JP2001132381A - Replacement control method for tunnel excavator, replacement control device, and tunnel excavator - Google Patents

Replacement control method for tunnel excavator, replacement control device, and tunnel excavator

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JP2001132381A
JP2001132381A JP31431099A JP31431099A JP2001132381A JP 2001132381 A JP2001132381 A JP 2001132381A JP 31431099 A JP31431099 A JP 31431099A JP 31431099 A JP31431099 A JP 31431099A JP 2001132381 A JP2001132381 A JP 2001132381A
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JP
Japan
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shield
cylinder
trailing
cutter
gripping
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JP31431099A
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Japanese (ja)
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Tetsuya Nishida
鉄也 西田
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the driving efficiency by preventing a roller bit from being abraded and fractured and improving the durability. SOLUTION: This replacement control method for a tunnel excavator uses the tunnel excavator having a divided structure of a middle barrel inner shield 2A and a middle barrel outer shield 2B mutually and axially sliding a middle barrel shield 2 of a shield body 4, and controls the turning after completing the excavation process of holding a rear barrel shield 3 to a natural ground, advancing the front barrel shield 1, and rotating a cutter head 5. This method is provided with a first process retreating the middle barrel inner shield 2A toward the middle barrel outer shield 2B by a prescribed distance and a second process releasing the holding of the rear barrel shield 3 to the natural ground, holding the front barrel shield 1 to the natural ground, and drawing the middle barrel outer shield 2B toward the middle barrel inner shield 2A. This is automatically controlled so that the first process is executed after completing the excavation process and the second process is executed after completing the first process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる尺取り掘
進を行うトンネル掘削機に関し、さらに詳しくは、ロー
ラビットの摩耗や破損を防止し耐久性を向上することに
より、掘進効率を向上できるトンネル掘削機の盛替制御
方法及び盛替制御装置並びにこれを備えたトンネル掘削
機に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel excavator for performing a so-called excavation excavation, and more particularly, to a tunnel excavation capable of improving excavation efficiency by preventing abrasion and breakage of a roller bit and improving durability. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excavation control method and an excavation control device and a tunnel excavator provided with the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、軟弱土層用のトンネル掘削機とし
て、シールド掘進機がある。このシールド掘進機は、シ
ールド本体と、このシールド本体の掘進方向前方側に回
転可能に支持され地山を掘削するカッタ部と、このカッ
タ部を回転駆動させるカッタ部駆動装置と、このカッタ
部駆動装置の回転をカッタ部に伝える回転伝達機構とを
有している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a shield machine as a tunnel excavator for soft soil layers. The shield excavator includes a shield body, a cutter unit rotatably supported on the forward side of the shield body in the excavation direction and excavating the ground, a cutter unit driving device for rotating and driving the cutter unit, and a cutter unit driving device. A rotation transmitting mechanism for transmitting the rotation of the apparatus to the cutter unit.

【0003】トンネル掘進時には、カッタ部駆動装置の
駆動力でカッタ部を回転駆動し、カッタ部に設けられた
ビットにより地山を掘削する。このとき、シールド本体
の後部に設けられたエレクタによってセグメントが順次
組み立てられており、既設の前記セグメントをシールド
本体の後部に環状に配列されたシールドジャッキの反力
受けとして用いて、該シールドジャッキを伸張させるこ
とにより、上記カッタ部掘削時にカッタ部への推進力を
付与するようになっている。この場合、軟弱土層を掘削
対象とすることからカッタ部の回転反力が小さいため、
上記シールドジャッキによるセグメント端への摩擦力の
みで対抗でき、またトンネル内の湧水発生時にはセグメ
ントによる水密構造によって掘進機の水没を防止するよ
うになっている。
[0003] During tunnel excavation, the cutter unit is rotationally driven by the driving force of the cutter unit driving device, and the ground is excavated by a bit provided in the cutter unit. At this time, the segments are sequentially assembled by an erector provided at the rear of the shield body, and the shield jack is used by using the existing segment as a reaction force receiver of a shield jack arranged in a ring at the rear of the shield body. By extending, a propulsive force is applied to the cutter unit when the cutter unit is excavated. In this case, because the soft soil layer is targeted for excavation, the rotational reaction force of the cutter part is small,
The shield jack can be countered only by the frictional force on the end of the segment, and when spring water is generated in the tunnel, the submergence of the excavator is prevented by the watertight structure of the segment.

【0004】但し、このようなシールド掘進機をいわゆ
る山岳トンネル等における硬岩掘削用に用いる場合、カ
ッタ部の回転反力が大きくなるため上記シールドジャッ
キによる摩擦力のみでは対抗できず、したがってそのま
までは硬岩掘削用には適用できない。
However, when such a shield excavator is used for excavating hard rock in a so-called mountain tunnel or the like, the rotational reaction force of the cutter portion becomes large, so that the frictional force of the shield jack alone cannot be used. Not applicable for hard rock drilling.

【0005】一方、硬岩用のトンネル掘削機としては、
従来、トンネルボーリング機(TBM)がある。このト
ンネルボーリング機は、掘進方向前方側に回転可能に支
持され地山を掘削するカッタ部と、このカッタ部を回転
駆動させるカッタ部駆動装置と、このカッタ部駆動装置
の回転をカッタ部に伝える回転伝達機構と、掘削土砂を
後方へ送るコンベアとを有している。
On the other hand, as a tunnel excavator for hard rock,
Conventionally, there is a tunnel boring machine (TBM). The tunnel boring machine includes a cutter unit rotatably supported on the forward side in the excavation direction and excavating the ground, a cutter unit driving device for rotating the cutter unit, and transmitting the rotation of the cutter unit driving unit to the cutter unit. It has a rotation transmission mechanism and a conveyor for sending excavated earth and sand backward.

【0006】トンネル掘進時には、上記シールド掘進機
同様、カッタ部駆動装置の駆動力でカッタ部を回転駆動
し、カッタ部に設けられたビット(ローラビット)によ
り地山を掘削するが、硬岩を掘削対象とすることからカ
ッタ部の回転反力が大きいため、カッタ部及び回転伝達
機構等から径方向に突出するようにグリッパやサポート
レッグを設け、これらで岩盤を把持することによってカ
ッタ部回転反力に対抗するようにしている。また、これ
らグリッパ及びサポートレッグの操作により容易に掘進
方向を変え曲進することができる。
At the time of tunnel excavation, similarly to the above-mentioned shield excavator, the cutter unit is driven to rotate by the driving force of the cutter unit driving device, and the ground is excavated by a bit (roller bit) provided on the cutter unit. Since the rotary reaction force of the cutter part is large because it is to be excavated, grippers and support legs are provided so as to protrude in the radial direction from the cutter part and the rotation transmission mechanism, etc. I try to oppose my strength. In addition, by operating these grippers and support legs, it is possible to easily change the excavation direction and make a turn.

【0007】但し、このようなトンネルボーリング機を
軟弱土層用に用いようとする場合、湧水が生じた場合に
は機全体が水没状態となったりグリッパ及びサポートレ
ッグが坑壁に埋没する可能性があり、したがってそのま
までは軟弱土層用には適用できない。
However, when such a tunnel boring machine is used for soft soil layers, if spring water is generated, the whole machine may be submerged or the gripper and the support leg may be buried in the pit wall. Therefore, it cannot be applied to soft soil layers as it is.

【0008】以上のように、従来のトンネル掘削機は、
軟弱土層用と硬岩掘削用とで異なるタイプの掘削機を使
用する必要があり、施工における作業効率が低くなると
共に、施工途中で土層が変化した場合には、掘進を中止
しなければならない可能性もあった。
[0008] As described above, the conventional tunnel excavator includes:
It is necessary to use different types of excavator for soft soil layer and hard rock excavation, and the work efficiency in construction will be low, and if the soil layer changes during construction, excavation must be stopped It was not possible.

【0009】そこで、これを解決するために、例えば、
特開平9−158681号公報に記載のように、シール
ド本体を、前胴及び後胴の2分割構造とするとともに、
それらを互いに軸方向に摺動可能な構造とし、それらを
摺動させつつ相対往復運動させることでシールド本体を
伸縮可能としたトンネル掘削機が提唱されている。
Therefore, in order to solve this, for example,
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-158681, the shield body has a two-part structure of a front trunk and a rear trunk,
A tunnel excavator has been proposed which has a structure in which they can slide in the axial direction with respect to each other, and makes the shield body expandable and contractable by causing them to reciprocate relative to each other while sliding them.

【0010】このトンネル掘削機では、軟弱土層掘削時
には従来のシールド掘進機と同様に使用し、既設のセグ
メントを後胴に設けたシールドジャッキの反力受けとし
て用い、カッタ部への推進力を付与する。これにより、
トンネル内の湧水時にもセグメント及びシールド本体に
よる水密構造によって機全体の水没を防止できる。
[0010] In this tunnel excavator, when excavating a soft soil layer, it is used in the same manner as a conventional shield excavator, and the existing segment is used as a reaction force receiver of a shield jack provided on a rear body of the tunnel excavator. Give. This allows
Even when springing in the tunnel, submersion of the entire machine can be prevented by the watertight structure of the segments and the shield body.

【0011】また、硬岩層掘削時には、従来のトンネル
ボーリング機と同様に使用する。すなわち、後胴に設け
たグリッパ(メイングリッパあるいはリヤグリッパ)を
径方向に伸ばして岩盤を把持してカッタ部回転反力をと
り、前胴と後胴を接続するスラストジャッキを軸方向に
伸ばし前胴を前方に推進させつつ、カッタ部で掘削を行
う。このとき、スラストジャッキの1ストローク分の掘
削を行った後、カッタ部を停止させる。
When excavating a hard rock layer, it is used in the same manner as a conventional tunnel boring machine. That is, the gripper (main gripper or rear gripper) provided on the rear trunk is extended in the radial direction to grasp the rock and take the rotary reaction force of the cutter part, and the thrust jack connecting the front trunk and the rear trunk is extended in the axial direction to extend the thrust jack. Excavation is carried out by the cutter while propelling forward. At this time, after excavating for one stroke of the thrust jack, the cutter unit is stopped.

【0012】このようにしてスラストジャッキ1ストロ
ーク分の掘削が終了したら、いわゆるトンネル掘削機の
盛替を行う。すなわち、前胴のフロントグリッパを径方
向に伸ばして岩盤を把持するとともに、伸びていたメイ
ングリッパを縮める。そしてこの状態で、スラストジャ
ッキを縮めることにより、後胴を前胴側に引き寄せる。
When the excavation for one stroke of the thrust jack is completed in this way, the so-called tunnel excavator is replaced. That is, the front gripper of the front trunk is extended in the radial direction to grip the rock, and the extended main gripper is contracted. In this state, the rear trunk is drawn toward the front trunk by contracting the thrust jack.

【0013】上記従来技術では、上記のように、前胴が
先に前進しつつ掘削する掘削作業と、その後後胴を引き
寄せるという盛替作業とを交互に繰り返すことにより、
掘進を続行していく(いわゆる尺取り掘進)。
In the above-mentioned prior art, as described above, the excavation operation of excavating the front trunk while moving forward, and the rearranging operation of attracting the rear trunk after that are alternately repeated.
Continuation of excavation (so-called excavation excavation).

