JP2015155597A - tunnel excavator - Google Patents

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城司 上村
実 保苅
Minoru Hokari
実 保苅
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tunnel excavator capable of preventing vibration damage to surrounding area by reducing excavation vibrations generated during excavating.
SOLUTION: The tunnel excavator includes: an excavator body 11 having a cylindrical shape; a cutter head 15 which is rotatably supported at the front part of the excavator body 11; many roller cutters 16 which are mounted on the cutter head 15 for excavating a working face on the soil; and an exciter 31 that generates reverse phase vibrations which has reverse phase with respect to the excavation vibrations generated when the roller cutters 16 excavate the working face, and transfers the generated reverse phase vibrations to the roller cutters 16 via at least one of the cutter head 15 and the soil.
COPYRIGHT: (C)2015,JPO&INPIT

Description

本発明は、地盤を掘削する際に発生する掘削振動を低減するトンネル掘削機に関する。   The present invention relates to a tunnel excavator that reduces excavation vibration generated when excavating the ground.

一般的に、トンネル掘削機においては、カッタヘッドを回転させることにより、そのカッタヘッドに装着されたカッタ(カッタビット及びローラカッタ)が、地盤に切羽を掘削するようになっている。このとき、特に、掘削する地盤が岩盤等の硬質地盤となる場合や、掘削深度が浅い場合には、カッタが切羽を掘削する際に発生する振動や騒音が、地表の住宅や地下施設等の周辺地域に悪影響を及ぼすおそれがある。   Generally, in a tunnel excavator, by rotating a cutter head, a cutter (cutter bit and roller cutter) mounted on the cutter head excavates a face on the ground. At this time, especially when the ground to be excavated is hard ground such as bedrock, or when the excavation depth is shallow, vibration and noise generated when the cutter excavates the face, such as housing and underground facilities on the surface. The surrounding area may be adversely affected.

そこで、従来から、周囲に与える振動被害や騒音被害を抑えることを目的とした装置が、種々提供されている。そして、このような装置としては、例えば、特許文献1に開示されている。   Thus, various devices have been provided for the purpose of suppressing vibration damage and noise damage to the surroundings. And as such an apparatus, it is disclosed by patent document 1, for example.

特開2013−221307号公報JP 2013-221307 A

ここで、上記従来の装置においては、振動発生源に対して、振動対策を直接施すようにしている。これに対して、トンネル掘削機においては、振動発生源がカッタとなっており、このカッタは、回転するカッタヘッドの前部に点在するだけでなく、切羽と直接接触するものとなっている。つまり、トンネル掘削機においては、切羽と接触するカッタに対して、振動対策を直接施すことは、非常に困難である。   Here, in the above-mentioned conventional apparatus, vibration countermeasures are directly applied to the vibration generation source. On the other hand, in the tunnel excavator, the vibration generating source is a cutter, and this cutter is not only scattered at the front part of the rotating cutter head but also directly in contact with the face. . In other words, in a tunnel excavator, it is very difficult to directly take measures against vibrations on the cutter that comes into contact with the face.

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、掘削時に発生する掘削振動を低減させることにより、周辺地域への振動被害を防止することができるトンネル掘削機を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a tunnel excavator that can prevent vibration damage to the surrounding area by reducing excavation vibration generated during excavation. .

上記課題を解決する第1の発明に係るトンネル掘削機は、
円筒状をなす掘削機本体と、
前記掘削機本体の前部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドに装着され、地盤に切羽を掘削する多数のカッタと、
前記カッタが切羽を掘削する際に生じる掘削振動に対して逆位相となる逆位相振動を発生させ、この発生させた逆位相振動を、前記カッタヘッド及び地盤の少なくとも一方を介して、前記カッタに伝達させる加振手段とを備える
ことを特徴とする。
The tunnel excavator according to the first invention for solving the above-described problems is
A cylindrical excavator body,
A cutter head rotatably supported at the front of the excavator body;
A number of cutters mounted on the cutter head and excavating the face in the ground,
An anti-phase vibration having an anti-phase with respect to excavation vibration generated when the cutter excavates the face is generated, and the generated anti-phase vibration is transmitted to the cutter via at least one of the cutter head and the ground. And a vibration means for transmission.

