JP2002371790A - Lateral hole boring machine - Google Patents

Lateral hole boring machine

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JP2002371790A
JP2002371790A JP2001179938A JP2001179938A JP2002371790A JP 2002371790 A JP2002371790 A JP 2002371790A JP 2001179938 A JP2001179938 A JP 2001179938A JP 2001179938 A JP2001179938 A JP 2001179938A JP 2002371790 A JP2002371790 A JP 2002371790A
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JP
Japan
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excavation
cutter
cutter head
bit
bits
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001179938A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisateru Ueda
尚輝 上田
Yoshifumi Fukawa
宜史 府川
Yoichi Moriya
洋一 守屋
Kenji Yamashita
健司 山下
Kiyoshi Miya
清 宮
Kiyoshi Tsuchiya
清 土屋
Masakazu Fukai
政和 深井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Obayashi Corp
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Obayashi Corp
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Publication date
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lateral hole boring machine making boring possible over a long distance in soil with compressive strength not higher than that of soft rocks. SOLUTION: The lateral hole boring machine performs boring by rotating a cutter head 3 provided at its front. The boring machine has on the outer periphery of the cutter head 3 cutter bits 29'-12 serving as leading boring means provided to protrude in jacking direction, and a plurality of cutter bits 29-11 to 29-1 disposed on the cutter head 3, from the cutter bits 29'-12 to radial positions of the cutter head 3 in such a way that they are located in sequence at the rear of the boring machine along the axis of the machine.

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、例えばシールド本
体の前方に設けたカッタヘッドで掘削を行う横孔掘削機
に関し、さらに詳しくは、カッタヘッドの複数の径方向
位置にカッタビットを配設した横孔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 horizontal hole excavator for excavating with a cutter head provided, for example, in front of a shield body, and more particularly, to a cutter bit provided at a plurality of radial positions of the cutter head. It relates to a horizontal hole excavator.

【0002】[0002]

【従来の技術】横穴掘削機の1つであるシールド掘進機
は、通常、シールド本体の前方に設けたカッタヘッドの
周方向にビット取付け部を複数配置している。いわゆる
土圧式シールド掘進機では、センタシャフトの先端にあ
るセンタフレームから径方向に放射状に延設されたカッ
タスポークで前記ビット取付け部を構成しており、これ
らのカッタスポークはそれぞれ複数の径方向位置にカッ
タビットを配設している。また、いわゆる泥水式シール
ド掘進機では、例えば略円盤状の面板上において前記カ
ッタスポークに対応する周方向複数箇所に、径方向中央
側から放射状に延びるビット取付け領域を設けて前記ビ
ット取付け部を構成しており、これらのビット取付け領
域もそれぞれ複数の径方向位置にカッタビットを配設し
ている。そして、このような構造のカッタヘッドを回転
させることにより、カッタビットで切羽の掘削を行うよ
うになっている。
2. Description of the Related Art A shield excavator, which is one of the horizontal hole excavators, usually has a plurality of bit mounting portions arranged in a circumferential direction of a cutter head provided in front of a shield body. In a so-called earth pressure shield excavator, the bit mounting portion is formed by a radially extending Katas spoke from a center frame at the tip of a center shaft, and each of the Katas spokes has a plurality of radial positions. The cutter bit is arranged in the. In a so-called muddy shield excavator, for example, on a substantially disk-shaped face plate, at a plurality of circumferential positions corresponding to the cut spokes, a bit mounting region extending radially from the center in the radial direction is provided to constitute the bit mounting portion. Each of these bit mounting areas also has a cutter bit at a plurality of radial positions. By rotating the cutter head having such a structure, the cutting face is excavated by the cutter bit.

【0003】掘削された土砂は、隔壁により画成された
カッタヘッドのすぐ後方にある掘削室内で撹拌される。
土圧式シールド掘進機では、必要に応じて掘削土砂の塑
性流動化を促進するための作泥材が注入され、塑性流動
化した土砂を、スクリューコンベア等の排土装置によっ
てシールド本体の後方へ排出する。また、泥水式シール
ド掘進機では、掘削室内に送水管等の注水手段を用いて
注水を行い、掘削土砂を泥水の状態として排泥管等の排
泥手段によりシールド本体の後方へ排出する。
[0003] The excavated earth and sand is agitated in the excavation chamber immediately behind the cutter head defined by the partition wall.
In the earth pressure type shield excavator, if necessary, mud material is injected to promote the plastic fluidization of excavated earth and sand, and the plastic fluidized earth and sand is discharged to the rear of the shield body by a soil discharging device such as a screw conveyor. I do. In the muddy shield machine, water is injected into the excavation chamber using a water injection means such as a water pipe, and the excavated earth and sand is discharged in a muddy state to the rear of the shield body by a mud draining means such as a mud drain pipe.

【0004】このとき、シールド本体の後部にはエレク
タが設けられており、このエレクタがトンネルを構築す
べくセグメントリングを順次組み立てていく。またシー
ルド本体内のエレクタよりやや前方側に、シールド本体
に掘進方向への推進力を与えるための複数のシールドジ
ャッキが環状に配列されており、これらシールドジャッ
キを伸ばして前記セグメントリングを押し付けることに
よりシールド本体を前方へ推進させ、前記カッタヘッド
を切羽に押し付けるようになっている。セグメントリン
グの周囲にできる空洞部分には裏込め材が注入され、そ
の空洞部分が埋められる。
At this time, an erector is provided at the rear of the shield body, and the erector sequentially assembles the segment rings to construct a tunnel. Also, slightly ahead of the erector in the shield body, a plurality of shield jacks for giving propulsive force in the excavation direction to the shield body are arranged in a ring, and by extending these shield jacks and pressing the segment ring, The shield body is propelled forward, and the cutter head is pressed against the face. A backing material is injected into a hollow portion formed around the segment ring, and the hollow portion is filled.

【0005】このようにして、シールド本体を推進させ
つつ前方側の切羽を掘削して掘進を行い、後方側にはセ
グメントリングによるトンネルを構築していく。シール
ド工法は、シールド掘進機を用いた以上のような作業を
繰り返すことにより、別途掘削した一の立坑(発進立
坑)から他の立坑(到達立坑)までの所定の地中区間に
トンネルを形成するものである。ところで、一般に、シ
ールド掘進機の掘削対象となる地山の土質(地層)は、
硬いものから軟らかいものまで、例えば、岩石、固結シ
ルト、土丹、玉石混じり砂礫、砂礫、砂、粘性土(シル
ト、粘土)等がある。通常、圧縮強度500kgf/c
2程度を境にそれより圧縮強度が大きいものを硬岩、
小さいものを軟岩と称される。シールド掘進機で掘削を
行うとき、硬岩以外の土質(言い換えれば圧縮強度が軟
岩以下の土質、以下適宜、単に「軟岩以下の土質」とい
う)については、掘削刃としてのチップ(超硬チップ)
をビット本体の先端に取り付けた通常のカッタビットで
掘削可能であるが、硬岩の掘削を行うときには、この通
常のカッタビットで掘削を行うのは困難であるため、軸
方向両端部がカッターヘッドに接続された軸体に、切羽
を切削する切削ローラを回転自在に支持したローラビッ
トを用いることが多い。
[0005] In this manner, the front face is excavated and excavated while the shield body is propelled, and a tunnel is constructed on the rear side by a segment ring. In the shield method, a tunnel is formed in a predetermined underground section from one excavated shaft (starting shaft) to another shaft (reaching shaft) by repeating the above operation using a shield excavator. Things. By the way, in general, the soil (stratum) of the ground to be excavated by the shield machine is:
From hard to soft, there are, for example, rock, consolidated silt, clay, sandstone, cobblestone, sand, cohesive soil (silt, clay), and the like. Normally, compressive strength 500kgf / c
hard rock things than compressive strength it larger the m 2 degree as a boundary,
Small ones are called soft rocks. When excavating with a shield machine, the soil other than hard rock (in other words, the soil with a compressive strength equal to or lower than soft rock, hereinafter simply referred to as “soil below soft rock” as appropriate) is used as a tip as a cutting edge (carbide tip).
Can be excavated with a normal cutter bit attached to the tip of the bit body, but when excavating hard rock, it is difficult to excavate with this normal cutter bit. In many cases, a roller bit rotatably supporting a cutting roller for cutting a face is used for a shaft connected to the shaft.

【0006】また、前記硬岩の中でもさらに圧縮強度が
比較的高く掘削困難である土質を掘削する場合には、例
えば特開2000−64788号公報に記載のように、
シールド本体の前方に設けたカッタヘッドの複数の径方
向位置にローラビットを配設し前記カッタヘッドを回転
させて掘削を行うシールド掘進機において、カッタヘッ
ドの径方向最中心側に位置するローラビットを掘進方向
前方側に突出させるとともに、隣接する他の径方向位置
のローラビットを順次掘進方向後方側に後退させて配置
し、縦断面形状が略階段状となるような掘削面を形成す
るシールド掘進機が提唱されている。
In the case of excavating a hard rock which has relatively high compressive strength and is difficult to excavate among the hard rocks, for example, as described in JP-A-2000-64788,
In a shield machine in which roller bits are arranged at a plurality of radial positions of a cutter head provided in front of a shield body and excavation is performed by rotating the cutter head, a roller bit located at a radially most central side of the cutter head is provided. , Projecting to the front in the digging direction, and arranging the roller bits at other adjacent radial positions to be sequentially retracted to the rear in the digging direction to form a digging surface such that the vertical cross-sectional shape becomes substantially step-shaped. An excavator has been proposed.

【0007】このシールド掘進機は、地山の掘削面の縦
断面形状を略階段状に維持しながら掘削を行っていく
(いわゆるアンダーカッテイング)ことにより、掘削中
に前記略階段状の縁部(掘進方向後方側縁部)の剥離破
砕を誘発し、これによって掘削の際に必要となる掘削力
(圧力)を低減させ、従来に比べて小さな掘削力で高圧
縮強度の土質を掘削可能とするものである。
In this shield machine, excavation is performed while maintaining the vertical cross-sectional shape of the ground excavation surface in a substantially stepped shape (so-called undercutting), so that the substantially stepped edge portion (during excavation) is formed. Inducing exfoliation and crushing in the back edge of the excavation direction), thereby reducing the excavation force (pressure) required for excavation and enabling excavation of high compression strength soil with less excavation force than before. Things.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、シ
ールド掘進機においては、上記掘進作業の進展とともに
前記カッタビットは切羽との摺動で摩耗していくもので
あるため、その掘進距離にはある程度の限界がある。従
来、シールド掘進機は比較的掘進距離が短くなってお
り、一の立坑(発進立坑)から他の立坑(到達立坑)ま
での比較的短い(例えば1km)の区間を1つのシール
ド掘進機で掘進した後には、他の立坑からさらに別の立
坑までの比較的短い区間(同)を別のシールド掘進機を
用いるか、または摩耗したカッタビットを交換した後
に、掘進しなければならなかった。
In general, in a shield excavator, the cutter bit is worn by sliding with a face as the excavation work progresses. There are limitations. Conventionally, a shield excavator has a relatively short excavation distance, and a relatively short section (for example, 1 km) from one shaft (starting shaft) to another shaft (reaching shaft) is excavated by one shield excavator. After that, the relatively short section from the other shaft to the further shaft (the same) had to be excavated using another shield machine or after replacing worn cutter bits.

【0009】ここで、近年、都市化の進展等の背景に基
づき多数の発進・到達立坑の設置が困難となりつつある
こと、立坑の掘削設置費用及びシールド掘進機製造費用
のさらなる低減が望まれていること等により、1台のシ
ールド掘進機による掘進距離をなるべく長距離化したい
というニーズが高まっている。
[0009] In recent years, it has become difficult to install a large number of starting and reaching shafts based on the background of the progress of urbanization and the like, and further reduction in the cost of excavating and installing shafts and the cost of manufacturing shield machine is desired. As a result, there is a growing need to increase the excavation distance by one shield excavator as much as possible.

【0010】本願発明者等は、日本の地層に比較的多く
分布する前記軟岩以下の土質に対しては、前記通常のカ
ッタビットを用いつつ上記従来技術と同様の縦断面形状
が略階段状となるような掘削を行うことで、前記ローラ
ビットのような重装備構造としなくても長距離掘進が可
能であることを新たに知見した。
[0010] The inventors of the present application have proposed that the same vertical cross-sectional shape as that of the above-mentioned prior art is substantially stepped, using the normal cutter bit, for the soil of the soft rock or lower which is relatively widely distributed in the stratum of Japan. By newly excavating, it was newly found that long-distance excavation is possible without using a heavy equipment structure such as the roller bit.

【0011】本発明の目的は、圧縮強度が軟岩以下であ
る土質において長距離掘進を可能とする横孔掘削機を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a horizontal hole excavator which enables excavation over a long distance in soil having a compressive strength of soft rock or less.

【0012】[0012]

【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、前部に設けたカッタヘッドを回転
させて掘削を行う横孔掘削機において、前記カッタヘッ
ドの外周部に、推進方向に突出させて設けた先行掘削手
段と、この先行掘削手段から前記カッタヘッドの径方向
位置で、かつ、前記横孔掘削機の軸方向後方側に順次位
置するように前記カッタヘッドに配設した複数のカッタ
ビットとを備える。
(1) In order to achieve the above object, the present invention relates to a horizontal hole excavator for excavating by rotating a cutter head provided at a front portion thereof. A first excavating means provided so as to protrude in the propulsion direction, and the cutter head so as to be sequentially located at a radial position of the cutter head from the preceding excavating means and at an axially rear side of the horizontal hole excavator. And a plurality of cutter bits arranged in the same manner.