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下の課題が存在する。
However, the above-mentioned prior art has the following problems.

【0015】すなわち、上述したように、上記従来技術
のトンネル掘削機の盛替作業においては、スラストジャ
ッキの1ストローク分の掘削を行ってカッタ部を停止さ
せた後、前胴はそのままの位置で後胴を引き寄せて前進
させる。このとき、前胴において、カッタ部が停止して
いても地山の土砂の一部がカッタ部側へ崩れ落ちてくる
場合があり、盛替作業終了後にその状態のままで掘削作
業を再開しカッタ部を回転開始させると、崩壊した土砂
によってカッタ部の前記ローラビットの一部に過大な負
荷がかかり、ローラビットの摩耗や部分的な破損を招き
耐久性を低下させる可能性がある。ローラビットの耐久
性が低下すると、掘進中に頻繁にローラビットの交換を
行わねばならなくなるため、掘進施工の効率低下を招
く。
That is, as described above, in the rebuilding operation of the above-described conventional tunnel excavator, after the excavation for one stroke of the thrust jack is performed to stop the cutter portion, the front body is kept at the same position. Pull the rear trunk forward. At this time, in the forebody, even if the cutter part is stopped, part of the earth and sand of the ground may fall down to the cutter part side, and after the refilling work is completed, the excavation work is restarted in that state. When the portion starts rotating, an excessive load is applied to a part of the roller bit of the cutter portion by the collapsed earth and sand, which may cause wear and partial damage of the roller bit, thereby lowering durability. If the durability of the roller bit is reduced, the roller bit must be replaced frequently during excavation, which causes a reduction in the efficiency of excavation work.

【0016】本発明の目的は、ローラビットの摩耗や破
損を防止し耐久性を向上することにより、掘進効率を向
上できるトンネル掘削機の盛替制御方法及び盛替制御装
置並びにこれを備えたトンネル掘削機を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a refill control method and a refill control apparatus for a tunnel excavator capable of improving excavation efficiency by preventing wear and breakage of a roller bit and improving durability, and a refill control apparatus. To provide an excavator.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明は、シールド本体の少なくとも一部を
互いに軸方向に摺動可能な先行胴と後行胴とを備えた分
割構造としたトンネル掘削機を用い、前記シールド本体
の前記後行胴側を地山に把持するとともにカッタ部を回
転させつつ前記先行胴を前進させる掘削工程が終了した
後に行う、トンネル掘削機の盛替制御方法において、前
記先行胴を前記後行胴に向かって所定距離だけ後退させ
る第1工程と、前記後行胴側の前記地山への把持を解除
するとともに前記シールド本体の前記先行胴側を前記地
山に把持し、前記後行胴を前記先行胴に向かって引き寄
せる第2工程とを有し、かつ、前記掘削工程が終了した
後に前記第1工程を実行し、この第1工程が終了した後
に前記第2工程を実行するように自動制御する。
(1) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a divided body having a leading cylinder and a trailing cylinder which can slide at least a part of a shield body in the axial direction with respect to each other. Using a tunnel excavator having a structured structure, holding the trailing body side of the shield body on the ground, and rotating the cutter unit to advance the preceding body while completing the excavation step, which is performed by a tunnel excavator. In the replacement control method, a first step of retreating the preceding trunk by a predetermined distance toward the following trunk, and releasing the grip of the trailing trunk side to the ground and the leading trunk side of the shield body And the second step of gripping the trailing cylinder toward the preceding cylinder, and performing the first step after the excavation step is completed. After finishing, the second step Automatically controlled so as to line.

【0018】第2工程で後行胴を先行胴に向かって引き
寄せる前に、予め第1工程で先行胴を所定距離だけ後退
させておくことにより、シールド本体の最前方側に設け
られるカッタ部を地山から少し後退させておくことがで
きる。これにより、地山の土砂の一部がカッタ部側へ崩
れ落ちたとしても、その崩壊土砂を後退したカッタ部の
前方空間にとどめ、カッタ部にほとんど降りかからない
ようにすることができる。したがって、第2工程の終了
後に次の掘削工程を再開すべくカッタ部を回転させたと
きにも、カッタ部に備えられるローラビットに過大な負
荷を与えることはないので、ローラビットの摩耗や部分
的な破損を防止して耐久性を向上でき、掘進施工におけ
る効率を向上することができる。
Before the trailing cylinder is drawn toward the preceding cylinder in the second step, the preceding cylinder is retracted by a predetermined distance in the first step, so that the cutter portion provided on the foremost side of the shield main body can be removed. You can retreat a little from the ground. As a result, even if a part of the earth and sand of the ground collapses toward the cutter part, the collapsed earth and sand can be kept in the space in front of the retreated cutter part and can hardly fall on the cutter part. Therefore, even when the cutter portion is rotated to restart the next excavation process after the end of the second process, an excessive load is not applied to the roller bit provided in the cutter portion. The durability can be improved by preventing permanent damage, and the efficiency in excavation work can be improved.

【0019】このとき、従来工程に対し新たに第1工程
が加わることとなるため、作業員の手動操作で行う場合
には操作が煩雑となって操作者の負担が増大し作業性が
低下したり、あるいは誤操作の可能性があるが、掘削工
程→第1工程→第2工程という流れを自動制御化するこ
とにより、操作者の負担増加及び作業性の低下並びに誤
操作の可能性を未然に防止することができる。
At this time, since the first step is newly added to the conventional step, if the operation is performed manually by an operator, the operation becomes complicated, the burden on the operator increases, and the workability decreases. Although there is a possibility of accidental or erroneous operation, by automatically controlling the flow of excavation process → 1st process → 2nd process, it is possible to prevent the burden on the operator, decrease the workability and the possibility of erroneous operation beforehand can do.

【0020】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記第1工程が終了した後前記第2工程を行う前に前記
カッタ部を停止させるように自動制御する。
(2) In the above (1), preferably,
After the first step is completed, the cutter unit is automatically controlled so as to stop the cutter unit before performing the second step.

【0021】後行胴を先行胴に向かって引き寄せる盛替
時には、掘削を行わないため、カッタ部を停止しておく
のが通常である。本発明においては、後行胴を先行胴に
向かって引き寄せる第2工程の前に、第1工程で先行胴
を後行胴に向かって後退させている。ここで、この後退
の最中に地山の土砂の一部がカッタ部側に崩れてきた
り、あるいは崩壊土砂の量が比較的多くカッタ部後退後
にもその崩壊土砂の一部がカッタ部に降りかかる可能性
も考えられなくはない。そこで、第1工程が終了し第2
工程が始まるまではカッタ部を停止させず回転させたま
まにしておくことにより、上記のような事態が生じても
回転するカッタ部でその崩壊土砂をはね飛ばし、次の掘
削工程開始時までに確実にカッタ部上の土砂を除去して
おくことができる。したがって、さらに確実にローラビ
ットの耐久性を向上できる。
When exchanging the trailing cylinder toward the preceding cylinder, excavation is not performed, so that the cutter unit is usually stopped. In the present invention, before the second step of drawing the following cylinder toward the preceding cylinder, the preceding cylinder is retracted toward the following cylinder in the first step. Here, during the retreat, part of the soil of the ground collapses to the cutter part side, or the amount of the collapsed sediment is relatively large and part of the collapsed sediment falls to the cutter part even after the cutter part retreats The possibilities are not inconceivable. Then, the first step is completed and the second step
Until the start of the process, the cutter part is kept rotating without stopping, so even if the above situation occurs, the rotating cutter part splashes the collapsed soil and until the next excavation process starts The earth and sand on the cutter part can be surely removed. Therefore, the durability of the roller bit can be more reliably improved.

【0022】(3)上記目的を達成するために、本発明
はまた、少なくとも一部を、互いに軸方向に摺動可能な
先行胴と後行胴とを備えた分割構造としたシールド本体
と、このシールド本体の最前方側に設けたカッタ部と、
このカッタ部を駆動するカッタ部駆動手段と、前記シー
ルド本体の前記先行胴側を地山に把持可能な第1把持手
段と、前記シールド本体の前記後行胴側を地山に把持可
能な第2把持手段と、前記先行胴と前記後行胴とを互い
に軸方向に摺動させて遠近させる伸縮駆動手段とを備え
たトンネル掘削機に設けられるトンネル掘削機の盛替制
御装置において、前記第2把持手段で前記後行胴側を地
山に把持するとともに前記カッタ部駆動手段で前記カッ
タ部を回転させつつ、前記伸縮駆動手段で前記先行胴を
前記後行胴から離間させて前進させる掘削工程が終了し
た後、第1工程にて、前記伸縮駆動手段で前記先行胴を
前記後行胴に向かって所定距離だけ接近させて後退さ
せ、その後第2工程にて、前記第2把持手段による把持
を解除するとともに前記第1把持手段で前記先行胴側を
前記地山に把持し、前記伸縮駆動手段で前記後行胴を前
記先行胴に向かって接近させて引き寄せる制御を行う。
(3) In order to achieve the above object, the present invention also provides a shield body having a divided structure having a leading cylinder and a trailing cylinder slidable at least partially in the axial direction with each other; A cutter provided on the forefront side of the shield body,
Cutter unit driving means for driving the cutter unit, first gripping means capable of gripping the leading trunk side of the shield main body at ground level, and first gripping means capable of gripping the trailing trunk side of the shield main body at ground level. (2) In a tunnel excavator refilling control device provided in a tunnel excavator provided with: 2 gripping means; and telescopic drive means for sliding the preceding body and the following body in the axial direction with respect to each other to move the body forward and backward. (2) Excavation in which the trailing cylinder side is gripped by the ground by the gripping means, and the cutter unit driving means rotates the cutter unit, and the telescopic driving means moves the preceding cylinder away from the trailing cylinder to advance the excavation. After the step is completed, in the first step, the preceding cylinder is moved backward by a predetermined distance toward the succeeding cylinder by the telescopic drive means, and then, in the second step, the second gripping means Release the grip It said preceding cylinder side serial first gripping means to grip the ground mountains, performs control to draw with the trailing body in the telescopic drive means moved closer toward the leading cylinder.

