JP2010071056A - Tunnel excavator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tunnel excavator formed to have such a small length that can be easily installed irrespective of small area of a starting shaft and capable of laying a sewer pipe or the like by burying following pipe bodies while excavating a tunnel having very small diameter from the starting shaft toward an arrival shaft. <P>SOLUTION: This shield excavator is composed of a motor unit A provided with a hydraulic motor being shorter than an electric motor and used as a motor 4 for driving a cutter head 2 and a valve unit B arranged by following the motor unit A which are provided in a shield body 1 having the cutter head 2 protruding rotatably at a front end. A middle-folding mechanism 7 is provided on a valve unit B side to form diameter of the whole excavator into small diameter. The length of the excavator is reduced as much as possible to install it in the starting shaft easily and bury a pipe line having a small diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は地中にガス管や下水道管などの小口径管体を埋設するためのトンネルを掘削するトンネル掘削機に関するものである。   The present invention relates to a tunnel excavator for excavating a tunnel for burying a small-diameter pipe body such as a gas pipe or a sewer pipe in the ground.

従来から、小口径の下水管等の管体を地中に埋設するには、立坑内にトンネル掘削機を搬入、設置し、前方の地盤に向けて発進させることによって小径のトンネルを掘進し、このトンネル掘削機に一定長さの小口径管体を順次後続させて一定長のトンネルが掘削される毎に推進、埋設することによって行われている。   Conventionally, in order to embed pipes such as small-diameter sewage pipes in the ground, a tunnel excavator is installed and installed in a vertical shaft, and a small-diameter tunnel is dug by starting toward the ground in front. This tunnel excavator is followed by a small-diameter tubular body having a fixed length in order, and propelled and buried every time a fixed-length tunnel is excavated.

このようなトンネル掘削機としては、例えば、特許文献1に記載されているように、前端にカッタヘッドを回転自在に軸支している隔壁を設けた筒体内にエアピンチバルブを配設してなるバルブユニットと、このバルブユニットの後端に接続した後続筒体内に駆動モータを配設してなるモータユニットとからなり、この駆動モータの回転軸を上記バルブユニットの筒体内を通じて上記隔壁に回転自在に支持されているカッタヘッドの中心軸に連結することによりカッタヘッドを回転駆動するように構成していると共に、上記モータユニットの胴部を形成している上記後続筒体を、周方向に所定間隔毎に設けた複数本の中折れジャッキからなる中折れ機構によって互いに屈折自在に接合してなる前後筒体部に分割し、さらに、上記バルブユニット内に設置しているエアピンチバルブを上記カッタヘッドの背面と隔壁の前面間で形成されている土砂室から後方に掘削土を排出する排出手段である管路中に介装してなる構造のものが知られている。   As such a tunnel excavator, for example, as described in Patent Document 1, an air pinch valve is disposed in a cylinder provided with a partition wall that rotatably supports a cutter head at a front end. And a motor unit in which a drive motor is disposed in a subsequent cylinder connected to the rear end of the valve unit, and the rotation shaft of the drive motor is rotated to the partition through the cylinder of the valve unit. The cutter head is configured to be rotationally driven by being connected to the central axis of the cutter head that is freely supported, and the subsequent cylinder forming the body portion of the motor unit is disposed in the circumferential direction. The valve unit is divided into front and rear cylinder parts that are refractably joined to each other by a middle folding mechanism comprising a plurality of middle folding jacks provided at predetermined intervals. An air pinch valve installed in the inside of a pipe line that is a discharge means for discharging excavated soil from the earth and sand chamber formed between the back surface of the cutter head and the front surface of the partition wall to the rear. Things are known.

このように構成したトンネル掘削機を使用して立坑内から地盤中にトンネルを掘削するに際して、このトンネル掘削機を立坑内に配置する場合、カッタヘッドとバルブユニットとモータユニットとを立坑内に別々に搬入しても、立坑内では作業空間が極めて狭くて、バルブユニットとモータユニットとの接続作業が困難となるため、地上において、予め、前端にカッタヘッドを回転自在に支承している上記バルブユニットとモータユニットとを接続することによりトンネル掘削機を組み立てたのち、立坑内に搬入している。   When excavating a tunnel from the shaft into the ground using the tunnel excavator configured as described above, when the tunnel excavator is arranged in the shaft, the cutter head, the valve unit, and the motor unit are separately provided in the shaft. Even if it is carried in, the working space is extremely narrow in the shaft and it becomes difficult to connect the valve unit and the motor unit. Therefore, on the ground, the above-mentioned valve that supports the cutter head rotatably at the front end in advance. After assembling the tunnel excavator by connecting the unit and the motor unit, they are carried into the shaft.

