JP2000282783A - Shield machine and excavation method - Google Patents
Shield machine and excavation methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機お
よび掘削方法に関し、特に、比較的硬質な地盤の掘削に
際して土粒子の骨格構造を地山状態と同様に保持したま
まの状態(以下、固形状態という。)で、掘削土砂を流
体輸送して坑外へ搬出するためのシールド掘進機および
掘削方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield machine and an excavation method, and more particularly, to a state in which a skeleton structure of soil particles is maintained in the same state as a ground state (hereinafter referred to as solid state) when excavating relatively hard ground. The present invention relates to a shield machine and a drilling method for transporting excavated earth and sand out of the pit by fluid transport.
【0002】[0002]
【背景技術および発明が解決しようとする課題】従来か
ら、硬質地盤の掘削において、先行ビットにより先行掘
削溝を形成して地山に強度的な攪乱を与えた後、先行掘
削溝の両側の地山をメインビットで切削することが行わ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the excavation of hard ground, a prior excavation groove is formed by a preceding bit to give strong disturbance to the ground, and then the ground on both sides of the preceding excavation groove is excavated. Cutting a mountain with a main bit is performed.
【0003】この場合、先行掘削溝はメインビットの切
削ガイドとしての機能が主であったため、形成された先
行掘削溝の形状、寸法や、先行ビットおよびメインビッ
トによる掘削土砂の性状、大きさ等は問題とされていな
かった。[0003] In this case, since the preceding excavation groove mainly functions as a cutting guide for the main bit, the shape and size of the formed preceding excavation groove, the properties and size of the excavated earth and sand by the preceding bit and the main bit, and the like. Was not a problem.
【0004】したがって、事情が許す限り、先行掘削溝
の形成間隔を小さくし、かつ、隣接する先行掘削溝を同
時に形成することが、地山強度の低下を促進し、掘削を
容易に行う上で効果的であった。[0004] Therefore, as long as circumstances permit, reducing the formation interval of the preceding excavation grooves and simultaneously forming adjacent preceding excavation grooves promotes a decrease in ground strength and facilitates excavation. It was effective.
【0005】しかし、掘削土砂を固形状態で、かつ、シ
ールド掘進機の掘削土砂の搬送設備が閉塞しない大きさ
で掘削することを目的とした場合、所定の間隔および形
状で先行掘削溝を形成し、先行掘削溝の間に掘り残され
た地山凸部を後行ビットで掘り起こし、所定の大きさお
よび形状で切り出して掘削すること(以下、切り出し掘
削という。)が重要となる。However, in order to excavate excavated earth and sand in a solid state, and to excavate the excavated earth and sand in such a size that the excavated earth and sand transporting equipment of the shield machine does not block, the preceding excavation grooves are formed at predetermined intervals and shapes. It is important to excavate the ground protruding portion left unexcavated between the preceding excavation trenches with a subsequent bit, and to excavate the excavation in a predetermined size and shape (hereinafter referred to as excavation excavation).
【0006】そこで、本発明では、隣接する先行掘削溝
を同時に形成したり、同程度の切削深さで形成すること
を避け、隣接する先行掘削溝の形成時に所定の時間差を
設けることにより、地山状態の土砂の骨格強さを損なわ
ないようにして固形状態の土塊として切り出し掘削する
ことのできるシールド掘進機および掘削方法を提供する
ことを目的とする。Therefore, in the present invention, by avoiding simultaneous formation of adjacent preceding excavation grooves or forming with the same cutting depth, a predetermined time difference is provided at the time of forming adjacent preceding excavation grooves. An object of the present invention is to provide a shield machine and an excavation method capable of cutting out and excavating a solid state earth mass without losing the skeletal strength of earth and sand in a mountain state.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るシールド掘進機は、切羽に筋状の先行
掘削溝を所定間隔で形成するための複数の先行ビット
と、前記先行掘削溝の間の掘り残された地山凸部を切削
するための後行ビットとを含み、前記先行ビットおよび
前記後行ビットを備えたカッタヘッドの回転により、掘
進経路にある地山を、固形状態で切り出し掘削するシー
ルド掘進機であって、前記複数の先行ビットは、前記カ
ッタヘッドの回転に伴って形成される複数の先行掘削溝
のうち、相互に隣接する先行掘削溝が同時に形成されな
いように前記カッタヘッドに配置されることを特徴とす
る。In order to solve the above-mentioned problems, a shield machine according to the present invention comprises a plurality of leading bits for forming streak-like leading digging grooves on a face at predetermined intervals; And a trailing bit for cutting the remaining ground protruding portion between the grooves, and by rotating the cutter head having the preceding bit and the following bit, the ground in the excavation path is solidified. A shield excavator that cuts out and excavates in a state, wherein the plurality of preceding bits are such that, among a plurality of preceding excavation grooves formed along with the rotation of the cutter head, adjacent preceding excavation grooves are not simultaneously formed. The cutter head is disposed on the cutter head.
【0008】従来の方式では、先行ビットのカッタヘッ
ドからの突出量をほぼ同一にして、相互に隣接する先行
掘削溝を形成するが、この方式では先行ビットが地山を
切削するときに与える地山への攪乱により、地山状態に
おける骨格強さを保持することができず、固形状態の掘
削土砂として切り出し掘削することは困難である。In the conventional method, the adjacent excavation grooves are formed by making the amount of protrusion of the leading bit from the cutter head substantially the same, but in this method, the leading bit gives when the leading bit cuts the ground. Due to the disturbance to the mountains, the skeletal strength in the mountainous state cannot be maintained, and it is difficult to cut and excavate as solid excavated soil.
【0009】このような先行ビットの相互作用的な先行
掘削溝形成時の悪影響を抑えるために、本発明では、カ
ッタヘッドの回転に伴って先行ビットの配置位置に応じ
た位相角のずれが生じることを利用して、隣接する先行
掘削溝を同時に切削しないような先行ビットの配置を採
用する。In order to suppress such an adverse effect when the preceding bit is interactively formed in the preceding digging groove, in the present invention, a phase angle shift occurs according to the arrangement position of the preceding bit with the rotation of the cutter head. Utilizing this, the arrangement of the preceding bit is adopted so that adjacent preceding excavation grooves are not cut at the same time.
【0010】すなわち、カッタヘッドの回転によって生
じる位相角が同一の線分上(カッタヘッドの回転中心か
ら円周上の1点に至る断面)に配置される先行ビット
は、少なくとも1条の隣接する先行掘削溝を挟んだ位置
の先行掘削溝を形成するように配置する。That is, at least one adjacent bit is located at the preceding bit where the phase angle generated by the rotation of the cutter head is arranged on the same line segment (cross section from the center of rotation of the cutter head to one point on the circumference). It is arranged so as to form a preceding excavation groove at a position sandwiching the preceding excavation groove.
【0011】すなわち、隣接する先行掘削溝を形成する
先行ビット同士は、カッタヘッドの回転に伴って異なる
位相角となるように、カッタヘッドに配置する。That is, the preceding bits forming adjacent preceding excavation grooves are arranged on the cutter head such that the preceding bits have different phase angles with the rotation of the cutter head.
【0012】このように先行ビットをカッタヘッドに配
置することにより、先行掘削溝の形成時に地山の骨格強
さを損なうことなく、固形状態の掘削土砂として切り出
し掘削することができる。By arranging the preceding bit in the cutter head in this way, it is possible to cut and excavate as solid excavated earth and sand without impairing the skeletal strength of the ground when the preceding excavation groove is formed.
【0013】また、前記隣接する先行掘削溝を形成する
各先行ビットは、前記カッタヘッドの回転に伴って生じ
る位相角として少なくとも60度以上の差が生じるよう
に、前記カッタヘッドに配置されることが好ましい。[0013] Further, each preceding bit forming the adjacent preceding excavation groove is disposed on the cutter head so that a difference of at least 60 degrees or more occurs as a phase angle caused by rotation of the cutter head. Is preferred.
【0014】これによれば、60度以上の位相角を保っ
て掘削することにより、先行掘削溝の形成時に地山の骨
格強さを損なうことがなく、先行掘削溝間に掘り残され
た地山凸部を固形状態の土塊として切り出し掘削でき
る。According to this, by excavating while maintaining a phase angle of 60 degrees or more, the skeleton strength of the ground is not impaired at the time of forming the preceding excavation groove, and the ground excavated between the preceding excavation grooves is not damaged. It is possible to cut and excavate the mountain ridge as a solid mass.
【0015】また、前記複数の先行ビットは、相隣接し
ない先行掘削溝を形成し、先行ビットユニットとして形
成される複数の先行ビットを含むことを特徴とする。[0015] Further, the plurality of preceding bits form a preceding excavation groove that is not adjacent to each other, and include a plurality of preceding bits formed as a preceding bit unit.
【0016】このように、ユニット化することにより、
複数箇所を同時に掘削でき効率的であると共に、ビット
の設置や交換等を効率的に行うことができる。Thus, by unitizing,
A plurality of locations can be excavated at the same time, which is efficient, and the installation and replacement of bits can be performed efficiently.
【0017】また、前記先行ビットユニットは、前記カ
ッタヘッドからのビット突出量を進退制御可能に前記カ
ッタヘッドに配置されることが好ましい。Further, it is preferable that the preceding bit unit is arranged on the cutter head such that the amount of protrusion of the bit from the cutter head can be controlled to advance and retreat.
【0018】これによれば、先行ビットユニットを掘進
方向に進退させることにより、先行掘削溝の切削溝の切
削深さを適宜制御することができる。したがって、切り
出し掘削された固形状態の掘削土砂を所望の大きさでシ
ールド掘進機に取り込むことができる。According to this, the cutting depth of the cutting groove of the preceding excavation groove can be appropriately controlled by moving the preceding bit unit in the excavation direction. Therefore, the cut and excavated solid excavated earth and sand can be taken into the shield machine in a desired size.
【0019】特に、先行ビットのカッタヘッドからの突
出量を制御可能にすることにより、3次元的にほぼ一定
の大きさ、すなわち、立方体に近い形状で固形状態とし
て切り出し掘削することができる。In particular, by making it possible to control the amount of protrusion of the preceding bit from the cutter head, it is possible to cut out and excavate in a solid state with a substantially constant size in three dimensions, that is, a shape close to a cube.
【0020】このような固形状態の掘削土砂を流体輸送
する場合には、比表面積の最も小さな球体が流体への溶
解を防ぐ意味においても望ましいが、実際には球体状で
切り出し掘削することは不可能である。When such solid excavated soil is transported by fluid, it is desirable that the sphere having the smallest specific surface area be prevented from dissolving into the fluid. However, it is not practical to cut and excavate the sphere in the form of a sphere. It is possible.
