０）式のφにφｃ（＝１．０５）を、ηにηｃ（＝０．８）を各々代入することにより得られる値である。続いて、１巡目のコンクリート打設実施後の妻枠５の相対位置の計測値をｅ（１５０）’とすると、このｅ（１５０）’と前述した通常打設モードにおける妻枠相対位置の計測値の最終値ｅ（１５０）（図１０参照）との差分δｅは、次の（２１）式で表される。
【数２１】
0003567396.tif 000022
【００５４】
上記（２１）式より、妻枠５の絶対速度をＶｔ（一定）とすると、Ａモード打設区間のローターバルブ１１の総巡回数Ｎは、次の（２２）式で表される。
【数２２】
0003567396.tif 000023
つまり、（２２）式から判るように、Ａ打設モードにおいては、Ａ打設モード区間においてローターバルブ１１が（Ｎ−１）巡回される。この（Ｎ−１）巡回を考慮すれば、このＡ打設モードにおいては、前件部である妻枠５の相対位置（ｅ）のメンバーシップ関数は、図１１に示すものを用いればよい。
【００５５】
すなわち、図１１において、ラベル（ＺＯ）のメンバーシップ関数の中央値は、図４に示す目標妻枠相対位置の値に対応している。従って、図１１に示すように、ラベル（ＺＯ）のメンバーシップ関数の中央値は、ローターバルブ１１が１巡する毎に同図に示す右側へ移動、すなわち、Ａ打設モードにおいては、上記１巡する毎に目標妻枠相対位置を変更させている。以下、図１１に示すメンバーシップ関数について詳述する。
【００５６】
まず、図１１（ａ）に示す１巡目においては、上述した通常打設モードのメンバーシップ関数が用いられる。この図１１（ａ）において、メンバーシップ関数の上下限および中央値は、前述したように（ＰＢ）＝２５０ｍｍ、（ＰＳ）＝２００ｍｍ、（ＺＯ）＝１５０ｍｍ、（ＮＳ）＝１００ｍｍおよび（ＮＢ）＝５０ｍｍとされている。
また、図１１（ｂ）〜図１１（ｅ）においては、Ａ打設モードのメンバーシップ関数が用いられ、巡回数が１増加する毎にラベル（ＺＯ）のメンバーシップ関数の中央値を縮小値βづつ同図に示す右方向へ移動させている。この縮小値βは、（ＺＯ）の最終目標値を（ＺＯ）Ｎと定義すると次の（２３）式を経て（２４）式で表される。
【数２３】
0003567396.tif 000024
【数２４】
0003567396.tif 000025
上記（２４）式からわかるように、例えば図１１（ｄ）に示す、ｋ巡目の（ＰＢ）〜（ＮＳ）は、次の（２５）式〜（２９）式で各々表される。
【数２５】
0003567396.tif 000026
【数２６】
0003567396.tif 000027
【数２７】
0003567396.tif 000028
【数２８】
0003567396.tif 000029
【数２９】
0003567396.tif 000030
【００５７】
次に、Ａ打設モードにおける妻枠５の相対速度Δｅ／Δｔのメンバーシップ関数について説明する。このＡ打設モードにおいては、図４に示す目標妻枠相対速度として妻枠５の絶対速度Ｖｔが用いられ、ファジイコントローラ１７には、上記絶対速度Ｖｔと妻枠絶対速度（計測値）との偏差が入力される。従って、上記メンバーシップ関数のラベル（ＺＯ）の中央値（ＺＯ）は、常に一定であって次の（３０）式で表され、他の上下限値（ＰＢ）、（ＮＢ）、（ＰＳ）および（ＮＳ）は、次の（３１）〜（３４）式で各々表される。
【数３０】
0003567396.tif 000031
【数３１】
0003567396.tif 000032
【数３２】
0003567396.tif 000033
【数３３】
0003567396.tif 000034
【数３４】
0003567396.tif 000035
但し、上記（３１）〜（３４）式の定数部（２．５、５．０等）は、必要に応じて可変される。
【００５８】
＜Ｂ打設モード＞
