JP2006219979A - Tunnel excavator for forming piping - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地中にトンネルを掘削しながら管体を埋設することによって管路を形成したのち、該管路内を通じて後方に撤去、回収可能にした管路形成用トンネル掘削機に関するものである。 The present invention relates to a tunnel excavating machine for forming a pipeline, in which a pipeline is formed by burying a pipe while excavating a tunnel in the ground, and then removed and recovered through the pipeline. .
地中に管路を形成するためのシールド工事においては、発進立坑側からトンネル掘削機を到達立坑に向かって掘進させ、一定長のトンネルを掘削する毎に該トンネル掘削機に後続させて一定長の埋設管を順次、継ぎ足すことにより管路を形成しており、到達立坑に達したトンネル掘削機は、通常、該到達立坑内から地上に回収しているが、到達立坑が既設のマンホール等の狭隘な立坑である場合、或いは、到達立坑が設けられない場合や、2基のトンネル掘削機を地中でドッキングさせる場合のように到達立坑を設けない場合には、到達側からトンネル掘削機を取り出すことができない。 In shield construction to form a pipeline in the ground, the tunnel excavator is excavated from the start shaft side toward the arrival shaft, and every time a fixed length tunnel is excavated, the tunnel excavator is followed by a fixed length. The tunnel excavator that has reached the reaching shaft is usually recovered from the inside of the reaching shaft, but the reaching shaft is already installed in the manhole, etc. If there is no narrow shaft, or if there is no final shaft, or if there are no vertical shafts, such as when two tunnel excavators are docked in the ground, the tunnel excavator from the arrival side Can not be taken out.
従って、掘削終了後にトンネル掘削機を解体して管路内を通じて発進立坑側に撤去、回収しなけれならず、その撤去、回収作業に著しい手間と労力を要するという問題点があった。特に、径が3000mm以下の小径の管路を形成するトンネル掘削機の場合には、狭い作業空間での撤去作業が極めて困難である。 Therefore, after excavation, the tunnel excavator must be disassembled and removed to the start shaft side through the pipe and recovered, and there is a problem that the removal and recovery work requires considerable labor and labor. In particular, in the case of a tunnel excavator that forms a small-diameter pipe having a diameter of 3000 mm or less, removal work in a narrow work space is extremely difficult.
このため、先頭の敷設管内にトンネル掘削機を挿入、固定しておき、先頭の施設管の開口端から前方に突設している該トンネル掘削機のカッタヘッドを回転させながら発進立坑側で施設管を押し進めることにより、トンネル掘削機を掘進させてトンネルを掘削すると共に、一定長のトンネルが掘削される毎に施設管を順次継ぎ足すことにより管路を形成し、次いで、掘削終了後には、カッタヘッドを施設管の内径よりも小径となるように縮小させると共に先頭の施設管に対するシールド掘削機の固定を解いたのち、シールド掘削機を解体することなく管路内を通じて発進立坑まで後退させ、発進立坑から地上側に回収することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記のように管路の形成工法によれば、施設管内に対する掘削機本体の固定手段として、スキンプレートに押圧ボルトを内外面間に亘って貫通させてスキンプレート外に突出した該押圧ボルト先端に取り付けている押止板を施設管の内面に圧着させてなり、この固定手段によって掘削機本体に作用する推進反力を支持させるようにしているため、推進反力が上記押圧ボルトの長さ方向に対して直角方向に作用して充分な支持力を得ることができず、掘削機本体が後退したり施設管に破損が生じたりする虞れがある。 However, according to the pipe line forming method as described above, as a means for fixing the excavator body with respect to the inside of the facility pipe, the pressing bolt projecting out of the skin plate by passing the pressing bolt through the skin plate between the inner and outer surfaces. The retaining plate attached to the tip is crimped to the inner surface of the facility pipe, and the propulsion reaction force acting on the excavator body is supported by this fixing means. There is a risk of acting in a direction perpendicular to the vertical direction to obtain a sufficient support force, and the excavator body may move backward or the facility pipe may be damaged.
さらに、トンネル掘削時におけるカッタヘッドの回転反力を、上記押圧ボルトの先端に取り付けている押止板と施設管の内面との圧接力(摩擦力)によって支持しているため、この押圧ボルトによる圧接力ではカッタヘッドの回転反力を確実に支持することができず、スリップが発生して掘削機本体がローリングを起こすといった問題点がある。 Furthermore, the rotational reaction force of the cutter head during tunnel excavation is supported by the pressure contact force (frictional force) between the retaining plate attached to the tip of the pressing bolt and the inner surface of the facility pipe. The pressure contact force cannot reliably support the rotational reaction force of the cutter head, and there is a problem that the excavator body rolls due to slip.