【0021】このため、本発明によって、ほぼ立方体に
近い形状で掘削土砂をシールド掘進機に取り込み、流体
への土粒子分の溶解を極力防止して、流体輸送および固
液分離作業の効率化を図ることができる。For this reason, according to the present invention, excavated earth and sand is taken into a shield machine in a shape close to a cube, and dissolution of soil particles in a fluid is prevented as much as possible, so that the efficiency of fluid transport and solid-liquid separation work is improved. Can be planned.
【0022】また、本発明に係る掘削方法は、先行ビッ
トを用いて掘削対象の地山に先行掘削溝を形成し、後行
ビットを用いて前記先行掘削溝の間に掘り残された地山
凸部を固形状態の掘削土砂として切り出し掘削し、当該
掘削土砂を、所定の輸送路を介して固形状態を保持しつ
つ坑外へ搬出する掘削方法であって、隣接する先行掘削
溝相互の形成時に所定の時間差を設けることを特徴とす
る。Further, in the excavation method according to the present invention, a preceding excavation groove is formed in a ground to be excavated using a preceding bit, and a ground excavation is left between the preceding excavation groove using a following bit. An excavation method in which a protruding portion is cut out and excavated as solid excavated earth and sand, and the excavated earth and sand is carried out of the mine while maintaining the solid state through a predetermined transport path. It is characterized in that a predetermined time difference is provided sometimes.
【0023】本発明によれば、隣接する先行掘削溝相互
の形成時に所定の時間差を設けることにより、先行掘削
溝の形成時に地山の骨格強さを損なうことなく、固形状
態の掘削土砂として切り出し掘削することができる。According to the present invention, a predetermined time difference is provided when adjacent preceding excavation grooves are formed, so that solid excavated soil is cut out without impairing the skeletal strength of the ground when the preceding excavation grooves are formed. Can be drilled.
【0024】また、本掘削方法において、前記先行ビッ
トを、掘進方向に進退可能に駆動制御することが好まし
い。In the present excavation method, it is preferable that the preceding bit is drive-controlled so as to be able to advance and retreat in the excavation direction.
【0025】これによれば、先行ビットユニットを掘進
方向に進退させることにより、先行掘削溝の切削溝の切
削深さを適宜制御することができる。したがって、切り
出し掘削された固形状態の掘削土砂を所望の大きさでシ
ールド掘進機に取り込むことができる。According to this, the cutting depth of the cutting groove of the preceding excavation groove can be appropriately controlled by moving the preceding bit unit in the excavation direction. Therefore, the cut and excavated solid excavated earth and sand can be taken into the shield machine in a desired size.
【0026】特に、先行ビットのカッタヘッドからの突
出量を制御可能にすることにより、3次元的にほぼ一定
の大きさ、すなわち、立方体に近い形状で固形状態とし
て切り出し掘削することができる。In particular, by making it possible to control the amount of protrusion of the preceding bit from the cutter head, it is possible to cut out and excavate in a solid state with a substantially constant size in three dimensions, that is, a shape close to a cube.
【0027】このような固形状態の掘削土砂を流体輸送
する場合には、比表面積の最も小さな球体が流体への溶
解を防ぐ意味においても望ましいが、実際には球体状で
切り出し掘削することは不可能である。このため、本発
明によって、ほぼ立方体に近い形状で掘削土砂をシール
ド掘進機に取り込み、流体への土粒子分の溶解を極力防
止して、流体輸送および固液分離作業の効率化を図るこ
とができる。When such solid excavated soil is transported by fluid, a sphere having the smallest specific surface area is also desirable in terms of preventing dissolution in a fluid. However, in practice, it is impossible to cut and excavate a sphere. It is possible. Therefore, according to the present invention, it is possible to take excavated earth and sand into a shield excavator in a shape close to a cube, minimize dissolution of soil particles in a fluid, and improve the efficiency of fluid transport and solid-liquid separation work. it can.
【0028】また、前記輸送路における輸送媒体として
の液体に、前記掘削土砂が液体に溶解することを防止す
るための溶解防止剤を混入することが好ましい。Further, it is preferable that a dissolution inhibitor for preventing the excavated earth and sand from being dissolved in the liquid is mixed with the liquid as a transport medium in the transport path.
【0029】これによれば、切り出した掘削土砂の輸送
媒体への溶解量を低減させ、固形状態のまま回収するこ
とが可能となり、適切な固液分離ができる。According to this, the amount of the cut excavated earth and sand dissolved in the transport medium can be reduced, the solid state can be recovered, and appropriate solid-liquid separation can be performed.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下、本発明によるシールド掘進
機を活用した好適な実施の形態について、泥水式シール
ド工法を例にとり、図面を参照しつつ詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments utilizing a shield machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings by taking a muddy water shield method as an example.
【0031】図1は、本発明の実施の形態の一例に係る
泥水式シールド工法の全体図を示す。FIG. 1 shows an overall view of a muddy water shield method according to an embodiment of the present invention.
【0032】泥水式シールド工法は、泥水をシールド掘
進機2内部のチャンバ210に供給して切羽200の安
定を図りながら、シールド掘進機2のカッタヘッド22
を回転させることにより、地山を掘削してトンネルを構
築する工法である。In the muddy shield method, muddy water is supplied to a chamber 210 inside the shield excavator 2 to stabilize the face 200 while the cutter head 22 of the shield excavator 2 is secured.
This is a method of constructing a tunnel by excavating the ground by rotating a rock.
【0033】泥水式シールド工法においては、切羽安定
のための泥水を作成し、切羽200に供給する作泥送泥
設備、泥水性状を調整する性状調整設備、切羽200を
掘削する掘削設備、切羽200掘削後の泥水を坑外へ搬
出する輸送設備、掘削後の泥水を適切に処理するための
泥水処理設備および掘削坑内で覆工構造を構築する覆工
構築設備等が用いられる。In the muddy water shield construction method, muddy water feeding equipment for preparing muddy water for stabilizing the face and supplying it to the face 200, property adjusting equipment for adjusting muddy water properties, excavating equipment for excavating the face 200, face 200 A transportation facility for carrying out the excavated mud outside the mine, a muddy water treatment facility for appropriately treating the excavated mud, and a lining construction facility for constructing a lining structure in the excavation pit are used.
【0034】掘削設備として機能するシールド掘進機2
は、掘進に伴ってセグメント26を順次継ぎ足し、セグ
メント26にジャッキ28で反力を取りながら、チャン
バ210に供給された泥水圧によって切羽圧に対抗しつ
つ、カッタヘッド22を回転させて地山を掘削する。Shield machine 2 functioning as an excavating facility
, The segments 26 are successively added together with the excavation, and the cutter head 22 is rotated by rotating the cutter head 22 while counteracting the face pressure by the muddy water pressure supplied to the chamber 210 while taking a reaction force on the segment 26 with the jack 28. Excavate.
【0035】シールド掘進機2内部のチャンバ210に
供給される泥水は、地上の作泥設備または泥水処理設備
から送泥設備の一部である送泥管50を介して送られる
ものであり、切羽200の安定に用いられた泥水は、チ
ャンバ210内で掘削土砂と撹拌混合され、輸送設備の
一部である排泥管52を介して地上の泥水処理設備に送
られる。The muddy water supplied to the chamber 210 inside the shield machine 2 is sent from a mud making equipment or a muddy water treatment equipment on the ground via a mud feeding pipe 50 which is a part of the mud feeding equipment. The mud used stably in 200 is mixed with the excavated earth and sand in the chamber 210 and sent to the muddy water treatment facility on the ground via a mud drain 52 which is a part of the transport facility.
【0036】なお、ここで、輸送設備とは、カッタヘッ
ド22から取り込まれた掘削土砂を坑外へ搬出する設備
全体を意味し、具体的には、例えば、チャンバ210、
流体輸送管として機能する排泥管52、圧送ポンプとし
て機能する排泥ポンプ102、沈殿槽、固液分離装置等
を含む。Here, the transport equipment means the entire equipment for carrying out the excavated earth and sand taken in from the cutter head 22 to the outside of the pit, and specifically, for example, the chamber 210,
It includes a sludge pipe 52 functioning as a fluid transport pipe, a sludge pump 102 functioning as a pressure pump, a settling tank, a solid-liquid separator, and the like.
【0037】泥水処理設備では、排泥水に含まれる掘削
土砂等の固形分と液体分とが分離(固液分離)され、分
離後の液体分は、調整槽で必要な成分調整が行われた
後、再度シールド掘進機2へ向け送り出され、送泥水と
して再利用される。In the muddy water treatment equipment, a solid content such as excavated earth and sand contained in the muddy water and a liquid component are separated (solid-liquid separation), and the liquid component after the separation is subjected to necessary component adjustment in a regulating tank. Thereafter, the water is sent out again to the shield machine 2 and reused as muddy water.
【0038】また、チャンバ210に送られる泥水は、
トンネル内の性状調整設備等により必要な性状調整がさ
れる。具体的には、トンネル内の性状調整設備は、調泥
剤タンク40と、送泥管50に設けられ、調泥剤タンク
40から供給された調泥剤と泥水とを混合撹拌するスタ
ティックミキサー44と、この混合撹拌後の泥水性状を
測定する粘性計46とを含んで構成されている。The mud sent to the chamber 210 is
Necessary property adjustment is performed by the property adjustment equipment in the tunnel. Specifically, the property adjusting equipment in the tunnel includes a static mixer 44 provided in the mud tank 40 and the mud feed pipe 50 for mixing and stirring mud and mud supplied from the mud tank 40. And a viscometer 46 for measuring the muddy water state after the mixing and stirring.
【0039】必要に応じて調泥剤タンク40から所定の
調泥剤が添加され、スタティックミキサー44により撹
拌混合された送泥水は、粘性計46により粘性が測定さ
れ、チャンバ210に供給される。As required, a predetermined mud adjusting agent is added from the mud adjusting tank 40, and the muddy water stirred and mixed by the static mixer 44 is measured for viscosity by the viscometer 46 and supplied to the chamber 210.
【0040】粘性計46による測定結果は、制御装置4
8に送られ、制御装置48は、この測定結果に基づき調
泥剤の添加を調整する。The result of the measurement by the viscometer 46 is transmitted to the control unit 4.
8, and the controller 48 adjusts the addition of the mud conditioning agent based on the measurement result.
【0041】一方、チャンバ210から泥水処理設備へ
向け送り返される排泥水は、排泥管52に設けられた排
泥ポンプ102によって圧送される。On the other hand, the muddy water returned from the chamber 210 to the muddy water treatment equipment is pumped by the muddy water pump 102 provided in the muddy water pipe 52.
【0042】図2は、排泥ポンプ102の断面図を示
す。FIG. 2 shows a sectional view of the sludge pump 102.