次に、上述したＡ打設モードに引き続いて行われるＢ打設モードにおける、制御方法について説明する。
まず、このＢ打設モードの開始時においては、前述したようにシールドジャッキ２が伸限位置で（他方、妻枠５は、Ａ打設モードの終了点の計測値ｅ（５０）’に位置）停止している。ここで、Ｂ打設モード終了時における妻枠５の最終相対位置をｅｂ（＝１５０ｍｍ）とする。上記最終相対位置ｅｂを１５０ｍｍとした理由は、図７を参照して説明したように、一般にＢ打設モードに引き続いて自動連動により通常打設モードに移行させるため、この通常打設モード開始に適した値であるからである。
なお、上記最終相対位置ｅｂは、必要に応じて可変される。
【００５９】
ここで、上述した前提条件より、Ｂ打設モードにおける妻枠５の移動距離Ｌｂは、次の（３５）式で表される。
【数３５】
0003567396.tif 000036
従って、Ｂ打設モード区間における妻枠５の絶対速度Ｖｔｂは、次の（３６）式で表される。
【数３６】
0003567396.tif 000037
上記（３６）式において、Ｔｍは、Ｂ打設モードにおいてなされるシールドジャッキ２の盛り替え作業、および内型枠４の組立作業に要する時間であり、今の場合４０ｍｉｎを想定している。
【００６０】
ここで、Ｂ打設モードにおける自動制御の基本式は、前述した（８）式のＶＪに代えて、上記（３６）式のＶｔｂを用いることにより、次の（３７）式で表される。
【数３７】
0003567396.tif 000038
従って、このＢ打設モードにおいては、前述した後件部のラベル（ＰＢ）〜（ＮＢ）の各物理量は、上記（３７）式より求められる。
他方、前件部の制御量の対応については、前述したＡ打設モードの手続きの逆の手順により行えばよい。すなわち、前述したＡ打設モードと同様にして（３７）式の中位置Ｐｏｃで１巡目のコンクリート打設を実施すればよい。上記中位置Ｐｏｃは、（３７）式のφにφｃ（＝１．０５）を、ηにηｃ（＝０．８）を各々代入することにより得られる値である。続いて、１巡目のコンクリート打設実施後の妻枠５の相対位置の計測値をｅ（５０）’’とすると、このｅ（５０）’’とＡ打設モードの妻枠相対位置の計測値の最終値ｅ（５０）’との差分γｅは、次の（３８）式で表される。
【数３８】
0003567396.tif 000039
【００６１】
従って、妻枠５の絶対速度をＶｔｂ（一定）とすると、Ｂモード打設区間のローターバルブ１１の総巡回数Ｍは、次の（３９）式で表される。
【数３９】
0003567396.tif 000040
つまり、（３９）式から判るように、Ｂ打設モードにおいては、Ｂ打設モード区間においてローターバルブ１１が（Ｍ−１）巡回される。この（Ｍ−１）巡回を考慮すれば、このＢ打設モードにおいては、前件部である妻枠５の相対位置（ｅ）のメンバーシップ関数は、図１２に示すものを用いればよい。
【００６２】
すなわち、図１２において、ラベル（ＺＯ）のメンバーシップ関数の中央値は、図４に示す目標妻枠相対位置の値に対応している。従って、図１２に示すように、ラベル（ＺＯ）のメンバーシップ関数の中央値は、ローターバルブ１１が１巡する毎に同図に示す左側へ移動される。以下、図１２に示すメンバーシップ関数について詳述する。
【００６３】
まず、図１２（ａ）に示す１巡目においては、上述したＡ打設モードのメンバーシップ関数が用いられる。この図１２（ａ）において、メンバーシップ関数の上下限および中央値は、当然のことながら（ＰＢ）１＝（ＰＢ）Ｎ、（ＰＳ）１＝（ＰＳ）Ｎ、（ＺＯ）１＝（ＺＯ）Ｎ、（ＮＳ）１＝（ＮＳ）Ｎ、および（ＮＢ）１＝（ＮＢ）Ｎとされている。
