JP2004092103A - Tunnel excavation machine and excavation method - Google Patents
Tunnel excavation machine and excavation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004092103A JP2004092103A JP2002252543A JP2002252543A JP2004092103A JP 2004092103 A JP2004092103 A JP 2004092103A JP 2002252543 A JP2002252543 A JP 2002252543A JP 2002252543 A JP2002252543 A JP 2002252543A JP 2004092103 A JP2004092103 A JP 2004092103A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- excavator
- tunnel
- excavator body
- excavated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削してトンネルを構築するシールド掘削機などのトンネル掘削機及び掘削工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、土圧式シールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部にカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドが駆動モータにより駆動回転可能である一方、後部に掘削機本体を前進させる多数のシールドジャッキが装着されると共に、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着され、また、掘削機本体の前後方向に沿って掘削土砂を排出するスクリューコンベヤが配設されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転しながらシールドジャッキを伸長させると、既設セグメントからの反力を得て掘削機本体が前進することで、カッタヘッドが前方の地盤を掘削してスクリューコンベヤにより掘削土砂が外部に排出されると共に、エレクタ装置が既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けてトンネルを構築する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
トンネル掘削機は掘削地盤の土質に応じて使用する掘削機が設定されるものであり、水分が非常に多い海底などの軟弱地盤を掘削するときには泥水式シールド掘削機を用い、水分の少ない一般軟弱地盤を掘削するときには土圧式シールド掘削機を用い、水分のない岩盤層を掘削するときにはトンネルボーリングマシンを用いるのが一般的である。
【0004】
例えば、土圧式シールド掘削機によりトンネルを掘削する場合、掘削土砂をカッタヘッドの前方とチャンバに充満して加圧することで、切羽が崩落しないように安定させながら、掘削機の推進量に見合う土量をスクリューコンベヤにより排出している。ところが、土圧式シールド掘削機が水分の少ない一般軟弱地盤を掘削する場合であっても、地下水等が周辺の地盤を伝って掘削機本体とカッタヘッドが掘削した掘削壁面(トンネル壁面)との間に流れ込むことがある。そして、掘削機本体とトンネル壁面との間に水が流れ込むと、この水が前方の切羽に流動して掘削土砂に混入してしまう。すると、掘削土砂の含水量が増加して軟弱土砂となり、所定量の土砂をスクリューコンベヤにより排出することができず、また、スクリューコンベヤで搬出中の土砂から水分が抜けて掘削機本体内に漏洩してしまうという問題がある。更に、掘削土砂が軟弱土砂になると、この軟弱土砂をカッタヘッドの前方とチャンバに充満することができず、切羽が崩落してしまう虞がある。
【0005】
本発明はこのような問題を解決するものであって、掘削中に発生した水を早期に排出することで掘削土砂への混入を防止し、安全で円滑な掘削作業及び排土作業を可能してトンネル掘削作業の作業性の向上を図ったトンネル掘削機及び掘削工法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項1の発明のトンネル掘削機は、筒形状をなす掘削機本体と、該掘削機本体の前部に装着されたカッタと、前記掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体と前記カッタが掘削した掘削壁面との空間部に溜まった水を外部に排出する排水手段とを具えたことを特徴とするものである。
【0007】
この場合、掘削機本体と掘削壁面との空間部に溜まった水を吸水孔から掘削機本体内に吸い込んでポンプや配管を用いて外部に排出することが望ましい。この場合、掘削機本体に排水手段よりも前方側に止水手段を設け、掘削機本体と掘削壁面との空間部の水がカッタヘッド側に流動するのを阻止することで、排土作業を適正に行うことができる。
【0008】
請求項2の発明のトンネル掘削機では、前記排水手段は、前記掘削機本体と前記掘削壁面との間に溜まる水を該掘削機本体内に吸引する吸水孔と、該吸水孔から該掘削機本体内に吸引した水をトンネル外部に排出する排水ポンプとを有することを特徴としている。
【0009】
請求項3の発明のトンネル掘削機では、前記掘削機本体の外周部あるいは内周部に沿って貯溜タンクが設けられ、該貯溜タンクに前記吸水孔と前記排水ポンプが連結されたことを特徴としている。