【0043】排泥ポンプ102は、内部に回転する複数
の羽根体100−1、2を含む。したがって、掘削物1
10、すなわち、掘削後の土砂の大きさが羽根体100
相互の純間隔Lを超える場合、掘削物110により排泥
ポンプ102や排泥管52が閉塞し、輸送設備として機
能しない恐れがある。The sludge pump 102 includes a plurality of rotating blades 100-1 and 100-2. Therefore, excavation 1
10, that is, the size of the earth and sand after excavation is
If the mutual interval L exceeds the mutual interval L, the excavated material 110 may block the sludge pump 102 and the sludge pipe 52, and may not function as transport equipment.
【0044】この問題に対して、従来は、排泥ポンプ1
02等の輸送設備が閉塞しないよう、クラッシャー等を
新たに設けて掘削物110を破砕する方式が採られる場
合もあった。しかし、この方式では破砕された掘削物1
10が、排泥水中に溶解しやすくなるため、泥水処理設
備での分級処理効率が悪くなっていた。To solve this problem, conventionally, the drainage pump 1
In some cases, a crusher or the like is newly provided to crush the excavated material 110 so as to prevent the transportation facilities such as 02 from being blocked. However, in this method, the crushed excavation 1
10 was easily dissolved in the muddy water, so that the classification efficiency in the muddy water treatment equipment was poor.
【0045】排泥水への掘削物溶解が多くなると、泥水
処理設備において、1次処理で分級される固形分の量が
少なくなり、それに伴って2次処理で分級しなければな
らない処理量が多くなる。2次処理量が多くなると、2
次処理設備が大規模化し、そのために必要とされる立坑
用地の面積も大きくなる。When the excavated matter dissolves in the muddy water increases, the amount of solids classified in the primary treatment in the muddy water treatment equipment decreases, and accordingly, the amount of treatment that must be classified in the secondary treatment increases. Become. When the secondary processing amount increases, 2
The scale of the secondary processing equipment will increase, and the area of the shaft site required for that will also increase.
【0046】それゆえ、1次処理での分級量を増加させ
れば、2次処理を効率化し、必要な立坑用地を省面積化
することができる。Therefore, if the amount of classification in the primary treatment is increased, the secondary treatment can be made more efficient, and the area of the required shaft site can be reduced.
【0047】また、2次処理土は、水分を含む軟弱土で
あるため、産業廃棄物(汚泥)として取り扱われるの
で、その処分に関しても多大な労力と費用が必要とな
る。Further, since the secondary treated soil is a soft soil containing water, it is treated as industrial waste (sludge), so that a great deal of labor and cost are required for its disposal.
【0048】すなわち、立坑用地を省面積化し、環境へ
の負荷を軽減し、処理費用を抑えるためには、掘削物1
10をできるだけ1次処理で分級することが必要であ
る。That is, in order to reduce the area of the shaft site, reduce the burden on the environment, and reduce the processing cost,
It is necessary to classify 10 by primary treatment as much as possible.
【0049】したがって、掘削物110を排泥ポンプ1
02に詰まらない最大の大きさで掘削し、そのままの固
体の状態で坑外へ搬出することによって、掘削土砂を含
む排泥水の処理が効率化でき、環境負荷およびコストを
低減することになる。Therefore, the excavated material 110 is
By excavating to the maximum size that does not clog in 02 and carrying it out of the mine in a solid state as it is, the efficiency of the treatment of the muddy water containing excavated earth and sand can be increased, and the environmental load and cost can be reduced.
【0050】本実施の形態では、掘削物110を排泥ポ
ンプ102等の輸送設備が閉塞しない最大の大きさで切
り出し掘削するよう、先行ビットおよび後行ビットを、
シールド掘進機2のカッタヘッド22に配置し、先行ビ
ットと後行ビットとの相互作用により、上記課題を解決
している。In the present embodiment, the leading bit and the trailing bit are excavated so that the excavated material 110 is cut out and excavated at the maximum size that does not block the transportation equipment such as the sludge pump 102.
The above problem is solved by the arrangement of the shield excavator 2 on the cutter head 22 and the interaction between the preceding bit and the following bit.
【0051】なお、図2に示す排泥ポンプ102内の羽
根体100は2枚の構成となっているが、3枚以上の構
成としたり、1枚であっても図2に示す羽根体と同様の
形状とする構成とすることも可能である。The blade 100 in the mud pump 102 shown in FIG. 2 has two blades. However, three or more blades may be used, and even if only one blade is used, the blade 100 shown in FIG. A configuration having a similar shape is also possible.
【0052】図3は、シールド掘進機2のカッタヘッド
22の正面図を示す。FIG. 3 shows a front view of the cutter head 22 of the shield machine 2.
【0053】シールド掘進機2のカッタヘッド22に
は、切羽200に所定間隔で筋状の先行掘削溝を形成す
る先行ビット70〜80と、この先行掘削溝の間に掘り
残された部分の地山を、固形状態で切り出し掘削する後
行ビット90、91が配置されている。The cutter head 22 of the shield machine 2 has leading bits 70 to 80 for forming streak-like leading digging grooves at predetermined intervals on the face 200, and a ground of a portion left undigged between the leading digging grooves. Trailing bits 90 and 91 for cutting and excavating a mountain in a solid state are arranged.
【0054】なお、先行ビット70〜80としては、掘
進方向に進退可能な先行ビット70〜75と、カッタヘ
ッド22に固定された先行ビット80とを、適切にカッ
タヘッド22に配置することが好ましい。As the preceding bits 70 to 80, it is preferable that the preceding bits 70 to 75 that can advance and retreat in the digging direction and the preceding bits 80 fixed to the cutter head 22 are appropriately arranged on the cutter head 22. .
【0055】ここで、固形状態とは、掘削に際して土粒
子の骨格構造を地山状態と同様に保持したままの状態を
意味し、切り出し掘削とは、先行掘削溝間の掘り残され
た地山凸部を、固形状態でほぼ一定の大きさ以下に切削
することを意味する。Here, the solid state means a state in which the skeletal structure of the soil particles is maintained during excavation in the same manner as the ground state, and the cut-out excavation means the ground left unexcavated between the preceding excavation grooves. This means that the projections are cut in a solid state to a size equal to or less than a substantially constant size.
【0056】先行ビット70〜80および後行ビット9
0、91は、地山をほぼ一定の大きさで切り出し掘削す
るよう、カッタヘッド22の回転に伴って生じる位相差
を考慮した上で、カッタヘッド22に配置されている。Leading bit 70-80 and trailing bit 9
Numerals 0 and 91 are arranged on the cutter head 22 in consideration of a phase difference caused by the rotation of the cutter head 22 so as to cut and excavate the ground at a substantially constant size.
【0057】例えば、図3に示す2点鎖線は、各先行ビ
ット70〜80の掘削軌跡であり、各先行ビット70〜
80の各軌跡がほぼ等間隔になるよう、先行ビット70
〜80がカッタヘッド22に配置され、各軌跡(先行掘
削溝)の間、すなわち、先行ビット70〜80で掘削さ
れなかった地山を掘削するよう後行ビット90、91が
カッタヘッド22に配置されている。For example, the two-dot chain line shown in FIG. 3 is the digging locus of each of the preceding bits 70 to 80,
The leading bit 70 is set so that the trajectories 80 are substantially equally spaced.
To 80 are arranged on the cutter head 22, and trailing bits 90 and 91 are arranged on the cutter head 22 so as to excavate the ground that has not been excavated with each of the trajectories (preceding excavation grooves), that is, the preceding bits 70 to 80. Have been.
【0058】特に、本実施の形態では、カッタヘッド2
2の回転に伴って形成される先行掘削溝が相互に隣接し
て形成される先行掘削溝と同時に形成されないように、
先行ビット70〜80がカッタヘッド22に配置されて
いる。In particular, in the present embodiment, the cutter head 2
2 so that the preceding excavation grooves formed with the rotation of 2 are not formed simultaneously with the preceding excavation grooves formed adjacent to each other.
Leading bits 70 to 80 are arranged on the cutter head 22.
【0059】具体的には、例えば、まず先行ビット70
で掘削した後、先行ビット80−5で掘削し、先行ビッ
ト70、80−5で掘削されなかった地山を、後行ビッ
ト90−8で掘削する。その他の先行ビット70〜80
と、後行ビット90、91との対応についても同様であ
る。なお、実際の掘削動作については後述する。Specifically, for example, first, the leading bit 70
After the excavation, the excavation is performed with the preceding bit 80-5, and the ground not excavated with the preceding bits 70 and 80-5 is excavated with the following bit 90-8. Other leading bits 70-80
The same applies to the correspondence between the following bits 90 and 91. The actual excavation operation will be described later.
【0060】本実施の形態によれば、先行掘削溝相互の
間隔を、例えば図2に示す羽根体100相互の純間隔L
と同程度にすることにより、カッタヘッド22の回転に
より当該部分を掘削した場合、固形状態の掘削土砂の大
きさをほぼLの大きさに揃えることができる。According to the present embodiment, the distance between the preceding excavation grooves is, for example, the pure distance L between the blade bodies 100 shown in FIG.
When the portion is excavated by the rotation of the cutter head 22, the size of the excavated earth and sand in the solid state can be made substantially equal to L.
【0061】これにより、掘削物110の大きさを排泥
ポンプ102等の輸送設備につまらない最大の大きさと
することができ、クラッシャー等の土石破砕設備を不要
とし、できるだけ大きな大きさで排泥することができ
る。As a result, the size of the excavated material 110 can be reduced to a maximum size that is not hampered by the transportation equipment such as the drainage pump 102, so that debris crushing equipment such as a crusher becomes unnecessary, and the wastewater is discharged as large as possible. be able to.
【0062】なお、後行ビット90、91として機能さ
せるものとしては、通常のシールド掘進機におけるメイ
ンビット等を利用できる。As a function to be used as the following bits 90 and 91, a main bit or the like in a normal shield machine can be used.
【0063】また、地山の特性やシールド掘進機2の大
きさに応じて先行ビット70〜80および後行ビット9
0、91の配置を調整することにより、各地山に最適な
掘削を行うことができる。なお、ここで、ビットの配置
とは、カッタヘッド22上における単なる平面的な位置
だけでなく、先行ビット70〜80および後行ビット9
0、91の切削角度の調整も含む。Further, the leading bits 70 to 80 and the trailing bits 9 and 80 depend on the characteristics of the ground and the size of the shield machine 2.
By adjusting the arrangement of 0 and 91, it is possible to perform the most appropriate excavation at each mountain. Here, the bit arrangement means not only a simple planar position on the cutter head 22 but also the leading bits 70 to 80 and the following bits 9.
