CN105917077B - 掘进机和抑制掘进机不能掘进的方法 - Google Patents

掘进机和抑制掘进机不能掘进的方法 Download PDF

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Abstract

抑制地基改良材料进入在掘进机的外周形成于掘进机与地基之间的间隙并固化而阻碍掘进机的顺畅前进。掘进机具备：切削头部，所述切削头部能够旋转地设置在掘进方向的前端，并具有用于喷射地基改良材料的地基改良材料喷射喷嘴；和填充材料供给部，所述填充材料供给部用于朝向径向外侧向掘进机的外部供给填充材料。

Description

掘进机和抑制掘进机不能掘进的方法
技术领域
本发明涉及掘进机。
背景技术
已开发出如下的掘进机：在挖掘地基来构筑管路或隧道的情况下能够在地下喷射地基改良材料。例如，下述专利文献1公开了一种能够喷射超高压流体和地基改良材料的掘进机。该掘进机在遇到障碍物的情况下，首先，喷射地基改良材料来对障碍物的周围进行地基改良，之后，对障碍物喷射超高压流体来切断该障碍物。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-204666号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述类型的掘进机中，当地基改良材料进入在掘进机的外周形成于掘进机与地基之间的间隙时，地基改良材料有可能会固化而阻碍掘进机的顺畅前进。该问题不限于上述掘进机，是在构成为能够喷射地基改良材料的各种掘进机中共通的问题。
用于解决课题的手段
本发明为解决上述课题而做出，例如，能够用以下方式实现。
根据本发明的第一方式，提供一种掘进机。该掘进机具备：切削头部，所述切削头部能够旋转地设置在掘进方向的前端，并具有用于喷射地基改良材料的地基改良材料喷射喷嘴；和填充材料供给部，所述填充材料供给部用于朝向径向外侧向掘进机的外部供给填充材料。
根据该掘进机，通过在从地基改良材料喷射喷嘴喷射地基改良材料之前从填充材料供给部向掘进机的外部供给填充材料，从而能够在掘进机的外周在形成于掘进机与地基之间的间隙中填充填充材料。因此，能够抑制地基改良材料进入该间隙。结果，能够抑制地基改良材料进入该间隙并固化而阻碍掘进机的顺畅前进。
根据本发明的第二方式，在第一方式中，填充材料供给部为多个。多个填充材料供给部沿周向分散配置。根据该方式，在掘进机的整个周向上容易均匀地供给填充材料。因此，能够进一步抑制地基改良材料进入掘进机与地基之间的间隙。
根据本发明的第三方式，在第一或第二方式中，切削头部具有用于喷射超高压喷射水的超高压喷射喷嘴。掘进机构成为能够利用从超高压喷射喷嘴喷射的超高压喷射水来切断障碍物。该方式的掘进机通过在喷射用于切断障碍物的超高压喷射水之前喷射地基改良材料而进行地基改良，从而能够适当地防止该超高压喷射水对周围的地基带来影响。也就是说，第一方式或第二方式特别适合于第三方式的掘进机。
根据本发明的第四方式，提供一种抑制由于使用地基改良材料的地基改良而使得掘进机不能掘进的方法。该方法具备：向在掘进机的外周形成于掘进机与地基之间的间隙供给填充材料的工序；和在供给填充材料后，从掘进机的掘进方向的前端侧，向地基喷射地基改良材料的工序。根据该方式，可得到与第一方式同样的效果。
附图说明
图1是表示掘进机的概略结构的局部纵剖视图。
图2是图1所示的掘进机的A-A向视图。
具体实施方式
A.实施例：
图1是表示作为本发明一实施例的掘进机10的概略结构的局部纵剖视图。图2是图1所示的掘进机10的A-A向视图。掘进机10是为了构筑管路或隧道而挖掘地基的机械，例如可应用于盾构法和顶管法。在本实施例中，掘进机10在遇到埋设或残留于地下的障碍物(例如H型钢、钢板桩、钢筋混凝土壁等)的情况下，能够在地下切断该障碍物，并将其切断片取入掘进机10的内部后将其排出。具体而言，掘进机10通过朝向障碍物喷射超高压流体来进行障碍物的切断。
如图1所示，掘进机10具备主体部20和切削头部30。如图1、图2所示，主体部20具备旋转轴21、切削电机22、排泥管23以及多个填充材料供给部40a～40g。如图1所示，切削头部30能够旋转地设置在主体部20的掘进方向前端部。在本申请中，将掘进机10中的不能旋转的部位称为主体部20，将能够旋转的部位称为切削头部30。该切削头部30具备切削刀头31、超高压喷射喷嘴32以及地基改良材料喷射喷嘴33。在本实施例中，在切削头部30上，超高压喷射喷嘴和地基改良材料喷射喷嘴分别设置有两个，但在图1中仅示出超高压喷射喷嘴32和地基改良材料喷射喷嘴33。另一个超高压喷射喷嘴和另一个地基改良材料喷射喷嘴设置在与图1不同的截面上。此外，可适当设定切削刀头31和各种喷嘴的数量。
如图2所示，填充材料供给部40a～40g在主体部20的大致中央的外周面上沿周向分散配置。在本实施例中，填充材料供给部40a～40g配置在避开主体部20的各构成要素的位置，优选的是尽量在周向上均等地分散配置。在本实施例中，填充材料供给部40a～40g作为填充材料注入管而构成，所述填充材料注入管用于将填充材料从填充材料储存槽(图示省略)经由泵(图示省略)供给到掘进机10的外部。在本实施例中，填充材料注入管的开口部朝向径向外侧开口。
