JP2004092141A - Tunnel excavation machine - Google Patents

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JP2004092141A
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cutter
disk
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earth
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JP2002253430A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Sugiyama
杉山 雅彦
Takashi Azuma
東 隆史
Yasuyuki Hayakawa
早川 康之
Kunihiro Nagamori
永森 邦博
Takashi Kobayashi
小林 孝志
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Kajima Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kajima Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tunnel boring machine which improves working efficiency and safety of a disc cutter exchanging work. <P>SOLUTION: A disc cutter housing room 41 and a cutter changing room 42 are provided in the cutter spoke 19 of a cutter head 18, and a rotating body 46 is fitted in the disc cutter housing room 41 so as to be freely rotatable by a hydraulic jack 57., and a disc cutter 23 is detachably fitted to the front part of the rotating body 46 and an earth discharging passage 53 piercing from the fitting opening 45 of the disc cutter 23 to the side of the cutter spoke 19 is formed at the side of the rotating body 46. Further, a water ejection nozzle 61 discharging earth stuck to the disc cutter 23 corresponding to the earth discharging passage 53. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクカッタを交換可能としたトンネル掘削機に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的なシールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能な円盤形状をなすカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドにはディスクカッタやカッタビットが多数取付けられる一方、後部には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掘削反力を得て掘削機本体が前進し、ディスクカッタやカッタビットが前方の地盤を掘削し、トンネルを形成することができる。
【0003】
近年、トンネルは長距離化の傾向にあり、トンネル掘削の作業中にカッタヘッドに装着されたディスクカッタやカッタビットが摩耗してしまう。このディスクカッタやカッタビットが摩耗すると、地盤の掘削効率が低下するので掘削作業を停止して磨耗した各カッタを交換しなければならない。ところが、このカッタの交換作業は、切羽とバルクヘッドとの間のチャンバを含む空間内の泥水や掘削土砂を外部に排出し、この空間に空気を供給して圧気することで、切羽の崩落を抑制した状態で、作業者がこの圧気空間に入ってディスクカッタやカッタビットの交換作業を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなカッタの交換作業では、泥水や掘削土砂の排出や圧気を行うための作業時間が長くかかってしまい作業性が良くない。また、作業者は作業空間を圧気したといっても地震等により切羽が崩落する虞があり、更なる作業者の安全確保が望まれている。
【0005】
そこで、本出願人は、特願2000−349128「トンネル掘削機」として、ディスクカッタを回転体に装着し、この回転体をカッタヘッドのスポークに回動自在に装着し、ディスクカッタが磨耗したときには、回転体を回動してディスクカッタを後方に向け、カッタヘッドの交換室からこのディスクカッタを交換するようにしたもので出願している。ところが、カッタヘッドはディスクカッタを切羽に押し付けることで、岩盤を破砕しており、ディスクカッタの装着部には掘削土砂が付着しやすい。そのため、ディスクカッタの装着部に付着した掘削土砂により磨耗したディスクカッタの着脱が困難となってしまう。
【0006】
本発明はこのような問題を解決するものであって、ディスクカッタ交換作業の作業性及び安全性の向上を図ったトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【0007】
【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、筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドに放射状に取付けられたカッタスポークと、該カッタスポークの前部に掘進方向と交差する軸心をもって回動自在に装着された回転体と、該回転体を所定角度回動する回動手段と、前記カッタヘッドから前方に突出するように前記回転体に着脱自在に装着されたディスクカッタと、該ディスクカッタの装着部に付着した土砂を排除する土砂排除手段とを具えたことを特徴とするものである。
【0008】
請求項2の発明のトンネル掘削機では、前記土砂排除手段は、前記回転体と前記ディスクカッタとの隙間に対して水を噴射する噴射ノズル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、前記ディスクカッタの装着部から前記カッタスポークの側方に貫通する土砂排出路が設けられ、前記噴射ノズルは前記カッタスポークに装着されて該土砂排出路を通して水を噴射する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、前記土砂排出路は前記ディスクカッタの装着部から前記カッタスポークの両側方に貫通して形成され、該各土砂排出路に対応して前記噴射ノズルが設けら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、前記カッタスポークにその長手方向に沿って前記ディスクカッタが複数着脱自在に装着され、該複数のディスクカッタに対応して前記噴射ノズルが複数設けられる一方、前記掘削機本体に水供給手段が設けられ、該水供給手段から延出された給水管が分岐して開閉弁を介して前記各噴射ノズルに連結されたことを特徴としている。
【0012】
請求項6の発明のトンネル掘削機では、前記回転体に前記ディスクカッタの装着部に貫通する取付孔が形成され、該取付孔に前記噴射ノズルが着脱自在に装着されたことを特徴としている。
【0013】
【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。
【0014】
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にトンネル掘削機の正面視、図3にディスクカッタの正面視、図4に図3のIV−IV断面、図5にディスクカッタの交換作業を表す概略を示す。
【0015】
本実施形態のトンネル掘削機において、図1及び図2に示すように、掘削機本体11は円筒形状をなす前胴12と後胴13とが屈曲自在に連結され、複数の中折ジャッキ14によって屈曲可能となっている。この前胴12の前部には軸受15によって回転リング16が回転自在に支持され、この回転リング16には連結ビーム17を介してカッタヘッド18が連結されている。このカッタヘッド18は、放射状に設けられた複数のカッタスポーク19,20,21と面板22を有し、このカッタスポーク19,20,21の前面には複数のディスクカッタ23,24,25がそれぞれ着脱自在に装着されている。また、各カッタスポーク19,20,21の側部には多数のカッタビット26が固定されると共に、面板22に土砂取込開口27が形成されている。
【0016】
また、回転リング16の後部にはリングギア28が固定される一方、掘削機本体11にはカッタ旋回モータ29が取付けられ、このカッタ旋回モータ29の駆動ギア30がこのリングギア28に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ29を駆動して駆動ギア30を回転駆動すると、リングギア28、回転リング16、連結ビーム17を介してカッタヘッド18を回転することができる。
【0017】
