JP2005200967A - Variable cross-section shield machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、掘削土中にて機幅を拡縮できる可変断面シールド掘進機に関するものである。 The present invention relates to a variable cross-section shield machine capable of expanding and reducing the machine width in excavated soil.
トンネル内に非常帯やランプ帯等の拡幅部を形成する場合、トンネル幅を部分的に広げる必要がある。このようなトンネルを構築する場合、一般的に走行帯に拡幅部の幅を加味した大径のシールド掘進機で大径トンネルを構築したのち、この大径トンネル内に走行帯部分と非常帯部分等とを構築する方法が用いられている。この方法によれば確実に所望のトンネルを構築することができる。しかしながら、余計な土砂まで掘削することになるため、トンネルの構築コストが高くなるという問題があった。そこで、土砂を余計に掘削しなくとも拡幅部付きのトンネルを構築できるシールド掘進機の出現が待望されており、これまでに種々のシールド掘進機が案出されている。 When a widened portion such as an emergency belt or a lamp belt is formed in the tunnel, it is necessary to partially widen the tunnel width. When constructing such a tunnel, generally, after constructing a large-diameter tunnel with a large-diameter shield machine that incorporates the width of the widened portion in the traveling zone, the traveling zone part and emergency zone part in this large-diameter tunnel And so on. According to this method, a desired tunnel can be reliably constructed. However, there is a problem that the construction cost of the tunnel becomes high because it is excavated to the extra earth and sand. Therefore, the emergence of a shield machine capable of constructing a tunnel with a widened portion without excessive excavation of earth and sand is awaited, and various shield machines have been devised so far.
例えば、図9に示すように、特許文献1には、シールドフレーム40を機幅に沿って2分割した分割シールドフレーム41、42を形成し、これら分割シールドフレーム41、42を互いに機幅方向にスライド自在に設けて構成した可変断面シールド掘進機43が開示されている。この可変断面シールド掘進機43は、分割シールドフレーム41、42を鉛直方向の土圧に対して水平方向に拡幅移動させることで機幅を拡縮して拡幅部を構築できるようになっている。
For example, as shown in FIG. 9, in
また、図10に示すように、シールドフレーム45を機幅に沿って3分割して、これら分割シールドフレーム46、47、48同士を互いに機幅方向にスライド自在に設けて構成した可変断面シールド掘進機49も開示されている。この可変断面シールド掘進機49は、両側の分割シールドフレーム46、48を水平方向に拡幅移動させることで機幅を拡縮できるようになっている。
In addition, as shown in FIG. 10, the
また、特許文献2及び3においても、同様にシールドフレームを機幅に沿って分割し、分割されたシールドフレーム相互を機幅方向乃至直交する方向に移動させて掘削断面を拡幅する可変断面シールド掘進機が開示されている。
Also in
従来の可変断面シールド掘進機43、49にあっては前述した通り、機長に直交する機幅方向に沿ってシールドフレーム40、45が分割され、分割シールドフレーム41、42(または分割シールドフレーム46、47、48)をそれぞれ端縁部50、51(または端延部52、53、54)を重ね合わせて機幅方向に摺動移動させることにより、掘削断面を可変に拡幅することになる。そこで、各分割シールドフレーム41、42(または分割シールドフレーム46、47、48)は鉛直方向の土圧を支承しながら水平方向に拡幅移動することになり、これら土圧を充分支承して耐え得る強度が構造上求められコスト高になる。
In the conventional variable
また、各分割シールドフレーム41、42(または分割シールドフレーム46、47、48)は鉛直方向の土圧を受けながら水平方向に拡幅移動させることになるために、その機幅移動手段が大きな負荷に充分耐える機構を採用しなければならない課題を有している。
Further, since each of the divided
更に、分割シールドフレーム41、42の重ね合わせが少なくとも上下になるため、それぞれの重ね合わせに応じて土砂水用のシールが必要になり、複雑なシール構造が求められることになっていた。
Furthermore, since the overlapping of the divided
また、図9に示す可変断面シールド掘進機43にあっては、分割シールドフレーム41、42のいずれか一方にエレクタ等の駆動機器を設けることになるために、分割シールドフレーム41、42を相対移動させて拡幅すると、それぞれの機器が片側に偏心してしまうという問題があった。
In the variable
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、簡易な構造で容易に拡幅でき、シール構造を簡単にできる可変断面シールド掘進機を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a variable cross-section shield machine capable of solving the above-described problems, easily widening with a simple structure, and simplifying a seal structure.