【0013】本発明においては、カッタヘッドの外周部
において先行掘削手段を掘進方向に突出させるととも
に、複数のカッタビットを、先行掘削手段からカッタヘ
ッド径方向位置かつ軸方向後方側に順次位置するように
配設する。これにより、先行掘削手段で掘削した先行掘
削面から縦断面形状が略階段状となるような掘削面を形
成しながら掘削を行っていく(いわゆるアンダーカッテ
イング)ことができる。すなわち、複数のカッタビット
は、その押圧力で前記略階段状の縁部(角部)の根元側
に亀裂を生じさせて進展させ、縁部の大部分に斜め方向
のせん断破壊を連続的に誘発させる剥離破砕を行うこと
によって掘削を行っていく。したがって、掘削の際に必
要となる掘削力を低減でき、通常の掘削に比べて小さな
掘削力で地山の掘削が可能となる。これにより、その分
カッタビットにおける切羽との摺動による摩耗を低減す
ることができ、掘進距離を向上することができる。ま
た、通常の掘削のようにカッタビットの刃先で地山切羽
を削り取るようにして掘削するのではなく、上記のよう
に主として剥離破砕によって掘削を行っていくので、カ
ッタビット刃先が摩耗して鋭利でなくなっても掘削能力
を確保することができる。したがってこれによっても掘
進距離を向上することができる。以上のようにして、通
常の掘削よりも大幅に掘進距離を向上できるので、圧縮
強度が軟岩以下である土質において、十分な長距離掘進
を行うことができる。
In the present invention, the leading digging means is made to protrude in the digging direction at the outer peripheral portion of the cutter head, and a plurality of cutter bits are sequentially positioned radially from the leading digging means and rearward in the axial direction. To be installed in Thus, excavation can be performed (so-called undercutting) while forming an excavation surface such that the vertical cross-sectional shape becomes substantially stepwise from the excavation surface excavated by the advance excavation means. That is, the plurality of cutter bits generate cracks at the root side of the substantially stepped edge (corner) by the pressing force and cause the crack to propagate, and continuously perform oblique shear failure on most of the edge. Excavation is carried out by performing induced delamination and crushing. Therefore, the excavation force required at the time of excavation can be reduced, and the excavation of the ground can be performed with a small excavation force as compared with normal excavation. Thereby, the wear of the cutter bit caused by sliding with the cutting face can be reduced, and the excavation distance can be improved. Also, rather than excavating the ground face with the cutting edge of the cutter bit as in ordinary excavation, excavation is performed mainly by peeling and crushing as described above, so the cutting edge of the cutter bit is worn and sharpened. Excavation capacity can be secured. Therefore, the excavation distance can be improved also by this. As described above, the excavation distance can be greatly improved as compared with normal excavation, so that a sufficiently long excavation can be performed on soil having a compressive strength of soft rock or less.

【0014】また、上記のようにカッタヘッド外周部に
ある先行掘削面からアンダーカッテイングを行っていく
場合、例えば先行掘削手段をカッタヘッドの径方向中央
部に設けた場合には掘削される切羽の形状が凹面(略す
り鉢形状)を横にした形状となるため、仮に切羽の地山
崩壊発生を想定したときにはその凹面形状のうち上部に
位置する部分が崩壊することとなる。これに対し、本発
明においては、先行掘削手段をカッタヘッドの径方向外
周部に設けており、掘削される切羽の形状は凸面(略円
錐形状)を横にした形状となるため、切羽の地山崩壊発
生時にはその凸面形状のうち下部に位置する部分が崩壊
することとなり、上述の場合よりも崩壊土量を小さく低
減することが可能となる。したがって、地山崩壊による
地表面陥没等の発生の可能性を低減することができる。
Further, when undercutting is performed from the preceding excavation surface on the outer peripheral portion of the cutter head as described above, for example, when the preceding excavation means is provided at the radially central portion of the cutter head, the cutting face to be excavated is cut. Since the shape is a shape in which a concave surface (substantially mortar shape) is laid down, if it is assumed that the face collapses, the upper portion of the concave shape will collapse. On the other hand, in the present invention, the leading excavation means is provided on the radially outer peripheral portion of the cutter head, and the shape of the excavated face is a shape in which a convex surface (substantially conical shape) is laid down. When a mountain collapse occurs, the lower portion of the convex shape collapses, and the amount of collapsed soil can be reduced to a smaller amount than in the above-described case. Therefore, it is possible to reduce the possibility of occurrence of ground surface depression or the like due to the collapse of the ground.

【0015】またこのとき、地表面への影響は土被りが
厚いほど出にくくなるが、上述の先行掘削手段を径方向
中央部に設け切羽形状が凹面となる場合には、通常の横
孔掘削機と同様、掘削機外周部のうち上端部から地表面
までの厚さが土被り厚さとなるのに対し、本発明では先
行掘削手段を外周部に設け切羽形状は例えば径方向中央
部が突出した凸面となるため、その凸面の中心軸高さか
ら地表面までの厚さを実際上の土被り厚さと考えること
ができる。したがって、土被り厚さをさらに厚くするこ
とができるので、これによってもさらに地山崩壊による
地表面陥没等の発生の可能性を低減することができる。
At this time, the influence on the ground surface is less likely to occur as the earth covering becomes thicker. However, when the above-mentioned preceding excavating means is provided at the center in the radial direction and the shape of the face becomes concave, the usual lateral hole excavation is performed. Similarly to the excavator, the thickness from the upper end to the ground surface in the outer peripheral portion of the excavator is the earth covering thickness, whereas in the present invention, the leading excavation means is provided on the outer peripheral portion, and the face shape is, for example, the central portion in the radial direction projects Therefore, the thickness from the height of the central axis of the convex surface to the ground surface can be considered as the actual overburden thickness. Therefore, since the thickness of the overburden can be further increased, it is possible to further reduce the possibility of the occurrence of the collapse of the ground surface due to the collapse of the ground.

【0016】(2)上記目的を達成するために、また本
発明は、前部に設けたカッタヘッドを回転させて掘削を
行う横孔掘削機において、前記カッタヘッドの外周部
に、推進方向に突出させて設けた先行掘削手段と、この
先行掘削手段から前記カッタヘッドの径方向位置でかつ
前記横孔掘削機の軸方向後方側に順次位置し、前記先行
掘削手段で掘削した先行掘削面から順次剥離破砕を行い
掘削するように前記カッタヘッドに配設した複数のカッ
タビットとを備える。
(2) In order to achieve the above object, the present invention relates to a horizontal hole excavator for performing excavation by rotating a cutter head provided at a front part thereof. A protruding excavating means provided so as to protrude, and from the preceding excavating means, a radial position of the cutter head and an axially rearward side of the horizontal hole excavator sequentially positioned from the preceding excavating surface excavated by the preceding excavating means. And a plurality of cutter bits disposed on the cutter head so as to exfoliate and crush sequentially.

【0017】(3)上記(1)又は(2)において、好
ましくは、前記カッタヘッドの外周部に設けた先行掘削
手段に加えて、他の先行掘削手段を前記カッタヘッドに
設ける。
(3) In the above (1) or (2), preferably, in addition to the preceding digging means provided on the outer peripheral portion of the cutter head, another preceding digging means is provided on the cutter head.

【0018】(4)上記(3)において、さらに好まし
くは、前記他の先行掘削手段を、前記カッタヘッドの中
央部に設ける。
(4) In the above (3), more preferably, the other preceding excavating means is provided at a central portion of the cutter head.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図1は、本発明の横孔掘削機の
一実施の形態の全体構造を表す側断面図であり、図2
は、図1中A方向から見た矢視正面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing the entire structure of an embodiment of a horizontal hole excavator according to the present invention.
FIG. 2 is a front view as viewed in the direction of arrow A in FIG. 1.

【0020】これら図1及び図2において、本実施の形
態の横孔掘削機は、いわゆるシールド掘進機であり、例
えば軟岩、固結シルト、土丹、玉石混じり砂礫、砂礫、
砂、粘性土(シルト、粘土)等の軟岩以下の土質(言い
換えれば硬岩以外の土質)の掘削に特に好適なものであ
り、シールド掘進機の胴体でありかつ後述する中折れを
可能とするために掘進方向最前部に位置する前胴1Aと
その後方側に隣接する後胴1Bとを折り曲げ可能に連結
した構造となっているシールド本体1と、このシールド
本体1の機内と掘削室Pとを隔離する隔壁2と、前記前
胴1Aの掘進方向前方側(図1中左側)に設けられ、地
山の切羽Mを掘削して掘削室P(後述)へ取り込むカッ
タヘッド3と、このカッタヘッド3を回転駆動するカッ
タ駆動装置(例えば電動モータや油圧モータ)4と、前
記の隔壁2に取り付けられ、カッタ駆動装置4からの駆
動力を前記カッタヘッド3に伝達するいわゆる外周支持
方式の回転伝達機構5と、前記掘削室P内に取り込まれ
た掘削土砂を前記シールド本体1の掘進方向後方側に搬
送し排出する排土装置、例えばスクリューコンベア6
と、前記後胴1B内に設けられ、トンネル(図示せず)
の内面を覆工するセグメントリングSを順次組み立てる
エレクタ装置9とを有している。
In FIGS. 1 and 2, the horizontal hole excavator according to the present embodiment is a so-called shield excavator, for example, soft rock, consolidated silt, dotan, cobblestone-sand, gravel,
It is particularly suitable for excavation of soft soils such as sand and cohesive soil (silt, clay) and the like (in other words, soils other than hard rocks). For this reason, a shield body 1 having a structure in which a front body 1A located at the forefront in the excavation direction and a rear body 1B adjacent to the rear side thereof are connected in a bendable manner, and the inside of the shield body 1 and the excavation room P 2, a cutter head 3 provided on the front side (left side in FIG. 1) of the front body 1A in the excavation direction, excavating the ground face M and taking it into the excavation chamber P (described later); A cutter driving device (for example, an electric motor or a hydraulic motor) 4 that rotationally drives the head 3, and a so-called peripheral support type rotation that is attached to the partition wall 2 and transmits a driving force from the cutter driving device 4 to the cutter head 3. Transmitter 5 and, dumping device for discharging and conveying the excavated earth and sand taken into the excavation chamber P in the excavation direction rear side of the shield body 1, for example a screw conveyor 6
And a tunnel (not shown) provided in the rear trunk 1B.
And an erector device 9 for sequentially assembling the segment rings S for lining the inner surface of the device.

【0021】前記の回転伝達機構5は、カッタヘッド3
のカッタスポーク27A〜27D(詳細は後述)の径方
向外周部にそれぞれ接続された4本のカッタアーム35
と、前記隔壁2を貫通して配置される略円環状のカッタ
リング34と、このカッタリング34に内輪33aが固
定されたベアリング33とを備えている。このベアリン
グ33の前記内輪33aにはギア32が設けられてお
り、前記のカッタ駆動装置4に装着されたピニオン31
が噛合している。これらカッタ駆動装置4は、前記ベア
リング33の外輪33bとともに前記隔壁2に設けた取
付部2aに固定されており、特に図示しないが、等間隔
に環状に配置されている。
The rotation transmission mechanism 5 includes a cutter head 3
Four cutter arms 35 respectively connected to radial outer peripheral portions of the cut spokes 27A to 27D (details will be described later).
And a substantially annular cutter ring 34 disposed through the partition 2 and a bearing 33 having an inner ring 33a fixed to the cutter ring 34. A gear 32 is provided on the inner ring 33a of the bearing 33, and the pinion 31 attached to the cutter driving device 4 is provided.
Are engaged. These cutter driving devices 4 are fixed to the mounting portion 2a provided on the partition 2 together with the outer ring 33b of the bearing 33. Although not shown, they are annularly arranged at equal intervals.

【0022】前記の前胴1Aと後胴1Bとの間には、そ
れらを互いに摺動可能に連結する中折れ機構11が設け
られている。すなわち、後胴1Bの前方側端部には、外
周面がほぼ球面状の摺動部11aが設けられており、前
胴1Aの後端部にはその摺動部11aに摺接し摺動部1
1aと前胴1A後端部との間をシールする(土砂、地下
水の浸入を防止する)略リング状のシール部材11bが
設けられており、これら摺動部11aとシール部材11
bとで中折れ機構11を構成している。
Between the front body 1A and the rear body 1B, there is provided a center-bending mechanism 11 for slidably connecting the front body 1A and the rear body 1B. That is, a sliding portion 11a whose outer peripheral surface is substantially spherical is provided at the front end of the rear trunk 1B, and the rear end of the front trunk 1A is in sliding contact with the sliding portion 11a. 1
A substantially ring-shaped seal member 11b for sealing (preventing intrusion of earth and sand, groundwater) between the sliding portion 11a and the rear end of the front body 1A is provided.
b constitutes the center bending mechanism 11.

【0023】そしてこのとき、前胴1A内部に設けた中
折れジャッキブラケット12と後胴1Bの最前部(詳細
には前記摺動部11aの内周側)に設けたリングガーダ
13に取り付けた中折れジャッキブラケット13aとの
間に、周方向に複数本(例えば8本)の中折れジャッキ
(前胴推進ジャッキ)14が設けられている。そして、
曲線施工時あるいは掘進方向修正時において、これら中
折れジャッキ14の伸縮動作により前記中折れ機構11
を介して前胴1Aを後胴1Bに対して曲げ、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。
At this time, the center bending jack bracket 12 provided inside the front body 1A and the ring girder 13 provided at the foremost part of the rear body 1B (in detail, on the inner peripheral side of the sliding portion 11a). A plurality (for example, eight) of middle folding jacks (front trunk propulsion jacks) 14 are provided in the circumferential direction between the folding jack bracket 13a. And
At the time of constructing a curve or correcting the direction of excavation, the extension and contraction operation of the middle folding jack 14 causes the middle folding mechanism 11 to move.
The front trunk 1A is bent with respect to the rear trunk 1B through the through hole, and the angle formed by them can be changed to change the excavation direction.