The adjustment of the cutting angles of 0 and 91 is also included.
【0064】また、本実施の形態によれば、先行ビット
70〜80により地山を筋状に掘削し、先行ビット70
〜80で掘削されなかった部分を後行ビット90、91
により切り出し掘削することができる。これにより、先
行ビット70〜80と後行ビット90、91を異なる役
割とし、効率的に掘削することができる。Further, according to the present embodiment, the ground is excavated in a streak shape by the preceding bits 70 to 80 and the leading bits 70 to 80 are excavated.
The bits not excavated at ~ 80 are replaced by the following bits 90, 91
Can be cut out and excavated. As a result, the leading bits 70 to 80 and the following bits 90 and 91 have different roles, and it is possible to efficiently excavate.
【0065】また、各先行ビット70〜80によって形
成される先行掘削溝の切削幅および切削深さについて
も、純間隔Lを超えない大きさとすることにより、排泥
ポンプ102等の輸送設備が閉塞しない大きさで切羽2
00の切削が行われる。Also, the cutting width and cutting depth of the preceding excavation groove formed by each of the preceding bits 70 to 80 are set not to exceed the pure interval L, so that the transportation equipment such as the sludge pump 102 is blocked. Face size 2
00 is performed.
【0066】すなわち、先行ビット70〜80により所
定間隔で切羽200に筋状の先行掘削溝を形成する。こ
れにより、切羽200に凹凸が形成されて掘削自由面が
多くなり、後行ビット90、91による掘削効率を高め
ることができる。That is, the leading bits 70 to 80 form the leading excavation grooves in the face 200 at predetermined intervals at predetermined intervals. As a result, unevenness is formed on the face 200, and the free excavation surface increases, so that the excavation efficiency of the trailing bits 90 and 91 can be increased.
【0067】そして、先行掘削溝の間に残された地山の
凸部を後行ビット90、91で掘り起こし、土砂の骨格
構造を地山状態と同様に保持しながら排泥ポンプ102
等の輸送設備が閉塞しない大きさの土塊として切り出し
掘削する。Then, the protruding portion of the ground left between the preceding excavation grooves is dug up by trailing bits 90 and 91, and the mud pump 102 is maintained while maintaining the skeleton structure of the earth and sand in the same state as the ground.
Cut and excavate as a block of soil that does not block transportation equipment.
【0068】この場合、カッタヘッド22の回転によっ
て先行掘削溝の形成と固形状態での切り出し掘削が行わ
れるため、シールド掘進機2の掘進速度やカッタヘッド
22の回転速度を考慮して先行ビット70〜80および
後行ビット90、91をカッタヘッド22に配置するこ
とが重要となる。なぜなら、それぞれのビット70〜8
0、90の配置位置により、カッタヘッド22の回転に
伴う位相角が異なるため、配置位置の相違が掘削地山へ
の切削深さの相違となって表れるからである。In this case, since the formation of the preceding excavation groove and the cut-out excavation in the solid state are performed by the rotation of the cutter head 22, the leading bit 70 is taken into consideration in consideration of the excavation speed of the shield machine 2 and the rotation speed of the cutter head 22. It is important to place .about.80 and the following bits 90, 91 on the cutter head 22. Because each bit 70-8
This is because the phase angle associated with the rotation of the cutter head 22 differs depending on the arrangement position of 0 and 90, and the difference in the arrangement position appears as the difference in the cutting depth to the excavation ground.
【0069】したがって、最も単純な先行ビット70〜
80と後行ビット90、91の組み合わせとしては、一
対の先行ビットMによって形成された先行掘削溝の間の
地山を切り出し掘削する後行ビットNは、前記一対の先
行ビットMに対して、できるだけ位相角が遅れないよう
に配置することが好ましい。Therefore, the simplest leading bits 70 to
As a combination of 80 and the following bits 90 and 91, the following bit N that cuts and excavates the ground between the preceding excavation grooves formed by the pair of preceding bits M is: It is preferable to arrange so that the phase angle is not delayed as much as possible.
【0070】例えば、図3において、カッタヘッド22
が反時計回り(図3の矢印方向)に回転する場合には、
先行ビット70、80−5および後行ビット90−8を
図3に示すように配置すれば先行掘削溝が形成された直
後に、当該先行掘削溝の間の地山が切り出し掘削される
ことになる。For example, in FIG.
When rotates counterclockwise (in the direction of the arrow in FIG. 3),
If the leading bits 70 and 80-5 and the trailing bit 90-8 are arranged as shown in FIG. 3, immediately after the preceding excavation groove is formed, the ground between the preceding excavation grooves is cut out and excavated. Become.
【0071】しかし、単純に位相角を遅らせないだけで
は、地山を固形状態で切り出し掘削する点においては不
十分である。なぜなら、先行掘削溝の掘削時に地山に攪
乱が生じ、地山の骨格強さを破壊する事態が発生しうる
からである。However, simply not delaying the phase angle is not sufficient in cutting and excavating the ground in a solid state. This is because disturbance may occur in the ground at the time of excavation of the preceding excavation groove, which may destroy the skeletal strength of the ground.
【0072】したがって、隣接する先行掘削溝を形成す
る先行ビット70〜80の位相角としては、少なくとも
60度以上の差が生じるように配置することが好まし
い。Therefore, it is preferable that the phase angles of the preceding bits 70 to 80 forming adjacent preceding excavation grooves are arranged so as to produce a difference of at least 60 degrees or more.
【0073】また、本実施の形態では、掘削物110を
一定の大きさに揃えることができるよう、先行ビット7
0〜75が掘進方向に進退可能であることに加え、後行
ビット90、91も進退可能な構成を採用している。In the present embodiment, the leading bit 7 is set so that the excavated object 110 can be made uniform.
In addition to the configuration in which 0 to 75 can move back and forth in the excavation direction, the following bits 90 and 91 also adopt a configuration that can move back and forth.
【0074】図3に示すように、第1の先行ビットユニ
ットとして先行ビット70、71、第2の先行ビットユ
ニットとして先行ビット72、73、第3の先行ビット
ユニットとして先行ビット74、75が設けられてい
る。このように、ユニット化することにより、地山の複
数箇所を同時に掘削でき効率的であると共に、ビットの
設置や交換等を効率的に行うことができる。As shown in FIG. 3, leading bits 70 and 71 are provided as first leading bit units, leading bits 72 and 73 as second leading bit units, and leading bits 74 and 75 as third leading bit units. Have been. By unitizing in this way, it is possible to excavate a plurality of grounds at the same time, which is efficient, and the installation and replacement of bits can be performed efficiently.
【0075】さらに、本願発明では、大口径のシールド
トンネルにおいても、固形状態での切り出し掘削を効率
的に行えるように、先行ビット70〜80および後行ビ
ット90、91の少なくとも一部が、カッタヘッド22
の回転に伴って同一の軌跡を描くように配置されてい
る。Furthermore, according to the present invention, at least a part of the leading bits 70 to 80 and the trailing bits 90 and 91 are provided with a cutter so that the cutting and excavation in a solid state can be efficiently performed even in a large-diameter shield tunnel. Head 22
Are arranged so as to draw the same trajectory with the rotation of.
【0076】すなわち、例えば、図3において、カッタ
ヘッド22の最も外方には進退可能な先行ビット72、
73が配置されると共に、先行ビット72、73と同一
軌跡を描くように位相角をずらしてカッタヘッド22の
中心から同一半径の位置に先行ビット80−1〜8がカ
ッタヘッド22に固設されている。That is, for example, in FIG.
The leading bits 80-1 to 80 are fixed to the cutter head 22 at positions having the same radius from the center of the cutter head 22 with the phase angle shifted so as to draw the same trajectory as the leading bits 72 and 73. ing.
【0077】なお、カッタヘッド22が回転する方向
は、反時計回りだけでなく時計回り(図3に示す矢印と
反対方向)にも回転駆動される。すなわち、カッタヘッ
ド22は正逆両方向に回転駆動され、これに合わせて正
転用の先行ビット、後行ビットと逆転用の先行ビット、
後行ビットがカッタヘッド22には配置されている。The direction in which the cutter head 22 rotates is rotated not only counterclockwise but also clockwise (the direction opposite to the arrow shown in FIG. 3). That is, the cutter head 22 is driven to rotate in both the forward and reverse directions, and accordingly, the leading bit for normal rotation, the succeeding bit and the preceding bit for reverse rotation,
The trailing bit is arranged on the cutter head 22.
【0078】例えば、逆転用の先行ビットとしては、上
記の先行ビット80−1、80−2、80−5、80−
6に対応して先行ビット80−3、80−4、80−
7、80−8が配置され、逆転用の後行ビットとして
は、上記の後行ビット90−6、90−8に対応して後
行ビット90−5、90−7が配置されている。また、
進退可能な先行ビット70〜75は、正転逆転両用の先
行ビットとして構成されている。For example, the leading bits for inversion include the preceding bits 80-1, 80-2, 80-5, 80-
6, leading bits 80-3, 80-4, 80-
7, 80-8 are arranged, and as the succeeding bit for the inversion, succeeding bits 90-5, 90-7 are arranged corresponding to the following bits 90-6, 90-8. Also,
The advance bits 70 to 75 that can advance and retreat are configured as advance bits for both forward rotation and reverse rotation.
【0079】同様に、進退可能な先行ビット70、71
および74、75に対しても同一の軌跡を描くように他
の先行ビット80がカッタヘッド22に固設されてい
る。Similarly, advance / retreat leading bits 70 and 71
Other leading bits 80 are fixed to the cutter head 22 so as to draw the same trajectory also for the cutter heads 74 and 75.
【0080】このようなビット配置とすることにより、
それぞれの先行ビット70〜80がカッタヘッド22の
回転に伴って異なる位相角で回転するので、異なる切削
深さで先行掘削溝を形成することになる。すなわち、第
1の先行ビットが形成した第1の先行掘削溝を、第2の
先行ビットがシールド掘進機の掘進した分だけ(同一の
ビット長であっても)より深く切削した第2の先行掘削
溝を形成する。With such a bit arrangement,
Since each of the leading bits 70 to 80 rotates at a different phase angle with the rotation of the cutter head 22, a leading cutting groove is formed at a different cutting depth. That is, the second preceding bit formed by cutting the first preceding excavation groove formed by the first preceding bit deeper (even if the bit length is the same) by the amount of the second preceding bit excavated by the shield machine. Form a digging trench.
【0081】したがって、掘削地山が硬質の固結土層で
所望の先行掘削溝の切削深さが1回の先行掘削で得られ
ない場合には、カッタヘッドが1回転する間に複数回に
分けて先行掘削を行うことになり、所望の先行掘削溝の
切削深さを確実に得ることができる。Therefore, when the excavation ground is a hard consolidated soil layer and the cutting depth of the desired pre-drilling groove cannot be obtained by one pre-drilling, a plurality of times are required during one rotation of the cutter head. Preliminary excavation is performed separately, and a desired cutting depth of the preparatory excavation groove can be reliably obtained.