また、先頭の施設管と次の施設管との接合部分を屈折可能にして方向修正を可能にすることが開示されているが、中折れ機構ではないために大きく屈折させることができず、十分な方向修正が困難であるという問題点がある。 Although it is disclosed that the joint portion between the first facility pipe and the next facility tube can be refracted so that the direction can be corrected, it is not a middle-folding mechanism, so it cannot be refracted greatly, and is sufficient. There is a problem that correct direction correction is difficult.
さらにまた、トンネル掘削機と施設管との間のシール機構は、スキンプレートに外嵌している金属製のホルダの溝内にシールリングを嵌入し、この金属製ホルダを先頭の施設管の先端面に当接させると共に上記シールリングを該施設管の外周面から突設している前補助プレートに密接させた構造としているため、トンネル掘削機を管路内を通じて後退させる際に、この金属製ホルダを取り外さなければならないが、スキンプレート内から該スキンプレート外の金属製ホルダを除去する作業は極めて困難であり、撤去作業に著しい手間を要するという問題点がある。 Furthermore, the seal mechanism between the tunnel excavator and the facility pipe is configured such that a seal ring is inserted into the groove of the metal holder that is externally fitted to the skin plate, and this metal holder is placed at the tip of the first facility pipe. Since the seal ring is in close contact with the front auxiliary plate projecting from the outer peripheral surface of the facility pipe, the metal ring is used when the tunnel excavator is retracted through the pipeline. Although it is necessary to remove the holder, it is extremely difficult to remove the metal holder outside the skin plate from the inside of the skin plate, and there is a problem that the removal work requires a considerable effort.
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ローリングの発生を防止しながらトンネルの掘削を可能にし、また、トンネル掘進時における推進反力を強固に受止し得ると共に方向修正も確実に行うことができ、さらに、トンネル掘削後においては管路を通じてのトンネル掘削機の回収、撤去作業が円滑且つ能率よく行うことができる管路形成用トンネル掘削機を提供するにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to enable tunnel excavation while preventing the occurrence of rolling, and to strengthen the driving reaction force during tunnel excavation. A tunnel excavator for forming a pipeline that can be received and can be rectified reliably, and that the tunnel excavator can be collected and removed through the pipeline smoothly and efficiently after tunnel excavation. To provide.
上記目的を達成するために本発明の管路形成用トンネル掘削機は、請求項1に記載したように、地中にトンネルを掘削しながら該トンネル内に管体を順次、埋設することにより管路を形成していくトンネル掘削機において、先頭の管体の前端側に設けられ且つ該管体と略同一外径を有する外筒と、この外筒内に配設された掘削機本体とからなり、上記外筒はその前端部内周面に内径が上記管体の内径よりも小径のリング体を突設している一方、上記掘削機本体は外周面の前端部を上記リング体の内周面にシール材を介して密接させている内筒と、この内筒の前部に設けられた隔壁と、この隔壁に回転自在に支持されて上記外筒の開口端から前方の地盤を掘削し且つ外径が上記シール材の内径よりも小径に縮小可能に形成しているカッタヘッドとを備えてなり、さらに、この掘削機本体の内筒における外周面と外筒部の内周面とのいずれか一方に周方向に小間隔を存して突出片を突設し、他方にこれらの突出片間に介挿した介入片を突設してこれらの突出片と介入片とによりトンネル掘削機のローリング防止手段を構成していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a tunnel excavator for forming a pipeline according to the present invention includes a pipe by sequentially burying pipes in the tunnel while excavating the tunnel in the ground. In a tunnel excavator that forms a path, an outer cylinder that is provided on the front end side of the leading pipe body and has substantially the same outer diameter as the pipe body, and an excavator body disposed in the outer cylinder The outer cylinder has a ring body whose inner diameter is smaller than the inner diameter of the pipe body on the inner circumferential surface of the front end portion, while the excavator body has a front end portion of the outer circumferential surface of the inner circumference of the ring body. An inner cylinder that is in close contact with the surface via a sealing material, a partition wall provided at the front of the inner cylinder, and a ground supported by the partition wall so as to be freely rotatable and excavating the ground in front from the open end of the outer cylinder. The cutter head is formed so that the outer diameter can be reduced to be smaller than the inner diameter of the sealing material. Furthermore, projecting pieces project from the outer peripheral surface of the inner cylinder of the excavator body and the inner peripheral surface of the outer cylinder portion with a small gap in the circumferential direction, and these are provided on the other side. An intervention piece inserted between the projecting pieces is provided so as to constitute rolling prevention means for the tunnel excavator by these projecting pieces and the intervention pieces.