【0024】また、後胴1Bに設けた前記のリングガー
ダ13の前記中折れジャッキブラケット13aとは異な
る周方向位置にはシールドジャッキブラケット13bが
設けられており、このシールドジャッキブラケット13
bに周方向に複数本(例えば10本)のシールドジャッ
キ15が取り付けられている。
Further, a shield jack bracket 13b is provided at a circumferential position of the ring girder 13 provided on the rear trunk 1B, which is different from that of the center bending jack bracket 13a.
A plurality (for example, 10) of shield jacks 15 are attached in the circumferential direction to b.

【0025】そして、これらシールドジャッキ15は、
特に詳細図示を省略するが、例えば等間隔に環状に配置
されており、それらを伸長させてシールドジャッキ15
の掘進方向後端部15aに接続されたスプレッダ16を
既設のセグメントリングSに押し付けることにより、そ
の押し付け反力が前胴1Aを介してカッタヘッド3に掘
進方向前方側へ推進力として与えられる。これにより、
掘進中においてカッタヘッド3を地山の切羽に押し付け
るようになっている。
These shield jacks 15
Although not particularly shown in detail, they are arranged, for example, at equal intervals in a ring shape, and are extended to form a shield jack 15.
By pressing the spreader 16 connected to the rear end portion 15a in the excavation direction against the existing segment ring S, the pressing reaction force is applied to the cutter head 3 via the front body 1A as propulsion force forward in the excavation direction. This allows
During the excavation, the cutter head 3 is pressed against the face of the ground.

【0026】前記のスクリューコンベア6は、その吸い
込み口6dが掘削室Pの下部に開口しており、掘削土砂
の排土経路を内部に形成するケーシング6aと、このケ
ーシング6a内に軸方向に配置されたスクリューシャフ
ト6bと、このスクリューシャフト6bを回転駆動する
駆動装置、例えば油圧モータ6cとを備えており、油圧
モータ6cの駆動力でスクリューシャフト6bが回転す
ることにより、掘削室P下部に設けられた吸い込み口6
dから土砂を取り込んでシールド本体1内後方へと排出
するようになっている。
The screw conveyor 6 has a suction port 6d opened at the lower part of the excavating chamber P, and a casing 6a for forming an earth removal path for excavated earth and sand inside the casing 6a. And a driving device for rotating the screw shaft 6b, for example, a hydraulic motor 6c. The screw shaft 6b is rotated by the driving force of the hydraulic motor 6c, and is provided below the excavation chamber P. Suction port 6
d is taken in and discharged to the rear inside the shield main body 1.

【0027】なお、後胴1Bの後端部には、複数のテー
ルパッキン8aを備えたテールシール部8が設けられて
おり、これによって、前進していくシールド掘進機のシ
ールド本体1の後端部と前記セグメントリングSとの間
のシールを行い、シールド掘進機外から機内への水及び
土砂の浸入防止を図るようになっている。
A tail seal portion 8 having a plurality of tail packings 8a is provided at the rear end of the rear trunk 1B, whereby the rear end of the shield body 1 of the shield excavator moving forward. A seal is formed between the section and the segment ring S to prevent intrusion of water and earth and sand from outside the shield machine into the machine.

【0028】前記のエレクタ装置9は、前記後胴1Bの
内周に沿って配置されたガイドローラ10により案内さ
れ、旋回用モータ(図示せず)によって旋回駆動される
エレクタリング18を備えており、前記セグメントリン
グSの分割ピースを構成するセグメント(図示せず)を
1つずつ吊り上げ、所定の組立位置に搬送し、シールド
本体1の軸方向(掘進前後方向)に隣接する既設セグメ
ントリングS及び周方向に隣接する既設セグメントに順
次ボルト締結してセグメントリングSを組み立てるよう
になっている。
The above-mentioned erector device 9 is provided with an erector ring 18 which is guided by a guide roller 10 arranged along the inner periphery of the rear trunk 1B and is driven to turn by a turning motor (not shown). The segments (not shown) constituting the divided pieces of the segment ring S are lifted one by one, transported to a predetermined assembly position, and the existing segment rings S adjacent to the shield body 1 in the axial direction (the front-rear direction of excavation) and The segment ring S is assembled by sequentially fastening bolts to the existing segments adjacent in the circumferential direction.

【0029】(1A)本実施の形態のシールド掘進機の
構造上の特徴 本実施の形態によるシールド掘進機の構造上の最も大き
な特徴は、カッタヘッド3におけるカッタスポーク形状
及びカッタビット配置にある。以下、それを説明する。
(1A) Structural features of the shield machine according to the present embodiment The most significant structural features of the shield machine according to the present embodiment are the shape of the cutter spoke in the cutter head 3 and the arrangement of the cutter bits. Hereinafter, this will be described.

【0030】前述の図2において、前記のカッタヘッド
3は、径方向中心部から径方向外周側に向かって放射状
に延設されかつ径方向中心側ほど掘進方向後方側(図1
中右側)に後退するように延設された複数本(この例で
は4本)のカッタスポーク27A,27B,27C,2
7D(図2参照)と、これらカッタスポーク27A〜2
7Dの最外周部を順に周方向に接続するように設けられ
た円環状部材27Eとを備えている。このときカッタス
ポーク27A〜27Dの外径寸法(言い換えれば円環状
部材27Eの外径寸法)は掘削しようとする円形断面の
内径寸法とほぼ等しくなっている。
In FIG. 2 described above, the cutter head 3 extends radially from the center in the radial direction toward the outer peripheral side in the radial direction.
A plurality (four in this example) of cut-spokes 27A, 27B, 27C, 2 extending back to the middle right)
7D (see FIG. 2) and these cut-spoke pork 27A-2
An annular member 27E provided so as to sequentially connect the outermost peripheral portions of 7D in the circumferential direction. At this time, the outer diameter dimension of the cut spokes 27A to 27D (in other words, the outer diameter dimension of the annular member 27E) is substantially equal to the inner diameter dimension of the circular section to be excavated.

【0031】前記の各カッタスポーク27A〜27D及
び円環状部材27Eには、カッタヘッド3における複数
の径方向位置となるように内周側から外周側へ向かって
カッタビット29′−1,29−2,29−3,29−
4,29−5,29−6,29−7,29−8,29−
9,29−10,29−11,29′−12がこの順序
でそれぞれ配設されている。すなわち、カッタスポーク
27Aには、内周側から外周側に向かってカッタビット
29−5,29−9がこの順序で配置されており、カッ
タスポーク27Bには、内周側から外周側に向かってカ
ッタビット29−3,29−7,29−11がこの順序
で配置されており、カッタスポーク27C及び円環状部
材27Eには、内周側から外周側に向かってカッタビッ
ト29−4,29−8,29′−12がこの順序で配置
されており、カッタスポーク27Dには、内周側から外
周側に向かってカッタビット29−2,29−6,29
−10がこの順序で配置されており、カッタスポーク2
7A〜Dが交差する中心部27Fには、カッタビット2
9−1が配置されており、円環状部材27Eには、4つ
のカッタビット29′−12が配置されている。なお、
外周側のカッタビット29′−12を5つ設けているの
は、このカッタビット29′−12は、後述の剥離破砕
による掘削を行う他のカッタビット29−1〜29−1
1に先行して通常の掘削を行うものであり、最も掘削負
担が大きいからである。また、この最外周位置の掘削が
万が一困難となるとシールド本体1の掘進方向前方への
推進自体が不可能となることから、この位置におけるカ
ッタビット29′−12の1つあたりの掘削負担を軽減
して掘削能力確保に万全を期すという意義もある。
The cutter bits 29'-1 and 29- are provided on the cutter spokes 27A to 27D and the annular member 27E from the inner peripheral side to the outer peripheral side so as to be at a plurality of radial positions in the cutter head 3. 2,29-3,29-
4,29-5,29-6,29-7,29-8,29-
9, 29-10, 29-11, 29'-12 are arranged in this order. That is, the cutter bits 29-5 and 29-9 are arranged in this order from the inner circumferential side to the outer circumferential side in the cut-spoke 27A, and the cutter bits 29B are arranged from the inner circumferential side to the outer circumferential side in the cut-spoke 27B. The cutter bits 29-3, 29-7, and 29-11 are arranged in this order, and the cutter bits 29-4, 29- are arranged on the cutter spoke 27C and the annular member 27E from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. 8, 29'-12 are arranged in this order, and the cutter bits 29-2, 29-6, 29 are provided on the cut spokes 27D from the inner peripheral side toward the outer peripheral side.
-10 are arranged in this order,
At the center 27F where 7A-D intersect, a cutter bit 2
9-1 are arranged, and four cutter bits 29'-12 are arranged on the annular member 27E. In addition,
The reason why five cutter bits 29'-12 on the outer peripheral side are provided is that the cutter bits 29'-12 are provided with other cutter bits 29-1 to 29-1 for excavation by peeling and crushing described later.
This is because normal excavation is performed prior to No. 1 and the excavation burden is the largest. In addition, if it becomes difficult to excavate the outermost peripheral position, the propulsion itself of the shield body 1 in the excavation direction cannot be performed. Therefore, the excavation load per cutter bit 29'-12 at this position is reduced. There is also the significance of making every effort to ensure the drilling capacity.

【0032】このとき、各カッタビット29−1〜2
9′−12の配置は、図2に示すように、互いの径方向
位置を少しずつずらされ、これら12個の径方向位置に
あるカッタビット29−1〜29′−12全体で径方向
中心側から径方向外周側まで広く配置されており、これ
によって、カッタヘッド3が回転するとこれらカッタビ
ット29−1〜29′−12によって外径が円環状部材
27Eにほぼ等しい(厳密にはやや大きい、図2中2点
鎖線参照)円形断面形状を掘削できるようになってい
る。
At this time, each of the cutter bits 29-1 to 29-2
As shown in FIG. 2, the positions of the 9'-12's are slightly shifted from each other in the radial direction, and the entire cutter bits 29-1 to 29'-12 at the 12 radial positions are radially centered. From the side to the radially outer side, so that when the cutter head 3 rotates, the outer diameter is substantially equal to the annular member 27E by the cutter bits 29-1 to 29'-12 (strictly, slightly larger). , See the two-dot chain line in FIG. 2) A circular cross section can be excavated.

【0033】そして、前記カッタビット29−1〜2
9′−12の掘進方向配置は、図1に示すように、径方
向外周部に位置する(最も径方向外周側に位置する)カ
ッタビット29′−12を掘進方向最前方側に突出させ
るとともに、径方向位置がそのカッタビット29′−1
2の径方向位置の内周側に順次隣接するカッタビット2
9−11,29−10,…,29−2,29−1の刃先
(後述するチップ略鉛直刃面部29Aa)を順次掘進方
向後方側に後退させるようにカッタスポーク27A〜2
7Dにそれぞれ配設する。そして、これによって掘削方
向掘削面Ma(後述の図9参照)及び径方向掘削面Mr
(同)を備え縦断面形状が略階段状となる掘削面M
(同)を形成するようになっている。
The cutter bits 29-1 and 29-2
As shown in Fig. 1, the 9'-12 excavation direction arrangement is such that the cutter bit 29'-12 located at the radially outer peripheral portion (located at the radially outermost peripheral side) projects to the foremost forward direction in the excavation direction. , The radial position of the cutter bit 29'-1
Cutter bit 2 sequentially adjacent to the inner peripheral side at the radial position 2
, 29-2, 29-1 so that the cutting edges (approximately vertical blade surface portions 29Aa to be described later) are sequentially retracted rearward in the excavation direction.
7D. Then, by this, the excavation direction excavation surface Ma (see FIG. 9 described later) and the radial excavation surface Mr
Excavation surface M having (same as above) and having a substantially step-like vertical cross section
(Same as above).

【0034】図3は、カッタビット29−1〜29′−
12のうち最外周のカッタビット29′−12を除くカ
ッタビット29−1〜29−11の詳細構造を表す図2
中部分拡大図であり、図4は、図3中B方向から見た上
面図であり、図5は、図3中C方向からみた側面図であ
る。なお、これらの図においては、掘削時の取付方向等
の理解の容易のため、略階段状の前記掘削面Mに備えら
れた掘削方向掘削面Ma及び径方向掘削面Mrを併せて示
している。
FIG. 3 shows cutter bits 29-1 to 29'-.
12 showing the detailed structure of the cutter bits 29-1 to 29-11 excluding the outermost cutter bit 29'-12 of FIG.
FIG. 4 is a top view as viewed from a direction B in FIG. 3, and FIG. 5 is a side view as viewed from a direction C in FIG. In these figures, the excavation direction excavation surface Ma and the radial direction excavation surface Mr provided on the substantially stepped excavation surface M are also shown for easy understanding of the mounting direction at the time of excavation. .

【0035】これら図3、図4、及び図5において、カ
ッタビット29−1〜29−11はすべて同一構造であ
り、ビット本体29Bと、このビット本体29Bに埋め
込まれるように設けられた掘削刃としての超硬チップ2
9Aとから構成されている。
In FIGS. 3, 4, and 5, the cutter bits 29-1 to 29-11 have the same structure, and include a bit body 29B and a cutting blade provided so as to be embedded in the bit body 29B. Carbide tip 2 as
9A.

【0036】超硬チップ29Aは、掘進方向掘削面Ma
に対してほぼ平行な略鉛直刃面部29Aaと、そのカッ
タヘッド3内周側に設けられ掘進方向掘削面Maに対し
て所定の傾斜角θaをなす傾斜刃面部29Abと、径方
向掘削面Mrに対してほぼ平行な略水平刃面部29Ac
と、その掘進方向後方側に設けられ径方向掘削面Mrに
対して所定の傾斜角θrをなす傾斜刃面部29Adとを
備えている。
The cemented carbide tip 29A is provided with a digging surface Ma in the digging direction.
A substantially vertical blade surface portion 29Aa which is substantially parallel to the inner surface of the cutter head 3, an inclined blade surface portion 29Ab provided on the inner peripheral side of the cutter head 3 and having a predetermined inclination angle θa with respect to the excavation direction excavation surface Ma, and a radial direction excavation surface Mr. A substantially horizontal blade surface portion 29Ac that is substantially parallel to the
And an inclined blade surface portion 29Ad provided on the rear side in the excavation direction and forming a predetermined inclination angle θr with respect to the radially excavated surface Mr.

