JP2015034427A - Shield machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、推進工法によって既設管渠等の側面にほぼ直角にシ−ルド掘進機を到達・回収させるためのものであって、シールド掘進機の到達・回収を安全で効率良く実施するためのシールド掘進機に関するものである。 The present invention is to allow a shield machine to reach and recover at a right angle to the side of an existing pipe by a propulsion method, and to achieve safe and efficient arrival and recovery of a shield machine. It relates to a shield machine.
近年の都市部では、地下埋設物の輻輳化や地上作業基地スペ−スの制約から、到達立坑の構築が困難になって、推進管を既設管渠等に直接接合する方法が計画されるようになってきた具体的には、雨水本管に接続される雨水枝管工事等が該当し、超大口径の雨水本管の側面にほぼ直角の状態で雨水枝管を接続する方法であり、一般に推進工法が多く採用されている。その到達方法としては、既設管渠の側面にシ−ルド掘進機の先端が到達すると。掘進を一旦停止し、地上または既設管渠内からシ−ルド掘進機と既設管渠の間の地盤に薬液注入等による地盤改良工法を実施して周辺地山を補強した後、既設管渠の側壁面をシ−ルド掘進機の外径よりもやや大きめで撤去し、シ−ルド掘進機前面の地盤を掘削して取出口を構築する。取出口部分の既設管渠内の壁面には到達坑口壁が設けられる。到達坑口壁の構築が完了すると、発進立坑内に設置した元押ジャッキによって推進管列の最後端を押圧することによって、シ−ルド掘進機を既設管渠内に押出して回収する方法が一般に用いられていた。しかしながら、既設管渠の側面にほぼ直角接合する方法では、既設管渠の側面にシ−ルド掘進機先端のカッタヘッドが到達した時、水平方向の中心線部分は既設管渠の側面にほぼ同じ間隔で隣接しているのに対して、鉛直方向の中心線部分は既設管渠の側面と上下に大きな隙間が開いており、取出口への押出し時に地山崩壊等が想定され、安全性に不安を残すこととなる。特に、地下水圧や土圧の大きい土質条件や大深度の推進施工では、より安全性の確保が困難となる。 In recent urban areas, due to the congested underground structures and the limitations of the ground work base space, it will be difficult to construct a reach shaft, and a method for directly joining the propulsion pipe to the existing pipe will be planned. Specifically, this is applicable to rainwater branch pipe construction that is connected to the rainwater main, and is a method of connecting the rainwater branch pipe in a state of being almost perpendicular to the side of the ultra-large-diameter rainwater main. Many propulsion methods are used. As for the arrival method, when the tip of the shield machine reaches the side of the existing pipe. Once the excavation is stopped, the ground improvement method by chemical injection or the like is applied to the ground between the shield excavator and the existing pipe from the ground or inside the existing pipe, and the surrounding ground is reinforced. The side wall is removed to be slightly larger than the outer diameter of the shield machine, and the ground in front of the shield machine is excavated to construct an outlet. A wall at the entrance port is provided with a wall in the existing pipe wall. When the construction of the reaching pit wall is completed, a method is generally used in which the shield excavator is pushed into the existing pipe rod and recovered by pressing the rearmost end of the propelling pipe row with the main push jack installed in the starting vertical shaft. It was done. However, in the method of joining at right angles to the side of the existing pipe, when the cutter head at the tip of the shield machine reaches the side of the existing pipe, the horizontal center line is almost the same as the side of the existing pipe. The vertical center line part has a large gap on the side and the upper side of the existing pipe pit, but it is assumed that a natural ground collapse etc. is expected when pushing it out to the outlet. You will leave anxiety. In particular, it is difficult to ensure safety in soil conditions with large groundwater pressure and earth pressure or in deep construction.