上記課題を解決する第2の発明に係るトンネル掘削機は、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられ、前記カッタヘッドを回転可能に支持する隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁とによって区画形成され、掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバとを備え、
前記加振手段は、前記隔壁を加振して発生させた逆位相振動を、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂及び前記カッタヘッドを介して、前記カッタに伝達させる
ことを特徴とする。
The tunnel excavator according to the second invention for solving the above-mentioned problems is
A partition wall provided behind the cutter head and in the excavator body, and rotatably supporting the cutter head;
A chamber formed by the cutter head and the partition wall and storing excavated excavated earth and sand;
The vibration means transmits the anti-phase vibration generated by vibrating the partition wall to the cutter via excavated earth and sand and the cutter head stored in the chamber.

上記課題を解決する第3の発明に係るトンネル掘削機は、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられ、前記カッタヘッドを回転可能に支持する隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁とによって区画形成され、掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記カッタヘッドに支持され、前記チャンバ内に配置されることにより、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を撹拌する撹拌翼とを備え、
前記加振手段を前記撹拌翼内に設け、
前記加振手段は、前記カッタヘッドを加振して発生させた逆位相振動を、前記カッタに伝達させる
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a third invention for solving the above-described problem is
A partition wall provided behind the cutter head and in the excavator body, and rotatably supporting the cutter head;
A chamber defined by the cutter head and the partition wall and storing excavated sediment;
A stirring blade for stirring the excavated sediment stored in the chamber by being supported by the cutter head and disposed in the chamber;
The vibration means is provided in the stirring blade,
The vibration means transmits the anti-phase vibration generated by vibrating the cutter head to the cutter.

上記課題を解決する第4の発明に係るトンネル掘削機は、
前記加振手段を前記掘削機本体の外周面に対して出没可能に設け、
前記加振手段は、切羽の掘削により形成されたトンネル内壁面を加振して発生させた逆位相振動を、地盤を介して、前記カッタに伝達させる
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a fourth invention for solving the above-described problem is
The excitation means is provided so as to be able to appear in and out of the outer peripheral surface of the excavator body
The vibration means transmits an antiphase vibration generated by exciting a tunnel inner wall surface formed by excavating a face to the cutter via the ground.

上記課題を解決する第5の発明に係るトンネル掘削機は、
前記加振手段は、
前記トンネル内壁面に対してトンネル軸方向に摺接可能となる摺接部材を有し、
前記トンネル内壁面を前記摺接部材によって加振する
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a fifth invention for solving the above-described problem is
The vibration means is
A sliding contact member capable of sliding in the tunnel axial direction with respect to the inner wall surface of the tunnel;
The inner wall surface of the tunnel is vibrated by the sliding contact member.

上記課題を解決する第6の発明に係るトンネル掘削機は、
前記加振手段によって発生される逆位相振動の大きさは、掘削振動が地表の受振点に伝播したときの前記受振点が受ける応答振動の大きさに応じて、設定される
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a sixth invention for solving the above-described problem is
The magnitude of the antiphase vibration generated by the exciting means is set according to the magnitude of the response vibration received by the receiving point when the excavation vibration propagates to the receiving point on the ground surface. .

従って、本発明に係るトンネル掘削機によれば、カッタが切羽を掘削する際に生じる掘削振動に対して逆位相となる逆位相振動を発生させ、この発生させた逆位相振動を、カッタヘッド及び地盤の少なくとも一方を介して、カッタに伝達させることにより、掘削振動を低減させることができる。これにより、地表の住宅や地下施設等の周辺地域への振動被害を、防止することができる。   Therefore, according to the tunnel excavator according to the present invention, the anti-phase vibration having an anti-phase with respect to the excavation vibration generated when the cutter excavates the face is generated. Excavation vibration can be reduced by transmitting to the cutter via at least one of the ground. Thereby, the vibration damage to surrounding areas, such as a surface housing and underground facilities, can be prevented.

本発明に係るトンネル掘削機が地盤中を掘進する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the tunnel excavator which concerns on this invention digs in the ground. 本発明の実施例1に係るトンネル掘削機における本体前部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the main body front part in the tunnel excavator which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係るトンネル掘削機における本体前部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the main body front part in the tunnel excavator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係るトンネル掘削機における本体前部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the main body front part in the tunnel excavator which concerns on Example 3 of this invention. 図4のA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG.

以下、本発明に係るトンネル掘削機について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, a tunnel excavator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すように、例えば、本発明に係るトンネル掘削機1によって掘削されるトンネルTは、住宅地直下を通過するものとなっている。そして、そのトンネルTの上方に位置する地表Sには、多数の住宅Hが建てられている。   As shown in FIG. 1, for example, a tunnel T excavated by a tunnel excavator 1 according to the present invention passes directly under a residential area. A large number of houses H are built on the ground surface S located above the tunnel T.

