(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のトライアル区間の地山に、地盤の沈下・隆起を検出する変位測定器をシールド掘進機の前方および上方に位置付けて複数配置した状態でシールド掘進機を掘進させ、
そのときの上記変位測定器の出力に基づき地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標土圧を求めると共に、その目標土圧となるシールド掘進機のスクリューコンベヤおよびシールドジャッキの運転条件を求めておき、
上記トライアル区間の先の地山を掘進する際に、上記運転条件と同一条件でシールド掘進機のスクリューコンベヤおよびシールドジャッキを運転することを特徴とするシールド掘進機の掘削管理方法。
【請求項２】
所定のトライアル区間の地山に、地盤の沈下・隆起を検出する変位測定器をシールド掘進機の前方および上方に位置付けて複数配置した状態でシールド掘進機を掘進させ、
そのときの上記変位測定器の出力に基づき地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標排土量を求めると共に、その目標排土量となるシールド掘進機の排土量制御装置、スクリューコンベヤおよびシールドジャッキの運転条件を求めておき、
上記トライアル区間の先の地山を掘進する際に、上記運転条件と同一条件でシールド掘進機の排土量制御装置、スクリューコンベヤおよびシールドジャッキを運転することを特徴とするシールド掘進機の掘削管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の沈下・隆起を抑えるシールド掘進機の掘削管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、筒体状のシールドフレーム内を前後に仕切る隔壁に設けられたカッタによって地山を掘削し、その掘削土砂を隔壁の前方のカッタ室内に一旦取り込み、そのカッタ室内の土砂を切羽の土圧を保ちつつスクリューコンベヤ等によって隔壁の後方に搬送し、掘削穴の内周面にシールドフレーム内にてセグメントを組み立て、その既設セグメントに反力を取るシールドジャッキによってシールドフレームを前進させ、地山にトンネルを構築するものである。
【０００３】
従来、かかるシールド掘進機の掘削を管理して地盤の沈下・隆起を抑える手法として、▲１▼カッタ前方の切羽の土圧を基準土圧とすべく、スクリューコンベヤの回転速度やその排土ゲートの開度やシールドジャッキの伸長速度を調節する手法、▲２▼掘削土砂の排土量をシールド掘進機の掘進量に応じてバランスを取るべく、スクリューコンベヤの回転速度やその排土ゲートの開度やシールドジャッキの伸長速度を調節する手法等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、▲１▼の土圧管理による手法においては、その基準土圧には掘進速度を稼ぎつつ且つカッタトルクが過大にならないような土圧（工期を短縮する土圧）が採用されており、切羽を安定させる理想的な土圧が採用されているわけではないため、地山の土質によっては地盤の沈下や隆起を招く可能性がある。また、▲２▼の排土量管理による手法においては、複合地盤など均一な土層でない場合には、取込過多によって切羽が緩み、地盤の沈下を招く可能性がある。
【０００５】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、地盤の沈下・隆起を的確に抑えるシールド掘進機の掘削管理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく創案された請求項１に係るシールド掘進機の掘削管理方法は、所定のトライアル区間の地山に、地盤の沈下・隆起を検出する変位測定器をシールド掘進機の前方および上方に位置付けて複数配置した状態でシールド掘進機を掘進させ、そのときの上記変位測定器の出力に基づき地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標土圧を求めると共に、その目標土圧となるシールド掘進機のスクリューコンベヤおよびシールドジャッキの運転条件を求めておき、上記トライアル区間の先の地山を掘進する際に、上記運転条件と同一条件でシールド掘進機のスクリューコンベヤおよびシールドジャッキを運転するものである。