このように構成した管路形成用トンネル掘削機において、請求項2に係る発明は、上記外筒を前側外筒部と後側外筒部とに分割して、該後側外筒部の前端側に方向修正ジャッキを介して上記前側外筒部を屈折自在に連結していると共に、掘削機本体の内筒における後端部外周面と上記外筒における後側外筒部の内周面とのいずれか一方に周方向に小間隔を存して突出片を突設し、他方にこれらの突出片間に介挿した介入片を突設していることを特徴とする。
In the tunnel excavator for pipe formation configured as described above, the invention according to
さらに、請求項3に係る発明は、上記掘削機本体の隔壁より後方の内筒を外筒における前側外筒部の内周面に切り離し可能な推進反力伝達部材を介して連結していることを特徴とする。
Furthermore, the invention which concerns on
請求項1に係る発明によれば、地中にトンネルを掘削しながら該トンネル内に管体を順次、埋設することにより管路を形成していくトンネル掘削機において、先頭の管体の前端側に設けられ且つ該管体と略同一外径を有する外筒と、この外筒内に配設された掘削機本体とからなり、上記外筒はその前端部内周面に内径が上記管体の内径よりも小径のリング体を突設している一方、上記掘削機本体は外周面の前端部を上記リング体の内周面にシール材を介して密接させている内筒と、この内筒の前部に設けられた隔壁と、この隔壁に回転自在に支持されて上記外筒の開口端から前方の地盤を掘削し且つ外径が上記シール材の内径よりも小径に縮小可能に形成しているカッタヘッドとを備えてなり、さらに、この掘削機本体の内筒における外周面と外筒部の内周面とのいずれか一方に周方向に小間隔を存して突出片を突設し、他方にこれらの突出片間に介挿した介入片を突設してこれらの突出片と介入片とによりトンネル掘削機のローリング防止手段を構成しているので、トンネル掘削時においては、カッタヘッドの回転反力によって外筒に対して掘削機本体の内筒がローリングしようとするが、上記突出片と介入片とからなるローリング防止手段を介してトンネル掘削機がローリングしようとする回動力を管体に強固に受止させることができ、ローリングの発生を確実に阻止することができる。 According to the first aspect of the present invention, in the tunnel excavator that forms a pipeline by sequentially burying the pipe body in the tunnel while excavating the tunnel in the ground, the front end side of the leading pipe body And an excavator main body disposed in the outer cylinder, and the outer cylinder has an inner diameter on the inner peripheral surface of the front end portion of the tubular body. While the ring body having a smaller diameter than the inner diameter protrudes, the excavator body has an inner cylinder in which the front end portion of the outer peripheral surface is in close contact with the inner peripheral surface of the ring body via a sealing material, and the inner cylinder A partition wall provided at the front of the outer cylinder, and supported by the partition wall so as to be rotatable, excavating the ground in front from the opening end of the outer cylinder, and having an outer diameter that can be reduced to a smaller diameter than the inner diameter of the sealing material. And an outer peripheral surface of the inner cylinder of the excavator body. Protruding pieces project from one of the inner peripheral surfaces of the outer tube portion with a small gap in the circumferential direction, and intervention pieces inserted between these projecting pieces project to the other. Since the rolling prevention means of the tunnel excavator is configured by the piece and the intervention piece, the inner cylinder of the excavator body tries to roll against the outer cylinder by the rotational reaction force of the cutter head during tunnel excavation. In addition, the turning force that the tunnel excavator tries to roll can be firmly received by the pipe body through the rolling prevention means including the protruding piece and the intervention piece, and the occurrence of rolling can be reliably prevented. .
また、所定長の管路を形成後に掘削機本体を回収する場合、掘削機本体の内筒の外周面の前端部に密接しているシール材は、外筒における前側外周面の前端部内周面に突設しているリング体における上記管体の内径よりも小径の内周面に設けているので、このシール材に摺接させながら掘削機本体の内筒を後方に円滑に離脱させることができ、カッタヘッドを管体の内径よりも縮径させた状態にして管路を通じての掘削機本体の回収、撤去作業が能率よく行えるものである。 Also, when the excavator body is recovered after forming a predetermined length of pipe, the sealing material in close contact with the front end of the outer peripheral surface of the inner cylinder of the excavator main body is the front end inner peripheral surface of the front outer peripheral surface of the outer cylinder Is provided on the inner peripheral surface of the ring body having a diameter smaller than the inner diameter of the pipe body, so that the inner cylinder of the excavator body can be smoothly detached rearward while being in sliding contact with the seal material. In addition, the excavator body can be efficiently recovered and removed through the pipe line with the cutter head having a smaller diameter than the inner diameter of the pipe body.