【0023】(4)上記目的を達成するために、本発明
はさらに、少なくとも一部を、互いに軸方向に摺動可能
な先行胴と後行胴とを備えた分割構造としたシールド本
体と、このシールド本体の最前方側に設けたカッタ部
と、このカッタ部を駆動するカッタ部駆動手段と、前記
シールド本体の前記先行胴側を地山に把持可能な第1把
持手段と、前記シールド本体の前記後行胴側を地山に把
持可能な第2把持手段と、前記先行胴と前記後行胴とを
互いに軸方向に摺動させて遠近させる伸縮駆動手段とを
備えたトンネル掘削機において、掘削工程にて、前記第
2把持手段で前記後行胴側を地山に把持するとともに前
記カッタ部駆動手段で前記カッタ部を回転させつつ、前
記伸縮駆動手段で前記先行胴を前記後行胴から離間させ
て前進させた後、第1工程にて、前記伸縮駆動手段で前
記先行胴を前記後行胴に向かって所定距離だけ接近させ
て後退させ、その後第2工程にて、前記第2把持手段に
よる把持を解除するとともに前記第1把持手段で前記先
行胴側を前記地山に把持し、前記伸縮駆動手段で前記後
行胴を前記先行胴に向かって接近させて引き寄せる制御
を行う掘削盛替制御手段を設ける。
(4) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention further provides a shield body having a divided structure having a leading cylinder and a trailing cylinder slidable at least partially in the axial direction. A cutter portion provided at the forefront side of the shield body, a cutter portion driving means for driving the cutter portion, first gripping means capable of gripping the leading trunk side of the shield body to the ground, and the shield body A second gripping means capable of gripping the trailing body side on the ground, and a telescopic drive means for axially sliding the leading barrel and the trailing barrel relative to each other to extend and retract. In the excavation step, the trailing cylinder side is gripped by the ground by the second gripping means, and the cutter unit is rotated by the cutter unit driving means, while the leading trunk is moved backward by the telescopic driving means. After moving away from the torso and moving forward, In the step, the telescopic driving means moves the preceding cylinder closer to the following cylinder by a predetermined distance and retreats. Then, in the second step, the gripping by the second gripping means is released and the first cylinder is released. Excavation change control means is provided for holding the preceding barrel side to the ground by gripping means, and controlling the retractable driving means to draw and pull the following barrel closer to the preceding barrel.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照しつつ説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図1は、本実施の形態によるトンネル掘削
機の全体構造を表す側断面図であり、図2は、図1中A
方向から見た矢視図であり、図3は、図1中III−III断
面による横断面図であり、図4は、図1中IV−IV断面に
よる横断面図であり、図5は、図1中V−V断面による
横断面図であり、図6は、図1中VI−VI断面による横断
面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing the entire structure of a tunnel excavator according to the present embodiment, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 1, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.

【0026】これら図1〜図6において、このトンネル
掘削機は、該トンネル掘削機の胴体であり、かつ後述す
る尺取り掘進及び中折れ動作を可能とするために前胴シ
ールド1、中胴シールド2、及び後胴シールド3を折り
曲げ(屈曲)可能に連結した3節構造となっているシー
ルド本体4と、前記前胴シールド1内に回転可能に支持
され地山(図示せず)を掘削するカッタヘッド5と、前
記前胴シールド1内の前記カッタヘッド5のすぐ後方の
掘削室(カッタチャンバ)6に設けられ、該カッタヘッ
ド5による掘削土砂を受け入れる土砂ホッパ7と、この
土砂ホッパ7内に受け入れた掘削土砂を水(詳細は後
述)とともに掘進方向と反対側(図1中右側)に搬送し
排出する排泥管8を含む流送設備と、前記前胴シールド
1内の前記土砂ホッパ7より後方に設けられ、該前胴シ
ールド1の後方側部分を前記カッタチャンバ6内の掘削
土砂から隔離する隔壁(バルクヘッド)9と、前記カッ
タヘッド5を回転駆動する油圧モータ(後述の図7参
照)を備えたカッタ駆動装置10と、前記の隔壁9に取
り付けられ、カッタヘッド5を支持するとともに前記カ
ッタ駆動装置10からの駆動力を前記カッタヘッド5に
伝達するカッタヘッド支持機構(ギヤボックスを含む)
11とを有している。
In FIGS. 1 to 6, the tunnel excavator is a body of the tunnel excavator, and has a front body shield 1, a middle body shield 1 2, a shield body 4 having a three-node structure in which the rear trunk shield 3 is connected so as to be able to bend (bend), and a ground (not shown) rotatably supported in the front trunk shield 1. A cutter head 5, a sediment hopper 7 provided in an excavation chamber (cutter chamber) 6 immediately behind the cutter head 5 in the front trunk shield 1, and receiving excavated earth and sand by the cutter head 5; The excavated sediment received in the excavation site is transported to the opposite side (the right side in FIG. 1) of the excavation direction together with water (details will be described later), and the drainage pipe 8 discharges the excavated sediment. A partition wall (bulk head) 9 provided behind the front body shield 1 for isolating the rear side portion of the front body shield 1 from the excavated earth and sand in the cutter chamber 6, and a hydraulic motor for rotating and driving the cutter head 5 (see FIG. 7), and a cutter head support mechanism (gear) attached to the partition wall 9 for supporting the cutter head 5 and transmitting the driving force from the cutter drive device 10 to the cutter head 5. Box included)
11 are provided.

【0027】前記の前胴シールド1には、掘削時に前記
カッタヘッド5の振動抑制及び後述する尺取り掘進時に
後胴シールド3を引き寄せる反力をとるためのフロント
グリッパ12が設けられている。このフロントグリッパ
12は、図3に詳細に示すように、前胴シールド1の上
下2箇所ずつ計4箇所に装備されており、油圧シリンダ
(後述の図7参照)を備えたフロントグリッパジャッキ
12aを伸ばして略円筒形のグリッパシュー12bを前
胴シールド1の径方向に突出させることにより地山を把
持し、上記した後胴シールド3の引き寄せや、カッタヘ
ッド5の振動抑制や、掘進方向制御を行えるようになっ
ている。
The front body shield 1 is provided with a front gripper 12 for suppressing vibration of the cutter head 5 during excavation and for taking a reaction force to draw the rear body shield 3 during excavation, which will be described later. As shown in detail in FIG. 3, the front grippers 12 are provided at a total of four locations, two at the top and two at the top and bottom of the front body shield 1, and a front gripper jack 12a provided with a hydraulic cylinder (see FIG. 7 described later) is provided. The gripper grips the ground by extending the substantially cylindrical gripper shoe 12b in the radial direction of the front body shield 1 to extend the rear body shield 3, suppress the vibration of the cutter head 5, and control the excavation direction. You can do it.

【0028】前記の中胴シールド2は、互いに軸方向に
摺動可能な内シールド(内筒)2A及び外シールド(外
筒)2Bからなる二重筒構造となっており、それら内シ
ールド2A及び外シールド2Bを摺動させることで中胴
シールド2(言い換えればシールド本体4全体)を軸方
向に伸縮可能となっている。これにより、中胴シールド
2は、後述の尺取り掘進時における前胴シールド1の前
進のガイドとしても機能するようになっている。
The middle body shield 2 has a double-cylinder structure including an inner shield (inner cylinder) 2A and an outer shield (outer cylinder) 2B slidable in the axial direction with respect to each other. By sliding the outer shield 2B, the middle trunk shield 2 (in other words, the entire shield body 4) can be expanded and contracted in the axial direction. Thus, the middle trunk shield 2 also functions as a guide for the forward movement of the front trunk shield 1 at the time of excavation to be described later.

【0029】そして、前胴シールド1と中胴内シールド
2Aの前部に設けた隔壁13との間には、それらを互い
に回転可能に連結する中折れ機構14が設けられてい
る。すなわち、中胴内シールド隔壁13の前胴シールド
1側端部には、外周面がほぼ球面状の摺動部15が設け
られており、この摺動部15と前胴シールド1後端部と
の間には、摺動部15に摺接しこれらの間をシールする
(土砂、地下水の浸入を防止する)略リング状のシール
部材16aを備えたシール部16が設けられている。
Between the front body shield 1 and the partition wall 13 provided at the front of the middle body inner shield 2A, there is provided a center bending mechanism 14 for rotatably connecting them to each other. That is, a sliding portion 15 having an outer peripheral surface substantially in a spherical shape is provided at the end of the inner-body shield partition 13 on the side of the front body shield 1, and the sliding portion 15 and the rear end of the front body shield 1 are provided. Between them, there is provided a seal portion 16 provided with a substantially ring-shaped seal member 16a which slides on the sliding portion 15 and seals between them (prevents intrusion of earth and sand, groundwater).

【0030】また、前胴シールド1の後方側上下2箇所
に上下ブラケット17が固定されており、これらの上下
ブラケット17と、前記中胴内シールド隔壁13に固定
された上下ブラケット18とが、上下ピン19によって
互いに回動可能に接続されている。このとき、前記の前
胴シールド1の隔壁9と前記中胴内シールド2Aの前記
隔壁13との間に、複数本(例えば左右1対2本)の中
折れジャッキ20が設けられ、これら左・右中折れジャ
ッキ20の伸縮動作により(左・右でストローク差をつ
けることにより)前記中折れ機構14を介して前胴シー
ルド1と中胴シールド2とを折り曲げ、それらのなす角
度を変化させて掘進方向を変えられるようになってい
る。なお、中胴内シールド2A内には左・右にそれぞれ
キー21(図4参照)が設けられ、中胴外シールド2B
にはそれらキー21のガイド溝22(同)が設けられ、
中胴内シールド2Aは、左右方向及び上下方向への動作
を規制されつつ、キー21のガイドによって中胴外シー
ルド2Bに対し前後方向には自由に摺動する。これによ
って、後述の尺取り掘進動作時に、中胴外シールド2B
が先行する中胴内シールド2Aに滑らかに追随するよう
になっている。
Upper and lower brackets 17 are fixed to the upper and lower two places on the rear side of the front body shield 1, and these upper and lower brackets 17 and the upper and lower brackets 18 fixed to the shield partition 13 in the middle body are vertically connected. The pins 19 are rotatably connected to each other. At this time, between the partition 9 of the front trunk shield 1 and the partition 13 of the middle trunk inner shield 2A, a plurality of (for example, left and right one-to-two) middle folding jacks 20 are provided. The front-body shield 1 and the middle-body shield 2 are bent via the middle-bending mechanism 14 by the expansion and contraction operation of the right middle bending jack 20 (by making a stroke difference between left and right), and the angle between them is changed. The direction of excavation can be changed. Keys 21 (see FIG. 4) are provided on the left and right sides of the inner shield 2A, respectively.
Are provided with guide grooves 22 of the keys 21 (the same),
The inner-body shield 2A is freely slid in the front-rear direction with respect to the outer-body shield 2B by the guide of the key 21 while the movement in the left-right direction and the up-down direction is restricted. Thereby, during the below-mentioned excavating operation, the middle outer shield 2B
Smoothly follow the preceding inner trunk 2A.

【0031】また、前記の中胴内シールド隔壁13と、
前記後胴シールド3の前部に設けた隔壁23との間に
は、それぞれ油圧シリンダ(後述の図7参照)を備えた
複数本(例えば左右2対4本)のスラストジャッキ24
が設けられている。これらスラストジャッキ24を伸長
させることにより、その反力が、中胴内シールド隔壁1
3、中折れジャッキ20、及び前胴シールド隔壁9を介
し、カッタヘッド5に推進力として付与されるようにな
っている。
Further, the shield partition 13 in the middle trunk,
A plurality (for example, two to four left and right) thrust jacks 24 each having a hydraulic cylinder (refer to FIG. 7 described later) are provided between the rear wall shield 3 and a partition wall 23 provided at a front portion of the rear trunk shield 3.
Is provided. By extending these thrust jacks 24, the reaction force is generated by the shield partition 1 in the middle trunk.
3. The cutter head 5 is applied as a propulsive force via the center-folding jack 20 and the front body shield partition wall 9.