【０００７】
請求項２に係るシールド掘進機の掘削管理方法は、所定のトライアル区間の地山に、地盤の沈下・隆起を検出する変位測定器をシールド掘進機の前方および上方に位置付けて複数配置した状態でシールド掘進機を掘進させ、そのときの上記変位測定器の出力に基づき地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標排土量を求めると共に、その目標排土量となるシールド掘進機の排土量制御装置、スクリューコンベヤおよびシールドジャッキの運転条件を求めておき、上記トライアル区間の先の地山を掘進する際に、上記運転条件と同一条件でシールド掘進機の排土量制御装置、スクリューコンベヤおよびシールドジャッキを運転するものである。
【０００８】
本発明によれば、トライアル区間３１の土質とそれ以降の土質とが同様である限り、掘進上方の地盤の沈下量・傾斜量を所定の範囲に収めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１１】
図１に示すように、シールド掘進機１は、筒体状のシールドフレーム２と、シールドフレーム２内を前後に仕切る隔壁３と、隔壁３に設けられたカッタ４と、隔壁３に設けられた排土用のスクリューコンベヤ５と、シールドフレーム２に設けられた推進用のシールドジャッキ６とを備えており、発進用の立坑７から水平方向に掘進する。
【００１２】
かかるシールド掘進機１は、図示しないエレクタによりシールドフレーム２内にて組み立てたセグメント８にシールドジャッキ６を押圧させてシールドフレーム２を前進させ、同時にカッタ４によって切羽９を掘削し、その掘削土砂をカッタ室１０内に一旦取り込み、その土砂をスクリューコンベヤ５によって切羽９の土圧を保ちつつ隔壁３の後方に搬送し、地山にトンネルを構築する。
【００１３】
隔壁３には、切羽９の土圧を計測する土圧センサ１１が設けられている。シールドジャッキ６には、その伸長速度すなわちシールド掘進機１の掘進速度を検出するジャッキセンサ１２が設けられている。スクリューコンベヤ５には、その回転速度を検出するスクリューセンサ１３が設けられている。なお、スクリューコンベヤ５の排土口に、そのゲート開度を検出するゲートセンサ等を追加してもよい。
【００１４】
これら土圧センサ１１、ジャッキセンサ１２およびスクリューセンサ１３は、後方台車１４に設けられた地下コンピュータ１５に接続されている。後方台車１４は、シールド掘進機１の掘進に伴ってトンネル内に敷設されたレール１６上を走行する。地下コンピュータ１５は、上記各センサ１１、１２、１３からの出力を受け、シールドジャッキ６の伸長速度およびスクリュージャッキ５の回転速度（さらにゲートセンサを設けた場合にはスクリューコンベヤの排土口のゲート開度）を後述の如く変更する。
【００１５】
シールド掘進機１の前方および上方の地山１７には、図２にも示すように、地盤の沈下・隆起を検出する変位測定器１８が複数配置されている。変位測定器１８には、層別沈下計１８ａ、埋設型傾斜計１８ｂ、歪み計、間隙水圧計等が用いられる。これらは、全て用いる必要はなく、適宜選択されて用いられる。本実施形態では、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂを用いている。
【００１６】
層別沈下計１８ａは、地表１９から地盤に略垂直に形成された細長い収納穴内に挿入された細長いセンサ本体２０と、そのセンサ本体２０を収納穴に固定すべく本体の長手方向に所定間隔を隔てて設けられたアンカ２１とを備え、各アンカ２１間のセンサ本体２０の伸びを検出することで地盤の層別の沈下量を検出する。かかる層別沈下計１８ａは、図１および図２に示すように、シールド掘進機１の上方に、その経路に沿って所定間隔を隔てて配置される。
【００１７】
埋設型傾斜計１８ｂは、地表１９から地盤に略垂直に形成された細長い収納穴内に中間パイプ２２で連結された複数の傾斜計２３を垂らし込み、その後、収容穴を砂等で埋め戻して傾斜計２３を収容穴と一体化したものであり、地盤の傾斜に伴う収容穴の傾斜を各傾斜計２３によって地盤の層別に検出する。かかる埋設型傾斜計１８ｂは、図２に示すように、シールド掘進機１の両側部に、その経路に沿って所定間隔を隔てて配置される。
【００１８】