上記目的を達成するために本発明は、カッタ等の機器を支持する内殻シールドフレームと、該内殻シールドフレームの頂部に、その基端部が枢支されると共に、他端部が自由端となって内殻シールドフレームの底部に移動自在に摺接され、内殻シールドフレームの外側部を覆う外殻シールドフレームと、該外殻シールドフレームを内殻シールドフレームの径方向外方に拡幅移動させるための拡幅手段とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an inner shell shield frame that supports a device such as a cutter, a base end portion of which is pivotally supported on the top portion of the inner shell shield frame, and the other end portion is a free end. The outer shell shield frame is slidably contacted to the bottom of the inner shell shield frame and covers the outer portion of the inner shell shield frame, and the outer shell shield frame is widened outward in the radial direction of the inner shell shield frame. And a widening means for making it happen.
上記内殻シールドフレームの底部は、上記外殻シールドフレームの枢支軸を中心とする円弧状に形成されるとよい。 The bottom portion of the inner shell shield frame may be formed in an arc shape centering on the pivot shaft of the outer shell shield frame.
そして、上記外殻シールドフレームを、上記内殻シールドフレームの頂部に一対両開きに枢支するとよい。 And it is good to pivotally support the said outer shell shield frame on the top part of the said inner shell shield frame by a pair of double doors.
また、カッタ等の機器を支持する内殻シールドフレームと、該内殻シールドフレームの頂部に、その基端部が枢支されて他端部を自由端とし、内殻シールドフレームの外側部を覆う外殻シールドフレームと、該外殻シールドフレームを内殻シールドフレームの径方向外方に拡幅移動させるための拡幅手段とを備えた可変断面シールド掘進機であって、上記内殻シールドフレームの頂部に上記外殻シールドフレームを一対両開きに枢支し、上記他端部を摺接移動自在にしたものである。 Also, an inner shell shield frame that supports a device such as a cutter, and a base end portion of the inner shell shield frame is pivotally supported on the top of the inner shell shield frame so that the other end portion is a free end and covers an outer portion of the inner shell shield frame. A variable cross-section shield machine having an outer shell shield frame and a widening means for widening and moving the outer shell shield frame radially outward of the inner shell shield frame. The outer shield frame is pivotally supported by a pair of double doors, and the other end is slidably movable.
上記内殻シールドフレームの頂部と底部とにシールドジャッキをそれぞれ設け、上記外殻シールドフレームに複数のシールドジャッキを設けるとよい。 A shield jack may be provided on each of the top and bottom portions of the inner shell shield frame, and a plurality of shield jacks may be provided on the outer shell shield frame.
また、上記外殻シールドフレームに、シールドジャッキを設けると共に該シールドジャッキの推進力を上記内殻シールドフレームに伝える推力伝達部を設けるとよい。 In addition, a shield jack may be provided on the outer shell shield frame, and a thrust transmission unit that transmits the propulsion force of the shield jack to the inner shell shield frame may be provided.
本発明によれば、簡易な構造で容易に拡幅でき、シール構造を簡単にできる。 According to the present invention, widening can be easily performed with a simple structure, and a sealing structure can be simplified.
図1は、本発明の特徴部分を表す可変断面シールド掘進機の正面断面図であり、図2は同可変断面シールド掘進機の平面断面図である。また、図3は同可変断面シールド掘進機を機軸上で切断した側面断面図であり、図4は同可変断面シールド掘進機の正面図である。 FIG. 1 is a front cross-sectional view of a variable cross-section shield machine showing a characteristic part of the present invention, and FIG. 2 is a plan cross-sectional view of the variable cross-section shield machine. FIG. 3 is a side sectional view of the variable cross-section shield machine cut along the axis, and FIG. 4 is a front view of the variable cross-section shield machine.