【0032】そして、中胴外シールド2Bと後胴シール
ド3の間にも、前述の中折れ機構14と同様の中折れ機
構25が設けられている。すなわち、中胴外シールド2
Bの後胴シールド3側端部に摺動部26が設けられ、こ
の摺動部26と後胴シールド3前端部との間に略リング
状のシール部材27aを備えたシール部27が設けられ
ている。また、後胴シールド3に固定された上下ブラケ
ット28と、前記中胴外シールド2Bに設けた隔壁29
に固定された上下ブラケット30とが、上下ピン31に
よって互いに回動可能に接続されている。上記中折れジ
ャッキ20同様、前記左・右スラストジャッキ24にお
いて左・右でストローク差をつけることにより中胴シー
ルド2と後胴シールド3とを折り曲げ、それらのなす角
度を変化させて掘進方向を変えられるようになってい
る。なお、中胴外シールド2Bのほぼ全周(最下点を中
心に中心角90度の範囲を除く)に、中胴内シールド2
Aと中胴外シールド2Bとの摺動部分を覆うように略薄
肉円筒状の土砂よけカバー2Ba(図4参照)を設けて
あり、これによって掘進時に中胴内シールド2Aと中胴
外シールド2Bとの間に土砂が落下しそれらの摺動部分
に侵入しないように配慮されている。
Further, a middle folding mechanism 25 similar to the above-described middle folding mechanism 14 is provided between the middle outer shield 2B and the rear body shield 3. That is, the middle outer shield 2
A sliding portion 26 is provided at the end of the rear body shield 3 on the side of B, and a seal portion 27 having a substantially ring-shaped sealing member 27a is provided between the sliding portion 26 and the front end of the rear body shield 3. ing. An upper and lower bracket 28 fixed to the rear trunk shield 3 and a partition wall 29 provided on the middle outer shield 2B.
The upper and lower brackets 30 fixed to each other are rotatably connected to each other by upper and lower pins 31. Similarly to the above-mentioned center bending jack 20, by making a stroke difference between left and right in the left and right thrust jacks 24, the middle torso shield 2 and the rear torso shield 3 are bent, and the excavation direction is changed by changing the angle between them. It is supposed to be. It should be noted that the shield 2 inside the middle trunk is placed almost all around the outer shield 2B (excluding a range of a central angle of 90 degrees around the lowest point).
A substantially thin cylindrical earth and sand cover 2Ba (see FIG. 4) is provided so as to cover the sliding portion between the inner shield 2A and the outer shield 2B. Care is taken so that earth and sand do not fall between 2B and the sliding parts.

【0033】また、後胴シールド3には、掘削時に前記
カッタヘッド5の回転反力をとるためのメイングリッパ
32が設けられている。このメイングリッパ32は、図
6に詳細に示すように、後胴シールド3の左右2箇所に
装備されており、油圧シリンダ(後述の図7参照)を備
えたメイングリッパジャッキ32aを伸ばして略長方形
(側面弓形)のグリッパシュー32bを後胴シールド3
の径方向に突出させることにより、地山を傷めないよう
に接地圧を抑えつつ地山(岩盤)を把持して上記回転反
力をとるようになっている。また、後胴シールド3内に
は、岩盤性状が悪い場合に通常のシールド掘進機と同様
にセグメント33を組んで推進反力をとる場合(後述)
に用いる、シールドジャッキ34が設けられている。こ
れに対応して、後胴シールド3内にはセグメント33の
組立のためのスペースがあらかじめ設けられている。さ
らに、後胴シールド3内には、その伸縮によりローリン
グ修正を行うローリングジャッキ35が設けられてい
る。
The rear trunk shield 3 is provided with a main gripper 32 for taking the rotational reaction of the cutter head 5 during excavation. As shown in detail in FIG. 6, the main grippers 32 are provided at two positions on the left and right sides of the rear trunk shield 3, and extend a main gripper jack 32a provided with a hydraulic cylinder (see FIG. 7 described later) to form a substantially rectangular shape. (Side bow) gripper shoe 32b is attached to rear trunk shield 3
By projecting in the radial direction, the ground reaction (reaction force) is obtained by holding the ground (rock) while suppressing the ground pressure so as not to damage the ground. In the case where the rock properties are poor, the rear fuselage shield 3 is assembled with the segments 33 in the same manner as a normal shield machine, and the propulsion reaction force is taken (described later).
, A shield jack 34 is provided. Correspondingly, a space for assembling the segments 33 is provided in the rear trunk shield 3 in advance. Further, a rolling jack 35 for performing a rolling correction by expansion and contraction is provided in the rear trunk shield 3.

【0034】なお、前胴シールド1、中胴シールド2、
及び後胴シールド3の下部には、水平高さ(レベル)合
わせを目的として、それぞれ固定そり36a,36b,
36cを設けている。
The front body shield 1, the middle body shield 2,
In addition, fixed sleds 36a, 36b,
36c is provided.

【0035】前記のカッタヘッド5は、図2に示すよう
に、正面から見て後述の土砂取り込み口以外は隙間のな
いいわゆる面板型であり、地山の掘削を行う複数(図2
の例では11個)のローラビット装置37と、破砕片取
り込みのためのフェイススクレーパ38及びサイドスク
レーパ39と、破砕片取り込み時に取り込み片の大きさ
を制限するための規制板40とを備えている。なお、カ
ッタヘッド5は径方向中心部と外周部との中間部で前記
のカッタヘッド支持機構11により支持される、いわゆ
る周辺支持方式(ドラム型)となっている。そして、前
記のスラストジャッキ24で前胴シールド1を推進させ
つつカッタヘッド5を回転させることにより各ローラビ
ット装置37のローラビット37aで岩を圧砕し、この
圧砕した岩(ズリ)をスクレーパ38,39により掻き
取り集めて土砂取り込み口(スリット)41を介しカッ
タヘッド5後方の前記カッタチャンバ6内に取り込み、
前記の土砂ホッパ7に投入するようになっている。
As shown in FIG. 2, the cutter head 5 is of a so-called face plate type having no gap except for a sediment intake port which will be described later when viewed from the front.
(11 in this example), a roller bit device 37, a face scraper 38 and a side scraper 39 for taking in crushed pieces, and a regulating plate 40 for limiting the size of the taken-in pieces when taking in crushed pieces. . The cutter head 5 is of a so-called peripheral support type (drum type) that is supported by the cutter head support mechanism 11 at an intermediate portion between the radial center portion and the outer peripheral portion. The rock is crushed by the roller bit 37a of each roller bit device 37 by rotating the cutter head 5 while the front body shield 1 is propelled by the thrust jack 24, and the crushed rock (slip) is scraped by the scraper 38, It is scraped and collected by 39 and is taken into the cutter chamber 6 behind the cutter head 5 through a sediment intake port (slit) 41,
The earth and sand hopper 7 is charged.

【0036】前記の流送設備は、前胴シールド1、中胴
内シールド2A、及び後胴シールド3の下部に延設され
た、前記排泥管8、送水管41、及び還流管42を備え
ている。すなわち、地上側の送水設備から送られた水は
送水管41を介して土砂ホッパ7内へ供給される。土砂
ホッパ7内はこの送水管41を介した水及び還流管42
から戻された水(後述)によって作業中は常時ほぼ満水
状態となっており、この水中に上記のように取り込まれ
た掘削土砂が順次投入される。投入された掘削土砂は水
と共に排泥管8内を後方へ送られるが、排泥管8の途中
に設けられたクラッシャ(図示せず)によって、所定の
大きさに砕かれる。その後、排泥管8のさらに後方に設
けられた分流器(図示せず)によって、それまで送られ
てきた掘削土砂及び水の混合体のうち、水成分の一部が
分流され、還流管42を介して再び前記土砂ホッパ7へ
と戻される。還流管42によって水成分の一部が分流し
た掘削土砂及び水の混合体は、分流器を境に小径となっ
た排泥管8内をさらに後方へ(地上側へ)と導かれ、排
出される。
The above-mentioned flow-in facility includes the above-mentioned drainage pipe 8, water supply pipe 41, and return pipe 42 extending below the front body shield 1, the middle body inner shield 2A, and the rear body shield 3. ing. That is, the water sent from the water supply equipment on the ground side is supplied into the earth and sand hopper 7 through the water supply pipe 41. The inside of the earth and sand hopper 7 contains water and a return pipe 42 through the water pipe 41.
The work (see below) returned from the water is almost always full during the work, and the excavated earth and sand taken in as described above is sequentially put into the water. The injected excavated earth and sand is sent backward in the mud drain pipe 8 together with water, and is crushed to a predetermined size by a crusher (not shown) provided in the middle of the mud pipe 8. Thereafter, a part of a water component of the mixture of excavated earth and sand and water sent up to that point is separated by a flow divider (not shown) provided further behind the sludge pipe 8, and the return pipe 42 Is returned to the earth and sand hopper 7 again. The mixture of excavated earth and sand and water in which a part of the water component is diverted by the recirculation pipe 42 is guided further back (to the ground side) through the small-diameter drainage pipe 8 with the diverter as a boundary, and is discharged. You.

【0037】なお、43は、カッタビット交換や機器の
メンテナンスため排泥管8及び還流管42の上部に配置
された歩廊である。
Reference numeral 43 denotes a walkway arranged above the drainage pipe 8 and the return pipe 42 for cutter bit replacement and equipment maintenance.

【0038】上記において、本実施の形態の要部は、掘
削行程及びその後の盛替工程において、前記のカッタ駆
動装置10の油圧モータ、フロントグリッパジャッキ1
2aの油圧シリンダ、スラストジャッキ24の油圧シリ
ンダ、及びメイングリッパジャッキ32aの油圧シリン
ダの動作を制御する手順にある。前記のトンネル掘削機
に設けられたこれら油圧アクチュエータを含む油圧駆動
装置の油圧回路図を図7に示す。
In the above, the main part of this embodiment is that the hydraulic motor of the cutter driving device 10 and the front gripper jack 1 are used in the excavation process and the subsequent refilling process.
The procedure is to control the operations of the hydraulic cylinder 2a, the hydraulic cylinder of the thrust jack 24, and the hydraulic cylinder of the main gripper jack 32a. FIG. 7 shows a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive device including these hydraulic actuators provided in the tunnel excavator.

【0039】図7において、この油圧駆動装置は、エン
ジン44と、このエンジン44によって駆動される2つ
の油圧ポンプ45a,45bと、これら油圧ポンプ45
a,45bから吐出される圧油がそれぞれ供給される油
圧モータ46及び油圧シリンダ47,48,49と、油
圧ポンプ45aから油圧モータ46に供給される圧油の
方向及び流量を制御するコントロールバルブ50と、油
圧ポンプ45bから油圧シリンダ47,48,49に供
給される圧油の方向及び流量をそれぞれ制御するコント
ロールバルブ51,52,53と、油圧ポンプ45a,
45bの吐出管路から分岐した管路に設けられ、各ポン
プ吐出圧の最大値を規定するリリーフ弁54a,54b
と、コントローラ55とを有している。
In FIG. 7, the hydraulic drive system comprises an engine 44, two hydraulic pumps 45a and 45b driven by the engine 44,
a and 45b, respectively, and a control valve 50 for controlling the direction and flow rate of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 45a to the hydraulic motor 46. Control valves 51, 52, and 53 for controlling the direction and flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 45b to the hydraulic cylinders 47, 48, and 49, respectively;
Relief valves 54a, 54b provided in pipes branched from the discharge pipe 45b and defining the maximum value of each pump discharge pressure.
And a controller 55.