層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂの出力は、図１に示すように、地上管理室２４内の地上コンピュータ２５に接続されている。地上コンピュータ２５と地下コンピュータ１５とは、地上の電話回線２６、地上配線２７、立坑配線２８、トンネル配線２９等を介して接続される。これらコンピュータ１５、２５は、特許請求の範囲の制御部を構成する。なお、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂと地上コンピュータ２５とは無線接続でもよく、土圧センサ１１、ジャッキセンサ１２およびスクリューセンサ１３と地下コンピュータ１５とは無線接続でもよい。
【００１９】
また、上記層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂは、図３に示すように、シールド掘進機１によるトンネル構築計画線３０上の全てではなく、所定のトライアル区間３１にのみ設けられる。すなわち、図３のトンネル構築計画線３０においては、電車の線路３２近傍における地盤の沈下を防止しなければならないが、その線路３２近傍においては地上建設物等の存在により上記変位測定器が設けられない。
【００２０】
そこで、変位測定器１８（層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂ）をトライアル区間３１にのみ設け、トライアル区間３１における実地試験によって地盤の沈下変動の少ないシールド掘進機１の運転条件を掴み、その運転条件と同一条件で線路３２近傍を掘進すれば、トライアル区間３１の土質と線路３２近傍の土質とが同様である限り、線路３２近傍における地盤の沈下も抑制できるのである。トライアル区間３１は線路３２近傍に近い方が好ましい。土質が変化しないことが条件となるためである。
【００２１】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２２】
図４に示すように、先ず、ブロックＢ１にて、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂにて検出される地盤の沈下量および傾斜量の許容範囲を設定する。設定は、図１に示す地上・地下コンピュータ１５、２５のいずれかでなされる。本実施形態では、図３に示すように線路３２の下方を掘進するため、上記許容範囲は線路３２に悪影響を与えない極めて小さい範囲に設定される。そして、ブロックＢ２にて、切羽９の目標土圧が設定される。目標土圧は、地盤の沈下量および傾斜量が許容範囲内に収まる土圧であり、その初期値としては計算による概略値や経験値が用いられる。この設定は、地上・地下コンピュータ１５、２５のいずれかでなされる。
【００２３】
そして、ブロックＢ３にて、図１に示す掘進中のシールド掘進機１において、スクリューセンサ１３によってスクリューコンベヤ５の回転速度が検出され、ジャッキセンサ１２によってシールドジャッキ６の伸長速度が検出され、土圧センサ１１によって実際の切羽９の土圧が検出され、（さらにゲートセンサを設けた場合にはスクリューコンベヤ５の排土口のゲート開度がそのセンサで検出され）、それらが地下コンピュータ１５に送られる。そして、地下コンピュータ１５は、スクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）を、実際土圧が目標土圧に合致するように調節する。
【００２４】
例えば、目標土圧に比べて実際土圧が低い場合には、スクリューコンベヤ５の回転速度を低くしてカッタ室１０内に土砂を停滞気味させて土圧を高くしたり、シールドジャッキ６の伸長速度を高くしてカッタ４および隔壁３の切羽９に対する押付力を高めて土圧を高くしたり、（ゲート開度を閉じ気味にして土圧を高くしたり）する。逆に、目標土圧に比べて実際土圧が高い場合には、スクリューコンベヤ５の回転速度を高くしてカッタ室１０内の土砂を速やかに抜いて土圧を低くしたり、シールドジャッキ６の伸長速度を低くしてカッタ４および隔壁３の切羽９に対する押付力を弱めて土圧を低くしたり、（ゲート開度を開き気味にして土圧を低くしたり）する。
【００２５】