このため、安全性と効率の良い回収を目的として、シールド掘進機外殻の先端開口部に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも1ヶ所以上に設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタヘッド後方に位置する外殻の外側には、先端が既設管渠の側面に均等に当接するように推進方向に湾曲して変化させて嵌設したスライドフ−ドと、該スライドフ−ドが推進方向に前後進できるように装備した複数本のスライドジャッキと、により構成されるシ−ルド掘進機が開発されている。本技術の開発により、シールド掘進機が既設管渠の側面に隣接すると、シールド掘進機外殻の外側に装着されたスライドフ−ドを押出して前進させ、スライドフ−ドの先端を既設管渠の側壁面に均等に当接して、シ−ルド掘進機と既設管渠の隙間を極力小さくする。特に、従来はシ−ルド掘進機の上下に大きな隙間が開いていたものが少なくなり、安全で効率の良いシ−ルド掘進機の回収が行える。しかしながら、大深度で地下水圧や土圧が大きい施工条件では、通常行われている薬液注入工法等による地盤改良工法も瞬時に薬剤が希釈されたり逸失してその効果が期待できなく、既設管渠側面とスライドフ−ド先端との僅かな隙間から地下水や土砂が流出して周辺地山を崩壊させるという問題が発生していた。そのため、大深度で地下水圧や土圧が大きい施工条件では、予め周辺地盤を凍土化させて確実なシ−ルド掘進機の回収を行う地盤凍結工法が併用して採用されている。 For this reason, for the purpose of safety and efficient recovery, a cutter head provided at the front end opening of the shield machine outer shell and at least one outer periphery of the cutter head are provided in the radial direction. A widening cutter that expands and contracts, and a slide hood that is fitted on the outer side of the outer shell located behind the cutter head so as to be bent and changed in the propulsion direction so that the tip is in contact with the side surface of the existing pipe rod. A shield excavator comprising a plurality of slide jacks equipped so that the slide hood can move back and forth in the propulsion direction has been developed. As a result of the development of this technology, when the shield machine is adjacent to the side of the existing pipe, the slide hood attached to the outside of the outer shell of the shield machine is pushed forward and the tip of the slide hood is moved to the side of the existing pipe. The gap between the shield machine and the existing pipe is made as small as possible by evenly contacting the wall. In particular, the number of conventional shield machines with large gaps at the top and bottom is reduced, and safe and efficient recovery of shield machines can be performed. However, under construction conditions where the groundwater pressure and earth pressure are large at large depths, the ground improvement method such as the usual chemical solution injection method cannot be expected to be effective because the chemical is instantly diluted or lost. There was a problem that groundwater and earth and sand flowed out from a slight gap between the side surface and the tip of the slide hood, causing the surrounding ground to collapse. For this reason, under the construction conditions where the groundwater pressure and the earth pressure are large at a deep depth, a ground freezing method in which the surrounding ground is frozen in advance and the shield shield machine is reliably recovered is used in combination.
前記した地盤凍結工法の併用によるシ−ルド掘進機の回収方法により、大深度で地下水圧や土圧の大きな施工条件でも、周辺地山は凍土化されて安全な状態でシ−ルド掘進機を回収することが可能となった。しかしながら、周辺地山を安定して凍土化するためには長期間の準備が必要となることや凍土化のための材料や設備費用等が多大で、推進工事費用に占める地盤凍結工法の割合が非常に大きなものとなり、この工法の採用できないという問題がでてきている。
このため、発明が解決しようとする課題は、大深度で地下水圧や土圧の大きな施工条件でも、シールド掘進機を低価格で効率良く到達・回収させるためのシ−ルド掘進機を提供するものである。 For this reason, the problem to be solved by the invention is to provide a shield machine for efficiently reaching and recovering a shield machine at a low price even under construction conditions where groundwater pressure and earth pressure are large at a deep depth. It is.
本発明は、既設管渠の側面に推進管を接合させるためのシ−ルド掘進機であって、
シ−ルド掘進機外殻の先端開口部に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも1ヶ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタ−ヘッド後方に位置する外面ケ−シングの内周面には推進方向に摺動可能となるように円周方向の複数個所に凹凸形状のスライドレ−ルをもって嵌設した内面ケ−シングと、該内面ケーシングの先端には全周に切削刃を装備し、内周面には内面ケ−シングを前後に摺動させるために内面ケ−シングの内周面をシリンダの先端と連結し、後端は外面ケ−シングと連結した複数本の押出しジャッキと、該カッタヘッドの背面にはカッタヘッドに回転を伝達させるために、カッタヘッドの中央部に軸支した回転軸と、該内面ケ−シングに回転を伝達するために、カッタヘッド背面と内面ケ−シングとを連結固設した複数の連結リブ材とにより構成されるシールド掘進機。
The present invention is a shield machine for joining a propelling pipe to the side of an existing pipe,
A cutter head provided at the front end opening of the shield machine outer shell, at least one widening cutter provided on the outer periphery of the cutter head and extending in the radial direction, and positioned behind the cutter head The inner casing of the outer casing and the inner casing that is fitted with concave and convex slide rails at a plurality of locations in the circumferential direction so as to be slidable in the propulsion direction, and the tip of the inner casing Is equipped with a cutting blade on the entire circumference, and the inner circumferential surface of the inner casing is connected to the front end of the cylinder in order to slide the inner casing to the front and rear. The rear end is the outer casing. A plurality of extrusion jacks connected to the saw, a rotation shaft supported on the center of the cutter head to transmit the rotation to the back of the cutter head, and a rotation transmitted to the inner casing To make the cutter head back Inner surface Ke - a plurality of connecting ribs material and single linked fixedly with the configured shield machine.