請求項2に係る発明によれば、上記外筒は前側外筒部と後側外筒部とに分割されていて後側外筒部の後端を上記先頭の管体の前端に連結していてると共に、該後側外筒部の前端側に方向修正ジャッキを介して上記前側外筒部を屈折自在に連結しているので、この方向修正ジャッキを作動させることにより、外筒の後側外筒部に対して前側外筒部を該方向修正ジャッキの作動量に応じて所定方向に容易に且つ大きく屈折させることができ、掘削中におけるトンネル掘削機の方向修正やこのトンネル掘削機による曲線トンネル施工が正確に且つ能率よく行うことができる。
According to the invention which concerns on
さらに、請求項3に係る発明によれば、上記掘削機本体の隔壁より後方の内筒を外筒における前側外筒部の内周面に切り離し可能な推進反力伝達部材を介して連結しているので、管路形成時には、後方からの推進力を外筒及び推進反力伝達部材を介して掘削機本体の内筒に確実に伝達することができ、内筒の前部に設けている隔壁に回転自在に支持されたカッタヘッドによってトンネルを円滑に掘削することができる。
Furthermore, according to the invention which concerns on
その上、掘削機本体に作用する推進反力を上記推進反力伝達部材を介して外管から管体側に強固に支持させることができると共に、推進反力伝達部材はトンネル掘削機内に露呈した状態に設けられているから、所定長の管路の形成後、外筒の内周面からの該推進反力伝達部材の切り離し作業が機内から容易に行うことができ、カッタヘッドの外径を管体の内径よりも小径に形成したのち、外管を地中に残した状態で該外管と管体の内周面をガイド面として掘削機本体全体の回収、撤去作業が能率よく行うことができる。 In addition, the propulsion reaction force acting on the excavator body can be firmly supported from the outer tube to the tube side via the propulsion reaction force transmission member, and the propulsion reaction force transmission member is exposed in the tunnel excavator. Therefore, after the formation of the predetermined length of the conduit, the driving reaction force transmission member can be easily detached from the inner peripheral surface of the outer cylinder from the inside of the machine, and the outer diameter of the cutter head can be reduced. After the outer diameter is formed smaller than the inner diameter of the body, the entire excavator body can be efficiently recovered and removed with the outer pipe and the inner peripheral surface of the pipe body as a guide surface with the outer pipe remaining in the ground. it can.
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、トンネル掘削機Aは、外径が埋設すべき管体Pの外径に等しい鋼管製の外筒1と、この外筒1内に配設された掘削機本体10とからなり、掘削機本体10は外径が管体Pの内径よりも小径の内筒11と、この内筒11の前部に設けられてその外周端面を内筒11の内周面に一体に固着している隔壁12と、この隔壁12に回転自在に支持されて上記外筒の開口端に面した地盤を掘削するカッタヘッド13とを備えている。
Next, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A tunnel excavator A includes an
上記外筒1は長さが掘削機本体10の内筒11と同等若しくは該内筒11よりも長い前側外筒部1Aと、長さの短い円環形状の後側外筒部1Bとに分割されてあり、この後側外筒部1Bの後端を上記管体Pの前端に一体に連結、固着していると共に、該後側外筒部1Bの前端側の四方に方向修正ジャッキ7を介して上記前側外筒部1Aを屈折自在に連結している。
The
これらの前後外筒部1A、1Bは、内外二重の筒状周壁部1a1 、1a2 ;1b1 、1b2 の前端部間と後端部間をそれぞれ前後リング状連結端板1a3 、1a4 ;1b3 、1b4 によって連結してなる厚みが管体Pの厚みに略等しい断面横長矩形状に形成されてあり、さらに、前側外筒部1Aにおける前側リング状連結端板1a3 の内周端から内方に延長する方向にリング体1cを一体に突設して、このリング体1cの内周端面に上記掘削機本体10の内筒11の前端外周面をシール材4を介して摺接させていると共に、前側外筒部1Aにおける上記外側筒状周壁部1a1 の前後端部を内側筒状周壁部1a2 の前後端からそれぞれ一定長さだけ突出させて、後側の突出片部1a5 を後側外筒部1Bにおける外側筒状周壁部1b1 の外周面前端部にシール材4aを介して屈折可能に被嵌させている。
These front and rear outer