掘进机10将切削电机22用作驱动源，并使切削头部30以旋转轴21为中心旋转。利用由此而旋转的切削刀头31挖掘地基91。而且，在掘进机10遇到障碍物93的情况下，掘进机10切断并除去障碍物。
具体而言，掘进机10首先从填充材料供给部40a～40g向掘进机10的外部供给填充材料。从填充材料供给部40a～40g供给的填充材料，被供给至在掘进机10的外周形成于掘进机10与地基91之间的间隙94(在图1中夸张地图示)，并在周向和轴向(旋转轴21延伸的方向)上扩展而填充在间隙94中。填充材料能够使用凝胶状流体或随着时间的经过从液体变成凝胶的流体。但是，为了使填充材料在间隙94内沿周向均匀分布，优选使用随着时间的经过从液体变成凝胶的流体(例如，包含硅酸钠和固化剂的水溶液)。在本实施例中，由于填充材料供给部40a～40g沿周向分散配置，所以填充材料在掘进机10的整个周向上更加均匀地分布。另外，通过设置多个填充材料供给部，能够加快将填充材料填充至间隙94的速度。因此，在填充材料使用随着时间的经过从液体变成凝胶的流体的情况下，能够采用凝胶化速度快的流体。即，能够减少直至填充材料凝胶化为止的等待时间，作业效率提高。但是，填充材料供给部的数量能够任意设定，例如也可以是一个。或者，多个填充材料供给部的一部分或全部也可以沿轴向分散配置。在图1中，示出了按这种方式供给至间隙94的填充材料凝胶化而形成了填充层95的状态。
当供给填充材料且该填充材料凝胶化时，接着，掘进机10一边使切削头部30旋转，一边从地基改良材料喷射喷嘴33喷射混合了超高压喷射水和地基改良材料而成的地基改良喷射水，在障碍物93的周围形成地基改良层92。此时，由于在间隙94中形成有填充层95，所以适当地抑制了喷射的地基改良喷射水进入间隙94。
当喷射地基改良喷射水且地基改良材料固化时，接着，掘进机10通过一边使切削头部30旋转，一边从超高压喷射喷嘴32喷射超高压流体(例如，混合了超高压喷射水和研磨材料而成的磨料喷射水)，从而切断障碍物93。超高压喷射喷嘴32也可以构成为能够在径向上移动。根据该结构，能够更细地切断障碍物93。这样切断而成的切断片被从切削头部30的开口部(图示省略)取入掘进机10的内部，经由排泥管23排出到掘进机10的外部。
根据上述掘进机10，通过从填充材料供给部40a～40g向间隙94供给填充材料，能够在间隙94中形成凝胶状的填充层95。因此，能够抑制地基改良喷射水进入间隙94。结果，能够抑制地基改良材料进入间隙94并固化而阻碍掘进机10的顺畅前进。由于凝胶状的填充层95比地基改良层92柔软，所以掘进机10的前进不会被填充层95阻碍。
另外，填充材料供给部40a～40g设置在固定地构成的主体部20上而并非设置在能够旋转地构成的切削头部30上，所以容易进行用于供给填充材料的管道的布设。
B.变形例：
B-1.变形例1：
掘进机10也可以构成为能够用喷射超高压喷射水以外的方法来切断障碍物93。例如，掘进机10也可以是能够仅通过切削刀头的旋转来切断障碍物93的掘进机。即使在使用这种掘进机的情况下，为了防止切断障碍物93后的地基91的松动，也优选形成地基改良层92，在该情况下，向间隙94供给填充材料也是有效的。
另外，掘进机10也可以不具有切断障碍物的功能。例如，在掘进机10的掘进路径的上方存在已有构造物的情况下，在周围的地基松软时，由于掘进机10的掘进，已有构造物的下方的地基有可能会松动而下沉。这时，优选的是，掘进机10一边对掘进方向前方且上方进行地基改良一边前进。或者，在地基的强度小的情况下，在掘进机10需要以曲线路径掘进时，掘进机10有可能向曲线外侧晃出。这时，优选的是，掘进机10一边对曲线路径的外侧进行地基改良一边前进。在这些情况下，掘进机10也通过在形成填充层95后喷射地基改良材料，从而能够抑制掘进机10的顺畅前进受到阻碍。也就是说，上述掘进机10能够作为可喷射地基改良材料的任意的掘进机而构成。
B-2.变形例2：
填充材料供给部也可以设置在切削头部30上来代替设置在主体部20上。另外，在填充材料供给部为多个的情况下，该填充材料供给部也可以在旋转轴21延伸的方向上设置在多个位置。该多个位置既可以是主体部20的相互不同的位置，也可以是一部分配置在主体部20上，其余配置在切削头部30上。
以上，基于几个实施例说明了本发明的实施方式，但上述实施方式便于理解本发明，并不限定本发明。本发明可在不脱离其宗旨的基础上进行变更、改良，并且本发明当然包括其等同物。另外，在能够解决上述问题的至少一部分问题的范围或得到至少一部分效果的范围内，能够对记载于权利要求保护的范围和说明书的各构成要素进行任意的组合或省略。
附图标记说明
10…掘进机
20…主体部
21…旋转轴
22…切削电机
23…排泥管
30…切削头部
31…切削刀头
32…超高压喷射喷嘴
33…地基改良材料喷射喷嘴
40a～40g…填充材料供给部
91…地基
92…地基改良层
93…障碍物
94…间隙
95…填充层