そして、ブロックＢ４にて、そのときの実際の土圧が図１に示す土圧センサ１１によってリアルタイムで検出され、地下コンピュータ１５に送られる。地下コンピュータ１５は、実際土圧と目標土圧との差分をとり、それが少なくなるように（零でなくともよい）ブロックＢ３にてスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）を前述のように制御する。かかるフィードバック制御は、実際土圧と目標土圧との差分が所定範囲となるまで繰り返される。
【００２６】
そして、ブロックＢ５にて、図１に示す層別沈下計１８ａによってそのときの実際の地盤の沈下量がリアルタイムで検出されると共に、埋設型傾斜計１８ｂによってそのときの実際の地盤の傾斜がリアルタイムで検出され、それぞれ地上コンピュータ２５に送られる。ここで、地盤の実際の沈下量・傾斜量を検出する層別沈下計１８ａと埋設型傾斜計１８ｂとは、図１および図２に示すシールド掘進機１の掘進の影響を受ける範囲（カッタ４の前方且つ上方のクロスハッチ部分３３）に位置するものが用いられる。
【００２７】
層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂによって検出された検出値（地盤の実際の沈下量・傾斜量）は、地上コンピュータ２５から電話回線２６等を介して地下コンピュータ１５に送られ、初めにブロックＢ１にて設定した沈下量・傾斜量の許容範囲と対比される。そして、実際の沈下量・傾斜量が許容範囲なら目標土圧を変更することなくそのまま継続して用いて掘進を行い、許容範囲を越えたなら許容範囲とするように目標土圧を変更して設定し直し掘進する（ブロックＢ２）。
【００２８】
例えば、実際の沈下量が許容範囲を越えて大きい場合には、目標土圧を上方修正して、沈下を抑えるようにする。また、実際の隆起量が許容範囲を越えて大きい場合には、目標土圧を下方修正して、隆起を抑えるようにする。そして、ブロックＢ３にて、修正された目標土圧に合わせてスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）が、既述の如く制御される。
【００２９】
かかる制御は、シールド掘進機１が図３に示すトライアル区間３１を掘進する間継続して行われる。なお、使用する層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂは、図１および図２に示すシールド掘進機１の掘進に伴ってその影響を受ける範囲（クロスハッチ部分３３）が前方に移動するに応じて、順次前方の層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂに切り換えられる。
【００３０】
このようなトライアル区間３１の掘進により、地盤の沈下量・傾斜量がブロック１Ｂで定めた所定の範囲に収まる目標土圧が得られる。何故なら、トライアル区間３１の土質が一定であれば、その地盤の沈下量・傾斜量を少なくするための目標土圧がブロックＢ２にて一意に収束すると考えられるからである。そして、その土圧に基きブロックＢ３にてそのときのスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度（とゲート開度）も得られる。
【００３１】
よって、図３に示すトライアル区間３１の掘進が終了した以降、その目標土圧、スクリューコンベヤ５の回転速度、シールドジャッキ６の伸長速度（およびゲート開度）を用いて掘進を継続することにより、トライアル区間３１の土質とそれ以降の土質とが同様である限り、掘進上方の地盤の沈下量・傾斜量をブロックＢ１で定めた所定の範囲に収めることができる。
【００３２】
また、ブロックＢ５にて、実際の沈下量・傾斜量を検出した後、コンピュータ１５、２５によって、地盤の沈下量・傾斜量の傾向を予測し、ブロックＢ３におけるスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）のいずれを調節したならばより的確に地盤の沈下・傾斜を抑制できるか分析し、その効果が大きいと思われる順でそれら回転速度、伸長速度および（ゲート開度）をリアルタイムで制御するようにしてもよい。
【００３３】
本実施形態によれば、従来結果でしかなかった地盤の沈下量・隆起量を制御入力として取り入れ、その沈下量・隆起量に応じてその変動幅が小さくなるようにシールド掘進機１の土圧をリアルタイムで制御しているので、地盤の沈下・隆起を的確に抑えることができる。特に、前段で述べたように沈下・隆起抑制効果のある順にスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と（ゲート開度と）を制御して土圧を管理すれば、地盤の沈下・隆起を速やかに抑えることができる。