また、図１２（ｂ）〜図１２（ｅ）においては、Ｂ打設モードのメンバーシップ関数が用いられ、巡回数が１増加する毎にラベル（ＺＯ）のメンバーシップ関数の中央値は、拡大値γづつ同図に示す左方向へ移動される。この拡大値γは、（ＺＯ）の最終目標値を（ＺＯ）Ｍ（一般には、１５０ｍｍ）と定義すると、次の（４０）式を経て（４１）式で表される。
【数４０】
0003567396.tif 000041
【数４１】
0003567396.tif 000042
上記（４１）式からわかるように、例えば図１２（ｃ）に示す、ｋ巡目の（ＰＢ）〜（ＮＳ）は、次の（４２）式〜（４６）式で各々表される。
【数４２】
0003567396.tif 000043
【数４３】
0003567396.tif 000044
【数４４】
0003567396.tif 000045
【数４５】
0003567396.tif 000046
【数４６】
0003567396.tif 000047
【００６４】
次に、Ｂ打設モードにおける妻枠５の相対速度Δｅ／Δｔのメンバーシップ関数について説明する。このＢ打設モードにおいては、図４に示す目標妻枠相対速度として妻枠５の絶対速度Ｖｔｂが用いられ、ファジイコントローラ１７には、上記絶対速度Ｖｔｂと妻枠絶対速度（計測値）との偏差が入力される。従って、上記メンバーシップ関数のラベル（ＺＯ）の中央値（ＺＯ）は、常に一定であって次の（４７）式で表され、他の上下限値（ＰＢ）、（ＮＢ）、（ＰＳ）および（ＮＳ）は、次の（４８）〜（５１）式で各々表される。
【数４７】
0003567396.tif 000048
【数４８】
0003567396.tif 000049
【数４９】
0003567396.tif 000050
【数５０】
0003567396.tif 000051
【数５１】
0003567396.tif 000052
但し、上記（４８）〜（５１）式の定数部（２．５、５．０等）は、必要に応じて可変される。
【００６５】
ところで、上述したコンクリート打設量制御法は、コンクリートポンプ１３の性能が限りなく高性能であって、微小な操作量に対しても追従することができるという前提の下で、その制御が最大限に生かされる制御方法である。従って、Ａ打設モードまたはＢ打設モードにおいて、コンクリートポンプ１３に要求されるコンクリートポンプ実吐出量Ｐ（（１）式参照）が実現不可能である場合には、コンクリート打設量制御法に代えて、次に説明する間欠打設制御法を用いれば良い。
【００６６】
＜間欠打設制御法＞
以下、上記間欠打設制御法について詳述する。
この間欠打設制御法には、図１３に示す制御システムが用いられる。なお、図１３に示す制御システムは、前述したコンクリート打設量制御法にも適用可能な構成とされている。
【００６７】
まず、間欠打設制御法においては、後胴１ｃに対する妻枠５の相対位置および相対速度が制御量とされている点がコンクリート打設量制御法と同一である。従って、上記２つの制御量の規格化の方法は、前述したコンクリート打設量制御法と同一である。この規格化の結果を、以下に示す。
□妻枠５の相対位置（ｅ）の規格化
（物理量）：２５０ｍｍ    １５０ｍｍ    ５０ｍｍ
（規格値）：＋１        ０          −１
□妻枠５の相対速度（Δｅ／Δｔ）の規格化
（物理量）：＋１０ｍｍ／ｍｉｎ    ０ｍｍ／ｍｉｎ    −１０ｍｍ／ｍｉｎ
（規格値）：＋１              ０            −１
【００６８】
一方、間欠打設制御法においては、操作量がコンクリート打設量制御法と異なる。すなわち、間欠打設制御法における操作量は、ローターバルブ１３の１巡毎の休止時間Ｔｒの増分（ΔＴｒ）（以下、ローターバルブ１巡休止時間増分（ΔＴｒ）と称する）である。この休止時間Ｔｒは、次の（５２）式で表され、この（５２）式は、前述した（３）式をＴｒの式に変形したものである。
【数５２】
0003567396.tif 000053