Claims (4)

1.一种掘进机，其特征在于，具备：
切削头部，所述切削头部能够旋转地设置在掘进方向的前端，并具有用于朝向所述掘进机的前方喷射地基改良材料的地基改良材料喷射喷嘴；和
填充材料供给部，所述填充材料供给部用于朝向径向外侧向所述掘进机的外部供给填充材料，所述填充材料是凝胶状流体或随着时间的经过从液体变成凝胶的流体，
所述掘进机以在从所述填充材料供给部供给所述填充材料后从所述地基改良材料喷射喷嘴喷射所述地基改良材料的方式进行动作。
2.根据权利要求1所述的掘进机，其特征在于，
所述填充材料供给部为多个，
多个所述填充材料供给部沿周向分散配置。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的掘进机，其特征在于，
所述切削头部具有用于喷射超高压喷射水的超高压喷射喷嘴，
所述掘进机构成为能够利用从所述超高压喷射喷嘴喷射的所述超高压喷射水来切断障碍物。
4.一种抑制掘进机因使用地基改良材料的地基改良而不能掘进的方法，其特征在于，具备：
向在所述掘进机的外周形成于该掘进机与地基之间的间隙供给填充材料的工序，所述填充材料是凝胶状流体或随着时间的经过从液体变成凝胶的流体；和
在供给所述填充材料后，从所述掘进机的掘进方向的前端侧朝向所述掘进机的前方向所述地基喷射所述地基改良材料的工序。
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