【0010】
請求項4の発明のトンネル掘削機では、前記掘削機本体の前端外周部に前記掘削壁面との間で止水を行う止水リングが装着されたことを特徴としている。
【0011】
請求項5の発明のトンネル掘削機では、前記止水リングは前記掘削機本体の径方向に沿って移動自在に支持されたことを特徴としている。
【0012】
また、請求項6の発明のトンネル掘削工法は、カッタを回転しながら掘削機本体を前進してトンネルを掘削するとき、前記掘削機本体と前記カッタが掘削した掘削壁面との間に流れ込む水を外部に排出することを特徴とするものである。
【0013】
請求項7の発明のトンネル掘削工法では、前記掘削機本体と前記掘削壁面との間に流れ込む水の切羽への流出を阻止しながらこの水を外部に排出することを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0015】
図1に本発明の第1実施形態に係るトンネル掘削機の概略断面、図2に本実施形態のトンネル掘削機に適用された排水装置の概略断面、図3に排水装置の変形例を表す概略断面を示す。
【0016】
本実施形態の土圧式シールド掘削機において、図1に示すように、掘削機本体11は円筒形状をなし、ほぼ同径の前胴12と後胴13が球面軸受14及び回動軸15を介して屈曲自在に連結されて構成されている。そして、前胴12と後胴13との間には複数の中折ジャッキ16が架設されており、この中折ジャッキ16の伸縮動作により掘削機本体11の掘進方向を変更することができる。前胴12の前部には回転体17が回転自在に支持され、この回転体17には3つの連結ビーム18を介してカッタヘッド19が装着されている。このカッタヘッド19は放射状をなす複数のスポーク20を有し、各スポーク20の両側に多数のカッタビット21が固定されると共に、スポーク20の外周端部にコピーカッタ22が油圧ジャッキ23により出没自在となっている。
【0017】
そして、カッタヘッド19の後部にはリングギア24が固定される一方、前胴12には複数のカッタ旋回モータ25が取付けられ、この駆動モータ25の駆動ギア26がリングギア24に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ25を駆動すると、駆動ギア26がリングギア24を介してカッタヘッド19を回転し、カッタビット21により前方の地盤を掘削することができ、カッタヘッド19の所定の回転角度位置で油圧ジャッキ23を伸長してコピーカッタ22を突出することで、カッタヘッド19より外方の地盤を掘削することができる。
【0018】
前胴12にはカッタヘッド19の後方に位置してバルクヘッド27が取付けられることで、カッタヘッド19とこのバルクヘッド27との間にチャンバ28が形成されている。そして、掘削機本体11内にはスクリューコンベヤ29が前傾姿勢で配設されており、このスクリューコンベヤ29の前端部がバルクヘッド27を貫通してチャンバ28に位置している。また、カッタヘッド19の後部には複数の攪拌翼30が固定される一方、バルクヘッド27の前部には複数の固定翼31が固定されており、カッタヘッド19の回転時に、チャンバ28内の掘削土砂を攪拌翼30及び固定翼31により攪拌することができる。なお、バルクヘッド27の中心部にはロータリジョイント32が装着されており、このロータリジョイント32を通して掘削機本体11側とカッタヘッド19側との電気配線や油圧ホース等の連絡がなされている。
【0019】
後胴13には周方向に沿って複数のシールドジャッキ33が周方向に沿って複数並設されており、このシールドジャッキ33を掘進方向後方に伸長してスプレッダ34を既設セグメントSに押し付けることで、その反力により掘削機本体11を前進することができる。また、後胴13の後端部にはセグメントSをリング状に組立てる図示しないエレクタ装置35が装着されている。
【0020】
本実施形態では、掘削機本体11とカッタヘッド19が掘削した掘削壁面(トンネル壁面)Gとの空間部に溜まった地下水などの水をトンネルの外部に排出する排水装置36が設けられている。この排水装置36において、図1及び図2に示すように、掘削機本体11の後胴13の前部にはその外周面に周方向に沿ってハウジング37がリング形状をなして固定されている。このハウジング37にはトンネル長手方向に沿った吸水孔38が周方向に複数並んで形成されている。この吸水孔38は、基端部がハウジング37に周方向に沿って形成された貯溜タンク39にそれぞれ連結して互いに連通しており、各先端部に掘削機本体11の外部に連通する吸水開口40が形成されている。この場合、水は空間部の下部に溜まりやすいため、吸水孔38を掘削機本体11の下部に多く形成することが望ましいが、製造性を考慮して周方向に均等間隔で形成してもよい。
【0021】
一方、掘削機本体11には貯溜タンク39に対応する1箇所あるいは複数箇所に連結孔41が形成されており、この連結孔41には排水管42が連結されている。そして、この排水管42には泥土を除去するフィルタ43と開閉弁44と貯留タンク39内の水を外部に排出する排水ポンプ45が装着されており、排水管42の先端部は地上の排水設備まで延設されている。なお、排水管42は中途部に設けられた継手46により分割して着脱可能となっている。
【0022】
従って、開閉弁44を開放して排水ポンプ45を駆動すると、排水管42、連結孔41、貯溜タンク39、吸水孔38、吸水開口40等を介して掘削機本体11と掘削壁面Gとの空間部に不圧が作用し、この空間部に溜まった水を吸水開口40から吸水孔38を通して貯溜タンク39に吸引し、フィルタ43で異物を除去してから排水管42により外部に排出することができる。
【0023】