また、前胴12の前部にはカッタヘッド18の後方に位置してバルクヘッド31が取付けられており、カッタヘッド18とこのバルクヘッド31との間にチャンバ32が形成されている。そして、このチャンバ32の上部には一端が機外に延設された送泥管33の他端が開口し、チャンバ32の下部には一端が機外に延設された排泥管34の他端が開口している。更に、後胴13の前部内周辺に周方向に沿って複数のシールドジャッキ(推進ジャッキ)35が並設されており、このシールドジャッキ35を後方に伸長してスプレッダ36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には既設トンネルの内壁面にこのセグメントSを組立てるエレクタ装置37が設けられている。
【0018】
ところで、本実施形態のトンネル掘削機にあっては、前述したカッタヘッド18のカッタスポーク19に装着されたディスクカッタ23が掘削機本体11側から交換可能となっている。即ち、トンネルを所定長さ掘削してディスクカッタ23が摩耗したときや、シートパイルやH型鋼杭、鉄筋コンクリート杭などに障害物に接触して破損したときには、この摩耗あるいは破損したディスクカッタ23を新しいものと交換して掘削作業を継続することができる。
【0019】
上述したカッタヘッド18において、図1乃至図4に示すように、カッタスポーク19はカッタヘッド18の中心部から放射状に配設された箱型形状をなし、前部にディスクカッタ収納室41が設けられる一方、後部にカッタ交換室42が設けられており、両室41,42はゲート40により連通可能となっている。このカッタスポーク19のディスクカッタ収納室41には長手方向に沿ってサドル43が嵌合して固定されており、このサドル43には円弧状の回転支持部44が形成されると共に、この回転支持部44の前方に突出開口部45が形成されている。そして、このサドル43内には回転体46が嵌合し、弧状の外周面が回転支持部44に支持されて複数のシール部材47を介して回動自在となっている。
【0020】
この回転体46の前側には装着開口部48が形成されており、この装着開口部48にディスクカッタ23が収容され、この装着開口部48の各側壁49に切欠部50が形成されており、この切欠部50にディスクカッタ23の支持軸23aが位置して係止片51が固定ボルト52により固定されることで、支持軸23aが係止されてディスクカッタ23が回転体46に支持されることとなる。従って、回転体46はカッタヘッド18の中心から放射方向に沿った軸心O1 により回動自在に支持され、ディスクカッタ23はこの回転体46の回転軸心O1 と平行な軸心O2 により回転自在に支持される。なお、本実施形態では、1つの回転体46に2つのディスクカッタ23を装着したが、1つの回転体46に1つあるいは3つ以上のディスクカッタ23を装着してもよい。
【0021】
また、カッタヘッド18にはディスクカッタ23が破砕あるいは掘削した土砂を土砂取込開口27を介してチャンバ32に取り込む土砂排出路53が設けられている。即ち、回転体46には装着開口部48から側方に貫通して左右の土砂流通孔54が形成されており、各土砂流通孔54はカッタスポーク19の側部に形成された土砂排出開口部55に連通している。従って、土砂排出路53は、カッタスポーク19の突出開口部45と、回転体46の装着開口部48及び左右の土砂流通孔54と、カッタスポーク19の左右の土砂排出開口部55とから構成されている。
【0022】
そして、回転体46の側部には軸心O1 と同心のピニオン56が一体に形成され、カッタスポーク19には油圧ジャッキ57が装着され、駆動ロッド58にはラック59が固結され、このラック59がピニオン56に噛み合っている。従って、この油圧ジャッキ57を伸縮してラック59を移動することで、ピニオン56を介して回転体46を正逆回転することができる。この場合、ディスクカッタ23が前側を向くと、突出開口部45と装着開口部48と土砂流通孔54と土砂排出開口部55とが連通し、油圧ジャッキ57により回転体46を180度回動してディスクカッタ23が後側を向くと、突出開口部45が回転体46によって遮蔽されると共に土砂流通孔54が遮断されるようになっている。
【0023】
また、カッタスポーク19のサドル43には、土砂排出路53に対応してディスクカッタ23の装着部に付着した掘削土砂を排除する土砂排除手段としての水噴射ノズル61が設けられている。この水噴射ノズル61はカッタスポーク19の各側部に形成された左右の土砂排出開口部55の後方に位置してそれぞれ取付けられ、左右の土砂流通孔54を通して回転体46の装着開口部48とディスクカッタ23との隙間に対して水を噴射することができる。
【0024】
この水噴射ノズル61はカッタスポーク19に装着された各ディスクカッタ23に対応して複数設けられており、ディスクカッタ収納室41内の各水噴射ノズル61から第1給水管62がそれぞれカッタ交換室42に配管され、各第1給水管62には遠隔により独立して開閉操作可能な電磁弁(開閉弁)63が取付けられている。第2給水管64はカッタ交換室42内を長手方向に沿って配管され、一端部が分岐して各第1給水管62に連結される一方、他端部は支持筒65内を通り、ロータリジョイント65と共に設けられたスイベルジョイント66を介して掘削機本体11内に配管され、この掘削機本体11内に配置された水供給手段としての水供給ポンプ67に連結されている。
【0025】
従って、水供給ポンプ67を駆動すると、水が第2給水管64によりカッタヘッド18内に供給され、各電磁弁63を開放することで、各水噴射ノズル61から左右の土砂排出開口部55及び土砂流通孔54を通して回転体46の装着開口部48とディスクカッタ23との隙間に対して水を噴射することで、ここに付着した掘削土砂を取り除くことができる。
【0026】
なお、回転体46はディスクカッタ23が前側を向いた位置にて、図示しない固定ボルトによりカッタスポーク19に固定されると共に、この固定ボルトを外して180度回動し、ディスクカッタ23が後側を向いた位置で、図示しない固定ボルトによりカッタスポーク19に固定可能となっている。
【0027】
また、掘削機本体11の前胴12とカッタスポーク19のカッタ交換室42との間には図示しない連通路が設けられており、カッタ交換室42を掘削機本体11と同様のほぼ大気圧状態に維持されている。そのため、作業者が掘削機本体11からこの連通路を通ってカッタ交換室42に入り、ディスクカッタ23の交換作業を行うことができる。
【0028】
ここで、このように構成されたトンネル掘削機によるトンネル掘削作業、並びにディスクカッタ23の交換作業について説明する。
【0029】
トンネルを掘削形成するには、図1及び図2に示すように、カッタ旋回モータ29によってカッタヘッド18を回転しながら、複数のシールドジャッキ35を伸長して既設セグメントSへの押し付け反力によって掘削機本体11を前進させる。すると、多数のディスクカッタ23,24,25を前方の地盤に押し付けて圧砕して掘削すると共に、各カッタビット26が地盤を掘削し、掘削土砂が取込開口部27からチャンバ32内に取り込まれ、送泥管33から供給された泥水と共に排泥管34によって外部に排出される。このとき、ディスクカッタ23により破砕された土砂は、カッタスポーク19の突出開口部45から回転体46の装着開口部48に侵入し、各土砂流通孔54を通って土砂排出開口部55から取込開口部27に排出され、チャンバ32内に取り込まれることとなり、破砕土砂の流通性を良くして掘削効率を向上できる。
【0030】
そして、シールドジャッキ35の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントSとの間に空所を形成し、エレクタ装置26によってこの空所に新しいセグメントSを装着する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成していく。
【0031】
このようなトンネル掘削作業を実施していく過程で、長期間にわたるトンネルの掘削作業によりディスクカッタ23が摩耗して掘削能率が低下したときには、新しいものと交換する必要がある。ディスクカッタ23の交換作業を行う場合、カッタヘッド18の旋回及び掘削機本体11の前進を停止するが、カッタヘッド18をカッタスポーク19が鉛直状態となる角度で停止させる。また、中折ジャッキ14を収縮して後胴13に対して前胴12を後退し、各ディスクカッタ23と切羽との間に空間部を形成しておく。
【0032】
また、交換するディスクカッタ23の周辺部に掘削した土砂が付着していると、回転体46からディスクカッタ23を取り外す作業やこの回転体46に新しいディスクカッタ23を取付ける作業が困難となるため、事前にディスクカッタ23の周辺部に付着した土砂を取り除く必要がある。即ち、掘削機本体11内の水供給ポンプ67を駆動し、第2給水管64を通して水をカッタヘッド18内に供給し、電磁弁63を開放することで各水噴射ノズル61から水を噴射する。すると、水は土砂排出路53を通して回転体46の装着開口部48とディスクカッタ23との隙間に噴射され、ここに付着した掘削土砂を取り除く。このとき、カッタスポーク19に装着された全てのディスクカッタ23を交換する場合には、全ての電磁弁63を開放して各水噴射ノズル61から水を噴射し、全てのディスクカッタ23に付着した土砂を排除するが、特定のディスクカッタ23のみを交換する場合には、対応する電磁弁63を開放して水噴射ノズル61から水を噴射し、交換が必要なディスクカッタ23に付着した土砂のみを排除する。
【0033】
そして、交換するディスクカッタ23に付着した土砂が排除されると、掘削機本体11内の作業者が連通路を通ってカッタ交換室42に入り、ここで上部のディスクカッタ23から順に交換していく。この場合、掘削機本体11内は図示しない空調設備によりほぼ大気圧状態に維持されており、一方、カッタ交換室42は回転体46により切羽側と仕切られ、掘削機本体11内から連通路までは連通した遮蔽空間であり、掘削機本体11内と同様に大気圧状態となっており、作業者は安全にカッタ交換室31で作業を行うことができる。
【0034】