特開2002−47892号公報JP 2002-47892 A

しかしながら、地中にガス管や下水道管などの小口径管体を埋設可能なトンネルを掘削するためのトンネル掘削機は、その掘削径が小径になると、モータユニット内の空間を占める駆動モータの面積の割合が大きくなり、そのため、このモータユニットの胴部を形成している上記後続筒体を前後筒体部に分割してこれらの前後筒体部の内周面に中折れ機構を構成する複数本の中折れジャッキを配設することができなくなり、その結果、より小径のトンネルを掘削し得るトンネル掘削機を構成することが困難であるといった問題点が生じることになる。   However, a tunnel excavator for excavating a tunnel that can embed a small-diameter pipe body such as a gas pipe or a sewer pipe in the ground has an area of the drive motor that occupies the space in the motor unit when the excavating diameter becomes small. Therefore, the above-mentioned succeeding cylindrical body forming the body portion of the motor unit is divided into front and rear cylindrical body portions, and a plurality of folding mechanisms are formed on the inner peripheral surfaces of these front and rear cylindrical body portions. It becomes impossible to dispose the book's half-folded jack, and as a result, it becomes difficult to construct a tunnel excavator that can excavate a smaller diameter tunnel.

また、このような中折れ機構を上記バルブユニット側に配設しようとしても、このバルブユニット内にはカッタヘッドの回転軸が貫通状態で配設されているため、バルブユニットの胴体を形成している筒体を前後筒体部に二分割しても中折れ機構によって屈折可能に構成することができない。従って、中折れ機構を上記モータユニットの後方側に配設するか、或いは、モータユニットの胴部を形成している筒体を長くして駆動モータの後方側の筒体部を二分割し、この分割筒体部の内周面間を中折れ機構によって屈折自在に連結した構成とせざるを得ず、そうするとトンネル掘削機の機長が長くなってこのトンネル掘削機を設置し得るだけの大きな発進立坑を築造しなければならず、その上、中折れ機構の配設位置がカッタヘッドから大きく後方に位置することになって方向制御がし難くなるといった問題点があった。   Even if such a folding mechanism is arranged on the valve unit side, the rotary shaft of the cutter head is arranged in the valve unit so that the body of the valve unit is formed. Even if the existing cylinder is divided into the front and rear cylinder parts, it cannot be configured to be refractable by the middle folding mechanism. Therefore, the folding mechanism is disposed on the rear side of the motor unit, or the cylinder forming the body of the motor unit is lengthened to divide the cylinder on the rear side of the drive motor into two parts, The inner peripheral surface of the divided cylindrical body part must be configured to be bent flexibly by a folding mechanism, so that the length of the tunnel excavator becomes longer and the starter shaft is large enough to install this tunnel excavator. In addition, there is a problem in that it is difficult to control the direction because the disposition position of the folding mechanism is located far behind the cutter head.

本発明はこ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、モータユニット側への中折れ機構の配設を排すると共に、バルブユニット側に中折れ機構を配設可能にして、上記トンネル掘削機では困難であった極めて小径のトンネル掘削を可能にし、且つ、機長をできるだけ短くして比較的狭い発進立坑であっても該立坑内への搬入、設置を可能にすると共に方向制御も容易に行えるようにしたトンネル掘削機を提供するにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to eliminate the arrangement of the folding mechanism on the motor unit side and to arrange the folding mechanism on the valve unit side. Thus, tunneling with a very small diameter, which was difficult with the above tunnel excavator, is possible, and even a relatively narrow start shaft can be carried in and installed even in a relatively narrow start shaft by making the captain as short as possible. In addition, a tunnel excavator that can easily control the direction is provided.

上記目的を達成するために本発明のトンネル掘削機は、請求項1に記載したように、前端にカッタヘッドを回転自在に支持しているシールド本体内にカッタヘッドの駆動モータを設置してなるモータユニットと、このモータユニットに後続しているバルブユニットとを備え、バルブユニットは中折れ機構によって互いに屈折自在に接合した前後筒体部からなる筒体内に掘削土砂の排泥管路中に設けたバルブを配設してなる構造としている。   In order to achieve the above object, a tunnel excavator according to the present invention has a cutter head drive motor installed in a shield body that rotatably supports the cutter head at the front end. A motor unit and a valve unit following this motor unit are provided, and the valve unit is provided in a mud pipe for excavating earth and sand in a cylindrical body composed of front and rear cylindrical parts joined to each other by a folding mechanism. A structure in which a valve is provided.

このように構成したトンネル掘削機において、請求項2に係る発明は、シールド本体内に配設た駆動モータとして、油圧モータを採用していることを特徴する。   In the tunnel excavator thus configured, the invention according to claim 2 is characterized in that a hydraulic motor is employed as the drive motor disposed in the shield body.

さらに、請求項3に係る発明は、上記モータユニットの胴体を形成しているシールド本体とバルブユニットの前側筒体部とを一体に設けていることを特徴とする一方、請求項4に係る発明は、上記モータユニットの胴体を形成しているシールド本体の後端にバルブユニットの前側筒体部を着脱自在に連結していることを特徴とする。   Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the shield main body forming the body of the motor unit and the front cylinder part of the valve unit are integrally provided, while the invention according to claim 4 is provided. Is characterized in that the front cylinder part of the valve unit is detachably connected to the rear end of the shield body forming the body of the motor unit.

また、請求項5に係る発明は、シールド本体の前端に隔壁を設けてこの隔壁に駆動モータの前端部を貫通状態に支持して隔壁から前方に突出した回転軸をカッタヘッドに連結していることを特徴とする。   In the invention according to claim 5, a partition is provided at the front end of the shield body, the front end of the drive motor is supported in a through state in the partition, and the rotary shaft protruding forward from the partition is connected to the cutter head. It is characterized by that.