また、図1に示すように、掘削機本体11の前胴12の前部にはその外周面に周方向に沿って止水リング47が固定されており、この止水リング47はテーパ形状をなし、カッタヘッド19が掘削した掘削壁面Gに接触することで、掘削機本体11と掘削壁面Gとの空間部に溜まった水が切羽側に漏洩しないように阻止することができる。
【0024】
なお、図2に示す実施形態では、排水装置36にて、ハウジング37後端部のみに各吸水孔38に連通する吸水開口40を形成したが、図3に示すように、ハウジング37の外周部に吸水孔38に連通する複数の吸水開口48を形成してもよい。
【0025】
ここで、上述した実施形態のシールド掘削機によるトンネル掘削作業について説明する。トンネルを掘削形成するには、図1に示すように、まず、カッタ旋回モータ25によってカッタヘッド19を回転しながら、シールドジャッキ33を伸長して既設セグメントSから掘削反力を得て掘削機本体11を前進させる。すると、回転するカッタヘッド19の多数のカッタビット21が前方の地盤を掘削してトンネルを形成する。
【0026】
そして、カッタヘッド19の地盤掘削により発生した土砂はチャンバ28に取り込まれ、カッタヘッド19の回転に伴って移動する各翼30,31により土砂が攪拌され、図示しない噴射孔から吐出された加泥材と適正に混練することで、チャンバ28内での掘削土砂の塑性流動化を促進し、スクリューコンベヤ29により適正に排土することができる。この場合、カッタヘッド19による掘削量に見合う土砂量をスクリューコンベヤ29により排土することで、チャンバ28内に掘削土砂を充満、加圧して切羽を安定させることができる。
【0027】
このような掘削作業中に、周辺地盤の地下水が掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部に流れ込むことがあり、この水が掘削機本体11の前方に流動して掘削土砂と混合し、地盤掘削作業や土砂排出作業などに不具合を与えたり、掘削機本体11の後方に流動してテールシール49と既設セグメントSとの間から機内に漏洩する虞がある。そのため、掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部に溜まった水を排水装置36によりトンネルの外部に排出するようにしている。この場合、図示しないセンサにより掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部の水を検出して排水装置36を作動させると良い。
【0028】
即ち、掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部に水が溜まると、開閉弁44を開放して排水ポンプ45を駆動し、排水管42、貯溜タンク39、吸水孔38等を介してこの空間部に不圧を作用させる。すると、この不圧により空間部に溜まった水が吸水開口40から吸水孔38を通して貯溜タンク39に吸引され、更にフィルタ43で泥土などの異物が除去されてから排水管42を通して外部に排出される。また、このとき、掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部に溜った水は止水リング47にせき止められてカッタヘッド19側に流動しない。
【0029】
そのため、掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部に流れ込んだ周辺地盤の地下水が、カッタヘッド19側に流動して切羽に流れ込むことはなく、掘削土砂との混合を防止することで、スクリューコンベヤにより土砂排出不良や軟弱土砂による切羽の崩落等を防止できる。また、空間部の水がテール側に流れてテールシール49と既設セグメントSとの間から機内に漏洩することもない。
【0030】
このように本実施形態の土圧式シールド掘削機にあっては、掘削機本体11の後胴13にカッタヘッド19が掘削した掘削壁面(トンネル壁面)Gとの空間部に溜まった地下水などの水をトンネルの外部に排出する排水装置36を設けると共に、前胴12の外周部に掘削壁面Gに接触して空間部に溜まった水の切羽側への漏洩を阻止する止水リング47を設けている。
【0031】
従って、周辺地盤の地下水が掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部に流れ込むが、この水は止水リング47にせき止められながら、排水装置36により外部に排出されることとなり、切羽への水の流動による掘削土砂の軟弱化を防止することで、スクリューコンベヤにより土砂を良好に排出することができると共に、チャンバ28内の土圧を安定して切羽の崩落を防止することができる。また、水がテール側に流れることを防止して、テールシール49と既設セグメントSとの間からの機内への漏水を防止することができる。
【0032】
また、排水装置36をにて、後胴13の外周部にリング状のハウジング37を固定して多数の吸水孔38を形成すると共に連通する貯溜タンク39を形成し、この貯溜タンク39に機内から排水管42を連結して開閉弁44や排水ポンプ45を装着している。従って、機内への突出物を最小限に抑えてセグメント組み立て作業を円滑に行うことができる。
【0033】
図4に本発明の第2実施形態に係るトンネル掘削機の要部断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【0034】