作業者はこのカッタ交換室31内で、まず、図4に示すように、複数の固定ボルトを弛緩することで、サドル43に対する回転体46の係止を解除して回転体46を回動可能とする。次に、図5(a)に示すように、油圧ジャッキ57を伸長してラック59を移動し、このラック59と噛み合うピニオン56と共に回転体46を回動する。そして、図5(b)に示すように、回転体46を180度回動すると、掘進方向前方を向いていたディスクカッタ23が掘進方向後方を向くこととなる。この場合、切羽が安定するようにカッタヘッド18の前方は送泥や掘削土により所定の土圧が作用しているが、サドル43に回転体46が嵌合してシール性を確保したままで回動するため、この送泥や掘削土がカッタ交換室42内に浸入することはなく、作業者の安全が確保される。
【0035】
そして、交換するディスクカッタ23が後方に向いた状態で、図5(c)に示すように、ゲート40を開放してディスクカッタ収納室41とカッタ交換室42を連通し、固定ボルト52を弛緩して係止片51を取り外し、回転体46におけるディスクカッタ23の支持を解除する。ここで、図5(d)に示すように、作業者はディスクカッタ23を若干手前へ引出し、搬送用ウインチ(図示略)を用いてディスクカッタ23を吊上げ、カッタ交換室42から連通路を通って掘削機本体11へ搬送し、新しいディスクカッタ23を搬送用ウインチに連結し、再びカッタ交換室42まで搬送する。そして、新しいディスクカッタ23を回転体46に装着して固定ボルト52により係止片51を取付ける。
【0036】
その後、油圧ジャッキ57を収縮してラック59を逆に移動し、このラック59と噛み合うピニオン56と共に回転体46を逆に180度回動する。そして、ディスクカッタ23を前方に向かせ、固定ボルトにより回転体46をサドル43に固定する。このとき、切羽との間に空間部が形成されていることで、新しいディスクカッタ23が切羽に接触することなく、容易に固定できる。このようにして上部のディスクカッタ23を交換すると、続いてその下部のディスクカッタ23を順に交換していく。そして、一つのカッタスポーク15にある全てのあるいは特定のディスクカッタ16を交換すると、カッタヘッド14を所定角度回動し、随時該当するディスクカッタ16を交換していく。
【0037】
このように本実施形態のトンネル掘削機にあっては、カッタヘッド18のカッタスポーク19にディスクカッタ収納室41及びカッタ交換室42を設け、ディスクカッタ収納室41に回転体46を油圧ジャッキ57により回動自在に装着し、この回転体46の前部にディスクカッタ23を着脱自在に装着すると共に、回転体46の側部にディスクカッタ23の装着開口部45からカッタスポーク19の側方に貫通する土砂排出路53を設け、この土砂排出路53に対応してディスクカッタ23に付着した土砂を排除する水噴射ノズル61を設けている。
【0038】
従って、ディスクカッタ23の交換作業を行う前に、水噴射ノズル61から土砂排出路53を通して回転体46の装着開口部48とディスクカッタ23との隙間に水を噴射することで、ここに付着した掘削土砂を取り除くことができ、回転体46からのディスクカッタ23の取り外し作業、並びにこの回転体46への新しいディスクカッタ23の取付作業を短時間で容易に、且つ、安全に行うことができる。
【0039】
また、掘削作業中に、ディスクカッタ23が掘削した土砂は、カッタスポーク19の突出開口部45から回転体46の装着開口部48に入り、各土砂流通孔54を通って土砂排出開口部55から取込開口部27に排出され、チャンバ32内に取り込まれることとなり、掘削土砂が回転体46内に滞留して閉塞することなく適正に排出されることとなり、破砕土砂の流通性を良くしてディスクカッタ23は確実に回転して地盤を掘削することができ、掘削効率を向上できる。
【0040】
更に、ディスクカッタ23が磨耗したときには、作業者が掘削機本体11からカッタ交換室42内に入り、ここでディスクカッタ23の交換作業を行うことで、泥水や掘削土砂の排出や圧気を行うための作業等が不要となると共に、作業時間も短縮して作業コストを低減できると共に、作業者はカッタヘッド18の前方やチャンバ32など機外へ出る必要がなくなり、作業者にかかる負担が減少して安全性が向上する。そして、カッタスポーク19のサドル43にディスクカッタ23が支持された回転体46をシール部材47を介して回動自在に支持することで、掘削作業時やディスクカッタ23の交換時であっても、切羽側からカッタ交換室42内への泥水等の浸入が確実に阻止され、作業の安全を十分に確保できる。
【0041】
また、カッタヘッド18に、回転体46をその中心から放射方向に沿った軸心O1 により回動自在に支持し、ディスクカッタ23をこの回転体46の回転軸心O1 と平行な軸心O2 により回転自在に支持したことで、回転するカッタヘッド18による地盤掘削時に、ディスクカッタ23は地盤に押し付けられて圧砕し、その反力が支持軸23aを介して回転体46に作用するが、回転体46はディスクカッタ23の回転軸心O2 と同じ回転軸心O1 であるためにこの方向の反力は受け流され、その他の方向の反力はサドル43により確実に受け止められる。また、ディスクカッタ23を回転体46の回動軌跡内に位置させたことで、ディスクカッタ23の交換時に回転体46に対してこのディスクカッタ23をスライドさせることなく、容易に交換が可能となる。
【0042】
なお、第1実施形態では、カッタスポーク19に形成された土砂排出路53における左右の土砂流通孔54及び土砂排出開口部55に対応してディスクカッタ23に付着した土砂を排除する水噴射ノズル61を設けたが、水噴射ノズル61の装着位置はこの位置に限定されるものではない。図7に本発明の第2実施形態に係るトンネル掘削機におけるカッタヘッドの要部断面を示す。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。
【0043】
第2実施形態のトンネル掘削機において、図6に示すように、カッタスポーク19のサドル43に回転自在に支持された回転体46には、土砂排出路53の各土砂流通孔54に貫通する左右一対の取付孔71が形成されており、この各取付孔71に水噴射ノズル72が装着されている。この水噴射ノズル72は装着開口部48とディスクカッタ23との隙間に対向して位置しており、図示しない係止機構(例えば、固定ボルト、ばね付勢された係止ピンなど)により回転体46の取付孔71に固定され、必要に応じてカッタ交換室42側からこの係止機構を解除することで取り外し可能となっている。そして、この水噴射ノズル72には前述した第1給水管62が連結されている。
【0044】
従って、ディスクカッタ23の交換作業を行う場合、カッタヘッド18の旋回及び掘削機本体11の前進を停止し、カッタヘッド18をカッタスポーク19が鉛直状態となる角度で停止させる。この状態で、掘削機本体11内の水供給ポンプにより水を第1給水管62を通して各水噴射ノズル72に供給し、この水噴射ノズル72から土砂排出路53を通して回転体46の装着開口部48とディスクカッタ23との隙間に噴射し、ここに付着した掘削土砂を取り除く。
【0045】
そして、交換するディスクカッタ23に付着した土砂が排除されると、掘削機本体11内の作業者が連通路を通ってカッタ交換室42に入り、取付孔71から水噴射ノズル72を取り外した後、前述と同様の作業工程によりディスクカッタ23を順に交換していく。
【0046】
このように第2実施形態のトンネル掘削機にあっては、回転体46に土砂排出路53に貫通する取付孔71を形成し、この各取付孔71に水噴射ノズル72を着脱自在に装着し、水噴射ノズル72を装着開口部48とディスクカッタ23との隙間に対向して位置させている。従って、水噴射ノズル72から水を噴射すると、噴射された水は周囲の部材に邪魔されることなく確実に土砂排出路53を通して回転体46の装着開口部48とディスクカッタ23との隙間に到達することとなり、ここに付着した掘削土砂を適正に取り除くことができ、回転体46からのディスクカッタ23の取り外し作業、並びにこの回転体46への新しいディスクカッタ23の取付作業を短時間で容易に、且つ、安全に行うことができる。
【0047】
なお、上述した実施形態において、ディスクカッタ23の周辺部に付着した土砂を排除する土砂排除手段として水噴射ノズル61,72をカッタスポーク19の両側に2つ設けたが、1つとしてもよく、この場合、水噴射ノズルの向きを遠隔操作で変更可能とすることが望ましい。また、水噴射ノズル61,72から土砂排出路53を通してディスクカッタ23の周辺部に水を噴射したが、カッタスポーク19の前面側からディスクカッタ23の周辺部に水を噴射してもよい。更に、土砂排除手段を水噴射ノズル61,72に限らず、高圧エアを噴射する噴射ノズルや洗浄ブラシなどであってもよい。
【0048】
また、ディスクカッタ23を回転体46と共に回動させる回動手段をピニオン56と油圧ジャッキ57とラック59により構成したが、ウォームホイールとウォームギヤや駆動モータ等を組み合わせて用いてもよい。また、カッタスポーク19の複数の回転体46を順に回動してディスクカッタ23を一つずつ交換したが、各回転体46を連結して一度に全ての回転体46を回動させてもよい。更に、カッタスポーク19に装着されたディスクカッタ23を交換可能としたが、カッタスポーク20,21に装着されたディスクカッタ24,25を交換可能とすることもできる。
【0049】
そして、本発明のトンネル掘削機は、泥水式あるいは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することができる。
【0050】
【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放射状をなすカッタスポークを有するカッタヘッドを駆動回転可能に装着し、カッタスポークの前部に回転体を回動手段により所定角度回動可能に装着し、この回転体にディスクカッタをカッタヘッドから前方に突出するように着脱自在に装着し、このディスクカッタの装着部に付着した土砂を排除する土砂排除手段を設けたので、ディスクカッタの交換作業を行う前に、土砂排除手段によりディスクカッタの周辺部に付着した土砂を取り除くことができ、ディスクカッタの取り外し作業や新しいディスクカッタの取付作業を短時間で容易に、且つ、安全に行うことができ、ディスクカッタ交換作業の作業性及び安全性を向上することができる。