なお、後側外筒部1Bは、その後側端面板1b4 とこの後側端面板1b4 から後方に突出している突片1b5 とを管体Pの前端面と前端外周面とにそれぞれ密接させた状態で一体に固着している一方、前側端面板1b3 に前側外筒部1Aの後側端面板1a4 を固定することなく受止させている。
The rear
このように構成している外筒1における前側外筒部1A内に上記掘削機本体10がその内筒11を前側外筒部1Aの内側筒状周壁部1a2 の内周面から小間隔を存した状態で且つ上述したように該内筒11の前端外周面を上記リング体1cの内周端面にシール材4を介して摺接させた状態にして配設されてあり、内筒11の前端部における少なくとも下周部の複数個所にガイドローラ2を回転自在に軸支して外筒1の内周面、即ち、上記内側筒状周壁部1a2 の内周面前端部上に支持させている。
The
さらに、掘削機本体10の内筒11の後端部を上記前側外筒部1Aの後端部内周面、即ち、内側筒状周壁部1a2 の後端部内周面に対して切り離し可能な推進反力伝達部材3を介して連結、固着し、トンネル掘削機Aの掘進時に発生する推進反力を掘削機本体10の内筒11からこの推進反力伝達部材3、前後外筒部1A、1Bを介して管体Pに支持させるように構成している。
Further, the rear end portion of the
この推進反力伝達部材3は、垂直矩形状板片3aと水平矩形状板片3bとを互いに直角に組み合わせて補強リブ3cにより一体に連結、固着してなり、垂直矩形状板片3aの前面と水平矩形状板片3bの外面とによって互いに直交する2つの接続面を形成している。一方、上記掘削機本体10の内筒11の後端部における周方向の複数個所(図においては四方)に、上記推進反力伝達部材3の垂直矩形状板片3aと面接合する垂直連結板片3dを補強部材3eと共に一体に固着してあり、これらの各垂直連結板片3dに推進反力伝達部材3の垂直矩形状板片3aを接合して複数個のボルト3fにより連結、固定している。
The propulsion reaction
さらに、推進反力伝達部材3における水平矩形状板片3bを上記外筒1の後端内周面、即ち、該外筒1の内側周壁部1bの後端内周面に切り離し可能に固着している水平連結板片3gに面接合させて複数個のボルト3fにより一体に連結、固定している。この内筒11に対して推進反力伝達部材3の水平矩形状板片3bを切り離し可能にするには、上記水平連結板片3gを内筒11の内周面に溶接によって固着しておき、この水平連結板片3gに水平矩形状板片3bをボルト3fによって切り離し可能に固着しておいてもよく、上記水平連結板片3gを内筒11の内周面に溶接によって固着することなく水平矩形状板片3bと共にボルト3fによって内筒11の内面に切り離し可能に固着しておいてもよい。
Further, the horizontal
一方、上記後側外筒部1Bの内周面、即ち、後側筒状周壁部1b2 の内周面における上部の2個所に、図3に示すように、周方向に小宜間隔を存して前後方向に長い横長長方形状の突出片6a、6aを掘削機本体10の内筒11の後端部外周面に向かって内方に突設している一方、該内筒11の後端部外周面の上部2個所に、上記突出片6a、6a間に介挿した横長長方形状の介入片6bを突設してこれらの突出片6a、6aと介入片6bとによってトンネル掘削機のローリング防止手段6を形成している。
On the other hand, as shown in FIG. 3, there are small intervals in the circumferential direction at two locations on the inner peripheral surface of the rear outer
即ち、内筒11と一体のこの介入片6bの両側面を管体Pと一体に連結している後側外筒部1Bと一体の突出片6a、6aの対向内側面に受止させることによって、外筒1と掘削機本体10とからなるトンネル掘削機全体が管体Pに対してローリングするのを防止するように構成している。なお、内筒11側に突出片6a、6aを、後側外筒部1B側に介入片6bを設けておいてもよい。
That is, by receiving both side surfaces of the
また、外筒1における前側外筒部1Aと後側外筒部1Bとの上下左右の4個所間を上述したように方向修正ジャッキ7によって連結している。具体的には、前側外筒部1Aの内側筒状周壁部1a2 における後半部の上下左右部分を切除してその切除部における外側筒状周壁部1a1 の内周面の上下左右に沿って方向修正ジャッキ7を配設し、この方向修正ジャッキ7の前端部を外側筒状周壁部1a1 の内周面から突設している軸受片8にピン5aによって回動自在に連結する一方、後端部を上記後側外筒部1Bの前端部に固着している軸受片9にピン5bによって回動自在に連結している。
Further, the four upper and lower left and right portions of the front
掘削機本体10の上記カッタヘッド13は、その回転中心軸14を隔壁12の中央部に回転自在に支持されていると共に、この回転中心軸14の前端から該回転中心軸14に対して直交する方向(外径方向)に向かって図2に示すように、長さが外筒1や管体Pの内周面の半径よりも小径で内筒11の半径に略等しい長さを有する複数本(図においては、6本)のスポーク部13a を放射状に突設し、隣接するスポーク部13a の外端対向面間を円弧状の連結部材13b によって一体に連結している。
The
さらに、これらのスポーク部13a に長さ方向に適宜間隔毎にカッタビット15a を前方に向かって突設していると共に、これらの複数本のスポーク部13a において、一本おきに配設されているスポーク部13a'はその長さを上記のように外筒1や管体Pの内周面の半径よりも短い長さから外筒1の外周面に達する長い長さまで伸長可能で且つこの長い形状から短い形状となるまで縮小可能に形成してカッタヘッドの外径を、外筒1の外径に略等しい径から管体Pの内径よりも小径に縮径可能に構成されている。
