[发明专利]盾构设备

说明书

本发明涉及土压式及泥水加压式的盾构设备，更详细地，涉及一种不需操作者的判断，能自动进行土压式盾构设备中的开挖面(切羽)的土压控制和掘进方向控制，以及泥水加压式的盾构设备中的开挖面的泥水压控制和掘进方向控制的盾构设备。

作为在地下修筑地下铁道、上水道、下水道及电力电缆管道等的施工法之一，有盾构施工法。这是边用盾构挖掘横向孔道，边使该盾构前进，在盾构的后部依次装上扇形衬砌块(セクメント)的施工法。这种盾构施工法中又有土压式盾构施工法和泥水加压式盾构施工法。

土压式盾构施工法主要是以软弱地基为对象所使用的管道施工法，这种施工法边使设于盾构本体的顶端部分的切削盘(カフタティスク)转动，边用盾构千斤顶使盾构本体推进，并让由切削盘切削下的土砂滞留在切削盘腔内呈充满状态，从而使其产生保持开挖面用的土压，同时用螺旋输送机连续排出，从而在地下掘进。

这种土压式盾构施工法因为能调整取入切削腔内的土砂的取入量和其排土量，所以在开挖面的稳定化、防止地基变形及施工的稳定性方面优点突出。

此外，泥水加压式盾构施工法是用泥水对开挖面进行加压，利用开挖面各部分的间隙水压和与土压对应的泥水压和泥水的作用，确保开挖面的稳定，在此状态下，用盾构设备挖掘土体(地山)。因盾构设备的掘进而被挖掘出的土砂与泥水一起，由排出装置运出盾构井外。

但是，上述那样用传统土压式盾构施工法的盾构设备，是根据操作者长期积累的知识和经验，决定与土体相应的合适的土压，并以该土压为基础，来控制盾构千斤顶的推力、其推进速度、切削盘及螺旋输送机的转速的。

在此情况下，对于盾构千斤顶系统、切削盘系统以及螺旋输送机系统等的各液压泵单元的运转状况，对于盾构千斤顶、切削盘及螺旋输送机等是否在正常运转的盾构设备的运转状况，以及对于加于切削盘的异常压力、加于盾构千斤顶的异常压力等的盾构设备的异常，是通过由操作者自身进行监视，并根据该监视结果操作井内的操作盘，来使盾构设备作掘进运转的。

因此存在如下问题：必须由操作者进行高水平的复杂的运转操作，除必需熟练工之外，还必需很多的人工。

另一方面，使用泥水加压式盾构施工法的盾构设备，从防止掘进时的土体的破坏这一观点出发，加快盾构设备的掘进速度是有利的。

若要加速盾构设备的掘进速度，则必须进行调整，使盾构千斤顶、切削盘的驱动源、排土装置等不受到过大的负载，并且必须注意，使挖掘效率不过分降低。

但是，因为传统的盾构设备的掘进速度调整，是由操作者边掌握盾构设备的运转状况边手工操作的，所以，存在必需熟练程度及操作麻烦的问题。

又因为上述传统的泥水加压式盾构设备是由操作者的手工操作来调整施加于开挖面的泥水压的，所以，存在不能进行盾构施工的自动化，不能实现作业的高效率和省力化的问题。

本发明是为了解决上述传统的问题而作出的，本发明的第1目的在于，提供一种盾构设备，该盾构设备通过按盾构设备的各种运转况状相应地控制盾构设备，使盾构设备的掘进运转能实现自动化。

本发明的第2目的在于，提供一种盾构设备，该盾构设备不需操作者的判断，即能稳定且可靠地将开挖面的土压控制在设定土压内，同时能提高掘进施工效率和实现省力化。

本发明的第3目的在于，提供一种盾构设备，该盾构设备自动进行掘进速度的调整，不需熟练的操作者，可实现盾构施工作业的高效率化和省力化。

本发明的第4目的在于，提供一种自动进行开挖面的泥水压的调整，能提高掘进施工效率和实现省力化的盾构设备。

为了达到上述第1目的，本发明的盾构设备构成如下：在盾构设备的方向控制装置及土压控制装置之外，再追加自动运转控制装置，通过该自动运转控制装置，对使盾构设备作掘进动作的各液压泵单元的运转状况、由液压泵单元及液压回路控制的土压/方向控制用机器的运转状况、以及土压/方向控制用机器和液压泵单元的异常状态进行监视，并根据其监视结果，向上述方向控制装置及土压控制装置发出运转指令和停止指令，使盾构设备全自动运转。

为了达到第2目的，本发明的盾构设备构成如下：在根据把切削腔盘内的切削土砂排出到切削盘腔外的螺旋输送机的转速来控制开挖面的土压时，当判断出仅靠螺旋输送机的转速不能控制该土压时，根据当时的螺旋输送机、盾构千斤顶及排土调整装置的动作状况，由专家系统推论出对盾构千斤顶的推进速度和/或排土整调装置的排土量的控制量，根据该控制量相应地控制盾构千斤顶的推进速度和/或排土调整装置的排土量，从而控制开挖面的土压。