請求項1に係る発明によれば、前端にカッタヘッドを回転自在に支持しているシールド本体内にカッタヘッドの駆動モータを設置してなるモータユニットと、このモータユニットに後続しているバルブユニットとを備え、バルブユニットは中折れ機構によって互いに屈折自在に接合した前後筒体部からなる筒体内に掘削土砂の排泥管路中に設けたバルブを配設しているので、中折れ機構をモータユニット側に配することなくバルブユニット側に配しているから、モータユニットの胴体であるシールド本体の径をできるだけ小径に形成することができると共に、このシールド本体に後続するバルブユニットの筒体を該シールド本体と同一径にして極めて小径のトンネルが掘削可能なトンネル掘削機を構成することができる。   According to the first aspect of the present invention, the motor unit in which the drive motor for the cutter head is installed in the shield body that rotatably supports the cutter head at the front end, and the valve unit following the motor unit. The valve unit is provided with a valve provided in a mud drainage pipe for excavating earth and sand in a cylindrical body made up of front and rear cylindrical parts joined to each other by a folding mechanism so as to be bent. Since it is arranged on the valve unit side without being arranged on the motor unit side, the diameter of the shield main body which is the body of the motor unit can be formed as small as possible, and the cylinder of the valve unit following the shield main body A tunnel excavator capable of excavating an extremely small diameter tunnel with the same diameter as the shield body can be configured.

さらに、モータユニット内に設置した駆動モータをカッタヘッドに直結した構造としていると共に、上記のように中折れ機構をバルブユニット側に設けているので、このバルブユニットをモータユニットの後方側に配しても従来のトンネル掘削機に比して機長を短くすることができ、従って、比較的狭い発進立坑であっても該立坑内への搬入、設置が可能となると共にこの立坑から前方の地盤に向けての該トンネル掘削機の発進作業も容易に行え、且つ、中折れ機構をバルブユニット側に設けているから、この中折れ機構の配設位置をできるだけ前側に設けることができて方向制御も容易に行うことができる。   In addition, the drive motor installed in the motor unit is directly connected to the cutter head, and the center folding mechanism is provided on the valve unit side as described above, so this valve unit is arranged on the rear side of the motor unit. However, it is possible to shorten the length compared to conventional tunnel excavators, so even a relatively narrow start shaft can be carried into and installed in the shaft, and from this shaft to the ground in front. The tunnel excavator can be easily started, and the folding mechanism is provided on the valve unit side. Therefore, the arrangement position of the folding mechanism can be provided on the front side as much as possible, and the direction control is also possible. It can be done easily.

また、請求項2に係る発明によれば、カッタヘッドの駆動モータとして、同じ出力では電動モータよりも長さが短い油圧モータを採用しているので、土質に応じた回転数の設定が可能となってトンネルを円滑に能率よく掘削することができるのは勿論、電動モータを採用したトンネル掘削機よりも機長が短くなって発進立坑の小規模化を図ることができると共に、中折れ機構を備えたバルブユニットをできるだけ前方に位置させることができて方向制御が一層容易となり、その上、掘削土砂を排出する排出管路におけるバルブユニットまでの距離を短くすることができて、掘削土砂の詰まりの発生を生じがたくすることができる。   According to the second aspect of the present invention, as the drive motor for the cutter head, a hydraulic motor having a shorter length than that of the electric motor is employed for the same output, so that the number of rotations can be set according to the soil quality. As well as being able to excavate the tunnel smoothly and efficiently, the length of the tunnel excavator is shorter than that of the tunnel excavator adopting the electric motor, and the start shaft can be reduced in size, and a center folding mechanism is provided. The valve unit can be positioned as far forward as possible, and the direction control becomes easier. In addition, the distance to the valve unit in the discharge pipe for discharging the excavated soil can be shortened. Generation can be made difficult.

上記モータユニットの胴体を形成しているシールド本体とバルブユニットの前側筒体部とを請求項3に記載したように一体に設けた構造としておいてもよいが、請求項4に記載したように、シールド本体の後端にバルブユニットの前側筒体部を着脱自在に連結した構造としておけば、予め、バルブユニットの胴体を形成している互いに屈折自在に接合した前後筒体部からなる筒体内に複数本の中折れジャッキからなる中折れ機構を配設しておくことができるから、モータユニットの後端にバルブユニットの前端を接続する簡単な作業によってトンネル掘削機を容易に組み立てることができる。   The shield main body forming the body of the motor unit and the front cylinder portion of the valve unit may be integrally provided as described in claim 3, but as described in claim 4, If the front cylinder part of the valve unit is detachably connected to the rear end of the shield main body, the cylinder body consisting of the front and rear cylinder parts which form a body of the valve unit and are joined to each other in a refractive manner. Since a middle folding mechanism consisting of a plurality of middle folding jacks can be disposed in the tunnel excavator, the tunnel excavator can be easily assembled by a simple operation of connecting the front end of the valve unit to the rear end of the motor unit. .