本実施形態の土圧式シールド掘削機では、図4に示すように、後胴13の前端部に掘削機本体11とカッタヘッド19が掘削した掘削壁面(トンネル壁面)Gとの空間部に溜まった地下水などの水をトンネルの外部に排出する排水装置51が設けられている。この排水装置51において、後胴13の球面軸受14の内周面に周方向に沿って貯溜タンク52がリング形状をなして固定されており、球面軸受14を貫通した複数の吸水孔53がこの貯溜タンク52に連通している。この吸水孔53は球面軸受14のほぼ全周にわたって形成されており、各先端部が掘削機本体11の外部に開放されている。この場合、水は空間部の下部に溜まりやすいため、吸水孔53を掘削機本体11の下部に多く形成するとよい。
【0035】
そして、後胴13内には貯溜タンク52には排水管54が連結されており、この排水管54にはフィルタ55と開閉弁56と継手57と排水ポンプ58が装着されている。
【0036】
従って、開閉弁56を開放して排水ポンプ58を駆動すると、排水管54、貯溜タンク52、吸水孔53等を介して掘削機本体11と掘削壁面Gとの空間部に不圧が作用し、この空間部に溜まった水を吸水孔53を通して貯溜タンク52に吸引し、フィルタ55で異物を除去してから排水管54により外部に排出することができる。
【0037】
また、前胴12にはリング状の凹部59を有するケーシング60が周方向に沿って固定されており、この凹部59内にはリング形状をなすゴム製の止水リング61が移動自在に嵌合している。そして、ケーシング60には周方向所定間隔で複数の押圧ジャッキ62が装着されており、駆動ロッド63の先端部が止水リング61の内周面に固定された各支持プレート64に連結されている。この場合、止水リング61の外周面をテーパ形状とすることで、推進抵抗を軽減してもよい。従って、押圧ジャッキ62を伸長すると、凹部59内に収納された止水リング61が外方に押し出されて径方向に伸び、外周面が掘削壁面Gに接触することで、掘削機本体11と掘削壁面Gとの空間部に溜まった水が切羽側に漏洩しないように阻止することができる。
【0038】
このように構成された土圧式シールド掘削機の掘削作業中に、周辺地盤の地下水が掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部に流れ込みはじめると、まず、押圧ジャッキ62を伸長し、止水リング61を外方に押し出して外周面を掘削壁面Gに接触させることで、この水を止水リング61でせき止めてカッタヘッド19側への流動を阻止する。続いて、開閉弁56を開放して排水ポンプ58を駆動し、排水管54、貯溜タンク52、吸水孔53等を介してこの空間部に不圧を作用させる。すると、この不圧により空間部に溜まった水が吸水孔53を通して貯溜タンク52に吸引され、更にフィルタ55で泥土などの異物が除去されてから排水管54を通して外部に排出される。
【0039】
このように本実施形態の土圧式シールド掘削機にあっては、後胴13の球面軸受14の内周面にリング形状をなす貯溜タンク52を固定し、この貯溜タンク52に球面軸受14を貫通した複数の吸水孔53を連通すると共に、この貯溜タンク52に排水管54及び排水ポンプ58を連結する一方、前胴12に掘削壁面Gに接触して切羽側への漏水を阻止するリング状の止水リング64を押圧ジャッキ62により移動自在に設けている。
【0040】
従って、貯溜タンク52が機内側に位置して機外への突出物をなくすことで、排水装置51が掘削機本体11の推進抵抗にならずに円滑な掘削作業を可能とすることができると共に、通常掘削時には止水リング64を機内へ収納することで、この止水リング64も掘削機本体11の推進抵抗にならずに円滑な掘削作業に寄与することができる。
【0041】
なお、上述した各実施形態では、排水装置36,51を後胴13に設けたが、前胴12に設けてもよく、前胴及び後胴を有しない掘削機本体にも適用することができる。また、掘削機本体11とトンネル壁面Gとの空間部に流れ込む水の量に応じて、止水リング47,61を省略してもよく、また、前胴12及び後胴13の両方に排水装置を設けてもよい。
【0042】
また、上述の実施形態では、本発明のトンネル掘削機を土圧式シールド掘削機に適用したが、泥土圧式シールド掘削機やトンネルボーリングマシンに適用してもよい。
【0043】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項1の発明のトンネル掘削機によれば、掘削機本体の前部にカッタを装着して推進ジャッキにより前進可能とし、この掘削機本体とカッタが掘削した掘削壁面との空間部に溜まった水を外部に排出する排水手段を設けたので、周辺地盤の地下水が掘削機本体と掘削壁面との空間部に流れ込んでも、排水手段により外部に排出されるため、切羽への水の流動による掘削土砂の軟弱化を防止することで、土砂を良好に排出することができると共に切羽の崩落を防止することができ、また、水がテール側に流れることを防止して機内への漏水を防止することができ、その結果、トンネル掘削作業の作業性の向上を図ることができる。
【0044】
請求項2の発明のトンネル掘削機によれば、排水手段を、掘削機本体と掘削壁面との間に溜まる水を掘削機本体内に吸引する吸水孔と、この吸水孔から掘削機本体内に吸引した水をトンネル外部に排出する排水ポンプとで構成したので、簡単な構成で掘削機本体とカッタが掘削した掘削壁面との空間部に溜まった水を確実に外部に排出することができる。
【0045】
請求項3の発明のトンネル掘削機によれば、掘削機本体の外周部あるいは内周部に沿って貯溜タンクを設け、この貯溜タンクに吸水孔と排水ポンプを連結したので、空間部に溜まった水を一時的に貯溜タンクに集めてから排水ポンプを用いて外部に排出することとなり、排水設備の簡素化を図ることができる。
【0046】
請求項4の発明のトンネル掘削機によれば、掘削機本体の前端外周部に掘削壁面との間で止水を行う止水リングを装着したので、掘削機本体と掘削壁面との空間部に少量の水が溜まったときには、止水リングのみで切羽への水の流動を阻止することができると共に、空間部に多量の水が溜まったときには、止水リングで切羽への水の流動を阻止しながら排水手段で外部に排水することとなり、信頼性を向上することができる。