そこで、トンネル掘削機1は、トンネルTを、住宅H等に極めて近接して掘削することになるため、住宅Hに対して、地盤(切羽)を掘削する際に発生する掘削振動の影響が、及ばない構成を、採用している。   Therefore, since the tunnel excavator 1 excavates the tunnel T very close to the house H or the like, the influence of excavation vibration generated when excavating the ground (face) to the house H is A configuration that does not reach is adopted.

図2に示すように、トンネル掘削機1は、円筒状をなす掘削機本体11を有している。そして、掘削機本体11の前端部内には、隔壁となるバルクヘッド12が設けられており、このバルクヘッド12には、リング状をなす回転体13が回転可能に支持されている。   As shown in FIG. 2, the tunnel excavator 1 includes a cylindrical excavator body 11. A bulkhead 12 serving as a partition wall is provided in the front end portion of the excavator body 11, and a ring-shaped rotating body 13 is rotatably supported by the bulkhead 12.

回転体13の前部には、複数の連結アーム14が、回転体周方向に等間隔で支持されており、これら連結アーム14の先端には、円盤状をなすカッタヘッド15が連結されている。そして、カッタヘッド15の前面部には、多数のローラカッタ16が回転可能に装着されており、このローラカッタ16は、地盤に切羽を掘削するための刃具となっている。一方、回転体13の後部には、外歯式のリングギヤ17が、当該回転体13と同軸状に設けられている。   A plurality of connecting arms 14 are supported at the front portion of the rotating body 13 at equal intervals in the circumferential direction of the rotating body, and a disc-shaped cutter head 15 is connected to the tips of the connecting arms 14. . A large number of roller cutters 16 are rotatably mounted on the front surface of the cutter head 15, and the roller cutters 16 serve as cutting tools for excavating the face on the ground. On the other hand, an outer ring gear 17 is provided coaxially with the rotating body 13 at the rear portion of the rotating body 13.

また、バルクヘッド12には、カッタ回転用モータ18が設けられている。そして、カッタ回転用モータ18の軸先端部には、駆動ギヤ19が装着されており、この駆動ギヤ19はリングギヤ17と噛み合っている。   The bulk head 12 is provided with a cutter rotating motor 18. A drive gear 19 is attached to the shaft tip of the cutter rotating motor 18, and the drive gear 19 is engaged with the ring gear 17.

従って、カッタ回転用モータ18を回転させることにより、駆動ギヤ19の回転を、リングギヤ17から回転体13に伝達させることができるので、カッタヘッド15を回転させることができる。これにより、カッタヘッド15に装着されたローラカッタ16によって、地盤に切羽を掘削することができる。   Accordingly, by rotating the cutter rotating motor 18, the rotation of the drive gear 19 can be transmitted from the ring gear 17 to the rotating body 13, so that the cutter head 15 can be rotated. Thus, the face can be excavated on the ground by the roller cutter 16 attached to the cutter head 15.

更に、上述したように、バルクヘッド12とカッタヘッド15とを、トンネル前後方向(トンネル軸方向)において対向配置させることにより、これらバルクヘッド12とカッタヘッド15との間には、チャンバ20が区画形成されることになる。チャンバ20は、掘削土砂(ずり)を一時的に蓄えるための空間(室)となっており、当該チャンバ20内には、ローラカッタ16の掘削によって生じた掘削土砂が、カッタヘッド15の土砂取込口(図示省略)を介して、取り込まれるようになっている。   Further, as described above, the bulk head 12 and the cutter head 15 are disposed opposite to each other in the tunnel front-rear direction (tunnel axial direction), so that the chamber 20 is defined between the bulk head 12 and the cutter head 15. Will be formed. The chamber 20 is a space (chamber) for temporarily storing excavated earth and sand (sludge). In the chamber 20, excavated earth and sand generated by excavation of the roller cutter 16 is collected. It is taken in via a slot (not shown).

また更に、掘削機本体11内には、スクリューコンベヤ21が、前端部から後端部に向かうに従って上方に向けて傾斜するように設けられている。このスクリューコンベヤ21の前端部は、バルクヘッド12を貫通して、チャンバ20内に配置されている。   Furthermore, the screw conveyor 21 is provided in the excavator body 11 so as to be inclined upward as it goes from the front end portion to the rear end portion. The front end portion of the screw conveyor 21 passes through the bulkhead 12 and is disposed in the chamber 20.