また、請求項5に係る発明によれば、上記シールド本体の前端に隔壁を設けてこの隔壁に駆動モータの前端部を貫通状態に支持して隔壁から前方に突出した回転軸をカッタヘッドに連結しているので、駆動モータの前端部を隔壁から前方に突出させてその回転軸をカッタヘッドに直結させた構造となって、この駆動モータを設置しているモータユニットの長さをより短尺に形成しておくことができ、従って、シールド掘削機の機長をできるだけ短くすることができて発進立坑の小規模化や方向制御の容易さと共にバルブ前方での土砂排出管路の詰まりを生じがたくすることができる。   According to a fifth aspect of the present invention, a partition is provided at the front end of the shield body, the front end of the drive motor is supported through the partition, and the rotary shaft protruding forward from the partition is connected to the cutter head. As a result, the front end of the drive motor protrudes forward from the partition wall and its rotating shaft is directly connected to the cutter head. The length of the motor unit in which this drive motor is installed is made shorter. Therefore, it is possible to reduce the length of the shield excavator as much as possible, and to prevent the clogging of the sediment discharge pipe in front of the valve with the downsizing of the start shaft and the ease of direction control. can do.

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、図1はトンネル掘削機の簡略縦断側面図、図2はその正面図であって、トンネル掘削機は、外径が560mm 程度で一定長さ(555mm )を有する鋼管よりなる円筒状のシールド本体1の前端開口部にカッタヘッド2を回転自在に支持した隔壁3を固着していると共にこのシールド本体1内にカッタヘッドの駆動モータ4を設置してなるモータユニットAと、このモータユニットAにおける上記シールド本体1と同一外径に形成され且つ長さが該シールド本体1よりも短い(430mm )鋼製の筒体5内に、上記カッタヘッド2によって掘削された土砂を泥水と共に排出する排泥管路7中に設けられたバルブ6を配設してなるバルブユニットBとを備え、このバルブユニットBを上記モータユニットAに着脱自在に後続させた構造としている。   Next, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a simplified longitudinal side view of a tunnel excavator, FIG. 2 is a front view thereof, and the tunnel excavator has an outer diameter of about 560 mm. A partition wall 3 that rotatably supports a cutter head 2 is fixed to a front end opening of a cylindrical shield body 1 made of a steel pipe having a fixed length (555 mm), and a drive motor for the cutter head is installed in the shield body 1. 4 and a motor unit A having the same outer diameter as that of the shield body 1 in the motor unit A and having a length shorter than that of the shield body 1 (430 mm). And a valve unit B provided with a valve 6 provided in a mud discharge pipe 7 for discharging the earth and sand excavated by the cutter head 2 together with mud water. The valve unit B is provided with the motor unit. Is a freely trailing is not a structure detachable in A.

さらに、バルブユニットBにおける胴体を形成している上記筒体5は、前後筒体部5a、5bに分割されていて、前側筒体部5aの前端開口部を上記モータユニットAの胴体を形成しているシールド本体1の後端開口部に着脱自在に連結していると共に、この前側筒体部5aの後端部と後側筒体部5bの前端部間を中折れ機構8を介して互いに屈折自在に接続している。この中折れ機構8は、上記前後筒体部5a、5bの対向端部間を屈折自在に接合している中折れ部8aと、これらの前後筒体部5a、5bとの内周面に突設しているブラケット13、14間に周方向に一定間隔毎に連結している複数本の中折れジャッキ8bとから構成されている。なお、上記筒体5における前側筒体部5aを上記モータユニットAにおけるシールド本体1の後端に一体に設けておいてもよい。   Further, the cylinder 5 forming the body of the valve unit B is divided into front and rear cylinder parts 5a and 5b, and the front end opening of the front cylinder part 5a forms the body of the motor unit A. The shield body 1 is detachably connected to the rear end opening of the shield body 1 and the front end portion of the front cylinder portion 5a and the front end portion of the rear cylinder portion 5b are connected to each other via a middle folding mechanism 8. It is connected to bend freely. The center folding mechanism 8 protrudes from the inner peripheral surface of the center folding part 8a in which the opposing ends of the front and rear cylinder parts 5a and 5b are refractably joined and the front and rear cylinder parts 5a and 5b. A plurality of middle-folding jacks 8b are connected between the brackets 13 and 14 provided at regular intervals in the circumferential direction. In addition, the front side cylinder part 5a in the cylinder 5 may be provided integrally with the rear end of the shield body 1 in the motor unit A.

また、上記モータユニットAにおけるシールド本体1の前端開口部に回転自在に支持されている上記カッタヘッド2としては、そのビットの形状等は地盤の掘削に適したものであれば特に限定されないが、図においては、外周面に前面に多数の掘削刃を突設している複数個のローラビット2aを回転自在に軸支し、且つ、掘削土砂取込み開口部2bを設けてなるカッタヘッドを採用してあり、このカッタヘッド2の後面と上記隔壁3の前面間の空間部を土砂取込室10に形成している。   Further, the cutter head 2 rotatably supported by the front end opening of the shield body 1 in the motor unit A is not particularly limited as long as the shape of the bit is suitable for excavation of the ground, In the figure, a cutter head is used in which a plurality of roller bits 2a projecting a large number of excavating blades on the front surface are rotatably supported on the outer peripheral surface, and an excavating earth and sand intake opening 2b is provided. A space between the rear surface of the cutter head 2 and the front surface of the partition wall 3 is formed in the earth and sand taking-in chamber 10.

