JP2003074294A - Horizontal hole excavator - Google Patents

Horizontal hole excavator

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JP2003074294A
JP2003074294A JP2001264199A JP2001264199A JP2003074294A JP 2003074294 A JP2003074294 A JP 2003074294A JP 2001264199 A JP2001264199 A JP 2001264199A JP 2001264199 A JP2001264199 A JP 2001264199A JP 2003074294 A JP2003074294 A JP 2003074294A
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JP
Japan
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excavation
cutter
cutter head
radial
bit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001264199A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Moriya
洋一 守屋
Kenji Yamashita
健司 山下
Hirotaka Kimura
博考 木村
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
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd, Obayashi Corp filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a horizontal hole excavator enabling long-boring in soil with compressive strength not more than that of a soft rock. SOLUTION: In this horizontal hole excavator for excavating by rotating a cutter head 3 provided at the front part, at least one part of the cutter head 3 is provided with a center cutter 28 protruded in an advancing direction, and a plurality of cutter bits 29-1-29-28 disposed at the cutter head 3 in the radial positions of the cutter head 3 from the center cutter 28 so as to be successively positioned on the axially rear side off the horizontal hole excavator. These cutter bits 29-1-29-28 are shaped to enlarge the radial dimension of the cutter head 3 from the tip parts 26 provided at both circumferential side ends of the cutter head 3, to an intermediate part 25 so that an excavated face is cut wide in the radial direction of the cutter head 3 following the rotation of the cutter head 3.

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 in front of a shield body, for example, and more specifically, cutter bits are arranged at a plurality of radial positions of the cutter head. The present invention 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、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 machine, which is one of horizontal hole excavators, usually has a plurality of bit mounting portions arranged in the circumferential direction of a cutter head provided in front of a shield body. In a so-called earth-pressure shield machine, the bit attachment portion is configured by a Katta spoke radially extending radially from the center frame at the tip of the center shaft, and each of these Katta spokes has a plurality of radial positions. A cutter bit is installed at. Further, in a so-called muddy water shield machine, a plurality of circumferentially-corresponding positions of the Kattus pork on the substantially disk-shaped face plate are provided with bit mounting regions radially extending from the radial center side to form the bit mounting portion. Also, in these bit mounting areas, cutter bits are arranged at a plurality of radial positions. Then, 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。
The excavated soil is agitated in the excavation chamber just behind the cutter head defined by the partition.
In the earth pressure type shield machine, mud making material is injected as needed to promote plastic fluidization of the excavated soil, and the plastic fluidized soil is discharged to the rear of the shield body by an earth discharging device such as a screw conveyor. To do. Further, in the muddy water shield machine, water is injected into the excavation chamber by using water injection means such as a water supply pipe, and the excavated earth and sand is discharged as muddy water to the rear of the shield main body by a mud discharge means such as a mud discharge 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. In addition, a plurality of shield jacks for giving propulsive force in the excavation direction to the shield body are arranged in an annular shape slightly forward of the erector in the shield body.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 cavity is formed around the segment ring with a backfill material to fill the cavity.

【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500kg/cm
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。
In this way, the front face is excavated by excavating the face face while propelling the shield body, and the tunnel by the segment ring is constructed on the rear side. The shield construction method forms a tunnel in a predetermined underground section from one vertical shaft (starting vertical shaft) to another vertical shaft (reaching vertical shaft) that has been separately excavated by repeating the above work using a shield machine. It is a thing. By the way, generally, the soil quality (geosphere) of the ground to be excavated by the shield machine is
From hard to soft, for example, rocks, consolidated silt, dotan, cobble-mixed gravel, gravel, sand, cohesive soil (silt, clay), and the like. Usually, compressive strength 500kg / cm
Hard rocks with a compressive strength higher than that of about 2 are called soft rocks, and those with a smaller compressive strength are called soft rocks. When excavating with a shield machine, for soil types other than hard rock (in other words, soil with compressive strength of soft rock or less, hereinafter simply referred to as "soft rock or less soil"), the drilling blade was attached to the tip of the bit body. It is possible to excavate with a normal cutter bit, but when excavating hard rock, it is difficult to excavate with this ordinary cutter bit, so the shaft body whose both axial ends are connected to the cutter head, A roller bit that rotatably supports a cutting roller for cutting a face is often used.

【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。
Further, in the case of excavating soil which is hard to excavate because of its relatively high compressive strength 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 the shield body and the cutter head is rotated to perform excavation, a roller bit located on the radial center side of the cutter head. And the roller bit at the other adjacent radial position is sequentially retracted rearward in the excavation direction and the excavation surface is formed so that the vertical cross-section has a substantially stepped shape. 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。
This shield machine excavates while maintaining the vertical cross-sectional shape of the excavated surface of the ground in a substantially staircase shape (so-called undercutting), so that the substantially staircase edge ( Inducing peeling and crushing on the rear side edge of the excavation direction) reduces the excavation force (pressure) required during excavation, and enables excavation of soil with high compressive strength with a smaller excavation force than before. It is a thing.

【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。
By the way, generally, in a shield machine, the cutter bit is worn away by sliding with a cutting face as the excavation work progresses. There is a limit. Conventionally, a shield machine has a relatively short excavation distance, and one shield machine excavates a relatively short (eg, 1 km) section from one shaft (starting shaft) to another shaft (arriving shaft). After that, a relatively short section from another shaft to another shaft (same) had to be excavated by using another shield machine or by exchanging a worn cutter bit.

【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。
Here, in recent years, it is becoming difficult to install a large number of starting and reaching shafts due to the progress of urbanization, and further reduction of shaft installation cost and shield machine manufacturing cost is desired. Due to such factors, there is an increasing need to make the digging distance by one shield machine as long 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。
The inventors of the present application have found that for the soil of soft rock or less, which is relatively widely distributed in the Japanese strata, the vertical cross-sectional shape similar to that of the above-mentioned prior art is substantially stepwise while using the ordinary cutter bit. It has been newly found that such excavation enables long-distance excavation 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 capable of long-distance excavation in soils 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、本発明の横孔掘削機は、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
記カッタヘッドの少なくとも一箇所に、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、これら複数の
カッタビットは、前記カッタヘッドの回転に伴い掘削面
を前記カッタヘッドの径方向に切り広げるように、前記
カッタヘッドの周方向側両端に設けた略尖端部から中間
部にかけて前記カッタヘッドの径方向側の寸法が拡径す
る形状を備えている。
(1) In order to achieve the above object, a horizontal hole excavator according to the present invention is a horizontal hole excavator for rotating a cutter head provided at a front portion to perform excavation. At least one part of the cutter head is provided with a preceding excavating means that is provided so as to project in the propulsion direction, and a radial position of the cutter head from the preceding excavating means, and a sequential position on the axial rear side of the lateral hole excavator. A plurality of cutter bits disposed on the cutter head so that the plurality of cutter bits cut the excavation surface in the radial direction of the cutter head as the cutter head rotates. The cutter head has a shape in which the dimension on the radial side of the cutter head is increased from a substantially pointed portion provided on both ends in the circumferential direction to an intermediate portion.

【0013】本発明においては、カッタヘッドの少なく
とも一箇所(例えば1つの径方向位置)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、その掘進方向の
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。しかもこのとき、複数のカッタビッ
トが、カッタヘッドの周方向側両端に設けた略尖端部か
ら中間部にかけてカッタヘッド径方向側の寸法が拡径す
る形状を備えている。これにより、掘削の際、推進によ
ってカッタビットが切羽に略尖端部から食い込み、その
食い込んだ状態でカッタヘッドが回転することで拡径形
状のカッタビットが掘削面をカッタヘッドの径方向に切
り広げるようにして掘削することができる。したがっ
て、上記剥離破砕による掘削と、切り広げ効果とが相ま
って、掘削抵抗を著しく低減することができる。特に、
切り広げ側に開放面が存在している場合には、その効果
が大きい。このようにし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
掘削が可能となるとともに、掘削効率が著しく向上す
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や切り広げ効
果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、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 preceding excavation means is projected in the excavation direction at at least one location (for example, one radial direction position) of the cutter head, and a plurality of cutter bits are provided from the preceding excavation means to the cutter head radial position. It should be located sequentially on the rear side in the axial direction. As a result, it is possible to perform excavation while forming an excavation surface having a substantially stepwise vertical cross-section from the excavation surface excavated by the advance excavation means (so-called undercutting). That is, the plurality of cutter bits cause a crack on the root side of the substantially stepped edge portion (corner portion) by the pressing force in the excavation direction to propagate and cause a shear failure in a diagonal direction in most of the edge portion. Excavation is carried out by continuously performing peeling and crushing. Moreover, at this time, the plurality of cutter bits have a shape in which the dimension on the radial direction side of the cutter head increases from the substantially pointed portions provided at both ends in the circumferential direction of the cutter head to the intermediate portion. As a result, during excavation, the cutter bit bites into the face of the cutting edge by propulsion, and the cutter head rotates in the bite state, so that the diameter-enlarged cutter bit widens the excavation surface in the radial direction of the cutter head. Can be drilled in this way. Therefore, the excavation by the above-mentioned peeling and crushing is combined with the cutting and widening effect, and the excavation resistance can be significantly reduced. In particular,
The effect is great when there is an open surface on the cut-out side. In this way, the excavation force required for excavation can be reduced, excavation of the ground can be performed with a smaller excavation force compared to normal excavation, and excavation efficiency is significantly improved. As a result, it is possible to reduce wear of the cutter bit due to sliding with the face, and to improve the excavation distance. Also, instead of excavating the ground face by scraping the ground face with the cutting edge of the cutter bit as in normal excavation, the excavation is performed mainly by the separation crushing and cutting effect as described above. Even if it becomes worn and no longer sharp, excavation capacity can be secured. Therefore, also by this, the digging distance can be improved. As described above, since the excavation distance can be greatly improved as compared with the normal excavation, it is possible to excavate a sufficiently long distance in a soil condition in which the compressive strength is soft rock or less.

【0014】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記複数のカッタビットのうち、少なくとも1つは、掘
進方向掘削面に対して負のすくい角を備える。
(2) In the above (1), preferably,
At least one of the plurality of cutter bits has a negative rake angle with respect to the excavation surface in the excavation direction.

【0015】掘進方向掘削面に対して負のすくい角を備
えることにより、カッタヘッドの周方向回転に伴うカッ
タビットの掘削軌跡は切り始めよりも切り終わりのほう
がより掘進方向前方側となるため、カッタヘッドの回転
によってカッタビットは積極的に掘進方向前方側への押
圧力を地山に与えることとなる。この結果、上記(1)
で記述したカッタヘッド径方向への切り広げ効果に加え
て掘削方向前方側へ押圧力が加わるため、合力として地
山を掘削回転方向斜め前方側へ押す力が発生する。この
合力により、上記(1)で説明した略階段状の縁部の根
元側における亀裂をより発生させやすくなるので、剥離
破砕をより促進することができる。したがって、掘削低
減をさらに低減することができ、さらに確実に掘進距離
を向上することができる。
By providing a negative rake angle with respect to the excavation surface in the excavation direction, the excavation locus of the cutter bit accompanying the circumferential rotation of the cutter head is more forward at the end of cutting than at the beginning of cutting. Due to the rotation of the cutter head, the cutter bit positively applies a pressing force to the front side in the excavation direction to the ground. As a result, (1) above
In addition to the effect of cutting and expanding the cutter head in the radial direction described above, a pressing force is applied to the front side in the excavation direction, so that the resultant force is a force that pushes the rock mass diagonally forward in the excavation rotation direction. This resultant force makes it easier to generate a crack on the root side of the substantially stepped edge portion described in (1) above, and therefore, peeling fracture can be further promoted. Therefore, the reduction of excavation can be further reduced, and the excavation distance can be more reliably improved.

【0016】[0016]

【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。本発明の一実施の形態を図1〜
図9により説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An embodiment of the present invention is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0017】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。
FIG. 1 is a side sectional view showing the entire structure of an embodiment of a horizontal hole excavator of the present invention, and FIG.
It is the arrow front view seen from the direction.

【0018】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、前
記回転伝達機構5を介し前記隔壁2に回転自在に支持さ
れるセンタシャフト10とを有している。前記の前胴1
A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11a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11bとで中折れ機構11を構
成している。
1 and 2, the horizontal hole excavator of this embodiment is a so-called shield excavator, and includes, for example, soft rock, consolidated silt, dotan, cobbles-mixed gravel, gravel,
It is particularly suitable for excavating soft rocks and other soft soils (in other words, soils other than hard rocks) such as sand and cohesive soil (silt, clay), etc. It is a fuselage of a shield machine and allows the center break described later. For this reason, the shield body 1 has a structure in which the front body 1A located at the foremost portion in the excavation direction and the rear body 1B adjacent to the rear side thereof are foldably connected, and the inside of the shield body 1 and the excavation chamber P. And a cutter head 3 provided on the front side (left side in FIG. 1) in the excavation direction of the front body 1A for excavating the face face M of the natural ground and taking it into an excavation chamber P (described later), and this cutter. A cutter driving device (for example, an electric motor or a hydraulic motor) 4 that rotationally drives the head 3, and a rotation transmission mechanism 5 that is attached to the partition wall 2 and that transmits the driving force from the cutter driving device 4 to the cutter head 3.
And a soil discharging device, for example, a screw conveyor 6 that conveys and discharges the excavated earth and sand taken into the excavation chamber P to the rear side of the shield body 1 in the excavation direction, and a tunnel (see FIG. It has an erector device 9 for sequentially assembling the segment rings S lining the inner surface (not shown), and a center shaft 10 rotatably supported by the partition wall 2 via the rotation transmission mechanism 5. Front body 1
An intermediate folding mechanism 11 is provided between A and the rear body 1B so as to slidably connect them to each other. That is, a sliding portion 11a having a substantially spherical outer peripheral surface is provided at the front end of the rear body 1B, and the rear end of the front body 1A is in sliding contact with the sliding portion 11a. A substantially ring-shaped seal member 11b that seals between 11a and the rear end of the front body 1A (prevents the intrusion of earth and sand and groundwater) is provided, and the sliding portion 11a and the seal member 11b fold in the middle. The mechanism 11 is configured.

【0019】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 middle folding jack bracket 12 provided inside the front case 1A and the ring girder 13 provided at the forefront part of the rear case 1B (specifically, the inner peripheral side of the sliding part 11a) are attached. A plurality of (e.g., eight) middle folding jacks (front trunk propelling jacks) 14 are provided in the circumferential direction between the folding jack bracket 13a. And
When bending a curve or correcting the direction of excavation, the center bending mechanism 11 is moved by the expansion and contraction operation of these center bending jacks 14.
The front body 1A is bent with respect to the rear body 1B via the, and the angle formed by them can be changed to change the excavation direction.

【0020】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 different from the center folding jack bracket 13a of the ring girder 13 provided on the rear body 1B, and this shield jack bracket 13 is provided.
A plurality of (for example, 10) shield jacks 15 are attached to b in the circumferential direction.

【0021】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。
The shield jacks 15 are
Although not shown in detail, for example, they are arranged in an annular shape at equal intervals, and they are extended to shield the 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 as a propulsive force in the excavation direction forward side via the front body 1A. This allows
During excavation, the cutter head 3 is pressed against the face of the natural ground.

【0022】前記のスクリューコンベア6は、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下部に開口して設けられた吸い
込み口6d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 casing 6a which internally forms an excavation route for excavated earth and sand, a screw shaft 6b axially arranged in the casing 6a, and a drive for rotationally driving the screw shaft 6b. The shield body 1 is provided with a device, for example, a hydraulic motor 6c, and the screw shaft 6b is rotated by the driving force of the hydraulic motor 6c to take in earth and sand from a suction port 6d provided at an opening below the excavation chamber P. It is designed to discharge inward.

【0023】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 portion of the rear body 1B, whereby the rear end of the shield body 1 of the shield machine which advances. The portion and the segment ring S are sealed to prevent intrusion of water and earth from outside the shield machine into the machine.

【0024】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(図示せず)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 elector device 9 is guided by a guide roller (not shown) arranged along the inner circumference of the rear body 1B, and is turned by a turning motor (not shown). Is provided, and the segments (not shown) constituting the divided pieces of the segment ring S are lifted one by one and conveyed to a predetermined assembly position,
The segment ring S is assembled by sequentially bolting to the existing segment ring S that is adjacent to the shield body 1 in the axial direction (the front-rear direction) and the existing segment that is adjacent to the circumferential direction.

【0025】(1)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、カッタビット配置、及びカッタビット形状にある。
以下、それを説明する。
(1) Structural Features of the Shield Machine of the Present Embodiment The most important structural features of the shield machine of the present embodiment are the cut head pork shape in the cutter head 3, the cutter bit arrangement, and the cutter. It is in a bit shape.
This will be described below.

【0026】図3は、カッタヘッド3の詳細構造を表す
図1中要部拡大図である。この図3及び前述の図2にお
いて、前記のカッタヘッド3は、径方向中央部(内側)
に位置し前記センタシャフト10の掘進方向前方側の先
端部に固定されたボス10aと、このボス10aのさら
に掘進方向前方側に例えばボルト10bを介し突出する
ように固定された切削手段としてのセンタカッタ28
と、前記のボス10a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外周側ほど掘進方向後方側(図
3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,
27D(図2参照)と、これらカッタスポーク27A〜
27D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。
FIG. 3 is an enlarged view of an essential part in FIG. 1 showing a detailed structure of the cutter head 3. In FIG. 3 and FIG. 2 described above, the cutter head 3 has a center portion (inside) in the radial direction.
A boss 10a fixed to the front end of the center shaft 10 on the front side in the excavation direction, and a center as a cutting means fixed to the front side of the boss 10a further forward in the excavation direction, for example, via a bolt 10b. Cutter 28
And a plurality of pieces (in this example, extending radially from the boss 10a toward the outer peripheral side in the radial direction and extending backward toward the outer peripheral side in the radial direction toward the rear side in the excavation direction (right side in FIG. 3). 4) Katta Spokes 27A, 27B, 27C,
27D (see FIG. 2) and these Kattaspokes 27A-
And an annular member 27E provided so as to sequentially connect the outermost peripheral portions of 27D in the circumferential direction. At this time, the outer diameter dimension of the cutass 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 cross section to be excavated.

【0027】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−
4,29−5,29−6,29−7,29−8A,29
−8B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、カッタビット29−
1,29−5が配置されており、カッタスポーク27B
には、カッタビット29−3,29−7が配置されてお
り、カッタスポーク27Cには、カッタビット29−
4,29−8A(但しこのカッタビット29−8Aは、
後述の円環状部材27Eのカッタビット29−8Bより
も若干径方向内周側にずれた位置に配置されている。図
2参照)が配置されており、カッタスポーク27Dに
は、カッタビット29−2,29−6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−
8Bが配置されている。なお、このカッタビット29−
8Bを4つ設けているのは、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29−8B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ためである。
The cutter bits 29-1 and 29-2 are arranged on the respective cutas pork 27A to 27D and the annular member 27E from the inner peripheral side toward the outer peripheral side at a plurality of radial positions in the cutter head 3. , 29-3, 29-
4,29-5,29-6,29-7,29-8A, 29
-8B are arranged in this order. That is, the cut bit 29-
1,29-5 are arranged, Kattaspoke 27B
Cutter bits 29-3 and 29-7 are arranged on the Cutter Spoke 27C.
4,29-8A (However, this cutter bit 29-8A is
The annular member 27E, which will be described later, is arranged at a position slightly displaced from the cutter bit 29-8B on the radially inner side. (See FIG. 2) is arranged, the cutter bits 29-2 and 29-6 are arranged on the cutas pork 27D, and the four cutter bits 29- are arranged on the annular member 27E.
8B is arranged. This cutter bit 29-
The reason for providing four 8B is that if it becomes difficult to excavate this outermost peripheral position, it will not be possible to propel the shield body 1 forward in the excavation direction. This is to reduce the burden of excavation and to ensure the excavation capacity.

【0028】このとき、各カッタビット29−1〜29
−8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8つの径方向位置にあるカッ
タビット29−1〜29−8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
〜29−8及び前記センタカッタ28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 cutter bit 29-1 to 29
As shown in FIG. 2, the arrangement of −8 is such that the positions of the cutter bits 29-1 to 29-8 at the eight radial positions are displaced from each other in the radial direction from the radial center side in the radial direction. It is widely arranged up to the outer peripheral side, so that when the cutter head 3 rotates, these cutter bits 29-1
.About.29-8 and the center cutter 28 make it possible to excavate a circular cross-sectional shape whose outer diameter is substantially equal to that of the annular member 27E (strictly, slightly larger, see the chain double-dashed line in FIG. 2).

【0029】そして、前記センタカッタ28及び前記カ
ッタビット29−1〜29−8の掘進方向配置は、図3
に示すように、径方向中心部に位置する(最も径方向内
周側に位置する)センタカッタ28を掘進方向最前方側
に突出させるとともに、径方向位置がそのセンタカッタ
28の径方向位置の外周側に順次隣接するカッタビット
29−1,29−2,…,29−7,29−8の刃先を
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〜27D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(図3参照)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 arrangement of the center cutter 28 and the cutter bits 29-1 to 29-8 in the excavation direction is shown in FIG.
As shown in, the center cutter 28 located at the center in the radial direction (positioned on the innermost radial side) is projected to the frontmost side in the excavation direction, and the radial position is set to the radial position of the center cutter 28. The cutting edges of the cutter bits 29-1, 29-2, ..., 29-7, 29-8, which are sequentially adjacent to the outer peripheral side, are respectively arranged on the cutas pork 27A to 27D so as to be sequentially retracted rearward in the excavation direction. Then, as a result, the excavation surface M having the excavation direction excavation surface Ma (see FIG. 3) and the radial direction excavation surface Mr (the same) and having a substantially vertical cross-sectional shape is formed.
(The same) is formed.

【0030】また、カッタビット29−1〜29−8
は、前記略階段状の1段の径方向寸法とほぼ等しい径方
向寸法を備えており(後述の図8参照)、隣接するカッ
タビット29の径方向寸法の回転軌跡どうしの間にはほ
とんど径方向間隙が介在しないように配設されている。
Further, the cutter bits 29-1 to 29-8
Has a radial dimension substantially equal to the radial dimension of the above-mentioned one step (see FIG. 8 described later), and the diameter between the rotational loci of the adjacent cutter bits 29 is almost equal to the radial dimension. It is arranged so that there is no directional gap.

【0031】図4は、カッタビット29−1〜29−8
の詳細構造を表す図2中部分拡大図であり、図5は、図
4中B方向から見た上面図であり、図6は、図4中C方
向から見た下面図であり、図7は、図4中D方向から見
た側面図であり、図8は、図4中VIII−VIII断面で見た
横断面図である。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。これら図4、図5、図6、図
7、及び図8において、カッタビット29−1〜29−
8はすべて同一構造であり、詳細に見ると、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5つの超硬合金チップ29Aとを備えてい
る。ビット本体29Bは、それぞれ掘進方向掘削面Ma
に対して径方向にほぼ平行に延設されると共に負のすく
い角γaを備える(図6参照)ように配設された略鉛直
上縁部(面取り部)29Ba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をなすとともに径方向掘削面Mrに対して正のすく
い角γrを備える(図4参照)ように配設された傾斜部
29Bbとを備えている。なお、鉛直上縁部29Baを
設けているのは、尖ったエッジ部分に応力が集中し耐久
性が低下するのを防止するためである。そして、超硬合
金チップ29Aは上記構造のビット本体29Bにカッタ
ヘッド3の周方向に所定の等間隔で5個が埋め込むよう
に配列されており、それぞれの形状及び大きさは、図4
〜図6に示すように、上記構造のビット本体29Bにお
ける当該チップ配置部分の形状に合致するように構成さ
れている。以上のような構成の結果、カッタビット29
−1〜29−8は、全体として、特に図4に明確に示す
ようにカッタヘッド周方向側両端に設けた略尖端部26
から周方向中間部25にかけて、そのカッタヘッド径方
向(図4中上下方向)側の寸法が拡径するような形状
(言い換えれば、径方向掘削軌跡が切り始めより切り終
わりのほうが大きくなるような形状)となっている。
FIG. 4 shows the cutter bits 29-1 to 29-8.
2 is a partially enlarged view showing the detailed structure of FIG. 2, FIG. 5 is a top view seen from the B direction in FIG. 4, and FIG. 6 is a bottom view seen from the C direction in FIG. 4 is a side view seen from the direction D in FIG. 4, and FIG. 8 is a cross-sectional view seen in the section VIII-VIII in FIG. In addition, in these drawings, for easy understanding of the mounting direction and the like during excavation, the excavation direction excavation surface Ma and the radial excavation surface Mr provided on the substantially stepped excavation surface M are shown together. . In these FIGS. 4, 5, 6, 7, and 8, the cutter bits 29-1 to 29-
All 8 have the same structure, and in detail, they are provided with a bit body 29B and five cemented carbide chips 29A provided so as to be embedded in the bit body 29B. The bit bodies 29B are respectively the excavation surface Ma in the excavation direction.
A substantially vertical upper edge portion (chamfered portion) 29Ba extending substantially parallel to the radial direction and having a negative rake angle γa (see FIG. 6), and the inner circumference of the cutter head 3 thereof. And a sloped portion 29Bb provided on the side thereof so as to form a predetermined inclination angle θa with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction and to have a positive rake angle γr with respect to the excavation surface Mr in the radial direction (see FIG. 4). Is equipped with. The vertical upper edge portion 29Ba is provided in order to prevent stress from being concentrated on the sharp edge portion and lowering the durability. The cemented carbide chips 29A are arranged in the bit body 29B having the above-mentioned structure so that five cemented carbide chips 29A are embedded in the circumferential direction of the cutter head 3 at predetermined equal intervals.
As shown in FIG. 6, it is configured so as to match the shape of the chip placement portion in the bit body 29B having the above structure. As a result of the above configuration, the cutter bit 29
-1 to 29-8 as a whole are substantially pointed portions 26 provided at both ends in the circumferential direction of the cutter head, as clearly shown in FIG.
To the circumferential intermediate portion 25, the size of the cutter head in the radial direction (vertical direction in FIG. 4) is increased (in other words, the radial excavation locus is larger at the end of cutting than at the start of cutting). Shape).

【0032】前記センタカッタ28は、この種のシール
ド掘進機のカッタヘッドに通常備えられる公知のフィッ
シュテールビットと称されるものであり、掘進方向掘削
面に対して正のすくい角を備えた複数個の角ビット28
aを有している。また、図2において、30は掘削室P
内の土圧を検出する公知の土圧計である。以上におい
て、センタカッタ28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。
The center cutter 28 is referred to as a known fish tail bit which is usually provided in the cutter head of this type of shield machine, and has a plurality of positive rake angles with respect to the excavation surface in the excavation direction. 28 square bits
a. Further, in FIG. 2, 30 is an excavation chamber P.
It is a known earth pressure gauge that detects the earth pressure inside. In the above, the center cutter 28 constitutes the preceding excavation means which is provided so as to project in the propulsion direction as described in each claim.

【0033】(2)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
9−8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。
(2) 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 drives the cutter head 3 to rotate by the driving force of the cutter driving device 4,
Cutter bits 29-1 to 29 provided on the cut head spokes 27A to 27D and the annular member 27E of the cutter head 3.
The ground is excavated by 9-8. The propulsive force to the cutter head 3 at this time is given by extending the shield jack 15 by using the existing segment ring S as a reaction force receiving force, as described above.

【0034】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に設けられた注入口57(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 are agitated and plastically fluidized in the excavation chamber P by the cutas pork 27A to 27D of the cutter head 3, thereby preventing the ground from collapsing and stopping water. At this time, if necessary, a mud material for promoting plastic fluidization of the excavated soil is injected from the injection port 57 (see FIG. 1) provided in the cutter head 3. The plastically fluidized earth and sand is taken into the screw conveyor 6 and discharged.

【0035】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。
In this way, after excavating a predetermined distance (for example, one stroke of the shield jack 15), the shield jack 15 is contracted to form a space between the spreader 16 and the existing segment ring S. ,
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, the backfill material is injected into the cavity formed around the segment ring S by, for example, an injection means (not shown), so that the cavity is filled.

【0036】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 used as a reaction force again to bring the shield jack 15 into the extended state and the shield body 1 is propelled forward, while the cutter head 3 is rotated to excavate the ground again. To go.

【0037】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. Note that, for the earth and sand around the segment ring S after the shield machine has passed, a backfill material that is age-hardened is injected and filled by an injection means (not shown),
Fix the tunnel wall to the ground.

【0038】(3)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特徴の1
つは、カッタヘッド3における径方向位置が中心側で掘
進方向前方側に最も突出した先行掘削手段としてのセン
タカッタ28から、順次隣接する他の径方向位置のカッ
タビット29−1,29−2,…,29−7,29−8
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)とともに、同時に各カッタビット29−
1,29−2,…,29−7,29−8においてカッタ
ヘッド3の周方向回転とともに地山を径方向に切り広げ
るように掘削することにある。
(3) Detailed excavation operation and action of the cutter head One of the features in the operation of the shield machine according to the present embodiment
One is from the center cutter 28 as the preceding excavating means whose radial position in the cutter head 3 is the center side and which is most protruded to the front side in the excavation direction, and the cutter bits 29-1 and 29-2 at other radial positions which are successively adjacent to each other. , ..., 29-7, 29-8
By arranging the blade edges of the so as to retreat toward the rear side in the excavation direction in sequence, excavation is performed while maintaining the vertical cross-sectional shape of the excavated surface M of the ground in a substantially stepwise manner (so-called undercutting), and at the same time, Cutter Bit 29-
1, 29-2, ..., 29-7, 29-8, the cutter head 3 is rotated in the circumferential direction to excavate the ground so as to widen the ground in the radial direction.

【0039】図9は、このような掘削挙動を表す説明図
であり、前述の各カッタビット29−1〜29−8のう
ち、図3中のカッタビット29−2及びその周辺部を表
すD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
るセンタカッタ28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29−1〜29−8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の大部分を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29−1〜29
−8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。しかもこのとき、各カッタビット29−1〜2
9−8が、周方向両端に設けた略尖端部26から周方向
中間部25に向かって径方向寸法が拡径する形状を備え
ていることから、掘削の際、推進によって各カッタビッ
ト29−1〜29−8が切羽に一方側(掘削方向側)の
略尖端部26から食い込み、その食い込んだ状態でカッ
タヘッド3が回転するのに伴い拡径形状の各カッタビッ
ト29−1〜29−8が掘削面をカッタヘッド3の径方
向に切り広げるようにして掘削することができる。した
がって、上記剥離破砕による掘削と、切り広げ効果とが
相まって、掘削抵抗を著しく低減することができる。特
に、切り広げられる径方向内周側が開放面となることか
らその効果が大きい。このようにして、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とともに、掘削効
率が著しく向上する。したがって、その分カッタビット
29−1〜29−8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、及び砂礫等に対して有効)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
−8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(例えば2km以上)を行うことができる。
FIG. 9 is an explanatory view showing such excavation behavior. Of the above-mentioned cutter bits 29-1 to 29-8, the cutter bit 29-2 in FIG. 3 and its peripheral portion D are shown. The part is taken as an example and enlarged and shown.
In the shield machine of the present embodiment, the center cutter 28 that precedes the excavation direction forms a substantially conical leading excavation surface on the face, and each of the cutter bits 29-1 to 29-8 uses the preceding excavation surface as a foothold. Excavate sequentially. As a result, on the outer peripheral side of the preceding excavation surface, as shown in FIG. 9, most of the excavation surface M of the natural ground has a substantially stepwise vertical cross-sectional shape composed of the excavation surface Ma in the advancing direction and the excavation surface Mr in the radial direction. An excavation surface is formed (at this time, each cutter bit 29-1 to 29-29).
The surface Cc connecting the positions of the blade tips at -8 is a conical surface.
(Represented by a straight line in FIG. 9)). By adopting such an excavation mode, a crack Cr is generated on the root side of the substantially step-like edge portion (corner portion) Mc by the pressing force of the cutter bit 29 in the excavation direction (left direction in FIG. 9) to propagate. Thus, peeling and crushing can be performed in which most of the edge Mc (portion hatched in FIG. 9) continuously induces diagonal shear failure. Moreover, at this time, each cutter bit 29-1 to 29-2
Since 9-8 has a shape in which the radial dimension increases from the substantially pointed portions 26 provided at both ends in the circumferential direction toward the intermediate portion 25 in the circumferential direction, each cutter bit 29- 1 to 29-8 bite into the face from a substantially pointed portion 26 on one side (excavation direction side), and as the cutter head 3 rotates in the biting state, each of the cutter bits 29-1 to 29-having an enlarged diameter. 8 can excavate the excavation surface so as to widen it in the radial direction of the cutter head 3. Therefore, the excavation by the above-mentioned peeling and crushing is combined with the cutting and widening effect, and the excavation resistance can be significantly reduced. In particular, the effect is large because the radially inner peripheral side to be cut out is an open surface. In this way, since the excavation force required for excavation can be reduced, excavation of the ground can be performed with a smaller excavation force than in ordinary excavation, and excavation efficiency is significantly improved. Therefore, the wear due to the sliding of the cutter bits 29-1 to 29-8 with the natural ground face (excavation surface M) can be reduced accordingly (especially, soft rock,
Effective for soil, cobblestone, gravel, etc.), so that the digging distance can be improved. Further, instead of excavating the ground face with the cutting edge of the cutter bit as in normal excavation, excavation is mainly performed by peeling and crushing as described above. Therefore, the cutter bits 29-1 to 29
A relatively large excavating force can be secured even if the blade edge of -8 becomes worn and no longer sharp. Therefore, also by this, the digging distance can be improved. As described above, since the excavation distance can be greatly improved as compared with the normal excavation, it is possible to perform a sufficiently long distance excavation (for example, 2 km or more) in the soil having a compressive strength of soft rock or less.

【0040】また本実施の形態のシールド掘進機におい
ては、各カッタビット29−1〜29−8が、掘進方向
掘削面Maに対して負のすくい角γaを備えることによ
り、カッタヘッド3の周方向回転に伴うカッタビット2
9−1〜29−8の掘削軌跡は切り始めよりも切り終わ
りのほうがより掘進方向前方側となる(図5参照)た
め、カッタヘッド3の回転によってカッタビット29−
1〜29−8は積極的に掘進方向前方側(図5では下方
側)への押圧力を地山に与えることとなる。この結果、
上述したカッタヘッド3の径方向への切り広げ効果に加
えて掘削方向前方側へ押圧力が加わるため、合力として
地山を掘削回転方向斜め前方側へ押す力が発生する。こ
の合力により、上記した略階段状の縁部Mcの根元側に
おける亀裂Crをより発生させやすくなるので、剥離破
砕をより促進することができる。したがって、掘削低減
をさらに低減することができ、さらに確実に掘進距離を
向上することができる。
Further, in the shield machine according to the present embodiment, each cutter bit 29-1 to 29-8 has a negative rake angle γa with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction, so that the circumference of the cutter head 3 is reduced. Cutter bit 2 with direction rotation
Since the excavation loci of 9-1 to 29-8 are more forward in the excavation direction than in the beginning of cutting (see FIG. 5), the cutting bit 29-is rotated by the rotation of the cutter head 3.
1 to 29-8 positively apply a pressing force to the front side (the lower side in FIG. 5) in the excavation direction to the natural ground. As a result,
In addition to the effect of cutting and widening the cutter head 3 in the radial direction as described above, a pressing force is applied to the front side in the excavation direction, so that as a resultant force, a force is generated to push the natural ground diagonally forward in the excavation rotation direction. This resultant force makes it easier to generate the crack Cr on the root side of the above-mentioned substantially stepped edge portion Mc, so that peeling and crushing can be further promoted. Therefore, the reduction of excavation can be further reduced, and the excavation distance can be more reliably improved.

【0041】なお、本発明の特徴の1つであるカッタビ
ット29−1〜29−8の形状は、上記一実施の形態の
ものに限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想
を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。以下、そ
のようなカッタビット形状の変形例を順次説明する。
The shape of the cutter bits 29-1 to 29-8, which is one of the features of the present invention, is not limited to that of the above-mentioned one embodiment, and its spirit and technical idea are not deviated. Various modifications are possible within the range. Hereinafter, modifications of such a cutter bit shape will be sequentially described.

【0042】(変1)面取り部をなくした構造 図10は、この変形例によるカッタビット29−1〜2
9−8の詳細構造を表す切羽側から見た拡大正面図であ
り、図11は、図10中E方向から見た上面図であり、
図12は、図10中F方向から見た下面図であり、図1
3は、図10中G方向から見た側面図であり、それぞ
れ、上記本発明の一実施の形態における図4、図5、図
6、図7に相当する図である。なお、これら図10〜図
13においては、図示の煩雑防止及び構造の明確化のた
めに前記超硬合金チップ29Aの図示を省略しており、
また図4〜図8に示した構造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。
(Variation 1) Structure without chamfer FIG. 10 shows cutter bits 29-1 and 29-2 according to this modification.
9-8 is an enlarged front view showing the detailed structure of 9-8 seen from the face side, and FIG. 11 is a top view seen from the E direction in FIG.
12 is a bottom view seen from the F direction in FIG.
3 is a side view seen from the direction G in FIG. 10, and is a view corresponding to FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 in the embodiment of the present invention. It should be noted that in FIGS. 10 to 13, the cemented carbide alloy chip 29A is not shown for the purpose of preventing the illustration from being complicated and clarifying the structure,
Further, the same parts as those shown in FIGS. 4 to 8 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

【0043】これら図10〜図13に示すように、本変
形例は、図4〜図8に示した面取り部としての略鉛直上
縁部29Baを省略した形状となっている。それ以外の
点は、カッタビット29−1〜29−8が全体として周
方向両端に設けた略尖端部26から周方向中間部25に
向かって径方向寸法が拡径するような形状となってお
り、図4〜図8に示した構造とほぼ同様となっている。
As shown in FIGS. 10 to 13, this modification has a shape in which the substantially vertical upper edge portion 29Ba as the chamfered portion shown in FIGS. 4 to 8 is omitted. Other than that, the cutter bits 29-1 to 29-8 are shaped so that the radial dimension increases from the substantially pointed portions 26 provided at both ends in the circumferential direction toward the intermediate portion 25 in the circumferential direction. The structure is substantially the same as that shown in FIGS.

【0044】本変形例においては、上記本発明の一実施
の形態と同様、掘進距離向上効果を得ることができると
ともに、カッタビット形状をシンプル化でき、加工が容
易となるという効果もある。
Similar to the above-described embodiment of the present invention, this modification has the effect of improving the excavation distance, simplifying the shape of the cutter bit, and facilitating the processing.

【0045】(変2)面取り部の径方向寸法を拡大した
構造 図14は、この変形例によるカッタビット29−1〜2
9−8の詳細構造を表す切羽側から見た拡大正面図であ
り、図15は、図14中H方向から見た上面図であり、
図16は、図14中I方向から見た下面図であり、図1
7は、図14中J方向から見た側面図であり、それぞ
れ、上記(変1)の変形例における図10、図11、図
12、図13に相当する図である。なお、これら図14
〜図17においても前記超硬合金チップ29Aの図示を
省略しており、また図4〜図8及び図10〜図13に示
した構造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。
(Variation 2) Structure in which the radial dimension of the chamfered portion is enlarged. FIG. 14 shows cutter bits 29-1 to 29-2 according to this modification.
9-8 is an enlarged front view showing the detailed structure of 9-8 seen from the face side, and FIG. 15 is a top view seen from the H direction in FIG.
16 is a bottom view seen from the direction I in FIG.
7 is a side view seen from the direction J in FIG. 14, and is a view corresponding to FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12, and FIG. 13 in the modified example of (variation 1). Note that these FIG.
17A to 17C, the cemented carbide tip 29A is not shown, and the same parts as those shown in FIGS. 4 to 8 and FIGS. Is omitted.

【0046】これら図14〜図17に示すように、本変
形例では、図4〜図7に示した面取り部としての略鉛直
上縁部29Baの径方向(図14、図17中上下方向)
寸法を拡大すると共に、周方向(図14、図15、図1
6中左右方向)寸法を縮小した形状となっている。それ
以外の点は、カッタビット29−1〜29−8が全体と
して周方向両端に設けた略尖端部26から周方向中間部
25に向かって径方向寸法が拡径するような形状となっ
ており、図4〜図7に示した構造とほぼ同様となってい
る。
As shown in FIGS. 14 to 17, in this modification, the substantially vertical upper edge portion 29Ba as the chamfered portion shown in FIGS. 4 to 7 is in the radial direction (vertical direction in FIGS. 14 and 17).
In addition to expanding the dimensions,
6 in the left-right direction) has a reduced size. Other than that, the cutter bits 29-1 to 29-8 are shaped so that the radial dimension increases from the substantially pointed portions 26 provided at both ends in the circumferential direction toward the intermediate portion 25 in the circumferential direction. The structure is substantially the same as that shown in FIGS.

【0047】本変形例においては、上記本発明の一実施
の形態と同様、掘進距離向上効果を得ることができると
ともに、面取り部の大型化によりさらにカッタビット2
9−1〜29−8の耐久性を向上できるという効果もあ
る。
In this modified example, as in the above-described embodiment of the present invention, the effect of improving the excavation distance can be obtained, and the chamfered portion is increased in size to further increase the cutter bit 2.
There is also an effect that the durability of 9-1 to 29-8 can be improved.

【0048】(変3)面取り部を傾斜させた構造 図18は、この変形例によるカッタビット29−1〜2
9−8の詳細構造を表す切羽側から見た拡大正面図であ
り、図19は、図18中K方向から見た上面図であり、
図20は、図18中L方向から見た下面図であり、図2
1は、図18中N方向から見た側面図である。これらは
それぞれ、上記(変2)の変形例における図14、図1
5、図16、図17に相当する図であり、図14〜図1
7と同等の部分には同一の符号を付している。
(Variation 3) Structure in which the chamfered portion is inclined FIG. 18 shows cutter bits 29-1 to 29-2 according to this modification.
FIG. 19 is an enlarged front view showing the detailed structure of 9-8 seen from the face side, and FIG. 19 is a top view seen from the K direction in FIG.
20 is a bottom view seen from the direction L in FIG.
1 is a side view seen from the N direction in FIG. These are shown in FIG. 14 and FIG.
FIG. 18 is a view corresponding to FIG. 5, FIG. 16 and FIG.
The same parts as 7 are designated by the same reference numerals.

【0049】これら図18〜図21に示すように、本変
形例では、図14〜図17に示した構造では略鉛直方向
に延設されていた(特に図17参照)面取り部としての
略鉛直上縁部29Baに代えて、掘進方向掘削面Ma
(言い換えれば鉛直面)に対して傾斜角θbをもって傾
斜した傾斜上縁部29Ba′を設けた形状となってい
る。それ以外の点は、カッタビット29−1〜29−8
が全体として周方向両端に設けた略尖端部26から周方
向中間部25に向かって径方向寸法が拡径するような形
状となっている点を含め、図14〜図17に示した構造
とほぼ同様となっている。
As shown in FIGS. 18 to 21, in the present modification, the structure shown in FIGS. 14 to 17 extends in a substantially vertical direction (in particular, see FIG. 17). Instead of the upper edge 29Ba, the excavation surface Ma in the excavation direction
(In other words, it has a shape in which an inclined upper edge portion 29Ba ′ that is inclined at an inclination angle θb with respect to the vertical surface is provided. Other than that, the cutter bits 29-1 to 29-8
14 to 17, including the point that the radial dimension increases from the substantially pointed portions 26 provided at both ends in the circumferential direction toward the intermediate portion 25 in the circumferential direction as a whole. It is almost the same.

【0050】本変形例においては、上記本発明の一実施
の形態と同様、掘進距離向上効果を得ることができると
ともに、面取り部の傾斜配置により地山切羽面に切り込
むための力がより小さくて済むことから、さらに小さな
掘削力で地山の掘削が可能となって掘進距離を向上する
ことができる効果がある。
In this modified example, as in the above-described embodiment of the present invention, the effect of improving the excavation distance can be obtained, and the inclined arrangement of the chamfers reduces the force for cutting into the ground face. Since it is completed, it is possible to excavate the ground with a smaller excavation force, and it is possible to improve the excavation distance.

【0051】(変4)径方向内周側外周側両方に積極的
に切り広げる構造 上記本発明の一実施の形態及び上記(変1)〜(変3)
におけるカッタビット29−1〜29−8の構造は、略
尖端部26から周方向中間部25に向かって径方向寸法
拡径形状となっていたが、より詳細には、径方向外周側
については略円弧状の掘削軌跡のまま径方向内周側につ
いてのみより積極的に地山を押し広げるような形状と
し、これによって結果として掘削時に掘削面を径方向に
切り広げるようになっていた。
(Variation 4) A structure in which the inner circumference side and the outer circumference side are positively cut out in the radial direction. One embodiment of the present invention and the above-mentioned (variation 1) to (variation 3).
The structure of the cutter bits 29-1 to 29-8 in FIG. 2 has a radially expanded shape extending from the substantially pointed portion 26 toward the circumferential intermediate portion 25. More specifically, regarding the radial outer circumferential side, The excavation locus having a substantially arcuate shape is configured to more actively push the ground only on the radially inner side, and as a result, the excavation surface is widened in the radial direction during excavation.

【0052】本変形例は、上記のような径方向内周側の
みならず、径方向外周側についてもより積極的に地山を
押し広げるような形状とし、これによってさらに切り広
げ効果を増大させようとするものである。図22は、こ
の変形例によるカッタビット29−1〜29−8の詳細
構造を表す切羽側から見た拡大正面図であり、図23
は、図22中Q方向から見た上面図であり、図24は、
図22中R方向から見た下面図であり、図25は、図2
2中S方向から見た側面図であり、それぞれ、上記本発
明の一実施の形態における図4、図5、図6、図7に相
当する図である。なお、これら図22〜図25において
も前記超硬合金チップ29Aの図示を省略しており、ま
た図4〜図8に示した構造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。
In this modified example, not only the above-mentioned radial inner peripheral side but also the radial outer peripheral side is more actively pushed to expand the ground, thereby further increasing the cutting and expanding effect. It is something to try. FIG. 22 is an enlarged front view showing the detailed structure of the cutter bits 29-1 to 29-8 according to this modified example, as seen from the cutting face side.
FIG. 24 is a top view seen from the Q direction in FIG. 22, and FIG.
FIG. 25 is a bottom view seen from the R direction in FIG. 22, and FIG.
2 is a side view seen from the S direction in 2 and is a view corresponding to FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7, respectively, in the embodiment of the present invention. 22 to 25, the cemented carbide tip 29A is not shown, and the same parts as those of the structure shown in FIGS. Omit it.

【0053】これら図22〜図25に示すように、本変
形例では、略菱形柱形状のビット本体29B′に図示し
ない超硬合金チップ29Aを設ける構造としている。こ
のような構造により、上記本発明の一実施の形態及び上
記(変1)〜(変3)の変形例と同様、カッタビット2
9−1〜29−8が全体として周方向両端に設けた略尖
端部26から周方向中間部25に向かって径方向寸法が
拡径するような形状となっている。なお、上記本発明の
一実施の形態及び上記(変1)〜(変3)の変形例と異
なり、径方向掘削面Mrに対して負のすくい角γrを備え
る(図22参照)と共に掘進方向掘削面Maに対しては
すくい角はゼロとなっている(図23参照)。
As shown in FIGS. 22 to 25, in this modification, a cemented carbide tip 29A (not shown) is provided on the substantially rhomboidal bit main body 29B '. With such a structure, the cutter bit 2 is similar to the above-described embodiment of the present invention and the modified examples of (variation 1) to (variation 3).
9-1 to 29-8 as a whole have such a shape that the radial dimension increases from the substantially pointed portions 26 provided at both ends in the circumferential direction toward the intermediate portion 25 in the circumferential direction. Note that, unlike the embodiment of the present invention and the modified examples of (Variation 1) to (Variation 3), a negative rake angle γr is provided with respect to the radial excavation surface Mr (see FIG. 22) and the excavation direction. The rake angle is zero with respect to the excavated surface Ma (see FIG. 23).

【0054】本変形例においては、上記本発明の一実施
の形態と同様に径方向寸法拡径による掘進距離向上効果
を得ることができるとともに、上述したように径方向内
周側のみならず径方向外周側についてもより積極的に地
山を押し広げることができるので、切り広げ効果をさら
に増大させ、さらに掘進距離向上を図ることができる。
In this modified example, the effect of improving the excavation distance by the radial dimension expansion can be obtained as in the above-described embodiment of the present invention, and as described above, not only the radial inner peripheral side but also the radial direction can be obtained. Since the ground can be more positively expanded on the outer peripheral side in the direction as well, it is possible to further increase the cutting and expanding effect and further improve the excavation distance.

【0055】(変5)面取り部を傾斜させた構造 図26は、この変形例によるカッタビット29−1〜2
9−8の詳細構造を表す切羽側から見た拡大正面図であ
り、図27は、図26中T方向から見た上面図であり、
図28は、図26中U方向から見た下面図であり、図2
9は、図26中V方向から見た側面図である。これらは
それぞれ、上記(変4)の変形例における図22、図2
3、図24、図25に相当する図であり、図22〜図2
5と同等の部分には同一の符号を付している。
(Variation 5) Structure in which chamfered portion is inclined FIG. 26 shows cutter bits 29-1 and 29-2 according to this modification.
FIG. 29 is an enlarged front view showing the detailed structure of 9-8 seen from the face side, and FIG. 27 is a top view seen from the T direction in FIG. 26.
28 is a bottom view seen from the direction U in FIG.
9 is a side view seen from the V direction in FIG. 26. These are shown in FIG. 22 and FIG. 2 in the modified example of (Variation 4).
It is a figure corresponding to FIG. 3, FIG. 24, and FIG.
The same reference numerals are given to the same parts as 5.

【0056】これら図26〜図29に示すように、本変
形例では、図22〜図25に示した構造では掘進方向掘
削面Maに対してすくい角がゼロとなっていた(図23
参照)のに対し、ビット本体29B′を負のすくい角γ
aを持つような掘進方向前方側に凸な形状としたもので
ある。また、さらにこのとき、図29に示すように、掘
進方向掘削面Maに対し、径方向外周側にも内周側にも
所定の傾斜角θcをもって傾斜するような形状としてい
る。この結果、図26及び図29に示すように、カッタ
ビット29−1〜29−8は、全体として、剣の形状に
類似したswordタイプとでもいうべき形状となってい
る。それ以外の点は、カッタビット29−1〜29−8
が全体として周方向両端に設けた略尖端部26から周方
向中間部25に向かって径方向寸法が拡径するような形
状となっている点を含め、図22〜図25に示した構造
とほぼ同様となっている。
As shown in FIGS. 26 to 29, in this modification, the rake angle is zero with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction in the structure shown in FIGS. 22 to 25 (FIG. 23).
However, the bit body 29B ′ has a negative rake angle γ.
It has a convex shape to the front side in the excavation direction with a. Further, at this time, as shown in FIG. 29, it is shaped so as to incline with respect to the excavation surface Ma in the excavation direction at a predetermined inclination angle θc both on the outer peripheral side in the radial direction and on the inner peripheral side in the radial direction. As a result, as shown in FIGS. 26 and 29, the cutter bits 29-1 to 29-8 as a whole have a shape that can be called a sword type similar to the shape of a sword. Other than that, the cutter bits 29-1 to 29-8
22 to 25, including a shape in which the radial dimension increases from the substantially pointed portions 26 provided at both ends in the circumferential direction toward the intermediate portion 25 in the circumferential direction as a whole. It is almost the same.

【0057】本変形例においては、上記同様、掘進距離
向上効果を得ることができる。また、掘進方向掘削面M
aに対して負のすくい角γaを備えることによって、上記
(変4)の変形例と異なり、上記本発明の一実施の形態
や(変1)〜(変3)の変形例と同様に剥離破砕をより
促進することができる。したがって、掘削低減をさらに
低減することができ、さらに確実に掘進距離を向上する
ことができる。
In this modification, the effect of improving the excavation distance can be obtained as in the above case. In addition, the excavation direction M
By providing a negative rake angle γa with respect to a, unlike the modified example of (Variation 4) described above, peeling is performed in the same manner as in the embodiment of the present invention and the modified examples of (Variation 1) to (Variation 3). Crushing can be promoted more. Therefore, the reduction of excavation can be further reduced, and the excavation distance can be more reliably improved.

【0058】なお、以上においては、カッタヘッド3の
1つの径方向位置において掘進方向前方側にセンタカッ
タ28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も外周
側ほど後方に後退した態様に配置したが、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 the above description, at one radial position of the cutter head 3, the center cutter 28 is provided so as to project to the front side in the excavation direction, and the cutter bit 29 is provided at another radial position successively adjacent to the radial position. When the cutting edges are sequentially retracted rearward in the excavation direction, the cutass pork 27 is also arranged to be receded rearward toward the outer peripheral side in correspondence with the arrangement on the cutting edge side, but the invention is not limited to this. That is, the Kattaspoke side is configured to simply extend radially in a radial direction like a normal shield machine, and the axial length of the cutter bit attached to this is changed for each radial position, You may implement | achieve such the aspect of arrangement | positioning of a cutting edge position. It goes without saying that the same effect can be obtained in this case as well.

【0059】また、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6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、これに限られない。すなわ
ち、掘削室P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
より排出するいわゆ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。
Further, in the above, the mud taken in the excavation chamber P is discharged by the screw conveyor 6, and
The case where the present invention is applied to a so-called earth pressure shield excavator that opposes the earth pressure of the face by the pressure of the mud in the excavation chamber P has been described as an example, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention is applied to a so-called muddy water shield machine in which water is injected into the excavation chamber P by using a water injection means such as a water pipe, and the excavated soil is discharged as muddy water by a mud discharge means such as a mud discharge pipe. Is also good. Also in this case, the same effect is obtained.

【0060】また、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, although the case where the present invention is applied to the shield machine for excavating by rotating the cutter head 3 provided in front of the shield body 1 has been described above as an example, the present invention is not limited to this. The cutter head structure of the present invention can be applied to a horizontal pipe excavator such as a push tube shield, a small diameter propulsion machine, and a TBM. In this case, the same effect can be obtained.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明によれば、剥離破砕による掘削と
切り広げ効果とが相まって、掘削抵抗を著しく低減する
ことができるので、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とともに、掘削効率を著しく向
上できる。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
るので、これによっても掘進距離を向上することができ
る。したがって、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。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, since excavation by peeling and crushing and the effect of cutting and cutting are combined with each other, the excavation resistance can be remarkably reduced. In addition, the excavation efficiency can be significantly improved. As a result, it is possible to reduce wear of the cutter bit due to sliding with the face, and to improve the excavation distance. Further, since the excavation ability can be secured even when the cutting edge of the cutter bit is worn out and is not sharp, the excavation distance can also be improved. Therefore, sufficient long-distance excavation can be performed in soils with a compressive strength of soft rock or less.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 overall structure of an embodiment of a horizontal hole excavator of 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 seen from the direction A in FIG.

【図3】カッタヘッドの詳細構造を表す図1中要部拡大
図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a main part in FIG. 1 showing a detailed structure of a cutter head.

【図4】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. 4 is a partially enlarged view of FIG. 2 showing a detailed structure of a cutter bit.

【図5】図4中B方向から見た上面図である。5 is a top view seen from the direction B in FIG. 4. FIG.

【図6】図4中C方向から見た下面図である。FIG. 6 is a bottom view seen from the direction C in FIG.

【図7】図4中D方向から見た側面図である。FIG. 7 is a side view seen from the direction D in FIG.

【図8】図4中VIII−VIII断面で見た横断面図である。8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.

【図9】本発明の横孔掘削機の一実施の形態の掘削挙動
を表す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing excavation behavior of the embodiment of the horizontal hole excavator of the present invention.

【図10】本発明の横孔掘削機の一実施の形態を構成す
るカッタビットの面取り部をなくした変形例の詳細構造
を表す切羽側から見た拡大正面図である。
FIG. 10 is an enlarged front view showing the detailed structure of a modified example in which the chamfered portion of the cutter bit constituting the embodiment of the lateral hole excavator of the present invention is eliminated, as seen from the cutting face side.

【図11】図10中E方向から見た上面図である。11 is a top view seen from the direction E in FIG.

【図12】図10中F方向から見た下面図である。FIG. 12 is a bottom view seen from the F direction in FIG.

【図13】図10中G方向から見た側面図である。13 is a side view seen from the direction G in FIG.

【図14】本発明の横孔掘削機の一実施の形態を構成す
るカッタビットの面取り部の径方向寸法を拡大した変形
例の詳細構造を表す切羽側から見た拡大正面図である。
FIG. 14 is an enlarged front view showing the detailed structure of a modified example in which the radial dimension of the chamfered portion of the cutter bit constituting one embodiment of the lateral hole excavator of the present invention is enlarged, as seen from the cutting face side.

【図15】図14中H方向から見た上面図である。FIG. 15 is a top view seen from the direction H in FIG.

【図16】図14中I方向から見た下面図である。16 is a bottom view seen from the direction I in FIG.

【図17】図14中J方向から見た側面図である。FIG. 17 is a side view seen from the J direction in FIG.

【図18】本発明の横孔掘削機の一実施の形態を構成す
るカッタビットの面取り部を傾斜させた変形例の詳細構
造を表す切羽側から見た拡大正面図である。
FIG. 18 is an enlarged front view showing the detailed structure of a modified example in which the chamfered portion of the cutter bit that constitutes one embodiment of the lateral hole excavator of the present invention is inclined, as seen from the cutting face.

【図19】図18中K方向から見た上面図である。FIG. 19 is a top view as seen from the direction K in FIG.

【図20】図18中L方向から見た下面図である。20 is a bottom view seen from the direction L in FIG.

【図21】図18中N方向から見た側面図である。FIG. 21 is a side view seen from the N direction in FIG.

【図22】本発明の横孔掘削機の一実施の形態を構成す
るカッタビットの径方向内周側外周側両方に積極的に切
り広げる構造とした変形例の詳細構造を表す切羽側から
見た拡大正面図である。
FIG. 22 is a side view showing a detailed structure of a modified example in which the cutter bit that constitutes one embodiment of the lateral hole excavator of the present invention is configured to positively open to both the radially inner peripheral side and the outer peripheral side. FIG.

【図23】図22中Q方向から見た上面図である。23 is a top view seen from the Q direction in FIG. 22. FIG.

【図24】図22中R方向から見た下面図である。FIG. 24 is a bottom view seen from the R direction in FIG. 22.

【図25】図22中S方向から見た側面図である。FIG. 25 is a side view seen from the S direction in FIG. 22.

【図26】本発明の横孔掘削機の一実施の形態を構成す
るカッタビットの面取り部を傾斜させた変形例の詳細構
造を表す切羽側から見た拡大正面図である。
FIG. 26 is an enlarged front view showing the detailed structure of a modified example in which the chamfered portion of the cutter bit that constitutes one embodiment of the lateral hole excavator of the present invention is inclined, as seen from the cutting face.

【図27】図26中T方向から見た上面図である。FIG. 27 is a top view seen from the direction T in FIG. 26.

【図28】図26中U方向から見た下面図である。FIG. 28 is a bottom view seen from the direction U in FIG. 26.

【図29】図26中V方向から見た側面図である。FIG. 29 is a side view seen from the direction V in FIG. 26.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールド本体 3 カッタヘッド 25 周方向中間部 26 略尖端部 28 センタカッタ(先行掘削手段) 29 カッタビット 29−1 カッタビット 29−2 カッタビット 29−3 カッタビット 29−4 カッタビット 29−5 カッタビット 29−6 カッタビット 29−7 カッタビット 29−8A カッタビット 29−8B カッタビット M 掘削面 Ma 掘進方向掘削面 Mr 径方向掘削面 γa 掘進方向掘削面に対するすくい角 1 Shield body 3 cutter head 25 Circumferential middle part 26 Approximate point 28 Center cutter (preceding excavation means) 29 cutter bits 29-1 Cutter Bit 29-2 Cutter Bit 29-3 Cutter Bit 29-4 Cutter Bit 29-5 Cutter Bit 29-6 Cutter Bit 29-7 Cutter Bit 29-8A Cutter Bit 29-8B Cutter Bit M excavation surface Ma Excavation direction Excavation surface Mr radial excavation surface Rake angle to the excavation surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 木村 博考 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 AC04 AC05 BA03 BB05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kenji Yamashita             2-15-2 Konan, Minato-ku, Tokyo Co., Ltd.             Obayashi Tokyo Main Office (72) Inventor Hiroshi Kimura             2-15-2 Konan, Minato-ku, Tokyo Co., Ltd.             Obayashi Tokyo Main Office (72) Inventor Kiyoshi Tsuchiya             Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.             Ceremony Company Tsuchiura Factory (72) Inventor Masakazu Fukai             Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.             Ceremony Company Tsuchiura Factory F term (reference) 2D054 AC04 AC05 BA03 BB05

Claims (2)

【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少なくとも一箇所に、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、 これら複数のカッタビットは、前記カッタヘッドの回転
に伴い掘削面を前記カッタヘッドの径方向に切り広げる
ように、前記カッタヘッドの周方向側両端に設けた略尖
端部から中間部にかけて前記カッタヘッドの径方向側の
寸法が拡径する形状を備えている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 portion, and a pre-excavating means provided at least at one location of the cutter head so as to project in a propulsion direction. From the means at a radial position of the cutter head, and a plurality of cutter bits arranged on the cutter head so as to be sequentially positioned on the axial rear side of the horizontal hole excavator, and the plurality of cutter bits are A dimension of the cutter head in the radial direction from a substantially pointed portion provided at both ends in the circumferential direction of the cutter head to an intermediate portion so that the excavated surface is widened in the radial direction of the cutter head as the cutter head rotates. The horizontal hole excavator is characterized in that it has a shape that expands.
【請求項2】請求項1記載の横孔掘削機において、前記
複数のカッタビットのうち、少なくとも1つは、掘進方
向掘削面に対して負のすくい角を備えていることを特徴
とする横孔掘削機。
2. The horizontal hole excavator according to claim 1, wherein at least one of the plurality of cutter bits has a negative rake angle with respect to the excavation surface in the excavation direction. Hole excavator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009084995A (en) * 2007-09-11 2009-04-23 Kajima Corp Cutter bit and method of excavation
JP2014114606A (en) * 2012-12-10 2014-06-26 Airec Engineering Corp Cutter head

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