【0040】前記油圧モータ46は、前述した、カッタ
駆動装置10に設けられて前記カッタヘッド5を回転駆
動するカッタ駆動用油圧モータである。また、前記油圧
シリンダ47〜49は、前記フロントグリッパジャッキ
12aを伸縮させるフロントグリッパ用油圧シリンダ4
7と、前記スラストジャッキ24を伸縮させるスラスト
ジャッキ用油圧シリンダ48と、前記メイングリッパジ
ャッキ32aを伸縮させるメイングリッパ用油圧シリン
ダ49とから構成されている。
The hydraulic motor 46 is a cutter driving hydraulic motor provided in the cutter driving device 10 for driving the cutter head 5 to rotate. The hydraulic cylinders 47 to 49 are provided with a front gripper hydraulic cylinder 4 for expanding and contracting the front gripper jack 12a.
7, a thrust jack hydraulic cylinder 48 for expanding and contracting the thrust jack 24, and a main gripper hydraulic cylinder 49 for expanding and contracting the main gripper jack 32a.

【0041】前記コントロールバルブ50〜53は、カ
ッタ駆動用油圧モータ46に接続されたカッタ用コント
ロールバルブ50と、フロントグリッパ用油圧シリンダ
47に接続されたフロントグリッパ用コントロールバル
ブ51と、スラストジャッキ用油圧シリンダ48に接続
されたスラストジャッキ用コントロールバルブ52と、
メイングリッパ用油圧シリンダ49に接続されたメイン
グリッパ用コントロールバルブ53とから構成されてい
る。なお、油圧ポンプ45bからの吐出圧油を導くコン
トロールバルブ51〜53は、互いにパラレルに接続さ
れている。
The control valves 50 to 53 are a cutter control valve 50 connected to a cutter driving hydraulic motor 46, a front gripper control valve 51 connected to a front gripper hydraulic cylinder 47, and a thrust jack hydraulic valve. A thrust jack control valve 52 connected to the cylinder 48;
And a control valve 53 for the main gripper connected to the hydraulic cylinder 49 for the main gripper. The control valves 51 to 53 for guiding the pressure oil discharged from the hydraulic pump 45b are connected in parallel with each other.

【0042】また、これらコントロールバルブ50〜5
3は、ソレノイドを備えた電磁弁50a,50b、電磁
弁51a,51b、電磁弁52a,52b、電磁弁53
a,53bをそれぞれ備えており、コントローラ55か
らの制御信号(駆動電流)が、各電磁弁に入力される
と、対応するソレノイドが励磁され、スプールが切り換
えられるようになっている。
The control valves 50 to 5
3 is a solenoid valve provided with a solenoid 50a, 50b, a solenoid valve 51a, 51b, a solenoid valve 52a, 52b, a solenoid valve 53
a and 53b. When a control signal (drive current) from the controller 55 is input to each solenoid valve, the corresponding solenoid is excited and the spool is switched.

【0043】すなわち、カッタ用コントロールバルブ5
0は、電磁弁50a(又は電磁弁50b、以下、かっこ
内の対応関係同じ)のソレノイドへ制御信号Sca(又は
Scb)が入力されると図7中右側位置(又は左側位置)
に切り換えられ、圧油供給管路55a(又は55b)を
ポンプ吐出管路に連通させて油圧ポンプ45aからの圧
油をカッタ駆動用油圧モータ46に導き、カッタ駆動用
油圧モータ46を順方向(又は逆方向)に駆動する。そ
して、制御信号Sca(又はScb)の駆動電流値が0にな
ると、ばね50c,50dの復元力で図7に示す中立位
置に復帰し、圧油供給管路55a,55b内をタンク圧
としてカッタ駆動用油圧モータ46を停止させるように
なっている。
That is, the control valve 5 for the cutter
When the control signal Sca (or Scb) is input to the solenoid of the solenoid valve 50a (or the solenoid valve 50b, hereinafter the same relationship in parentheses), 0 indicates the right position (or left position) in FIG.
The hydraulic oil supply pipe 55a (or 55b) is communicated with the pump discharge pipe to guide the pressure oil from the hydraulic pump 45a to the cutter driving hydraulic motor 46, and the cutter driving hydraulic motor 46 is moved forward ( Or in the opposite direction). When the drive current value of the control signal Sca (or Scb) becomes 0, the spring returns to the neutral position shown in FIG. 7 by the restoring force of the springs 50c and 50d. The drive hydraulic motor 46 is stopped.

【0044】一方、フロントグリッパ用コントロールバ
ルブ51は、電磁弁51a(又は電磁弁51b)のソレ
ノイドへ制御信号Sfa(又はSfb)が入力されると図7
中右側位置(又は左側位置)に切り換えられ、圧油供給
管路56a(又は56b)をポンプ吐出管路に連通させ
て油圧ポンプ45bからの圧油をフロントグリッパ用油
圧シリンダ47のボトム側油室47a(又はロッド側油
室47b)に導き、そのフロントグリッパ用油圧シリン
ダ47を伸長(又は収縮)させる。そして、制御信号S
fa(又はSfb)の駆動電流値が0になると、ばね51
c,51dの復元力で図7に示す中立位置に復帰し、圧
油供給管路56a,56b内をタンク圧とするようにな
っている。
On the other hand, when the control signal Sfa (or Sfb) is input to the solenoid of the solenoid valve 51a (or the solenoid valve 51b), the control valve 51 for the front gripper will be described with reference to FIG.
The position is switched to the middle right position (or the left position), and the pressure oil supply pipe 56a (or 56b) communicates with the pump discharge pipe so that the pressure oil from the hydraulic pump 45b is moved to the bottom side oil chamber of the front gripper hydraulic cylinder 47. 47a (or the rod-side oil chamber 47b) to extend (or contract) the front gripper hydraulic cylinder 47. And the control signal S
When the drive current value of fa (or Sfb) becomes zero, the spring 51
With the restoring force of c and 51d, it returns to the neutral position shown in FIG. 7, and the pressure oil supply pipes 56a and 56b are set to the tank pressure.

【0045】また、スラストジャッキ用コントロールバ
ルブ52は、上記同様、電磁弁52a(又は電磁弁52
b)へ制御信号Ssa(又はSsb)が入力されると図7中
右側位置(又は左側位置)に切り換えられ、圧油をスラ
ストジャッキ用油圧シリンダ48のボトム側油室48a
(又はロッド側油室48b)に導いて伸長(又は収縮)
させる。制御信号Ssa(又はSsb)の駆動電流値が0に
なると、ばね52c,52dの復元力で中立位置に復帰
し、圧油供給管路57a,57b内をタンク圧とする。
As described above, the control valve 52 for the thrust jack is connected to the solenoid valve 52a (or the solenoid valve 52).
When the control signal Ssa (or Ssb) is input to (b), the position is switched to the right position (or left position) in FIG. 7, and the pressure oil is supplied to the bottom oil chamber 48a of the thrust jack hydraulic cylinder 48.
(Or rod-side oil chamber 48b) to extend (or contract)
Let it. When the drive current value of the control signal Ssa (or Ssb) becomes zero, the spring 52c, 52d returns to the neutral position by the restoring force, and the pressure oil supply pipes 57a, 57b are set to the tank pressure.

【0046】さらに、メイングリッパ用コントロールバ
ルブ53は、上記同様、電磁弁53a(又は電磁弁53
b)へ制御信号Sma(又はSmb)が入力されると図7中
右側位置(又は左側位置)に切り換えられ、圧油をメイ
ングリッパ用油圧シリンダボトム側油室49a(又はロ
ッド側油室49b)に導いて伸長(又は収縮)させる。
制御信号Sma(又はSmb)の駆動電流値が0になると、
ばね53c,53dの復元力で中立位置に復帰し圧油供
給管路58a,58b内をタンク圧とする。
Further, the control valve 53 for the main gripper is connected to the solenoid valve 53a (or the solenoid valve 53) as described above.
When the control signal Sma (or Smb) is input to b), the position is switched to the right position (or the left position) in FIG. 7, and the pressure oil is supplied to the hydraulic cylinder bottom oil chamber 49a (or the rod oil chamber 49b) for the main gripper hydraulic cylinder. To extend (or shrink).
When the drive current value of the control signal Sma (or Smb) becomes 0,
The springs 53c, 53d return to the neutral position by the restoring force, and the pressure oil supply pipes 58a, 58b are set to the tank pressure.

【0047】なお、上記構成において、中胴内シールド
2Aが特許請求の範囲各項記載の先行胴を構成し、中胴
外シールド2Bが後行胴を構成し、中胴シールド2が分
割構造とされたシールド本体の少なくとも一部を構成す
る。また、後胴シールド3が、地山に把持されるシール
ド本体の後行胴側を構成し、前胴シールド1がシールド
本体の先行胴側を構成し、カッタヘッド5がカッタ部を
構成する。
In the above construction, the inner-body shield 2A constitutes the preceding cylinder described in the claims, the outer-body shield 2B constitutes the following body, and the inner-body shield 2 has a split structure. At least a part of the shield body. Further, the rear trunk shield 3 constitutes a trailing trunk side of the shield body gripped by the ground, the front trunk shield 1 constitutes a leading trunk side of the shield main body, and the cutter head 5 constitutes a cutter part.

【0048】また、カッタ駆動装置10がカッタ部駆動
手段を構成し、フロントグリッパ12が、シールド本体
の先行胴側を地山に把持可能な第1把持手段を構成し、
メイングリッパ32が、シールド本体の後行胴側を地山
に把持可能な第2把持手段を構成し、スラストジャッキ
24が、先行胴と後行胴とを互いに軸方向に摺動させて
遠近させる伸縮駆動手段を構成する。
Further, the cutter driving device 10 constitutes a cutter driving means, and the front gripper 12 constitutes a first gripping means capable of gripping the leading trunk side of the shield body on the ground.
The main gripper 32 constitutes a second gripping means capable of gripping the trailing cylinder side of the shield body on the ground, and the thrust jack 24 slides the leading cylinder and the trailing cylinder in the axial direction to move them closer and farther. The telescopic drive means is constituted.

【0049】次に、上記のように構成したトンネル掘削
機の動作を図8を用いて以下に説明する。
Next, the operation of the tunnel excavator configured as described above will be described with reference to FIG.

【0050】上記構成のトンネル掘削機において、比較
的硬い地質(硬岩層)を掘削する場合には、いわゆる尺
取り掘進を行う。図8は、トンネル掘削機のその尺取り
掘進動作を説明する図であり、図8(a)が掘削工程
を、図8(b)〜(d)が盛替工程を表している。
In the tunnel excavator having the above structure, when excavating relatively hard geology (hard rock layer), so-called excavation is performed. FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the excavating operation of the tunnel excavator. FIG. 8A shows an excavation process, and FIGS. 8B to 8D show a refilling process.