さらに、この土砂取込室10内において、カッタヘッド2の後面中央部に、後端に向かって徐々に大径に形成されている截頭円錐形状のインナコーン9aの前端面を固着していると共に、上記隔壁3の前面外周部に外径がシールド本体1と同径の短筒体11の後端面を着脱自在に装着して、この短筒体11の前端部に、前端に向かって徐々に拡径させたアウタコーン9bの外周面を固着してあり、これらのインナコーン9aとアウタコーン9bとによってコーンクラッシャを形成している。   Furthermore, in this earth and sand taking-in chamber 10, the front end surface of the inner cone 9a of the truncated cone shape which is gradually formed large diameter toward the rear end is fixed to the center of the rear surface of the cutter head 2. At the same time, a rear end surface of the short cylinder 11 having the same outer diameter as that of the shield body 1 is detachably attached to the outer peripheral portion of the front surface of the partition wall 3 and gradually approaches the front end of the short cylinder 11 toward the front end. The outer cone surface of the outer cone 9b whose diameter has been increased is fixed, and the inner cone 9a and the outer cone 9b form a cone crusher.

上記モータユニットAのシールド本体1内に設置している駆動モータ4としては油圧モータを使用してあり、この駆動モータ4の胴体前端部を上記隔壁2の中央部に貫通状態で支持させて隔離壁2内でその前端部から前方に突出した回転軸4aをカッタヘッド2の後面に一体に固着している上記インナコーン9aの後面中心部に着脱自在に連結して、カッタヘッド2を回転駆動するように構成している。13は駆動モータ4の長さ方向の中間部を支持している支持板でその上端をシールド本体1の上周部内周面に固着している。   A hydraulic motor is used as the drive motor 4 installed in the shield main body 1 of the motor unit A, and the front end of the body of the drive motor 4 is supported by the central portion of the partition wall 2 in a penetrating manner to be isolated. A rotary shaft 4a projecting forward from the front end in the wall 2 is detachably connected to the center of the rear surface of the inner cone 9a, which is integrally fixed to the rear surface of the cutter head 2, so that the cutter head 2 is driven to rotate. It is configured to do. Reference numeral 13 denotes a support plate that supports an intermediate portion of the drive motor 4 in the length direction, and its upper end is fixed to the inner peripheral surface of the upper peripheral portion of the shield body 1.

上記バルブユニットBにおける筒体5内に配設されたバルブ6は、油圧アクチュエータによって開閉する方式のバルブを採用しているが、エアピンチバルブであってもよく、要するに、外部からその開度を自動的に調節できるバルブであればよい。このバルブ6は、上記土砂取込室10内の掘削土砂を泥水と共に排出する上記排泥管路7中に着脱自在に設けられてあり、排泥管路7の前端は隔壁2の下端部を水密的に貫通して上記土砂取込室10内に臨ませていると共にバルブ6から後方に引き出している排泥管路7はトンネル内を通じて地上に設置した土砂分離回収槽(図示せず)に接続し、この土砂分離回収槽で掘削土を分離させた泥水をトンネル内を通じてその前端を土砂取込室10に連通させた送泥管路(図示せず)によって土砂取込室10に還流させるように構成している。   The valve 6 disposed in the cylindrical body 5 in the valve unit B employs a valve that is opened and closed by a hydraulic actuator, but may be an air pinch valve. Any valve that can be automatically adjusted may be used. The valve 6 is detachably provided in the mud drain pipe 7 for discharging excavated sediment in the mud intake chamber 10 together with mud water. The front end of the mud drain pipe 7 is connected to the lower end of the partition wall 2. A mud drainage pipe 7 which penetrates in a watertight manner and faces the earth and sand taking-in chamber 10 and is drawn rearward from the valve 6 is placed in an earth and sand separation and recovery tank (not shown) installed on the ground through the tunnel. The mud water separated from the excavated soil in this earth and sand separation and recovery tank is returned to the earth and sand taking-in chamber 10 through a mud feed pipe (not shown) whose front end communicates with the earth and sand taking-in chamber 10 through the tunnel. It is configured as follows.

このように構成したトンネル掘削機によって発進立坑15内から地中にトンネルを掘削するに際して、まず、地上において、前端にカッタヘッド2を設けているモータユニットAの後端にバルブユニットBを接続した状態にしたのち、クレーン等で吊り下げて発進立坑15内に搬入し、図3に示すように、発進立坑15の底面上に配設している発進架台20上に前方地盤に向けて設置する。この際、カッタヘッド2の前端からバルブユニットBの後端までの機長は1500mm程度であるので、発進立坑15が狭くても容易に搬入することができる。なお、モータユニットAとバルブユニットBとを発進立坑15内に別々に搬入して、発進立坑15内でトンネル掘削機を組み立てもよい。   When excavating a tunnel from the start shaft 15 into the ground by the tunnel excavator configured as described above, first, on the ground, the valve unit B is connected to the rear end of the motor unit A provided with the cutter head 2 at the front end. After being brought into a state, it is suspended by a crane or the like and carried into the start shaft 15 and, as shown in FIG. 3, installed on the start stand 20 arranged on the bottom surface of the start shaft 15 toward the front ground. . At this time, since the machine length from the front end of the cutter head 2 to the rear end of the valve unit B is about 1500 mm, it can be easily carried in even if the start shaft 15 is narrow. The tunnel excavator may be assembled in the start shaft 15 by separately carrying the motor unit A and the valve unit B into the start shaft 15.