シ−ルド掘進機外殻の先端開口側に設けられるカッタヘッドの前面には、複数個の切削ビットなどの掘削手段を備えているとともに、掘削した土砂を背面側に取り込むための取込口を複数ヶ所備えている。カッタヘッドの外径は、シ−ルド掘進機の外面ケ−シングの内周面に嵌設された内面ケ−シングの押出しに支障とならない大きさに製作されている。カッタヘッドの外周部に設けられる拡幅カッタは、推進施工時はシ−ルド掘進機外径の大きさのトンネル孔が確保できるように半径方向に拡径されて固定されている。該拡径カッタの設置数は、土質条件や管径等に応じてカッタヘッドの外周部に少なくとも1ヶ所以上設けられる。シールド掘進機が既設管渠の手前に到達すると、拡幅カッタは縮径されてカッタヘッドの外周面内に収納されて、内面ケ−シング摺動の支障とならないように構成されている。 The front surface of the cutter head provided at the tip opening side of the shield machine outer shell is provided with excavation means such as a plurality of cutting bits, and an intake port for taking the excavated earth and sand into the back side. It has multiple locations. The outer diameter of the cutter head is manufactured to a size that does not hinder the extrusion of the inner casing placed on the inner peripheral surface of the outer casing of the shield machine. The widening cutter provided on the outer peripheral portion of the cutter head is fixed by being radially expanded so that a tunnel hole having the outer diameter of the shield machine can be secured during propulsion. The number of the expanded diameter cutters is set to at least one or more on the outer periphery of the cutter head in accordance with soil conditions, pipe diameters, and the like. When the shield machine reaches the front of the existing pipe, the widening cutter is reduced in diameter and stored in the outer peripheral surface of the cutter head so as not to interfere with the inner casing sliding.
該内面ケ−シングの摺動は、内面ケ−シングの内周部の円周方向に装備された押出しジャッキにより、外面ケ−シングをガイドとして前方に押し出される。 The sliding of the inner casing is pushed forward using the outer casing as a guide by an extrusion jack provided in the circumferential direction of the inner peripheral portion of the inner casing.
該カッタヘッド後方に位置する外面ケ−シングの内周面に嵌設された内面ケ−シングの先端部分には、円周方向に複数個の切削具が装備されている。該カッタヘッドの背面と内面ケ−シングを固設した連結リブ材により、内面ケ−シングと外面ケ−シングにはカッタヘッドを介して回転力が伝達される。 A plurality of cutting tools are provided in the circumferential direction at the front end portion of the inner casing that is fitted to the inner peripheral surface of the outer casing located behind the cutter head. By the connecting rib member in which the back surface of the cutter head and the inner casing are fixed, a rotational force is transmitted to the inner casing and the outer casing through the cutter head.
推進施工時の外面ケ−シングと内面ケ−シングは、カッタヘッドの回転が連結リブ材を介して内面ケ−シングと外面ケ−シングに伝達され回転する。シールド掘進機が既設管渠の手前に到達すると、一旦カッタヘッドの回転を停止し、内面ケ−シング摺動の支障とならないようにカッタヘッドの外周部に設けられている拡幅カッタを縮径する。拡幅カッタが縮径されてカッタヘッドの外周面内に収納されると、カッタヘッドの回転を再開し内面ケ−シングと外面ケ−シングにも回転が伝達される。その後、内面ケ−シングの内周部に装備した押出しジャッキが伸長されて、内面ケ−シングが回転しながら前方へ押し出され、先端に設けた切削具によって地山及び既設管渠の側壁面を効率良く切削していく。 The outer casing and the inner casing at the time of propulsion construction are rotated by the rotation of the cutter head being transmitted to the inner casing and the outer casing through the connecting rib member. When the shield machine reaches the front of the existing pipe, the cutter head stops rotating once, and the widening cutter provided on the outer periphery of the cutter head is reduced in diameter so as not to interfere with the inner casing sliding. . When the widened cutter is reduced in diameter and stored in the outer peripheral surface of the cutter head, the rotation of the cutter head is resumed and the rotation is transmitted to the inner casing and the outer casing. Thereafter, the extrusion jack provided on the inner peripheral portion of the inner casing is extended, the inner casing is pushed forward while rotating, and the ground surface and the side wall surface of the existing pipe are removed by the cutting tool provided at the tip. Cut efficiently.
