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シールド掘進の自動制御とは？課題と対策・製品を解説
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建設・施工におけるシールド掘進の自動制御とは？
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『オープンシールド工法』は、従来の開削工法やシールド工法に代わる
施工方法で、函渠等を地下に埋設する工法です。
急曲線施工や家屋などに接近施工が可能。騒音・震動が少ない特長があります。
また、軟弱地盤・帯水層でも施工でき、シールド機上部は開放可能です。
【特長】
■従来の開削工法やシールド工法に代わる施工方法
■函渠等を地下に埋設する工法
■急曲線施工や家屋などに接近施工ができ、騒音・震動が少ない
■施工幅が小さいため建設残土が少なく、環境に配慮
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
オープンシールド工法
『CMT(Compound Mini Tunnel)工法』は、単一システムの工法ではなく色々な施工条件に対応するシステムの総称です。
「CMT超長距離推進システム」、「ＣＭＴフローティングシステム」、「CMT岩盤推進システム」、「CMT玉石・砂礫地盤推進システム」、「CMT切羽障害物除去推進システム」、「ＣＭＴ超軟弱・流砂地盤推進システム」があります。
※詳しくはカタログをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。
CMT工法
『タイロープTPR型・TPR-H型』は、条長の長短に関係なく製作できるため、
設計条件に合わせ長さが決定できる沈埋トンネル用連結ケーブルです。
端部はねじを設けたシンプルな構造になっており、このねじを利用し
連結金具が接合可能。作業が効率的に行えます。
連結金具の締付け時に軸心が傾いても、その傾きに応じて球面ナットが動き、
スリーブに曲げ応力を生じさせることなく、安定した連結状態が保てます。
【特長】
■条長を自由に製作
■Vブロック等短尺品が要求される場合にも自由度が広がる
■効率的なケーブル接合作業
■球面ナットで安定した連結
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
沈埋トンネル用連結ケーブル『タイロープTPR型・TPR-H型』
『TDRショットライトニングシステム』の施工事例をご紹介します。
当工法は、特殊な形状や構造にも容易に対応可能。鋼製セグメントの
隅々まで充填でき、高い密実性が得られます。
第二戸山幹線工事における下水道管・マシン残置（地中接合部）の
覆工では、仕上内径2400mm、総延長20mに施工いたしました。
【工法の特長】
■様々な急曲線に対応
■特殊な形状や構造にも容易に対応
■トンネルの用途に応じた材料が選定できる
■施工速度が速 い
■メンテナンスが容易
■経済性、工期短縮に優れている
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
【施工事例進呈中】TDRショットライトニングシステム
当社で行っている“ハイアック圧入ケーソン工法”を利用した
「シールド・推進用の立坑工事」についてご紹介します。
都市土木で計画されるシールド工事は、地下鉄・上下水管渠などの
既設地下構造物を回避するために大深度となり、周辺への影響および
安全性を考慮して圧入ケーソン工法の採用が増えています。
【特長】
＜立杭工事＞
■大深度・大口径の立坑築造が可能
■大半の作業を地上から行えるため、安全性、コストの面で有利に
※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。
シールド・推進用の立坑工事│ハイアック圧入ケーソン工法
『超流バランスセミシールド工法』は、カッタ室内全体に高比重、
高粘性の流動体の連動壁を構築して掘進を行う泥濃式推進工法です。
テールボイド部には、掘進機外周部から直接、ワーカビリティの良い
土粒子＋高濃度泥水を充満加圧することにより管外周の摩擦を低減。
さらに、後続管部から注入された二液性固結型滑材がボイドを
一層安定化させます。
【特長】
■切羽の安定に優れる
■切羽管理圧は地下水圧＋20kPaを保持することが可能
■地盤の緩み範囲が微少
※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。
泥濃式推進工法『超流バランスセミシールド工法』
『分岐シールド工法』は、本線シールドとその内部から横方向に発進する
分岐シールドにより、T字に交差する2本のトンネルを、同時に築造する
シールド工法です。
本線シールド内から直接分岐シールドを発進させるため、
中間立坑の設置が不要となり、分岐位置の設定には、地上条件や
管路上部の埋設物の存在に影響を受けません。
【特長】
■本線トンネルと分岐トンネルは同時施工により築造が可能
■地上付近の条件に影響を受けない分岐位置
■分岐シールド発進部の地盤改良等が不要
■工期の短縮、工事費の低減
■本線トンネル外径と分岐トンネル外径との比率
（本線シールド外径の約60～65％が目安）
※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お問い合わせください。
分岐シールド工法（地下茎工法）
「オープンシールド工法」は、函渠・開渠を地中に埋設する特許工法です。
従来の開削工法やシールド工法に代わる施工方法。
施工方法により4つのタイプがあります。
主に市街地・近接施工・硬軟地盤・高地下水地盤等を中心に
安全性はもとより経済性と環境に配慮しています。
【特長】
■急曲線施工が可能
■家屋などに近接施工が可能
■軟弱地盤、帯水層でも施工可能
■シールド機上部は開放可能
■騒音、振動が少ない
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
オープンシールド工法
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建設・施工におけるシールド掘進の自動制御
建設・施工におけるシールド掘進の自動制御とは？
シールド掘進工法における掘進機の進行方向、速度、姿勢などを、センサー情報や事前に設定された計画に基づいて自動的に制御する技術です。これにより、トンネル掘削作業の精度向上、安全性確保、省力化、工期短縮を目指します。
課題
熟練オペレーターへの依存
高度な技術と経験を持つオペレーターの判断に依存するため、人材不足や技術継承が課題となっています。
地盤変動への対応の遅れ
予期せぬ地盤の変動や硬軟変化に対し、手動での迅速かつ的確な対応が難しく、掘進機の損傷や周辺地盤への影響リスクがあります。
微細な掘進制御の難しさ
トンネルの精度を維持するためには、ミリ単位での掘進方向や姿勢の微調整が必要ですが、手動では限界があります。
作業員の負担と安全性
長時間の作業や危険な環境下での作業は、作業員の肉体的・精神的負担が大きく、事故のリスクも伴います。
対策
AIによるリアルタイム解析と判断
センサーデータをAIがリアルタイムで解析し、最適な掘進パラメータを自動算出・適用することで、熟練オペレーターの判断を支援・代替します。
先進的なセンサーとデータ統合
地盤状況、掘進機の状態、周辺環境などを高精度に計測するセンサー群と、それらのデータを統合・可視化するシステムを導入します。
予測制御アルゴリズムの導入
過去のデータや地盤情報を基に、将来の地盤変動や掘進状況を予測し、先回りして制御を行うことで、安定した掘進を実現します。
遠隔監視・操作システムの活用
掘進状況を遠隔地からリアルタイムで監視し、必要に応じて遠隔操作を行うことで、作業員の負担軽減と安全性の向上を図ります。
対策に役立つ製品例
自律掘進制御システム
センサーからの入力に基づき、掘進機の進行方向、速度、姿勢を自動調整し、計画軌道からの逸脱を最小限に抑えます。
地盤状況予測・分析ソフトウェア
地質データや掘削データを分析し、将来の地盤変動リスクを予測することで、掘進計画の最適化とリスク回避に貢献します。
高精度位置計測・姿勢制御モジュール
GPSや慣性センサーなどを組み合わせ、掘進機の現在位置と姿勢を高精度に把握し、精密な制御を可能にします。
統合型遠隔監視システム
複数の掘進機や関連設備のデータを一元管理し、遠隔からの監視、操作、異常検知を可能にするシステムです。