【0051】
請求項2の発明のトンネル掘削機によれば、土砂排除手段を回転体とディスクカッタとの隙間に対して水を噴射する噴射ノズルとしたので、作業者がディスクカッタの周辺にいくことなく容易に、且つ、確実にディスクカッタの周辺部に付着した土砂を取り除くことができ、作業者にかかる負担が減少して安全性を向上することができる。
【0052】
請求項3の発明のトンネル掘削機によれば、ディスクカッタの装着部からカッタスポークの側方に貫通する土砂排出路を設け、噴射ノズルをカッタスポークに装着して土砂排出路を通して水を噴射するようにしたので、カッタスポークや回転体に大幅な設計変更を行うことなく、容易に噴射ノズルを装着することができ、構造の簡素化並びに低コスト化を可能とすることができる。
【0053】
請求項4の発明のトンネル掘削機によれば、土砂排出路をディスクカッタの装着部からカッタスポークの両側方に貫通して形成し、この土砂排出路に対応して噴射ノズルを設けたので、ディスクカッタによる適正な地盤掘削及び土砂排出を実施することができると共に、噴射ノズルからの水を確実にディスクカッタの周辺部に噴射し、付着した土砂を取り除くことができる。
【0054】
請求項5の発明のトンネル掘削機によれば、カッタスポークにその長手方向に沿ってディスクカッタを複数着脱自在に装着し、複数のディスクカッタに対応して噴射ノズルを複数設ける一方、掘削機本体に水供給手段を設け、この水供給手段から延出された給水管を分岐して開閉弁を介して各噴射ノズルに連結したので、カッタスポークに装着された全てのディスクカッタの付着土砂を排除することができると共に、特定のディスクカッタの付着土砂のみを排除することができ、カッタ交換作業の作業性を向上することができる。
【0055】
請求項6の発明のトンネル掘削機によれば、回転体にディスクカッタの装着部に貫通する取付孔を形成し、この取付孔に噴射ノズルを着脱自在に装着したので、水噴射ノズルから噴射された水は周囲の部材に邪魔されることなく確実にディスクカッタの周辺部に到達することとなり、ここに付着した掘削土砂を適正に取り除くことができる。
【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】トンネル掘削機の正面図である。
【図3】ディスクカッタの正面図である。
【図4】図3のIV−IV断面図である。
【図5】ディスクカッタの交換作業を表す概略図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係るトンネル掘削機におけるカッタヘッドの要部断面図である。
【符号の説明】
11 掘削機本体
14 中折ジャッキ
18 カッタヘッド
19 カッタスポーク
23 ディスクカッタ
29 カッタ旋回モータ
35 シールドジャッキ(推進ジャッキ)
37 エレクタ装置
41 ディスクカッタ収納室
42 カッタ交換室
45 突出開口部
46 回転体
48 装着開口部
53 土砂排出路
54 土砂流通孔
55 土砂排出開口部
56 ピニオン(回動手段)
57 油圧ジャッキ(回動手段)
58 ラック(回動手段)
61 水噴射ノズル(土砂排除手段)
62 第1給水管
63 電磁弁(開閉弁)
64 第2給水管
65 ロータリジョイント
66 スイベルジョイント
67 水供給ポンプ(水供給手段)
71 取付孔
72 水噴射ノズル(土砂排除手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel excavator capable of replacing a disk cutter.
[0002]
[Prior art]
In a general shield excavator, a disk-shaped cutter head that can be driven and rotated is rotatably mounted at the front of a cylindrical excavator body, and a number of disk cutters and cutter bits are attached to the cutter head. On the other hand, a large number of shield jacks for advancing the excavator body are mounted at the rear, and an erector device for mounting a segment on the inner wall surface of the existing tunnel is mounted. Therefore, when the shield jack is extended while rotating the cutter head, the excavator body moves forward with the excavation reaction force from the existing segment, and the disk cutter or cutter bit excavates the ground in front and forms a tunnel. Can be.
[0003]
In recent years, the length of tunnels has been increasing, and the disk cutter and the cutter bit mounted on the cutter head will be worn during tunnel excavation work. If the disk cutter or the cutter bit is worn, the excavation efficiency of the ground is reduced. Therefore, the excavation operation must be stopped and each worn cutter must be replaced. However, this cutter replacement work involves discharging muddy water and excavated earth and sand in the space including the chamber between the face and the bulkhead to the outside, supplying air to this space, and compressing the face to prevent collapse of the face. In a state in which the pressure is suppressed, the operator enters the compressed air space and replaces the disk cutter or the cutter bit.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such cutter replacement work, the work time for discharging muddy water, excavated earth and sand, and pressurizing takes a long time, resulting in poor workability. In addition, even if the worker pressurizes the working space, there is a risk that the face will collapse due to an earthquake or the like, and it is desired to further secure worker safety.
[0005]
Therefore, the present applicant attaches a disk cutter to a rotating body as a Japanese Patent Application No. 2000-349128 "Tunnel excavator", rotatably mounts the rotating body to a spoke of a cutter head, and when the disk cutter is worn. In this patent application, the disk cutter is exchanged from the exchange chamber of the cutter head by rotating the rotating body so that the disk cutter is directed rearward. However, the cutter head crushes the bedrock by pressing the disk cutter against the face, and excavated earth and sand tends to adhere to the mounting portion of the disk cutter. Therefore, it becomes difficult to attach and detach the disc cutter worn by the excavated earth and sand attached to the mounting portion of the disc cutter.