【0082】また、後行ビット90、91の少なくとも
一部が、カッタヘッド22の回転に伴ってほぼ同一の軌
跡を描くように、カッタヘッド22に配置されているた
め、後行ビット90、91の配置に応じた位相角の相違
によって、第1の後行ビットと第2の後行ビットの切り
出し掘削深さが異なるため、カッタヘッド22が1回転
する間に複数回の切り出し掘削を行うことができる。Since at least a part of the following bits 90 and 91 are arranged on the cutter head 22 so as to draw substantially the same trajectory as the cutter head 22 rotates, the following bits 90 and 91 Since the cut-out digging depth of the first trailing bit and the second trailing bit is different due to the difference in the phase angle according to the arrangement of the cutting head, the cutting-out digging is performed a plurality of times during one rotation of the cutter head 22. Can be.
【0083】したがって、先行掘削溝を深めに(輸送設
備が閉塞しない程度の大きさより深く切削)形成した場
合でも、当該先行掘削溝の間を、複数の後行ビット9
0、91で複数回に分けて切り出し掘削し、所望の大き
さの固形状態の掘削土砂としてシールド掘進機2に取り
込むことができる。Therefore, even when the preceding excavation groove is formed deeper (cut deeper than a size that does not block the transportation equipment), a plurality of trailing bits 9 are formed between the preceding excavation groove.
It is possible to cut and excavate a plurality of times at 0 and 91, and to take into the shield machine 2 as solid state excavated earth and sand of a desired size.
【0084】さらに、カッタヘッド22が1回転する間
に、先行掘削溝の形成と、切り出し掘削とを交互に行う
ことにより、掘削効率が著しく向上し、トンネル構築の
工期も一層の短縮が図れる。Further, the formation of the preceding excavation groove and the cutting excavation are alternately performed while the cutter head 22 makes one rotation, so that the excavation efficiency is remarkably improved, and the construction period of the tunnel construction can be further shortened.
【0085】さらに、本実施の形態においては、図3に
示すように、カッタヘッド22の周縁部の後行ビット9
1−1、91−2に関してビット自体を大きく形成し、
切削幅を前記先行掘削溝の間隔より大きくするように構
成してもよい。このように構成することにより、先行掘
削溝間に掘り残された複数の地山凸部を同時に切り出し
掘削することができる。Further, in the present embodiment, as shown in FIG.
The bits themselves are formed large with respect to 1-1 and 91-2,
The cutting width may be configured to be larger than the interval between the preceding excavation grooves. With this configuration, it is possible to simultaneously cut and excavate a plurality of ground protrusions left unexcavated between the preceding excavation grooves.
【0086】特に、大口径の円形シールドトンネルにな
ると、カッタヘッドの回転に伴う切削距離は、中心部に
比べて周縁部では著しく長く、かつ、高速度となるた
め、ビットの耐久性が問題となる。したがって、前述の
ように、カッタヘッド22の周縁部において、同一半径
位置に先行ビット70〜80や後行ビット90、91を
複数配置することでビットの摩耗を防止したり、後行ビ
ット90、91自体を大きくして地山の切削抵抗に対抗
できる設置強度が得られるように構成することが可能で
ある。In particular, in the case of a large-diameter circular shield tunnel, the cutting distance associated with the rotation of the cutter head is significantly longer at the peripheral portion than at the central portion, and the cutting speed becomes high. Become. Therefore, as described above, a plurality of leading bits 70 to 80 and trailing bits 90 and 91 are arranged at the same radial position on the peripheral edge of the cutter head 22 to prevent wear of the bits. It is possible to increase the size of 91 itself so as to obtain an installation strength that can withstand the cutting resistance of the ground.
【0087】また、上述したように、カッタヘッド22
は、順逆両方向に回転駆動が可能なため、正方向のビッ
トが摩耗したとしても逆方向に回転させることにより、
ビットの交換を行うことなく掘進を継続できる。したが
って、同一方向にのみカッタヘッド22を回転する場合
と比べてビットの摩耗を低減できる。As described above, the cutter head 22
Can rotate in both the forward and reverse directions, so even if the bit in the forward direction is worn, by rotating it in the reverse direction,
Excavation can be continued without exchanging bits. Therefore, wear of the bit can be reduced as compared with the case where the cutter head 22 is rotated only in the same direction.
【0088】図4は、図1に示すシールド掘進機2の側
面断面を示すもので、図3に示す進退可能な3組の先行
ビット70〜75および進退可能な後行ビット90−9
を含むシールド掘進機2のA−A線断面に沿って説明し
た図である。FIG. 4 is a side cross-sectional view of the shield machine 2 shown in FIG. 1, and includes three sets of advanceable bits 70 to 75 and a retractable succeeding bit 90-9 shown in FIG.
It is the figure explained along the AA line section of shield machine 2 containing.
【0089】シールド掘進機2は、必要に応じて先行ビ
ット70〜75による先行掘削溝の切削深さを調整でき
るように、掘進経路方向に対して先行ビット70〜75
を相対的に前後に進退させるための先行ビット駆動装置
として、ジャッキ62−1〜3を含む。The shield machine 2 adjusts the leading bits 70 to 75 in the direction of the excavation path so that the cutting depth of the preceding digging groove by the preceding bits 70 to 75 can be adjusted as required.
Include jacks 62-1 to 6-3 as a preceding bit driving device for relatively moving back and forth.
【0090】また、シールド掘進機2は、切り出し掘削
された固形状態の掘削土砂の大きさを調整できるよう
に、後行ビット90、91の先端を、掘進経路方向に対
して前後に進退させるための後行ビット駆動装置を含
む。この後行ビット駆動装置としては、複数のジャッキ
63が設けられ、複数の後行ビット90−1、90−2
等を備えたスポーク23を掘進方向に進退できるよう、
ジャッキ63を駆動させる(図5(A)参照)。なお、
この駆動は制御装置48により制御される。The shield machine 2 moves the tips of the trailing bits 90 and 91 back and forth with respect to the direction of the excavation path so that the size of the cut and excavated solid excavated soil can be adjusted. The following bit driver is included. A plurality of jacks 63 are provided as the trailing bit drive device, and a plurality of trailing bits 90-1 and 90-2 are provided.
So that the spokes 23 provided with a
The jack 63 is driven (see FIG. 5A). In addition,
This drive is controlled by the control device 48.
【0091】本実施の形態によれば、上記の駆動装置に
より、各先行ビット70〜75および後行ビット90、
91の切削深さを調整することが可能となるため、掘削
中に土質が変化する場合であっても、掘削土砂を所望の
大きさで切り出し掘削することができる。According to the present embodiment, each of the preceding bits 70 to 75 and the following bits 90,
Since the cutting depth 91 can be adjusted, the excavated earth and sand can be cut out to a desired size and excavated even when the soil quality changes during excavation.
【0092】特に、このような調整を行うことにより、
3次元的にほぼ一定の大きさ、すなわち、立方体に近い
形状で固形状態として切り出し掘削することも可能とな
る。In particular, by performing such adjustment,
It is also possible to cut and excavate in a solid state with a substantially constant size in three dimensions, that is, a shape close to a cube.
【0093】このような固形状態の掘削土砂を流体輸送
する場合には、比表面積の最も小さな球体が流体への溶
解を防ぐ意味においても望ましいが、実際には球体状で
切り出し掘削することは不可能である。このため、本実
施の形態により、ほぼ立方体に近い形状で掘削物110
をシールド掘進機2に取り込み、流体である排泥水への
土粒子分の溶解を極力防止して、排泥および固液分離作
業の効率化を図ることが望ましい。When such solid excavated soil is transported by fluid, it is desirable that the sphere having the smallest specific surface area be prevented from dissolving in the fluid. However, in practice, it is not possible to cut and excavate in a sphere. It is possible. For this reason, according to the present embodiment, the excavated object 110 has a shape substantially similar to a cube.
Is desirably taken into the shield machine 2 to minimize the dissolution of the soil particles in the muddy water, which is a fluid, to improve the efficiency of the muddy and solid-liquid separation work.
【0094】また、先行ビット70〜80および後行ビ
ット90、91の一部または全部を掘進方向に進退可能
とする構成を採用することにより、切り出し掘削される
掘削物110の大きさを制御することも可能となる。The size of the excavated material 110 to be cut and excavated is controlled by adopting a configuration in which a part or all of the preceding bits 70 to 80 and the following bits 90 and 91 can be advanced or retracted in the excavating direction. It is also possible.
【0095】すなわち、先行ビット70〜80および後
行ビット90、91を進退させない構成を採用した場
合、ビットの切削深さや切削幅に応じて掘削物110の
大きさにもばらつきが生じる。この場合、掘削物110
が排泥水と接触する面積が大きくなって、排泥水中への
掘削物110の溶解量も多くなってしまう。That is, when a configuration is employed in which the leading bits 70 to 80 and the trailing bits 90 and 91 are not advanced or retracted, the size of the excavated object 110 varies depending on the cutting depth and the cutting width of the bits. In this case, the excavated object 110
However, the area in contact with the wastewater increases, and the amount of the excavated material 110 dissolved in the wastewater also increases.
【0096】また、後行ビット90、91の個数は変更
せずに後行ビット90、91の切削深さを大きくしてし
まうと、カッタヘッド22を回転させるためのカッタト
ルクも大きくする必要がある。If the cutting depth of the following bits 90 and 91 is increased without changing the number of the following bits 90 and 91, it is necessary to increase the cutter torque for rotating the cutter head 22. is there.
【0097】本実施の形態によれば、後行ビット90、
91を進退させることにより、掘削物110を、適切な
大きさの固形状態のまま排泥することができるため、排
泥水中への掘削物110の溶解量を低減させることがで
きる。According to the present embodiment, the following bit 90,
Since the excavated object 110 can be discharged in a solid state of an appropriate size by moving the 91 forward and backward, the amount of the excavated object 110 dissolved in the wastewater can be reduced.
【0098】また、一般に、シールド掘進機2を用いた
トンネル掘削においては、掘削地山の特性に応じて掘進
速度やカッタヘッド22の回転速度を適切に選択、変更
しながら掘削を行う。したがって、地山の土層が変化す
る場合には、先行掘削溝の切削深さや後行ビット90、
91による切り出し掘削深さについても適宜変更するこ
とが好ましい。In general, in tunnel excavation using the shield machine 2, excavation is performed while appropriately selecting and changing the excavation speed and the rotation speed of the cutter head 22 according to the characteristics of the excavation site. Therefore, when the soil layer of the ground changes, the cutting depth of the preceding excavation groove and the following bit 90,
It is preferable to appropriately change the cutting excavation depth by 91.