従って、スクリューコンベヤ21を駆動させることにより、チャンバ20内に蓄えられた掘削土砂を、そのスクリューコンベヤ21の回転駆動によって、掘削機本体11の後方に向けて排出することができる。   Therefore, by driving the screw conveyor 21, the excavated earth and sand accumulated in the chamber 20 can be discharged toward the rear of the excavator body 11 by the rotational drive of the screw conveyor 21.

ここで、バルクヘッド12の後面には、円筒状をなす円筒支持部材32が、開口端32aをその後面に密着させた状態で、取り付けられている。そして、円筒支持部材32内には、サーボ駆動方式の加振器(加振手段)31が収納支持されており、この加振器31は、加振ロッド31aをロッド軸方向(トンネル軸方向)に摺動させることにより、バルクヘッド12に対して、振動(後述する、逆位相振動)を与えることができる。   Here, a cylindrical support member 32 having a cylindrical shape is attached to the rear surface of the bulkhead 12 in a state where the open end 32a is in close contact with the rear surface. A servo drive type vibrator (vibration means) 31 is housed and supported in the cylindrical support member 32. This vibrator 31 moves the vibration rod 31a in the rod axis direction (tunnel axis direction). By virtue of sliding, the bulkhead 12 can be vibrated (an antiphase vibration described later).

更に、加振器31によって発生される振動の位相(波形)は、ローラカッタ16が切羽を掘削する際に生じる掘削振動の位相(波形)とは、逆位相となっている。即ち、加振器31は、掘削振動に対して逆位相となる逆位相振動(打消振動)を、カッタヘッド15を介して、振動発生源となるローラカッタ16に伝達させることにより、その掘削振動を相殺するようになっている。   Further, the phase (waveform) of vibration generated by the vibrator 31 is opposite to the phase (waveform) of excavation vibration generated when the roller cutter 16 excavates the face. That is, the exciter 31 transmits an anti-phase vibration (cancellation vibration) having a phase opposite to the excavation vibration to the roller cutter 16 serving as a vibration generation source via the cutter head 15, thereby excavating vibration. Is to be offset.

一方、図1に示したように、トンネル施工区間の上方に位置する地表Sには、多数の住宅Hが建てられており、掘削振動は、地盤を介して、地表Sに存在する住宅Hに伝播されることになる。このとき、掘削振動は、住宅Hへの伝播過程において、地盤の土質(硬さ等)や、振動発生源となるローラカッタ16と受振点となる住宅Hとの間の距離等に応じて、減衰する傾向にある。つまり、掘削振動が住宅Hに伝播したときの当該住宅Hが受ける応答振動は、発生直後の掘削振動よりも、少なからず、小さな振動となる。   On the other hand, as shown in FIG. 1, a large number of houses H are built on the ground surface S located above the tunnel construction section, and excavation vibration is caused to the house H existing on the ground surface S through the ground. Will be propagated. At this time, in the process of propagation to the house H, the excavation vibration depends on the soil quality (hardness, etc.) of the ground, the distance between the roller cutter 16 that is the vibration source and the house H that is the receiving point, etc. Tends to decay. That is, the response vibration received by the house H when the excavation vibration propagates to the house H is not less than the excavation vibration immediately after the occurrence, and is a small vibration.

そこで、図1に示すように、地表S(住宅地)や住宅Hに、受振検出センサ(検出手段)40を設置して、住宅Hが受ける応答振動を、受振検出センサ40によって検出可能とする。そして、住宅Hに対する振動対策から考えれば、上記加振器31を駆動して加振する場合には、受振検出センサ40が検出した応答振動の大きさに応じて、掘削振動の逆位相となる逆位相振動の大きさを、設定するようにしても構わない。即ち、加振器31においては、応答振動が低減されるように、逆位相振動を、カッタヘッド15を介して、ローラカッタ16に伝達させる。   Therefore, as shown in FIG. 1, a vibration detection sensor (detection means) 40 is installed on the ground surface S (residential area) or the house H, and the vibration detection sensor 40 can detect the response vibration received by the house H. . Then, considering vibration countermeasures for the house H, when the vibrator 31 is driven and vibrated, the phase of excavation vibration is reversed according to the magnitude of the response vibration detected by the vibration detection sensor 40. The magnitude of the antiphase vibration may be set. That is, the vibrator 31 transmits the antiphase vibration to the roller cutter 16 via the cutter head 15 so that the response vibration is reduced.