[0006]
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a tunnel excavator that improves workability and safety of a disk cutter replacement operation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a tunnel excavator having a tubular excavator body, a propulsion jack for advancing the excavator body, and a drive rotatable at a front portion of the excavator body. A cutter head mounted radially on the cutter head, a rotator mounted radially on the cutter head, a rotator rotatably mounted on a front portion of the cotter spoke with an axis intersecting the excavation direction, and a rotator. A rotating means for rotating the disk cutter by a predetermined angle, a disk cutter detachably mounted on the rotating body so as to protrude forward from the cutter head, and a sediment removing device for removing earth and sand attached to a mounting portion of the disk cutter. Means.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the tunnel excavator, the sediment removing means has an injection nozzle for injecting water into a gap between the rotating body and the disk cutter.
[0009]
In the tunnel excavator according to the third aspect of the present invention, a sediment discharge passage penetrating from the mounting portion of the disk cutter to a side of the cut spoke is provided, and the injection nozzle is mounted on the cut spoke and passed through the sediment discharge passage. It is characterized by spraying water.
[0010]
In the tunnel excavator according to the fourth aspect of the present invention, the earth and sand discharge passage is formed so as to penetrate from both sides of the cut-spoke from the mounting portion of the disc cutter, and the injection nozzle is provided corresponding to each of the earth and sand discharge passages. It is characterized by having been.
[0011]
In the tunnel excavator according to the fifth aspect of the present invention, a plurality of the disk cutters are removably mounted on the cut-spoke along its longitudinal direction, and a plurality of the injection nozzles are provided corresponding to the plurality of disk cutters. A water supply means is provided in the excavator body, and a water supply pipe extending from the water supply means is branched and connected to each of the injection nozzles via an on-off valve.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the tunnel excavator, a mounting hole is formed in the rotating body so as to penetrate a mounting portion of the disk cutter, and the injection nozzle is detachably mounted in the mounting hole.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a schematic cross section of a tunnel excavator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the tunnel excavator, FIG. 3 is a front view of a disk cutter, FIG. FIG. 5 schematically shows the operation of replacing the disk cutter.
[0015]
In the tunnel excavator of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, an excavator main body 11 has a cylindrical front body 12 and a rear body 13 that are flexibly connected to each other. It is bendable. A rotary ring 16 is rotatably supported by a bearing 15 at a front portion of the front body 12, and a cutter head 18 is connected to the rotary ring 16 via a connection beam 17. The cutter head 18 has a plurality of radially provided cut-spokes 19, 20, 21 and a face plate 22, and a plurality of disk cutters 23, 24, 25 are respectively provided on the front surfaces of the cut-spokes 19, 20, 21. It is attached detachably. A number of cutter bits 26 are fixed to the sides of each of the cut spokes 19, 20, and 21, and a sediment intake opening 27 is formed in the face plate 22.
[0016]
A ring gear 28 is fixed to the rear part of the rotating ring 16, while a cutter turning motor 29 is attached to the excavator body 11, and a driving gear 30 of the cutter turning motor 29 is engaged with the ring gear 28. . Therefore, when the cutter swing motor 29 is driven to rotate the drive gear 30, the cutter head 18 can be rotated via the ring gear 28, the rotating ring 16, and the connecting beam 17.
[0017]
A bulkhead 31 is attached to the front of the front trunk 12 behind the cutter head 18, and a chamber 32 is formed between the cutter head 18 and the bulkhead 31. The upper end of the chamber 32 is open at the other end of a mud feed pipe 33 having one end extending outside the machine, and the lower part of the chamber 32 is provided with a mud discharge pipe 34 having one end extending outside the machine. The end is open. Further, a plurality of shield jacks (propulsion jacks) 35 are arranged side by side in the circumferential direction around the front portion of the rear trunk 13, and the shield jack 35 is extended rearward to press the spreader 36 against the existing segment S. Thus, the excavator body 11 can be moved forward by the reaction force. The rear trunk 13 is provided with an erector device 37 for assembling the segment S on the inner wall surface of the existing tunnel.
[0018]
By the way, in the tunnel excavator of the present embodiment, the disc cutter 23 mounted on the cutter spoke 19 of the cutter head 18 is replaceable from the excavator body 11 side. That is, when the disc cutter 23 is worn by excavating the tunnel for a predetermined length, or when the sheet cutter, the H-shaped steel pile, the reinforced concrete pile, or the like is damaged by contact with an obstacle, the worn or damaged disc cutter 23 is replaced with a new one. Excavation work can be continued in exchange for a new one.
[0019]
In the above-mentioned cutter head 18, as shown in FIGS. 1 to 4, the cut-spoke 19 has a box-like shape radially arranged from the center of the cutter head 18, and a disk cutter storage chamber 41 is provided at the front. On the other hand, a cutter exchange chamber 42 is provided at the rear, and both chambers 41 and 42 can communicate with each other by a gate 40. A saddle 43 is fitted and fixed in the disk cutter storage chamber 41 of the cut-spoke 19 along the longitudinal direction. The saddle 43 is formed with an arc-shaped rotation support portion 44, A projecting opening 45 is formed in front of the portion 44. A rotating body 46 is fitted in the saddle 43, and an arc-shaped outer peripheral surface is supported by a rotation supporting portion 44 and is rotatable via a plurality of seal members 47.
[0020]
A mounting opening 48 is formed on the front side of the rotating body 46, the disc cutter 23 is accommodated in the mounting opening 48, and a cutout 50 is formed in each side wall 49 of the mounting opening 48. The support shaft 23a of the disk cutter 23 is located in the notch 50, and the locking piece 51 is fixed by the fixing bolt 52, so that the support shaft 23a is locked and the disk cutter 23 is supported by the rotating body 46. It will be. Therefore, the rotating body 46 has an axis O extending radially from the center of the cutter head 18. 1 The disc cutter 23 is rotatably supported by the 1 Axis O parallel to 2 It is rotatably supported by. In the present embodiment, two disk cutters 23 are mounted on one rotating body 46, but one or three or more disk cutters 23 may be mounted on one rotating body 46.
[0021]
Further, the cutter head 18 is provided with a sediment discharge path 53 that takes in the earth and sand crushed or excavated by the disk cutter 23 into the chamber 32 through the earth and sand intake opening 27. That is, left and right earth and sand circulation holes 54 are formed in the rotating body 46 so as to penetrate laterally from the mounting opening 48, and each earth and sand circulation hole 54 is a earth and sand discharge opening formed on the side of the cut-spoke 19. It communicates with 55. Accordingly, the earth and sand discharge path 53 is constituted by the projecting opening 45 of the cut-spoke 19, the mounting opening 48 of the rotating body 46, the left and right earth and sand flow holes 54, and the left and right earth and sand discharge openings 55 of the cut-spoke 19. ing.
[0022]
The shaft O 1 , A hydraulic jack 57 is mounted on the cutter spoke 19, a rack 59 is fixed to the drive rod 58, and the rack 59 meshes with the pinion 56. Therefore, by moving the rack 59 by expanding and contracting the hydraulic jack 57, the rotating body 46 can be rotated forward and reverse via the pinion 56. In this case, when the disk cutter 23 faces the front side, the protruding opening 45, the mounting opening 48, the earth and sand flow hole 54, and the earth and sand discharge opening 55 communicate with each other, and the rotary body 46 is rotated by 180 degrees by the hydraulic jack 57. When the disk cutter 23 faces rearward, the protruding opening 45 is shielded by the rotating body 46 and the earth and sand flow hole 54 is shut off.