【0099】そこで、本実施の形態では、掘進速度やカ
ッタヘッド22の回転速度に応じて先行ビット70〜7
5および後行ビット90、91のカッタヘッド22から
の突出量を適切に制御して、土層が変化した場合でも、
固形状態を保持しつつ掘削土砂をほぼ一定の大きさで切
り出し掘削できるような構成を採用している。Therefore, in this embodiment, the leading bits 70 to 7 are set in accordance with the digging speed and the rotation speed of the cutter head 22.
By appropriately controlling the protrusion amounts of the 5 and the following bits 90 and 91 from the cutter head 22, even when the soil layer changes,
A configuration is adopted that allows excavated earth and sand to be cut out and excavated in a substantially constant size while maintaining a solid state.
【0100】なお、これら先行ビット70〜80、後行
ビット90、91等の設けられたカッタヘッド22は、
シールド掘進機2内のモーター30により回転される。The cutter head 22 provided with the preceding bits 70 to 80, the following bits 90 and 91, etc.
It is rotated by the motor 30 in the shield machine 2.
【0101】次に、後行ビット90、91の進退機構に
ついて説明する。Next, the mechanism for moving the following bits 90 and 91 forward and backward will be described.
【0102】図5は、後行ビット90、91の進退機構
の概略断面図であり、図5(A)は複数の後行ビット9
0、91の取り付けられたスポーク23全体が掘進方向
へ前進した状態の側面断面図を示し、図3のB−B線断
面図を示す。FIG. 5 is a schematic sectional view of the mechanism for moving the trailing bits 90 and 91 forward and backward. FIG.
FIG. 3 is a side cross-sectional view showing a state in which the entire spoke 23 to which 0 and 91 are attached has advanced in the excavation direction, and shows a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3.
【0103】また、図5(B)は単一のジャッキ63が
伸展した状態の平面断面図を示し、シールド掘進機2の
外周部からシールド掘進機2の中心部を見たときの図5
(A)のC部分の拡大図である。FIG. 5B is a cross-sectional plan view showing a state in which the single jack 63 is extended, and FIG. 5B is a view when the center of the shield machine 2 is viewed from the outer periphery of the shield machine 2.
It is an enlarged view of C part of (A).
【0104】図5(A)に示すように、複数の後行ビッ
ト90、91の取り付けられたスポーク23は、複数の
ジャッキ63によって進退できるようになっている。複
数のジャッキ63を適用することにより、掘削する地山
が硬質地盤であっても、スポーク23全体を前進させる
ための推進力を十分に確保することができる。As shown in FIG. 5A, the spoke 23 to which the plurality of trailing bits 90 and 91 are attached can be advanced and retracted by the plurality of jacks 63. By applying the plurality of jacks 63, even when the ground to be excavated is a hard ground, it is possible to sufficiently secure the propulsion force for moving the entire spoke 23 forward.
【0105】また、図5(B)に示すように、スポーク
23に取り付けられた1組の後行ビット90、91は、
ジャッキ63によって進退可能に形成されている。ま
た、ジャッキ63は、ケーシング64に固定された台座
66に設けられたピン67を回転軸および支持部とし
て、反力のかかる方向、すなわち、カッタヘッド22の
回転方向の順逆両方向に揺動可能に形成されている。As shown in FIG. 5B, a pair of succeeding bits 90 and 91 attached to the spokes 23 are
The jack 63 is formed so as to be able to advance and retreat. The jack 63 uses a pin 67 provided on a pedestal 66 fixed to the casing 64 as a rotation axis and a support portion so that the jack 63 can swing in a direction in which a reaction force is applied, that is, in both forward and reverse directions of the rotation direction of the cutter head 22. Is formed.
【0106】カッタヘッド22が回転すると、スポーク
23およびスポーク23上の後行ビット90、91は、
ピン67を支点として回転の逆方向に揺動する。揺動し
たスポーク23は、カッタヘッド22と一体的に形成さ
れたケーシング64とぶつかることによりその揺動量が
制限される。When the cutter head 22 rotates, the spoke 23 and the following bits 90 and 91 on the spoke 23
It swings in the opposite direction of rotation about the pin 67 as a fulcrum. The swinging spoke 23 collides with a casing 64 formed integrally with the cutter head 22 to limit the swinging amount.
【0107】すなわち、スポーク23およびスポーク2
3上の後行ビット90、91は、反力受けとして機能す
るケーシング64によって掘削時の回転順方向に対する
反力を受けることができる。また、ジャッキ63を切羽
200方向に進行させた場合も、スポーク23とケーシ
ング64がぶつかることによって反力を受け、安定して
掘削することができる。That is, the spoke 23 and the spoke 2
The trailing bits 90 and 91 on 3 can receive a reaction force in the forward rotation direction during excavation by the casing 64 functioning as a reaction force receiver. Also, when the jack 63 is advanced in the direction of the face 200, the spoke 23 and the casing 64 collide with each other to receive a reaction force, thereby enabling stable excavation.
【0108】また、支持部および回転軸として機能する
ピン67を設けることにより、掘削時に後行ビット9
0、91が最適な姿勢となり、適切な掘削を行うことが
できる。なお、前記支持部としては、ジャッキ63を反
力方向に対して前後にスライド可能に支持する構成等を
適用することも可能である。Further, by providing a pin 67 functioning as a support portion and a rotating shaft, the following bit 9 can be used during excavation.
0 and 91 are the optimal postures, and appropriate excavation can be performed. In addition, as the supporting portion, a configuration that supports the jack 63 so as to be slidable back and forth in the direction of the reaction force can be applied.
【0109】なお、図4に示すように、後行ビット9
0、91だけでなく、進退する先行ビット70〜75に
ついても同様に反力受けとして機能するケーシング64
−1〜3が設けられている。これにより、先行ビット7
0〜75についても後行ビット90、91と同様に反力
受け等の作用により、進退させた場合でも安定して掘削
を行うことができる。Note that, as shown in FIG.
The casing 64 that functions as a reaction force receiving member for the leading bits 70 to 75 that advance and retreat as well as the 0 and 91.
-1 to -3 are provided. As a result, the leading bit 7
Excavation can be performed stably even when it is advanced or retracted by the action of receiving a reaction force or the like for the bits 0 to 75 similarly to the following bits 90 and 91.
【0110】次に、先行ビット70〜80と後行ビット
90、91を用いた掘削の手順について説明する。Next, the excavation procedure using the preceding bits 70 to 80 and the following bits 90 and 91 will be described.
【0111】図6は、先行ビット80−7、80−1と
後行ビット90−6の相互作用による地山の掘削状態を
平面的に示す概略図であり、図6(A)〜(C)は先行
ビット80−7、80−1と後行ビット90−6による
地山の掘削状態を示す。FIG. 6 is a schematic plan view showing an excavation state of the ground due to the interaction between the leading bit 80-7, 80-1 and the following bit 90-6, and FIGS. ) Shows the excavation state of the ground by the preceding bits 80-7 and 80-1 and the following bit 90-6.
【0112】上述したように、先行ビット80−7、8
0−1により形成された先行掘削溝の間の地山を、後行
ビット90−6で切り出し掘削するよう、先行ビット8
0−7、80−1および後行ビット90−6はカッタヘ
ッド22に配置されている。As described above, the leading bits 80-7, 8
In order to cut and excavate the ground between the preceding excavation grooves formed by 0-1 and the subsequent excavation grooves with the following bit 90-6, the leading bit 8 is used.
0-7, 80-1 and the following bit 90-6 are arranged on the cutter head 22.
【0113】まず、初期状態では、図6(A)に示すよ
うに掘削予定部分の地山300の掘削面410は平坦な
状態である。First, in the initial state, as shown in FIG. 6A, the excavation surface 410 of the ground 300 at the portion to be excavated is flat.
【0114】シールド掘進機2は矢印の方向に掘進す
る。シールド掘進機2が掘進すると、カッタヘッド22
が回転し、図6(A)の状態から図6(B)に示す状態
になる。図6(A)から図6(B)の状態になるまで
に、まず、先行ビット80−7、により先行掘削溝31
0−2が形成され、その後、先行ビット80−1により
先行掘削溝310−1が形成される。The shield machine 2 excavates in the direction of the arrow. When the shield machine 2 excavates, the cutter head 22
Rotates from the state shown in FIG. 6A to the state shown in FIG. 6B. Before the state shown in FIG. 6A is changed to the state shown in FIG.
0-2 is formed, and then the leading bit 80-1 forms the leading digging groove 310-1.
【0115】先行ビット80−7と先行ビット80−1
はカッタヘッド22上の位相角が異なるため、所定の時
間差をもって先行掘削溝310−1、2が形成される。
このように、所定の時間差が設けられることにより地山
の骨格強さを損なうことなく切り出し掘削することが可
能となる。Leading bit 80-7 and leading bit 80-1
Since the phase angles on the cutter head 22 are different, the preceding excavation grooves 310-1 and 310-2 are formed with a predetermined time difference.
In this way, by providing the predetermined time difference, it is possible to cut out and excavate without impairing the skeletal strength of the ground.
【0116】また、先行掘削溝310−1、2は、その
深さ、すなわち、切削深さL2がほぼL、先行掘削溝3
10−1、2間の間隔L1もほぼLになっている。ここ
で、Lは、上述した図2で示す排泥ポンプ102を閉塞
させない最大の大きさである。The preceding excavation grooves 310-1 and 310-2 have a depth, that is, a cutting depth L2 substantially equal to L, and
The interval L1 between 10-1 and 10-2 is also substantially L. Here, L is the maximum size that does not block the sludge pump 102 shown in FIG. 2 described above.
【0117】また、先行掘削溝310−1、2の溝幅、
すなわち、切削幅L3もL以下になっている。これによ
り、先行掘削により生じる掘削物もL以下の大きさとな
り、当該掘削物も輸送設備を閉塞させずに坑外へ搬出で
きる。The width of the preceding excavation grooves 310-1 and 310-2,
That is, the cutting width L3 is also L or less. As a result, the excavated object produced by the preceding excavation also has a size of L or less, and the excavated object can be carried out of the mine without closing the transportation facility.
【0118】図6(B)に示す状態では、掘削予定部分
の地山300のうち先行掘削溝310−1、2の間に突
出長および突出幅がL以下の帯状凸部が地山として掘り
残された状態となっている。In the state shown in FIG. 6B, of the ground 300 to be excavated, a belt-shaped convex portion having a protruding length and a protruding width of L or less is formed between the preceding excavation grooves 310-1 and 310-2 as ground. It has been left.