【００３４】
また、コンピュータ１５、２５は、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂの出力の時間変動に応じて地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標土圧を適宜更新し、その変更された目標土圧に応じてシールド掘進機１の運転をリアルタイムで制御するので、地盤の沈下量・隆起量を抑制し得る目標土圧を得ることができる。また、コンピュータ１５、２５は、目標土圧に応じてシールド掘進機１のスクリューコンベヤ５、シールドジャッキ６（およびゲート開度）をリアルタイムで制御するので、地盤の沈下量・隆起量を抑制し得るスクリューコンベヤ５の回転速度、シールドジャッキ６の伸長速度（およびゲート開度）を得ることができる。
【００３５】
なお、本実施形態には土圧式シールドを例示したが、本発明はこれに限らず泥水式シールドでも適用でき、その場合、スクリューコンベヤ５の代りに送泥管および排泥管が設けられる。そして、送・排泥管に切羽の土圧を調節する弁やポンプが介設され、スクリューセンサ１３の代りにそれら弁やポンプの作動状態を検出するセンサが設けられる。
【００３６】
図５および図６に別の実施形態を示す。
【００３７】
図示するように、この実施形態は、前実施形態と同一の構成要素を多数有するので、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００３８】
図５に示すように、シールド掘進機１のシールドジャッキ６には、その伸長速度すなわちシールド掘進機１の掘進速度を検出するジャッキセンサ１２が設けられている。スクリューコンベヤ５には、その回転速度を検出するスクリューセンサ１３が設けられている。スクリューコンベヤ５の排土口には、排土量を調節する排土量制御装置（圧送ポンプ３４）が設けられている。圧送ポンプ３４は、プランジャを往復動させて土砂を間欠的に圧送するものである。圧送ポンプ３４には、その圧送回数を検出する圧送回数測定カウンタ３５が設けられている。これらジャッキセンサ１２、スクリューセンサ１３およびカウンタ３５の出力は、後方台車１４に設けられた地下コンピュータ１５に送信される。
【００３９】
圧送ポンプ３４から排出された土砂は、ポンプ３４に接続された圧送管３６を介してズリトロ３７に移送される。ここで、移送される土砂の重量は、圧送回数測定カウンタ３５のカウント数に基いて算出される。よって、このカウンタ３５が重量センサ３８を構成することになる。重量センサ３８の出力は、既述のように地下コンピュータ１５に送信される。地下コンピュータ１５は、重量センサ３８の出力とジャッキセンサ１２の出力とに基いて、単位掘進量（ｍ）当たりの排土量（Kg／掘進量）を算出する。地下コンピュータ１５は、その算出した排土量と各センサ１２、１３、３５の出力値とに応じて、後述するようにシールドジャッキ６とスクリューコンベヤ５と圧送ポンプ３４とを制御する。また、ズリトロ３７の載せられた土砂は、トンネル入口側に移送される。
【００４０】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００４１】
図６に示すように、先ず、ブロックｂ１にて、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂにて検出される地盤の沈下量および傾斜量の許容範囲を設定する。設定は、図５に示す地上・地下コンピュータ１５、２５のいずれかでなされる。本実施形態では、図３に示すように線路３２の下方を掘進するため、上記許容範囲は線路３２に悪影響を与えない極めて小さい範囲に設定される。
【００４２】
そして、ブロックｂ２にて、目標排土量（Kg／掘進量）が設定される。目標排土量（Kg／掘進量）は、地盤の沈下量および傾斜量が許容範囲内に収まる排土量であり、その初期値としては計算による概略値や経験値が用いられる。この設定は、地上・地下コンピュータ１５、２５のいずれかでなされる。
【００４３】