図1及び図2に示すように、可変断面シールド掘進機1は、カッタ2等の機器を支持する内殻シールドフレーム3と、内殻シールドフレーム3の頂部4に、その基端部5が枢支されると共に、他端部6が自由端となって内殻シールドフレーム3の底部7に重なり合って移動自在に摺接され、内殻シールドフレーム3の外側部8を覆う外殻シールドフレーム9と、外殻シールドフレーム9を内殻シールドフレーム3の径方向外方に拡幅移動させるための拡幅手段10とを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the variable
図2及び図3に示すように、内殻シールドフレーム3は、機体前面を区画する隔壁11と、隔壁11に後方へ延びて設けられ、エレクタ12等の機器を取り付けるための支持胴部13と、隔壁11に後方へ延びて設けられ、外殻シールドフレーム9に摺接される底部7とを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the inner
隔壁11は、シールド断面を最も小さくしたときの断面形状に形成されており、非円形の形状に形成されている。また、隔壁11には、掘進方向前方の地山を掘削するためのカッタ2が設けられている。カッタ2は偏心軸14を介して隔壁11に設けられており、偏心軸14が回転されることで揺動されるようになっている。図2及び図4に示すように、カッタ2は、偏心軸14に取り付けられるメインカッタ15と、メインカッタ15の外周上部に枢支軸16を介して一対両開きに枢支されメインカッタ15の前方に重ねて配置される拡幅カッタ17と、拡幅カッタ17を枢支軸16回り回動させるカッタ拡縮手段(図示せず)とを備えて構成されている。メインカッタ15は、拡幅カッタ17を揺動自在に支持するフレームとしての機能と、拡幅カッタ17を両側に揺動させたときに機体中央の土砂を掘削するカッタとしての機能とを併せ持つ。拡幅カッタ17は、メインカッタ15を左右半割に分割した形状に形成されており、拡幅カッタ17をそれぞれ機幅方向へ回動させることでカッタ2全体の形状をシールド断面の相似形に変形できるように構成されている。
The
図2及び図4に示すように、支持胴部13は、機軸方向に所定の長さを有したリング状に形成され、隔壁11の掘進方向背面にその外周に沿って設けられ後述する外殻シールドフレーム9の推力伝達部18から推力を受ける推力受部19と、推力受部19の後端に設けられエレクタ12等の機器を取り付けると共に後述する拡幅手段10を取り付けるための機器取付部20とを備えて構成されている。推力受部19は、後端に推力伝達部18に当接される受面21を有する。機器取付部20は、推力受部19の後端に同軸上に設けられ環状に形成された環状部22と、環状部22内に起立して設けられた柱状部23とを備える。環状部22は、推力受部19より小径に形成されており、後端にエレクタ12を取り付けられている。柱状部23は、機体中央に配置されており、両側に外殻シールドフレーム9を径方向外方へ移動させるための拡幅手段10を備えている。具体的には、拡幅手段10は、拡幅用ジャッキ24からなり、一端を柱状部23に回動自在に軸支され、他端を後述する外殻シールドフレーム9に同様に回動自在に軸支されている。拡幅用ジャッキ24は油圧ジャッキからなり、内殻シールドフレーム3の柱状部23と外殻シールドフレーム9との間に図1に示すように複数設けられている。図1及び図3に示すように、底部7は、支持胴部13の下端に設けられており、外殻シールドフレーム9の枢支軸25を中心とする円弧状に形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
また、内殻シールドフレーム3の頂部4と底部7とには第1推進シールドジャッキ26がそれぞれ複数本ずつ設けられている。これらの第1推進シールドジャッキ26は、推進力を発生する機能の他、後述する外殻シールドフレーム9を回動させるときに可変断面シールド掘進機1の姿勢を保持する機能を有する。すなわち、第1推進シールドジャッキ26は、後述する外殻シールドフレーム9の第2推進シールドジャッキ27が全て縮退されたとき、伸長した状態で突っ張ることにより可変断面シールド掘進機1が土圧に屈して後退するのを防ぎつつ機体のバランスを保つようになっている。
A plurality of first
図1及び図2に示すように、外殻シールドフレーム9は、内殻シールドフレーム3の外周部8を覆うように略断面円弧状に形成されており、内殻シールドフレーム3の頂部4に一対両開きに枢支されている。また、外殻シールドフレーム9の前部には、径方向内側へ延びて隔壁11の前面に摺接される鍔部28が形成されており、隔壁11と外殻シールドフレーム9との間をシールするように構成されている。またさらに、外殻シールドフレーム9には、第2推進シールドジャッキ27が所定間隔を隔てて複数設けられると共に、第2推進シールドジャッキ27の推進力を内殻シールドフレーム3に伝えるための推力伝達部18が設けられている。推力伝達部18は、外殻シールドフレーム9の内周部に径方向内側へ突出する突起を形成してなるものであり、内殻シールドフレーム3の推力受部19に後方から当接されるようになっている。そして特に推力伝達部18は、内殻シールドフレーム3の略全周に均等に推力を伝えられるように正面視円弧状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the outer
そして、内殻シールドフレーム3の底部7とそれぞれの外殻シールドフレーム9の他端部6との間には、図示しないシールが設けられており、機内に土砂や泥水等が浸入しないようになっている。
