JP2004092144A

JP2004092144A - Wall earth pressure gauge, and apparatus for constructing adit equipped with wall earth pressure gauge

Info

Publication number: JP2004092144A
Application number: JP2002253524A
Authority: JP
Inventors: Kiyoharu Yonemori; 米森　清晴; Masaki Asaoka; 浅岡　正樹
Original assignee: Sun Shield Co Ltd
Current assignee: Sun Shield Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP3933546B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wall earth pressure gauge which effectively prevents the breakage of a wall surface due to an overload by preventing the application of pressure in excess of allowable load pressure, and to provide an apparatus for constructing an adit equipped with the wall earth pressure gauge. <P>SOLUTION: The wall earth pressure gauge is formed by connecting the interior of a cylinder 51 with a built-in first piston 52 for bearing wall earth pressure at the front end 52a thereof, the interior of a cylinder 63 with a built-in second piston 69 energized by an elastic member 71, and a pressure measuring means 66, to each other by means of pressure transfer liquid 68 hermetically sealed in a cavity 54. When the wall earth pressure borne by the front end 52a of the first piston 52 is larger than a predetermined value, the second piston 69 is moved in a direction that expands the inner volume of the cavity 54 against the energizing force of the elastic member 71. On the other hand, when the first piston 52 recedes until a movement inhibiting member inhibits the receding, an increase in internal pressure in the cavity 54 is prevented, whereby the pressure measuring means 66 is not overloaded. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば、地中にトンネル等の横坑を構築したり或いは下水管きょを構築する場合に使用される壁面土圧計付横坑構築装置及びこの壁面土圧計付横坑構築装置において使用される壁面土圧計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、土圧式セミシールド機，泥水加圧式セミシールド機及び泥濃式セミシールド機等の横坑構築装置（セミシールド機）は、適用土質も広く、また操作性にも富んでいることから、地中にトンネル等の横坑を構築したり下水管きょを構築する場合には広く使用されている。
【０００３】
そして、このような横坑構築装置（セミシールド機）を用いて実施される工法の中で、例えば、土圧式セミシールド工法について説明すると、この工法は、先導体として動力により駆動する掘削装置と、方向修正ジャッキ等が装備された横抗構築装置や掘削機本体により、地山の崩壊を防止しながら推進管を推進伝達体として発進立坑内の推進管体後部に配設したジャッキにより推進する工法であり、こうした土圧式セミシールド工法を行うセミシールド機は、例えば、特開昭５７−１５７９７号公報，特開昭５７−７４４９８号公報或いは特公昭６１−２５８７９号公報において提案されている。
【０００４】
これらの公報に記載されている土圧式セミシールド機は、駆動モータにより回転駆動し正面には複数のビットが固定されてなるとともに内部に土砂等を導入する開口が形成されたカッターヘッドと、このカッターヘッドの背面側に形成され該カッターヘッドの回転駆動により地盤が掘削されて発生した土砂や泥土を外部に排出する排泥管を備えているものであり、上記土砂等は、この排泥管により外部に排出される。なお、この排泥管の先端側中途部には、図示しない開閉弁が設けられ、この開閉弁の開放により上記土砂等は、上記排泥管を介して外部に排出される。
【０００５】
そして、このような横坑構築装置を用いた工法においては、横坑構築装置（セミシールド機）のチャンバ壁土圧の測定のために、壁面土圧計が配設されている。壁面土圧計を用いることは、掘削時の土圧管理を行うにあたり重要である。
【０００６】
すなわち、壁面土圧計は、横坑構築装置の先端側に形成されたカッターの後方に配設されている。そして、この横坑構築装置においては、壁面土圧計により計測される壁面土圧が所定値より高い場合には、上記開閉弁を開放して排泥管内部に土砂等を導入し外部に排出し、壁面土圧が所定値より低い場合には、開閉弁を閉蓋し、排泥管による土砂等の排出を停止する。
【０００７】
そして、従来用いられている上記壁面土圧計は、図１１に示すように、受圧面１０１をなす金属の僅かな伸縮によって変化する抵抗値を歪みとして測定し、その歪みを圧力値に変換してケーブル１０２を介して出力するものである。この壁面土圧計は、円筒状の本体部１０３内に抵抗値の変化を測定する素子を内蔵し、この本体部１０３の前端面が受圧面１０１とされている。
【０００８】
この壁面土圧計は、横坑構築装置内の隔壁１０４に形成された透孔１０５内に本体部１０３を嵌合させ、受圧面１０１を該隔壁１０４の前面部に略々面一状態とされてなるとともに、この本体部１０３の後方側に設けられたフランジ１０６をボルト１０７によって隔壁１０４の裏面に固定された状態で上記横坑構築装置内に取付けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の壁面土圧計は、各壁面土圧計毎に、許容負荷圧力が定められており、この圧力を超える負荷圧力を受けると、破壊されてしまう。許容負荷圧力の高い、すなわち、測定レンジの広い壁面土圧計を用いれば、破壊されることは少なくなるが、一方において、測定レンジの広い壁面土圧計は、測定の精度が低い。
【００１０】
すなわち、従来の壁面土圧計では、必要な測定精度を確保しようとすれば、許容負荷圧力の高さ（測定レンジの広さ）の上限は限定されてしまう。したがって、壁面土圧計の許容負荷圧力を超えることによる破壊を充分に防止できる程度には、許容負荷圧力を高くすることはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した従来の壁面土圧計及び壁面土圧計付横坑構築装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、許容負荷圧力を超える圧力が作用しないようにして、過負荷による破損を有効に防止することができる壁面土圧計及びこのような壁面土圧計を備えた壁面土圧計付横坑構築装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、壁面土圧計に係り、第１のシリンダと、この第１のシリンダ内において進退可能となされた第１のピストンと、この第１のピストンが後退できるストロークを一定距離に規制する移動規制部材と、上記第１のシリンダの後端側に連続されて構成され上記第１のピストンの後方側に密閉された空間を形成するキャビティと、このキャビティ内の空間に充填された圧力伝達液と、この圧力伝達液を介して上記キャビティ内の空間の内圧を計測する圧力計測手段と、上記キャビティ内の空間に連通している第２のシリンダと、この第２のシリンダ内において進退可能となされた第２のピストンと、この第２のピストンを上記キャビティ内の空間に向けて弾性付勢する弾性部材と、上記第２のピストンの上記キャビティ内の空間に向かう移動を所定の位置で規制する位置規制部材とを備え、上記第１のピストンが前端部において受ける壁面土圧が上記圧力計測手段によって計測されるとともに、該壁面土圧が所定の圧力値よりも大きい場合には、上記キャビティ内の空間の内圧により、上記第２のピストンが上記弾性部材の付勢力に抗して該キャビティ内の空間の容積を広げる方向に移動されることにより、上記第１のピストンが該キャビティ内の空間に向けて後退し、この第１のピストンの後退が上記移動規制部材により規制されることにより、上記キャビティ内の空間の内圧がさらに上昇することが防止されることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係る第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記壁面土圧計において、上記第１のピストンは、上記第２のシリンダにもなっており、上記第２のピストン及び上記弾性部材が、該第１のピストン内の中空部分内に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
これら壁面土圧計においては、壁面土圧が所定の圧力値よりも大きい場合には、上記キャビティ内の空間の内圧によって上記第２のピストンが上記弾性部材の付勢力に抗して該キャビティ内の空間の容積を広げる方向に移動され、上記第１のピストンが該キャビティ内の空間に向けて後退し、この第１のピストンの後退が上記移動規制部材により規制されることにより、上記キャビティ内の空間の内圧がさらに上昇することが防止されるので、圧力計測手段に過負荷がかかる虞れがない。
【００１５】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、上記壁面土圧計において、上記弾性部材は、圧縮コイルバネであることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係る第４の発明（請求項４記載の発明）は、上記壁面土圧計において、上記弾性部材は、上記第２のシリンダ内に上記第２のピストンによって密封された気体であることを特徴とするものである。
【００１７】