本発明のシールド掘進機は、シールド掘進機が既設管渠側面の前部に到達すると、カッタヘッドの回転を一旦停止し、カッタヘッドの外周部に設けられている拡幅カッタを縮径する。そして、再びカッタヘッドを回転させることによって内面ケ−シングと外面ケ−シングを回転させながら、内面ケ−シング内周部に装備した押出しジャッキを伸長させることによって、地山及び既設管渠の側壁面を効率良く正確に切削することが可能となった。 The shield machine according to the present invention temporarily stops the rotation of the cutter head when the shield machine reaches the front of the side surface of the existing pipe rod, and reduces the diameter of the widening cutter provided on the outer periphery of the cutter head. Then, by rotating the cutter head again, the inner casing and the outer casing are rotated, and the extrusion jack equipped on the inner peripheral portion of the inner casing is extended, so that the side of the ground and the existing pipe It became possible to cut wall surfaces efficiently and accurately.
既設管渠の側面にほぼ直角にシ−ルド掘進機を到達・回収させる推進技術において、シールド掘進機の外面ケ−シングの内周面に嵌設した内面ケ−シングの先端に装備した切削刃を回転させて前進させることによって、既設管渠の前面の地山と既設管渠の側壁部を切削して、効率良くシールド掘進機を到達・回収することを実現した。 Cutting technology equipped at the tip of the inner casing fitted to the inner peripheral surface of the outer casing of the shield machine in the propulsion technology that allows the shield machine to reach and collect at a right angle to the side of the existing pipe By rotating and moving forward, the ground in front of the existing pipe and the side wall of the existing pipe were cut, and the shield machine was efficiently reached and recovered.
図1は、本発明のシールド掘進機を説明する縦断面図である。シールド掘進機1の先端には、外面ケ−シング3の先端開口部側にカッタヘッド2が装備されている。カッタヘッド2は、中央部で回転軸7によって軸支され、隔壁14の後方に装備した駆動装置によって回転力がカッタヘッド2に伝達される。カッタヘッド2の後方には、後方に所定の長さを持った筒状の外面ケ−シング3が設けられている。外面ケ−シング3の内周面には、推進方向に摺動可能となるように、外面ケ−シング3に突起10を設け、内部ケ−シング4にスライド溝11を設けた凹凸形状のスライドレ−ルが円周方向に複数個所設けられている。内面ケ−シング4の先端には、全周に切削刃を装備して地山や側壁の切削を可能としている。内面ケ−シング4は、外面ケ−シング3の内周面を前後に摺動させるために、内面ケ−シング4の内周面先端部とシリンダの先端とを連結し、後端は外面ケ−シングのフランジ部に連結した複数本の押出しジャッキ6が配置されている。カッタヘッド2の背面には、内面ケ−シング4に回転力を伝達するために、カッタヘッド2の背面と内面ケ−シング2の内周面と連結する連結リブ材が円周方向に複数個所に固設されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a shield machine according to the present invention. At the tip of the
推進施工時には内面ケ−シング4先端の切削刃5は、カッタヘッド2前面の同じ位置にくるように配置され、カッタヘッド2の回転にともなって連結リブ材9を介して内面ケ−シング4に回転が伝達される。外面ケ−シング3にも凹凸のスライドレ−ルを介して内面ケ−シング4から回転が伝達される。
At the time of propulsion construction, the
図2は、本発明のシールド掘進機に装備された凹凸のスライドレ−ルを説明する断面図である。外面ケ−シング3は、後続する推進管とほぼ同じ外径を有し、その外面ケーシング3の内周面には、先端の切削刃5が外面ケ−シング3の先端よりも出るように嵌設されている。外面ケ−シング3と内面ケ−シング4の円周方向には、外面ケ−シング4の突起10と内面ケ−シング4のスライド溝11が合致するように凹凸形状のスライドレ−ルが円周方向に複数個所嵌め込まれている。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining an uneven slide rail equipped in the shield machine of the present invention. The