【0051】(1)掘削工程 すなわち、まず、コントローラ55がメイングリッパ用
コントロールバルブ53の電磁弁53aに所定の駆動電
流値の制御信号Sma(図7参照)を出力し、メイングリ
ッパ用油圧シリンダ49を伸長させてメイングリッパ3
2を径方向に伸ばし、岩盤を把持してカッタ回転反力を
とる(図8(a)参照)。このときまた、コントローラ
55はスラストジャッキ用コントロールバルブ52の電
磁弁52aに所定の駆動電流値の制御信号Ssa(図7参
照)を出力し、スラストジャッキ用油圧シリンダ48を
伸長させてスラストジャッキ24を軸方向に伸ばし、前
胴シールド1及び中胴シールド内筒2Aを前方に推進さ
せる(図8(a)参照)。そしてこの状態で、コントロ
ーラ55はさらにカッタ駆動用コントロールバルブ50
の電磁弁50aに所定の駆動電流値の制御信号Sca(図
7参照)を出力し、カッタ駆動用油圧モータ46を順方
向に駆動してカッタヘッド5を回転させ、カッタヘッド
5のローラビット装置37で掘削を行う(図8(a)参
照)。なおこのとき、コントローラ55は、フロントグ
リッパ用コントロールバルブ51の電磁弁51aにも比
較的小さい駆動電流値の制御信号Sfa(図7参照)を出
力し、フロントグリッパ用油圧シリンダ47を若干伸長
させてフロントグリッパ12を岩盤に当接した状態と
し、これによってカッタヘッド5の振動を抑えるように
する。
(1) Excavation Step First, the controller 55 outputs a control signal Sma (see FIG. 7) of a predetermined drive current value to the solenoid valve 53a of the control valve 53 for the main gripper, and the hydraulic cylinder 49 for the main gripper. To extend the main gripper 3
2 is extended in the radial direction, the rock is gripped, and a cutter rotational reaction force is obtained (see FIG. 8A). At this time, the controller 55 also outputs a control signal Ssa (see FIG. 7) having a predetermined drive current value to the solenoid valve 52a of the thrust jack control valve 52, extends the thrust jack hydraulic cylinder 48, and controls the thrust jack 24. Extending in the axial direction, the front body shield 1 and the middle body shield inner cylinder 2A are propelled forward (see FIG. 8A). In this state, the controller 55 further controls the cutter drive control valve 50.
A control signal Sca (see FIG. 7) of a predetermined drive current value is output to the solenoid valve 50a of the above, the cutter driving hydraulic motor 46 is driven in the forward direction to rotate the cutter head 5, and the roller bit device of the cutter head 5 Excavation is performed at 37 (see FIG. 8A). At this time, the controller 55 also outputs a control signal Sfa (see FIG. 7) having a relatively small drive current value to the solenoid valve 51a of the front gripper control valve 51 to slightly extend the front gripper hydraulic cylinder 47. The front gripper 12 is brought into contact with the bedrock, thereby suppressing the vibration of the cutter head 5.

【0052】掘削された土砂は、カッタヘッド5のスク
レーパ38,39でかき集められた後に土砂取り込み口
41からカッタチャンバ6内に取り込まれ、さらに土砂
ホッパ7に投入されて排泥管8によって排土される。
The excavated earth and sand is scraped by the scrapers 38 and 39 of the cutter head 5 and then taken into the cutter chamber 6 from the earth and sand intake port 41, further injected into the earth and sand hopper 7 and discharged by the mud pipe 8. Is done.

【0053】(2)盛替工程 上記のようにして所定距離(通常は、スラストジャッキ
24の1ストローク分の距離)だけ掘削を行った後、い
わゆるトンネル掘削機の盛替を行う。
(2) Replacing Step After excavating a predetermined distance (normally, a distance corresponding to one stroke of the thrust jack 24) as described above, a so-called tunnel excavator is replaced.

【0054】図9は、コントローラ55の実行する盛替
工程の制御フローを示している。この図9において、最
初のステップ100、ステップ110、及びステップ1
20は盛替工程前の上記(1)掘削工程が確かに終了し
たことを確認する手順である。すなわち、ステップ10
0においては、カッタヘッド5がまだ回転中であるかど
うかを判定し、ステップ110においては、メイングリ
ッパ32が伸び状態にあるかどうかを判定し、ステップ
120においては、スラストジャッキ24の上記した伸
び動作(押し動作)が終了したかどうかを判定する。
FIG. 9 shows a control flow of the rearrangement process executed by the controller 55. In FIG. 9, first steps 100, 110, and 1
Reference numeral 20 denotes a procedure for confirming that the (1) excavation step before the refilling step has been completed. That is, step 10
0, it is determined whether or not the cutter head 5 is still rotating, and in step 110, it is determined whether or not the main gripper 32 is in an extended state. In step 120, the extension of the thrust jack 24 is determined. It is determined whether or not the operation (push operation) has been completed.

【0055】具体的には、ステップ100では、カッタ
駆動用コントロールバルブ50の電磁弁50aに対し前
記制御信号Scaを出力しているかどうかを自己チェック
し、ステップ110では、メイングリッパ用コントロー
ルバルブ53の電磁弁53aに対し前記制御信号Smaを
出力しているかどうかを自己チェックする。また、ステ
ップ120では、例えばスラストジャッキ用コントロー
ルバルブ52の電磁弁52aに対し前記制御信号Ssaを
出力した後所定の時間が経過したかどうかを自己チェッ
クしてもよいし、圧油供給管路57a内の負荷圧力検出
手段を設け、その検出圧が所定値以上となったかどうか
をチェックしてもよいし、公知のストロークセンサを設
けてストローク値がそれ以上伸びなくなったかどうかを
チェックしてもよい。
More specifically, in step 100, it is checked whether the control signal Sca has been output to the solenoid valve 50a of the cutter driving control valve 50. In step 110, the control valve 53 for the main gripper is controlled. A self-check is made as to whether the control signal Sma is output to the solenoid valve 53a. In step 120, for example, the self-check may be performed to determine whether or not a predetermined time has elapsed after outputting the control signal Ssa to the solenoid valve 52a of the control valve 52 for the thrust jack. May be provided to check whether the detected pressure is equal to or higher than a predetermined value, or a known stroke sensor may be provided to check whether the stroke value does not further increase. .

【0056】上記ステップ100〜120のうち1つで
も満たされない場合は、ステップ100に戻ってこれら
のステップを繰り返す。ステップ100〜120のすべ
てが満たされた場合は、掘削工程が確かに終了したこと
が確認され、ステップ130に移る。なおこのとき、ス
ラストジャッキ24のストローク値は最大値となってい
る。
If at least one of the above steps 100 to 120 is not satisfied, the process returns to step 100 and repeats these steps. If all of steps 100 to 120 are satisfied, it is confirmed that the excavation process has been completed, and the process proceeds to step 130. At this time, the stroke value of the thrust jack 24 is the maximum value.

【0057】ステップ130においては、コントローラ
55は、フロントグリッパ用コントロールバルブ51の
電磁弁51aへの前記制御信号Sfaの駆動電流値を0と
するとともに電磁弁51bに所定の駆動電流値の制御信
号Sfb(図7参照)を出力し、フロントグリッパ用油圧
シリンダ47を完全に収縮させてフロントグリッパ12
を全縮状態とする(図8(b)参照)。そして、ステッ
プ140において、コントローラ55は、スラストジャ
ッキ用コントロールバルブ52の電磁弁52aへの制御
信号Ssaの駆動電流値を0とするとともに電磁弁52b
に比較的小さい電流値の制御信号Ssb(図7参照)を出
力し、スラストジャッキ用油圧シリンダ48を若干収縮
させてスラストジャッキ24を軸方向に縮め、前胴シー
ルド1及び中胴シールド内筒2Aをわずかに後方に後退
させる(図8(b)参照)。なお、このときの後退量α
[mm]は予め適宜設定しておく。さらに、ステップ1
50において、コントローラ55は、カッタ駆動用コン
トロールバルブ50の電磁弁50aへの制御信号Sca
(図7参照)の駆動電流値を0とし、カッタ駆動用油圧
モータ46の順方向への駆動を停止してカッタヘッド5
を停止させ、カッタヘッド5のローラビット装置37に
よる掘削を停止させる(図8(b)参照)。
In step 130, the controller 55 sets the drive current value of the control signal Sfa to the solenoid valve 51a of the front gripper control valve 51 to 0, and sets the control signal Sfb of a predetermined drive current value to the solenoid valve 51b. (See FIG. 7), the front gripper hydraulic cylinder 47 is completely contracted, and the front gripper 12
In the fully contracted state (see FIG. 8B). Then, in step 140, the controller 55 sets the drive current value of the control signal Ssa to the solenoid valve 52a of the thrust jack control valve 52 to 0, and sets the solenoid valve 52b
, A control signal Ssb (see FIG. 7) having a relatively small current value is output, the thrust jack hydraulic cylinder 48 is slightly contracted to contract the thrust jack 24 in the axial direction, and the front body shield 1 and the middle body shield inner cylinder 2A Slightly backward (see FIG. 8B). At this time, the retreat amount α
[Mm] is appropriately set in advance. Step 1
At 50, the controller 55 sends a control signal Sca to the solenoid valve 50a of the cutter drive control valve 50.
The drive current value of the cutter head 5 (see FIG. 7) is set to 0, the drive of the cutter drive hydraulic motor 46 in the forward direction is stopped, and the cutter head 5 is stopped.
Is stopped, and excavation of the cutter head 5 by the roller bit device 37 is stopped (see FIG. 8B).

【0058】以上のステップ130〜150が本発明の
最も特徴をなす部分であり、従来にはなかった新規な手
順である。これらステップ130〜150が終了した
ら、ステップ160に移る。
The above steps 130 to 150 are the most characteristic part of the present invention, and are a novel procedure which has not been provided in the past. When these steps 130 to 150 are completed, the process proceeds to step 160.