【0037】以上のような構造により、カッタビット2
9は、図4に示すように掘削方向掘削面Maに対して負
のすくい角γaを備えるとともに、図3に示すように径
方向掘削面Mrに対しても負のすくい角γrを備えてい
る。
With the above structure, the cutter bit 2
9 has a negative rake angle γa with respect to the digging surface Ma as shown in FIG. 4, and also has a negative rake angle γr with respect to the radial digging surface Mr as shown in FIG. .

【0038】図6は、最外周のカッタビット29′−1
2の詳細構造を表す図2中部分拡大図であり、図7は、
図6中D方向から見た上面図であり、図8は、図6中E
方向からみた側面図である。なお、これらの図において
も、先の図3〜5と同様、掘削方向掘削面Ma及び径方
向掘削面Mr(但しこの場合2つある)を併せて示して
いる。
FIG. 6 shows the outermost cutter bit 29'-1.
2 is a partially enlarged view showing a detailed structure of FIG. 2 and FIG.
FIG. 8 is a top view seen from the direction D in FIG. 6, and FIG.
It is the side view seen from the direction. In these figures, as in FIGS. 3 to 5, the digging surface Ma and the radial digging surface Mr (two in this case) are also shown.

【0039】これら図6、図7、及び図8において、各
カッタビット29′−12はすべて同一構造であり、前
述のカッタビット29−1〜11を短長化した上で径方
向に背中合わせに2つ接合したような形状をしており、
ビット本体29′Bと、このビット本体29′Bに埋め
込まれるように設けられた掘削刃としての超硬チップ2
9′A(この超硬チップ29′Aは超硬チップ29Aよ
りも厚さを厚くしている)とから構成されている。
In FIGS. 6, 7 and 8, all the cutter bits 29'-12 have the same structure. It has a shape like two joined,
Bit body 29'B and carbide tip 2 as an excavating blade provided to be embedded in bit body 29'B
9'A (this carbide tip 29'A is thicker than the carbide tip 29A).

【0040】超硬チップ29′Aは、掘進方向掘削面M
aに対してほぼ平行な略鉛直刃面部29′Aa1,29′
Aa2と、そのカッタヘッド3内周側に設けられ掘進方
向掘削面Maに対して所定の傾斜角θaをなす傾斜刃面
部29′Ab1,29′Ab2と、径方向掘削面Mrに対
してほぼ平行な略水平刃面部29′Ac1,29′Ac2
と、その掘進方向後方側に設けられ径方向掘削面Mrに
対して所定の傾斜角θrをなす傾斜刃面部29′Ad1,
29′Ad2とを備えている。なお、他のカッタビット
29−1〜29−11と比較して機能的に新たに付加さ
れたものに相当する図8中下部の水平刃面部29′Aa
2、29′Ab2、29′Ac2、29′Ad2の役割は、
これらカッタビット29′−12が先行掘削を行うこと
に対応し、主として掘進方向を方向修正するとき、ある
いはカーブ施工するときの掘削である。すなわち、その
ような掘削の場合には、前面掘削と共に径方向内側又は
外側の掘削が必要となるからである。
The cemented carbide tip 29'A is provided with a digging surface M
A substantially vertical blade surface portion 29'Aa1, 29 'substantially parallel to a
Aa2, the inclined blade surface portions 29'Ab1, 29'Ab2 provided on the inner peripheral side of the cutter head 3 and forming a predetermined inclination angle θa with the excavation surface Ma in the excavation direction, and substantially parallel to the radial excavation surface Mr. Basic horizontal blade surface 29'Ac1, 29'Ac2
The inclined blade surface portion 29′Ad1, which is provided on the rear side in the excavation direction and forms a predetermined inclination angle θr with respect to the radially excavated surface Mr,
29'Ad2. It should be noted that the horizontal blade surface portion 29'Aa at the lower portion in FIG. 8 corresponds to the one newly added functionally as compared with the other cutter bits 29-1 to 29-11.
2, 29 'Ab2, 29' Ac2, 29 'Ad2
These cutter bits 29'-12 correspond to the preceding excavation, and are mainly excavation when correcting the direction of the excavation direction or when constructing a curve. That is, in the case of such excavation, excavation in the radial direction inside or outside is required together with front excavation.

【0041】以上のような構造により、カッタビット2
9′−12は、図7に示すように掘削方向掘削面Maに
対して負のすくい角γaを備えるとともに、図6に示す
ように径方向掘削面Mrに対しても負のすくい角γrを備
えている。以上において、カッタビット29′−12
が、各請求項に記載の、推進方向に突出させて設けた先
行掘削手段を構成する。
With the above structure, the cutter bit 2
9′-12 has a negative rake angle γa with respect to the digging surface Ma in the excavation direction as shown in FIG. 7 and a negative rake angle γr with respect to the radial digging surface Mr as shown in FIG. Have. In the above, the cutter bits 29'-12
Constitutes a preceding excavation means provided so as to protrude in the propulsion direction described in each claim.

【0042】(1B)シールド掘進機の基本動作 以上のように構成した本実施の形態のシールド掘進機の
基本動作を以下に説明する。シールド掘進機は、カッタ
駆動装置4の駆動力でカッタヘッド3を回転駆動させ、
カッタヘッド3のカッタスポーク27A〜27D及び円
環状部材27Eに設けられたカッタビット29−1〜2
9′−12により地山を掘削する。このときのカッタヘ
ッド3への推進力は、前述したように、既設のセグメン
トリングSを反力受けとしてシールドジャッキ15を伸
張させることにより与えられる。
(1B) Basic Operation of Shield Machine The basic operation of the shield machine of the present embodiment configured as described above will be described below. The shield machine rotates the cutter head 3 with the driving force of the cutter driving device 4,
Cutter bits 29A to 27D of cutter head 3 and cutter bits 29-1 to 29-2 provided on annular member 27E.
The ground is excavated by 9'-12. At this time, the propulsive force to the cutter head 3 is given by extending the shield jack 15 with the existing segment ring S as a reaction force receiver as described above.

【0043】掘削された土砂は、カッタヘッド3のカッ
タスポーク27A〜27Dにより掘削室P内で撹拌され
て塑性流動化され、これによって地山の崩壊防止・止水
が図られる。またこのとき、必要に応じ、カッタヘッド
3の最外周側に設けられた作泥材注入管28(図1参
照)から、掘削土砂の塑性流動化を促進するための作泥
材が注入される。塑性流動化した土砂は、スクリューコ
ンベア6に取り込まれて排土される。
The excavated earth and sand is stirred and plastically fluidized in the excavation chamber P by the cutter spokes 27A to 27D of the cutter head 3, thereby preventing the collapse of the ground and stopping water. At this time, if necessary, a mud material for promoting plastic fluidization of excavated earth and sand is injected from a mud material injection pipe 28 (see FIG. 1) provided on the outermost peripheral side of the cutter head 3. . The plasticized fluidized sand is taken into the screw conveyor 6 and discharged.

【0044】このようにして所定距離(例えばシールド
ジャッキ15の1ストローク分の距離)だけ掘進を行っ
た後、シールドジャッキ15を縮め、スプレッダ16と
既設のセグメントリングSとの間に生じたスペースに、
エレクタ装置9で新たなセグメントリングSを組み立て
て配置し、既設のセグメントリングSとボルト連結す
る。このとき、セグメントリングSの周囲にできる空洞
部分には例えば図示しない注入手段で裏込め材が注入さ
れ、これによりこの空洞部分が埋められる。
After digging for a predetermined distance (for example, a distance of one stroke of the shield jack 15) in this way, the shield jack 15 is contracted, and the space created between the spreader 16 and the existing segment ring S is reduced. ,
A new segment ring S is assembled and arranged by the erector device 9 and bolted to the existing segment ring S. At this time, a backing material is injected into a hollow portion formed around the segment ring S by, for example, an injection means (not shown), thereby filling the hollow portion.

【0045】そして、上記新たに配置したセグメントリ
ングSを再び反力受けとしてシールドジャッキ15を伸
び状態にしシールド本体1を前方へ推進させつつ、カッ
タヘッド3を回転させて再び地山の掘削を行っていく。
Then, the newly arranged segment ring S is again used as a reaction force, the shield jack 15 is extended, the shield body 1 is propelled forward, and the cutter head 3 is rotated to excavate the ground again. To go.

【0046】以上の手順を繰り返し、円形断面のトンネ
ルを構築する。なお、シールド掘進機が通過した後のセ
グメントリングSの周囲の土砂に対しては、例えば図示
しない注入手段で時効硬化する裏込め材を注入充填し、
トンネル壁面を地山に固定する。
The above procedure is repeated to construct a tunnel having a circular cross section. The earth and sand around the segment ring S after the shield machine has passed is injected and filled with, for example, an age hardening backfill material by an injection means (not shown).
Fix the tunnel wall to the ground.

【0047】(1C)カッタヘッドの詳細掘削動作及び
作用 本実施の形態のシールド掘進機の動作における最大の特
徴は、カッタヘッド3における径方向位置が外周側で掘
進方向前方側に最も突出した先行掘削手段としてのカッ
タビット29−12′28から、順次隣接する他の径方
向位置のカッタビット29−11,29−10,…,2
9−2,29−1の刃先を順次掘進方向後方側に後退さ
せるように配置することにより、地山の掘削面Mの縦断
面形状を略階段状に維持しながら掘削を行っていく(い
わゆるアンダーカッテイング)ことにある。
(1C) Detailed Excavation Operation and Action of Cutter Head The greatest feature of the operation of the shield excavator according to the present embodiment is that the radial position of the cutter head 3 on the outer peripheral side is most protruded forward in the excavation direction. From the cutter bits 29-12'28 as the excavation means, the cutter bits 29-11, 29-10,.
By arranging the cutting edges 9-2 and 29-1 so as to retreat one by one to the rear in the excavation direction, excavation is performed while maintaining the vertical cross-sectional shape of the excavated surface M of the ground in a substantially stepped shape (so-called). Undercutting).

【0048】図9は、このアンダーカッテイングを行っ
ている状態を表す説明図であり、前述の各カッタビット
29−1〜29′−12のうち、図1中のカッタビット
29−7及びその周辺部を表すF部を例にとって抽出し
拡大して示したものである。本実施の形態のシールド掘
進機では、掘進方向に先行する5つのカッタビット2
9′−12によって切羽に略円錐状の先行掘削面を形成
し、その先行掘削面を足がかりにして各カッタビット2
9−11〜29−1が順次掘削を行う。その結果、先行
掘削面の外周側において図9に例示されるように地山の
掘削面Mの大部分に縦断面形状が掘進方向掘削面Maと
径方向掘削面Mrとからなる略階段状の掘削面が形成さ
れる(このとき、各カッタビット29′−12〜29−
1の刃先突端部位置を結んだ面Ccは円錐面となる(図
9中に直線で表される))。このような掘削態様とする
ことにより、カッタビット29−1〜29−11の掘進
方向(図9中左方向)への押圧力で略階段状の縁部(角
部)Mcの根元側に亀裂Crを生じさせて進展させ、縁部
Mcの大部分(図9中網掛けハッチングを施した部分)
に斜め方向のせん断破壊を連続的に誘発させる剥離破砕
を行うことができる。これにより、掘削の際に必要とな
る掘削力を低減できるので、通常の掘削に比べて小さな
掘削力で地山の掘削が可能となる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which this undercutting is being performed. Of the above-mentioned cutter bits 29-1 to 29'-12, the cutter bit 29-7 in FIG. The portion F is extracted and enlarged by taking a portion F representing the portion as an example. In the shield machine according to the present embodiment, the five cutter bits 2 that precede the machine direction
9'-12, a substantially conical leading excavation surface is formed on the face, and the leading excavation surface is used as a foothold for each cutter bit 2.
9-11 to 29-1 excavate sequentially. As a result, as illustrated in FIG. 9 on the outer peripheral side of the preceding excavation surface, the vertical cross-sectional shape is substantially a step-like shape including the excavation direction excavation surface Ma and the radial direction excavation surface Mr over most of the excavation surface M of the ground. An excavation surface is formed (at this time, each cutter bit 29'-12 to 29-
A surface Cc connecting the positions of the tip end portions of the first blade is a conical surface (represented by a straight line in FIG. 9). With such an excavation mode, a crack is generated at the root side of the substantially stepped edge (corner) Mc by the pressing force of the cutter bits 29-1 to 29-11 in the excavation direction (left direction in FIG. 9). Cr is generated and propagated, and most of the edge Mc (portion shaded in FIG. 9)
Peeling and crushing that continuously induces shear failure in an oblique direction can be performed. This makes it possible to reduce the excavation force required for excavation, so that excavation of the ground can be performed with a smaller excavation force than in ordinary excavation.

【0049】(1D)本実施の形態のシールド掘進機の
効果 以上のような構成及び動作の本実施の形態のシールド掘
進機により得られる効果を以下順次説明する。
(1D) Effects of the Shield Machine of the Present Embodiment The effects obtained by the shield machine of the present embodiment having the above-described configuration and operation will be sequentially described below.