上記発進架台20は図4、図5に示すように、発進立坑15の底面両側部に前後方向に向けて支持フレーム21、21を互いに平行に敷設すると共にこれらの支持フレーム21、21の対向内側面間を数本の連結フレーム22によって一体に連結し、さらに、支持フレーム21、21間の中央部に前後方向に向けて上記トンネル掘削機を構成したモータユニットAとバルブユニットBとの下周面を摺動自在に支持する水平発進台23を配設して該水平発進台23をこの水平発進台23と直交する上記連結フレーム22、22の中央部上面にボルト等によって固定している。   As shown in FIGS. 4 and 5, the above-mentioned start frame 20 lays support frames 21 and 21 parallel to each other on both sides of the bottom surface of the start shaft 15 in the front-rear direction, and within the opposite sides of these support frames 21 and 21. The side surfaces are integrally connected by several connecting frames 22, and the lower periphery of the motor unit A and the valve unit B that configures the tunnel excavator in the center portion between the support frames 21 and 21 in the front-rear direction. A horizontal start table 23 that slidably supports the surface is disposed, and the horizontal start table 23 is fixed to the upper surface of the central part of the connecting frames 22 and 22 orthogonal to the horizontal start table 23 with bolts or the like.

さらに、上記トンネル掘削機の両側方における上記支持フレーム21、21上に左右一対の推進ジャッキ24、24を配設し、これらの推進ジャッキ24、24の後方に向かって突設している伸縮ロッド24a 、24a を立坑15の後壁面上に固定した反力受台25に受止させていると共に該ロッド24a 、24a の伸長に従って前進するこれらの推進ジャッキ24、24のシリンダ部24b 、24b を押し板26の両側端部に穿設している孔26a 、26a に挿通してこれらのシリンダ部24b 、24b の後端鍔部24b'、24b'に該孔26a 、26a の後面側に係止させ、且つ、この押し板26の前面中央部を水平発進台23上に設置されたトンネル掘削機におけるバルブユニットBの後端面に押し付けている。   Further, a pair of left and right propulsion jacks 24, 24 is disposed on the support frames 21, 21 on both sides of the tunnel excavator, and the telescopic rods project toward the rear of the propulsion jacks 24, 24. 24a and 24a are received by a reaction force receiving base 25 fixed on the rear wall surface of the shaft 15, and the cylinder portions 24b and 24b of these propulsion jacks 24 and 24 that advance according to the extension of the rods 24a and 24a are pushed. The cylinders 24b, 24b are inserted into the holes 26a, 26a drilled in both end portions of the plate 26, and the rear end flange portions 24b ', 24b' of the cylinder portions 24b, 24b are engaged with the rear surface side of the holes 26a, 26a. In addition, the central portion of the front surface of the push plate 26 is pressed against the rear end surface of the valve unit B in the tunnel excavator installed on the horizontal start table 23.

このように、発進架台20上にトンネル掘削機を設置したのち、左右一対の推進ジャッキ24、24を作動させてそのロッド24a 、24a を伸長させると、反力受台25を支点として推進ジャッキ24、24のシリンダ部24b 、24b が前進し、これらのシリンダ部24b 、24b 間に架設状態で連結している押し板26が一体に前進してその前面でトンネル掘削機のバルブユニットBの後端面を押圧しながら該トンネル掘削機を水平発進台23上で発進坑口27に向かって推進させ、この発進坑口27から前方の地盤の掘削を開始する。   In this way, after installing the tunnel excavator on the starting platform 20, when the pair of left and right propulsion jacks 24, 24 are operated and the rods 24a, 24a are extended, the propulsion jack 24 with the reaction force cradle 25 as a fulcrum is supported. , 24 cylinder parts 24b, 24b move forward, and a push plate 26 connected between these cylinder parts 24b, 24b in an erected state is integrally advanced to the rear end face of the valve unit B of the tunnel excavator on the front surface thereof. The tunnel excavator is propelled toward the start pit 27 on the horizontal start platform 23 while pressing, and the excavation of the ground ahead from the start pit 27 is started.

地盤の掘削はモータユニットA内の油圧モータからなる駆動モータ4を駆動することによってその回転をカッタヘッド2に伝達してカッタヘッド2を回転させながら、トンネル掘削機を推進させることによって行われ、掘削された土砂は土砂取込室10内に取り込まれる。この際、大塊土が該土砂取込室10内に取り込まれた場合には、インナコーン9aとアウタコーン9bとによって細かく破砕する。   The excavation of the ground is performed by propelling the tunnel excavator while transmitting the rotation to the cutter head 2 by driving the drive motor 4 which is a hydraulic motor in the motor unit A, and rotating the cutter head 2. The excavated earth and sand are taken into the earth and sand taking-in chamber 10. At this time, when the large block soil is taken into the earth and sand taking-in chamber 10, it is finely crushed by the inner cone 9a and the outer cone 9b.