Further,
この拡縮可能な上記スポーク部13a'の具体的な構造としては、該スポーク部13a'を図1に示すように、その先端面が開口した筒状の中空スポーク部13a'に形成し、この中空スポーク部13a'内に、前面両側部に前方に向かって複数個のカッタビット15b を突設しているスポーク片13a'' を収納し、中空スポーク部13a'内の奥底部に装着しているジャッキ16の作動により、このスポーク片13a'' を中空スポーク部13a'の開口端から出没させるように構成している。なお、上記カッタヘッド13の回転中心軸14の前面にセンタビット15c を突設している。
As the concrete structure of the expandable / reducible spoke
また、カッタヘッド13の背面外周部数カ所に、後方に向かってアーム部材17を突設していると共に、これらのアーム部材17、17の後端を円環枠材18によって一体に連結して該円環状枠材18を内筒11の内周面に回転自在に支持させてあり、さらに、この円環状枠材18の後端面に内歯車19を固着している一方、掘削機本体10の上記隔壁12の外周部後面に駆動モータ20を装着してこの駆動モータ20の回転軸に固着している小歯車21を上記内歯車19に噛合させ、駆動モータ20によってカッタヘッド13を回転させるように構成している。
In addition,
さらに、カッタヘッド13の後面と上記隔壁12の前面間の空間部を、カッタヘッド12によって掘削された土砂を取り込んで一旦滞留させておく土砂室22に形成してあり、この土砂室22から排土手段23を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成している。
Further, a space between the rear surface of the
この排土手段23は図1に示すようにスクリューコンベアからなり、その前端開口部を隔壁12の下部を貫通して上記土砂室22の下端部内に臨ませていると共に隔壁12から後方に向かって斜め上方に傾斜させた状態で配設されている。
As shown in FIG. 1, the
次に、以上のように構成した管路形成用トンネル掘削機Aによって地中に管路を形成する方法について説明する。まず、このトンネル掘削機Aを発進立坑B内に設置し、そのカッタヘッド13を拡径させた状態にすると共に、このトンネル掘削機Aにおける後側外筒部1Bの後端にヒューム管からなる管体Pの前端を一体に連結する。この状態にしてカッタヘッド12を回転させると共に管体Pの後端面を発進立坑Bの後部内に配設している推進ジャッキ等の推進手段Cによって押し進めてトンネルを掘進する。
Next, a method for forming a pipeline in the ground by the pipeline forming tunnel excavator A configured as described above will be described. First, the tunnel excavator A is installed in the start shaft B, and the
そして、トンネル掘削機Aが発進立坑Bから地中内に一定長推進すると、管体Pの後端に次の管体Pの前端を接続させ、この管体Pの後端を上記推進手段Cによって押し進めて、先頭の管体Pに該管体Pを後続させた状態でトンネル掘削機Aをさらにトンネル計画線に沿って掘進させ、以下、トンネル掘削機Aによって一定長のトンネルが掘削される毎に発進立坑B側において管体Pを順次、継ぎ足しながら押し進めて図4に示すように、管路を形成しておく。なお、カッタヘッド13によって掘削された土砂は、土砂室22から排土手段23を通じて発進立坑B側に排出する。
When the tunnel excavator A propels from the start shaft B into the ground for a certain length, the front end of the next pipe P is connected to the rear end of the pipe P, and the rear end of the pipe P is connected to the propulsion means C. The tunnel excavator A is further excavated along the tunnel planned line with the pipe P following the leading pipe P. Hereinafter, a tunnel of a certain length is excavated by the tunnel excavator A. Every time, the pipe P is pushed forward while being added on the start shaft B side to form a pipe line as shown in FIG. The earth and sand excavated by the
推進手段Cによる推進力は、最後尾の管体Pから先頭の管体Pの前端に一体に固着している後側外筒部1Bを介してこの後側外筒部1Bの前端に当接、受止されている前側外筒部1Aに伝達され、さらに、該前側外筒部1Aから推進反力伝達部材3を介して掘削機本体10に伝達されてカッタヘッド13を切羽に押し付けながら掘進する。なお、方向修正ジャッキ7のシリンダ部における長さ方向の中央部の内側外周面に突片7aを突設しておき、該突片7aを図1に示すように、掘削機本体10の内筒11の外周面に突設している突片11a にボルトによって連結しておけば、上記推進力を後側外筒部1Bから方向修正ジャッキ7、突片7a、11a を介して掘削機本体10の内筒11に伝達することができる。