ここで、上記ローターバルブ１巡休止時間増分（ΔＴｒ）の規格化を行う。
はじめに、前述したコンクリート打設量制御法と同様にして出力部（後件部）の操作量に次の手順により重み付けを行う。すなわち、上記（５２）式を用いて、前述した（５）〜（７）式に示すＰ０ｍａｘ、Ｐ０ｃおよびＰ０ｍｉｎに各々対応するＴｒｍａｘ、ＴｒｃおよびＴｒｍｉｎを各々求める。
【００６９】
そして、間欠打設制御法においては、コンクリート打設量制御法と同様の手順により、次のようにローターバルブ１巡休止時間増分（ΔＴｒ）の規格化がなされる。
□ローターバルブ１巡休止時間増分（ΔＴｒ）の規格化
（物理量）：（ＰＢ）  （ＰＳ）  （ＺＯ）  （ＮＳ）  （ＮＢ）（ｍｉｎ）
（規格値）：＋１      ＋０．５  ０        −０．５      −１
上記物理量において、（ＰＢ）〜（ＮＢ）は、各々、ファジイ推論における後件部のメンバーシップ関数のラベルであり、（ＰＢ）が最も大きく、順次小さくなり（ＮＢ）が最も小さく、具体的には、上述したＴｒｍａｘ、ＴｒｃおよびＴｒｍｉｎより次の（５３）〜（５７）式により求められる値である。
【数５３】
0003567396.tif 000054
【数５４】
0003567396.tif 000055
【数５５】
0003567396.tif 000056
【数５６】
0003567396.tif 000057
【数５７】
0003567396.tif 000058
【００７０】
ここで、間欠打設制御法における制御規則を図１４に示す。この図に示す制御規則は、いわゆる速度型制御の規則であり、その基本的な使用方法は、前述したコンクリート打設量制御法と同様である。
【００７１】
例えば、今、（ｋ）巡目のコンクリート打設が終了した時点では次の事実が確定しているものとする。
（ａ）（ｋ）巡目のコンクリート打設設定速度がＰ０（ｋ）、ローターバルブ１巡休止時間の実績がＴｒ（ｋ）’であった。
（ｂ）前件部と図１４に示す制御規則により、（ｋ）巡目の結果を推論したところ（ｋ＋１）巡目は、ΔＴｒを増加すべきであるとの結論を得た。
（ｃ）（ｋ）巡目のシールドジャッキ伸速度がＶＪ（ｋ）であると見込んで、シールドジャッキ２に対して制御をかけた。
（ｄ）（ｋ＋１）巡目のシールドジャッキの伸速度は、ＶＪ（ｋ＋１）と見込まれる。
【００７２】
そして、上記（ａ）〜（ｄ）の事実に基づけば、図１３に示すファジイコントローラ１７は、（ｋ＋１）巡目のローターバルブ１１に対するローターバルブ１巡休止時間Ｔｒ（ｋ＋１）’を次の（５８）式より求める。
【数５８】
0003567396.tif 000059
ここで、この（５８）式からわかるように、（ｋ＋１）巡目のローターバルブ１巡休止時間Ｔｒ（ｋ＋１）’は、上述した（ａ）の（ｋ）巡目の実績であるＴｒ（ｋ）’を全く無視した速度制御とされる。したがって、（５８）式のみを用いた制御においては、シールドジャッキ伸速度の予測変化量（＝ＶＪ（ｋ＋１）−ＶＪ（ｋ））が小さいという条件の下では、安定している系を乱す恐れがある。
【００７３】
そこで、本実施例によるシールド工法においては、（ｋ＋１）巡目のローターバルブ１巡休止時間Ｔｒ（ｋ＋１）’として、次の（５９）式をも考慮されている。
【数５９】
0003567396.tif 000060
【００７４】
つまり、間欠打設速度制御法においては、（５８）式または（５９）式の判別方法としては、前述したコンクリート打設量制御法と同様にして、図１５に示すように予測変化量ΔＶｊに所定幅（βｍａｘ−βｍｉｎ）を持たせることにより重み付け（α、１−α）を行い、上述した（５８）および（５９）式を同図に示すように再定義して行う。
【００７５】