【0047】
請求項5の発明のトンネル掘削機によれば、止水リングを掘削機本体の径方向に沿って移動自在に支持したので、通常掘削時は止水リングを機内に収容し、必要時のみに外方に突出して止水することとなり、止水リングが掘削機本体の推進抵抗にならずに円滑な掘削作業を確保することができる。
【0048】
また、請求項6の発明のトンネル掘削工法によれば、カッタを回転しながら掘削機本体を前進してトンネルを掘削するとき、掘削機本体とカッタが掘削した掘削壁面との間に流れ込む水を外部に排出するようにしたので、切羽への水の流動による掘削土砂の軟弱化を防止することで、土砂を良好に排出することができると共に切羽の崩落を防止することができ、また、水がテール側に流れることを防止して機内への漏水を防止することができ、その結果、トンネル掘削作業の作業性の向上を図ることができる。
【0049】
請求項7の発明のトンネル掘削工法によれば、掘削機本体と掘削壁面との間に流れ込む水の切羽への流出を阻止しながらこの水を外部に排出するようにしたので、掘削機本体の周辺への水の流動を確実に阻止して円滑な掘削作業を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るトンネル掘削機の概略断面図である。
【図2】本実施形態のトンネル掘削機に適用された排水装置の概略断面図である。
【図3】排水装置の変形例を表す概略断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係るトンネル掘削機の要部断面図である。
【符号の説明】
11 掘削機本体
19 カッタヘッド
25 カッタ旋回モータ
28 チャンバ
29 スクリューコンベヤ
33 シールドジャッキ(推進ジャッキ)
35 エレクタ装置
36,51 排水装置
37 ハウジング
38,53 吸水孔
39,52 貯溜タンク
40,48 吸水開口
42,54 排水管
45,58 排水ポンプ
47,61 止水リング
62 押圧ジャッキ
G 掘削壁面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel excavator such as a shield excavator that excavates the ground to construct a tunnel, and an excavation method.
[0002]
[Prior art]
Generally, an earth pressure shield excavator has a cutter head rotatably mounted at a front portion of a cylindrical excavator body, and the cutter head is rotatable by a drive motor, while the excavator body is advanced to a rear portion. A large number of shield jacks are installed, an erector device that attaches segments to the inner wall surface of the existing tunnel is installed, and a screw conveyor that discharges excavated soil along the front and rear direction of the excavator body is arranged. Have been. Therefore, when the shield jack is extended while rotating the cutter head, the excavator body moves forward by obtaining the reaction force from the existing segment, so that the cutter head excavates the ground in front, and the excavated earth and sand is removed by the screw conveyor. And the erector device assembles segments on the inner wall surface of the existing tunnel to construct a tunnel.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Tunnel excavators are set according to the soil quality of the excavated ground, and when excavating soft ground such as the ocean floor with a lot of moisture, use a muddy shield type excavator and use a general soft soil with little moisture When excavating the ground, it is common to use an earth-pressure shield excavator, and when excavating a rock bed without moisture, use a tunnel boring machine.