そして、ブロックｂ３にて、図５に示す掘進中のシールド掘進機１において、スクリューセンサ１３によってスクリューコンベヤ５の回転速度が検出され、ジャッキセンサ１２によってシールドジャッキ６の伸長速度が検出され、重量センサ３８によって実際の排土量（Kg）が検出され、それらが地下コンピュータ１５に送られる。そして、地下コンピュータ１５は、単位掘進量（ｍ）当たりの実際の排土量（Kg／掘進量）を算出し、実際排土量が目標排土量に合致するように、スクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転状態とを調節する。
【００４４】
例えば、目標排土量に比べて実際排土量が多い場合には、スクリューコンベヤ５の回転速度を低くしたり、シールドジャッキ６の伸長速度を低くしたり、圧送ポンプ３４（排土量制御装置）の運転を抑えたりする。逆に、目標排土量に比べて実際排土量が少ない場合には、スクリューコンベヤ５の回転速度を高くしたり、シールドジャッキ６の伸長速度を高くしたり、圧送ポンプ３４の運転を高めたりする。
【００４５】
そして、ブロックｂ４にて、そのときの実際の排土量（Kg／掘進量）が、図５に示す重量センサ３８およびジャッキセンサ６の出力が地下コンピュータ１５に送られ、リアルタイムで算出される。地下コンピュータ１５は、実際排土量と目標排土量との差分をとり、それが少なくなるように（零でなくともよい）ブロックｂ３にてスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転とを制御する。かかるフィードバック制御は、実際排土量と目標排土量との差分が所定範囲となるまで繰り返される。
【００４６】
そして、ブロックｂ５にて、図５に示す層別沈下計１８ａによってそのときの実際の地盤の沈下量がリアルタイムで検出されると共に、埋設型傾斜計１８ｂによってそのときの実際の地盤の傾斜がリアルタイムで検出され、それぞれ地上コンピュータ２５に送られる。ここで、地盤の実際の沈下量・傾斜量を検出する層別沈下計１８ａと埋設型傾斜計１８ｂとは、図５および図２に示すシールド掘進機１の掘進の影響を受ける範囲（カッタ４の前方且つ上方のクロスハッチ部分３３）に位置するものが用いられる。
【００４７】
層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂによって検出された検出値（地盤の実際の沈下量・傾斜量）は、地上コンピュータ２５から電話回線２６等を介して地下コンピュータ１５に送られ、始めにブロックｂ１にて設定した沈下量・傾斜量の許容範囲と対比される。そして、実際の沈下量・傾斜量が許容範囲なら目標排土量を変更することなくそのまま継続して用いて掘進を行い、許容範囲を越えたなら許容範囲とするように目標排土量を変更して設定し直し掘進する（ブロックｂ２）。
【００４８】
例えば、実際の沈下量が許容範囲を越えて大きい場合には、目標排土量を下方修正して、沈下を抑えるようにする。また、実際の隆起量が許容範囲を越えて大きい場合には、目標排土量を上方修正して、隆起を抑えるようにする。そして、ブロックｂ３にて、修正された目標排土量に合わせてスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転とが、既述の如く制御される。
【００４９】
かかる制御は、シールド掘進機１が図３に示すトライアル区間３１を掘進する間継続して行われる。なお、使用する層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂは、図１および図２に示すシールド掘進機１の掘進に伴ってその影響を受ける範囲（クロスハッチ部分３３）が前方に移動するに応じて、順次前方の層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂに切り換えられる。
【００５０】
このようなトライアル区間３１の掘進により、地盤の沈下量・傾斜量がブロック１ｂで定めた所定の範囲に収まる目標排土量が得られる。何故なら、トライアル区間３１の土質が一定であれば、その地盤の沈下量・傾斜量を少なくするための目標排土量がブロックｂ２にて一意に収束すると考えられるからである。そして、その排土量に基きブロックｂ３にてそのときのスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転状態も得られる。
【００５１】