【0059】ステップ160では、コントローラ55
は、フロントグリッパ用コントロールバルブ51の電磁
弁51bへの前記制御信号Sfbの駆動電流値を0とする
とともに、電磁弁51aに所定の駆動電流値の制御信号
Sfa(図7参照)を出力し、フロントグリッパ用油圧シ
リンダ47を伸長させてフロントグリッパ12を伸び状
態として岩盤を把持した状態とする(図8(c)参
照)。そして、ステップ170において、コントローラ
55は、メイングリッパ用コントロールバルブ53の電
磁弁53aへの前記制御信号Smaの駆動電流値を0とす
るとともに、電磁弁53bに所定の駆動電流値の制御信
号Smbを出力し、メイングリッパ用油圧シリンダ49を
収縮させてメイングリッパ32を全縮状態とする(図8
(c)参照)。これにより、トンネル掘削機は岩盤にフ
ロントグリッパ12を介して固定されることとなる。さ
らに、ステップS180において、コントローラ55
は、スラストジャッキ用コントロールバルブ52の電磁
弁52bへの前記制御信号Ssbの駆動電流値を所定値ま
で大きくし、スラストジャッキ用油圧シリンダ48を大
きく収縮させてスラストジャッキ24を全縮状態(スト
ローク値0)とする(図8(c)参照)。これにより、
後胴シールド3及び中胴シールド外筒2Bは、図8
(d)に示すように、先行している前胴シールド1及び
中胴シールド内筒2A側に引き寄せられることとなる。
これにより、図9に示すフローを終了し、盛替工程が終
了する。
At step 160, the controller 55
Sets the drive current value of the control signal Sfb to the solenoid valve 51b of the front gripper control valve 51 to 0, and outputs a control signal Sfa (see FIG. 7) of a predetermined drive current value to the solenoid valve 51a. The front gripper hydraulic cylinder 47 is extended so that the front gripper 12 is extended to hold the rock (see FIG. 8C). Then, in step 170, the controller 55 sets the drive current value of the control signal Sma to the solenoid valve 53a of the main gripper control valve 53 to 0, and sends the control signal Smb of a predetermined drive current value to the solenoid valve 53b. The main gripper 32 is fully contracted by contracting the main gripper hydraulic cylinder 49 (FIG. 8).
(C)). As a result, the tunnel excavator is fixed to the bedrock via the front gripper 12. Further, in step S180, the controller 55
Increases the drive current value of the control signal Ssb to the solenoid valve 52b of the control valve 52 for the thrust jack to a predetermined value, greatly contracts the hydraulic cylinder 48 for the thrust jack, and completely contracts the thrust jack 24 (stroke value). 0) (see FIG. 8C). This allows
The rear body shield 3 and the middle body shield outer cylinder 2B are shown in FIG.
As shown in (d), the front body shield 1 and the middle body shield inner cylinder 2 </ b> A, which are leading, are drawn.
Thereby, the flow shown in FIG. 9 is ended, and the rearrangement process is ended.

【0060】これ以降は、上記の(1)掘削工程及び
(2)盛替工程の動作を交互に繰り返して掘進してい
く。なおこのとき、メイングリッパ32やフロントグリ
ッパ12を操作し適宜反力をとることにより、前胴シー
ルド1と中胴シールド2、又は中胴シールド2と後胴シ
ールド3とのなす角度を変化させ、容易に掘進方向を変
え曲進することができる。
Thereafter, the operations of (1) the excavation step and (2) the refilling step are alternately repeated to perform excavation. At this time, by operating the main gripper 32 and the front gripper 12 and appropriately taking a reaction force, the angle formed between the front body shield 1 and the middle body shield 2 or the middle body shield 2 and the rear body shield 3 is changed. The direction of excavation can be easily changed to turn.

【0061】なお、上記は比較的硬い地質を掘削する場
合を例にとって説明したが、軟弱土層掘削時には通常の
シールド掘進機と同様に使用する。すなわち、特に詳細
な説明を省略するが、後胴シールド3内で順次組み立て
た既設のセグメント33を前記シールドジャッキ34の
反力受けとして用いてカッタヘッド5への推進力を付与
しつつ、カッタヘッド5を回転させて掘削を行ってい
く。これにより、トンネル内の湧水時にもセグメント3
3及びシールド本体4による水密構造によって機全体の
水没を防止できる。
Although the above description has been made taking the case of excavating a relatively hard geological material as an example, when excavating a soft soil layer, it is used in the same manner as a normal shield machine. That is, although the detailed description is omitted, the existing segments 33 sequentially assembled in the rear trunk shield 3 are used as reaction force receivers of the shield jack 34 to apply a propulsive force to the cutter head 5 and to apply the propulsion force to the cutter head 5. Rotate 5 to excavate. As a result, even when the spring in the tunnel,
The submersion of the entire machine can be prevented by the watertight structure of the shield 3 and the shield body 4.

【0062】以上の動作において、ステップ130及び
ステップ140が、先行胴を後行胴に向かって所定距離
だけ後退させる第1工程を構成し、ステップ160〜1
80が、後行胴側の地山への把持を解除するとともにシ
ールド本体の先行胴側を地山に把持し、後行胴を先行胴
に向かって引き寄せる制御を行う第2工程を構成する。
In the above operation, steps 130 and 140 constitute a first step of retreating the preceding cylinder by a predetermined distance toward the succeeding cylinder, and steps 160 to 1
80 constitutes a second step of releasing the grip on the ground on the trailing trunk side, holding the leading trunk side of the shield body on the ground, and controlling the trailing trunk toward the preceding trunk.

【0063】また、上記に応じ、コントローラ55は、
第1工程にて、伸縮駆動手段で先行胴を後行胴に向かっ
て所定距離だけ接近させて後退させ、その後第2工程に
て、第2把持手段による把持を解除するとともに第1把
持手段で先行胴側を地山に把持し、伸縮駆動手段で後行
胴を先行胴に向かって接近させて引き寄せる制御を行う
トンネル掘削機の盛替制御装置を構成するとともに、掘
削工程にて、前記第2把持手段で前記後行胴側を地山に
把持するとともに前記カッタ部駆動手段で前記カッタ部
を回転させつつ、前記伸縮駆動手段で前記先行胴を前記
後行胴から離間させて前進させた後、第1工程にて、伸
縮駆動手段で先行胴を後行胴に向かって所定距離だけ接
近させて後退させ、その後第2工程にて、第2把持手段
による把持を解除するとともに第1把持手段で先行胴側
を地山に把持し、伸縮駆動手段で後行胴を先行胴に向か
って接近させて引き寄せる制御を行う掘削盛替制御手段
をも構成することとなる。
Further, according to the above, the controller 55
In the first step, the leading cylinder is approached to the succeeding cylinder by a predetermined distance by the telescopic drive means and retreated, and then, in the second step, the gripping by the second gripping means is released and the first gripping means is used. A repositioning control device of a tunnel excavator that grips the leading trunk side in the ground and controls the approaching and pulling of the trailing trunk toward the leading trunk by telescopic drive means, and in the excavation step, (2) While the trailing cylinder side is gripped by the ground with the gripping means and the cutter part is rotated by the cutter part driving means, the leading cylinder is separated from the trailing cylinder by the telescopic driving means and advanced. Thereafter, in a first step, the preceding cylinder is moved backward by a predetermined distance toward the following cylinder by the telescopic drive means, and then, in the second step, the gripping by the second gripping means is released and the first gripping is performed. Hold the leading trunk side to the ground by means, And thus also constitute the excavation Morikawa control means for performing control to draw is brought closer toward the trailing cylinders in the preceding cylinder by contraction drive means.

【0064】以上説明したように、本実施の形態におい
ては、盛替工程において、図9に示すステップ160〜
180で中胴外シールド2B及び後胴シールド3を先行
する中胴内シールド2A及び前胴シールド1に向かって
引き寄せる前に、予めステップ130及びステップ14
0で先行する中胴内シールド2A及び前胴シールド1を
若干後退させておくことにより、シールド本体4の最前
方側に設けられるカッタヘッド5を地山から少し後退さ
せておくことができる。これにより、地山の土砂の一部
がカッタヘッド5側へ崩れ落ちたとしても、その崩壊土
砂を後退したカッタヘッド5の前方空間にとどめ、カッ
タヘッド5にほとんど降りかからないようにすることが
できる。したがって、ステップ180の終了後に次の掘
削工程を再開すべくカッタヘッド5を回転開始させたと
きにも、カッタヘッド5に備えられるローラビット装置
37に過大な負荷を与えることはないので、ビット37
aの摩耗や部分的な破損を防止して耐久性を向上でき、
掘進施工における効率を向上することができる。
As described above, in the present embodiment, in the rearrangement process, steps 160 to 160 shown in FIG.
Before drawing the middle and outer shields 2B and 3 toward the preceding inner and lower body shields 2A and 1 at 180, steps 130 and 14 are performed in advance.
By slightly retracting the inner-body shield 2A and the front-body shield 1 that precede by 0, the cutter head 5 provided on the forefront side of the shield body 4 can be slightly retracted from the ground. As a result, even if part of the earth and sand of the ground collapses toward the cutter head 5, the collapsed earth and sand can be kept in the space in front of the retreated cutter head 5, and can hardly fall on the cutter head 5. Therefore, even when the cutter head 5 is started to rotate to restart the next excavation process after the end of step 180, no excessive load is applied to the roller bit device 37 provided in the cutter head 5, so that the bit 37 is not applied.
a can prevent abrasion and partial damage to improve durability.
The efficiency in excavation work can be improved.

【0065】そしてこのとき、従来工程に対し新たにス
テップ130〜150が加わることとなるため、作業員
の手動操作で行う場合には操作が煩雑となって操作者の
負担が増大し作業性が低下する可能性があるが、上記し
たように、掘削工程→盛替工程のステップ100〜18
0という流れをコントローラ55による自動制御化する
ことにより、操作者の負担増加及び作業性の低下を防止
することができる。
At this time, steps 130 to 150 are newly added to the conventional process. Therefore, when the operation is performed manually by an operator, the operation becomes complicated, the burden on the operator increases, and the workability is increased. Although it may be reduced, as described above, steps 100 to 18 of the excavation process → replacement process
By automatically controlling the flow of 0 by the controller 55, it is possible to prevent an increase in the burden on the operator and a decrease in workability.

【0066】また、本実施の形態においては、上記ステ
ップ130,140の後のステップ150でカッタヘッ
ド5を停止させる。すなわち、ステップ130,140
における中胴内シールド2A及び前胴シールド1の後退
(言い換えればカッタヘッド5の後退)が終了して中胴
外シールド2B及び後胴シールド3の引き寄せが始まる
まではカッタヘッド5を停止させず回転させたままにし
ておくことにより、上記カッタヘッド5の後退の最中に
地山の土砂の一部がカッタヘッド5側に崩れてきたり、
あるいは崩壊土砂の量が比較的多くカッタヘッド5後退
後にもその崩壊土砂の一部がカッタヘッド5に降りかか
るような事態が生じても、カッタヘッド5の回転でその
崩壊土砂をはね飛ばし、次の掘削工程開始時までに確実
にカッタヘッド5上の土砂を除去しておくことができ
る。したがって、さらに確実にローラビットの耐久性を
向上できる。
In this embodiment, the cutter head 5 is stopped in step 150 after steps 130 and 140 described above. That is, steps 130 and 140
The cutter head 5 is rotated without stopping until the retreat of the inner-body shield 2A and the front-body shield 1 (in other words, the retreat of the cutter head 5) ends and the attraction of the outer-body shield 2B and the rear-body shield 3 starts. By leaving the cutter head 5, a part of the earth and sand of the ground collapses toward the cutter head 5 during the retreat of the cutter head 5,
Alternatively, even if a relatively large amount of collapsing sediment occurs such that a part of the collapsing sediment falls on the cutter head 5 even after the cutter head 5 retreats, the cutter head 5 rotates to splash the collapsing sediment, and The earth and sand on the cutter head 5 can be surely removed before the start of the excavation step. Therefore, the durability of the roller bit can be more reliably improved.

【0067】なお、ローラビットの摩耗や破損を防止し
耐久性を向上するという効果を得る限りにおいては、カ
ッタヘッド5を停止させるステップ150は、必ずしも
上記のようにステップ130,140の後でなくてもよ
く、ステップ130の前でもよい。
The step 150 for stopping the cutter head 5 is not necessarily performed after the steps 130 and 140 as described above, as long as the effect of preventing wear and breakage of the roller bit and improving the durability is obtained. Or before step 130.

【0068】また、上記本発明の一実施の形態において
は、本発明を、前胴シールド1、中胴シールド2、及び
後胴シールド3の3節構造のシールド本体4を備えかつ
中胴シールド2が内シールド2Aと外シールド2Bの二
重筒構造であるトンネル掘削機に適用した場合を例にと
って説明したが、これに限られない。すなわち、互いに
中折れ可能な前胴と後胴の2節構造のシールド本体や、
中折れ構造をもたない単節構造のシールド本体であって
も、それらのうちの一部の胴あるいは胴の一部が互いに
摺動可能な先行胴・後行胴の分割構造で尺取り掘進を行
うものであれば、本発明を適用でき、それらの場合も同
様の効果を得ることは言うまでもない。
Further, in one embodiment of the present invention, the present invention provides a shield body 4 having a three-bar structure of a front body shield 1, a middle body shield 2, and a rear body shield 3. Has been described as an example in which the present invention is applied to a tunnel excavator having a double cylindrical structure of an inner shield 2A and an outer shield 2B, but the present invention is not limited to this. That is, a shield body having a two-bar structure of a front trunk and a rear trunk that can be folded in each other,
Even if the shield body has a single knot structure that does not have a center-bend structure, a part of the body or a part of the body can be slid to and from the leading body and the trailing body. It is needless to say that the present invention can be applied as long as the above is performed.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明によれば、第2工程で後行胴を先
行胴に向かって引き寄せる前に、予め第1工程で先行胴
を所定距離だけ後退させておくので、第2工程の終了後
に次の掘削工程を再開すべくカッタ部を回転させたとき
にも、カッタ部に備えられるローラビットに過大な負荷
を与えることはないので、ローラビットの摩耗や部分的
な破損を防止して耐久性を向上でき、掘進施工における
効率を向上することができる。
According to the present invention, before the subsequent cylinder is drawn toward the preceding cylinder in the second step, the preceding cylinder is retracted by a predetermined distance in the first step, so that the second step is completed. Even when the cutter part is rotated later to restart the next excavation process, since an excessive load is not applied to the roller bit provided in the cutter part, wear and partial damage of the roller bit are prevented. Durability can be improved, and efficiency in excavation work can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態によるトンネル掘削機の
全体構造を表す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing an entire structure of a tunnel excavator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中A方向から見た矢視図である。FIG. 2 is a view as viewed from an arrow A in FIG.

【図3】図1中III−III断面による横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.

【図4】図1中IV−IV断面による横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.

【図5】図1中V−V断面による横断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 1;

【図6】図1中VI−VI断面による横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.

【図7】図1に示したトンネル掘削機に設けられた油圧
アクチュエータを含む油圧駆動装置の油圧回路図であ
る。
7 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive device including a hydraulic actuator provided in the tunnel excavator shown in FIG.

【図8】図1に示したトンネル掘削機の尺取り掘進動作
を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a lengthening excavation operation of the tunnel excavator shown in FIG. 1;

【図9】図7に示したコントローラの実行する盛替工程
の制御フローである。
FIG. 9 is a control flow of a rearrangement process performed by the controller shown in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 前胴シールド(先行胴側) 2 中胴シールド(シールド本体の少なく
とも一部) 2A 中胴内シールド(先行胴) 2B 中胴外シールド(後行胴) 3 後胴シールド(後行胴側) 4 シールド本体 5 カッタヘッド(カッタ部) 10 カッタ駆動装置(カッタ部駆動手段) 12 フロントグリッパ(第1把持手段) 24 スラストジャッキ(伸縮駆動手段) 32 メイングリッパ(第2把持手段) 37a ローラビット 55 コントローラ(盛替制御装置、掘削盛
替制御手段)
Reference Signs List 1 front torso shield (preceding trunk side) 2 middle torso shield (at least part of shield body) 2A inner torso shield (leading trunk) 2B middle torso outer shield (later trunk) 3 rear torso shield (later trunk side) Reference Signs List 4 shield body 5 cutter head (cutter portion) 10 cutter driving device (cutter portion driving means) 12 front gripper (first gripping means) 24 thrust jack (extendable driving means) 32 main gripper (second gripping means) 37a roller bit 55 Controller (replacement control device, excavation refill control means)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シールド本体の少なくとも一部を互いに軸
方向に摺動可能な先行胴と後行胴とを備えた分割構造と
したトンネル掘削機を用い、前記シールド本体の前記後
行胴側を地山に把持するとともにカッタ部を回転させつ
つ前記先行胴を前進させる掘削工程が終了した後に行
う、トンネル掘削機の盛替制御方法において、 前記先行胴を前記後行胴に向かって所定距離だけ後退さ
せる第1工程と、 前記後行胴側の前記地山への把持を解除するとともに前
記シールド本体の前記先行胴側を前記地山に把持し、前
記後行胴を前記先行胴に向かって引き寄せる第2工程と
を有し、 かつ、前記掘削工程が終了した後に前記第1工程を実行
し、この第1工程が終了した後に前記第2工程を実行す
るように自動制御することを特徴とするトンネル掘削機
の盛替制御方法。
1. A tunnel excavator having at least a part of a shield body having a divided structure including a leading body and a trailing body slidable in the axial direction with respect to each other, and using the tunnel body on the trailing body side of the shield body. After the excavation step of advancing the preceding drum while rotating the cutter unit while holding the ground is completed, in the tunnel excavator refill control method, the preceding drum is moved by a predetermined distance toward the following drum. A first step of retreating, releasing the grip of the trailing cylinder side to the ground, holding the leading trunk side of the shield body to the ground, and moving the trailing cylinder toward the leading trunk. A second step of drawing, and automatically executing the first step after the excavation step is completed, and automatically executing the second step after the first step is completed. Tunnel excavator Morikawa control method.
【請求項2】請求項1記載のトンネル掘削機の盛替制御
方法において、前記第1工程が終了した後前記第2工程
を行う前に前記カッタ部を停止させるように自動制御す
ることを特徴とするトンネル掘削機の盛替制御方法。
2. The method according to claim 1, wherein the cutter unit is automatically controlled to stop the cutter unit after the first step is completed and before the second step is performed. Control method of tunnel excavator.
【請求項3】少なくとも一部を、互いに軸方向に摺動可
能な先行胴と後行胴とを備えた分割構造としたシールド
本体と、このシールド本体の最前方側に設けたカッタ部
と、このカッタ部を駆動するカッタ部駆動手段と、前記
シールド本体の前記先行胴側を地山に把持可能な第1把
持手段と、前記シールド本体の前記後行胴側を地山に把
持可能な第2把持手段と、前記先行胴と前記後行胴とを
互いに軸方向に摺動させて遠近させる伸縮駆動手段とを
備えたトンネル掘削機に設けられるトンネル掘削機の盛
替制御装置において、 前記第2把持手段で前記後行胴側を地山に把持するとと
もに前記カッタ部駆動手段で前記カッタ部を回転させつ
つ、前記伸縮駆動手段で前記先行胴を前記後行胴から離
間させて前進させる掘削工程が終了した後、 第1工程にて、前記伸縮駆動手段で前記先行胴を前記後
行胴に向かって所定距離だけ接近させて後退させ、 その後第2工程にて、前記第2把持手段による把持を解
除するとともに前記第1把持手段で前記先行胴側を前記
地山に把持し、前記伸縮駆動手段で前記後行胴を前記先
行胴に向かって接近させて引き寄せる制御を行うことを
特徴とするトンネル掘削機の盛替制御装置。
3. A shield body having a divided structure having a leading body and a trailing body slidable at least partially in the axial direction with each other, a cutter portion provided at the foremost side of the shield body, Cutter unit driving means for driving the cutter unit, first gripping means capable of gripping the leading trunk side of the shield main body at ground level, and first gripping means capable of gripping the trailing trunk side of the shield main body at ground level. (2) In a tunnel excavator refill control device provided in a tunnel excavator provided with: 2 gripping means; and a telescopic driving means for sliding the preceding body and the following body axially relative to each other so as to make them closer and farther apart. (2) Excavation in which the trailing cylinder side is gripped by the ground by the gripping means, and the cutter unit driving means rotates the cutter unit, and the telescopic driving means moves the preceding cylinder away from the trailing cylinder to advance the excavation. After the process is completed, The retractable driving means moves the preceding cylinder closer to the trailing cylinder by a predetermined distance and retreats. Then, in a second step, the gripping by the second gripping means is released and the first cylinder is released. A refilling control of a tunnel excavator, wherein a gripping means grips the leading trunk side to the ground and controls the retractable driving means to draw the trailing trunk closer to the leading trunk. apparatus.
【請求項4】少なくとも一部を、互いに軸方向に摺動可
能な先行胴と後行胴とを備えた分割構造としたシールド
本体と、このシールド本体の最前方側に設けたカッタ部
と、このカッタ部を駆動するカッタ部駆動手段と、前記
シールド本体の前記先行胴側を地山に把持可能な第1把
持手段と、前記シールド本体の前記後行胴側を地山に把
持可能な第2把持手段と、前記先行胴と前記後行胴とを
互いに軸方向に摺動させて遠近させる伸縮駆動手段とを
備えたトンネル掘削機において、 掘削工程にて、前記第2把持手段で前記後行胴側を地山
に把持するとともに前記カッタ部駆動手段で前記カッタ
部を回転させつつ、前記伸縮駆動手段で前記先行胴を前
記後行胴から離間させて前進させた後、第1工程にて、
前記伸縮駆動手段で前記先行胴を前記後行胴に向かって
所定距離だけ接近させて後退させ、その後第2工程に
て、前記第2把持手段による把持を解除するとともに前
記第1把持手段で前記先行胴側を前記地山に把持し、前
記伸縮駆動手段で前記後行胴を前記先行胴に向かって接
近させて引き寄せる制御を行う掘削盛替制御手段を設け
たことを特徴とするトンネル掘削機。
4. A shield body having a divided structure having a leading body and a trailing body slidable at least partially in the axial direction with each other, a cutter portion provided at the forefront side of the shield body, Cutter unit driving means for driving the cutter unit, first gripping means capable of gripping the leading trunk side of the shield main body at ground level, and first gripping means capable of gripping the trailing trunk side of the shield main body at ground level. (2) a tunnel excavator comprising: gripping means; and a telescopic drive means for sliding the leading cylinder and the trailing cylinder axially relative to each other so as to make them closer to each other. While holding the row cylinder side in the ground and rotating the cutter section with the cutter section driving means, the telescopic driving means moves the preceding cylinder away from the following cylinder and advances it, and then proceeds to the first step. hand,
The telescopic drive unit moves the preceding cylinder closer to the trailing cylinder by a predetermined distance and retreats.After that, in a second step, the gripping by the second gripping means is cancelled, and the first gripping means removes the gripping by the first gripping means. A tunnel excavating machine provided with excavation refill control means for holding a leading body side in the ground and controlling the retractable driving means to approach and pull the following body toward the leading body. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017072019A (en) * 2015-10-09 2017-04-13 川崎重工業株式会社 Tunnel excavator and tunnel excavation method

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