[0023]
Further, the saddle 43 of the cut-spoke 19 is provided with a water jet nozzle 61 as a sediment removing means for removing excavated sediment attached to the mounting portion of the disk cutter 23 corresponding to the sediment discharge path 53. The water injection nozzles 61 are respectively mounted behind the left and right earth and sand discharge openings 55 formed on the respective sides of the cut-spoke 19, and are attached to the mounting openings 48 of the rotating body 46 through the left and right earth and sand flow holes 54. Water can be injected into the gap with the disk cutter 23.
[0024]
A plurality of water injection nozzles 61 are provided corresponding to the respective disk cutters 23 mounted on the cut-spokes 19, and the first water supply pipes 62 from the respective water injection nozzles 61 in the disk cutter storage chamber 41 are respectively connected to the cutter exchange chamber. Each of the first water supply pipes 62 is provided with a solenoid valve (opening / closing valve) 63 that can be opened and closed remotely and independently. The second water supply pipe 64 is piped in the cutter exchange chamber 42 along the longitudinal direction, and has one end branched and connected to each of the first water supply pipes 62, while the other end passes through the inside of the support cylinder 65 and is rotatable. A pipe is provided inside the excavator body 11 via a swivel joint 66 provided together with the joint 65, and is connected to a water supply pump 67 as a water supply means disposed inside the excavator body 11.
[0025]
Therefore, when the water supply pump 67 is driven, water is supplied into the cutter head 18 by the second water supply pipe 64, and by opening each solenoid valve 63, the left and right earth and sand discharge openings 55 from each water injection nozzle 61 and By injecting water into the gap between the mounting opening 48 of the rotating body 46 and the disc cutter 23 through the earth and sand flow hole 54, excavated earth and sand adhering to the gap can be removed.
[0026]
The rotating body 46 is fixed to the cut-spoke 19 by a fixing bolt (not shown) at a position where the disk cutter 23 faces the front side. Can be fixed to the cut spoke 19 with fixing bolts (not shown).
[0027]
Further, a communication passage (not shown) is provided between the front trunk 12 of the excavator body 11 and the cutter exchange chamber 42 of the cut-spoke 19, and the cutter exchange chamber 42 is substantially in an atmospheric pressure state similar to that of the excavator body 11. Has been maintained. Therefore, an operator can enter the cutter exchange chamber 42 from the excavator main body 11 through this communication passage and perform the exchange work of the disk cutter 23.
[0028]
Here, a tunnel excavation operation by the tunnel excavator configured as described above and an exchange operation of the disk cutter 23 will be described.
[0029]
To excavate and form a tunnel, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of shield jacks 35 are extended while the cutter head 18 is rotated by a cutter turning motor 29, and excavation is performed by a pressing force against the existing segment S. The machine body 11 is moved forward. Then, a large number of disk cutters 23, 24, 25 are pressed against the ground in front and crushed and excavated, and each cutter bit 26 excavates the ground, and excavated earth and sand is taken into the chamber 32 from the intake opening 27. , Together with the mud supplied from the mud feeding pipe 33, is discharged to the outside by the mud discharging pipe 34. At this time, the earth and sand crushed by the disk cutter 23 enters the mounting opening 48 of the rotating body 46 from the projecting opening 45 of the cut-spoke pork 19, passes through each earth and sand circulation hole 54, and is taken in from the earth and sand discharge opening 55. It is discharged to the opening 27 and taken into the chamber 32, so that the flowability of the crushed soil can be improved and the excavation efficiency can be improved.
[0030]
Then, one of the shield jacks 35 is operated in the contracting direction to form a space between the shield jack 35 and the existing segment S, and the new segment S is mounted in the space by the erector device 26. By repeating this operation, a tunnel of a predetermined length is excavated and formed.
[0031]
In the course of performing such a tunnel excavation operation, when the disk cutter 23 wears out due to a long-term tunnel excavation operation and the excavation efficiency is reduced, it is necessary to replace it with a new one. When performing the replacement work of the disk cutter 23, the turning of the cutter head 18 and the advance of the excavator body 11 are stopped, but the cutter head 18 is stopped at an angle at which the cutter spoke 19 is in a vertical state. In addition, the front jack 12 is retracted with respect to the rear body 13 by contracting the center folding jack 14 to form a space between each disk cutter 23 and the face.
[0032]
Further, if the excavated earth and sand adheres to the periphery of the disk cutter 23 to be replaced, it becomes difficult to remove the disk cutter 23 from the rotating body 46 and to attach a new disk cutter 23 to the rotating body 46. It is necessary to remove earth and sand adhering to the periphery of the disk cutter 23 in advance. That is, the water supply pump 67 in the excavator body 11 is driven to supply water into the cutter head 18 through the second water supply pipe 64, and the water is injected from each water injection nozzle 61 by opening the electromagnetic valve 63. . Then, the water is sprayed through the earth and sand discharge path 53 into the gap between the mounting opening 48 of the rotating body 46 and the disc cutter 23 to remove the excavated earth and sand adhering thereto. At this time, when replacing all the disk cutters 23 mounted on the cut-spokes 19, all the electromagnetic valves 63 are opened, water is injected from the respective water injection nozzles 61, and all the disk cutters 23 adhere to the disk cutters 23. Although the earth and sand are eliminated, when only the specific disk cutter 23 is to be replaced, the corresponding solenoid valve 63 is opened to inject water from the water injection nozzle 61, and only the earth and sand adhered to the disk cutter 23 that needs to be replaced. To eliminate.
[0033]
Then, when the soil attached to the disc cutter 23 to be replaced is removed, the operator in the excavator body 11 enters the cutter exchanging chamber 42 through the communication passage, and replaces the disc cutter 23 in order from the upper disc cutter 23. Go. In this case, the inside of the excavator body 11 is maintained substantially at atmospheric pressure by an air-conditioning device (not shown), while the cutter exchange chamber 42 is separated from the face side by the rotating body 46, and from the inside of the excavator body 11 to the communication passage. Is a communicating shielded space, which is in an atmospheric pressure state as in the excavator main body 11, so that an operator can work safely in the cutter exchange room 31.
[0034]
The operator can release the locking of the rotating body 46 to the saddle 43 and loosen the rotating body 46 by loosening a plurality of fixing bolts as shown in FIG. And Next, as shown in FIG. 5A, the hydraulic jack 57 is extended to move the rack 59, and the rotating body 46 is rotated together with the pinion 56 meshing with the rack 59. Then, as shown in FIG. 5B, when the rotating body 46 is rotated by 180 degrees, the disk cutter 23 that has been facing forward in the digging direction is now facing backward in the digging direction. In this case, a predetermined earth pressure is applied to the front of the cutter head 18 by mud sending or excavated soil so that the cutting face is stabilized, but the rotating body 46 is fitted to the saddle 43 and the sealing performance is maintained. Due to the rotation, the mud and excavated soil do not enter the cutter exchange chamber 42, and the safety of the worker is ensured.
[0035]
Then, with the disk cutter 23 to be replaced facing rearward, as shown in FIG. 5C, the gate 40 is opened to communicate the disk cutter storage chamber 41 with the cutter replacement chamber 42, and the fixing bolt 52 is loosened. Then, the locking piece 51 is removed, and the support of the disk cutter 23 on the rotating body 46 is released. Here, as shown in FIG. 5D, the operator pulls out the disk cutter 23 slightly forward, lifts the disk cutter 23 using a transport winch (not shown), and passes through the communication passage from the cutter exchange chamber 42. The new disc cutter 23 is connected to the transfer winch and transferred to the cutter exchange chamber 42 again. Then, the new disk cutter 23 is mounted on the rotating body 46, and the locking piece 51 is attached by the fixing bolt 52.