また、掘削中において、地上から送泥管路を通じて泥水を土砂取込室10に供給、充満させて上記掘削土砂と混合させ、掘削土砂を泥土化させると共に、この土砂取込室10に充満した泥水圧によって切羽を押さえて該切羽地盤の崩壊を防止しながらカッタヘッド2により前方の地盤を掘削する一方、土砂取込室10内で泥土化した土砂はバルブ6と排泥管路7を通じて泥水と共に発進立坑15から地上に設置した土砂分離回収槽に送給され、この分離回収槽で掘削土砂を泥水から分離させたのち、該泥水を再び送泥管路に供給する。なお、土砂取込室10内の泥土圧の調整は上記バルブ6の開度を調節することによって行われる。   In addition, during excavation, mud was supplied from the ground to the earth taking-in chamber 10 through the mud pipe, filled with the above-mentioned excavated earth and sand, the excavated earth was mud, and the earth taking-in chamber 10 was filled. While cutting the face by mud pressure and preventing the face ground from collapsing, the cutter head 2 excavates the ground in front, while the mud that has become mud in the earth taking-in chamber 10 passes through the valve 6 and the mud pipe 7. At the same time, it is fed from the starting shaft 15 to the earth and sand separation and recovery tank installed on the ground, and after separating the excavated earth and sand from the mud in the separation and collection tank, the mud is again supplied to the mud pipe. The mud pressure in the earth and sand taking-in chamber 10 is adjusted by adjusting the opening degree of the valve 6.

こうして、トンネル掘削機によって発進立坑15から前方地盤に向かってトンネルの掘削を開始し、バルブユニットBの後端部がトンネル内に進入する手前まで掘進すると、一旦、トンネルの掘削を停止し、油圧ユニット16等を配設している後続管17を地上からクレーン等で立坑15内に搬入して図6に示すように発進架台20上に設置し、その前端をバルブユニットBの後端に直列状に接続したのち、左右一対の推進ジャッキ24、24のロッド24a 、24a を伸長させることにより、後続管17の後端面を押し板26を介して前進させると共に、モータユニットA内の駆動モータ4を駆動してカッタヘッド2を回転させるながらトンネルを掘進する。掘削した土砂は、上述したように、土砂取込室10内に取り込み、インナコーン9aとアウタコーン9bとによって細かく破砕したのち、バルブ6、排泥管路7を通じて排出する。   Thus, when the tunnel excavator starts excavation of the tunnel from the start shaft 15 toward the front ground and excavates to the point where the rear end of the valve unit B enters the tunnel, the excavation of the tunnel is temporarily stopped and hydraulic pressure is stopped. The succeeding pipe 17 in which the unit 16 and the like are arranged is carried into the shaft 15 by a crane or the like from the ground and installed on the starter base 20 as shown in FIG. 6, and its front end is connected in series with the rear end of the valve unit B. After the connection, the rods 24a and 24a of the pair of left and right propulsion jacks 24 and 24 are extended to advance the rear end surface of the succeeding pipe 17 through the push plate 26 and to drive the motor 4 in the motor unit A. The tunnel is dug while the cutter head 2 is rotated by driving. The excavated earth and sand are taken into the earth and sand taking-in chamber 10 as described above, and are finely crushed by the inner cone 9a and the outer cone 9b, and then discharged through the valve 6 and the mud discharge pipe 7.

後続管17が発進坑口27に入る直前まで掘進すると一旦トンネルの掘削を停止し、左右一対の推進ジャッキ24、24のロッド24a 、24a を収縮させることにより、押し板26を後退させて後続管17の後端と該押し板26との間に地上から吊り下ろした一定長さを有する管体Pを介在させて水平発進台43上に設置し、しかるのち、図7に示すように駆動モータ4を作動させてカッタヘッド2を回転させると共に推進ジャッキ24、24を作動させてそのロッド24a 、24a を伸長させることにより、押し板26で管体Pの後端面を押圧して該管体PをカッタユニットAとモータユニットBと一体に推進させながらトンネルを掘進する。   Once the subsequent pipe 17 has been dug until just before entering the starting pit 27, the excavation of the tunnel is once stopped, and the push plate 26 is retracted by retracting the rods 24a, 24a of the pair of left and right propulsion jacks 24, 24, so that the subsequent pipe 17 A tube P having a certain length suspended from the ground is interposed between the rear end of the push plate 26 and the push plate 26, and is installed on the horizontal start platform 43. After that, as shown in FIG. Is operated, the cutter head 2 is rotated and the propulsion jacks 24, 24 are operated to extend the rods 24a, 24a, thereby pressing the rear end face of the tube P with the push plate 26 so that the tube P is The tunnel is dug while being pushed together with the cutter unit A and the motor unit B.