また、第５の発明（請求項５記載の発明）は、上記壁面土圧計を備えた壁面土圧計付横坑構築装置に係るものであって、駆動モータにより回転され土砂を掘削するカッターヘッドが先端側に形成された本体部と、この本体部内に収納された壁面土圧計とを備え、上記壁面土圧計は、上記カッターヘッドの後方に位置する上記本体部内の隔壁の透孔として形成された第１のシリンダと、この第１のシリンダ内において進退可能となされた第１のピストンと、この第１のピストンが後退できるストロークを一定距離に規制する移動規制部材と、該第１のシリンダの後端側に連続されて上記隔壁に取付けられて構成され該第１のピストンの後方側に密閉された空間を形成するキャビティと、このキャビティ内の空間に充填された圧力伝達液と、この圧力伝達液を介して該キャビティ内の空間の内圧を計測する圧力計測手段と、上記キャビティ内の空間に連通している第２のシリンダと、この第２のシリンダ内において進退可能となされた第２のピストンと、この第２のピストンを上記キャビティ内の空間に向けて弾性付勢する弾性部材と、該第２のピストンの上記キャビティ内の空間に向かう移動を所定の位置で規制する位置規制部材とを有して構成され、上記第１のピストンが前端部において受ける壁面土圧が上記圧力計測手段によって計測されるとともに、該壁面土圧が所定の圧力値よりも大きい場合には、上記キャビティ内の空間の内圧により、上記第２のピストンが上記弾性部材の付勢力に抗して該キャビティ内の空間の容積を広げる方向に移動されることにより、上記第１のピストンが該キャビティ内の空間に向けて後退し、この第１のピストンの後退が上記移動規制部材により規制されることにより、上記キャビティ内の空間の内圧がさらに上昇することが防止されることを特徴とするものである。
【００１８】
この壁面土圧計付横坑構築装置における壁面土圧計においては、壁面土圧が所定の圧力値よりも大きい場合には、上記キャビティ内の空間の内圧によって上記第２のピストンが上記弾性部材の付勢力に抗して該キャビティ内の空間の容積を広げる方向に移動され、上記第１のピストンが該キャビティ内の空間に向けて後退し、この第１のピストンの後退が上記移動規制部材により規制されることにより、上記キャビティ内の空間の内圧がさらに上昇することが防止されるので、圧力計測手段に過負荷がかかる虞れがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態は、本発明を、小口径（外径が３０ｃｍ〜７０ｃｍ）の横坑構築装置に適用したものである。この横坑構築装置は、駆動モータにより回転されるカッターヘッドを有し、該カッターヘッドを回転させて地中を掘削するとともに、地山の崩壊を防止しながら推進管を上記横坑構築装置の後方から順次推進させる横坑構築工法において、先導体として用いられるものである。
【００２０】
この実施の形態に係る横抗構築装置１は、図１に示すように、横抗構築装置本体２と、この横抗構築装置本体の正面に着脱可能に配設されたカッターヘッド３とを備えたものである。上記横抗構築装置本体２は、円筒状に成形され、内部には上記カッターヘッド３を回転駆動させるための駆動モータ４が配設されている。この駆動モータ４の駆動軸４ａには、歯車５が固定されている。また、この横抗構築装置本体２の正面側内周には、リング状に成形された内歯歯車６が配設され、この内歯歯車６は、上記歯車５と噛合している。そして、この内歯歯車６の正面にはリング状の連結部材７を介してアウターコーン８が固定されている。すなわち、上記横抗構築装置本体２内の正面側には、上記駆動モータ４の駆動力により回転駆動されるアウターコーン８が設けられている。このアウターコーン８は、外周面はリング状に成形され内周面は正面側から背面側に亘って徐々に縮径されてなるものであり、このアウターコーン８の縮径された内周面には、複数の突片９が固定されている。
【００２１】
また、上記駆動モータ４の上方には、土圧制御弁１０が固定されており、この土圧制御弁１０の正面側には、この横抗構築装置本体２内に流入した泥土を後方に搬送する排泥管１１が配設され、この排泥管１１の先端には、隔壁１２が設けられている。この隔壁１２は円盤状に成形され、外周面には上記連結部材７よりも縮径された円筒状のリング部１３が溶接されており、このリング部１３の外周面と、上記回転駆動する連結部材７との間には軸受１４が配設されている。なお、上記隔壁１２には、図示しない排泥口が形成され、横抗構築装置本体２内に流入した泥土は、この排泥口を通って上記排泥管１１内に流入する。なお、この排泥管１１の先端側には、図示しないエアーピンチバルブが配設され、このエアーピンチバルブの開放により、上記泥土は外部に排出され、該エアーピンチバルブを閉塞することにより、泥土の排出が規制される。
【００２２】
また、上記隔壁１２の中心には、インナーコーン１５が固定されている。このインナーコーン１５は、アウターコーン８の奥行きとほぼ同じ奥行き（長さ）を有するものであって、外周面は先端側から基端側に亘って徐々に拡径されている。すなわち、この横抗構築装置本体２の先端側には、上記アウターコーン８とインナーコーン１５とからなる破砕部が設けられており、後述するカッターヘッド３に形成された開口を通って内部に流入した礫等は、上記駆動モータ４の駆動力により回転駆動するアウターコーン８の内周面と固定されたインナーコーン１５の外周面とにより、細かく破砕された上で、上記排泥口を通過して排泥管１１内に流入する。なお、上記インナーコーン１５の先端には、後述するカッターヘッド３に設けられた一方の軸受け部に当接する他方の軸受部１５ａが形成されている。
【００２３】
そして、上述のように構成された横抗構築装置本体２の先端には、カッターヘッド３が着脱可能に固定されている。このカッターヘッド２は、図２に示すように、上記横抗構築装置本体２の外径とほぼ同じ長さの外径に成形された筒状部２０と、この筒状部２０の正面に設けられた第１のカッタースポーク部２１と、該筒状部２０の正面に設けられた第２のカッタースポーク部２２とを備えている。上記第１及び第２のカッタースポーク部２１，２２は、何れも両端が上記筒状部２０の先端に溶接され、該筒状部２０の先端に形成された開口を一部閉塞するものである。そして、この第１のカッタースポーク部２１と第２のカッタースポーク部２２とは、正面視において、（交差するものではなく）Ｘ字状に一体化されてなる。したがって、このカッターヘッド３の正面には、扇型となされた二つの大きな開口２３，２４と、扇形となされた二つの小さな開口２５，２６が設けられている。
【００２４】
なお、上記第１のカッタースポーク部２１の両端には、それぞれゲージカッタービット２７，２８が転動可能に配設され、該ゲージカッター２７，２８間には、センタカッター２９，３０，３１，３２が転動可能に配設されている。また、上記第２のカッタースポーク部２２には、インナーカッター３３，３４が転動可能に配設されている。また、上記第１のカッタースポーク部２１の一端側側面及び他端側側面には、外側に外周スクレーパツース３５，３６が形成され、これら外周スクレーパツース３５，３６の内側には、スクレーパツース３７，３８が形成され、また、上記第２のカッタースポーク部２２の両端には、礫破砕ビット３９，４０と、外周スクレーパツース４１，４２が形成され、これらの外周スクレーパツース４１，４２内側には、スクレーパツース４３，４４が形成されている。また、上記筒状部２０の先端面であって、上記大きな開口２３，２４が形成されている部位には、取込ビット４５，４６が形成されている。なお、この実施の形態においては、上記第２のカッタースポーク部２０には、掘削する地山に加泥材を注入する加泥材注入口４７が設けられ、この加泥材注入口４７は、図示しない加泥材注入管に連結されている。
【００２５】
また、上記カッターヘッド３を構成する第１のカッタースポーク部２１と第２のカッタースポーク部２２とが一体化されている部位（中心）の背面側には、図１に示すように、上記インナーコーン１５の先端に形成された他方の軸受部１５ａが挿入される一方の軸受４８が設けられている。そして、上記カッターヘッド３を構成する筒状部２０の後端は、間にスペーサ４９を介して上記アウターコーン８の先端に図示しないボルト及びナットにより着脱可能に固定されている。
【００２６】
したがって、上述した実施の形態に係る横抗構築装置１によれば、図１に示す駆動モータ４が回転駆動すると、歯車５と噛合する内歯歯車６，アウターコーン８及びカッターヘッド３が回転駆動する。そして、このカッターヘッド３の回転駆動により、上記第１のカッタースポーク部２１又は第２のカッタースポーク部２２に形成され又は配設されたゲージカッタービット２７，２８，センタカッター２９，３０，３１，３２，インナーカッター３３，３４，外周スクレーパツース３５，３６，スクレーパツース３７，３８，礫破砕ビット３９，４０により、地山が掘削され、またこの地山内に大きな礫が混入している場合には、上記ゲージカッタービット２７，２８，センタカッター２９，３０，３１，３２，インナーカッター３３，３４或いは礫破砕ビット３９，４０により破砕される。このとき、破砕された礫が図２に示す二つの小さな開口２５，２６から横抗構築装置本体２内に取り込まれない場合であっても、上記二つの大きな開口２３，２４から内部に取り込まれる。
【００２７】
そして、このように横抗構築装置本体２の内部に取り込まれた礫は、土圧により、上記アウターコーン８とインナーコーン１５との間に到達し、大きな礫は、該アウターコーン８の回転駆動力と土圧によりインナーコーン１５に挟まれてさらに細かく破砕され、このさらに細かく破砕された礫は、上記隔壁１２に形成された図示しない排泥口から排泥管１１内に流入し、最終的には、地上に排出される。
【００２８】
そして、この横抗構築装置においては、図３に示すように、横抗構築装置本体２に、本発明に係る壁面土圧計５０が配設されている。この壁面土圧計５０は、横抗の壁面から受ける圧力を計測し、この壁面土圧が所定値より高い場合には、土圧制御弁１０を制御して前記エアーピンチバルブを開放し、横抗構築装置本体２内に流入した泥土を排泥管を介して外部（地上）に排出し、壁面土圧が所定値より低い場合には、土圧制御弁１０を制御して上記エアーピンチバルブを閉塞し、横抗構築装置本体２内に流入した泥土の排出を停止するものである。
【００２９】
この壁面土圧計５０は、図３に示すように、横抗構築装置本体２内の隔壁１２の透孔として形成された第１のシリンダ５１と、この第１のシリンダ５１内において進退可能となされた第１のピストン５２とを有している。この第１のシリンダ５１の内面部と第１のピストン５２の外周部との間は、この第１のピストン５２の外周部に設けられた密閉部材（Ｏ−リング）５３により密閉されている。
【００３０】
上記第１のピストン５２の前端面５２ａは、横抗構築装置本体２の隔壁１２の前面部と略々面一となされており、壁面土圧を受ける受圧面となる。
【００３１】
そして、この壁面土圧計５０は、隔壁１２に取付けられて第１のシリンダ５１の後端側に連続されて構成されたキャビティ５４を有している。このキャビティ５４は、隔壁１２の後面部に第１のシリンダ５１の周囲に位置して固定されたリング状部材５５と、このリング状部材５５に重ねられて固定される円盤状の蓋部材５６とを有している。これらリング状部材５５及び蓋部材５６は、互いに重ねられた状態で、ボルト５７によって隔壁１２に対して固定されている。蓋部材５６は、第１のピストン５２の後端面に主面部を対向させており、この第１のピストン５２が後退できるストロークを一定距離に規制する移動規制部材となる。
【００３２】
また、上記蓋部材５６の中心部には、中継ジョイント５８が取付けられる透孔５９が設けられている。この透孔５９には、中継ジョイント５８がネジ込みによって取付けられる。また、蓋部材５６の中心部からは、中継ジョイント５８が取付けられる透孔５９に対応して、第１のピストン５２側に向けて円筒状部分６０が突設されている。この円筒状部分６０は、第１のピストン５２内の中空部５２ｂにこの第１のピストン５２の後方側より嵌入している。これら第１のピストン５２内の中空部５２ｂの内面部と、円筒状部分６０の外周部との間は、密閉部材（Ｏ−リング）により密閉されている。
【００３３】
また、上記中継ジョイント５８は、中空円筒状の部材であって、両端側には、取付け用のネジ（符号は省略する。）が設けられている。この中継ジョイント５８は、一端側が蓋部材５６の中心部の透孔５９にネジ込みによって取付けられ、他端側には、Ｔ字管６１の第１の開口端がネジ込みによって取付けられている。なお、上記Ｔ字管６１は、３つの開口端を有する中空の部材、すなわち、中空の管がＴ字状に成形されたものである。