図3は、本発明のシールド掘進機による到達時の施工状況を説明する縦断面図である。通常の推進施工は、内面ケ−シング4先端の切削刃5位置をカッタヘッド2の前面位置に合わせ、カッタヘッド2の回転とともに内面ケ−シング4および外面ケ−シング3も回転し、前方の地山を効率良く切削する。シールド掘進機1先端のカッタベッド2が既設管渠13の側壁面に近づくと、元押ジャッキによるシールド掘進機1の押し込みを停止する。次に、カッタヘッド2を回転させて内面ケ−シング4を回転させながら、内面ケ−シング4の内周面に装備した押出しジャッキ6を伸長して、内面ケ−シング4先端の切削刃5で地山及び既設管渠13の側壁を切削していく。この時、元押ジャッキは伸長されず、カッタヘッド2は前進することなく同じ位置で回転していることとなる。既設管渠13の側壁部の切削が完了すると、既設管渠13内から薬液注入工法等による止水注入で周辺地盤の改良を行い、内面ケ−シング4の先端の切削刃5で切削された側壁部分を撤去後、元押ジャッキによってシ−ルド掘進機1全体が前進されて既設管渠13内にカッタヘッド2部が押し出される。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining a construction situation at the time of arrival by the shield machine of the present invention. In normal propulsion construction, the position of the
既設管渠13の側壁部の切削は、先端に装備した切削刃5の回転によって効率の良い切削が行える。切削外径は、外面ケ−シング3の外径とほぼ同径となるように切削刃が取り付けられており、外面ケ−シング3の外周面と側壁部との隙間も極力小さくする可能となり、隙間の止水処理等も容易になる。
Cutting of the side wall portion of the existing
以上のように、シールド掘進機の外面ケ−シング3と内面ケ−シング4を、カッタヘッド2を通じて回転を伝達することによって、内面ケ−シング4の先端に装備した切削刃5で地山や側壁部の切削が無駄なく効率良く行え、既設管渠13の側面へシールド掘進機1を到達・回収する推進施工に適用できる。
As described above, by transmitting the rotation of the
1 シールド掘進機
2 カッタヘッド
3 外面ケ−シング
4 内面ケ−シング
5 切削刃
6 押出しジャッキ
7 回転軸
8 補強リブ
9 連結リブ材
10 突起
11 スライド溝
12 後続筒
13 既設管渠
14 隔壁
DESCRIPTION OF
Claims (1)
シ−ルド掘進機外殻の先端開口部に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも1ヶ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタ−ヘッド後方に位置する外面ケ−シングの内周面には推進方向に摺動可能となるように円周方向の複数個所に凹凸形状のスライドレ−ルをもって嵌設した内面ケ−シングと、該内面ケーシングの先端には全周に切削刃を装備し、内周面には内面ケ−シングを摺動させるために内面ケ−シングの内周面をシリンダの先端と連結し、後端は外面ケ−シングと連結した複数本の押出しジャッキと、該カッタヘッドの背面にはカッタヘッドに回転を伝達させるために、カッタヘッドの中央部に軸支した回転軸と、該内面ケ−シングに回転を伝達するために、カッタヘッド背面と内面ケ−シングとを連結固設した複数の連結リブ材とにより構成されることを特徴とするシールド掘進機。 A shield machine for joining a propelling pipe to the side of an existing pipe,
A cutter head provided at the front end opening of the shield machine outer shell, at least one widening cutter provided on the outer periphery of the cutter head and extending in the radial direction, and positioned behind the cutter head The inner casing of the outer casing and the inner casing that is fitted with concave and convex slide rails at a plurality of locations in the circumferential direction so as to be slidable in the propulsion direction, and the tip of the inner casing Is equipped with a cutting blade on the entire circumference, and the inner peripheral surface of the inner casing is connected to the tip of the cylinder to slide the inner casing on the inner peripheral surface, and the outer casing is connected to the rear end. In order to transmit the rotation to the inner casing, a plurality of connected extrusion jacks, a rotating shaft pivotally supported at the center of the cutter head to transmit the rotation to the cutter head on the back of the cutter head On the back and inside of the cutter head - shield machine, characterized in that it is constituted by a plurality of connecting ribs material and single linked fixed.
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CN109931071A (en) * | 2019-04-22 | 2019-06-25 | 合肥世忠科技开发有限公司 | A kind of minor diameter compression concrete side wall machine |
CN111472789A (en) * | 2020-04-29 | 2020-07-31 | 安徽开源路桥有限责任公司 | Pipe jacking construction process |
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