【0119】この状態で、後行ビット90−6により掘
り残された帯状凸部の一部を切り出し掘削することによ
り、掘削物110が地山300から切り出され、図6
(C)に示す状態となる。In this state, the excavated object 110 is cut out from the ground 300 by cutting out and excavating a part of the band-shaped convex portion left undigged by the trailing bit 90-6.
The state shown in FIG.
【0120】なお、図6に関する上記説明は、一組の先
行ビット80−7、80−1および後行ビット90−6
のみの作動について記述したものであるが。本願発明で
は、図3に示すように、複数組の先行ビット70〜80
によって、図6における先行掘削溝310−1、310
−2に隣接して複数の先行掘削溝を形成することが好ま
しい。そして、それらの先行掘削溝群の間に掘り残され
た地山凸部を複数の後行ビット90、91が切り出し掘
削できるように構成されている。It should be noted that the above description with reference to FIG. 6 is based on a set of leading bits 80-7, 80-1 and trailing bits 90-6.
Although only the operation of the above is described. In the present invention, as shown in FIG.
6, leading excavation grooves 310-1 and 310 in FIG.
It is preferable to form a plurality of preceding excavation grooves adjacent to -2. A plurality of trailing bits 90 and 91 cut out and excavate the ground protrusion left unexcavated between the preceding excavation grooves.
【0121】さらに、上述したように、先行ビット70
〜80および後行ビット90、91の少なくとも一部
を、カッタヘッド22の回転中心から同一半径の位置に
位相角を変えて複数のビットPを配置する構成とするこ
ともできる。Further, as described above, the leading bit 70
A plurality of bits P may be arranged by changing the phase angle of at least some of the bits 80 to 80 and the following bits 90 and 91 to a position having the same radius from the rotation center of the cutter head 22.
【0122】このような構成とすることにより、地山3
00のある特定位置Q点に着目すると、カッタヘッド2
2が一回転する間に、Q点においては複数回の地山切削
が行われることになる。すなわち、位相角のずれ量に対
応してシールド掘進機2は切羽側へ掘進するため、前記
複数のビットPのカッタヘッド22からの突出量が同じ
であっても、シールド掘進機2の掘進距離分だけ地山3
00への切り込み深さを大きくすることができる。With this configuration, the ground 3
Focusing on a specific position Q point at 00, the cutter head 2
A plurality of ground cuttings are performed at the point Q during one rotation of 2. That is, since the shield machine 2 excavates toward the face in accordance with the phase angle deviation amount, the excavation distance of the shield machine 2 is the same even if the plurality of bits P project from the cutter head 22 at the same amount. Ground Mountain 3
The depth of cut into 00 can be increased.
【0123】したがって、円形断面のシールドトンネル
であれば、トンネル中心からの距離が大きくなるほど、
カッタヘッド22の周速度が大きくなり、切削距離も大
きくなることから、外縁部(円形断面の外周部近く)に
前記複数のビットPを配置することにより、ビットの摩
耗防止を図ることができる。Therefore, in the case of a shield tunnel having a circular cross section, as the distance from the center of the tunnel increases,
Since the peripheral speed of the cutter head 22 increases and the cutting distance also increases, the wear of the bits can be prevented by arranging the plurality of bits P at the outer edge (near the outer periphery of the circular cross section).
【0124】このように、カッタヘッド22が1回転す
る間に、ほぼ同位置の地山300に対して先行掘削溝を
形成する工程と、固形状態での切り出し掘削を行う工程
とを少なくとも一回交互に行うことにより、地山300
の特徴に応じた効率的な掘削が可能となり、トンネル工
期を著しく短縮することが可能になる。As described above, while the cutter head 22 makes one rotation, the step of forming the preceding excavation groove in the ground 300 substantially at the same position and the step of cutting and excavating in the solid state are performed at least once. Alternately, the ground 300
Efficient excavation according to the characteristics of the tunnel becomes possible, and the tunnel construction period can be significantly reduced.
【0125】また、シールド掘進機2の掘進速度やカッ
タヘッド22の回転速度に応じて先行ビット70〜75
および後行ビット90、91のカッタヘッド22への配
置(カッタビットの切削角度を含めて)を適宜選択する
ことにより、切り出し掘削された掘削物110の大きさ
をある程度制御することが可能になる。The leading bits 70 to 75 depend on the excavation speed of the shield excavator 2 and the rotation speed of the cutter head 22.
By appropriately selecting the arrangement of the trailing bits 90 and 91 on the cutter head 22 (including the cutting angle of the cutter bit), it is possible to control the size of the cut and excavated object 110 to some extent. .
【0126】さらに、本発明においては、先行ビット7
0〜75および後行ビット90、91を掘進方向に進退
可能に構成することにより、掘削物110を好ましい形
状、寸法として切り出し掘削することができる。Further, in the present invention, the leading bit 7
By configuring the 0 to 75 and the following bits 90 and 91 so as to be able to advance and retreat in the excavation direction, the excavated object 110 can be cut and excavated in a preferable shape and size.
【0127】すなわち、本実施の形態に係るシールド掘
進機2は、図1に示すように、掘削物110を坑外へ搬
出するための搬出経路(輸送路)に掘削物110の大き
さを測定するための掘削物測定手段としての固形物測定
装置120を備えている。この掘削物測定装置120
は、例えば、特開平9−159623号公報に記載され
た電波による固体測定装置などを用いることができる。That is, as shown in FIG. 1, the shield machine 2 according to the present embodiment measures the size of the excavated material 110 on the unloading route (transportation route) for unloading the excavated material 110 out of the mine. And a solid object measuring device 120 as an excavated object measuring means for performing the operation. This excavated matter measuring device 120
For example, a solid-state measurement device using radio waves described in JP-A-9-159623 can be used.
【0128】このような測定装置を用いることによって
得られる計測値(掘削物110の大きさなど)は、図1
に示す制御装置48にリアルタイムで伝送される。The measured values (such as the size of the excavated object 110) obtained by using such a measuring device are shown in FIG.
Is transmitted in real time to the controller 48 shown in FIG.
【0129】制御装置48は、掘削物110の大きさの
計測値と、そのときの先行ビット70〜75および後行
ビット90、91のカッタヘッド22からの突出長さ
と、シールド掘進機2の掘進速度(ジャッキスピード)
並びにカッタヘッド22の回転速度とを考慮して、先行
ビット70〜75および後行ビット90、91の進退を
制御する機能も有している。The control device 48 measures the measured value of the size of the excavated object 110, the length of the leading bits 70 to 75 and the following bits 90 and 91 projected from the cutter head 22 at that time, and the excavation of the shield machine 2. Speed (jack speed)
It also has a function of controlling the advance / retreat of the preceding bits 70 to 75 and the following bits 90 and 91 in consideration of the rotation speed of the cutter head 22.
【0130】なお、先行ビット70〜75および後行ビ
ット90、91の突出量をリアルタイムで制御するため
には、土砂取り込み後、できるだけ早い時点で掘削土砂
の大きさを測定することが好ましい。このため、掘削物
測定装置120は、チャンバ210内または排泥管52
の最も切羽付近に設けることが好ましい。In order to control the amount of protrusion of the leading bits 70 to 75 and the trailing bits 90 and 91 in real time, it is preferable to measure the size of the excavated earth and sand as soon as possible after taking in the earth and sand. For this reason, the excavated matter measuring apparatus 120 is provided inside the chamber 210 or the exhaust pipe 52.
Is preferably provided in the vicinity of the face.
【0131】本実施の形態では、図1に示すように、チ
ャンバ210に近い位置の排泥管52に設けている。こ
れにより、リアルタイムな制御が可能となっている。In the present embodiment, as shown in FIG. 1, it is provided in the exhaust pipe 52 near the chamber 210. This enables real-time control.
【0132】また、これによれば、輸送設備の経路内で
切り出し掘削された固形状態の掘削土砂の大きさを測定
することにより、排泥ポンプ102等の輸送設備が閉塞
する可能性を予測することができ、さらに、測定結果を
フィードバックして先行ビット70〜80および後行ビ
ット90、91のカッタヘッド22からの突出量を制御
することができる。これにより、掘削物110の大きさ
を所定値以下で切り出し掘削することが可能となる。According to this, by measuring the size of solid excavated earth and sand cut and excavated in the route of the transport facility, the possibility of blockage of the transport facility such as the sludge pump 102 is predicted. Further, the measurement results can be fed back to control the amount of protrusion of the leading bits 70 to 80 and the trailing bits 90 and 91 from the cutter head 22. Thereby, it becomes possible to cut and excavate the size of the excavated object 110 below a predetermined value.
【0133】また、本実施の形態では、掘削物110を
切り出したままの固形状態で搬出するため、図1に示す
ように、溶解防止剤タンク42から供給された溶解防止
剤が、必要に応じて排泥管52内の掘削物110を含む
輸送媒体としての排泥水に混入されるようになってい
る。In the present embodiment, since the excavated object 110 is carried out in a solid state as it is cut out, as shown in FIG. Thus, the wastewater is mixed with the wastewater as a transport medium including the excavated material 110 in the wastewater pipe 52.
【0134】これによれば、固形状態で切り出し掘削さ
れた掘削物110が、泥水中に溶解することなく、その
ままの状態で坑外へ搬出されるので、固液分離のための
処理作業等をさらに効率化でき、産業廃棄物として処理
すべき汚泥の発生量をさらに低減することができる。According to this, the excavated material 110 cut and excavated in the solid state is carried out of the mine as it is without being dissolved in the muddy water. The efficiency can be further improved, and the amount of sludge to be treated as industrial waste can be further reduced.
【0135】以上説明してきたように、本実施の形態に
よれば、排泥ポンプ102等の輸送設備が閉塞しないで
きるだけ大きい寸法で、しかも、できるだけ立方体に近
い形状の固形状態で掘削物110を切り出し掘削して排
泥することにより、掘削土砂を固形状態の塊として1次
処理で分級することができる。As described above, according to the present embodiment, the excavated material 110 is cut out in a solid state having a size as large as possible so as not to block the transportation equipment such as the drainage pump 102 and as close to a cube as possible. By excavating and discharging the mud, the excavated earth and sand can be classified in a primary treatment as a solid mass.
【0136】これにより、2次処理設備を含む立坑用地
を省面積化し、環境への影響や処理費用を抑えることが
できる。As a result, it is possible to reduce the area of the shaft site including the secondary treatment facility, and to reduce the influence on the environment and the treatment cost.
【0137】図7は、本願出願人による掘進距離と固形
回収率との関係を求めた実験結果の一例を示すグラフで
ある。FIG. 7 is a graph showing an example of an experimental result obtained by the applicant of the present invention for determining the relationship between the excavation distance and the solid recovery rate.