【0050】(1D−1)剥離破砕による掘進距離向上
効果 上記(1C)で述べたように、本実施の形態のシールド
掘進機では、主としてカッタビット29−1〜29−1
1における剥離破砕によって掘削を行うことで掘削の際
に必要となる掘削力を低減でき、通常の掘削に比べて小
さな掘削力で地山の掘削が可能となる。したがって、そ
の分カッタビット29−1〜29−11における地山切
羽(掘削面M)との摺動による摩耗を低減することがで
きる(特に、軟岩、土丹、玉石、砂礫、及び砂等に対し
て有効)ので、掘進距離を向上することができる。ま
た、通常の掘削のようにカッタビットの刃先で地山切羽
を削り取るようにして掘削するのではなく、上記のよう
に主として剥離破砕によって掘削を行っていくので、カ
ッタビット29−1〜29−11の刃先が摩耗して鋭利
でなくなっても比較的大きな掘削能力(効率)を確保す
ることができる。したがってこれによっても掘進距離を
向上することができる。以上のようにして、通常の掘削
よりも大幅に掘進距離を向上できるので、圧縮強度が軟
岩以下である土質において、十分な長距離掘進(例えば
2km以上)を行うことができる。
(1D-1) Effect of improving excavation distance by peeling and crushing As described in the above (1C), in the shield excavator of the present embodiment, mainly the cutter bits 29-1 to 29-1.
Excavation by exfoliation and crushing in 1 makes it possible to reduce the excavation force required for excavation, and it is possible to excavate the ground with a small excavation force as compared with normal excavation. Therefore, the wear of the cutter bits 29-1 to 29-11 due to sliding with the ground face (excavation surface M) can be reduced accordingly (especially for soft rock, earthen stone, cobblestone, gravel, sand, etc.). Effective), the excavation distance can be improved. In addition, instead of excavating the ground face with the cutting edge of the cutter bit as in ordinary excavation, excavation is mainly performed by peeling and crushing as described above, so that the cutter bits 29-1 to 29- Even when the cutting edge of the eleventh blade is worn and no longer sharp, a relatively large excavating ability (efficiency) can be secured. Therefore, the excavation distance can be improved also by this. As described above, the excavation distance can be greatly improved as compared with normal excavation, so that a sufficiently long excavation (for example, 2 km or more) can be performed on soil having a compressive strength of soft rock or less.

【0051】(1D−2)剥離破砕によるカッタ駆動ト
ルク低減効果 また、剥離破砕による掘削は、カッタビットの刃先で地
山切羽を削り取るようにして掘削する通常の掘削よりも
掘削効率(投入動力に対する掘削量の割合)が大幅に向
上するので、少ない駆動トルクで従来と同様の掘削を行
える。すなわち、省エネルギ化を図ることができ、また
カッタヘッド3を回転駆動するカッタ駆動装置4の負荷
を低減してその寿命を向上することができる。
(1D-2) Reduction Effect of Cutter Driving Torque by Peeling and Crushing Excavation by peeling and crushing is more efficient than ordinary digging by cutting the ground face with the cutting edge of a cutter bit. (The ratio of the excavation amount) is greatly improved, so that the same excavation as before can be performed with a small driving torque. That is, energy saving can be achieved, and the load on the cutter driving device 4 for rotatingly driving the cutter head 3 can be reduced, and the life thereof can be improved.

【0052】(1D−3)掘削面Maへの傾斜角θaによ
るさらなる掘進距離向上効果 上記(1D−1)で説明したように、本実施の形態のシ
ールド掘進機では、掘削中にカッタビット29−1〜2
9−11の押圧力で掘削面縁部(角部)Mcの大部分を
斜めにせん断破壊させ剥離破砕を行っていくが、このと
き、カッタビット29−1〜29−11の超硬チップ2
9Aの略鉛直刃面部29Aaを掘進方向掘削面Maに対
してほぼ平行に配置する一方、傾斜刃面部29Abを掘
進方向掘削面Maに対して所定の傾斜角θaをなすよう
に斜めに配置している。これにより、掘進方向に前進す
るにつれて、縁部Mcに対し、図9中太矢印で示すよう
にせん断破壊を促進するような向きに(この場合、径方
向外周側に向かって)押圧力を加えることが可能とな
る。これにより、さらに小さな掘削力で地山の掘削を行
うことが可能となるので、これによってもカッタビット
29−1〜29−11の摩耗を低減し、さらに掘進距離
を向上することができる。
(1D-3) Further Improvement Effect of Excavation Distance by Inclination Angle θa to Excavation Surface Ma As described in (1D-1), in the shield excavator of the present embodiment, the cutter bit 29 is excavated during excavation. -1 to 2
A large part of the excavation surface edge (corner) Mc is obliquely shear-ruptured by the pressing force of 9-11 to perform peeling and crushing. At this time, the carbide tips 2 of the cutter bits 29-1 to 29-11 are used.
While the substantially vertical blade surface portion 29Aa of 9A is arranged almost parallel to the excavation surface Ma in the excavation direction, the inclined blade surface portion 29Ab is obliquely arranged so as to form a predetermined inclination angle θa with the excavation surface Ma in the excavation direction. I have. Thereby, as the vehicle advances in the excavation direction, a pressing force is applied to the edge Mc in a direction (in this case, toward the radially outer peripheral side) in such a direction as to promote shear failure as indicated by a thick arrow in FIG. It becomes possible. This makes it possible to excavate the ground with a smaller excavating force, thereby reducing the wear of the cutter bits 29-1 to 29-11 and further improving the excavation distance.

【0053】(1D−4)掘進方向掘削面Maへの負の
すくい角γaによる効果 本実施の形態のシールド掘進機では、(1D−1)で説
明したように剥離破砕による掘削を行うことから、掘進
方向掘削面Maに対し正のすくい角を備える必要がな
い。そこで、前述のように、本実施の形態においては、
各カッタビット29−1〜29−10に掘進方向掘削面
Maに対して負のすくい角γaをもたせている(図4参
照)。これにより、正のすくい角を備える通常掘削用の
カッタビットのようにカッタヘッドの正逆2方向回転に
対応して正転時掘削用カッタビットと逆転時掘削用カッ
タビットとの両方を配列する必要がなくなり、図2に示
すように、各カッタスポーク27A〜27Dにカッタビ
ット3の各周方向位置にそれぞれ1つのカッタビット2
9−1〜29−11を設けるだけでカッタヘッド3のい
ずれの方向への回転にも対応可能となる(なお、5つの
カッタビット29′−12についてもすべて同一形状で
あり、それぞれが同様にいずれの方向への回転にも対応
可能)。これにより、カッタビット数を従来構造よりも
大きく低減できるので、これによっても地山切羽(掘削
面M)との摺動抵抗を減少させてカッタヘッド駆動トル
クをさらに低減することができる。
(1D-4) Effect of Negative Rake Angle γa on Excavation Surface Ma in Excavation Direction The shield excavator of the present embodiment performs excavation by peeling and crushing as described in (1D-1). It is not necessary to provide a positive rake angle with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction. Therefore, as described above, in the present embodiment,
Each of the cutter bits 29-1 to 29-10 has a negative rake angle γa with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction (see FIG. 4). Thus, both the forward-direction excavation cutter bit and the reverse-direction excavation cutter bit are arranged corresponding to the forward / reverse bidirectional rotation of the cutter head like a normal excavation cutter bit having a positive rake angle. As shown in FIG. 2, one cutter bit 2 is provided on each of the cutter spokes 27A to 27D at each circumferential position of the cutter bit 3.
It is possible to cope with the rotation of the cutter head 3 in any direction only by providing the 9-1 to 29-11 (the five cutter bits 29'-12 have the same shape, and each has the same shape. Supports rotation in any direction). As a result, the number of cutter bits can be significantly reduced as compared with the conventional structure, so that the sliding resistance with the ground face (excavation surface M) can be reduced, and the cutter head driving torque can be further reduced.

【0054】また上記した従来構造のように正のすくい
角をもたせるため正転時掘削用・逆転時掘削用カッタビ
ットの両方を配列する場合には、その両側のカッタビッ
ト間に掘削土砂が付着することでカッタヘッド駆動トル
クを増大させる場合があったが、このような現象も未然
に防止できる(特に、土丹、粘性土等に対して有効)。
When both the cutter bit for forward rotation and the cutter bit for reverse rotation are arranged to have a positive rake angle as in the conventional structure described above, excavated earth and sand adhere between the cutter bits on both sides thereof. By doing so, the cutter head driving torque may be increased in some cases, but such a phenomenon can be prevented beforehand (in particular, it is effective for soil, clay, etc.).

【0055】以上のようにして、カッタヘッド駆動トル
クをさらに低減できるので、カッタ駆動装置4の負荷を
さらに低減できる。
As described above, since the cutter head driving torque can be further reduced, the load on the cutter driving device 4 can be further reduced.

【0056】さらに、上記従来構造よりもカッタビット
数を低減できることによってコストを低減でき、あるい
は、コストアップせずにカッタビットの設置条数を例え
ば2倍に増加させることができる。
Further, the number of cutter bits can be reduced by reducing the number of cutter bits as compared with the conventional structure, or the number of cutter bits can be increased, for example, twice without increasing the cost.

【0057】(1D−5)側方堀りにおける効果 本実施の形態のカッタビット29−1〜29−11は、
径方向掘削面Mrに対して所定の傾斜角θrをなす傾斜刃
面部29Adを備えている(図5参照)。これにより、
掘進方向と直角方向(径方向)への掘削(いわゆる側方
掘り)を行うときに、上記(1D−3)と同様の原理
で、曲線施工・方向修正の際において、上記(1D−
3)と同様に、径方向に側方掘りするにつれて、縁部M
cに対し、せん断破壊を促進するような向きに押圧力を
加えることが可能となるので、小さな掘削力で地山の側
方掘りを行うことが可能となる。
(1D-5) Effect in Side Drilling The cutter bits 29-1 to 29-11 of the present embodiment are as follows.
An inclined blade surface portion 29Ad that forms a predetermined inclined angle θr with respect to the radial excavation surface Mr is provided (see FIG. 5). This allows
When performing digging (so-called side digging) in a direction (radial direction) perpendicular to the digging direction, the above-mentioned (1D-
As in 3), the edge M
Since it is possible to apply a pressing force to c so as to promote shear failure, it becomes possible to dig the ground with a small excavation force.

【0058】(1D−6)外周側を先行掘削させること
による効果 この効果を比較例を用いて説明する。上記のようにカッ
タヘッド外周部にある先行掘削面からアンダーカッテイ
ングを行っていく場合において、例えば比較例として先
行掘削手段をカッタヘッドの径方向中央部に設けた場合
を仮想してみると、図10(a)に示すように、掘削さ
れる切羽の形状が凹面(略すり鉢形状)を横にした形状
となる。このため、仮に切羽の地山崩壊発生を想定した
ときにはその凹面形状のうち上部に位置する部分(図1
0(a)中矢印アで示す部分)が崩壊することとなる
(太矢印参照)。
(1D-6) Effect of Preliminarily Excavating the Outer Peripheral Side This effect will be described with reference to a comparative example. In the case where undercutting is performed from the preceding excavation surface on the outer periphery of the cutter head as described above, for example, as a comparative example, a case where the preceding excavation means is provided at the radial center of the cutter head is imagined. As shown in FIG. 10A, the shape of the face to be excavated is a shape in which a concave surface (substantially mortar shape) is laid down. For this reason, if it is assumed that ground collapse of the face will occur, the upper part of the concave shape (FIG. 1)
0 (a), the portion indicated by the arrow a) collapses (see the thick arrow).

【0059】これに対し、本発明においては、先行掘削
手段であるカッタビット29′−12をカッタヘッド3
の径方向外周部に設けており、図10(b)に示すよう
に、掘削される切羽の形状は凸面(略円錐形状)を横に
した形状となる。このため、切羽の地山崩壊発生時には
その凸面形状のうち下部に位置する部分(図10(b)
中矢印イで示す部分)が崩壊することとなる。したがっ
て、図10(a)と比較して明らかなように、上記比較
例よりも崩壊土量を低減することが可能となる。したが
って、地山崩壊による地表面陥没等の発生の可能性を低
減することができる。
On the other hand, in the present invention, the cutter bit 29'-12, which is the preceding excavation means, is connected to the cutter head 3
As shown in FIG. 10 (b), the face to be excavated has a convex surface (substantially conical shape). For this reason, when the ground collapse of the face occurs, the lower portion of the convex shape (FIG. 10B)
The part indicated by the middle arrow A) will collapse. Therefore, as apparent from comparison with FIG. 10A, the amount of collapsed soil can be reduced as compared with the above comparative example. Therefore, it is possible to reduce the possibility of occurrence of ground surface depression or the like due to the collapse of the ground.

【0060】また、一般に、横孔掘削機では、地表面へ
の影響は土被りが厚いほど出にくくなるが、上記比較例
においては、通常の横孔掘削機と同様、掘削機外周部の
うち上端部から地表面までの厚さto(図10(a)参
照)が土被り厚さとなるのに対し、本発明では先行掘削
手段であるカッタビット29′−12を外周部に設け切
羽形状は径方向中央部が突出した凸面となるため、その
凸面の中心軸高さから地表面までの厚さt(図10
(b)参照)を実際上の土被り厚さと考えることができ
る。したがって、土被り厚さをさらに厚くすることがで
きるので、これによってもさらに地山崩壊による地表面
陥没等の発生の可能性を低減することができる。
In general, the influence on the ground surface of a horizontal hole excavator is less likely to occur as the soil cover becomes thicker. However, in the comparative example, as in the case of a normal horizontal hole excavator, the influence on the ground surface is reduced. While the thickness to (from FIG. 10 (a)) from the upper end to the ground surface is the soil cover thickness, in the present invention, a cutter bit 29'-12, which is a preceding excavation means, is provided on the outer peripheral portion and the face shape is Since the radial center part is a protruding convex surface, the thickness t from the height of the central axis of the convex surface to the ground surface (FIG. 10)
(See (b)) can be considered as the actual earth cover thickness. Therefore, since the thickness of the overburden can be further increased, it is possible to further reduce the possibility of the occurrence of the collapse of the ground surface due to the collapse of the ground.