以上説明したような制御を行なうことにより、妻枠５各部に過大な偏荷重が生じることが防止され、したがって妻枠５の傾きが防止されて全体として常に鉛直姿勢に維持されるとともに、コンクリート打設圧力も適正に維持され、その結果、周方向に均等かつ密実な高品質の覆工壁６を形成できることはもとより、従来においては作業員の経験に依存していたコンクリート打設作業の標準化を確立でき、施工性改善を充分に図ることができる。
【００７６】
なお、上記実施例では、通常打設モード、Ａ打設モード、Ｂ打設モードによりコンクリートを連続的に打設するに際して、妻型枠５の相対位置を検出しつつコンクリート打設速度をフィードバック制御するようにしたので、上記実施例ではフィードバック制御による効果と連続打設による効果の双方を得ることができてきわめて有効であるが、上記のフィードバック制御とコンクリートの連続打設とは必ずしも常に併用しなければならないものではなく、それらは独立に実施することも可能であり、独立に実施した場合においてもそれぞれが上述したような効果を得ることができる。
【００７７】
また、上記実施例の変形例として、コンクリート打設量制御法と間欠打設制御法とを併用した方法を用いてもよい。この方法は、コンクリートポンプ１３の最小打設制御可能量（再現可能な最小の制御量の単位）をΔＰｇとした場合、コンクリートポンプ１３に対する要請が  △Ｐｇ  を下回るとき、コンクリートポンプ１３の出力制御を  △Ｐｇ  単位で階段状の増減にて行い、これに伴う過不足分の制御をローターバルブ１巡休止時間の増減により行うものである。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明のシールド工法は、内型枠内へコンクリートを打設するに際して妻枠各部の相対位置の変化やその速度を検出し、その検出結果に基づき各打設ポートからの単位時間当たりのコンクリート打設量すなわち打設速度、１巡休止時間をフィードバック制御するので、妻枠各部に過大な偏荷重が発生するようなことが防止され、したがって妻枠の傾きが防止されて全体として常に鉛直姿勢に維持されるとともに、コンクリート打設圧力も適正に維持され、その結果、周方向に均等かつ密実な高品質の覆工壁を形成できることはもとより、従来においては作業員の経験に依存していたコンクリート打設作業の標準化を確立でき、施工性改善を充分に図ることができる。
【００７９】
また、請求項２記載の発明のシールド工法は、シールド機の掘進と同時に内型枠内へのコンクリート打設を行なうとともに、シールド機の掘進を停止させた後も妻枠をシールド機に対して相対的に前方へ移動させつつコンクリート打設を実施し、それと同時にその前方位置において内型枠の盛替えを行なうようにしたので、従来工法に比して作業効率の向上、工期短縮を図り得るとともに、掘進停止時にコンクリート打設作業を中断する場合には懸念される打設管の閉塞といったトラブルの発生を未然に防止することができる。
【００８０】
また、請求項３記載の発明のシールド工法は、請求項１および２記載の発明を組合わせて、掘進停止時においても打設速度や１巡休止時間をフィードバック制御しながらのコンクリート打設を実施するので、上記双方の効果を併せて得ることができる。
【００８１】
また、請求項４に記載のシールド工法は、フィードバック制御における前記相対位置および相対位置の変化率の検出をファジイ推論により行っているので、より熟練工による制御に近いフィードバック制御をすることができる。
【００８２】
また、請求項５に記載のシールド工法は、ファジイ推論において用いられるメンバーシップ関数を、コンクリート打設の進捗に応じて変化させているので、コンクリート打設状態への追従性が高いフィードバック制御をすることができる。
【００８３】
また、請求項６記載のシールド工法は、各打設ポートの圧力を検出し、その検出結果に基づき単位時間あたりの打設回数をフィードバック制御しているので、妻枠にかかる偏荷重を防止することができる。