[0004]
For example, when excavating a tunnel with an earth-pressure shield excavator, the excavated earth and sand are filled in the front of the cutter head and the chamber and pressurized to stabilize the face so that it does not collapse, and the soil corresponding to the propulsion amount of the excavator. The amount is discharged by a screw conveyor. However, even when the earth pressure type shield excavator excavates general soft ground with low moisture, groundwater etc. travels along the surrounding ground and the gap between the excavator body and the excavation wall (tunnel wall) excavated by the cutter head. May flow into Then, when water flows between the excavator body and the tunnel wall surface, the water flows to the front face and mixes with the excavated earth and sand. Then, the water content of the excavated earth and sand increases and it becomes soft earth and sand, and a predetermined amount of earth and sand cannot be discharged by the screw conveyor, and moisture is removed from the earth and sand that is being carried out by the screw conveyor and leaks into the excavator body. There is a problem of doing. Further, when the excavated earth becomes soft earth, the soft earth cannot be filled in the front of the cutter head and the chamber, and there is a possibility that the face may collapse.
[0005]
The present invention has been made to solve such a problem, and prevents water from being mixed during excavation by discharging water generated during excavation at an early stage, thereby enabling safe and smooth excavation work and earth removal work. It is an object of the present invention to provide a tunnel excavator and an excavation method for improving workability of tunnel excavation work.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a tunnel excavator having a tubular excavator body, a cutter mounted on a front portion of the excavator body, and a propulsion for moving the excavator body forward. A jack, and drainage means for discharging water collected in the space between the excavator body and the excavation wall excavated by the cutter to the outside.
[0007]
In this case, it is desirable that water accumulated in the space between the excavator body and the excavation wall surface be sucked into the excavator body from the water absorption hole and discharged to the outside using a pump or piping. In this case, the excavator main body is provided with a water stopping means in front of the drainage means to prevent water in the space between the excavator main body and the excavation wall from flowing to the cutter head side, thereby performing the earth discharging operation. It can be done properly.
[0008]
In the tunnel excavator according to the second aspect of the present invention, the drainage means includes a water suction hole for sucking water accumulated between the excavator body and the excavation wall surface into the excavator body, and the excavator from the water absorption hole. A drain pump for discharging water sucked into the main body to the outside of the tunnel.
[0009]
In the tunnel excavator according to the third aspect of the present invention, a storage tank is provided along an outer peripheral portion or an inner peripheral portion of the excavator body, and the water suction hole and the drainage pump are connected to the storage tank. I have.
[0010]
A tunnel excavator according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that a water-stop ring for stopping water between the excavator body and the excavation wall surface is mounted on an outer peripheral portion of a front end of the excavator body.
[0011]
In a tunnel excavator according to a fifth aspect of the present invention, the water stop ring is supported movably along a radial direction of the excavator body.
[0012]
Further, the tunnel excavation method of the invention according to claim 6 is configured such that when the excavator body is advanced while rotating the cutter to excavate a tunnel, water flowing between the excavator body and the excavated wall surface excavated by the cutter is removed. It is characterized by discharging to the outside.
[0013]
The tunnel excavation method according to the invention of claim 7 is characterized in that the water flowing between the excavator body and the excavation wall surface is discharged to the outside while preventing the water from flowing out to the face.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a schematic cross section of a tunnel excavator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross section of a drainage device applied to the tunnel excavator of the present embodiment, and FIG. 2 shows a cross section.