また、受振検出センサ40による応答振動の検出は、住宅Hが応答振動を受けるトンネル施工区間(期間)において常時行ったり、そのトンネル施工区間の開始位置においてのみ行ったりしても構わない。更に、上記トンネル施工区間内において地盤の種類が変わる場合には、その開始位置だけでなく、地盤の種類が変わる度に、受振検出センサ40による応答振動の検出を行うようにして構わない。   Further, the response vibration detection by the vibration detection sensor 40 may be always performed in the tunnel construction section (period) in which the house H receives the response vibration, or may be performed only at the start position of the tunnel construction section. Further, when the ground type changes in the tunnel construction section, not only the start position but also the response vibration may be detected by the vibration detection sensor 40 every time the ground type changes.

なお、トンネル施工前において、予め、住宅Hの周辺における土質をボーリング調査等によって調査しておき、その土質調査結果に基づいて応答振動の大きさを求める。次いで、その応答振動の大きさに応じて、加振器31が発生する逆位相振動の大きさを、設定するようにしても構わない。これにより、受振検出センサ40を設けなくても、住宅Hが受ける応答振動を低減させることができる。   In addition, before tunnel construction, the soil quality around the house H is previously investigated by a borehole survey or the like, and the magnitude of the response vibration is obtained based on the soil survey result. Next, the magnitude of the antiphase vibration generated by the vibrator 31 may be set according to the magnitude of the response vibration. Thereby, even if it does not provide the vibration detection sensor 40, the response vibration which the house H receives can be reduced.

従って、トンネル掘削機1によってトンネルTを構築する場合には、カッタ回転用モータ18を駆動させることにより、カッタヘッド15を回転させながら、掘削機本体11を前進させる。これにより、回転するカッタヘッド15に装着された多数のローラカッタ16が、地盤に切羽を掘削する。   Accordingly, when the tunnel T is constructed by the tunnel excavator 1, the excavator body 11 is advanced by rotating the cutter head 15 by driving the cutter rotating motor 18. As a result, the large number of roller cutters 16 mounted on the rotating cutter head 15 excavate the face on the ground.

また、上述した地盤掘削に伴って発生した掘削土砂は、カッタヘッド15の土砂取込口を介して、チャンバ20内に充満することになり、このチャンバ20は、充満した掘削土砂によって、所定の圧力に維持される。そして、チャンバ20内に充満した掘削土砂は、スクリューコンベヤ21の回転駆動によって、トンネル後方に向けて排出される。   Further, the excavated earth and sand generated by the ground excavation described above fills the chamber 20 through the earth and sand intake of the cutter head 15, and the chamber 20 is filled with the predetermined excavated earth and sand by a predetermined amount. Maintained at pressure. Then, the excavated earth and sand filled in the chamber 20 is discharged toward the rear of the tunnel by the rotational drive of the screw conveyor 21.

つまり、トンネル掘削機1においては、掘削土砂をチャンバ20内に充満させて、そのチャンバ20を所定の圧力に維持しながら排土することにより、切羽の安定化を図りながら、その切羽をローラカッタ16によって掘削するようになっている。   That is, in the tunnel excavator 1, the excavated soil is filled in the chamber 20 and discharged while maintaining the chamber 20 at a predetermined pressure, so that the face is stabilized while the face is stabilized. 16 excavates.

更に、このように、ローラカッタ16が切羽を掘削する際には、掘削振動が発生する。そして、トンネル掘削機1が、上方に住宅地が位置するトンネル施工区間に到達すると、加振器31が駆動して、逆位相振動がローラカッタ16に伝達されるため、掘削振動が低減される。   Further, as described above, when the roller cutter 16 excavates the face, excavation vibration is generated. When the tunnel excavator 1 reaches the tunnel construction section where the residential area is located above, the exciter 31 is driven and the antiphase vibration is transmitted to the roller cutter 16, so that the excavation vibration is reduced. .