【００３４】
また、このＴ字管６１の第２の開口端には、中継ジョイント６２を介して、後述する第２のシリンダ６３がネジ込みにより取付けられ、Ｔ字管６１の第３の開口端には、中継ジョイント６４，６５を介して、後述する圧力計測手段６６の接液部６７がネジ込みにより取付けられている。上記第２のシリンダ６３内は、後述する第２のピストン６９によって密閉されている。
【００３５】
すなわち、このキャビティ５４には、上記第１のピストン５２の後方側に、第１のピストン５２内の中空部５２ｂより、蓋部材５６の円筒状部分６０内、中継ジョイント５８、Ｔ字管６１、中継ジョイント６２，６４，６５、第２のシリンダ６３、第２のピストン６９及び圧力計測手段６６の接液部６７までに至る密閉された空間が形成されている。なお、上記中継ジョイント６２，６４，６５は、それぞれ、円筒状或いは屈曲された管状の部材である。
【００３６】
そして、このキャビティ５４内の密閉された空間には、圧力伝達液６８が充填されている。この圧力伝達液６８としては、圧力による体積変化が少ない液体が望ましく、オイルなどが適している。また、上記圧力計測手段６６は、接液部６７に対して圧力伝達液６８によって加えられる圧力を電気信号に変換して増幅し、図示しない信号ケーブルを介して出力するように構成されている。すなわち、この圧力計測手段６６は、圧力伝達液６８を介して、キャビティ５４内の空間の内圧を計測するものである。
【００３７】
そして、上記Ｔ字管６１の第２の開口端に取付けられている第２のシリンダ６３は、円筒状に形成されており、キャビティ５４内の空間に連通している。また、この第２のシリンダ６３内には、進退可能となされた第２のピストン６９が設けられている。これら第２のシリンダ６３の内面部と、第２のピストン６９の外周面との間は、この第２のピストン６９の外周部に設けられた密閉部材（Ｏ−リング）７０により密閉されている。
【００３８】
この第２のシリンダ６３内には、第２のピストン６９をキャビティ５４内の空間に向けて弾性付勢する弾性部材となる圧縮コイルバネ７１が収納されている。この圧縮コイルバネ７１は、一端部を第２のピストン６９の裏面部に当接させ、他端部を第２のシリンダ６３の後端部を閉蓋した蓋体７２に当接させている。そして、第２のシリンダ６３内には、第２のピストン６９のキャビティ５４内の空間に向かう移動を所定の位置で規制する位置規制部材となる位置決め段部７３が設けられている。すなわち、第２のピストン６９は、周縁部を位置決め段部７３に当接させた位置よりもキャビティ５４内の空間に向かう方向に移動することが規制されている。
【００３９】
また、上記第２のピストン６９が周縁部を位置決め段部７３に当接させている状態において、圧縮コイルバネ７１は、自然状態よりも圧縮された状態とされており、この第２のピストン６９を位置決め段部７３に押接させている。この状態における圧縮コイルバネ７１による押圧力は、所定の圧力値、すなわち、圧力計測手段６６における定格負荷圧力（例えば、３ｋｇｆ／ｃｍ２）に対応されている。
【００４０】
このように構成された壁面土圧計５０において、図３中矢印Ｐで示すように、第１のピストン５２の前端面５２ａに壁面土圧が加わると、この壁面土圧は、圧力計測手段６６によって計測される。この壁面土圧に第１のピストン５２の前端面５２ａの面積と第１のピストン５２がキャビティ５４内に臨む後面の面積との比率（以下、「第１のピストン５２の前後面積比」という。）を乗じた値が圧力計測手段６６における定格負荷圧力以下であるとき、すなわち、この壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値が圧縮コイルバネ７１による押圧力以下であるときには、第２のピストン６９は、位置決め段部７３に当接した位置から移動することはない。
【００４１】
そして、壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値が圧力計測手段６６における定格負荷圧力よりも大きい場合には、図４に示すように、キャビティ５４内の空間の内圧により、第２のピストン６９が圧縮コイルバネ７１の付勢力に抗して位置決め段部７３より離れ、キャビティ５４内の空間の容積を広げる方向に移動される。なお、第２のシリンダ６３の後端部を閉蓋した蓋体７２には、第２のピストン６９の移動が円滑に行われるように空気孔７４が設けられている。このようにキャビティ５４内の空間の容積が広がることにより、第１のピストン５２は、キャビティ５４内の空間に向けて後退する。
【００４２】
このように第１のピストン５２が後退したとき、キャビティ５４内の空間の内圧は、壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値まで高まる。そして、このように高まったキャビティ５４内の空間の内圧、圧縮コイルバネ７１の付勢力による圧力及び圧力計測手段６６が計測している圧力は、全て等しい圧力となって均衡した状態となっている。
【００４３】
そして、さらに壁面土圧が高くなり、壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値が圧力計測手段６６における許容負荷圧力（例えば、５ｋｇｆ／ｃｍ２）となったときには、図５に示すように、圧縮コイルバネ７１がさらに圧縮され、第１のピストン５２がキャビティ５４内の空間に向けてさらに後退する。そして、このときには、移動規制部材である蓋部材５６に第１のピストン５２の後端部が当接することにより、この第１のピストン５２の後退が規制され、キャビティ５４内の空間の内圧がさらに上昇することが防止される。
【００４４】
すなわち、第１のピストン５２の前端面５２ａが受ける壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値は、圧力計測手段６６における許容負荷圧力よりも大きくなることはない。再び壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値が圧力計測手段６６における許容負荷圧力よりも低くなったときには、図４に示すように、圧縮コイルバネ７１が伸び、第１のピストン５２が壁面に向けて前進する。そして、このときには、壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値、キャビティ５４内の空間の内圧、圧縮コイルバネ７１の付勢力による圧力及び圧力計測手段６６が計測している圧力は、すべて等しい圧力となる。
【００４５】
なお、上述のような動作は、圧力計測手段６６における定格負荷圧力の値、許容負荷圧力の値に基づいて、圧縮コイルバネ７１のバネ定数を適切に定めることによって実現される。
【００４６】
そして、この壁面土圧計５０において、弾性部材は、上述のような圧縮コイルバネではなく、第２のシリンダ６３内に第２のピストン６９によって密封された気体、すなわち、空気バネであっても良い。この場合にも、第２のシリンダ６３の容積と封入する気体の量とによって、バネ定数を定めることができる。
【００４７】
ところで、上述のような本発明に係る壁面土圧計５０の構造は、図６に示すように、モデル化（模式化）して表現することができ、さらに、図７に示すように、第１のピストン５２の構造をモデル化して表現することができる。このようにモデル化された構造において検討すると、壁面土圧をＰ１（ｋｇｆ／ｃｍ２）、第１のピストン５２が壁面土圧Ｐ１を受ける前端面５２ａの面積をＡ（ｃｍ２）とすると、第１のピストン５２が壁面土圧Ｐ１から受ける力は、以下のように示される。
Ａ・Ｐ１（ｋｇｆ）
【００４８】
一方、キャビティ５４内の内圧をＰ２（ｋｇｆ／ｃｍ２）、第１のピストン５２が内圧を受ける後面部分の面積をＢ（ｃｍ２）とすると、第１のピストン５２が内圧から受ける力は、以下のように示される。
Ｂ・Ｐ２（ｋｇｆ）
【００４９】
そして、これらの力は等しいので、以下のように示される。
Ａ・Ｐ１（ｋｇｆ）＝Ｂ・Ｐ２（ｋｇｆ）
Ｐ２＝（Ａ／Ｂ）・Ｐ１（ｋｇｆ）
すなわち、内圧Ｐ２は、壁面土圧Ｐ１の（Ａ／Ｂ）倍となる。
【００５０】
このようにして内圧Ｐ２（ｋｇｆ／ｃｍ２）が定まると、「密閉した静止流体は、その一部に受けた圧力を、増減なくすべての部分に伝達する」というパスカルの原理により、第２のピストン６９の前面及び圧力計測手段６６が受ける圧力も内圧Ｐ２（ｋｇｆ／ｃｍ２）となる。
【００５１】
すると、第２のピストン６９の前面部の面積をＣ（ｃｍ２）とすると、第２のピストン６９が内圧Ｐ２から受ける力は、以下のように示される。
Ｃ・Ｐ２（ｋｇｆ）
【００５２】
このときの圧縮コイルバネ７１の付勢力をｆ（ｋｇｆ）とすると、以下のように示される。
ｆ＝Ｃ・Ｐ２＝（ＡＣ／Ｂ）・Ｐ１（ｋｇｆ）
【００５３】
すなわち、圧縮コイルバネ７１の付勢力ｆ（ｋｇｆ）は、壁面土圧Ｐ１（ｋｇｆ／ｃｍ２）に（ＡＣ／Ｂ）（ｃｍ２）を乗じた値となる。
【００５４】
なお、ここで、内圧である圧力Ｐ２は、Ｐ２＝ｆ／Ｃとも表現できることから、上述の説明中では、圧力Ｐ２を「圧縮コイルバネ７１の付勢力による圧力」と表記している。
【００５５】
以上のことから、以下のことがいえる。
（１）圧縮コイルバネ７１（弾性部材）のバネ定数は、第２のシリンダ６３内に収納された状態（すでに自然状態よりも所定距離圧縮された状態）における弾発力ｆ０が、下記の力となるように定めることができる。ここで、Ｐ０は、圧力計測手段６６における定格負荷圧力（例えば、３ｋｇｆ／ｃｍ２）である。
ｆ＝Ｃ・Ｐ０（ｋｇｆ）
（２）第２のピストン６９の前面部の面積Ｃ（ｃｍ２）を小さくすれば、圧縮コイルバネ７１として、バネ定数の低い（力の弱い）バネを使用することができる。（３）第１のピストン５２の前端面５２ａの面積Ａと後面部分の面積Ｂとを等しくしておけば、壁面土圧Ｐ１と内圧Ｐ２とを常に等しくできる。
（４）第１のピストン５２の前端面５２ａの面積Ａを後面部分の面積Ｂより小さくしておけば、壁面土圧Ｐ１よりも内圧Ｐ２を低くできるので、測定できる壁面土圧Ｐ１の上限を高くすることができる。例えば、許容負荷圧力が５ｋｇｆ／ｃｍ２である圧力計測手段６６を用いて、ＡをＢの１／２としておけば、１０ｋｇｆ／ｃｍ２の壁面土圧まで測定でき、ＡをＢの１／３としておけば、１５ｋｇｆ／ｃｍ２の壁面土圧まで測定することができる。
【００５６】
そして、本発明係る壁面土圧計は、図８に示すように、第１のピストン５２が、第２のシリンダにもなっている構造としてもよい。この場合には、第２のピストン６９及び弾性部材となる圧縮コイルバネ７１は、第１のピストン５２内の中空部分内に設けられる。
【００５７】
すなわち、この壁面土圧計５０は、横抗構築装置本体２内の隔壁１２の透孔として形成された第１のシリンダ５１と、この第１のシリンダ５１内において進退可能となされた第１のピストン５２とを有している。この第１のシリンダ５１の内面部と第１のピストン５２の外周部との間は、この第１のピストン５２の外周部に設けられた密閉部材（Ｏ−リング）５３により密閉されている。なお、図８においては、第１のピストン５２が２個の部品（円筒状の部品及び蓋状の部品）によって構成されているが、図３乃至図５により前述した実施の形態と同様に、第１のピストン５２は、一体的に構成しても良い。上記第１のピストン５２の前端面５２ａは、横抗構築装置本体２の隔壁１２の前面部と略々面一となされており、壁面土圧を受ける受圧面となる。
【００５８】
そして、この壁面土圧計５０は、隔壁１２に取付けられて第１のシリンダ５１の後端側に連続されて構成されたキャビティ５４を有している。このキャビティ５４は、隔壁１２の後面部に第１のシリンダ５１の周囲に位置して固定されたリング状部材５５と、このリング状部材５５に重ねられて固定される円盤状の蓋部材５６とを有している。これらリング状部材５５及び蓋部材５６は、互いに重ねられた状態で、ボルト５７によって隔壁１２に対して固定されている。蓋部材５６は、第１のピストン５２の後端面に主面部を対向させており、この第１のピストン５２が後退できるストロークを一定距離に規制する移動規制部材となる。
【００５９】
上記蓋部材５６の中心部には、圧力計測手段６６の接液部６７が取付けられる透孔５９が設けられている。この透孔５９には、圧力計測手段６６の接液部６７がネジ込みによって取付けられる。すなわち、このキャビティ５４は、第１のピストン５２の後方側に、リング状部材５５及び蓋部材５６によって形成された空間内から圧力計測手段６６の接液部６７までに至る密閉された空間を形成している。
【００６０】
そして、このキャビティ５４内の密閉された空間には、圧力伝達液６８が充填されている。この圧力伝達液６８としては、圧力による体積変化が少ない液体が望ましく、オイルなどが適している。
【００６１】
上記圧力計測手段６６は、上述したように、接液部６７に対して圧力伝達液６８によって加えられる圧力を電気信号に変換して増幅し、出力するので、圧力伝達液６８を介して、キャビティ５４内の空間の内圧を計測する。
【００６２】
そして、第２のシリンダともなる第１のピストン５２は、前端側が閉塞され、後端側が開放された円筒状に形成されており、キャビティ５４内の空間に連通した中空部を有している。そして、この第１のピストン５２の中空部内には、進退可能となされた第２のピストン６９が設けられている。これら第１のピストン５２の中空部の内面部と、第２のピストン６９の外周面との間は、この第２のピストン６９の外周部に設けられた密閉部材（Ｏ−リング）７０により密閉されている。
【００６３】
この第１のピストン５２の中空部内には、第２のピストン６９をキャビティ５４内の空間に向けて弾性付勢する弾性部材となる圧縮コイルバネ７１が収納されている。この圧縮コイルバネ７１は、一端部を第２のピストン６９の裏面部に当接させ、他端部を第１のピストン５２の中空部の前端側を閉蓋した蓋状の部品に当接させている。そして、第１のピストン５２の中空部内には、第２のピストン６９のキャビティ５４内の空間に向かう移動を所定の位置で規制する位置規制部材となる位置決め段部７３が設けられている。すなわち、第２のピストン６９は、周縁部を位置決め段部７３に当接させた位置よりもキャビティ５４内の空間に向かう方向への移動が規制されている。
【００６４】
上記第２のピストン６９が周縁部を位置決め段部７３に当接させている状態において、圧縮コイルバネ７１は、自然状態よりも圧縮された状態となっており、第２のピストン６９を位置決め段部７３に押接させている。この状態における圧縮コイルバネ７１による押圧力は、所定の圧力値、すなわち、圧力計測手段６６における定格負荷圧力（例えば、３ｋｇｆ／ｃｍ２）に対応している。このように構成された壁面土圧計５０において、図８中矢印Ｐで示すように、第１のピストン５２の前端面５２ａに壁面土圧が加わると、この壁面土圧は、圧力計測手段６６によって計測される。この壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値が圧力計測手段６６における定格負荷圧力以下であるとき、すなわち、この壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値が圧縮コイルバネ７１による押圧力以下であるときには、第２のピストン６９は、位置決め段部７３に当接した位置から移動することはない。
【００６５】
そして、壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値が圧力計測手段６６における定格負荷圧力よりも大きい場合には、図９に示すように、キャビティ５４内の空間の内圧により、第２のピストン６９が圧縮コイルバネ７１の付勢力に抗して位置決め段部７３より離れ、キャビティ５４内の空間の容積を広げる方向に移動される。このようにキャビティ５４内の空間の容積が広がることにより、第１のピストン５２は、キャビティ５４内の空間に向けて後退する。
【００６６】
このように第１のピストン５２が後退したとき、キャビティ５４内の空間の内圧は、壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値まで高まる。そして、このように高まったキャビティ５４内の空間の内圧、圧縮コイルバネ７１の付勢力による圧力及び圧力計測手段６６が計測している圧力は、全て等しい圧力とされ均衡した状態となる。
【００６７】
また、壁面土圧がさらに高くなり、該壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値が圧力計測手段６６における許容負荷圧力（例えば、５ｋｇｆ／ｃｍ２）となったときには、図１０に示すように、圧縮コイルバネ７１がさらに圧縮され、第１のピストン５２がキャビティ５４内の空間に向けてさらに後退する。そして、このときには、移動規制部材である蓋部材５６に第１のピストン５２の後端部が当接することにより、この第１のピストン５２の後退が規制され、キャビティ５４内の空間の内圧がさらに上昇することが防止される。
【００６８】
すなわち、第１のピストン５２の前端面５２ａが受ける壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値は、圧力計測手段６６における許容負荷圧力よりも大きくなることはない。再び壁面土圧が圧力計測手段６６における許容負荷圧力よりも低くなったときには、図９に示すように、圧縮コイルバネ７１が伸び、第１のピストン５２が壁面に向けて前進する。そして、このときには、壁面土圧に第１のピストン５２の前後面積比を乗じた値、キャビティ５４内の空間の内圧、圧縮コイルバネ７１の付勢力による圧力及び圧力計測手段６６が計測している圧力は、全て等しい圧力となる。
【００６９】
このような構成からなる壁面土圧計５０においても、上述のような動作は、圧力計測手段６６における定格負荷圧力の値、許容負荷圧力の値に基づいて、圧縮コイルバネ７１のバネ定数を適切に定めることによって実現される。
【００７０】
そして、この壁面土圧計５０においても、弾性部材は、上述のような圧縮コイルバネではなく、第１のピストン５２の中空部内に第２のピストン６９によって密封された気体、すなわち、空気バネであることとしてもよい。この場合にも、第１のピストン５２の中空部内の容積と封入する気体の量とによって、バネ定数を定めることができる。
【００７１】
なお、本発明に係る壁面土圧計は、上述したように、横抗構築装置本体２に内蔵されて使用されることに限定されず、種々の用途における圧力計として使用することができる。この場合には、上述の横抗構築装置本体２内の隔壁１２に代えて、圧力計本体の外筐壁に第１のシリンダ５１を設ける構成とすることにより、単体の圧力計として構成することができる。
【００７２】
【発明の効果】
前述した本発明の実施例の説明からも明らかなように、第１の発明（請求項１記載の発明）及び第２の発明（請求項２記載の発明）に係る壁面土圧計によれば、壁面土圧が所定の圧力値よりも大きい場合には、キャビティ内の空間の内圧によって第２のピストンが弾性部材の付勢力に抗して該キャビティ内の空間の容積を広げる方向に移動され、第１のピストンが該キャビティ内の空間に向けて後退し、この第１のピストンの後退が移動規制部材により規制されることにより、キャビティ内の空間の内圧がさらに上昇することが防止されるので、圧力計測手段に過負荷がかかる虞れがない。
【００７３】
すなわち、本発明は、許容負荷圧力を超える圧力がかからないようにして、過負荷による破損が防止された壁面土圧計を提供することができる。
【００７４】
そして、本発明に係る壁面土圧計においては、第３の発明（請求項３記載の発明）及び第４の発明（請求項４記載の発明）におけるように、弾性部材は、圧縮コイルバネ、または、第２のシリンダ内に第２のピストンによって密封された気体とすることができる。
【００７５】
さらに、第５の発明（請求項５記載の発明）に係る壁面土圧計付横坑構築装置においては、壁面土圧計において、壁面土圧が所定の圧力値よりも大きい場合には、キャビティ内の空間の内圧によって第２のピストンが弾性部材の付勢力に抗して該キャビティ内の空間の容積を広げる方向に移動され、第１のピストンが該キャビティ内の空間に向けて後退し、この第１のピストンの後退が移動規制部材により規制されることにより、キャビティ内の空間の内圧がさらに上昇することが防止されるので、圧力計測手段に過負荷がかかる虞れがない。
【００７６】
すなわち、本発明は、許容負荷圧力を超える圧力がかからないようにして、過負荷による破損が防止された壁面土圧計を備えた壁面土圧計付横坑構築装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る壁面土圧計付横抗構築装置の要部を示す断面図である。
【図２】上記壁面土圧計付横抗構築装置のカッターヘッドを示す正面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る壁面土圧計の構成を示す断面図である。
【図４】図３に示す壁面土圧計において壁面土圧が定格負荷圧力を超えた状態を示す断面図である。
【図５】図３に示す壁面土圧計において壁面土圧が許容負荷圧力を超えた状態を示す断面図である。
【図６】図３に示す壁面土圧計の構造をモデル化して示す断面図である。
【図７】図３に示す壁面土圧計の構造をさらにモデル化して示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る壁面土圧計の構成を示す断面図である。
【図９】図８に示す壁面土圧計において壁面土圧が定格負荷圧力を超えた状態を示す断面図である。
【図１０】図８に示す壁面土圧計において壁面土圧が許容負荷圧力を超えた状態を示す断面図である。
【図１１】従来の壁面土圧計の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１　　横抗構築装置
２　　横抗構築装置本体
３　　カッターヘッド
４　　駆動モータ
１０　　土圧制御弁
１２　　隔壁
５０　　壁面土圧計
５１　　第１のシリンダ
５２　　第１のピストン
５４　　キャビティ
５６　　蓋部材
６３　　第２のシリンダ
６６　　圧力計測手段
６８　　圧力伝達液
６９　　第２のピストン
７１　　圧縮コイルバネ
７３　　位置決め段部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a horizontal shaft construction device with a wall soil pressure gauge and a horizontal shaft construction device with a wall soil pressure meter used for constructing a horizontal shaft such as a tunnel or constructing a sewer pipe underground. It relates to the wall earth pressure gauge used.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, horizontal shaft construction equipment (semi-shielding machine) such as earth pressure type semi-shielding machine, muddy water pressurization type semi-shielding machine and mud thickening type semi-shielding machine have wide applicable soil and good operability. Therefore, it is widely used when constructing horizontal shafts such as tunnels or constructing sewer pipes underground.
[0003]
And among the construction methods performed using such a horizontal shaft construction apparatus (semi-shielding machine), for example, the earth pressure type semi-shield construction method will be described. The propulsion pipe is used as a propulsion transmission body by a jack arranged at the rear of the propulsion pipe body in the starting shaft, while preventing collapse of the ground by using a horizontal construction device and excavator body equipped with a direction correction jack etc. A semi-shielding machine that performs such an earth pressure type semi-shielding method is proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-15797, 57-74498 and 61-25879.
[0004]
The earth pressure type semi-shielding machine described in these publications has a cutter head having a plurality of bits fixed on the front face which is rotationally driven by a driving motor and having an opening formed therein for introducing earth and sand, and the like. A mud pipe formed on the back side of the cutter head and discharging soil and mud generated by excavation of the ground by the rotation of the cutter head is provided. Is discharged to the outside. An on-off valve (not shown) is provided in the middle part of the exhaust pipe, and the earth and sand is discharged to the outside through the exhaust pipe when the on-off valve is opened.
[0005]
In the construction method using such a horizontal shaft construction device, a wall surface pressure gauge is provided for measuring a chamber wall earth pressure of the horizontal shaft construction device (semi-shield machine). The use of a wall earth pressure gauge is important in managing earth pressure during excavation.
[0006]
That is, the wall surface pressure gauge is disposed behind a cutter formed on the tip side of the horizontal shaft construction device. In the horizontal shaft construction apparatus, when the wall earth pressure measured by the wall earth pressure gauge is higher than a predetermined value, the on-off valve is opened to introduce soil and the like into the inside of the mud drainage pipe and discharge it to the outside. On the other hand, if the wall pressure is lower than the predetermined value, the on-off valve is closed, and the discharge of the soil and the like by the exhaust pipe is stopped.
[0007]
As shown in FIG. 11, the conventionally used wall surface pressure gauge measures a resistance value that changes due to slight expansion and contraction of the metal forming the pressure receiving surface 101 as strain, and converts the strain into a pressure value. This is output via the cable 102. The wall surface pressure gauge has a built-in element for measuring a change in resistance value in a cylindrical main body 103, and a front end face of the main body 103 serves as a pressure receiving surface 101.
[0008]
In this wall surface pressure gauge, a main body 103 is fitted into a through hole 105 formed in a partition wall 104 in a horizontal shaft construction apparatus, and a pressure receiving surface 101 is substantially flush with a front surface of the partition wall 104. At the same time, the flange 106 provided on the rear side of the main body 103 is fixed to the back surface of the partition wall 104 by bolts 107 and is mounted in the horizontal shaft construction apparatus.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional wall earth pressure gauge has a permissible load pressure determined for each wall earth pressure gauge, and is destroyed when a load pressure exceeding this pressure is received. If a wall tonometer with a high allowable load pressure, that is, a wide measurement range is used, the damage is reduced. On the other hand, a wall tonometer with a wide measurement range has low measurement accuracy.
[0010]
That is, in the conventional wall earth pressure gauge, the upper limit of the allowable load pressure (the width of the measurement range) is limited in order to ensure the required measurement accuracy. Therefore, the allowable load pressure cannot be increased to such an extent that destruction due to exceeding the allowable load pressure of the wall earth pressure gauge can be sufficiently prevented.
[0011]
Therefore, the present invention has been proposed in order to solve the problems of the above-mentioned conventional wall soil pressure gauge and the horizontal tunnel construction apparatus with a wall soil pressure gauge, and is intended to prevent a pressure exceeding the allowable load pressure from acting. It is another object of the present invention to provide a wall soil pressure gauge capable of effectively preventing damage due to overload, and a cross shaft construction device with a wall soil pressure gauge having such a wall soil pressure gauge.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and a first invention (an invention according to claim 1) relates to a wall earth pressure gauge, and includes a first cylinder and a first cylinder. A first piston which is capable of moving forward and backward, a movement restricting member which restricts a stroke at which the first piston can retreat to a certain distance, and a first piston which is formed continuously with a rear end of the first cylinder. A cavity forming a closed space behind the first piston, a pressure transmitting liquid filled in the cavity, and a pressure measurement for measuring an internal pressure of the space in the cavity via the pressure transmitting liquid. Means, a second cylinder communicating with the space in the cavity, a second piston movable in and out of the second cylinder, and a second piston connected to the space in the cavity. An elastic member elastically biasing the first piston, and a position restricting member for restricting a movement of the second piston toward the space in the cavity at a predetermined position. When the pressure is measured by the pressure measuring means and the earth pressure on the wall surface is larger than a predetermined pressure value, the internal pressure of the space in the cavity causes the second piston to act on the urging force of the elastic member. The first piston retreats toward the space in the cavity by being moved in a direction to increase the volume of the space in the cavity, and the retraction of the first piston is controlled by the movement restricting member. The restriction prevents the internal pressure of the space in the cavity from further increasing.
[0013]
A second invention according to the present invention (an invention according to claim 2) is that, in the wall surface pressure gauge, the first piston is also the second cylinder, and the second piston and the second piston The elastic member is provided in a hollow portion in the first piston.
[0014]
In these wall earth pressure meters, when the wall earth pressure is larger than a predetermined pressure value, the second piston is opposed to the urging force of the elastic member by the internal pressure of the space in the cavity. The first piston is moved toward the space in the cavity by moving in the direction of expanding the volume of the space, and the movement of the first piston is restricted by the movement restricting member. Since the internal pressure of the space is prevented from further increasing, there is no possibility that the pressure measuring means is overloaded.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the wall surface pressure gauge, the elastic member is a compression coil spring.
[0016]
A fourth invention according to the present invention (invention of claim 4) is that, in the wall surface pressure gauge, the elastic member is a gas sealed in the second cylinder by the second piston. It is characterized by the following.
[0017]
Further, a fifth invention (an invention according to claim 5) relates to a cross shaft construction apparatus with a wall earth pressure gauge having the wall earth pressure gauge, wherein a cutter head which is rotated by a drive motor and excavates earth and sand is provided. A main body formed on the distal end side, and a wall soil pressure gauge housed in the main body, the wall soil pressure gauge is formed as a through hole of a partition wall in the main body located behind the cutter head. A first cylinder, a first piston capable of moving forward and backward in the first cylinder, a movement restricting member for restricting a stroke in which the first piston can retreat to a predetermined distance, A cavity connected to the rear end side and attached to the partition wall to form a closed space behind the first piston; a pressure transmitting liquid filled in a space in the cavity; Pressure measuring means for measuring the internal pressure of the space in the cavity via the force transmitting liquid, a second cylinder communicating with the space in the cavity, and a second cylinder movable in and out of the second cylinder. A second piston, an elastic member for elastically urging the second piston toward the space in the cavity, and a position restricting device for restricting a movement of the second piston toward the space in the cavity at a predetermined position. The first piston is configured to have a wall surface earth pressure received at a front end by the pressure measuring means, and when the wall surface earth pressure is larger than a predetermined pressure value, Due to the internal pressure of the space in the cavity, the second piston is moved in a direction to increase the volume of the space in the cavity against the urging force of the elastic member, thereby causing the first piston to move. The ton retracts toward the space in the cavity, and the retraction of the first piston is restricted by the movement restricting member, thereby preventing the internal pressure of the space in the cavity from further increasing. It is a feature.
[0018]
In the wall soil pressure gauge of the horizontal shaft construction apparatus with the wall earth pressure gauge, when the wall earth pressure is larger than a predetermined pressure value, the second piston is attached to the elastic member by the internal pressure of the space in the cavity. The first piston is moved in the direction of expanding the volume of the space in the cavity against the force, and the first piston retreats toward the space in the cavity, and the retraction of the first piston is regulated by the movement regulating member. By doing so, the internal pressure of the space in the cavity is prevented from further increasing, so that there is no risk of overloading the pressure measuring means.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a horizontal shaft construction apparatus having a small diameter (an outer diameter of 30 cm to 70 cm). This horizontal shaft construction device has a cutter head rotated by a drive motor, and excavates underground by rotating the cutter head, and also prevents the collapse of the ground by connecting a propulsion pipe to the horizontal shaft construction device. It is used as a leading conductor in a horizontal shaft construction method that is sequentially propelled from behind.
[0020]
As shown in FIG. 1, a lateral resistance construction device 1 according to this embodiment includes a lateral resistance construction device main body 2 and a cutter head 3 that is detachably disposed on the front of the lateral resistance construction device main body. It is a thing. The main body 2 of the lateral resistance construction device is formed in a cylindrical shape, and a drive motor 4 for rotating the cutter head 3 is disposed inside. A gear 5 is fixed to a drive shaft 4 a of the drive motor 4. A ring-shaped internal gear 6 is disposed on the inner periphery of the front face of the lateral resistance construction device main body 2 on the front side, and the internal gear 6 meshes with the gear 5. An outer cone 8 is fixed to the front face of the internal gear 6 via a ring-shaped connecting member 7. That is, an outer cone 8 that is rotationally driven by the driving force of the driving motor 4 is provided on the front side in the lateral construction device main body 2. The outer cone 8 has an outer peripheral surface formed into a ring shape and an inner peripheral surface gradually reduced in diameter from the front side to the back side. Has a plurality of projecting pieces 9 fixed thereto.
[0021]
An earth pressure control valve 10 is fixed above the drive motor 4, and on the front side of the earth pressure control valve 10, the mud which has flowed into the horizontal construction device main body 2 is conveyed rearward. A sludge pipe 11 is provided, and a partition wall 12 is provided at the tip of the sludge pipe 11. The partition wall 12 is formed into a disk shape, and a cylindrical ring portion 13 whose diameter is smaller than that of the connecting member 7 is welded to the outer peripheral surface. The outer peripheral surface of the ring portion 13 is connected to the rotationally driven connection. A bearing 14 is provided between the member 7. A mud outlet (not shown) is formed in the partition wall 12, and the mud flowing into the horizontal construction device main body 2 flows into the mud pipe 11 through the mud outlet. An air pinch valve (not shown) is provided at the distal end of the drain pipe 11. The mud is discharged to the outside by opening the air pinch valve, and the mud is closed by closing the air pinch valve. Emissions are regulated.
[0022]
An inner cone 15 is fixed to the center of the partition 12. The inner cone 15 has a depth (length) substantially equal to the depth of the outer cone 8, and the outer peripheral surface is gradually enlarged from the distal end to the proximal end. In other words, a crushing portion composed of the outer cone 8 and the inner cone 15 is provided at the tip end side of the lateral resistance construction device main body 2, and flows into the inside through an opening formed in the cutter head 3 described later. The debris and the like are finely crushed by the inner peripheral surface of the outer cone 8 that is rotationally driven by the driving force of the driving motor 4 and the outer peripheral surface of the fixed inner cone 15, and then pass through the drain port. And flows into the sludge pipe 11. In addition, the other end of the inner cone 15 is formed with another bearing portion 15a that comes into contact with one bearing portion provided on the cutter head 3 described later.
[0023]
The cutter head 3 is detachably fixed to the distal end of the lateral construction device main body 2 configured as described above. As shown in FIG. 2, the cutter head 2 has a cylindrical portion 20 formed to have an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the lateral resistance construction device main body 2, and is provided on a front surface of the cylindrical portion 20. A first cutter spoke portion 21 provided and a second cutter spoke portion 22 provided on the front surface of the tubular portion 20 are provided. Both ends of the first and second cutter spoke portions 21 and 22 are welded to the tip of the tubular portion 20 to partially close an opening formed at the tip of the tubular portion 20. . Then, the first cutter spoke portion 21 and the second cutter spoke portion 22 are integrated in an X-shape (not crossing) in a front view. Therefore, two large fan-shaped openings 23 and 24 and two small fan-shaped openings 25 and 26 are provided in front of the cutter head 3.
[0024]
Gauge cutter bits 27 and 28 are provided at both ends of the first cutter spoke portion 21 so as to be rollable, respectively, and center cutters 29, 30, 31, 32 are provided between the gauge cutters 27 and 28. Are arranged to be rollable. Further, the second cutter spoke portion 22 is provided with inner cutters 33 and 34 so as to be rollable. Further, outer peripheral scraper teeth 35 and 36 are formed on the one end side surface and the other end side surface of the first cutter spoke portion 21, and the scraper teeth 37 and 36 are provided inside these outer peripheral scraper teeth 35 and 36. 38 are formed, and at both ends of the second cutter spoke portion 22, there are formed gravels crushing bits 39 and 40 and outer peripheral scraper teeth 41 and 42. Inside these outer peripheral scraper teeth 41 and 42, Scraper teeth 43 and 44 are formed. In addition, on the distal end surface of the tubular portion 20 and at the portion where the large openings 23 and 24 are formed, take-in bits 45 and 46 are formed. In this embodiment, the second cutter spoke portion 20 is provided with a humidification material inlet 47 for injecting humidification material into the ground to be excavated. It is connected to a mud material injection pipe (not shown).
[0025]
In addition, as shown in FIG. 1, the inner side of the inner side of the portion (center) where the first cutter spoke portion 21 and the second cutter spoke portion 22 constituting the cutter head 3 are integrated, as shown in FIG. One bearing 48 into which the other bearing portion 15a formed at the tip of the cone 15 is inserted is provided. The rear end of the cylindrical portion 20 that constitutes the cutter head 3 is detachably fixed to the front end of the outer cone 8 via a spacer 49 with bolts and nuts (not shown).
[0026]
Therefore, according to the lateral drag construction device 1 according to the above-described embodiment, when the drive motor 4 shown in FIG. 1 is rotationally driven, the internal gear 6, the outer cone 8, and the cutter head 3 that mesh with the gear 5 are rotationally driven. I do. The rotation of the cutter head 3 causes the gauge cutter bits 27 and 28, the center cutters 29, 30, 31, and 31 formed or arranged in the first cutter spoke portion 21 or the second cutter spoke portion 22 to be disposed. 32, the inner cutters 33 and 34, the outer peripheral scraper teeth 35 and 36, the scraper teeth 37 and 38, and the rubble crushing bits 39 and 40 excavate the ground, and when large gravel is mixed in the ground, The crushers are crushed by the gauge cutter bits 27, 28, the center cutters 29, 30, 31, 32, the inner cutters 33, 34 or the crushing bits 39, 40. At this time, even if the crushed gravels are not taken into the horizontal construction device main body 2 from the two small openings 25 and 26 shown in FIG. 2, they are taken inside from the two large openings 23 and 24. .
[0027]
The gravel thus taken into the interior of the horizontal construction device main body 2 reaches between the outer cone 8 and the inner cone 15 due to earth pressure, and the large gravel is rotated by the outer cone 8. By the force and the earth pressure, it is sandwiched between the inner cones 15 and further crushed, and the finely crushed gravel flows into the drainage pipe 11 from a not-shown drainage hole formed in the partition wall 12 and finally flows. Is discharged to the ground.
[0028]
Then, in this lateral resistance construction device, as shown in FIG. 3, a wall surface pressure gauge 50 according to the present invention is disposed in the lateral resistance construction device main body 2. The wall earth pressure gauge 50 measures the pressure received from the wall surface of the lateral resistance, and when the earth pressure of the wall surface is higher than a predetermined value, controls the earth pressure control valve 10 to open the air pinch valve, and The mud which has flowed into the construction apparatus main body 2 is discharged to the outside (ground) through a drain pipe, and when the wall earth pressure is lower than a predetermined value, the earth pressure control valve 10 is controlled to activate the air pinch valve. It is closed and stops discharging the mud which has flowed into the horizontal construction device main body 2.
[0029]
As shown in FIG. 3, the wall earth pressure gauge 50 has a first cylinder 51 formed as a through hole of the partition wall 12 in the lateral resistance construction device main body 2, and is capable of moving forward and backward in the first cylinder 51. And a first piston 52. The space between the inner surface of the first cylinder 51 and the outer periphery of the first piston 52 is sealed by a sealing member (O-ring) 53 provided on the outer periphery of the first piston 52.
[0030]
The front end surface 52a of the first piston 52 is substantially flush with the front surface of the partition wall 12 of the lateral resistance construction device main body 2, and serves as a pressure receiving surface that receives wall surface earth pressure.
[0031]
The wall surface pressure gauge 50 has a cavity 54 which is attached to the partition wall 12 and is formed continuously with the rear end of the first cylinder 51. The cavity 54 includes a ring-shaped member 55 fixed to the rear surface of the partition wall 12 around the first cylinder 51 and a disk-shaped lid member 56 that is fixed by being superposed on the ring-shaped member 55. have. The ring-shaped member 55 and the lid member 56 are fixed to the partition 12 by bolts 57 in a state where they are overlapped with each other. The main surface of the cover member 56 is opposed to the rear end surface of the first piston 52, and serves as a movement restricting member that restricts a stroke at which the first piston 52 can retreat to a certain distance.
[0032]
In the center of the lid member 56, a through hole 59 to which a relay joint 58 is attached is provided. The relay joint 58 is attached to the through hole 59 by screwing. A cylindrical portion 60 projects from the center of the lid member 56 toward the first piston 52 in correspondence with the through hole 59 to which the relay joint 58 is attached. The cylindrical portion 60 is fitted into a hollow portion 52 b in the first piston 52 from the rear side of the first piston 52. The space between the inner surface of the hollow portion 52b in the first piston 52 and the outer periphery of the cylindrical portion 60 is sealed by a sealing member (O-ring).
[0033]
The relay joint 58 is a hollow cylindrical member, and is provided with mounting screws (reference numerals are omitted) at both ends. One end of the relay joint 58 is attached to the through hole 59 at the center of the lid member 56 by screwing, and the other end of the relay joint 58 is attached to the first open end of the T-tube 61 by screwing. The T-tube 61 is a hollow member having three open ends, that is, a hollow tube formed into a T shape.
[0034]
Further, a second cylinder 63 described later is screwed into the second open end of the T-tube 61 via a relay joint 62, and the third open end of the T-tube 61 is The liquid contact part 67 of the pressure measuring means 66 described later is attached via the relay joints 64 and 65 by screwing. The inside of the second cylinder 63 is sealed by a second piston 69 described later.
[0035]
That is, in the cavity 54, the rear side of the first piston 52, the hollow joint 52 b in the first piston 52, the inside of the cylindrical portion 60 of the lid member 56, the relay joint 58, the T-tube 61, A sealed space extending to the relay joints 62, 64, 65, the second cylinder 63, the second piston 69, and the liquid contact part 67 of the pressure measuring means 66 is formed. Each of the relay joints 62, 64, and 65 is a cylindrical or bent tubular member.
[0036]
The closed space in the cavity 54 is filled with a pressure transmitting liquid 68. As the pressure transmitting liquid 68, a liquid whose volume change due to pressure is small is desirable, and an oil or the like is suitable. The pressure measuring means 66 is configured to convert the pressure applied to the liquid contact part 67 by the pressure transmitting liquid 68 into an electric signal, amplify the electric signal, and output the electric signal via a signal cable (not shown). That is, the pressure measuring means 66 measures the internal pressure of the space in the cavity 54 via the pressure transmitting liquid 68.
[0037]
The second cylinder 63 attached to the second opening end of the T-tube 61 is formed in a cylindrical shape, and communicates with the space in the cavity 54. In addition, a second piston 69 that can move forward and backward is provided in the second cylinder 63. The space between the inner surface of the second cylinder 63 and the outer surface of the second piston 69 is sealed by a sealing member (O-ring) 70 provided on the outer surface of the second piston 69. .
[0038]
A compression coil spring 71 serving as an elastic member that elastically urges the second piston 69 toward the space in the cavity 54 is accommodated in the second cylinder 63. One end of the compression coil spring 71 is in contact with the back surface of the second piston 69, and the other end is in contact with the lid 72 that closes the rear end of the second cylinder 63. In the second cylinder 63, there is provided a positioning step 73 serving as a position regulating member for regulating the movement of the second piston 69 toward the space in the cavity 54 at a predetermined position. That is, the second piston 69 is restricted from moving in a direction toward the space in the cavity 54 from a position where the peripheral edge portion abuts the positioning step 73.