[0016]
In the earth pressure type shield excavator of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the excavator main body 11 has a cylindrical shape, and a
[0017]
A
[0018]
A chamber 28 is formed between the cutter head 19 and the
[0019]
A plurality of shield jacks 33 are arranged in the
[0020]
In the present embodiment, there is provided a drainage device 36 for discharging water such as groundwater accumulated in the space between the excavator body 11 and the excavation wall surface (tunnel wall surface) G excavated by the cutter head 19 to the outside of the tunnel. In this drainage device 36, as shown in FIGS. 1 and 2, a housing 37 is fixed to the front portion of the
[0021]
On the other hand, a
[0022]
Accordingly, when the on-off
[0023]
As shown in FIG. 1, a
[0024]
In the embodiment shown in FIG. 2, the
[0025]
Here, a tunnel excavation operation by the shield excavator according to the above-described embodiment will be described. In order to excavate and form a tunnel, as shown in FIG. 1, first, while rotating the cutter head 19 by the cutter turning motor 25, the
[0026]
The earth and sand generated by the ground excavation of the cutter head 19 is taken into the chamber 28, and the earth and sand is agitated by the
[0027]
During such excavation work, groundwater in the surrounding ground may flow into the space between the excavator body 11 and the tunnel wall G, and this water flows in front of the excavator body 11 and mixes with the excavated earth and sand. There is a risk that the ground excavation work, the earth and sand discharge work, etc. may be damaged, or may flow behind the excavator body 11 and leak into the machine from between the tail seal 49 and the existing segment S. Therefore, water accumulated in the space between the excavator body 11 and the tunnel wall G is discharged to the outside of the tunnel by the drainage device 36. In this case, the drainage device 36 may be operated by detecting water in the space between the excavator body 11 and the tunnel wall G by a sensor (not shown).
[0028]
That is, when water accumulates in the space between the excavator main body 11 and the tunnel wall G, the on-off
[0029]
Therefore, the groundwater of the surrounding ground that has flowed into the space between the excavator body 11 and the tunnel wall G does not flow toward the cutter head 19 and does not flow into the face. The conveyor can prevent poor earth and sand discharge and collapse of the face due to soft earth and sand. Further, water in the space does not flow toward the tail side and leak into the machine from between the tail seal 49 and the existing segment S.
[0030]
As described above, in the earth-pressure shield excavator of the present embodiment, water such as groundwater accumulated in the space between the excavator main body 11 and the excavation wall surface (tunnel wall) G excavated by the cutter head 19 is formed. A drainage device 36 for discharging water to the outside of the tunnel is provided, and a
[0031]
Therefore, groundwater in the surrounding ground flows into the space between the excavator body 11 and the tunnel wall G, but this water is discharged to the outside by the drainage device 36 while being blocked by the
[0032]
Further, a ring-shaped housing 37 is fixed to the outer peripheral portion of the
[0033]
FIG. 4 shows a cross section of a main part of a tunnel excavator according to a second embodiment of the present invention. Note that members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0034]
In the earth-pressure shield excavator of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the excavator body 11 and the cutter head 19 accumulate in the space between the excavated wall surface (tunnel wall surface) G at the front end of the
[0035]
A drain pipe 54 is connected to the storage tank 52 in the
[0036]
Therefore, when the on-off
[0037]
A
[0038]
During the excavation work of the earth pressure type shield excavator configured as described above, when the groundwater in the surrounding ground starts flowing into the space between the excavator body 11 and the tunnel wall G, the pressing jack 62 is first extended to stop the water stoppage. By pushing the ring 61 outward and bringing the outer peripheral surface into contact with the excavation wall surface G, the water is blocked by the water stop ring 61 and the flow to the cutter head 19 side is prevented. Subsequently, the on-off
[0039]
As described above, in the earth pressure type shield excavator of the present embodiment, the ring-shaped storage tank 52 is fixed to the inner peripheral surface of the
[0040]
Therefore, since the storage tank 52 is located inside the machine and eliminates any protruding material outside the machine, the drainage device 51 can perform a smooth excavation work without causing the propulsion resistance of the excavator body 11. By storing the
[0041]
In each of the above-described embodiments, the drainage devices 36 and 51 are provided on the
[0042]
Further, in the above-described embodiment, the tunnel excavator of the present invention is applied to an earth pressure type shield excavator, but may be applied to a mud pressure type shield excavator or a tunnel boring machine.
[0043]
【The invention's effect】
As described above in detail in the embodiment, according to the tunnel excavator of the first aspect of the present invention, a cutter is mounted on the front part of the excavator body and can be advanced by the propulsion jack. Drainage means for draining water accumulated in the space between the excavated wall and the excavated wall is provided, so even if groundwater in the surrounding ground flows into the space between the excavator body and the excavated wall, it is discharged to the outside by the drainage means. Therefore, by preventing the excavated soil from softening due to the flow of water to the face, it is possible to discharge the soil well and prevent the face from collapsing, and that water flows to the tail side. To prevent water leakage into the machine, and as a result, the workability of tunnel excavation work can be improved.
[0044]
According to the tunnel excavator of the second aspect of the present invention, the drainage means is provided with a water absorption hole for sucking water accumulated between the excavator main body and the excavation wall surface into the excavator main body, and a water absorption hole from the water absorption hole into the excavator main body. Since the pump is constituted by the drain pump for discharging the sucked water to the outside of the tunnel, the water accumulated in the space between the excavator body and the excavation wall excavated by the cutter can be reliably discharged to the outside with a simple configuration.