A seal (not shown) is provided between the bottom 7 of the inner
次に本実施の形態の作用を述べる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
走行帯のみの通常幅のトンネルを構築する場合、図5及び図6に示すように、拡幅用ジャッキ24を縮退させて機幅を縮めると共に、図7に示すように拡幅カッタ17を機幅方向内側へ寄せてカッタを縮め、可変断面シールド掘進機1を掘進させる。このとき、可変断面シールド掘進機1の地山側となる前端は隔壁11で区画されると共に、隔壁11と外殻シールドフレーム9の鍔部28は液密に摺接されており、外殻シールドフレーム9の自由端は内殻シールドフレーム3の底部7にシールを介して液密に重ね合わされている。このため、機内に土砂等が浸入することはない。また特に、外殻シールドフレーム9の自由端は内殻シールドフレーム3の底部7に液密に重ね合わされていればよく、鉛直方向の土圧は内殻シールドフレーム3が受けて支承するため、極めて簡易な構造となっている。
In the case of constructing a normal-width tunnel having only a traveling zone, as shown in FIGS. 5 and 6, the widening
可変断面シールド掘進機1の掘進は、一般的なシールドと同様であり、それぞれの推進シールドジャッキ26、27を伸長させて推力を発生させながら、カッタ2を揺動させて掘進方向前方の地山を掘削することでなされる。第2推進シールドジャッキ27から外殻シールドフレーム9に伝わった推力は、推力伝達部18を介して内殻シールドフレーム3の推力受部19に伝わり、隔壁11を介してカッタ2に伝わる。
The excavation of the variable
そして、可変断面シールド掘進機1が非常帯等の拡幅部を構築すべき位置まで掘進したら、拡幅カッタ17をそれぞれ機幅方向外側へ突出させて掘削幅を拡大しながら、拡幅用ジャッキ24を伸長させる。外殻シールドフレーム9は、それぞれ自由端を内殻シールドフレーム3の底部7に摺接させると共に鍔部28を隔壁11に摺接させながら機幅方向外側即ち径方向外方へ回動され、図1及び図2に示すように機体が拡幅される。よって、外殻シールドフレーム9を回動させても機体に隙間が空くことはなく、機内に土砂等が浸入することはない。
When the variable
さらにこのとき、鉛直方向の土圧を内殻シールドフレーム3が主に受けて支承し、外殻シールドフレーム9は拡幅方向に移動するに応じて鉛直方向の土圧を受けることになり、移動する外殻シールドフレーム9に作用する土圧は低減される。内殻シールドフレーム3の頂部4で外殻シールドフレーム9は枢支され、この枢支軸25を支点として外殻シールドフレーム9を揺動させて拡幅移動させることになるので比較的小さな駆動力で容易に外殻シールドフレーム9を回動乃至揺動させることができる。
Further, at this time, the inner
また、内殻シールドフレーム3は拡幅時に水平方向等に移動することはなく保持されることになるので、エレクタ12等の機器は即ち可動しない内殻シールドフレーム3内に取り付けられていることになり、所謂一側への偏心が起こらず、且つ安定した状態で安全に支持されることになる。拡幅掘削のための内殻シールドフレーム3が可動することがないことにより、従って、拡幅掘削作業と掘進掘削作業とが並行してなし得ることからこの種拡幅作業を可及的に効率を高めることができる。またさらに、第2推進シールドジャッキ27は外殻シールドフレーム9と共に移動するため、常にセグメント29の延長線上に位置され、セグメント29を容易に押すことができる。
Further, since the inner
可変断面シールド掘進機1を元の小さな幅に戻すときは、拡幅カッタ17をそれぞれ機幅方向内側に引っ込めて、拡幅用ジャッキ24を縮退させる。
When returning the variable
このように、カッタ2等の機器を支持する内殻シールドフレーム3と、内殻シールドフレーム3の頂部4乃至上縁部に、その基端部5が枢支されると共に、他端部6が自由端となって内殻シールドフレーム3の底部7に重ね合わされて移動自在に摺接され、内殻シールドフレーム3の外側部8を覆う外殻シールドフレーム9と、外殻シールドフレーム9を内殻シールドフレーム3の径方向外方に拡幅移動させるための拡幅手段10とを備えて可変断面シールド掘進機1を構成したため、鉛直方向の土圧を内殻シールドフレーム3で支承しながら外殻シールドフレーム9を拡幅移動させることができる。このため、機体構造を簡易に達成することができ、且つ、作業も容易になし得る。さらに、枢支軸25の周囲はシールすべき範囲が比較的小さいため、内殻シールドフレーム3の底部7と外殻シールドフレーム9との間を確実にシールすればよく、シール箇所を少なくすることができ、且つシール構造を簡単なものにできる。
In this manner, the inner
また、内殻シールドフレーム3の底部7を、枢支軸25を中心とする円弧状に形成したため、外殻シールドフレーム9を回動させても常に他端部6を内殻シールドフレーム3に密着させておくことができ、外殻シールドフレーム9が土圧で撓むのを防ぐことができる。このため、機体構造を簡易にでき、安全確実に拡幅作業がなし得る。