【0061】(ID−7)先行掘削部掘削力強化 一般に、シールド掘進機においては、掘進作業の進展と
ともにカッタビットは切羽との摺動で摩耗していくもの
である。ここで、上記本発明のシールド掘進機の一実施
の形態のカッタヘッド3においては、掘進方向に先行す
るカッタビット29′−12によって切羽に略円環状の
先行掘削面を形成し、その先行掘削面を足がかりにして
各カッタビット29−11〜29−1が順次剥離破砕を
利用した掘削を行っていく。つまり、カッタビット2
9′−12は、径方向に順次隣接する各カッタビット2
9−11〜29−1の剥離破砕を行うための足がかりと
なる起点掘削を行うものであるため、他のカッタビット
29−11〜29−1より特に掘削負担が大きくなる。
このため、そのままではカッタビット29′−12が他
のカッタビット29−1〜29−11よりも早く摩耗
し、その結果、掘進距離の向上が不十分となる可能性が
ある。
(ID-7) Enhancement of Excavation Force in Preceding Excavation In general, in a shield excavator, as the excavation work progresses, the cutter bit is worn by sliding with the face. Here, in the cutter head 3 according to an embodiment of the shield machine of the present invention, a substantially annular preceding excavation surface is formed on the face by the cutter bit 29′-12 preceding in the excavation direction, and the preceding excavation is performed. The cutter bits 29-11 to 29-1 sequentially perform excavation using peeling and crushing using the surface as a foothold. That is, cutter bit 2
9'-12 are the cutter bits 2 which are sequentially adjacent in the radial direction.
Since the starting point excavation which is a foothold for performing the separation and crushing of 9-11 to 29-1 is performed, the excavation burden is particularly larger than the other cutter bits 29-11 to 29-1.
For this reason, the cutter bit 29'-12 may wear out faster than the other cutter bits 29-1 to 29-11 as it is, and as a result, the improvement of the excavation distance may be insufficient.

【0062】そこで、本実施の形態においては、前述の
ように径方向最外周側のカッタビット29′−12につ
いて、超硬チップ29′Aの超硬チップの厚さをカッタ
ビット29−1〜29−11の超硬チップ29Aよりも
厚さを厚くし、さらに掘削軌跡が略同一円周上となるよ
うな位置に多条(この場合は5条)配置する。これによ
り、掘削負担が最も大きい径方向外周部(先行掘削部)
の掘削力を強化し、カッタビット29′−12の耐摩耗
強度を他のカッタビット29−1〜29−11よりも向
上させた。その結果、カッタビット29′−12の自体
の寿命が向上し耐久性が向上し、これによってシールド
本体1の掘進距離を向上させることができる。また、1
つのビットの欠損等が発生しても、もう一方のビットに
よりカバーできるので、掘削性能の信頼性を確保できる
効果もある。
Therefore, in the present embodiment, as described above, for the cutter bits 29'-12 on the radially outermost side, the thickness of the cemented carbide tip of the cemented carbide tip 29'A is determined by the cutter bits 29-1 to 29-1A. The thickness is made thicker than the carbide tip 29A of 29-11, and furthermore, multiple (five in this case) are arranged at positions where the excavation trajectory is substantially on the same circumference. As a result, the outer peripheral part in the radial direction (the leading excavation part) where the excavation load is greatest
And the wear resistance of the cutter bit 29'-12 is improved as compared with the other cutter bits 29-1 to 29-11. As a result, the service life of the cutter bit 29'-12 itself is improved, and the durability is improved. As a result, the excavation distance of the shield body 1 can be improved. Also, 1
Even if one bit is lost, it can be covered by the other bit, so that there is an effect that the reliability of the excavation performance can be ensured.

【0063】(ID−8)作泥材注入管配設による効果 通常のこの種のシールド掘進機では、作泥材注入口を、
径方向中心部に設けている。本実施の形態においてこの
ように径方向中心部(例えばカッタビット29−1近
傍)の作泥材注入口とした場合、その構造上、外周側に
ある他のカッタビット29−2〜29−11,29′−
12付近には作泥材が回り込みにくく、特に外周側の掘
削土砂にあまり作泥材が混入されなくなる可能性があ
る。そこで、本実施の形態においては、径方向最外周側
に作泥材注入管28を設けてここより作泥材注入を行う
ことにより、径方向すべての領域にまんべんなく作泥材
を広げ、掘削土砂に確実に作泥材を混入させることがで
きる。
(ID-8) Effect of Arrangement of Sludge Injection Pipe In a normal shield excavator of this type, the sludge injection port is
It is provided at the radial center. In the present embodiment, in the case where the sludge material injection port is provided at the center in the radial direction (for example, in the vicinity of the cutter bit 29-1), the other cutter bits 29-2 to 29-11 on the outer peripheral side due to the structure. , 29'-
It is difficult for the mud material to wrap around 12 and there is a possibility that the mud material is not mixed into the excavated earth and sand particularly on the outer peripheral side. Therefore, in the present embodiment, the sludge material injection pipe 28 is provided on the outermost peripheral side in the radial direction, and the sludge material is injected from the pipe 28, so that the sludge material is spread evenly in all areas in the radial direction. It is possible to reliably mix the mud material.

【0064】なお、上記本発明の一実施の形態において
は、各カッタビット29−1〜29−11の超硬チップ
29Aの傾斜刃面部29Abを掘進方向掘削面Maに対
して所定の傾斜角θaをなすように斜めに配置し、また
各カッタビット29−1〜29−10に掘進方向掘削面
Maに対して負のすくい角γaをもたせたが、必ずしもこ
れらの構造を備える必要はない。すなわち、カッタビッ
ト29−1〜29−11の超硬チップ29Aの掘進方向
側をすべて略鉛直刃面部29Aaとしてその掘進方向側
全面を掘進方向掘削面Maに対してほぼ平行に配置した
り、各カッタビット29−1〜29−11に掘進方向掘
削面Maに対して正のすくい角をもたせてもよい。この
場合も、剥離破砕を行うことによる掘進距離向上効果及
びカッタ駆動トルク低減効果を得ることができる。
In the embodiment of the present invention, the inclined blade surface portion 29Ab of the carbide tip 29A of each of the cutter bits 29-1 to 29-11 has a predetermined inclination angle θa with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction. And the cutter bits 29-1 to 29-10 have a negative rake angle γa with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction, but it is not always necessary to provide these structures. That is, the entire cutting direction side of the carbide tip 29A of the cutter bits 29-1 to 29-11 is set as a substantially vertical blade surface portion 29Aa, and the entire surface in the cutting direction is arranged substantially parallel to the cutting direction cutting surface Ma. The cutter bits 29-1 to 29-11 may have a positive rake angle with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction. Also in this case, the effect of improving the excavation distance and the effect of reducing the cutter driving torque by performing peeling and crushing can be obtained.

【0065】次に、本発明の他の実施の形態を図11に
より説明する。図11は、本発明の横孔掘削機(シール
ド掘進機)の他の実施の形態の全体構造を表す側断面図
である。上記本発明の一実施の形態と同等の部分には、
同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a side sectional view showing the overall structure of another embodiment of the horizontal hole excavator (shield excavator) of the present invention. Parts equivalent to the above-described embodiment of the present invention include:
The same reference numerals are given and the description will be appropriately omitted.

【0066】この図11において、本実施の形態のシー
ルド掘進機は、上記本発明の一実施の形態のように径方
向外周部のカッタビット29′−12を掘進方向最前方
側に突出させその内周側に順次隣接するカッタビット2
9(詳細は後述)の刃先を順次掘進方向後方側に後退さ
せる第1段掘削部60に加え、カッタヘッド3の径方向
中心部(中央部)のカッタビット29−1を掘進方向最
前方側に突出させそれに順次径方向外周側に隣接するカ
ッタビット29(詳細は後述)の刃先を順次掘進方向後
方側に後退させた第2段掘削部70を設けたものであ
る。
In FIG. 11, the shield machine according to the present embodiment is configured such that the cutter bit 29'-12 at the outer peripheral portion in the radial direction protrudes to the forefront in the excavation direction as in the embodiment of the present invention. Cutter bit 2 sequentially adjacent to the inner circumference
In addition to the first-stage excavation section 60 for sequentially retreating the cutting edge 9 (details will be described later) backward in the excavation direction, the cutter bit 29-1 at the radially central portion (central portion) of the cutter head 3 is moved forward in the excavation direction. And a second-stage excavation part 70 in which the cutting edge of the cutter bit 29 (details will be described later) adjacent to the radially outer peripheral side is sequentially retracted rearward in the excavation direction.

【0067】すなわち、第1段掘削部60は、前記本発
明の一実施の形態と同様の構造であり、径方向最外周側
に位置する前記カッタビット29′−12を掘進方向最
前方側に突出させるとともに、径方向位置がそのカッタ
ビット29′−12の径方向位置の内周側に順次隣接す
るカッタビット29−11,29−10,…,29−
6,29−5の刃先を順次掘進方向後方側に後退させる
ように配設する。これによって掘削方向掘削面Ma1及び
径方向掘削面Mr1を備え縦断面形状が略階段状となる掘
削面M1を形成するようになっている。
That is, the first-stage excavation section 60 has the same structure as that of the embodiment of the present invention, and the cutter bit 29'-12 located on the outermost side in the radial direction is moved forward in the excavation direction. The cutter bits 29-11, 29-10, ..., 29- whose radial positions are sequentially adjacent to the inner peripheral side of the radial positions of the cutter bits 29'-12.
6, 29-5 are arranged so that the cutting edges are sequentially retracted rearward in the excavation direction. Thus, an excavation surface M1 having an excavation direction excavation surface Ma1 and a radial excavation surface Mr1 and having a substantially stepwise vertical cross-sectional shape is formed.

【0068】第2段掘削部70は、前記第1段掘削部6
0のカッタヘッド3径方向中心側に位置するものであ
り、径方向中心部に位置するカッタビット29−1を掘
進方向前方側に突出させるとともに、径方向位置がその
カッタビット29−1の径方向位置のカッタヘッド3外
周側に順次隣接するカッタビット29−2,29−3,
29−4の刃先を順次掘進方向後方側に後退させ、これ
によって掘削方向掘削面Ma2及び径方向掘削面Mr2を備
え縦断面形状が略階段状となる掘削面M2を形成するよ
うになっている。
The second-stage excavation unit 70 includes the first-stage excavation unit 6.
The cutter bit 3 is located at the center of the cutter head 3 in the radial direction. The cutter bit 29-1 located at the center of the cutter in the radial direction is projected forward in the excavation direction. Cutter bits 29-2, 29-3,
The cutting edge of 29-4 is sequentially retracted rearward in the excavation direction, thereby forming an excavation surface M2 having an excavation direction excavation surface Ma2 and a radial excavation surface Mr2 and having a vertical cross-sectional shape substantially in a stepped shape. .

【0069】このとき、カッタビット29−1〜29−
11及び29′−12とも上記本発明の一実施の形態と
同一構造である。すなわち、掘進方向掘削面Ma1(又は
Ma2)に対してほぼ平行な鉛直刃面部、掘進方向掘削面
Ma1(又はMa2)に対して所定の傾斜角をなす傾斜刃面
部、径方向掘削面Mr1(又はMr2)に対してほぼ平行な
水平刃面部、及び径方向掘削面Mr1(又はMr2)に対し
て所定の傾斜角をなす傾斜刃面部を有し、掘削方向掘削
面Ma1(又はMa2)に対して負のすくい角を備えるとと
もに、径方向掘削面Mr1(又はMr2)に対しても負のす
くい角を備えている。
At this time, the cutter bits 29-1 to 29-
11 and 29'-12 have the same structure as the above embodiment of the present invention. That is, a vertical blade surface portion substantially parallel to the excavation direction excavation surface Ma1 (or Ma2), an inclined blade surface portion forming a predetermined inclination angle with respect to the excavation direction excavation surface Ma1 (or Ma2), and a radial excavation surface Mr1 (or It has a horizontal blade surface portion that is substantially parallel to Mr2) and an inclined blade surface portion that forms a predetermined inclination angle with respect to the radially excavated surface Mr1 (or Mr2). It has a negative rake angle and also has a negative rake angle with respect to the radial excavation surface Mr1 (or Mr2).

【0070】但し、図11と図1とを比較して分かるよ
うにカッタビット29−1〜29−4については、上記
本発明の一実施の形態と取付方向の内周側と外周側とが
逆になっている。これは以下の理由による。すなわち、
第1段掘削部60のカッタビット29−11〜29−5
にあっては、掘進方向掘削において内周側にアンダーカ
ットするのに対し、第2段掘削部70のカッタビット2
9−1〜29−4にあっては、掘進方向掘削において外
周側にアンダーカットするようになるからである。ま
た、径方向掘削時においても、第1段掘削部60のカッ
タビット29−11〜29−5にあっては、径方向に掘
削すべき地山は内周側になるのに対し、第2段掘削部7
0のカッタビット29−1〜29−4にあっては、径方
向掘削において掘削すべき地山が外周側になるからであ
る。
However, as can be seen from a comparison between FIG. 11 and FIG. 1, the cutter bits 29-1 to 29-4 are different from those of the above-described embodiment of the present invention in that the inner peripheral side and the outer peripheral side in the mounting direction are different. It is upside down. This is for the following reason. That is,
Cutter bits 29-11 to 29-5 of the first stage excavation unit 60
In the second embodiment, the cutter bit 2 of the second stage
This is because, in 9-1 to 29-4, undercutting is performed on the outer peripheral side in excavation in the excavation direction. Also, at the time of radial excavation, in the cutter bits 29-11 to 29-5 of the first stage excavation part 60, the ground to be excavated in the radial direction is on the inner peripheral side, while Step excavation part 7
This is because, in the zero cutter bits 29-1 to 29-4, the ground to be excavated in the radial excavation is on the outer peripheral side.

【0071】なお、上記においては、カッタビット29
−1が、請求項3に記載の、カッタヘッドの外周部に設
けた先行掘削手段に加えてカッタヘッドに設けた他の先
行掘削手段を構成する。
In the above description, the cutter bit 29
-1 constitutes another preceding excavating means provided on the cutter head in addition to the preceding excavating means provided on the outer peripheral portion of the cutter head.

【0072】(IIA)本実施の形態のシールド掘進機の
カッタヘッドによる詳細掘削動作及び作用 本実施の形態のシールド掘進機の動作における最大の特
徴は、第1段掘削部60において、径方向位置が最外周
側で掘進方向前方側に最も突出したカッタビット29′
−12から順次隣接する他の径方向位置のカッタビット
29−11,29−10,…,29−6,29−5の刃
先を順次掘進方向後方側に後退させるように配設するこ
とにより、地山の掘削面M1の縦断面形状を略階段状に
維持しながらアンダーカッテイングを行うとともに、第
2段掘削部70において、径方向位置が掘進方向前方側
に最も突出したカッタビット29−1から順次外周側に
隣接する他の径方向位置のカッタビット29−2,29
−3,29−4の刃先を順次掘進方向後方側に後退させ
るように配設することにより、地山の掘削面M2の縦断
面形状を略階段状に維持しながらアンダーカッテイング
を行うことである。
(IIA) Detailed Excavation Operation and Operation by the Cutter Head of the Shield Excavator of the Present Embodiment The biggest feature of the operation of the shield excavator of the present embodiment is that Is the most protruding cutter bit 29 'on the outermost circumference side
By arranging the cutting edges of the cutter bits 29-11, 29-10,..., 29-6, and 29-5 at other radial positions adjacent to each other in order from -12 so as to be sequentially retracted rearward in the excavation direction, Undercutting is performed while maintaining the vertical cross-sectional shape of the ground excavation surface M1 in a substantially stair-like shape, and in the second-stage excavation section 70, the radial position is from the cutter bit 29-1 most protruding forward in the excavation direction. Cutter bits 29-2 and 29 at other radial positions sequentially adjacent to the outer peripheral side
By arranging the cutting edges of -3 and 29-4 so as to sequentially recede backward in the excavation direction, undercutting is performed while maintaining the vertical cross-sectional shape of the ground excavation surface M2 in a substantially stepped shape. .

【0073】すなわち、第1段掘削部60(又は第2段
掘削部70、かっこ内対応関係以下同様)において掘進
方向に先行するカッタビット29′−12(又はカッタ
ビット29−1)によって掘削面M1(又はM2)の径方
向中心部に略円環状の先行掘削面(又は略円錐状の先行
掘削面)を形成し、それら先行掘削面を足がかりにして
各カッタビット29−11〜29−5(又は29−2〜
29−4)が順次掘削を行う。その結果、先行掘削面の
内周側(又は先行掘削面の外周側)において地山の掘削
面M1(又はM2)の大部分を縦断面形状が掘進方向掘削
面Ma1(又はMa2)と径方向掘削面Mr1(又はMr2)と
からなる略階段状に維持しながら掘削を行っていく。こ
のとき、各カッタビット29′−12〜29−5(又は
29−1〜29−4)の刃先突端部位置を結んだ面は図
11より明らかなすように直線で表される。このような
掘削態様とすることにより、前述した本発明の一実施の
形態と同様の原理で、各カッタビット29の掘進方向へ
の押圧力で前記略階段状の縁部(角部)の根元側に亀裂
を生じさせて進展させ、縁部の大部分に斜め方向のせん
断破壊を連続的に誘発させる剥離破砕を行うことができ
る。これにより、掘削の際に必要となる掘削力を低減で
きるので、通常の掘削に比べて小さな掘削力で地山の掘
削が可能となる。
That is, in the first-stage excavation section 60 (or the second-stage excavation section 70, the corresponding relation in parentheses, the same applies hereinafter), the cutting bit 29'-12 (or cutter bit 29-1) preceding in the excavation direction makes the excavation surface. A substantially annular preceding excavation surface (or a substantially conical preceding excavation surface) is formed at the radial center of M1 (or M2), and the cutter bits 29-11 to 29-5 are formed using the preceding excavation surface as a foothold. (Or 29-2 ~
29-4) excavates sequentially. As a result, most of the ground excavation surface M1 (or M2) on the inner peripheral side of the preceding excavation surface (or the outer peripheral side of the preceding excavation surface) has a longitudinal cross-sectional shape that is the same as that of the excavation surface Ma1 (or Ma2). Excavation is performed while maintaining a substantially stepped shape including the excavation surface Mr1 (or Mr2). At this time, the surfaces connecting the positions of the blade tips of the cutter bits 29'-12 to 29-5 (or 29-1 to 29-4) are represented by straight lines as is clear from FIG. With such an excavation mode, the root of the substantially step-shaped edge (corner) is pressed by the pressing force of each cutter bit 29 in the excavation direction on the same principle as the above-described embodiment of the present invention. Delamination can be performed that creates and propagates cracks on the sides and continuously induces oblique shear failures on most of the edges. This makes it possible to reduce the excavation force required for excavation, so that excavation of the ground can be performed with a smaller excavation force than in ordinary excavation.

【0074】(IIB)本実施の形態のシールド掘進機の
効果 以上のような構成及び動作の本実施の形態のシールド掘
進機により得られる効果を以下順次説明する。
(IIB) Effects of the Shield Machine of the Present Embodiment The effects obtained by the shield machine of the present embodiment having the above-described configuration and operation will be sequentially described below.

【0075】(IIB−1)上記本発明の一実施の形態と
同様の効果 上記(IIA)で述べたように、本実施の形態のシールド
掘進機でも、上記本発明の一実施の形態と同様の掘削態
様で主として剥離破砕によって掘削を行う。したがっ
て、同様の原理に基づき、上記本発明の一実施の形態で
説明した(1D−1)掘進距離向上効果、(ID−2)
カッタ駆動トルク低減効果、(ID−3)さらなる掘進
距離向上効果や、(ID−4)さらなるカッタ駆動トル
ク低減効果、(1D−5)側方堀りにおける効果、(I
D−7)先行掘削部掘削力強化、及び(ID−8)作泥
材注入管配設による効果、を得ることができる。
(IIB-1) Effects Similar to the First Embodiment of the Present Invention As described in the above (IIA), the shield excavator of the present embodiment also has the same effects as the first embodiment of the present invention. Excavation is mainly performed by exfoliation and crushing in the excavation mode of 1. Therefore, based on the same principle, (1D-1) the effect of improving the excavation distance and (ID-2) described in the embodiment of the present invention.
Cutter driving torque reducing effect, (ID-3) further excavation distance improving effect, (ID-4) further cutter driving torque reducing effect, (1D-5) side drilling effect, (I
D-7) It is possible to obtain the effect of strengthening the excavating power of the preceding excavation part and (ID-8) disposing the sludge injection pipe.

【0076】また、(1D−6)外周側を先行掘削させ
ることによる効果、については、本実施の形態では、外
周側を最も先行させるとともに中心側においても先行掘
削を行うため、上記本発明の一実施の形態に比べればこ
の効果を得られる度合いは低減する。しかしながら、先
の図10(a)で示した比較例に比べれば、前述した地
山崩壊発生時の崩壊土量低減効果及び陥没発生低減効果
を得ることができる。
Regarding (1D-6) the effect of pre-excavation on the outer peripheral side, in the present embodiment, the pre-excavation is performed on the outer peripheral side as well as on the center side. The degree to which this effect can be obtained is reduced as compared with the embodiment. However, as compared with the comparative example shown in FIG. 10A, the effect of reducing the amount of collapsed soil and the effect of reducing the occurrence of collapse when the ground collapse occurs can be obtained.

【0077】(IIB−2)本実施の形態固有の効果 本実施の形態においては、図11に示すように、カッタ
スポーク27A〜27Dを屈曲形状にして掘進方向前方
側に突出する径方向位置を2箇所(第1段掘削部60の
カッタビット29′−12の位置と第2段掘削部70の
カッタビット29−1の位置)設けている。これによ
り、上記本発明の一実施の形態のようにカッタスポーク
27A〜27Dを直線的な形状にして掘進方向前方側に
突出する径方向位置を1箇所のみ(径方向外周側のカッ
タビット29′−12の位置のみ)とする場合に比べ
て、同じカッタビット段数であれば、カッタヘッドの掘
進方向寸法(軸方向寸法)を低減できる。
(IIB-2) Effects Specific to the Present Embodiment In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the cut-spokes 27A to 27D are bent so that the radial position projecting forward in the digging direction is determined. Two positions (the position of the cutter bit 29'-12 of the first stage excavation unit 60 and the position of the cutter bit 29-1 of the second stage excavation unit 70) are provided. Thus, as in the above-described embodiment of the present invention, the cut-spokes 27A to 27D are formed in a linear shape, and only one radial position protruding forward in the digging direction (the cutter bit 29 'on the radial outer peripheral side) is provided. Compared to the case where only the position of −12) is used, if the number of cutter bits is the same, the size of the cutter head in the direction of excavation (the size in the axial direction) can be reduced.

【0078】特に大口径シールドになるほど1つの掘削
部のみではカッタヘッド3掘進方向寸法が非常に大型化
するので、その効果が大きい。したがって、その分シー
ルド掘進機全体の掘進方向寸法(機長)を低減できるの
で、発進立坑の径方向寸法を低減できる。また、カッタ
ヘッド3掘進方向寸法が大型化するほど切羽掘削面が斜
め方向に広く広がりからの地山崩壊を招きやすくかつ曲
線施工・方向修正を行いにくくなる傾向となるが、この
ような弊害の起こる可能性を低減できる。
In particular, as the diameter of the shield becomes larger, the size of the cutter head 3 in the direction of excavation becomes extremely large with only one excavated portion, so that the effect is great. Therefore, the dimension in the excavation direction (machine length) of the entire shield excavator can be reduced accordingly, and the radial dimension of the starting shaft can be reduced. In addition, as the size of the cutter head 3 in the direction of excavation becomes larger, the face excavated surface becomes wider in the diagonal direction, and it tends to cause ground collapse from the spread, and it becomes difficult to perform curve construction and direction correction. The likelihood of occurrence can be reduced.

【0079】なお、上記本発明の一実施の形態及び本発
明の他の実施の形態においては、カッタヘッド3の径方
向外周部において掘進方向前方側にカッタビット29′
−12を突出して設けるとともにその径方向位置に順次
隣接する他の径方向位置にカッタビット29の刃先を順
次掘進方向後方側に後退させて設けたり、あるいは第1
段掘削部60及び第2段掘削部70を形成するにあた
り、そのような刃先側の配置に対応してカッタスポーク
27も内周側ほど後方に後退した形状としたり屈曲した
形状としたが、これには限られない。すなわち、カッタ
スポーク側は、通常のシールド掘進機のように単純に径
方向に放射状に延設する構成とし、これに取り付けるカ
ッタビットの軸方向長さを径方向位置ごとに変化させ
て、上記のような刃先位置の配設態様を実現しても良
い。この場合も同様の効果を得られることは言うまでも
ない。
In one embodiment of the present invention and another embodiment of the present invention, the cutter bit 29 ′ is provided on the radially outer peripheral portion of the cutter head 3 on the forward side in the excavation direction.
-12 is protruded and the cutting edge of the cutter bit 29 is sequentially provided at another radial position adjacent to the radial position so as to be retracted rearward in the excavation direction.
In forming the step excavation section 60 and the second step excavation section 70, the cut-spokes 27 were also formed to have a shape that receded rearward or bent toward the inner peripheral side corresponding to such an arrangement on the cutting edge side. Not limited to That is, the cut-spoke side is configured to simply extend radially in the radial direction like a normal shield machine, and the axial length of the cutter bit attached thereto is changed for each radial position, and Such an arrangement mode of the cutting edge position may be realized. It goes without saying that a similar effect can be obtained in this case as well.

【0080】次に、本発明のさらに他の実施の形態を図
12により説明する。図12は、本発明の横孔掘削機
(シールド掘進機)さらに他の実施の形態の全体構造を
表す側断面図である。上記本発明の一実施の形態及び上
記本発明の他の実施の形態と同等の部分には、同一の符
号を付し、適宜説明を省略する。
Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a side sectional view showing the overall structure of a horizontal hole excavator (shield excavator) according to still another embodiment of the present invention. Portions equivalent to those in the above-described embodiment of the present invention and other embodiments of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

【0081】この図12において、本実施の形態のシー
ルド掘進機は、上記本発明の一実施の形態のように径方
向外周部のカッタビット29′−12を掘進方向最前方
側に突出させその内周側に順次隣接するカッタビット2
9(詳細は後述)の刃先を順次掘進方向後方側に後退さ
せる第1段掘削部60に加え、カッタヘッド3の径方向
中心部(中央部)よりやや外周側のカッタビット29″
−3を掘進方向最前方側に突出させそれに順次径方向外
周側に隣接するカッタビット29(詳細は後述)の刃先
を順次掘進方向後方側に後退させた第3段掘削部80を
設けたものである。
In FIG. 12, the shield machine according to the present embodiment is configured such that the cutter bit 29'-12 at the outer peripheral portion in the radial direction is projected to the foremost side in the excavation direction as in the embodiment of the present invention. Cutter bit 2 sequentially adjacent to the inner circumference
In addition to a first-stage excavation portion 60 for sequentially retreating the cutting edge 9 (details will be described later) to the rear in the excavation direction, a cutter bit 29 ″ slightly outside the radial center portion (central portion) of the cutter head 3 is provided.
-3 protruding forward in the excavation direction, and provided with a third-stage excavation portion 80 in which the cutting edge of the cutter bit 29 (details will be described later) adjacent to the radially outer peripheral side is sequentially retracted rearward in the excavation direction. It is.

【0082】すなわち、第3段掘削部80は、前記第1
段掘削部60のカッタヘッド3径方向中心側に位置する
ものであり、径方向中心部よりやや外周側に位置するカ
ッタビット29″−3を掘進方向前方側に突出させると
ともに、径方向位置がそのカッタビット29″−3の径
方向位置のカッタヘッド3外周側に順次隣接するカッタ
ビット29″−4及び29″−2,29″−1の刃先を
順次掘進方向後方側に後退させ、これによって掘削方向
掘削面Ma3及び径方向掘削面Mr3を備え縦断面形状が略
階段状となる掘削面M3を形成するようになっている。
That is, the third stage excavation section 80
The cutter bit 29 ″ -3, which is located on the radially center side of the cutter head 3 of the step excavation section 60 and is located slightly on the outer peripheral side from the radially central portion, projects forward in the excavation direction, and the radial position is The cutting edges of the cutter bits 29 "-4 and 29" -2, 29 "-1 adjacent to the outer circumference of the cutter head 3 at the radial position of the cutter bit 29" -3 are sequentially retracted rearward in the excavation direction. Thus, an excavation surface M3 having an excavation direction excavation surface Ma3 and a radial direction excavation surface Mr3 and having a substantially stepwise vertical cross-sectional shape is formed.

【0083】このとき、カッタビット29″−1,2
9″−2,29″−4は基本的には他のカッタビット2
9−5〜29−11と類似の構造であり、またカッタビ
ット29″−3は、最外周のカッタビット29′−12
と類似の構造となっている。
At this time, the cutter bits 29 ″ -1,2
9 "-2,29" -4 is basically other cutter bit 2
9-5 to 29-11, and the cutter bit 29 "-3 is the outermost cutter bit 29'-12.
It has a similar structure.

【0084】但し、第3段掘削部80においては、上記
第1段掘削部60及び第2段掘削部70と異なり、図示
のようにカッタスポーク27A〜27D側は単純に径方
向に放射状に延設する構造となっており、これに取り付
けるカッタビット29″−1,29″−2,29″−3
の軸方向長さを径方向位置ごとに変化させて(すなわち
カッタビット29″−3の軸方向長さを最も長くし、そ
の次にカッタビット29″−2,29″−4を長くし、
カッタビット29″−1を最も短くする)、上記のよう
な刃先位置の配設態様を実現している。
However, in the third-stage excavation section 80, unlike the first-stage excavation section 60 and the second-stage excavation section 70, as shown, the cut spokes 27A to 27D simply extend radially in the radial direction. Cutter bit 29 "-1, 29" -2, 29 "-3
Is changed for each radial position (i.e., the axial length of the cutter bit 29 "-3 is maximized, and then the cutter bits 29" -2, 29 "-4 are increased,
The cutter bit 29 "-1 is made the shortest), and the above-described arrangement of the cutting edge position is realized.

【0085】また、第3段掘削部80は、前述の刃先突
出構造に応じて、カッタビット29″−4は掘進方向掘
削において外周側にアンダーカットするような向きに
(すなわち上記本発明の他の実施の形態と同様)、カッ
タビット29″−2,29″−1は、掘進方向掘削にお
いて内周側にアンダーカットするような向きに(すなわ
ち上記本発明の他の実施の形態とは逆の向きに)取り付
けられている。
The third-stage excavation section 80 is oriented in such a manner that the cutter bit 29 ″ -4 is undercut to the outer peripheral side in the excavation in the excavation direction (that is, according to the above-described present invention). ), The cutter bits 29 "-2, 29" -1 are oriented in such a manner as to undercut inward in the excavation direction (that is, opposite to the above-described other embodiments of the present invention). In the direction of).

【0086】なお、上記においては、カッタビット2
9″−3が、請求項3に記載の、カッタヘッドの外周部
に設けた先行掘削手段に加えてカッタヘッドに設けた他
の先行掘削手段を構成する。
In the above description, cutter bit 2
9 "-3 constitutes another preceding excavating means provided on the cutter head in addition to the preceding excavating means provided on the outer peripheral portion of the cutter head.

【0087】以上のように構成した本実施の形態のシー
ルド掘進機において、第1段掘削部60の掘削動作につ
いては、上記本発明の他の実施の形態と同様であるので
省略する。第3段掘削部80においては、径方向位置が
掘進方向に先行するカッタビット29″−3によって掘
削面M3内に略円環状の先行掘削面を形成し、その先行
掘削面を足がかりにして各カッタビット29″−2,2
9″−1及び29″−4が掘削を順次行う。その結果、
先行掘削面の内周側及び外周側において地山の掘削面M
3の大部分を縦断面形状が掘進方向掘削面Ma3と径方向
掘削面Mr3とからなる略階段状に維持しながら掘削を行
っていくことにより、第1段掘削部60と同様、各カッ
タビット29の掘進方向への押圧力で前記略階段状の縁
部(角部)の根元側に亀裂を生じさせて進展させ、縁部
の大部分に斜め方向のせん断破壊を連続的に誘発させる
剥離破砕を行うことができる。これにより、掘削の際に
必要となる掘削力を低減できるので、通常の掘削に比べ
て小さな掘削力で地山の掘削が可能となる。
In the shield machine according to the present embodiment configured as described above, the excavation operation of the first-stage excavation section 60 is the same as that of the other embodiments of the present invention, and will not be described. In the third-stage excavation section 80, a substantially annular pre-excavation surface is formed in the excavation surface M3 by the cutter bit 29 ″ -3 whose radial position precedes in the excavation direction, and the pre-excavation surface is used as a foothold for each. Cutter bit 29 "-2,2
9 "-1 and 29" -4 perform excavation sequentially. as a result,
Excavation surface M of the ground at the inner and outer peripheral sides of the preceding excavation surface
Excavation is performed while maintaining most of the section 3 in a substantially stair-like shape having a longitudinal cross-section Ma3 and a radial excavation plane Mr3. Exfoliation that causes cracks to develop at the root side of the substantially stepped edge (corner) by the pressing force in the excavation direction of 29 and propagates, and continuously induces oblique shear failure at most of the edge. Crushing can be performed. This makes it possible to reduce the excavation force required for excavation, so that excavation of the ground can be performed with a smaller excavation force than in ordinary excavation.

【0088】すなわち、本実施の形態においても、上記
本発明の他の実施の形態と同様の効果を得る。
That is, in this embodiment, the same effects as those of the other embodiments of the present invention can be obtained.

【0089】なお、以上においては、掘削室P内に取り
込んだ泥土をスクリューコンベアで排出するともに、そ
の掘削室P内の泥土の圧力により切羽の土圧に対抗する
いわゆる土圧シールド掘進機に本発明を適用した場合を
例にとって説明したが、これに限られず、掘削室P内に
注水手段を用いて注水を行い、掘削土砂を泥水の状態と
して排泥手段により排出する泥水シールド掘進機に本発
明を適用しても良い。この場合も同様の効果を得る。
In the above description, the mud taken into the excavation chamber P is discharged by a screw conveyor, and the so-called earth pressure shield excavator which opposes the earth pressure of the face by the pressure of the mud in the excavation chamber P is used. Although the invention has been described by way of example, the invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The invention may be applied. In this case, a similar effect is obtained.

【0090】さらに、以上においては、シールド本体1
の前方に設けたカッタヘッド3を回転させて掘削を行う
シールド掘進機に本発明を適用した場合を例にとって説
明したが、これに限られず、例えば、押管シールド、小
口径推進機、TBM等の横穴掘削機においても本発明の
カッタヘッド構造を適用することができ、この場合も同
様の効果を得ることができる。
Further, in the above, the shield body 1
The present invention is applied to a shield machine that excavates by rotating a cutter head 3 provided in front of a pipe. However, the present invention is not limited to this. For example, a push pipe shield, a small-diameter thruster, a TBM, etc. The cutter head structure of the present invention can be applied to the horizontal hole excavator described above, and in this case, the same effect can be obtained.

【0091】[0091]

【発明の効果】本発明によれば、いわゆるアンダーカッ
テイングで掘削を行っていくことにより、掘削の際に必
要となる掘削力を低減でき、通常の掘削に比べて小さな
掘削力で地山の掘削が可能となる。したがって、その分
カッタビットにおける切羽との摺動による摩耗を低減す
ることができ、カッタビットの寿命を向上させることが
できる。その結果、通常の掘削よりも大幅に掘進距離を
向上できるので、圧縮強度が軟岩以下である土質におい
て、十分な長距離掘進を行うことができる。
According to the present invention, the excavation is performed by so-called undercutting, so that the excavation force required for excavation can be reduced, and the excavation of the ground can be performed with a small excavation force as compared with ordinary excavation. Becomes possible. Therefore, the wear of the cutter bit due to sliding with the face can be reduced, and the life of the cutter bit can be improved. As a result, the excavation distance can be greatly improved as compared with the normal excavation, and therefore, a sufficiently long excavation can be performed on the soil whose compressive strength is equal to or less than soft rock.

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

【図1】本発明の横孔掘削機の一実施の形態の全体構造
を表す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing an entire structure of an embodiment of a horizontal hole excavator according to the present invention.

【図2】図1中A方向から見た矢視正面図である。FIG. 2 is a front view as viewed from the direction A in FIG.

【図3】本発明の横孔掘削機を構成するカッタビットの
詳細構造を表す図2中部分拡大図である。
FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2 showing a detailed structure of a cutter bit constituting the horizontal hole excavator of the present invention.

【図4】図3中B方向から見た上面図である。FIG. 4 is a top view as viewed from a direction B in FIG. 3;

【図5】図3中C方向から見た側面図である。FIG. 5 is a side view as viewed from a direction C in FIG. 3;

【図6】本発明の横孔掘削機を構成する他のカッタビッ
トの詳細構造を表す図2中部分拡大図である。
FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. 2 showing a detailed structure of another cutter bit constituting the horizontal hole excavator of the present invention.

【図7】図6中D方向から見た上面図である。FIG. 7 is a top view as seen from a direction D in FIG. 6;

【図8】図6中E方向から見た側面図である。FIG. 8 is a side view as viewed from a direction E in FIG. 6;

【図9】本発明の横孔掘削機の一実施の形態にて掘削を
行っている状態を表す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a state where excavation is being performed in the embodiment of the horizontal hole excavator according to the present invention.

【図10】本発明の横孔掘削機の一実施の形態における
一作用を説明するための説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an operation in the embodiment of the horizontal hole excavator of the present invention.

【図11】本発明の横孔掘削機の他の実施の形態の全体
構造を表す側断面図である。
FIG. 11 is a side sectional view showing the entire structure of another embodiment of the horizontal hole excavator of the present invention.

【図12】本発明の横孔掘削機のさらに他の実施の形態
の全体構造を表す側断面図である。
FIG. 12 is a side sectional view showing the overall structure of still another embodiment of the horizontal hole excavator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールド本体 3 カッタヘッド 27A〜D カッタスポーク 29 カッタビット 29′ カッタビット 29″ カッタビット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield body 3 Cutter head 27A-D Cutter spoke 29 Cutter bit 29 'Cutter bit 29 "Cutter bit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 府川 宜史 東京都港区港南二丁目15番2号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 守屋 洋一 東京都港区港南二丁目15番2号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 山下 健司 東京都港区港南二丁目15番2号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 宮 清 東京都港区港南二丁目15番2号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 土屋 清 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 (72)発明者 深井 政和 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 AC02 BA04 BB05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshifumi Fukawa 2-1-2-2 Konan, Minato-ku, Tokyo Obayashi Corporation Tokyo Head Office (72) Inventor Yoichi Moriya 2-5-2-1, Konan, Minato-ku, Tokyo Obayashi Corporation Tokyo Main Office (72) Inventor Kenji Yamashita 2-2-1 Konan, Minato-ku, Tokyo Obayashi Gumi Tokyo Main Office (72) Inventor Miya Kiyoshi 2-2-1 Konan, Minato-ku, Tokyo Co., Ltd. Obayashi Corporation Tokyo head office (72) Inventor Kiyoshi Tsuchiya 650, Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. F-term in the factory (reference) 2D054 AC02 BA04 BB05

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】前部に設けたカッタヘッドを回転させて掘
削を行う横孔掘削機において、 前記カッタヘッドの外周部に、推進方向に突出させて設
けた先行掘削手段と、 この先行掘削手段から前記カッタヘッドの径方向位置
で、かつ、前記横孔掘削機の軸方向後方側に順次位置す
るように前記カッタヘッドに配設した複数のカッタビッ
トとを備えたことを特徴とする横孔掘削機。
1. A horizontal hole excavator for excavating by rotating a cutter head provided at a front part thereof, wherein said excavation means is provided on an outer peripheral portion of said cutter head so as to protrude in a propulsion direction; A plurality of cutter bits disposed on the cutter head so as to be sequentially located at the radial position of the cutter head and axially rearward of the horizontal hole excavator. Excavator.
【請求項2】前部に設けたカッタヘッドを回転させて掘
削を行う横孔掘削機において、 前記カッタヘッドの外周部に、推進方向に突出させて設
けた先行掘削手段と、 この先行掘削手段から前記カッタヘッドの径方向位置で
かつ前記横孔掘削機の軸方向後方側に順次位置し、前記
先行掘削手段で掘削した先行掘削面から順次剥離破砕を
行い掘削するように前記カッタヘッドに配設した複数の
カッタビットとを備えたことを特徴とする横孔掘削機。
2. A horizontal hole excavator for excavating by rotating a cutter head provided at a front part thereof, wherein said excavating means is provided on an outer peripheral portion of said cutter head so as to protrude in a propulsion direction; From the cutting head in the radial direction and to the rear side in the axial direction of the horizontal hole excavator. A horizontal hole excavator comprising a plurality of cutter bits provided.
【請求項3】請求項1又は2記載の横孔掘削機におい
て、前記カッタヘッドの外周部に設けた先行掘削手段に
加えて、他の先行掘削手段を前記カッタヘッドに設けた
ことを特徴とする横孔掘削機。
3. The horizontal hole excavator according to claim 1, wherein another preceding excavating means is provided on the cutter head in addition to the preceding excavating means provided on an outer peripheral portion of the cutter head. Excavator.
【請求項4】請求項3記載の横孔掘削機において、前記
他の先行掘削手段を、前記カッタヘッドの中央部に設け
たことを特徴とする横孔掘削機。
4. A horizontal hole excavator according to claim 3, wherein said another preceding excavating means is provided at a central portion of said cutter head.
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