The propulsive force by the propulsion means C comes into contact with the front end of the rear outer
一方、上記推進力の反力は、カッタヘッド13を支持している掘削機本体10から内筒11と外筒1における前側外筒部1Aとを一体に連結している上記推進反力伝達部材3を介して前側外筒部1Aに支持され、さらに、この前側外筒部1Aの後端を受止している後側外筒部1Bを介して管体Pに支持される。
On the other hand, the reaction force of the propulsive force is the propulsion reaction force transmitting member that integrally connects the
この際、推進反力伝達部材3は垂直矩形状板片3aと水平矩形状板片3bとを互いに直角に組み合わせて補強リブ3cにより一体に連結、固着してなり、この推進反力伝達部材3における垂直矩形状板片3aの前面に掘削機本体10の内筒11の後端部に固着した垂直連結板片3dを面接合させてボルト3fにより連結、固着していると共に、水平矩形状板片3bを上記前側外筒部1Aの後端内周面に切り離し可能に固着している水平連結板片3gに面接合させて複数個のボルト3eにより一体に連結、固定しているので、カッタヘッド13に作用する推進反力をこの推進反力伝達部材3を介して管体P側に強固に受止させることができる。
At this time, the propulsion reaction
また、トンネルの掘進中において、カッタヘッド13の回転反力により掘削機本体10の内筒11がローリングしようとするが、この内筒11の後端部外周面に突設している横長長方形状の介入片6bを、先頭の管体Pの前端に一体に固着している後側外筒部1Bの内周面に並列状態に突設した突出片6a、6a間に介挿させているので、介入片6bが突出片6a、6aの対向内面のいずれか一方に受止されて、管体Pに対しローリングするのを確実に防止することができ、さらに、内筒11がローリングしようとする回動力が前側外筒部1Aに伝達することもなく、トンネル掘削機A全体のローリング防止を行うことができる。
Further, during tunnel excavation, the
さらに、トンネル掘削機Aによるトンネル掘進中において、管路を形成するための計画トンネルが湾曲している場合、又は、掘削方向を修正する必要が生じた場合、トンネル掘削機Aの外筒1における前側外筒部1Aと、先頭の管体Pの前端に固着した上記外筒1における後側外筒部1B間を連結している四方の方向修正ジャッキ7のうち、所定の方向修正ジャッキ7を作動させてトンネル掘削機A全体の向きを後側外筒部1Bに対して計画曲線トンネル方向に、又は、修正したい方向に向ける。
Furthermore, during tunnel excavation by the tunnel excavator A, when the planned tunnel for forming the pipe is curved, or when it is necessary to correct the excavation direction, the
例えば、トンネル掘削機Aの向きを右側に変えたい場合には、右側の方向修正ジャッキ7を不作動状態又は収縮させると共に左側の方向修正ジャッキ7を伸長させると、トンネル掘削機Aの外筒1における後側外筒部1Bの前部外周面に対して前側外筒部1Aの後端突出部1a5 がシール材4aを介して右方向に屈折する。この屈折角度は左側の方向修正ジャッキ7の伸長量によって大小に調整することができ、掘削中における方向修正や曲線トンネル施工が容易に且つ正確に行うことができる。
For example, when it is desired to change the direction of the tunnel excavator A to the right side, when the right
次に、上記シールド掘削機Aによって所定長のトンネルを掘削して管路を形成したのち、掘削機本体10を撤去、回収するには、カッタヘッド13における中空スポーク部13a'の開口端から突出してカッタヘッド13を拡径しているスポーク片13a'' をジャッキ16の収縮によって図5に示すようにスポーク部13a'内に収納し、カッタヘッド13の全体の外径を外筒1及び管体Pの内径よりも小径にする。
Next, after excavating a tunnel of a predetermined length by the shield excavator A to form a pipeline, the
さらに、内筒11の後端部と外筒1における前側外筒部1Aとを連結している推進反力伝達部材3における上記前側外筒部1Aの後端内周面に固着した水平連結板片3gを該前側外筒部1Aから切り離して除去すると共に推進反力伝達部材3の垂直矩形状板片3aと水平矩形状板片3bとを一体に連結している補強リブ3cの一部を切除して図6に示すように、該補強リブ3cに後側ガイドローラ2'を回転自在に軸支させて外筒1の内周面に支持させた状態にする。この際、推進反力伝達部材3の水平連結板片3gの除去や後側ガイドローラ2'の取り付け作業等は、推進反力伝達部材3がトンネル掘削機A内に配設されているので、容易に行うことができる。なお、予め、内筒11の外周面の後端部にもガイドローラを設けておいてもよく、この場合には上記後側ガイドローラ2'の装着作業を必要としなく、推進反力伝達部材3を前側外筒部1Aから切り離す作業のみ行えばよい。
Further, a horizontal connecting plate fixed to the inner peripheral surface of the rear end of the front