そして、この管体Pの長さに相当する一定長のトンネルが掘削される毎に、管体Pを継ぎ足しながらトンネル掘削機によって掘削されるトンネル内に押し込みことにより、上記発進立坑15から到達側の立坑(図示せず)に達した埋設管P列からなる下水管等の埋設管路を形成する。この埋設管路の形成中に曲線管路部を設ける場合には、バルブユニットBに設けている上記中折れ機構8を作動させることによってトンネル掘削機の掘進方向を計画曲線上に向けてトンネルを掘進する。なお、一定長のトンネルを掘削する毎に上記送排泥管路7、12にその長さに等しい一定長の送排泥管を継ぎ足す。また、到達立坑に達したモータユニットAやバルブユニットB、後続管17は順次、切り離されて地上側に撤去される。   Each time a tunnel having a certain length corresponding to the length of the pipe P is excavated, the pipe P is pushed into the tunnel excavated by the tunnel excavator while being connected to the arrival side from the start shaft 15. A buried pipeline such as a sewage pipe composed of a row of buried pipes P reaching a vertical shaft (not shown) is formed. In the case of providing a curved pipe line part during the formation of the buried pipe line, the tunnel bending machine 8 provided in the valve unit B is operated to turn the tunnel excavator toward the planned curve. Dig up. Each time a fixed length tunnel is excavated, a fixed length feed mud pipe equal to the length is added to the feed mud pipe lines 7 and 12. In addition, the motor unit A, the valve unit B, and the succeeding pipe 17 that have reached the reaching shaft are sequentially separated and removed to the ground side.

以上の実施例においては、前方の地盤を掘削するカッタヘッド2として、複数個のローラビット2aを回転自在に軸支してなる構造のものを採用しているが、回転軸4aから外径方向に向かって複数本のスポークを放射状に設けて、隣接するスポーク間に土砂取込み開口部を設けると共に各スポークの前面に複数個のカッタビットを突設している通常のカッタヘッドを使用してもよく、また、地質によってはインナコーン9aとアウタコーン9bとからなるコーンクラッシャを必ずしも設けておく必要はない。   In the above embodiment, as the cutter head 2 for excavating the ground in front, a structure in which a plurality of roller bits 2a are rotatably supported is employed. Even if a normal cutter head in which a plurality of spokes are provided in a radial pattern, a sand intake opening is provided between adjacent spokes, and a plurality of cutter bits protrude from the front of each spoke is used. Well, depending on the geology, it is not always necessary to provide a cone crusher composed of the inner cone 9a and the outer cone 9b.

トンネル掘削機の簡略縦断側面図。A simplified longitudinal side view of a tunnel excavator. その正面図。The front view. 立坑内に設置した状態の簡略側面図。The simplified side view of the state installed in the shaft. 発進架台の平面図。The top view of a starting stand. その背面図。The rear view. 後続管を接続させた状態の簡略側面図。The simplified side view of the state which connected the succeeding pipe. 埋設管を埋設する状態を示す簡略側面図。The simplified side view which shows the state which embeds a buried pipe.

符号の説明Explanation of symbols

A モータユニット
B バルブユニット
1 シールド本体
2 カッタヘッド
3 隔壁
4 駆動モータ
5 筒体
5a、5b 前後筒体部
6 バルブ
7 排泥管路
8 中折れ機構
10土砂取込室
A Motor unit B Valve unit 1 Shield body 2 Cutter head 3 Bulkhead 4 Drive motor 5 Cylindrical body
5a, 5b Front and rear cylinder parts 6 Valve 7 Mud drain pipe 8 Middle folding mechanism
10 Sediment uptake room

Claims (5)

前端にカッタヘッドを回転自在に支持しているシールド本体内にカッタヘッドの駆動モータを設置してなるモータユニットと、このモータユニットに後続しているバルブユニットとを備え、バルブユニットは中折れ機構によって互いに屈折自在に接合した前後筒体部からなる筒体内に掘削土砂の排泥管路中に設けたバルブを配設してなることを特徴とするトンネル掘削機。   Equipped with a motor unit in which a cutter head drive motor is installed in a shield body that rotatably supports the cutter head at the front end, and a valve unit following this motor unit. A tunnel excavator characterized in that a valve provided in a mud conduit for excavating earth and sand is disposed in a cylindrical body composed of front and rear cylindrical parts joined to each other in a refractive manner. 駆動モータは油圧モータであることを特徴とする請求項1に記載のトンネル掘削機。   The tunnel excavator according to claim 1, wherein the drive motor is a hydraulic motor. モータユニットの胴体を形成しているシールド本体とバルブユニットの前側筒体部とを一体に設けていることを特徴とする請求項1に記載のトンネル掘削機。   The tunnel excavator according to claim 1, wherein a shield main body forming a body of the motor unit and a front cylinder portion of the valve unit are integrally provided. モータユニットの胴体を形成しているシールド本体の後端にバルブユニットの前側筒体部を着脱自在に連結していることを特徴とする請求項1に記載のトンネル掘削機。   2. The tunnel excavator according to claim 1, wherein a front cylindrical portion of the valve unit is detachably connected to a rear end of the shield main body forming the body of the motor unit. シールド本体の前端に隔壁を設けてこの隔壁に駆動モータの前端部を貫通状態に支持して隔壁から前方に突出した回転軸をカッタヘッドに連結していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトンネル掘削機。   A partition wall is provided at the front end of the shield body, the front end portion of the drive motor is supported in a penetrating state on the partition wall, and a rotating shaft protruding forward from the partition wall is connected to the cutter head. Item 3. A tunnel excavator according to item 2.
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