【００８４】
また、請求項７記載のシールド工法は、コンクリート打設に伴う前記妻枠の各部のシールド機に対する相対位置および相対位置の変化率を検出し、その検出結果に基づき各打設ポートへのコンクリートの供給停止時間をフィードバック制御しているので、請求項１記載のシールド工法と同様の効果が得られる。。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド工法を実施するためのシールド機の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す打設ポート５ａ、妻枠ジャッキ７、コンクリート打設圧力計１０の配置を示す概略断面図である。
【図３】図３は、図１に示すコンクリート打設圧力計１０より出力されるコンクリート打設圧信号を処理する信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】同シールド工法において、コンクリート打設量制御法における制御システムを示すブロック図である。
【図５】図２に示す打設ポート５ａ１〜５ａ８と妻枠ジャッキ７１〜７１２との相対的な位置関係を直線上に示した図である。
【図６】本発明のシールド工法において、下限管理圧設定値Ｐｄｎ｛ｉ，ｊ｝および上限管理圧設定値Ｐｕｐ｛ｉ，ｊ｝における、上記最小値Ｐｍｉｎ、平均値Ｐａｖｉおよび最大値Ｐｍｘｉの分布状態を分類した分類表である。
【図７】同シールド工法における推進とコンクリート打設に係わる工程を示す工程図である。
【図８】同シールド工法において、コンクリート打設量制御法で用いられる制御規則を示す図である。
【図９】同シールド工法において、コンクリート打設量制御法で用いられる判別方法を説明する図である。
【図１０】同シールド工法における通常打設モードおよびＡ打設モードを説明する図である。
【図１１】同シールド工法において、Ａ打設モードで用いられるメンバーシップ関数を示す図である。
【図１２】同シールド工法において、Ｂ打設モードで用いられるメンバーシップ関数を示す図である。
【図１３】同シールド工法において、間欠打設制御法における制御システムを示すブロック図である。
【図１４】同シールド工法において、間欠打設制御法で用いられる制御規則を示す図である。
【図１５】同シールド工法において、間欠打設制御法で用いられる判別方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  シールド機
２  シールドジャッキ
４  内型枠
５  妻枠
５ａ  打設ポート
６  覆工壁
７  妻枠ジャッキ
８  分岐打設管
９  閉止弁
１０  コンクリート打設圧力計
１１  ローターバルブ
１２  主打設管
１３  コンクリートポンプ
１７  ファジィコントローラ
【図１】
0003567396.tif 000061
【図２】
0003567396.tif 000062
【図３】
0003567396.tif 000063
【図４】
0003567396.tif 000064
【図５】
0003567396.tif 000065
【図６】
0003567396.tif 000066
【図７】
0003567396.tif 000067
【図８】
0003567396.tif 000068
【図９】
0003567396.tif 000069
【図１０】
0003567396.tif 000070
【図１１】
0003567396.tif 000071
【図１２】
0003567396.tif 000072
【図１３】
0003567396.tif 000073
【図１４】
0003567396.tif 000074
【図１５】
0003567396.tif 000075