また、ローリング防止手段6を構成している上記突出片6a、6aと介入片6bも切除等により除去すると共に、図7に示すように、掘削機本体10の隔壁12に装着しているスクリューコンベアからなる排土手段23を取り外して管路内を通じて発進立坑B側に回収、撤去する。なお、ローリング防止手段6における外筒1の内周面に固着している突出片6a、6aがカッタヘッド13の後退の支障にならない場合には、必ずしも除去する必要はない。
Further, the protruding
このように、カッタヘッド13を縮径させると共にトンネル掘削機Aにおける外筒1の前側外筒部1Aに対する掘削機本体10の内筒11の連結、固定を解除し、且つ排土手段23を撤去したのち、掘削機本体10を後方側から適宜な引っ張り手段(図示せず)によって引っ張ると、内筒11の前端外周面が外筒1の前端内周面に内方に向かって突出しているリング体1cのシール材4に摺接しながら後退して該シール材4から離脱し、図8に示すように、前後のガイドローラ2、2'を管体Pの内周面上を転動させながら掘削機本体10を発進立坑B側に回収し、この発進立坑B内から地上に撤去する。しかるのち、図9に示すように方向修正ジャッキ7を取り外して撤去、回収する。なお、トンネル掘削機Aの回収時には、カッタヘッド前方の地盤を薬液注入などにより固化処理しておけばよい。
As described above, the diameter of the
以上の実施の形態においては、掘削機本体10における内筒11の後端部を推進反力伝達部材3によって外筒1における前側外筒部1Aの内側筒状周壁部1a2 の後端内周面に切り離し可能に連結しているが、図10、図11に示すように、隔壁12の背面側における内筒11の前端部に、推進反力伝達部材3が装着し得る大きさの切欠部24を周方向に所定間隔毎に設けて該切欠部24における隔壁背面に垂直連結板片3d' を固着し、この垂直連結板片3d’に推進反力伝達部材3の垂直矩形状板片3aをボルト3fによって一体に固着する共に、該推進反力伝達部材3の水平矩形状板片3bを外筒1における前側外筒部1Aの内側筒状周壁部1a2 の内周面に切り離し可能に固着している水平連結板片3gに面接合させて複数個のボルト3fにより一体に連結、固定しておいてもよい。その他の構造については上記実施の形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
In the above embodiment, the rear end inner peripheral surface of the inner cylindrical peripheral wall portion 1a2 of the front
また、以上のいずれの実施の形態においても、管路を形成する管体Pとしてヒューム管を採用しているが鋼管であってもよく、さらに、トンネル掘削機Aにおける上記外筒1としては、鋼製であることが望ましいがコンクリート製であっても適用できないことはない。
Further, in any of the above embodiments, a fume pipe is adopted as the pipe body P forming the pipe line, but it may be a steel pipe. Further, as the
さらに、カッタヘッド13のスポーク部13a'は、このスポーク部13a'を中空に形成してこの中空スポーク部13a'内に、前面両側部に前方に向かって複数個のカッタビット15b を突設しているスポーク片13a'' を収納し、中空スポーク部13a'内の奥底部に装着しているジャッキ16の作動により、スポーク片13a'' を中空スポーク部13a'の開口端から出没させてカッタヘッド13の外径を拡縮させるように構成しているが、スポーク部13a'の外端に一定長のスポーク片を切り離し自在に連結して、該スポーク片を連結した状態においてはカッタヘッド13を外筒1の外径に略等しい外径とし、スポーク片を取り外した状態においては、カッタヘッド13の外径を管路内を通じて撤去可能な径となるように構成しておいてもよい。
Further, the
さらにまた、管路は管体Pを推進工法によって順次、推進、埋設することにより形成しているが、トンネル掘削機Aによって一定長のトンネルを掘削する毎にその後側外筒部1Bの後方にセグメントを組立て、後側外筒部1Bの後端部内に装着している複数本の推進ジャッキをこのセグメントの前端面に押し付けて伸長させることによりトンネルを掘進するシールド工法にも適用してもよい。
Furthermore, the pipe line is formed by sequentially propelling and burying the pipe body P by the propulsion method, but every time a tunnel of a fixed length is excavated by the tunnel excavator A, it is located behind the rear
A シールド掘削機
B 発進立坑
1 外筒
1A 前側外筒部
1B 後側外筒部
3 推進反力伝達部材
3a 垂直矩形状板片
3b 水平矩形状板片
6 ローリング防止手段
7 方向修正ジャッキ
10 掘削機本体
11 内筒
12 隔壁
13 カッタヘッド
A Shield excavator
1A Front outer cylinder
1B Rear
3a Vertical rectangular plate
3b Horizontal
10 Excavator body
11 Inner cylinder
12 Bulkhead
13 Cutter head
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