[0036]
Thereafter, the hydraulic jack 57 is contracted to move the rack 59 in the reverse direction, and the rotating body 46 is rotated 180 degrees in reverse with the pinion 56 meshing with the rack 59. Then, the disc cutter 23 is directed forward, and the rotating body 46 is fixed to the saddle 43 with fixing bolts. At this time, since the space portion is formed between the face and the face, the new disk cutter 23 can be easily fixed without contacting the face. When the upper disk cutter 23 is replaced in this way, the lower disk cutter 23 is replaced sequentially. When all or specific disk cutters 16 in one cut spoke 15 are replaced, the cutter head 14 is rotated by a predetermined angle, and the corresponding disk cutter 16 is replaced as needed.
[0037]
As described above, in the tunnel excavator of the present embodiment, the disk cutter storage chamber 41 and the cutter exchange chamber 42 are provided in the cutter spoke 19 of the cutter head 18, and the rotating body 46 is provided in the disk cutter storage chamber 41 by the hydraulic jack 57. The disk cutter 23 is removably mounted on the front of the rotating body 46, and penetrates through the mounting opening 45 of the disk cutter 23 to the side of the cutter spoke 19 on the side of the rotating body 46. And a water jet nozzle 61 for removing the soil attached to the disk cutter 23 corresponding to the soil discharge path 53.
[0038]
Therefore, before performing the replacement work of the disk cutter 23, water is sprayed from the water injection nozzle 61 through the earth and sand discharge path 53 to the gap between the mounting opening 48 of the rotating body 46 and the disk cutter 23, thereby adhering thereto. Excavated earth and sand can be removed, and the work of removing the disk cutter 23 from the rotating body 46 and the work of attaching a new disk cutter 23 to the rotating body 46 can be easily and safely performed in a short time.
[0039]
Also, during the excavation work, the earth and sand excavated by the disk cutter 23 enters the mounting opening 48 of the rotating body 46 from the projecting opening 45 of the cut-spoke 19 and passes through each earth and sand flow hole 54 from the earth and sand discharge opening 55. The excavated soil is discharged into the intake opening 27 and is taken into the chamber 32, so that the excavated sediment stays in the rotating body 46 and is properly discharged without being clogged, thereby improving the flowability of the crushed sediment. The disk cutter 23 can rotate reliably to excavate the ground, and the excavation efficiency can be improved.
[0040]
Further, when the disk cutter 23 is worn, the operator enters the cutter exchange chamber 42 from the excavator body 11 and performs the exchange work of the disk cutter 23 to discharge muddy water, excavated earth and sand, and pressurize. Work is not required, the work time can be shortened and the work cost can be reduced, and the worker does not need to go outside the machine such as in front of the cutter head 18 or the chamber 32, and the burden on the worker is reduced. And safety is improved. The rotatable member 46 having the disc cutter 23 supported on the saddle 43 of the cut-spoke 19 is rotatably supported via a seal member 47, so that even during excavation work or replacement of the disc cutter 23, Infiltration of muddy water or the like from the face side into the cutter exchange chamber 42 is reliably prevented, and the safety of work can be sufficiently ensured.
[0041]
Further, the rotating body 46 is provided on the cutter head 18 with an axis O extending radially from the center thereof. 1 The disk cutter 23 is rotatably supported by the 1 Axis O parallel to 2 When the ground is excavated by the rotating cutter head 18, the disk cutter 23 is pressed against the ground and crushed, and the reaction force acts on the rotating body 46 via the support shaft 23a. The body 46 is the rotation axis O of the disk cutter 23. 2 Same rotation axis O as 1 Therefore, the reaction force in this direction is received, and the reaction force in other directions is reliably received by the saddle 43. Further, since the disk cutter 23 is positioned within the rotation locus of the rotating body 46, the disk cutter 23 can be easily replaced without sliding the disk cutter 23 with respect to the rotating body 46 when replacing the disk cutter 23. .
[0042]
In the first embodiment, the water jet nozzle 61 for removing the soil attached to the disk cutter 23 corresponding to the left and right earth and sand flow holes 54 and the earth and sand discharge opening 55 in the earth and sand discharge path 53 formed in the cut-spoke 19. However, the mounting position of the water injection nozzle 61 is not limited to this position. FIG. 7 shows a cross section of a main part of a cutter head in 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.
[0043]
In the tunnel excavator of the second embodiment, as shown in FIG. 6, the rotating body 46 rotatably supported by the saddle 43 of the cut-spoke 19 includes left and right A pair of mounting holes 71 are formed, and a water jet nozzle 72 is mounted in each of the mounting holes 71. The water injection nozzle 72 is positioned opposite to the gap between the mounting opening 48 and the disk cutter 23, and is rotated by a locking mechanism (not shown) (for example, a fixing bolt, a spring-biased locking pin, or the like). The locking mechanism is fixed to the mounting hole 71 at 46 and can be removed by releasing the locking mechanism from the cutter exchange chamber 42 side as necessary. The first water supply pipe 62 described above is connected to the water injection nozzle 72.
[0044]
Therefore, when performing the replacement work of the disk cutter 23, the turning of the cutter head 18 and the advance of the excavator body 11 are stopped, and the cutter head 18 is stopped at an angle at which the cutter spoke 19 is in a vertical state. In this state, water is supplied to each water injection nozzle 72 through the first water supply pipe 62 by a water supply pump in the excavator body 11, and the mounting opening 48 of the rotating body 46 is passed through the water injection nozzle 72 through the earth and sand discharge path 53. And the disc cutter 23 is sprayed to remove excavated earth and sand adhering thereto.
[0045]
When the soil attached to the disk cutter 23 to be replaced is removed, the operator in the excavator body 11 enters the cutter replacement chamber 42 through the communication passage, and removes the water injection nozzle 72 from the mounting hole 71. Then, the disk cutters 23 are sequentially replaced by the same operation steps as described above.
[0046]
As described above, in the tunnel excavator of the second embodiment, mounting holes 71 penetrating the earth and sand discharge passage 53 are formed in the rotating body 46, and the water injection nozzles 72 are detachably mounted in the mounting holes 71. The water jet nozzle 72 is located opposite to the gap between the mounting opening 48 and the disk cutter 23. Therefore, when water is jetted from the water jet nozzle 72, the jetted water reaches the gap between the mounting opening 48 of the rotating body 46 and the disc cutter 23 through the earth and sand discharge path 53 without being disturbed by the surrounding members. As a result, the excavated earth and sand adhering thereto can be properly removed, and the work of removing the disk cutter 23 from the rotating body 46 and the work of attaching a new disk cutter 23 to the rotating body 46 can be easily performed in a short time. And can be performed safely.
[0047]
In the above-described embodiment, two water jet nozzles 61 and 72 are provided on both sides of the cut-spoke 19 as sediment removing means for removing sediment adhering to the periphery of the disk cutter 23, but may be one. In this case, it is desirable that the direction of the water injection nozzle can be changed by remote control. Further, although water is jetted from the water jet nozzles 61 and 72 to the peripheral portion of the disk cutter 23 through the earth and sand discharge passage 53, water may be jetted to the peripheral portion of the disk cutter 23 from the front side of the cutter spoke 19. Further, the sediment removing means is not limited to the water injection nozzles 61 and 72, but may be an injection nozzle that injects high-pressure air, a cleaning brush, or the like.
[0048]
Further, although the rotating means for rotating the disk cutter 23 together with the rotating body 46 is constituted by the pinion 56, the hydraulic jack 57 and the rack 59, a combination of a worm wheel, a worm gear, a drive motor and the like may be used. Further, the plurality of rotating bodies 46 of the cut-spoke 19 are sequentially rotated to exchange the disk cutters 23 one by one. However, all the rotating bodies 46 may be rotated at once by connecting the rotating bodies 46. . Furthermore, although the disk cutter 23 mounted on the cut-spokes 19 is replaceable, the disk cutters 24, 25 mounted on the cut-spokes 20, 21 may be replaceable.