Further, since the bottom portion 7 of the inner
またさらに、外殻シールドフレーム9を、内殻シールドフレーム3の頂部4に一対両開きに枢支したため、簡単な構造でより大きく拡幅することができ、可変断面シールド掘進機1を拡幅させたとき内殻シールドフレーム3をさらに確実に機軸上に保つことができる。
Furthermore, since the outer
そして、内殻シールドフレーム3の頂部4と底部7とに第1推進シールドジャッキ26をそれぞれ設け、外殻シールドフレーム9に複数の第2推進シールドジャッキ27を所定間隔を隔てて設けたため、第1推進シールドジャッキ26で反力を取りながら第2推進シールドジャッキ27を縮退させて外殻シールドフレーム9を回動させることができ、可変断面シールド掘進機1を掘削土中で安全確実に拡幅作業することができる。
Since the first
また、外殻シールドフレーム9に、第2推進シールドジャッキ27を設けると共に第2推進シールドジャッキ27の推進力を内殻シールドフレーム3に伝える推力伝達部18を設けたため、簡易な構造で容易に推進力を内殻シールドフレーム3に伝えることができる。
Further, since the outer
なお、拡幅手段10は油圧ジャッキからなるものとしたが、これに限るものではなく、例えば、ネジ式のジャッキであってもよく、他のタイプのジャッキであってもよい。 In addition, although the widening means 10 shall consist of hydraulic jacks, it is not restricted to this, For example, a screw-type jack may be sufficient and another type jack may be sufficient.
可変断面シールド掘進機1の断面形状は非円形であればよいが、図1及び図5に示すような馬蹄形にすると土圧に対する強度を得やすい。
Although the cross-sectional shape of the variable
次に他の実施の形態について述べる。 Next, another embodiment will be described.
図9に示す可変断面シールド掘進機30は、上述の可変断面シールド掘進機1の外殻シールドフレーム9に変更を加えたものである。上述と同様の構成については同符号を付し説明を省く。
The variable
外殻シールドフレーム9、31は、内殻シールドフレーム3の頂部4に一対両開きに枢支されており、左右非対称に形成されている。内殻シールドフレーム3の一側を覆う第1外殻シールドフレーム9は、上述の可変断面シールド掘進機1と同様に他端部6を内殻シールドフレーム3の底部7に摺接するように形状を決定されている。他方、内殻シールドフレーム3の他側を覆う第2外殻シールドフレーム31は、他端部6を第1外殻シールドフレーム9の外周に摺接するように形状を決定されている。すなわち、第1外殻シールドフレーム9と第2外殻シールドフレーム31とは、他端部6同士を摺接自在に重ね合わされている。
The outer shell shield frames 9 and 31 are pivotally supported on the
また、第1外殻シールドフレーム9の他端部6と第2外殻シールドフレーム31の他端部6との間にはシール(図示せず)が設けられており、機内に土砂等が浸入しないようになっている。
In addition, a seal (not shown) is provided between the
このように、外殻シールドフレーム9、31の他端部6同士を摺接移動自在に重ね合わせても、鉛直方向の土圧を内殻シールドフレーム3で支承しながら外殻シールドフレーム9、31を拡幅移動させることができ、機体構造を簡易にでき、拡幅作業を安全確実になし得る。また、上述の実施の形態では内殻シールドフレーム3の底部7と、一対の外殻シールドフレーム9との間をそれぞれシールするのに対し、本実施の形態では一対の外殻シールドフレーム9、31間をシールするだけでよく、シール構造を更に簡単にできる。
In this way, even when the
1 可変断面シールド掘進機
2 カッタ
3 内殻シールドフレーム
4 頂部
5 基端部
6 他端部
7 底部
8 外側部
9 外殻シールドフレーム
10 拡幅手段
18 推力伝達部
25 枢支軸
26 第1推進シールドジャッキ(シールドジャッキ)
27 第2推進シールドジャッキ(シールドジャッキ)
30 可変断面シールド掘進機
31 外殻シールドフレーム
DESCRIPTION OF
27 Second propulsion shield jack (shield jack)
30 Variable
Claims (6)
The variable cross-section shield machine according to any one of claims 1 to 5, wherein a shield jack is provided on the outer shell shield frame, and a thrust transmission portion is provided to transmit a propulsion force of the shield jack to the inner shield frame.
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