このとき、加振器31の加振ロッド31が、円板状をなすバルクヘッド12を振動させるため、このバルクヘッド12は、太鼓の如く振動することになる。これにより、加振器31によって発生させた逆位相振動は、バルクヘッド12から、回転体13及び連結ビームを介して、カッタヘッド15に伝達されるだけでなく、バルクヘッド12から、チャンバ20内に蓄えられた掘削土砂を介して、カッタヘッド15に伝達される。   At this time, the vibrating rod 31 of the vibrator 31 vibrates the bulkhead 12 having a disk shape, and the bulkhead 12 vibrates like a drum. Thereby, the antiphase vibration generated by the vibrator 31 is not only transmitted from the bulk head 12 to the cutter head 15 via the rotating body 13 and the connection beam, but also from the bulk head 12 to the inside of the chamber 20. Is transferred to the cutter head 15 through the excavated earth and sand accumulated in

従って、逆位相振動を、カッタヘッド15の全域に万遍なく伝達させることができるので、多数のローラカッタ16がカッタヘッド15の前面部に点在されていても、逆位相振動を、ローラカッタ16から発生する掘削振動に対して、効率的に干渉させることができる。よって、掘削時に発生する掘削振動を、低減させることができるので、周辺地域への振動被害を防止することができる。   Accordingly, since the antiphase vibration can be transmitted uniformly to the entire area of the cutter head 15, the antiphase vibration can be transmitted even when a large number of roller cutters 16 are scattered on the front surface of the cutter head 15. The excavation vibration generated from 16 can be efficiently interfered. Therefore, since excavation vibration generated during excavation can be reduced, vibration damage to the surrounding area can be prevented.

また、加振器31によって発生させる逆位相振動の大きさを、受振検出センサ40によって検出した応答振動が低減される程度に設定することにより、逆位相振動の大きさを、必要以上の大きさに設定することが無くなるため、加振器31の小型化を図ることができる。   Further, by setting the magnitude of the antiphase vibration generated by the vibrator 31 to such an extent that the response vibration detected by the vibration detection sensor 40 is reduced, the magnitude of the antiphase vibration is larger than necessary. Therefore, the size of the vibrator 31 can be reduced.

なお、上述した実施例1においては、加振器31の設置位置(加振位置)を、バルクヘッド12を振動可能とする位置としているが、図3乃至図5に示した設置位置としても構わない。   In the first embodiment described above, the installation position (excitation position) of the vibrator 31 is a position at which the bulkhead 12 can vibrate, but may be the installation position shown in FIGS. 3 to 5. Absent.

具体的には、図3に示すように、カッタヘッド15の前部内面には、円筒状をなす複数の撹拌翼33が、開口端33aをその前部内面に密着させた状態で、取り付けられている。即ち、撹拌翼33は、カッタヘッド15の前部内面から、当該カッタヘッド15の内部を貫通して、チャンバ20内に突出するように配置されており、チャンバ20内に蓄えられた掘削土砂を、撹拌可能となっている。   Specifically, as shown in FIG. 3, a plurality of cylindrical stirring blades 33 are attached to the front inner surface of the cutter head 15 in a state where the open end 33a is in close contact with the front inner surface. ing. That is, the stirring blade 33 is disposed so as to project from the inner surface of the front portion of the cutter head 15 through the inside of the cutter head 15 and protrude into the chamber 20, and the excavated sediment stored in the chamber 20 is removed. , Stirring is possible.

そして、撹拌翼33内には、加振器31が収納支持されており、この加振器31は、加振ロッド31aをロッド軸方向(トンネル軸方向)に摺動させることにより、カッタヘッド15に対して、逆位相振動を与えることができる。   An agitator 31 is housed and supported in the agitating blade 33. The exciter 31 slides the excitation rod 31a in the rod axis direction (tunnel axis direction), thereby cutting the cutter head 15. In contrast, an antiphase vibration can be given.

このように、加振器31を、カッタヘッド15に支持された撹拌翼33内に設けることにより、加振器31を、振動発生源となるローラカッタ16に近接して配置することができる。よって、ローラカッタ16から発生する掘削振動を、確実に、且つ、効率的に低減させることができる。   Thus, by providing the vibration exciter 31 in the stirring blade 33 supported by the cutter head 15, the vibration exciter 31 can be disposed close to the roller cutter 16 serving as a vibration generation source. Therefore, the excavation vibration generated from the roller cutter 16 can be reliably and efficiently reduced.

また、図4及び図5に示すように、掘削機本体11内におけるバルクヘッド12の後方には、複数の円筒支持部材32が、掘削機本体11の周方向に等角度間隔で支持されている。各円筒支持部材32は、掘削機本体11の径方向に延設するように配置されており、それぞれの開口端32aは、掘削機本体11の径方向外側に向けて開口している。   4 and 5, a plurality of cylindrical support members 32 are supported at equal angular intervals in the circumferential direction of the excavator body 11 behind the bulkhead 12 in the excavator body 11. . Each cylindrical support member 32 is disposed so as to extend in the radial direction of the excavator body 11, and each opening end 32 a opens toward the radially outer side of the excavator body 11.