[0039]
In a state where the second piston 69 has its peripheral edge abutting on the positioning step 73, the compression coil spring 71 is in a state of being compressed more than a natural state. It is pressed against the positioning step 73. The pressing force of the compression coil spring 71 in this state corresponds to a predetermined pressure value, that is, a rated load pressure (for example, 3 kgf / cm 2) in the pressure measuring unit 66.
[0040]
In the wall pressure meter 50 configured as described above, when a wall pressure is applied to the front end surface 52a of the first piston 52 as shown by an arrow P in FIG. It is measured. The ratio of the area of the front end surface 52a of the first piston 52 to the area of the rear surface of the first piston 52 facing the cavity 54 (hereinafter referred to as the "front-to-rear area ratio of the first piston 52") is determined by the wall surface pressure. ) Is equal to or less than the rated load pressure in the pressure measuring means 66, that is, when the value obtained by multiplying the wall surface pressure by the front-rear area ratio of the first piston 52 is equal to or less than the pressing force of the compression coil spring 71. The second piston 69 does not move from the position in contact with the positioning step 73.
[0041]
Then, when the value obtained by multiplying the wall surface earth pressure by the area ratio of the front and rear of the first piston 52 is larger than the rated load pressure in the pressure measuring means 66, as shown in FIG. The second piston 69 moves away from the positioning step 73 against the urging force of the compression coil spring 71, and is moved in a direction to increase the volume of the space in the cavity 54. In addition, an air hole 74 is provided in the lid 72 in which the rear end of the second cylinder 63 is closed so that the second piston 69 can move smoothly. By expanding the volume of the space in the cavity 54 in this way, the first piston 52 retreats toward the space in the cavity 54.
[0042]
When the first piston 52 retreats in this manner, the internal pressure of the space in the cavity 54 increases to a value obtained by multiplying the wall surface earth pressure by the ratio of the front and rear area of the first piston 52. The internal pressure of the space in the cavity 54 thus increased, the pressure due to the urging force of the compression coil spring 71, and the pressure measured by the pressure measuring unit 66 are all equal to each other and are in a balanced state.
[0043]
Then, when the wall surface earth pressure further increases and the value obtained by multiplying the wall surface earth pressure by the front-rear area ratio of the first piston 52 becomes the allowable load pressure (for example, 5 kgf / cm 2) in the pressure measuring means 66, FIG. As shown in (1), the compression coil spring 71 is further compressed, and the first piston 52 further retreats toward the space in the cavity 54. At this time, the rear end of the first piston 52 abuts on the lid member 56 serving as a movement restricting member, whereby the retraction of the first piston 52 is restricted, and the internal pressure of the space in the cavity 54 is further reduced. It is prevented from rising.
[0044]
That is, the value obtained by multiplying the wall surface earth pressure received by the front end surface 52a of the first piston 52 by the front-rear area ratio of the first piston 52 does not become larger than the allowable load pressure of the pressure measuring means 66. When the value obtained by multiplying the earth pressure of the wall surface again by the ratio of the front and rear area of the first piston 52 becomes lower than the allowable load pressure of the pressure measuring means 66, the compression coil spring 71 expands as shown in FIG. The piston 52 advances toward the wall surface. At this time, the value obtained by multiplying the wall surface earth pressure by the front-rear area ratio of the first piston 52, the internal pressure of the space in the cavity 54, the pressure by the urging force of the compression coil spring 71, and the pressure measured by the pressure measuring means 66 All have equal pressure.
[0045]
The above-described operation is realized by appropriately setting the spring constant of the compression coil spring 71 based on the value of the rated load pressure and the value of the allowable load pressure in the pressure measuring unit 66.
[0046]
In this wall surface pressure gauge 50, the elastic member may be a gas sealed in the second cylinder 63 by the second piston 69, that is, an air spring, instead of the above-described compression coil spring. Also in this case, the spring constant can be determined by the volume of the second cylinder 63 and the amount of gas to be filled.
[0047]
By the way, the structure of the wall surface pressure gauge 50 according to the present invention as described above can be modeled (schematically) as shown in FIG. 6, and further, as shown in FIG. The structure of the piston 52 can be modeled and expressed. Considering the structure modeled in this way, when the wall surface earth pressure is P1 (kgf / cm2) and the area of the front end face 52a where the first piston 52 receives the wall surface earth pressure P1 is A (cm2), the first The force which the piston 52 receives from the wall surface earth pressure P1 is shown as follows.
A ・ P1 (kgf)
[0048]
On the other hand, assuming that the internal pressure in the cavity 54 is P2 (kgf / cm2) and the area of the rear surface portion where the first piston 52 receives the internal pressure is B (cm2), the force that the first piston 52 receives from the internal pressure is as follows. As shown.
B ・ P2 (kgf)
[0049]
And since these forces are equal, they are expressed as follows:
A · P1 (kgf) = B · P2 (kgf)
P2 = (A / B) · P1 (kgf)
That is, the internal pressure P2 is (A / B) times the wall surface earth pressure P1.
[0050]
When the internal pressure P2 (kgf / cm2) is determined in this way, the second piston is driven by the principle of Pascal that "the closed stationary fluid transmits the pressure received at a part thereof to all parts without increasing or decreasing". The pressure received by the front surface of 69 and the pressure measuring means 66 is also the internal pressure P2 (kgf / cm2).
[0051]
Then, assuming that the area of the front surface of the second piston 69 is C (cm2), the force received by the second piston 69 from the internal pressure P2 is shown as follows.
C ・ P2 (kgf)
[0052]
Assuming that the urging force of the compression coil spring 71 at this time is f (kgf), the following is shown.
f = C · P2 = (AC / B) · P1 (kgf)
[0053]
That is, the urging force f (kgf) of the compression coil spring 71 is a value obtained by multiplying the wall surface earth pressure P1 (kgf / cm2) by (AC / B) (cm2).
[0054]
Here, since the pressure P2, which is the internal pressure, can also be expressed as P2 = f / C, in the above description, the pressure P2 is described as "pressure due to the urging force of the compression coil spring 71".
[0055]
From the above, the following can be said.
(1) The spring constant of the compression coil spring 71 (elastic member) is such that the resilient force f0 in the state of being housed in the second cylinder 63 (in a state where it has been compressed a predetermined distance from the natural state) is as follows. It can be determined to be. Here, P0 is a rated load pressure (for example, 3 kgf / cm2) in the pressure measuring means 66.
f = C · P0 (kgf)
(2) If the area C (cm 2) of the front surface of the second piston 69 is reduced, a spring with a low spring constant (weak force) can be used as the compression coil spring 71. (3) If the area A of the front end face 52a of the first piston 52 is made equal to the area B of the rear face part, the earth pressure P1 on the wall surface and the internal pressure P2 can always be made equal.
(4) If the area A of the front end face 52a of the first piston 52 is made smaller than the area B of the rear face part, the internal pressure P2 can be made lower than the wall earth pressure P1, so the upper limit of the wall earth pressure P1 that can be measured is limited. Can be higher. For example, if A is set to 1/2 of B using the pressure measuring means 66 having an allowable load pressure of 5 kgf / cm2, it is possible to measure up to 10 kgf / cm2 of the earth pressure on the wall, and A is set to 1/3 of B. For example, it can be measured up to a wall pressure of 15 kgf / cm2.
[0056]
The wall surface pressure gauge according to the present invention may have a structure in which the first piston 52 also serves as the second cylinder, as shown in FIG. In this case, the second piston 69 and the compression coil spring 71 serving as an elastic member are provided in a hollow portion inside the first piston 52.
[0057]
That is, the wall surface pressure gauge 50 includes a first cylinder 51 formed as a through hole of the partition wall 12 in the lateral resistance construction device main body 2, and a first piston movable in the first cylinder 51. 52. The space between the inner surface of the first cylinder 51 and the outer periphery of the first piston 52 is sealed by a sealing member (O-ring) 53 provided on the outer periphery of the first piston 52. In FIG. 8, the first piston 52 is composed of two parts (a cylindrical part and a lid-like part). However, as in the embodiment described above with reference to FIGS. The first piston 52 may be integrally formed. The front end surface 52a of the first piston 52 is substantially flush with the front surface of the partition wall 12 of the lateral resistance construction device main body 2, and serves as a pressure receiving surface that receives wall surface earth pressure.
[0058]
The wall surface pressure gauge 50 has a cavity 54 which is attached to the partition wall 12 and is formed continuously with the rear end of the first cylinder 51. The cavity 54 includes a ring-shaped member 55 fixed to the rear surface of the partition wall 12 around the first cylinder 51 and a disk-shaped lid member 56 that is fixed by being superposed on the ring-shaped member 55. have. The ring-shaped member 55 and the lid member 56 are fixed to the partition 12 by bolts 57 in a state where they are overlapped with each other. The main surface of the cover member 56 is opposed to the rear end surface of the first piston 52, and serves as a movement restricting member that restricts a stroke at which the first piston 52 can retreat to a certain distance.
[0059]
A through hole 59 is provided in the center of the lid member 56 to which the liquid contact part 67 of the pressure measuring means 66 is attached. The liquid contact part 67 of the pressure measuring means 66 is attached to the through hole 59 by screwing. That is, the cavity 54 forms a closed space from the space formed by the ring-shaped member 55 and the lid member 56 to the liquid contact part 67 of the pressure measuring means 66 on the rear side of the first piston 52. are doing.
[0060]
The closed space in the cavity 54 is filled with a pressure transmitting liquid 68. As the pressure transmitting liquid 68, a liquid whose volume change due to pressure is small is desirable, and an oil or the like is suitable.
[0061]
As described above, the pressure measuring means 66 converts the pressure applied by the pressure transmitting liquid 68 to the liquid contact part 67 into an electric signal, amplifies and outputs the electric signal. The internal pressure of the space in 54 is measured.
[0062]
The first piston 52, which also serves as the second cylinder, is formed in a cylindrical shape with the front end side closed and the rear end side opened, and has a hollow portion communicating with the space in the cavity 54. A second piston 69 is provided in the hollow portion of the first piston 52 so as to be able to advance and retreat. A sealing member (O-ring) 70 provided on the outer periphery of the second piston 69 seals the space between the inner surface of the hollow portion of the first piston 52 and the outer periphery of the second piston 69. Have been.