よって、図３に示すトライアル区間３１の掘進が終了した以降、その目標排土量、スクリューコンベヤ５の回転速度、シールドジャッキ６の伸長速度および圧送ポンプ３４の運転状態を用いて掘進を継続することにより、トライアル区間３１の土質とそれ以降の土質とが同様である限り、掘進上方の地盤の沈下量・傾斜量をブロックｂ１で定めた所定の範囲に収めることができる。
【００５２】
また、ブロックｂ５にて、実際の沈下量・傾斜量を検出した後、コンピュータ１５、２５によって、地盤の沈下量・傾斜量の傾向を予測し、ブロックｂ３におけるスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転状態とのいずれを調節したならばより的確に地盤の沈下・傾斜を抑制できるか分析し、その効果が大きいと思われる順でそれら回転速度、伸長速度および運転状態をリアルタイムで制御するようにしてもよい。
【００５３】
本実施形態によれば、従来結果でしかなかった地盤の沈下量・隆起量を制御入力として取り入れ、その沈下量・隆起量に応じてその変動幅が小さくなるようにシールド掘進機１の排土量をリアルタイムで制御しているので、地盤の沈下・隆起を的確に抑えることができる。特に、前段で述べたように沈下・隆起抑制効果のある順にスクリューコンベヤ５の回転速度とシールドジャッキ６の伸長速度と圧送ポンプ３４の運転状態とを制御して排土量を管理すれば、地盤の沈下・隆起を速やかに抑えることができる。
【００５４】
また、コンピュータ１５、２５（制御部）は、層別沈下計１８ａおよび埋設型傾斜計１８ｂの出力の時間変動に応じて地盤の沈下・隆起を抑制し得る目標排土量を適宜更新し、その変更された目標排土量に応じてシールド掘進機１の運転を制御するので、地盤の沈下量・隆起量を抑制し得る目標排土量を得ることができる。また、コンピュータ１５、２５は、目標排土量に応じてシールド掘進機１のスクリューコンベヤ５、シールドジャッキ６および圧送ポンプ３４を制御するので、地盤の沈下量・隆起量を抑制し得るスクリューコンベヤ５の回転速度、シールドジャッキ６の伸長速度および圧送ポンプ３４の運転状態を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態には土圧式シールドを例示したが、本発明はこれに限らず泥水式シールドでも適用でき、その場合、スクリューコンベヤ５の代りに送泥管および排泥管が設けられる。そして、送・排泥管に切羽の土圧を調節する弁やポンプが介設され、スクリューセンサ１３および圧送回数測定カウンタ３５の代りにそれら弁やポンプの作動状態を検出するセンサが設けられる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシールド掘進機の掘削管理方法によれば次の如き優れた効果を発揮できる。
(1)請求項１記載の発明によれば、地盤の沈下・隆起を的確に抑えることができる目標土圧が得られ、地盤の沈下・隆起を的確に抑えることができるスクリューコンベヤおよびシールドジャッキの運転状態を得られる。
(2)請求項２記載の発明によれば、地盤の沈下・隆起を的確に抑えることができる目標排土量を得られ、地盤の沈下・隆起を的確に抑えることができる排土量制御装置、スクリューコンベヤおよびシールドジャッキの運転状態を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すシールド掘進機の掘削管理方法を実施する装置の概略図である。
【図２】  図１の正面図である。
【図３】  上記シールド掘進機のトンネル構築計画線を示す平面図である。
【図４】  本発明の掘削管理方法における制御を示すブロック図である。
【図５】  本発明の別実施形態を示すシールド掘進機の掘削管理方法を実施する装置の概略図である。
【図６】  本発明の別実施形態の掘削管理方法における制御を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機
５  スクリューコンベヤ
６  シールドジャッキ
１５  制御部としての地上コンピュータ
１７  地山
１８  変位測定器
１８ａ  層別沈下計
１８ｂ  埋設型傾斜計
２５  制御部としての地下コンピュータ
３４  排土量制御装置としての圧送ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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