そして、円筒支持部材32内には、加振器31が収納支持されており、その加振ロッド31aの先端には、可動そり(摺接部材)34が取り付けられている。よって、加振器31は、加振ロッド31aをロッド軸方向(トンネル径方向)に摺動させる、即ち、可動そり34を掘削機本体11の外周面に対して出没させることにより、トンネルTの内壁面(トンネル内周面、地盤)に対して、逆位相振動を与えることができる。   The vibrator 31 is housed and supported in the cylindrical support member 32, and a movable sled (sliding contact member) 34 is attached to the tip of the vibration rod 31a. Therefore, the vibration exciter 31 slides the vibration rod 31a in the rod axial direction (tunnel radial direction), that is, by moving the movable sled 34 in and out of the outer peripheral surface of the excavator body 11, Antiphase vibrations can be applied to the inner wall surface (tunnel inner peripheral surface, ground).

このとき、可動そり34がトンネルTの内壁面に逆位相振動を与えることになるが、可動そり34の外面は、トンネルTの内壁面に対して、トンネル軸方向に摺接可能となっている。これにより、トンネル掘削機1の掘進時において、加振器31の可動そり34がトンネルTの内壁面と接触しても、当該可動そり34はトンネルTの内壁面上を滑るため、その接触(加振)が掘進の抵抗とならないようになっている。   At this time, the movable sled 34 gives antiphase vibration to the inner wall surface of the tunnel T. However, the outer surface of the movable sled 34 can be slidably contacted with the inner wall surface of the tunnel T in the tunnel axis direction. . Thereby, even when the movable sled 34 of the exciter 31 comes into contact with the inner wall surface of the tunnel T during the excavation of the tunnel excavator 1, the movable sled 34 slides on the inner wall surface of the tunnel T. (Vibration) does not become resistance to excavation.

従って、加振器31によって発生させた逆位相振動を、地盤を介して、ローラカッタ16に伝達させることができる。よって、掘削時に発生する掘削振動を、低減させることができるので、周辺地域への振動被害を防止することができる。   Therefore, the antiphase vibration generated by the vibrator 31 can be transmitted to the roller cutter 16 through the ground. Therefore, since excavation vibration generated during excavation can be reduced, vibration damage to the surrounding area can be prevented.

なお、上述した実施例1〜3においては、加振器31による加振位置を、それぞれ、バルクヘッド12、または、カッタヘッド15、あるいは、トンネルTの内壁面としているが、それらの3つの加振位置のうち、少なくとも1つの加振位置を加振できるように、加振器31を設置するようにしても構わない。   In the first to third embodiments described above, the vibration position by the vibration exciter 31 is the bulk head 12, the cutter head 15, or the inner wall surface of the tunnel T, respectively. The vibrator 31 may be installed so that at least one of the vibration positions can be vibrated.

また、実施例3においては、加振器31の加振ロッド31に取り付けた可動そり34によって、トンネルTの内壁面を加振するようにしているが、トンネルTの内壁面から推進反力を得ることができる推進装置(グリッパ装置)を加振手段として使用し、その推進装置のグリッパ(摺接部材)によって、トンネルTの内壁面を加振するようにしても構わない。   Further, in the third embodiment, the inner wall surface of the tunnel T is vibrated by the movable sled 34 attached to the vibration rod 31 of the vibration exciter 31, but the propulsion reaction force is generated from the inner wall surface of the tunnel T. A propulsion device (gripper device) that can be obtained may be used as the vibration means, and the inner wall surface of the tunnel T may be vibrated by the gripper (sliding contact member) of the propulsion device.

本発明は、地盤を掘削する際に発生する騒音を低減することを目的としたトンネル掘削機に適用可能である。   The present invention can be applied to a tunnel excavator for the purpose of reducing noise generated when excavating the ground.