【0138】図7に示すように、掘進の初期および終期
において、多少回収率が落ちているものの、掘進中期
(掘進距離100m〜300m)においては、固形状態
での回収率が60%強〜90%弱と、良好な固形回収が
行えている。As shown in FIG. 7, the recovery rate in the initial and final stages of excavation is slightly reduced, but in the middle excavation period (excavation distance of 100 to 300 m), the recovery rate in the solid state is slightly more than 60% to 90%. %, Good solid recovery can be achieved.
【0139】なお、上述した実施例では、先行ビット7
0〜75は複数対になっているが、少なくとも一対あれ
ばよい。上述したように、先行ビット70〜75を複数
対設け、カッタヘッド22が1回転する間に筋切先行掘
削溝の形成工程および切り出し掘削工程を複数回繰り返
すことにより、大口径のシールド掘進機2に対しても、
地山300を所定の大きさの固形状態のまま、効率的に
切り出し掘削することが可能となっている。In the above embodiment, the leading bit 7
Although 0 to 75 are in plural pairs, at least one pair is sufficient. As described above, a plurality of pairs of the preceding bits 70 to 75 are provided, and the forming process and the cutting and excavating process of the streaking pre-drilling groove are repeated a plurality of times while the cutter head 22 makes one rotation, so that the shield excavator 2 having a large diameter is formed. For
It is possible to cut out and excavate the ground 300 efficiently while keeping the solid state in a predetermined size.
【0140】なお、本発明の適用は、前記泥水式シール
ド工法に限定されない。例えば、地中連続壁工法やリバ
ース工法等における泥水処理にも適用できる。The application of the present invention is not limited to the above-mentioned muddy water shield method. For example, the present invention can be applied to muddy water treatment in an underground continuous wall method, a reverse method, or the like.
【0141】また、上述した実施例では、同時に掘削す
る先行掘削溝は1条の間隔であったが、2つ以上の先行
掘削軌跡を離して同時に先行掘削しても良い。In the above-described embodiment, the preceding excavation grooves to be excavated at the same time have an interval of one. However, two or more preceding excavation trajectories may be separated and excavation may be performed simultaneously.
【0142】また、カッタヘッドとしては、上述した円
盤状のカッタヘッド22だけでなく、矩形断面シールド
掘進機に用いられるドラムカッタ等を適用することも可
能である。As the cutter head, not only the disk-shaped cutter head 22 described above but also a drum cutter used for a shield excavator having a rectangular cross section can be applied.
【図1】本発明の実施の形態の一例に係る泥水式シール
ド工法の全体図である。FIG. 1 is an overall view of a muddy water shield method according to an example of an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す排泥ポンプの平面断面図である。FIG. 2 is a plan sectional view of the sludge pump shown in FIG.
【図3】図1に示すシールド掘進機のカッタヘッドの正
面図である。FIG. 3 is a front view of a cutter head of the shield machine shown in FIG. 1;
【図4】図1に示すシールド掘進機側面の概略断面図で
ある。FIG. 4 is a schematic sectional view of a side surface of the shield machine shown in FIG. 1;
【図5】本実施の形態の一例に係る後行ビットの進退機
構の概略断面図であり、(A)は複数の後行ビットの取
り付けられたスポーク全体が進行した状態の側面断面図
を示す図であり、(B)は単一のジャッキが進行した状
態の平面断面図を示す図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an advancing / retreating mechanism of a trailing bit according to an example of the present embodiment, and FIG. It is a figure, (B) is a figure showing the plane sectional view in the state where a single jack advanced.
【図6】先行ビットと後行ビットの進退による地山の掘
削状態を平面的に示す概略図であり、(A)〜(C)は
先行ビットと後行ビットによる地山の掘削状態を示す図
である。FIG. 6 is a schematic plan view showing a ground excavation state due to advance and retreat of a leading bit and a following bit, and FIGS. 6A to 6C show the ground excavation state by a leading bit and a following bit. FIG.
【図7】本願出願人による掘進距離と固形回収率との関
係を求めた実験結果の一例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of an experimental result obtained by the applicant of the present invention for determining the relationship between the excavation distance and the solid recovery rate.
2 シールド掘進機 22 カッタヘッド 23 スポーク 26 セグメント 28、62、63 ジャッキ 30 モーター 40 調泥剤タンク 42 溶解防止剤タンク 44 スタティックミキサー 46 粘性計 48 制御装置 50 送泥管 52 排泥管 60 先行ビットユニット 64 ケーシング 66 台座 67 ピン 70〜80 先行ビット 90 後行ビット 100 羽根体 102 排泥ポンプ 110 掘削物 120 掘削物測定装置 200 切羽 210 チャンバ 300 掘削予定部分の地山 310 先行掘削溝 410、420 掘削面 2 Shield machine 22 Cutter head 23 Spoke 26 Segment 28, 62, 63 Jack 30 Motor 40 Mud control tank 42 Dissolution inhibitor tank 44 Static mixer 46 Viscometer 48 Control device 50 Mud feed pipe 52 Mud drain pipe 60 Lead bit unit 64 casing 66 pedestal 67 pin 70 to 80 leading bit 90 trailing bit 100 blade body 102 mud pump 110 excavated object 120 excavated object measuring device 200 face 210 chamber 300 ground 300 to be excavated 310 preceding excavation groove 410, 420 excavated surface
フロントページの続き (72)発明者 安本 匡剛 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 中村 幸之助 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 岩井 義雄 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 浅井 康彦 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 清水 義治 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 吉田 英 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 鈴木 俊夫 東京都千代田区大手町2丁目2番1号 石 川島播磨重工業株式会社内 (72)発明者 佐久間 裕治 東京都千代田区大手町2丁目2番1号 石 川島播磨重工業株式会社内 Fターム(参考) 2D054 AC05 BA03 BB05 BB09 DA12 DA39 Continued on the front page (72) Inventor Masago Yasumoto 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Construction Corporation (72) Inventor Konosuke Nakamura 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Takeshi (72) Inventor Yoshio Iwai 1-7-1, Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Takeshi Corporation (72) Inventor Yasuhiko Asai 1-7-1, Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Takeshi Inside the company (72) Inventor Yoshiharu Shimizu 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Inside Toda Construction Corporation (72) Inventor Ei Yoshida 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Inside Toda Construction Corporation (72) Inventor Toshio Suzuki 2-2-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Ishi Kawashima-Harima Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Yuji Sakuma 2-2-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Ishikawajima-Harima Heavy Industries F term in the company (reference) 2D054 AC05 BA03 BB05 BB09 DA12 DA39
Claims (7)
成するための複数の先行ビットと、前記先行掘削溝の間
の掘り残された地山凸部を切削するための後行ビットと
を含み、前記先行ビットおよび前記後行ビットを備えた
カッタヘッドの回転により、掘進経路にある地山を、固
形状態で切り出し掘削するシールド掘進機であって、 前記複数の先行ビットは、前記カッタヘッドの回転に伴
って形成される複数の先行掘削溝のうち、相互に隣接す
る先行掘削溝が同時に形成されないように前記カッタヘ
ッドに配置されることを特徴とするシールド掘進機。1. A plurality of leading bits for forming streak-like leading digging grooves on a face at a predetermined interval, and a trailing bit for cutting a remaining ground protruding portion between the leading digging grooves. A shield excavator that cuts and excavates a ground in an excavation path in a solid state by rotation of a cutter head including the preceding bit and the following bit, wherein the plurality of preceding bits are A shield machine in which a plurality of preceding excavation grooves formed with the rotation of the cutter head are arranged on the cutter head such that adjacent preceding excavation grooves are not formed at the same time.
記カッタヘッドの回転に伴って生じる位相角として少な
くとも60度以上の差が生じるように、前記カッタヘッ
ドに配置されることを特徴とするシールド掘進機。2. The cutter head according to claim 1, wherein each preceding bit forming the adjacent preceding excavation groove has a difference of at least 60 degrees or more as a phase angle caused by rotation of the cutter head. A shield machine that is arranged in a shield machine.
成し、先行ビットユニットとして形成される複数の先行
ビットを含むことを特徴とするシールド掘進機。3. The method according to claim 1, wherein the plurality of preceding bits form a non-adjacent preceding excavation groove and include a plurality of preceding bits formed as a preceding bit unit. Shield machine.
ット突出量を進退制御可能に前記カッタヘッドに配置さ
れることを特徴とするシールド掘進機。4. The shield machine according to claim 3, wherein the preceding bit unit is arranged on the cutter head so that a bit protrusion amount from the cutter head can be controlled to move forward and backward.
行掘削溝を形成し、後行ビットを用いて前記先行掘削溝
の間に掘り残された地山凸部を固形状態の掘削土砂とし
て切り出し掘削し、当該掘削土砂を、所定の輸送路を介
して固形状態を保持しつつ坑外へ搬出する掘削方法であ
って、 隣接する先行掘削溝相互の形成時に所定の時間差を設け
ることを特徴とする掘削方法。5. A preceding excavation groove is formed in a ground to be excavated using a preceding bit, and a solid protruding portion left unexcavated between the preceding excavation groove is formed using a succeeding bit. And excavating and excavating the excavated earth and sand out of the mine while maintaining a solid state via a predetermined transport path, wherein a predetermined time difference is provided when adjacent preceding excavation grooves are formed. Characteristic drilling method.
ことを特徴とする掘削方法。6. The excavation method according to claim 5, wherein the leading bit is drive-controlled so as to be able to advance and retreat in the excavation direction.
土砂が液体に溶解することを防止するための溶解防止剤
を混入することを特徴とする掘削方法。7. The method according to claim 5, wherein a dissolution inhibitor for preventing the excavated earth and sand from being dissolved in the liquid is mixed with the liquid as a transport medium in the transport path. How to drill.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8604799A JP2000282783A (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Shield machine and excavation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8604799A JP2000282783A (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Shield machine and excavation method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000282783A true JP2000282783A (en) | 2000-10-10 |
Family
ID=13875779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8604799A Pending JP2000282783A (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Shield machine and excavation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000282783A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101915715A (en) * | 2010-07-09 | 2010-12-15 | 北京工业大学 | Stirring device for soil body improvement test in construction of soil pressure balance shield |
CN102359925A (en) * | 2011-07-14 | 2012-02-22 | 北京工业大学 | Complete earth pressure balance shield construction soil mass improvement test method |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP8604799A patent/JP2000282783A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101915715A (en) * | 2010-07-09 | 2010-12-15 | 北京工业大学 | Stirring device for soil body improvement test in construction of soil pressure balance shield |
CN102359925A (en) * | 2011-07-14 | 2012-02-22 | 北京工业大学 | Complete earth pressure balance shield construction soil mass improvement test method |
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