[0063]
A compression coil spring 71 serving as an elastic member that elastically urges the second piston 69 toward the space in the cavity 54 is accommodated in the hollow portion of the first piston 52. The compression coil spring 71 has one end in contact with the back surface of the second piston 69 and the other end in contact with a lid-like component that closes the front end of the hollow portion of the first piston 52. I have. In the hollow portion of the first piston 52, there is provided a positioning step 73 serving as a position regulating member for regulating the movement of the second piston 69 toward the space in the cavity 54 at a predetermined position. In other words, the movement of the second piston 69 in the direction toward the space in the cavity 54 is restricted from the position where the peripheral edge abuts on the positioning step 73.
[0064]
In a state in which the second piston 69 has its peripheral portion in contact with the positioning step 73, the compression coil spring 71 is in a more compressed state than the natural state, and the second piston 69 is moved to the positioning step. 73. The pressing force of the compression coil spring 71 in this state corresponds to a predetermined pressure value, that is, a rated load pressure (for example, 3 kgf / cm 2) in the pressure measuring unit 66. In the wall earth pressure gauge 50 configured as described above, when a wall earth pressure is applied to the front end surface 52a of the first piston 52 as shown by an arrow P in FIG. Measured. When the value obtained by multiplying the wall surface earth pressure by the front-rear area ratio of the first piston 52 is equal to or less than the rated load pressure in the pressure measuring means 66, that is, the wall surface earth pressure is multiplied by the front-rear area ratio of the first piston 52. When the value obtained is equal to or less than the pressing force of the compression coil spring 71, the second piston 69 does not move from the position in contact with the positioning step 73.
[0065]
If the value obtained by multiplying the wall surface earth pressure by the front-rear area ratio of the first piston 52 is larger than the rated load pressure in the pressure measuring means 66, as shown in FIG. The second piston 69 moves away from the positioning step 73 against the urging force of the compression coil spring 71, and is moved in a direction to increase the volume of the space in the cavity 54. By expanding the volume of the space in the cavity 54 in this way, the first piston 52 retreats toward the space in the cavity 54.
[0066]
When the first piston 52 retreats in this manner, the internal pressure of the space in the cavity 54 increases to a value obtained by multiplying the wall surface earth pressure by the ratio of the front and rear area of the first piston 52. The internal pressure of the space in the cavity 54 thus increased, the pressure due to the urging force of the compression coil spring 71, and the pressure measured by the pressure measuring means 66 are all equal to each other, and are in a balanced state.
[0067]
Further, when the earth pressure on the wall surface is further increased and the value obtained by multiplying the earth pressure on the wall surface by the front-rear area ratio of the first piston 52 becomes an allowable load pressure (for example, 5 kgf / cm 2) in the pressure measuring means 66, FIG. As shown in FIG. 10, the compression coil spring 71 is further compressed, and the first piston 52 is further retracted toward the space in the cavity 54. At this time, the rear end of the first piston 52 abuts on the lid member 56 serving as a movement restricting member, whereby the retraction of the first piston 52 is restricted, and the internal pressure of the space in the cavity 54 is further reduced. It is prevented from rising.
[0068]
That is, the value obtained by multiplying the wall surface earth pressure received by the front end surface 52a of the first piston 52 by the front-rear area ratio of the first piston 52 does not become larger than the allowable load pressure of the pressure measuring means 66. When the wall surface earth pressure becomes lower than the allowable load pressure of the pressure measuring means 66 again, as shown in FIG. 9, the compression coil spring 71 extends, and the first piston 52 advances toward the wall surface. Then, at this time, the value obtained by multiplying the wall surface earth pressure by the front-rear area ratio of the first piston 52, the internal pressure of the space in the cavity 54, the pressure by the urging force of the compression coil spring 71, and the pressure measured by the pressure measuring means 66 Are all equal pressures.
[0069]
Even in the wall earth pressure gauge 50 having such a configuration, the above-described operation appropriately determines the spring constant of the compression coil spring 71 based on the value of the rated load pressure and the value of the allowable load pressure in the pressure measuring unit 66. This is achieved by:
[0070]
Also in this wall surface pressure gauge 50, the elastic member is not a compression coil spring as described above, but a gas sealed in the hollow portion of the first piston 52 by the second piston 69, that is, an air spring. It may be. Also in this case, the spring constant can be determined by the volume in the hollow portion of the first piston 52 and the amount of gas to be sealed.
[0071]
Note that, as described above, the wall surface pressure gauge according to the present invention is not limited to being used by being built in the lateral resistance construction apparatus main body 2, but can be used as a pressure gauge in various applications. In this case, the first cylinder 51 is provided on the outer casing wall of the pressure gauge main body instead of the partition wall 12 in the above-described lateral resistance construction device main body 2, thereby being configured as a single pressure gauge. Can be.
[0072]
【The invention's effect】
As is clear from the above description of the embodiment of the present invention, according to the wall surface pressure gauge according to the first invention (the invention according to claim 1) and the second invention (the invention according to claim 2), When the wall surface earth pressure is larger than a predetermined pressure value, the second piston is moved by the internal pressure of the space in the cavity in a direction to expand the volume of the space in the cavity against the urging force of the elastic member, Since the first piston retreats toward the space in the cavity and the retraction of the first piston is regulated by the movement regulating member, the internal pressure of the space in the cavity is prevented from further increasing. In addition, there is no possibility that the pressure measuring means is overloaded.
[0073]
That is, the present invention can provide a wall surface pressure gauge that is prevented from being damaged by overload by preventing a pressure exceeding an allowable load pressure from being applied.
[0074]
In the wall earth pressure gauge according to the present invention, as in the third invention (invention of claim 3) and the fourth invention (invention of claim 4), the elastic member is a compression coil spring or The gas may be sealed in the second cylinder by the second piston.
[0075]
Further, in the cross shaft construction apparatus with the wall earth pressure gauge according to the fifth invention (the invention according to claim 5), in the wall earth pressure meter, when the wall earth pressure is larger than a predetermined pressure value, the inside of the cavity is not changed. Due to the internal pressure of the space, the second piston is moved in a direction of expanding the volume of the space in the cavity against the urging force of the elastic member, and the first piston retreats toward the space in the cavity. Since the retraction of the first piston is restricted by the movement restricting member, the internal pressure of the space in the cavity is prevented from further increasing, so that there is no possibility that the pressure measuring means is overloaded.
[0076]
That is, the present invention can provide a cross shaft construction apparatus with a wall earth pressure gauge provided with a wall earth pressure gauge that is prevented from being damaged by overload by preventing a pressure exceeding an allowable load pressure from being applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a lateral resistance construction device with a wall earth pressure gauge according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a cutter head of the horizontal construction device with a wall surface pressure gauge.
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a wall surface pressure gauge according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the wall surface earth pressure exceeds the rated load pressure in the wall surface pressure meter shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where the wall surface earth pressure exceeds the allowable load pressure in the wall surface earth pressure meter shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a model of the structure of the wall surface pressure gauge shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a further modeled structure of the wall surface pressure gauge shown in FIG. 3;
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a wall surface pressure gauge according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a state where the wall surface earth pressure exceeds the rated load pressure in the wall surface pressure meter shown in FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state where the wall earth pressure exceeds the allowable load pressure in the wall earth pressure gauge shown in FIG.
FIG. 11 is a side view showing a configuration of a conventional wall earth pressure gauge.
[Explanation of symbols]
1 Horizontal construction equipment
2 Horizontal construction equipment main body
3 cutter head
4 Drive motor
10 Earth pressure control valve
12 partition
50 Wall pressure gauge
51 First cylinder
52 First piston
54 cavities
56 Lid member
63 Second cylinder
66 Pressure measuring means
68 Pressure transfer fluid
69 Second piston
71 Compression coil spring
73 Positioning step

Claims

A first cylinder;
A first piston capable of moving back and forth in the first cylinder;
A movement restricting member that restricts a stroke at which the first piston can retreat to a certain distance;
A cavity formed continuously with the rear end of the first cylinder and forming a sealed space behind the first piston;
A pressure transmitting liquid filled in the space in the cavity,
Through the pressure transmitting liquid, pressure measuring means for measuring the internal pressure of the space in the cavity,
A second cylinder communicating with the space in the cavity;
A second piston capable of moving back and forth in the second cylinder;
An elastic member that elastically biases the second piston toward a space in the cavity;
A position regulating member for regulating the movement of the second piston toward the space in the cavity at a predetermined position,
The wall surface earth pressure received by the first piston at the front end is measured by the pressure measuring means, and when the wall surface earth pressure is larger than a predetermined pressure value, the internal pressure of the space in the cavity is When the second piston is moved in a direction to increase the volume of the space in the cavity against the urging force of the elastic member, the first piston retreats toward the space in the cavity. A wall earth pressure meter, wherein the retraction of the first piston is regulated by the movement regulating member, so that the internal pressure of the space in the cavity is prevented from further increasing.

The first piston also serves as the second cylinder, and the second piston and the elastic member are provided in a hollow portion in the first piston. Item 7. A wall surface pressure gauge according to Item 1.

The wall surface pressure gauge according to claim 1 or 2, wherein the elastic member is a compression coil spring.

3. The wall earth pressure gauge according to claim 1, wherein the elastic member is a gas sealed in the second cylinder by the second piston. 4.

A body portion formed on the tip side with a cutter head that is rotated by a drive motor and excavates earth and sand,
A wall earth pressure gauge housed in the main body,
The wall surface pressure gauge includes a first cylinder formed as a through hole of a partition wall in the main body located behind the cutter head, a first piston movable in and out of the first cylinder, A movement restricting member that restricts a stroke at which the first piston can retreat to a predetermined distance; and a movement restricting member that is attached to the partition and is connected to a rear end of the first cylinder and is provided on a rear side of the first piston. A cavity forming a closed space, a pressure transmitting liquid filled in the space in the cavity, pressure measuring means for measuring an internal pressure of the space in the cavity through the pressure transmitting liquid, A second cylinder communicating with the space, a second piston movable in and out of the second cylinder, and moving the second piston toward the space in the cavity. An elastic member elastically urging Te, is configured to move toward the space within the cavity of the second piston and a position regulating member for regulating a predetermined position,
The wall surface earth pressure received by the first piston at the front end is measured by the pressure measuring means, and when the wall surface earth pressure is larger than a predetermined pressure value, the internal pressure of the space in the cavity is When the second piston is moved in a direction to increase the volume of the space in the cavity against the urging force of the elastic member, the first piston retreats toward the space in the cavity. A cross shaft construction device with a wall earth pressure gauge, wherein the retraction of the first piston is regulated by the movement regulating member, so that the internal pressure of the space in the cavity is prevented from further increasing.