[0049]
The tunnel excavator according to the present invention can be applied to a muddy or mud pressure shielded excavator or a tunnel boring machine.
[0050]
【The invention's effect】
As described above in detail in the embodiment, according to the tunnel excavator according to the first aspect of the present invention, the cutter head having the radial cut-spoke at the front portion of the excavator body is rotatably mounted on the cutter head, A rotating body is mounted to the front part of the rotating body so as to be rotatable by a predetermined angle by a rotating means, and a disk cutter is detachably mounted on the rotating body so as to protrude forward from the cutter head, and adheres to a mounting portion of the disk cutter. Before removing the disk cutter, the sediment removal means can remove the dirt attached to the periphery of the disk cutter, and remove the disk cutter or remove the new disk. The cutter mounting operation can be performed easily and safely in a short time, and the workability and safety of the disk cutter replacing operation are improved. Door can be.
[0051]
According to the tunnel excavator of the second aspect of the present invention, since the sediment removing means is an injection nozzle for injecting water into the gap between the rotating body and the disc cutter, the operator can easily go to the vicinity of the disc cutter. In addition, the earth and sand adhered to the peripheral portion of the disk cutter can be reliably removed, and the burden on the operator can be reduced, and the safety can be improved.
[0052]
According to the tunnel excavator according to the third aspect of the present invention, the earth and sand discharge passage penetrating from the mounting portion of the disk cutter to the side of the cut-spoke is provided, and the jet nozzle is mounted on the cut-spoke to inject water through the sand and discharge passage. As a result, the injection nozzle can be easily mounted without making significant design changes to the cut spokes and the rotating body, and the structure can be simplified and the cost can be reduced.
[0053]
According to the tunnel excavator of the fourth aspect of the present invention, the earth and sand discharge passage is formed to penetrate from both sides of the cut-spoke to the disk cutter mounting portion, and the injection nozzle is provided corresponding to the earth and sand discharge passage. Appropriate ground excavation and earth and sand discharge by the disk cutter can be performed, and water from the injection nozzle can be reliably injected to the periphery of the disk cutter to remove the attached earth and sand.
[0054]
According to the tunnel excavator of the invention of claim 5, a plurality of disk cutters are removably mounted on the cut-spoke along its longitudinal direction, and a plurality of injection nozzles are provided corresponding to the plurality of disk cutters. A water supply means is installed in the water supply pipe, and the water supply pipe extended from this water supply means is branched and connected to each injection nozzle via an on-off valve, so that the sediment attached to all the disk cutters attached to the cut-spoke is removed. In addition to this, it is possible to eliminate only the sediment attached to the specific disk cutter, and it is possible to improve the workability of the cutter replacement work.
[0055]
According to the tunnel excavator of the sixth aspect of the present invention, since the rotating body has the mounting hole penetrating through the mounting portion of the disk cutter, and the injection nozzle is detachably mounted in the mounting hole, the water is injected from the water injection nozzle. The water reaches the periphery of the disk cutter without being disturbed by the surrounding members, and the excavated earth and sand adhering thereto can be properly removed.
[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 front view of the tunnel excavator.
FIG. 3 is a front view of the disk cutter.
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a replacement operation of a disk cutter.
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a cutter head in a tunnel excavator according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Excavator body
14 Half-fold jack
18 cutter head
19 cutter spoke
23 Disk cutter
29 cutter rotation motor
35 Shield jack (propulsion jack)
37 Electa device
41 Disk cutter storage room
42 cutter exchange room
45 Projection opening
46 rotating body
48 Mounting opening
53 Sediment discharge path
54 Sediment circulation hole
55 Sediment discharge opening
56 pinion (rotating means)
57 Hydraulic jack (rotating means)
58 rack (rotating means)
61 Water injection nozzle (Sand removal means)
62 1st water pipe
63 solenoid valve (open / close valve)
64 2nd service pipe
65 rotary joint
66 Swivel joint
67 Water supply pump (water supply means)
71 Mounting hole
72 Water jet nozzle (means for removing earth and sand)

Claims (6)

筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドに放射状に取付けられたカッタスポークと、該カッタスポークの前部に掘進方向と交差する軸心をもって回動自在に装着された回転体と、該回転体を所定角度回動する回動手段と、前記カッタヘッドから前方に突出するように前記回転体に着脱自在に装着されたディスクカッタと、該ディスクカッタの装着部に付着した土砂を排除する土砂排除手段とを具えたことを特徴とするトンネル掘削機。An excavator body having a cylindrical shape, a propulsion jack for advancing the excavator body, a cutter head rotatably mounted on a front portion of the excavator body, and a cut-spoke mounted radially on the cutter head. A rotating body rotatably mounted on the front portion of the cut-spoke with an axis crossing the excavation direction, rotating means for rotating the rotating body by a predetermined angle, and protruding forward from the cutter head. A tunnel cutter having a disk cutter detachably mounted on the rotating body as described above, and earth and sand removing means for removing earth and sand attached to a mounting portion of the disk cutter. 請求項1において、前記土砂排除手段は、前記回転体と前記ディスクカッタとの隙間に対して水を噴射する噴射ノズルを有することを特徴とするトンネル掘削機。2. The tunnel excavator according to claim 1, wherein the sediment removing unit has an injection nozzle that injects water into a gap between the rotating body and the disk cutter. 3. 請求項2において、前記ディスクカッタの装着部から前記カッタスポークの側方に貫通する土砂排出路が設けられ、前記噴射ノズルは前記カッタスポークに装着されて該土砂排出路を通して水を噴射することを特徴とするトンネル掘削機。3. The method according to claim 2, wherein a sediment discharge passage penetrating from a mounting portion of the disc cutter to a side of the cut-spoke is provided, and the spray nozzle is mounted on the cut-spoke and injects water through the sediment discharge passage. Features a tunnel excavator. 請求項3において、前記土砂排出路は前記ディスクカッタの装着部から前記カッタスポークの両側方に貫通して形成され、該各土砂排出路に対応して前記噴射ノズルが設けられたことを特徴とするトンネル掘削機。4. The method according to claim 3, wherein the earth and sand discharge passage is formed so as to penetrate from both sides of the cut-spoke from the mounting portion of the disk cutter, and the injection nozzle is provided corresponding to each of the earth and sand discharge passages. Tunnel excavator. 請求項2において、前記カッタスポークにその長手方向に沿って前記ディスクカッタが複数着脱自在に装着され、該複数のディスクカッタに対応して前記噴射ノズルが複数設けられる一方、前記掘削機本体に水供給手段が設けられ、該水供給手段から延出された給水管が分岐して開閉弁を介して前記各噴射ノズルに連結されたことを特徴とするトンネル掘削機。3. The excavator body according to claim 2, wherein a plurality of the disk cutters are detachably mounted on the cut-spoke along a longitudinal direction thereof, and a plurality of the injection nozzles are provided corresponding to the plurality of disk cutters. A tunnel excavator provided with a supply means, wherein a water supply pipe extending from the water supply means is branched and connected to each of the injection nozzles via an on-off valve. 請求項2において、前記回転体に前記ディスクカッタの装着部に貫通する取付孔が形成され、該取付孔に前記噴射ノズルが着脱自在に装着されたことを特徴とするトンネル掘削機。3. The tunnel excavator according to claim 2, wherein a mounting hole penetrating through the mounting portion of the disk cutter is formed in the rotating body, and the spray nozzle is removably mounted in the mounting hole.
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