JP2002038871A - Tunnel boring machine and tunnel boring method - Google Patents

Tunnel boring machine and tunnel boring method

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JP2002038871A
JP2002038871A JP2000222870A JP2000222870A JP2002038871A JP 2002038871 A JP2002038871 A JP 2002038871A JP 2000222870 A JP2000222870 A JP 2000222870A JP 2000222870 A JP2000222870 A JP 2000222870A JP 2002038871 A JP2002038871 A JP 2002038871A
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Japan
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shield
water
tunnel
cylinder
excavation
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Application number
JP2000222870A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Tsuchiya
清 土屋
Minoru Tayama
稔 田山
Kazunori Ueda
和憲 植田
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tunnel boring machine and a tunnel boring method, enabling a reliable boring operation by preventing the sliding section of a double-cylindrical structure from being clogged with sediment. SOLUTION: In the tunnel boring machine, the intermediate barrel shield 2 of a shield body 4 has the double-cylindrical structure composed of an inner shield 2A and an outer shield 2B, which are mutually slidable, and the shields 2A and 2B are slid for the purpose of excavating a natural ground with a cutter head 5 while expanding/contracting the shield body 4. The sediment is drawn in with water through a suction port 44 from a space P in the vicinity of the sliding section of the shields 2A and 2B.

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進機及びトンネル掘進方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel excavation machine and a tunnel excavation method for performing so-called excavation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、軟弱土層用のトンネル掘進機とし
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と、このカッタ
を回転駆動させるカッタ駆動装置と、このカッタ駆動装
置の回転をカッタに伝える回転伝達機構とを有してい
る。掘進時には、カッタ駆動装置の駆動力でカッタを回
転駆動し、カッタに設けたカッタ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
のセグメントをシールド本体の後部に環状に配設したシ
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、掘削時にカッタへの推
進力を付与するようになっている。そして、軟弱土層を
掘削対象とする場合、カッタの回転反力が小さいため、
シールドジャッキによるセグメント反力のみで対抗でき
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a shield machine as a tunnel machine for a soft soil layer. The shield excavator includes a shield body, a cutter rotatably supported on the front side of the shield body in the excavation direction, and a cutter for excavating the ground, a cutter driving device for rotating and driving the cutter, and a rotation of the cutter driving device. A rotation transmission mechanism for transmitting the rotation to the cutter. During excavation, the cutter is rotationally driven by the driving force of the cutter driving device, and the ground is excavated by a cutter bit provided on the cutter. At this time, the segments are sequentially assembled by the erector provided at the rear part of the shield main body, and the existing segment is used as a reaction force receiver of the shield jack arranged annularly at the rear part of the shield main body to extend the shield jack. As a result, a propulsive force is applied to the cutter during excavation. And when the soft soil layer is targeted for excavation, the rotational reaction force of the cutter is small,
It can be countered only by the segment reaction force by the shield jack.

【0003】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に用いようとする場合、
掘削対象が硬岩となることからカッタの回転反力が大き
くなり、シールドジャッキによるセグメント反力のみで
は対抗できず、したがってそのままでは硬岩掘削には適
用できない。
However, when such a shield machine is to be used for hard rock in a so-called mountain tunnel or the like,
Since the excavation target is hard rock, the rotary reaction force of the cutter becomes large, and cannot be countered only by the segment reaction force by the shield jack, and therefore cannot be applied to hard rock excavation as it is.

【0004】一方、硬岩用のトンネル掘進機としては、
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と、このカッタを回転駆動
させるカッタ駆動装置と、このカッタ駆動装置の回転を
カッタ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。掘進時には、上記シールド掘
進機同様、カッタ駆動装置の駆動力でカッタを回転駆動
し、カッタに設けたカッタ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の回転反力が
大きくなり、カッタ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掘進方向を変え曲進することができ
る。
On the other hand, as a tunnel excavator for hard rock,
Conventionally, there is a tunnel boring machine (TBM). This tunnel boring machine is a cutter that is rotatably supported in the forward direction of the excavation direction and excavates the ground, a cutter driving device that rotationally drives the cutter, a rotation transmission mechanism that transmits the rotation of the cutter driving device to the cutter, And a conveyor for sending excavated earth and sand backward. At the time of excavation, similarly to the shield excavator, the cutter is rotationally driven by the driving force of the cutter driving device, and the ground is excavated by the cutter bit provided on the cutter. And grippers and support legs are provided so as to protrude radially from the cutter and the rotation transmitting mechanism, and the rock is gripped by these to oppose the cutter rotation reaction force. In addition, by operating the gripper and the support leg, the direction of excavation can be changed to make a turn.

【0005】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 a soft soil layer, 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.

【0006】以上のように、従来のトンネル掘進機は、
軟弱土層用と硬岩掘削用とで異なるタイプの掘進機を使
用する必要があり、施工途中で土層が変化する場合に
は、施工における作業効率が低くなると共に、掘進を中
止しなければならない可能性もあった。
As described above, the conventional tunnel machine is
It is necessary to use different types of excavator for soft soil layer and for hard rock excavation, and if the soil layer changes during construction, the work efficiency in construction will be reduced and excavation must be stopped It was not possible.

【0007】そこで、これを解決するために、例えば、
特公昭62−32319号公報に記載のように、シール
ド本体を、前胴、中胴、後胴の3分割構造とするととも
に、中胴を互いに摺動可能な内筒及び外筒からなる二重
筒構造とし、それら内筒及び外筒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(詳細には中胴)を伸
縮可能としたトンネル掘進機が提唱されている。
[0007] To solve this, for example,
As described in JP-B-62-32319, the shield body has a three-part structure including a front body, a middle body, and a rear body, and a double body including an inner cylinder and an outer cylinder that can slide the middle body with each other. There has been proposed a tunnel excavator in which a shield body (more specifically, a middle body) can be extended and contracted by making the inner cylinder and the outer cylinder reciprocate while sliding the inner cylinder and the outer cylinder.

【0008】このトンネル掘進機では、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。
In this tunnel excavator, when excavating a soft soil layer, it is used in the same manner as a conventional shield excavator, and an existing segment is used as a reaction force receiver of a shield jack provided on a rear body to provide a propulsive force to a cutter. I do. Thereby, even when springing in the tunnel, the submersion of the entire machine can be prevented by the watertight structure of the segments and the shield body.

【0009】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回転反力をと
り、後胴と中胴の内筒を接続するスラストジャッキを軸
方向に伸ばし前胴及び中胴内筒を前方に推進させつつ、
カッタで掘削を行う。また上記メイングリッパや前胴に
別途設けたフロントグリッパを操作し適宜反力をとるこ
とにより、容易に掘進方向を変え曲進することができ
る。
When excavating a hard rock layer, it is used similarly to 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 grip the rock and take the cutter rotation reaction force, and the thrust jack connecting the inner cylinder of the rear trunk and the middle trunk is extended in the axial direction. While propelling the front and middle barrels forward,
Excavate with a cutter. In addition, by operating the main gripper and the front gripper separately provided on the front body and appropriately taking a reaction force, it is possible to easily change the excavation direction and turn.

【0010】以上のように、上記従来技術のトンネル掘
進機においては、掘削対象のいかんによらず、いかなる
土層でも掘削可能としている。
As described above, in the above-described conventional tunnel machine, excavation can be performed on any soil layer regardless of the excavation target.

【0011】[0011]

【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.

【0012】すなわち、上述したように、硬岩層掘削時
には、後胴のメイングリッパで岩盤を把持してスラスト
ジャッキで前胴及び中胴内筒を前方に推進させつつカッ
タで掘削を行うが、通常、スラストジャッキの1ストロ
ーク分の掘削を行った後は、カッタを停止する。その
後、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、後胴を引き寄せ前進させる。このように、前胴
及び中胴が先に前進した後に後胴を引き寄せるという手
順を繰り返して掘進していく(いわゆる尺取り掘進)。
That is, as described above, when excavating a hard rock layer, excavation is carried out with a cutter while holding the bedrock with the main gripper of the rear body and pushing the front body and the inner body cylinder forward with the thrust jack. After excavating for one stroke of the thrust jack, the cutter is stopped. Then, the front gripper of the front trunk is extended in the radial direction to grip the rock, and the extended main gripper is contracted. Then, in this state, the rear trunk is pulled forward by contracting the thrust jack. In this way, the procedure of pulling the rear trunk after the front trunk and the middle trunk advance first is repeated to excavate (so-called excavation).

【0013】上記のような尺取り掘進の動作では、二重
筒構造である中胴の内筒と外筒とが互いに摺動による相
対往復運動を繰り返すが、構造上それら内筒と外筒との
外径差によって、その摺動部分(内筒が外筒内に潜り込
みあるいは抜け出してくる入口部分)にはある程度の軸
方向長さをもつ略環状の空間が生じる。そのため、この
空間に地山からの土砂が落下したり、前方側のカッター
掘削土砂の取り残しが堆積しやすいという憾みがある。
[0013] In the above-described excavating operation, the inner cylinder and the outer cylinder of the middle body having the double cylinder structure repeat the relative reciprocating motion by sliding with each other. Due to the difference in outer diameter, a substantially annular space having a certain axial length is generated in the sliding portion (the inlet portion where the inner cylinder enters or exits the outer cylinder). Therefore, there is a regret that the earth and sand from the ground falls into this space, and the leftovers of the cutter excavated earth and sand on the front side are apt to accumulate.

【0014】これら空間の土砂が、掘進作業の進行とと
もに増大して詰まってくると、上記尺取り動作時に徐々
に後胴側を縮めることができなくなり、著しい場合には
掘進の続行が困難となる。特に、掘削対象が硬岩層であ
ることからカッター掘削土砂の取り残しは岩屑であり、
流動性がほとんどなく前記摺動部分にもともと詰まりや
すい上、上記尺取り動作によって押圧されますます固結
してしまう傾向となりやすい。
If the earth and sand in these spaces increases and becomes clogged with the progress of the excavation work, it becomes impossible to gradually shrink the rear trunk side during the above-mentioned measuring operation, and in a remarkable case, it becomes difficult to continue the excavation. . In particular, since the excavation target is a hard rock layer, the residue of the cutter excavation soil is debris,
The sliding portion has almost no fluidity and tends to be clogged in the first place, and tends to be pressed and solidified by the above-mentioned measuring operation.

【0015】本発明の目的は、二重筒構造の摺動部分に
おける土砂詰まりを防止することにより、確実な掘進作
業をすることができるトンネル掘進機を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a tunnel excavator capable of performing a reliable excavation work by preventing earth and sand clogging in a sliding portion of a double cylindrical structure.

【0016】[0016]

【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
互いに摺動可能な内筒及び外筒からなる二重筒構造と
し、それら内筒及び外筒を摺動させて前記シールド本体
を伸縮させながら掘進するトンネル掘進機において、前
記内筒及び外筒の摺動部分近傍に土砂を吸引する吸引手
段を設ける。
(1) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides at least a part of a shield main body having a double cylinder structure comprising an inner cylinder and an outer cylinder which are slidable with each other. In a tunnel excavator which excavates while sliding an inner cylinder and an outer cylinder to expand and contract the shield main body, suction means is provided near a sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder for sucking earth and sand.

【0017】二重筒構造の内筒及び外筒を摺動させるこ
とでシールド本体を伸縮させつつカッタで地山を掘削す
るいわゆる尺取り掘進を行う場合、それら内筒と外筒と
の外径差によってその摺動部分に形成される略環状の空
間に、地山からの土砂が落下したり、前方側のカッター
掘削土砂の取り残しが堆積しやすい。そこで、本発明に
おいては、吸引手段を設けてこの土砂を水とともに摺動
部分近傍から吸引し順次除去することにより、掘進作業
の進行とともにそれら土砂が増大して詰まりが生じるの
を防止できる。したがって、確実な掘進作業を行うこと
ができる。
When a so-called excavation is performed in which the shield body is extensible by sliding the inner cylinder and the outer cylinder having a double cylinder structure to excavate the ground with a cutter, the outer diameter of the inner cylinder and the outer cylinder is determined. The difference tends to cause earth and sand from the ground to fall into the substantially annular space formed in the sliding portion, and the leftover of the cutter excavated earth and sand on the front side to easily accumulate. Therefore, in the present invention, by providing the suction means and sucking the earth and sand together with water from near the sliding portion and sequentially removing the earth and sand, it is possible to prevent the earth and sand from increasing and clogging as the excavation work proceeds. Therefore, reliable excavation work can be performed.

【0018】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記摺動部分近傍に注水を行う注水手段を設ける。
(2) In the above (1), preferably,
Water injection means for injecting water is provided near the sliding portion.

【0019】これにより、注水手段から吸引手段へと流
れる水の流動を生起することができるので、より円滑か
つ効率的に摺動部分近傍から土砂を水と共に除去するこ
とができる。
Thus, the flow of water flowing from the water injection means to the suction means can be generated, so that the earth and sand can be removed more smoothly and efficiently from the vicinity of the sliding portion together with the water.

【0020】(3)上記(1)又は(2)において、ま
た好ましくは、前記シールド本体は複数個の胴部に分割
され、それら複数個の胴部のうちの1つが前記二重筒構
造となっている。
(3) In the above (1) or (2), preferably, the shield main body is divided into a plurality of body portions, and one of the plurality of body portions has the double cylinder structure. Has become.

【0021】(4)上記(1)〜(3)のいずれか1つ
において、また好ましくは、前記吸引手段は、前記シー
ルド本体の下部に設けた吸引口を備えている。
(4) In any one of the above (1) to (3), preferably, the suction means includes a suction port provided at a lower portion of the shield main body.

【0022】(5)上記(1)〜(3)のいずれか1つ
において、また好ましくは、前記内筒及び外筒の摺動部
分のうち少なくとも周方向一部を覆うカバーを設ける。
(5) In any one of the above (1) to (3), preferably, a cover is provided to cover at least a part of a sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder in a circumferential direction.

【0023】これにより、掘進作業の進行と共に尺取り
掘進の妨げとなる要因の1つである地山から摺動部分へ
の土砂落下を低減できるので、さらに確実な尺取り掘進
を確保できる。
As a result, it is possible to reduce the drop of earth and sand from the ground to the sliding portion, which is one of the factors that hinder the progress of the excavation as the excavation work progresses, so that a more reliable excavation can be ensured.

【0024】(6)シールド本体の少なくとも一部を互
いに摺動可能な内筒及び外筒からなる二重筒構造とし、
それら内筒及び外筒を摺動させて前記シールド本体を伸
縮させながら掘進するトンネル掘進方法において、前記
内筒及び外筒の摺動部分近傍に注水を行いながら、該摺
動部分近傍から掘削土砂を水とともに吸引する。
(6) At least a part of the shield main body has a double cylinder structure including an inner cylinder and an outer cylinder which can slide with each other,
In a tunnel digging method in which the inner cylinder and the outer cylinder are slid to extend the shield body while expanding and contracting, the tunnel is excavated from the vicinity of the sliding part while the water is injected near the sliding part of the inner cylinder and the outer cylinder. With water.

【0025】(7)シールド本体の少なくとも一部を互
いに摺動可能な内筒及び外筒からなる二重筒構造とし、
それら内筒及び外筒を摺動させて前記シールド本体を伸
縮させながら掘進するトンネル掘進方法において、前記
内筒及び外筒の摺動部分近傍に注水を行って該注水を停
止した後、該摺動部分近傍から掘削土砂を水とともに吸
引する。
(7) At least a part of the shield main body has a double cylinder structure including an inner cylinder and an outer cylinder slidable with each other,
In the tunnel digging method of digging while sliding the inner cylinder and the outer cylinder to expand and contract the shield main body, water is injected near the sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder to stop the water injection, and then the sliding is performed. The excavated soil is sucked together with water from near the moving part.

【0026】[0026]

【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.

【0027】図1は、本実施の形態によるトンネル掘進
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 machine 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.

【0028】これら図1〜図6において、このトンネル
掘進機は、該トンネル掘進機の胴体であり、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を回転駆動するカッタ駆動装置(例えば油圧
モータや電動モータ)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。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を引き寄せるための反力をとるための
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、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。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。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。
In FIGS. 1 to 6, the tunnel excavator is a body of the tunnel excavator, and has a front body shield 1 and a middle body shield 1 for enabling the below-described excavation and middle folding operations. 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. 7, a partition wall (bulk head) 9 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 cutter driving device (for example, hydraulic pressure) for rotating the cutter head 5 A motor or an electric motor) 10 and a cutter head supporting mechanism (including a gear box) that is attached to the partition wall 9 and supports the cutter head 5 and transmits the driving force from the cutter driving device 10 to the cutter head 5. 11 are provided. 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 to be described later. As shown in detail in FIG. 3, the front gripper 12 is provided at a total of four locations, two locations above and below the front fuselage shield 1. The front gripper jack 12a is extended to grip the substantially cylindrical gripper shoe 12b. By protruding the shield 1 in the radial direction, the ground is grasped, and the above-mentioned rear trunk shield 3 can be attracted, the vibration of the cutter head 5 can be suppressed, and the excavation direction can be controlled. The middle shield 2
Is an inner shield (inner cylinder) 2A slidable in the axial direction with respect to each other.
The outer shield (outer cylinder) 2B has a double cylinder structure, and the inner shield 2A and the outer shield 2B are slid to expand and contract the middle body shield 2 (in other words, the entire shield body 4) in the axial direction. It is possible. 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. Further, 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 middle folding mechanism 14 for connecting them rotatably 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).

【0029】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 two upper and lower portions on the rear side of the front torso shield 1, and these upper and lower brackets 17 and the upper and lower brackets 18 fixed to the inner-body inner shield partition 13 are vertically connected. The pins 19 are rotatably connected to each other. At this time, the partition 9 of the front trunk 1 and the partition 13 of the inner shield 2A are formed.
And a plurality of (e.g., left-right 1: 2) half-fold jacks 20 are provided between the left and right middle-fold jacks 20.
The front body shield 1 and the middle body shield 2 are bent via the middle bending mechanism 14 (by making a stroke difference between left and right), and the excavation direction can be changed by changing the angle between them. It has become. In addition,
Keys 21 on the left and right inside shield 2A
(See FIG. 4), the guide groove 22 (the same) of the key 21 is provided in the middle body outer shield 2B, and the movement of the middle body inner shield 2A in the left-right direction and the up-down direction is regulated. Middle outer shield 2B guided by key 21
Slides freely in the front-rear direction. Thereby, at the time of the below-mentioned excavation excavation operation, the outer middle trunk shield 2B smoothly follows the preceding inner trunk shield 2A.

【0030】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、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13、中折れジャッキ20、及び前胴隔壁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。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2B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2A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。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、グリッパジャッキ3
2a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 shield partition 13 in the middle trunk,
A plurality of (for example, two to four on the left and right) thrust jacks 24 are provided between the rear trunk shield 3 and a partition wall 23 provided at a front portion thereof. By extending these thrust jacks 24, the reaction force is transmitted through the inner trunk shield partition 13, the middle folding jack 20, and the front trunk partition 9,
The cutter head 5 is provided as a propulsive force. The middle folding mechanism 25 similar to the above-described middle folding mechanism 14 is also provided between the middle outer trunk shield 2B and the rear trunk shield 3.
Is provided. That is, the sliding portion 26 is provided at the end of the middle outer shield 2B on the side of the rear body shield 3, and a substantially ring-shaped seal member 27a is provided between the sliding portion 26 and the front end of the rear body shield 3. A seal portion 27 is provided. The upper and lower brackets 28 fixed to the rear trunk shield 3 and the upper and lower brackets 30 fixed to the partition wall 29 provided on the middle outer shield 2B 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 almost the entire circumference of the outer shield 2B (excluding the range of the central angle of 90 degrees around the lowest point) is covered so as to cover the sliding portion between the inner shield 2A and the outer shield 2B. A thin cylindrical earth and sand cover 2Ba (see FIG. 4) is provided;
By doing so, it is taken into consideration that earth and sand fall between the inner-body shield 2A and the outer-body shield 2B during excavation and do not enter the sliding portions thereof. Further, the rear trunk shield 3 is provided with a main gripper 32 for taking a rotational reaction force 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.
2a, the gripper shoe 32b of a substantially rectangular shape (bowed side) protrudes in the radial direction of the rear trunk shield 3 to hold the ground (rock) while suppressing the ground pressure so as not to damage the ground. It takes a rotational reaction force.
In the rear trunk shield 3, there is provided a shield jack 34 which is used when a segment 33 is assembled and a propulsion reaction force is obtained (described later) in the same manner as a normal shield machine when rock properties are poor. 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.

【0031】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, and 36b are provided below the rear trunk shield 3 for the purpose of adjusting the horizontal height (level).
36c is provided.

【0032】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
ッターヘッド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 to 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) which is supported by the cutter head support mechanism 11 at an intermediate portion between a radial center portion and an outer peripheral portion. And
The rock is crushed by the 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 is scraped by the scrapers 38 and 39. The collected soil is taken into the cutter chamber 6 behind the cutter head 5 through a soil / sand intake port (slit) 41 and is put into the earth / sand hopper 7.

【0033】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, which extend 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.

【0034】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.

【0035】上記において、本実施の形態の要部は、前
記した前胴シールド1と中胴内シールド2Aとを連結す
る中折れ機構14の近傍に位置する、中胴外シールド2
Bと中胴内シールド2Aとの摺動部分近傍の構造にあ
る。この摺動部分近傍の詳細構造を表す図1中VII−VII
断面による横断面図を図7に、図1中B部拡大図を図8
に示す。
In the above description, the main part of the present embodiment is that the middle outer shield 2 is located near the center folding mechanism 14 for connecting the front body shield 1 and the inner middle shield 2A.
B and the structure in the vicinity of the sliding portion between the middle trunk inner shield 2A. VII-VII in FIG. 1 showing a detailed structure near the sliding portion.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the section, and FIG.
Shown in

【0036】これら図7及び図8において、中胴内シー
ルド2Aの前部の隔壁13の下部に、ほぼ同じ高さに吸
引口44及び注水口(図示せず)が設けられている。
In FIGS. 7 and 8, a suction port 44 and a water injection port (not shown) are provided at substantially the same height below the partition wall 13 at the front of the inner shield 2A.

【0037】吸引口44の前方側部分44aにはネジ山
が形成されており、このネジ山にネジ継手45の一方側
がねじ込まれ固定されている。そして、このネジ継手4
5の他方側には例えばホースからなる吸引管路46の一
方側が接続されており、さらにこの吸引管路46の他方
側には、モータ47によって駆動される吸引ポンプ48
が接続され、吸引口44から土砂を水と共に吸い込み、
タンク49へ排出するようになっている。
A thread is formed in a front portion 44a of the suction port 44, and one side of a threaded joint 45 is screwed and fixed to the thread. And this screw joint 4
5 is connected to one side of a suction line 46 made of, for example, a hose, and the other side of the suction line 46 is connected to a suction pump 48 driven by a motor 47.
Is connected, sucks earth and sand together with water from the suction port 44,
The liquid is discharged to a tank 49.

【0038】なお、特に詳細な図示を省略するが、注水
口側も上記とほぼ同様の構成となっており、注水口の前
方側部分のネジ山にネジ継手50の一方側がねじ込まれ
て固定され、ネジ継手50の他方側に接続された注水管
路に、モータによって駆動される注水ポンプが接続さ
れ、注水口から注水を行うようになっている。
Although not shown in detail, the water inlet side has substantially the same structure as described above, and one side of the threaded joint 50 is screwed into a thread at the front part of the water inlet and fixed. A water supply pump driven by a motor is connected to a water supply pipe connected to the other side of the threaded joint 50, and water is supplied from a water supply port.

【0039】なお、上記構成において、カッタヘッド5
がカッタを構成し、吸引口44、ネジ継手45、吸引管
路46、吸引ポンプ48、モータ47、及びタンク49
が、内筒及び外筒の摺動部分近傍から土砂を水とともに
吸引する吸引手段を構成し、上記の注水口、ネジ継手5
0、注水管路、注水ポンプ、及びモータが、摺動部分近
傍に注水を行う注水手段を構成する。また、土砂よけカ
バー2Baが、内筒及び外筒の摺動部分のうち少なくと
も周方向一部を覆うカバーを構成する。
In the above configuration, the cutter head 5
Constitutes a cutter, a suction port 44, a screw joint 45, a suction conduit 46, a suction pump 48, a motor 47, and a tank 49.
Constitutes suction means for sucking earth and sand together with water from near the sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder.
0, a water injection pipe, a water injection pump, and a motor constitute water injection means for injecting water near the sliding portion. The earth and sand cover 2Ba constitutes a cover that covers at least a part of the sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder in the circumferential direction.

【0040】次に、上記のトンネル掘進機の動作及び作
用を以下に説明する。
Next, the operation and operation of the tunnel excavator will be described below.

【0041】上記構成のトンネル掘進機において、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。
In the tunnel excavator having the above configuration, when excavating relatively hard geology (hard rock layer), so-called excavation excavation is performed.

【0042】すなわち、図9(a)に示すように、後胴
シールド3に設けたメイングリッパ32を径方向に伸ば
して岩盤を把持してカッタ回転反力をとり、かつ後胴シ
ールド3と中胴シールド内筒2Aを接続するスラストジ
ャッキ24を軸方向に伸ばして前胴シールド1及び中胴
シールド内筒2Aを前方に推進させつつ、カッタ駆動装
置10でカッタヘッド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。このとき、フロン
トグリッパ12を若干伸ばして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。
That is, as shown in FIG. 9 (a), the main gripper 32 provided on the rear trunk shield 3 is extended in the radial direction to grip the rock to take a cutter rotation reaction force, and to interlock with the rear trunk shield 3. The cutter head 5 is rotated by the cutter driving device 10 while the thrust jack 24 connecting the body shield inner cylinder 2A is extended in the axial direction and the front body shield 1 and the middle body shield inner cylinder 2A are propelled forward, and the cutter head 5 is rotated. Is excavated by the roller bit device 37 of FIG. At this time, the front gripper 12 is slightly extended so as to be in contact with the rock, so that the vibration of the cutter head 5 is suppressed.

【0043】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.

【0044】このようにして所定距離(例えばスラスト
ジャッキ24の1ストローク分の距離)だけ掘削を行っ
た後カッタヘッド5を停止し、図9(b)に示すよう
に、フロントグリッパ12をさらに伸ばして岩盤を把持
した状態とするとともにメイングリッパ32を全縮状態
とする。これにより、トンネル掘進機は岩盤にフロント
グリッパ32を介して固定されることとなる。そして、
スラストジャッキ24を縮めることにより、後胴シール
ド3及び中胴シールド外筒2Bを先行している前胴シー
ルド1及び中胴シールド内筒2A側に引き寄せる(図9
(c)参照)。以降は、上記の動作を繰り返して掘進し
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。上記のようにトンネル掘
進機で尺取り掘進を行っていくとき、上述したように、
二重筒構造の中胴シールド2においては、その内筒2A
及び外筒2Bを互いに軸方向に摺動させることで中胴シ
ールド2を伸縮させるため、それら内筒2Aと外筒2B
との外径差によってその摺動部分近傍に形成される略環
状の空間P(図1及び図8参照)の下部に、地山からの
土砂が崩れて落下したり、前方側のカッターヘッド5の
掘削土砂の取り残し(岩屑)が堆積しやすい。この空間
P下部の土砂が、掘進作業の進行とともに増大して詰ま
ってくると、上記尺取り動作時に徐々に中胴シールド外
筒2B及び後胴シールド3を引き寄せることができなく
なり、著しい場合には掘進の続行が困難となる。特に、
掘削対象が硬岩層であることからカッター掘削土砂の取
り残しは岩屑であるため、流動性がほとんどなく前記摺
動部分にもともと詰まりやすい上、上記尺取り動作によ
って押圧されますます固結してしまう傾向となりやす
い。
After digging a predetermined distance (for example, one stroke of the thrust jack 24) in this way, the cutter head 5 is stopped, and the front gripper 12 is further extended as shown in FIG. 9B. In this state, the rock is held, and the main gripper 32 is fully contracted. Thus, the tunnel machine is fixed to the bedrock through the front gripper 32. And
By shrinking the thrust jack 24, the rear body shield 3 and the middle body shield outer cylinder 2B are drawn to the front body shield 1 and the middle body shield inner cylinder 2A that are ahead (FIG. 9).
(C)). Thereafter, the above operation is repeated to dig. 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. When performing the excavation with a tunnel excavator as described above, as described above,
In the middle-body shield 2 of the double-cylinder structure, the inner cylinder 2A
In order to extend and contract the middle body shield 2 by sliding the outer cylinder 2B and the outer cylinder 2B in the axial direction, the inner cylinder 2A and the outer cylinder 2B
The earth and sand from the ground collapses and falls into the lower part of the substantially annular space P (see FIGS. 1 and 8) formed near the sliding portion due to the difference in outer diameter from the front side. Excavation earth and sand (debris) easily accumulates. If the earth and sand in the lower part of the space P increases and becomes clogged with the progress of the excavation work, the middle body shield outer cylinder 2B and the rear body shield 3 cannot be gradually drawn during the above-mentioned measuring operation. Continuation of excavation becomes difficult. In particular,
Since the excavation target is a hard rock layer, the residue of the cutter excavation soil is debris, so there is almost no fluidity and it is easy to clog the sliding part originally, and it is pressed by the above measuring operation and it is further consolidated Tends to be prone.

【0045】そこで、本実施の形態においては、前記の
注水口より注水を行うとともに、吸引口44から吸引を
行うことにより、前記空間Pの下部において前記注水口
から吸引口44へ向かう水の流動を生起し、前記堆積土
砂や岩屑をその流動する水とともに摺動部分近傍から円
滑かつ効率的に導入し、掘進機後部へ順次排出すること
ができる。したがって、掘進作業の進行とともにそれら
土砂が増大して詰まりが生じるのを防止でき、あるいは
土砂詰まりが生じたとしても直ちにそれを除去すること
ができるので、確実な掘進作業を行うことができる。な
おこのとき、注水口より送られる水は空間Pの堆積土砂
をほぐす役目も果たしている。
Therefore, in the present embodiment, water is injected from the water injection port and suction is performed from the suction port 44 so that water flows from the water injection port to the suction port 44 in the lower part of the space P. The sediment and debris can be smoothly and efficiently introduced from the vicinity of the sliding portion together with the flowing water, and can be sequentially discharged to the rear of the excavator. Therefore, it is possible to prevent the earth and sand from increasing and clogging with the progress of the excavation work, or even if the clogging occurs, it can be immediately removed, so that the excavation work can be performed reliably. At this time, the water sent from the water inlet also plays a role of loosening the sediment deposited in the space P.

【0046】さらにこのとき、空間Pの下部以外の大部
分を覆う土砂よけカバー2Baをさらに設けていること
により、掘進作業の進行と共に尺取り掘進の妨げとなる
要因の1つである地山から摺動部分への土砂落下を低減
できるので、さらに確実な掘進作業を行える。
Further, at this time, the earth and sand protection cover 2Ba that covers most of the space P other than the lower portion is further provided, so that the ground excavation is one of the factors that hinder the excavation work as the excavation work proceeds. It is possible to reduce the amount of earth and sand falling from the sliding part to the sliding part, thereby performing more reliable excavation work.

【0047】なお、摺動部分近傍から土砂及び岩屑を除
去し従来構造に比べて確実な尺取り掘進を確保するとい
う効果を得る限りにおいては、上記注水口を含む注水手
段や土砂よけカバー2Baは必ずしも必要でなく、吸引
口44を含む吸引手段のみとしてもよい。但し、逆に、
注水手段のみでは、堆積した土砂または岩屑の行き場所
がないため、前記の土砂詰まりを解消できないことは言
うまでもない。
In addition, as long as the effect of removing earth and sand and debris from the vicinity of the sliding portion and ensuring the secure excavation as compared with the conventional structure can be obtained, a water injection means including the above-described water injection port and a sediment protection cover can be used. 2Ba is not necessarily required, and only the suction means including the suction port 44 may be used. However, conversely,
It goes without saying that the above-mentioned clogging of soil cannot be eliminated by the water injection means alone since there is no place for the accumulated earth and sand or debris to go.

【0048】また、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33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。また、上記本発明の一実施の形態におい
ては、図7を用いて前述したように、中胴内シールド2
Aの前部の隔壁13の下部に、ほぼ同じ高さに吸引口4
4及び注水口(図示せず)をそれぞれ1つずつ設けた
が、これに限られず、それぞれ複数個設けてもよい。こ
のような変形例を図10に示す。
Although the above description has been made taking the case of excavating relatively hard geology as an example, when excavating a soft soil layer, it is used in the same manner as a normal shield machine. That is, although a detailed description is omitted, the existing segments 33 sequentially assembled by 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 propulsive force to the cutter head 5. Rotate to excavate.
Thus, even when springing in the tunnel, the watertight structure of the segments 33 and the shield body 4 can prevent the entire machine from being submerged. In the embodiment of the present invention, as described above with reference to FIG.
In the lower part of the partition 13 at the front of A, the suction port 4 is almost at the same height.
Although one and four water inlets (not shown) are provided respectively, the invention is not limited to this, and a plurality of water inlets may be provided. FIG. 10 shows such a modification.

【0049】図10は、この変形例の要部構造を表す、
中胴外シールド2Bと中胴内シールド2Aとの摺動部分
近傍の詳細構造を表す断面図であり、上記本発明の一実
施の形態の図7に相当する図である。図7及び図8と同
等の部分には同一の符号を付している。
FIG. 10 shows the main structure of this modification.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a detailed structure near a sliding portion between a middle-body outer shield 2B and a middle-body inner shield 2A, and is a diagram corresponding to FIG. 7 of the embodiment of the present invention. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals.

【0050】この図10においては、中胴内シールド2
Aの前部の隔壁13の下部に、ほぼ同じ高さに2つの吸
引口44及びこれに接続するネジ継手45を設け、それ
ら2つの吸引口44よりも高い位置に別途2つの注水口
(図示せず)及びこれに接続するネジ継手50を設けて
いる。これら注水用のネジ継手50はさらに注水配管5
1に接続されている。すなわち、この変形例において
は、上方に設けた2つの注水口から注水し、前記空間P
の下部で堆積しようとする前記土砂または岩屑を水によ
って流れ落とし、下方に設けた2つの吸引口44より水
とともに吸い上げる構造となっている。この変形例によ
っても、上記本発明の一実施の形態と同様の効果を得
る。
In FIG. 10, the inner shield 2
A two suction ports 44 and a screw joint 45 connected to the suction ports 44 are provided at substantially the same height in the lower part of the partition wall 13 in the front part of A, and two water injection ports are separately provided at a position higher than the two suction ports 44 (FIG. (Not shown) and a threaded joint 50 connected thereto. These water injection threaded joints 50 are further provided with water injection pipes 5.
1 connected. That is, in this modified example, water is injected from the two water inlets provided above and the space P
The soil and debris to be deposited at the lower part of the water is washed down by water, and is sucked up together with water from two suction ports 44 provided below. According to this modified example, the same effect as in the above-described embodiment of the present invention can be obtained.

【0051】さらに、上記本発明の一実施の形態におい
ては、注水口から注水を行いながら、同時に吸引口44
から吸引を行ったが、これに限られず、最初にまとめて
所定量の注水を行った後に、まとめて所定量の吸引を行
うことも考えられる。そのような変形例を図11により
説明する。
Further, in the above-described embodiment of the present invention, while the water is injected from the water inlet, the suction port 44 is simultaneously opened.
However, the present invention is not limited to this, and it is also conceivable that a predetermined amount of water is collectively injected first and then a predetermined amount of suction is collectively performed. Such a modification will be described with reference to FIG.

【0052】この変形例は、図7における吸引口44
(ネジ継手45の位置に対応)及び注水口(ネジ継手5
0の位置に対応)を最初はいずれも注水口として用いて
注水を行った後、配管の接続関係を切り換えてそれらを
いずれも吸引口として用いて吸引を行うものである。
This modification is different from the suction port 44 shown in FIG.
(Corresponding to the position of the screw joint 45) and the water inlet (screw joint 5)
(Corresponding to the position of 0) is first used as a water injection port to perform water injection, and then the connection relationship of the pipes is switched, and suction is performed using any of them as a suction port.

【0053】すなわち、図11に一部概念的に示すよう
に、この変形例では、中胴内シールド2Aの前部の隔壁
13の下部に、前記吸引口44及び注水口と同様の構造
の2つの吸引・注水口52A,52Bがそれぞれ設けら
れている。吸引・注水口52Aには、バルブ53aを備
えた注水管路53を介し、モータ54によって駆動され
る注水ポンプ55が接続されている。また吸引・注水口
52Bには、バルブ56aを備えた吸引管路56を介
し、モータ57によって駆動される吸引ポンプ58が接
続されている。そしてこのとき、前記注水管路53と前
記吸引管路56とは、バルブ59aを備えた連結管路5
9によって接続されている。
That is, as shown partially in FIG. 11, in this modified example, a lower part of the partition 13 at the front of the inner-body shield 2A has a structure similar to the suction port 44 and the water injection port. Two suction / water inlets 52A and 52B are provided, respectively. A water injection pump 55 driven by a motor 54 is connected to the suction / water injection port 52A via a water injection pipe 53 provided with a valve 53a. A suction pump 58 driven by a motor 57 is connected to the suction / water inlet 52B via a suction pipe 56 having a valve 56a. At this time, the water supply pipe 53 and the suction pipe 56 are connected to the connection pipe 5 having the valve 59a.
9.

【0054】そして、まず前記空間Pの下部に注水を行
うときは、バルブ53a,59aを開き状態とすると共
にバルブ56aを閉じ状態として、注水ポンプ55を駆
動することにより、図11中実線アで示すように、タン
ク60内の水を注水管路53を介して吸引・注水口52
Aから注水するとともに連結管路59を介して吸引・注
水口52Bからも注水を行う。その後、バルブ53aを
閉じ状態とすると共にバルブ56aを開き状態とし、吸
引ポンプ58を駆動することにより、図11中破線イで
示すように、空間P下部の土砂及び水を吸引管路56を
介して吸引・注水口52Bからタンク61へ吸引すると
ともに連結管路59を介して吸引・注水口52Aからも
吸引を行う。
When water is injected into the lower part of the space P, the valves 53a and 59a are opened and the valve 56a is closed, and the water injection pump 55 is driven. As shown in the drawing, the water in the tank 60 is suctioned and injected through a water injection pipe 53.
Water is injected from A, and water is also injected from the suction / water injection port 52B via the connection pipe line 59. Then, by closing the valve 53a and opening the valve 56a, and driving the suction pump 58, the soil and water at the lower part of the space P are passed through the suction pipe 56 as shown by the broken line a in FIG. In addition to the suction from the suction / water injection port 52B to the tank 61, the suction is also performed from the suction / water injection port 52A via the connection pipe 59.

【0055】なお、以上の説明で分かるように、上記の
構成においては、吸引・注水口52A,52B、注水管
路53、注水ポンプ55、吸引管路56、吸引ポンプ5
8、モータ54,57、及びタンク60,61が、内筒
及び外筒の摺動部分近傍から土砂を水とともに吸引する
吸引手段を構成するとともに、該摺動部分近傍に注水を
行う注水手段をも構成することとなる。なお、バルブ5
9aを常時閉状態としておけば、上記本発明の一実施の
形態と同様の機能となることは言うまでもない。
As can be understood from the above description, in the above configuration, the suction / water injection ports 52A and 52B, the water injection pipe 53, the water injection pump 55, the suction pipe 56, and the suction pump 5
8. The motors 54, 57 and the tanks 60, 61 constitute suction means for sucking earth and sand together with water from near the sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder, and provide water injection means for injecting water near the sliding portion. Will also be configured. In addition, valve 5
It is needless to say that the function is the same as that of the embodiment of the present invention as long as 9a is kept in the normally closed state.

【0056】さらに、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が内筒2Aと外筒2Bの二重筒構造で
あるトンネル掘進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
二重筒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 the above-mentioned embodiment of the present invention, the present invention provides a shield body 4 having a three-bar structure including a front body shield 1, a middle body shield 2, and a rear body shield 3, and Has been described as an example in which the invention is applied to a tunnel machine having a double cylinder structure of an inner cylinder 2A and an outer cylinder 2B, but the invention is not limited to this. That is, even if the shield body has a two-node structure of a front trunk and a rear trunk that can be folded in each other, or a shield body of a single-node structure that does not have a middle-fold structure, a part of the trunk or the trunk of them can be used. The present invention can be applied as long as a part is slid in a double cylinder structure that can slide with respect to each other, and it is needless to say that a similar effect can be obtained in those cases.

【0057】なお、以上においては、注水口及び吸引口
はいずれも隔壁13に開口し、すなわち中胴外シールド
2Bと中胴内シールド2Aとの摺動部分の切羽側(図1
中左側)、言い換えれば空間Pの切羽側に設置されてい
たが、これに限られず、逆に坑口側、例えば中胴外シー
ルド2Bのうち空間Pに対向する部分に装着してもよ
い。また、切羽側に注水口、坑口側に吸引口というよう
に互いに対向するように設けてもよいし、またその逆の
配置でもよい。
In the above description, both the water injection port and the suction port are open to the partition wall 13, that is, the face side of the sliding portion between the outer shield 2B and the inner shield 2A (FIG. 1).
(Middle left side), in other words, it is installed on the face side of the space P. However, the present invention is not limited to this, and it may be mounted on the wellhead side, for example, on the part of the middle outer shield 2B facing the space P. Further, a water inlet on the face side and a suction port on the wellhead side may be provided so as to face each other, or the arrangement may be reversed.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、吸引手段を設けて、シ
ールド本体の内筒及び外筒の摺動部分近傍の土砂を水と
ともに吸引し順次除去するので、掘進作業の進行ととも
にそれら土砂が増大して詰まりが生じるのを防止でき
る。したがって、確実な掘進作業を行うことができる。
According to the present invention, the suction means is provided to suck and remove the earth and sand near the sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder of the shield body together with the water, so that the earth and sand are removed as the excavation work progresses. It is possible to prevent the clogging due to the increase. Therefore, reliable excavation work can be performed.

【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進機の
全体構造を表す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing the entire structure of a tunnel machine 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中VII−VII断面による横断面図である。FIG. 7 is a transverse sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 1;

【図8】図1中B部拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of a portion B in FIG. 1;

【図9】図1に示したトンネル掘進機の尺取り掘進動作
を説明する図である。
FIG. 9 is a view for explaining a shaving excavation operation of the tunnel excavator shown in FIG. 1;

【図10】吸引口及び注水口をそれぞれ複数個設けた変
形例を示す図である。
FIG. 10 is a view showing a modification in which a plurality of suction ports and a plurality of water injection ports are provided.

【図11】最初にまとめて所定量の注水を行った後にま
とめて所定量の吸引を行う変形例を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a modification in which a predetermined amount of water is collectively injected and then a predetermined amount of suction is collectively performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 前胴シールド(胴部) 2 中胴シールド(胴部、シールド本体の
少なくとも一部) 2A 内シールド(内筒) 2B 外シールド(外筒) 2Ba 土砂よけカバー(カバー) 3 後胴(胴部) 4 シールド本体 5 カッタヘッド 44 吸引口(吸引手段) 45 ネジ継手(吸引手段) 46 吸引管路(吸引手段) 47 モータ(吸引手段) 48 吸引ポンプ(吸引手段) 49 タンク(吸引手段) 50 ネジ継手(注水手段) 52A,B 吸引・注水口(吸引手段、注水手段) 53 注水管路(吸引手段、注水手段) 54 モータ(吸引手段、注水手段) 55 注水ポンプ(吸引手段、注水手段) 56 吸引管路(吸引手段、注水手段) 57 モータ(吸引手段、注水手段) 58 吸引ポンプ(吸引手段、注水手段) 60 タンク(吸引手段、注水手段) 61 タンク(吸引手段、注水手段) P 略環状の空間
Reference Signs List 1 front torso shield (torso) 2 middle torso shield (at least part of the torso, shield body) 2A inner shield (inner cylinder) 2B outer shield (outer cylinder) 2Ba mudguard cover (cover) 3 rear torso (body) 4) Shield body 5 Cutter head 44 Suction port (suction means) 45 Screw joint (suction means) 46 Suction line (suction means) 47 Motor (suction means) 48 Suction pump (suction means) 49 Tank (suction means) 50 Screw joint (water injection means) 52A, B Suction / water injection port (suction means, water injection means) 53 Water injection pipeline (suction means, water injection means) 54 Motor (suction means, water injection means) 55 Water injection pump (suction means, water injection means) 56 Suction line (suction means, water injection means) 57 Motor (suction means, water injection means) 58 Suction pump (suction means, water injection means) 60 Tank (suction means, water injection means) 6 1 Tank (suction means, water injection means) P Substantially annular space

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 和憲 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Fターム(参考) 2D054 AD02 AD17 FA00  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazunori Ueda 650 Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki F-term in the Tsuchiura Plant of Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. (Reference) 2D054 AD02 AD17 FA00

Claims (7)

【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摺
動可能な内筒及び外筒からなる二重筒構造とし、それら
内筒及び外筒を摺動させて前記シールド本体を伸縮させ
ながら掘進するトンネル掘進機において、 前記内筒及び外筒の摺動部分近傍に土砂を吸引する吸引
手段を設けたことを特徴とするトンネル掘進機。
At least a part of a shield main body has a double cylinder structure including an inner cylinder and an outer cylinder that can slide with each other, and excavates while sliding the inner cylinder and the outer cylinder to expand and contract the shield main body. In a tunnel excavator, suction means for sucking earth and sand is provided near a sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder.
【請求項2】請求項1記載のトンネル掘進機において、
前記摺動部分近傍に注水を行う注水手段を設けたことを
特徴とするトンネル掘進機。
2. The tunnel machine according to claim 1,
A tunnel machine comprising a water injection means for injecting water near the sliding portion.
【請求項3】請求項1又は2記載のトンネル掘進機にお
いて、前記シールド本体は複数個の胴部に分割され、そ
れら複数個の胴部のうちの1つが前記二重筒構造となっ
ていることを特徴とするトンネル掘進機。
3. The tunnel machine according to claim 1, wherein the shield body is divided into a plurality of trunks, and one of the plurality of trunks has the double cylinder structure. A tunnel machine comprising:
【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項記載のトンネ
ル掘進機において、前記吸引手段は、前記シールド本体
の下部に設けた吸引口を備えていることを特徴とするト
ンネル掘進機。
4. The tunnel machine according to claim 1, wherein said suction means includes a suction port provided at a lower portion of said shield body.
【請求項5】請求項1〜3のいずれか1項記載のトンネ
ル掘進機において、前記内筒及び外筒の摺動部分のうち
少なくとも周方向一部を覆うカバーを設けたことを特徴
とするトンネル掘進機。
5. The tunnel machine according to claim 1, further comprising a cover that covers at least a part of a sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder in a circumferential direction. Tunnel excavator.
【請求項6】シールド本体の少なくとも一部を互いに摺
動可能な内筒及び外筒からなる二重筒構造とし、それら
内筒及び外筒を摺動させて前記シールド本体を伸縮させ
ながら掘進するトンネル掘進方法において、 前記内筒及び外筒の摺動部分近傍に注水を行いながら、
該摺動部分近傍から掘削土砂を水とともに吸引すること
を特徴とするトンネル掘進方法。
6. At least a part of the shield body has a double cylinder structure comprising an inner cylinder and an outer cylinder which can slide with each other, and excavates while sliding the inner cylinder and the outer cylinder to expand and contract the shield body. In the tunnel excavation method, while performing water injection near the sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder,
A tunnel excavating method, wherein the excavated earth and sand is sucked together with water from near the sliding portion.
【請求項7】シールド本体の少なくとも一部を互いに摺
動可能な内筒及び外筒からなる二重筒構造とし、それら
内筒及び外筒を摺動させて前記シールド本体を伸縮させ
ながら掘進するトンネル掘進方法において、 前記内筒及び外筒の摺動部分近傍に注水を行って該注水
を停止した後、該摺動部分近傍から掘削土砂を水ととも
に吸引することを特徴とするトンネル掘進方法。
7. At least a part of the shield main body has a double cylinder structure including an inner cylinder and an outer cylinder which can slide with each other, and excavates while sliding the inner cylinder and the outer cylinder to expand and contract the shield main body. In the tunnel excavation method, a method of injecting water near a sliding portion of the inner cylinder and the outer cylinder to stop the water injection, and then sucking excavated earth and sand together with water from the vicinity of the sliding portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012092602A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Makoto Uemura Open shield machine

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