1 トンネル掘削機
11 掘削機本体
12 バルクヘッド
13 回転体
14 連結アーム
15 カッタヘッド
16 ローラカッタ
17 リングギヤ
18 カッタ回転用モータ
19 駆動ギヤ
20 チャンバ
21 スクリューコンベヤ
31 加振器
32 円筒支持部材
33 撹拌翼
34 可動そり
40 受振検出センサ
T トンネル
S 地表
H 住宅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel excavator 11 Excavator main body 12 Bulk head 13 Rotating body 14 Connecting arm 15 Cutter head 16 Roller cutter 17 Ring gear 18 Cutter rotating motor 19 Drive gear 20 Chamber 21 Screw conveyor 31 Exciter 32 Cylindrical support member 33 Stirring blade 34 Movable sled 40 Vibration detection sensor T Tunnel S Ground surface H House

Claims (6)

円筒状をなす掘削機本体と、
前記掘削機本体の前部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドに装着され、地盤に切羽を掘削する多数のカッタと、
前記カッタが切羽を掘削する際に生じる掘削振動に対して逆位相となる逆位相振動を発生させ、この発生させた逆位相振動を、前記カッタヘッド及び地盤の少なくとも一方を介して、前記カッタに伝達させる加振手段とを備える
ことを特徴とするトンネル掘削機。
A cylindrical excavator body,
A cutter head rotatably supported at the front of the excavator body;
A number of cutters mounted on the cutter head and excavating the face in the ground,
An anti-phase vibration having an anti-phase with respect to excavation vibration generated when the cutter excavates the face is generated, and the generated anti-phase vibration is transmitted to the cutter via at least one of the cutter head and the ground. A tunnel excavator characterized in that it comprises vibration transmitting means for transmission.
請求項1に記載のトンネル掘削機において、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられ、前記カッタヘッドを回転可能に支持する隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁とによって区画形成され、掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバとを備え、
前記加振手段は、前記隔壁を加振して発生させた逆位相振動を、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂及び前記カッタヘッドを介して、前記カッタに伝達させる
ことを特徴とするトンネル掘削機。
The tunnel excavator according to claim 1,
A partition wall provided behind the cutter head and in the excavator body, and rotatably supporting the cutter head;
A chamber formed by the cutter head and the partition wall and storing excavated excavated earth and sand;
The exciter means transmits the antiphase vibration generated by exciting the partition wall to the cutter via the excavated earth and sand and the cutter head stored in the chamber. Machine.
請求項1に記載のトンネル掘削機において、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられ、前記カッタヘッドを回転可能に支持する隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁とによって区画形成され、掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記カッタヘッドに支持され、前記チャンバ内に配置されることにより、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を撹拌する撹拌翼とを備え、
前記加振手段を前記撹拌翼内に設け、
前記加振手段は、前記カッタヘッドを加振して発生させた逆位相振動を、前記カッタに伝達させる
ことを特徴とするトンネル掘削機。
The tunnel excavator according to claim 1,
A partition wall provided behind the cutter head and in the excavator body, and rotatably supporting the cutter head;
A chamber defined by the cutter head and the partition wall and storing excavated sediment;
A stirring blade for stirring the excavated sediment stored in the chamber by being supported by the cutter head and disposed in the chamber;
The vibration means is provided in the stirring blade,
The tunnel excavator characterized in that the vibration means transmits the anti-phase vibration generated by vibrating the cutter head to the cutter.
請求項1に記載のトンネル掘削機において、
前記加振手段を前記掘削機本体の外周面に対して出没可能に設け、
前記加振手段は、切羽の掘削により形成されたトンネル内壁面を加振して発生させた逆位相振動を、地盤を介して、前記カッタに伝達させる
ことを特徴とするトンネル掘削機。
The tunnel excavator according to claim 1,
The excitation means is provided so as to be able to appear in and out of the outer peripheral surface of the excavator body
The tunnel excavator characterized in that the excitation means transmits the antiphase vibration generated by exciting the inner wall surface of the tunnel formed by excavating the face to the cutter via the ground.
請求項4に記載のトンネル掘削機において、
前記加振手段は、
前記トンネル内壁面に対してトンネル軸方向に摺接可能となる摺接部材を有し、
前記トンネル内壁面を前記摺接部材によって加振する
ことを特徴とするトンネル掘削機。
The tunnel excavator according to claim 4,
The vibration means is
A sliding contact member capable of sliding in the tunnel axial direction with respect to the inner wall surface of the tunnel;
A tunnel excavator characterized in that the inner wall surface of the tunnel is vibrated by the sliding contact member.
請求項1乃至5のいずれかに記載のトンネル掘削機において、
前記加振手段によって発生される逆位相振動の大きさは、掘削振動が地表の受振点に伝播したときの前記受振点が受ける応答振動の大きさに応じて、設定される
ことを特徴とするトンネル掘削機。
In the tunnel excavator according to any one of claims 1 to 5,
The magnitude of the antiphase vibration generated by the exciting means is set according to the magnitude of the response vibration received by the receiving point when the excavation vibration propagates to the receiving point on the ground surface. Tunnel excavator.
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