[0045]
According to the tunnel excavator according to the third aspect of the present invention, since the storage tank is provided along the outer peripheral portion or the inner peripheral portion of the excavator main body, and the water suction hole and the drainage pump are connected to the storage tank, the water is collected in the space. Water is temporarily collected in a storage tank and then discharged to the outside using a drain pump, so that the drain equipment can be simplified.
[0046]
According to the tunnel excavator according to the fourth aspect of the present invention, since the water-stop ring for stopping water between the excavator body and the excavation wall is mounted on the outer peripheral portion of the front end of the excavator body, the space between the excavator body and the excavation wall is provided. When a small amount of water accumulates, the flow of water to the face can be prevented only by the water stop ring, and when a large amount of water accumulates in the space, the water stop ring prevents the flow of water to the face. While draining to the outside by the drainage means, the reliability can be improved.
[0047]
According to the tunnel excavator according to the fifth aspect of the present invention, the water stop ring is movably supported along the radial direction of the excavator body, so that the water stop ring is accommodated in the machine during normal excavation, and only when necessary. Since the water protrudes outward to stop the water, the water-stop ring does not become the propulsion resistance of the excavator body, so that a smooth excavation operation can be secured.
[0048]
According to the tunnel excavation method of the invention of claim 6, when the excavator body is advanced while rotating the cutter to excavate the tunnel, water flowing between the excavator body and the excavated wall surface excavated by the cutter is removed. Since the water is discharged to the outside, the excavated earth and sand can be prevented from softening due to the flow of water to the face, so that the earth and sand can be discharged well and the face can be prevented from collapsing. Can be prevented from flowing to the tail side to prevent water leakage into the machine, and as a result, the workability of tunnel excavation work can be improved.
[0049]
According to the tunnel excavation method according to the seventh aspect of the invention, the water flowing between the excavator body and the excavation wall surface is discharged to the outside while preventing the water from flowing out to the face. The flow of water to the periphery can be reliably prevented, and a smooth excavation operation can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a tunnel excavator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a drainage device applied to the tunnel excavator of the embodiment.
FIG. 3 is a schematic sectional view illustrating a modification of the drainage device.
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a tunnel excavator according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Excavator body 19 Cutter head 25 Cutter turning motor 28 Chamber 29
35 Electa device 36,51 Drainage device 37
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002252543A JP2004092103A (en) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | Tunnel excavation machine and excavation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002252543A JP2004092103A (en) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | Tunnel excavation machine and excavation method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004092103A true JP2004092103A (en) | 2004-03-25 |
Family
ID=32058787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002252543A Pending JP2004092103A (en) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | Tunnel excavation machine and excavation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004092103A (en) |
-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002252543A patent/JP2004092103A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007327246A (en) | Tunnel excavator and tunnel excavation method | |
JP2006193939A (en) | Permeable lining member for water collection tunnel, and construction method for water collection tunnel | |
JP2004092103A (en) | Tunnel excavation machine and excavation method | |
JP4177948B2 (en) | Underground junction tunnel excavator and tunnel junction method | |
JP4278819B2 (en) | Underground junction tunnel excavator | |
JP4092265B2 (en) | Tunnel construction method and tunnel excavator | |
JP6444259B2 (en) | Shield machine, method for removing existing tubular body, method for removing existing tubular body and laying new tubular body | |
JP4270355B2 (en) | Tunnel backfill device | |
JP3231289B2 (en) | Underground junction type shield machine | |
JP6243609B2 (en) | Tunnel construction method | |
JP3681371B2 (en) | Shield digging machine capable of branch start and branch shield digging method | |
JP3698431B2 (en) | Underground joint type shield machine and its underground joining method | |
JP3832005B2 (en) | Shield machine | |
JP3323178B2 (en) | Underground joining type shield machine and underground joining method | |
JP4842466B2 (en) | Tunnel excavator | |
JP3047964B2 (en) | Semi-shield machine and semi-shield method | |
JP3174858B2 (en) | Semi-shield machine and semi-shield method using this semi-shield machine | |
JP2004218280A (en) | Tunnel boring machine for underground connection and underground connection method for the tunnel | |
JPH0216439B2 (en) | ||
JP2022082142A (en) | Shield machine | |
JP4299233B2 (en) | Shield machine | |
JP3306709B2 (en) | Side hole construction machine | |
JP2528995Y2 (en) | Pipe renewal shield machine | |
JP2712686B2 (en) | Shield machine | |
JP3226862B2 (en) | Underground junction type shield machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050330 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20070209 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |