JP2016056570A - Tunnel excavation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地盤にトンネルを掘削するためのトンネル掘削装置に関する。 The present invention relates to a tunnel excavating apparatus for excavating a tunnel in the ground.
近年、地盤にトンネルを掘削する方法として、円筒状の掘削装置により、トンネルの外環部に当たる位置の地盤を先行して円環状に掘削する工程と、掘削装置の内側に円柱状に残留した地盤を掘削する工程とを行うことによりトンネルを構築する方法が提案されている。 In recent years, as a method of excavating a tunnel in the ground, a step of excavating the ground at a position corresponding to the outer ring portion of the tunnel in an annular shape with a cylindrical excavator, and a ground remaining in a columnar shape inside the excavator A method of constructing a tunnel by performing a process of excavating a pit is proposed.
本件出願人らは、このような方法によりトンネルを掘削するための掘削装置として、装置前方に複数の掘削ビットが取り付けられた円環状のカッタヘッドを備え、このカッタヘッドを地盤に押し付けながら回転させることにより、地盤を円環状に掘削する装置を提案している(特許文献1参照)。 The present applicants have an annular cutter head having a plurality of excavation bits attached to the front of the excavator for excavating a tunnel by such a method, and the cutter head is rotated while being pressed against the ground. Therefore, an apparatus for excavating the ground in an annular shape has been proposed (see Patent Document 1).
ここで、上記のような掘削装置において、カッタヘッドは常時地盤に押圧した状態で、1分間3回転程度の速さで回転される。このため、特に岩盤などの硬質の地盤を掘削する際には、カッタヘッドが地盤、特に固い岩盤や岩石との摩擦によってすり減り、穴が開いてしまうことがある。このように、カッタヘッドに穴が開いてしまうと掘削作業に必要な強度を保持できなくなるため、掘削作業を一端停止してカッタヘッドを補修する必要があり、掘削作業の遅延を招いてしまう。 Here, in the excavator as described above, the cutter head is rotated at a speed of about 3 rotations per minute while being constantly pressed against the ground. For this reason, especially when excavating hard ground such as rock, the cutter head may be worn by friction with the ground, especially hard rock or rock, and a hole may be formed. As described above, when a hole is formed in the cutter head, the strength required for the excavation work cannot be maintained. Therefore, it is necessary to repair the cutter head by stopping the excavation work, resulting in a delay in the excavation work.
このようなカッタヘッドの破損を防止するため、カッタヘッドを構成する鋼板の厚さを厚くしたり、カッタヘッドの材料を耐摩擦性の高いものに変更したりすることが考えられる。しかしながら、これら方法ではカッタヘッドの製造費用が高額になってしまうという問題がある。 In order to prevent such a breakage of the cutter head, it is conceivable to increase the thickness of the steel plate constituting the cutter head, or to change the material of the cutter head to one having high friction resistance. However, these methods have a problem that the manufacturing cost of the cutter head becomes high.
本願発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、カッタヘッドを地盤に押し付けながら回転させることにより地盤を掘削する装置において、カッタヘッドの損傷を低コストで防止することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to prevent damage to the cutter head at a low cost in an apparatus for excavating the ground by rotating the cutter head while pressing the cutter head against the ground.
本発明の掘削装置は、地盤にトンネルを掘削するための円柱状又は円筒状のトンネル掘削装置であって、トンネル掘削装置の中心軸周りに回転することにより地盤を掘削するカッタヘッドを先端部に備え、カッタヘッドは、平面状の先端面に設けられた掘削ビットと、先端面から突出するように設けられ、カッタヘッドが回転する際に、掘削ビットが地盤を削り発生した土砂が先端面を覆うように、土砂を保持する突状部と、を備えることを特徴とする。 The excavator of the present invention is a columnar or cylindrical tunnel excavator for excavating a tunnel in the ground, and a cutter head that excavates the ground by rotating around the central axis of the tunnel excavator is provided at the tip. The cutter head is provided so as to protrude from the tip surface and the excavation bit provided on the flat tip surface, and when the cutter head rotates, the earth and sand generated by the excavation bit shaving the ground remove the tip surface. And a projecting portion for holding earth and sand so as to cover.
上記構成の本発明によれば、カッタヘッドの先端面が平面状であり、カッタヘッドの先端面に設けられた突状部により土砂が先端面を覆うため、岩盤や岩石が直接カッタヘッドの先端面に衝突することを防止し、これにより、カッタヘッドの損傷を防止できる。また、本発明は、突状部を設けるだけでよいので、コストを抑えることができる。 According to the present invention having the above-described configuration, since the tip surface of the cutter head is planar, and the earth and sand covers the tip surface by the projecting portion provided on the tip surface of the cutter head, the bedrock and rock directly touch the tip of the cutter head. Colliding with the surface can be prevented, thereby preventing the cutter head from being damaged. In addition, since the present invention only needs to provide a protruding portion, the cost can be reduced.
また、本発明において、好ましくは、突状部は、径方向に延びるように設けられた突状リブからなる。 In the present invention, preferably, the projecting portion is composed of a projecting rib provided to extend in the radial direction.
このような構成の本発明によれば、突状リブが径方向に延びるように、すなわち、カッタヘッドの回転方向を横切るように設けられているため、カッタヘッドが回転しても土砂を確実に保持することができる。 According to the present invention having such a configuration, the protruding ribs are provided so as to extend in the radial direction, that is, so as to cross the rotation direction of the cutter head. Can be held.
また、本発明において、好ましくは、トンネル掘削装置は円筒状であり、カッタヘッドは円環状である。
また、本発明において、好ましくは、突状リブの先端面からの高さが、掘削ビットの先端面からの高さよりも低い。
In the present invention, preferably, the tunnel excavator is cylindrical, and the cutter head is annular.
In the present invention, preferably, the height of the protruding rib from the front end surface is lower than the height from the front end surface of the excavation bit.
本願発明によれば、カッタヘッドを地盤に押し付けながら回転させることにより地盤を掘削する装置において、カッタヘッドの損傷を低コストで防止することができる。 According to the present invention, damage to the cutter head can be prevented at a low cost in an apparatus for excavating the ground by rotating the cutter head while pressing it against the ground.
以下、本発明のトンネル掘削装置及びトンネル掘削方法の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a tunnel excavation apparatus and a tunnel excavation method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1乃至図9は、本実施形態の掘削装置10を示し、図1は斜視図、図2は長手方向鉛直断面図、図3は図7におけるIII−III断面図、図4は正面図、図5は図4におけるV−V断面図、図6はカッタ部の拡大斜視図、図7は図2におけるVII−VII断面図、図8は図2におけるVIII−VIII断面図、図9は図2におけるIX−IX断面図である。
1 to 9 show a
図1及び図2に示すように、掘削装置10は、円筒状の殻体12と、殻体12の掘削進行方向(以下、前方という)の先端に設けられた掘削機構14と、地盤を掘削して発生した掘削土を搬出するための掘削土搬出機構16と、掘削機構14を推進させるための推進機構18とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
殻体12は、前方から順次接続された回転部殻体20と、第1の固定部殻体22と、第2の固定部殻体24と、第3の固定部殻体26とにより構成される。
The
回転部殻体20は、先端面を形成する円環状の先端面部20Aと、先端面部20Aの外周縁から後方に延びる円筒状の外筒体20Bと、先端面部20Aの内周縁から後方に延びる円筒状の内筒体20Cと、を有する。
The rotating
また、第1の固定部殻体22と、第2の固定部殻体24と、第3の固定部殻体26とは、それぞれ、回転部殻体20の外筒体20Bと略同径に形成された円筒状の外筒体22B、24B、26Bと、外筒体22B、24B、26B内に配置され、第1の固定部殻体22の内筒体20Cと略同径に形成された円筒状の内筒体22C、24C、26Cと、内筒体22C、24C、26Cと外筒体22B、24B、26Bを結ぶように設けられた複数の支持部材(図示せず)とにより構成される。これら殻体20、22、24、26はそれぞれ鋼材からなる。なお、回転部殻体20の内筒体20Cの後端は、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間に隙間20Dが形成されるように、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端よりも前方において終端している。
Further, the first
回転部殻体20、第1の固定部殻体22、第2の固定部殻体24、及び第3の固定部殻体26を構成する内筒体20C、22C、24C、26C、及び外筒体20B、22B、24B、26Bは、後に詳述する掘削機構14の回転軸と同心同軸に配置されており、これにより、内筒体20C、22C、24C、26Cと外筒体20B、22B、24B、26Bとの間に環状空間が形成される。支持部材は、棒状又は板状の鋼材からなり、外筒体20B、22B、24B、26Bに作用する土圧を支持可能な本数、内筒体20C、22C、24C、26Cの中心軸を中心として放射状に、周方向及び軸方向に適宜な間隔をあけて、これら内筒体20C、22C、24C、26Cと外筒体20B、22B、24B、26Bを結ぶように設けられている。そして、内筒体20C、22C、24C、26Cと、外筒体20B、22B、24B、26Bとの間の環状空間内に推進機構18が収容されている。
回転部殻体20は第1の固定部殻体22に対して回転可能に接続されている。なお、回転部殻体20と第1の固定部殻体22との間に、ベアリング等を介在させることにより滑りを向上することができる。
The rotating
また、第2の固定部殻体24の内筒体24C及び外筒体24Bの前端部は、第1の固定部殻体22の内筒体22Cと外筒体22Bの後端部の間の空間内に収容されている。かかる構成により、第2の固定部殻体24は第1の固定部殻体22に対して軸方向に摺動可能に接続されている。
Further, the front end portions of the inner
これと同様に、第3の固定部殻体26の内筒体26C及び外筒体26Bの前端部は、第2の固定部殻体24の内筒体26Cと外筒体26Bの後端部の間に収容されている。かかる構成により、第3の固定部殻体26は第2の固定部殻体24に対して軸方向に摺動可能に接続されている。なお、第1の固定部殻体22と第2の固定部殻体24の接続部、及び、第2の固定部殻体24と第3の固定部殻体26の接続部に、軸方向の摺動を案内するガイド部材を設けてもよい。
Similarly, the front end portions of the inner cylinder body 26C and the
図2に示すように、掘削機構14は、回転部殻体20の先端面部20Aに形成された複数の掘削ビットを含むカッタ部(カッタヘッド)30と、第1の固定部殻体22内に配置された減速機32及びモータ34と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
図2及び図4に示すように、回転部殻体20の先端面部20Aには、周方向に間隔をあけて複数の開口36が形成されており、外部と回転部殻体20内の空間20Eとがこの開口36を通して連通している。
As shown in FIGS. 2 and 4, a plurality of
図4に示すように、カッタ部30は、回転部殻体20の平面状の先端面部20Aに周方向に間隔をあけて設けられた複数のローラービット38と、先端面部20Aに形成された開口36の縁に設けられた板状の削孔ビット40と、回転部殻体20の先端面部20Aに取り付けられた突状リブ39と、を備える。
As shown in FIG. 4, the
突状リブ39は、例えば、例えば、SS400(旧JIS規格SS41)などの鋼材の角棒からなる。図4乃至図6に示すように、突状リブ39は、回転部殻体20の先端面部20Aに略径方向に内縁から外縁まで延び、さらに、回転部殻体20の側面の前方部を軸方向に延びるように設けられている。そして、この突状リブ39は、後に詳述するように、掘削により発生した土砂を回転部殻体20の先端面部20Aの表面を覆った状態で保持する。
The projecting
本実施形態では、突状リブ39は、幅30mmかつ高さ30mmの角棒からなり、周方向に隣接する突状リブ39の間隔が200mm程度となるように回転部殻体20の先端面部20Aに取り付けられている。また、これら突状リブ39は、回転部殻体20の回転方向(周方向)を横切るように取り付けられている。土砂を回転部殻体20の先端面部20Aの表面を覆った状態で保持するためには、突状リブ39の径方向に対する角度は30°が以下であることが好ましい。すなわち、突状リブ39の回転方向(周方向)に対する角度は60°〜120°であることが好ましい。なお、本実施形態では、一部の突状リブ39はローラービット38の回転方向と垂直な方向に延びており、他の突状リブ39は、削孔ビット40と平行に延びている。
In the present embodiment, the protruding
なお、突状リブ39の先端面部20Aからの高さは、ローラービット38の高さよりも低く、かつ、削孔ビット40の高さよりも低い。これは、突状リブ39の先端面部20Aからの高さが、ローラービット38及び削孔ビット40よりも高い場合には、掘削対象の地盤に突状リブ39が当たってしまい、これらビットにより地盤を掘削することができないからである。なお、一般的にローラービット38及び削孔ビット40の高さは50mm程度であるので、突状リブ39の高さは50mm以下である必要がある。また、回転部殻体20の先端面部20Aの表面に、回転部殻体20を保護するのに十分な厚さの土砂を保持するように、突状リブ39の高さは10mm以上であることが好ましい。
Note that the height of the protruding
また、図2に示すように、回転部殻体20の後端部には、リング33を介してピンラック35が取り付けられている。第1の固定部殻体22内に配置されたモータ34には減速機32が接続されており、この減速機32にはピニオン37が取り付けられている。そして、減速機32に取り付けられたピニオン37が、回転部殻体20に取り付けられたピンラック35と噛み合っている。これにより、モータ34が回転すると、この回転力が減速機32を介してトルクが増幅されて回転部殻体20に伝達され、回転部殻体20が中心軸を中心として第1〜第3の固定部殻体22、24、26に対して回転する。
As shown in FIG. 2, a
各ローラービット38は、半径方向に異なる位置に配置されている。これにより、回転部殻体20が周方向に回転した際に、各ローラービット38が通過する軌跡が、半径方向に略等間隔な同心円となり、径によらず均質な掘削を行うことができる。
Each
また、削孔ビット40は、先端が鋭利なビットからなり、回転部殻体20が回転することにより、ローラービット38により切削された切削面を平坦に整えるように掘削する。
Further, the
図9に示すように、掘削土搬出機構16は、回転部殻体20内の空間20Eを周方向に複数の室20Fに分割するように回転部殻体20の内部の空間20Eに設けられた複数の板材42と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端部に固定され、回転部殻体20の内筒体20Cの後端に向かって延出するように取り付けられた閉鎖プレート44と、地盤に向かって水を噴射するように、その噴出口が回転部殻体20の先端面部20Aの表面に設けられたジェットノズル(図示せず)と、を備えている。
As shown in FIG. 9, the excavated soil carry-out
各板材42は、先端がそれぞれ、回転部殻体20の先端面部20Aの削孔ビット40が取り付けられた箇所の裏面に接続されており、先端面部20Aに対して垂直に設けられている。なお、なお、本実施形態では、板材42は先端面部20Aに対して垂直に設けられているが、これに限らず、後方に向かって回転部殻体20の周方向に傾斜するように設けてもよい。このように、回転部殻体20内に板材42を設けることにより、回転部殻体20の剛性を向上することができる。
Each
閉鎖プレート44は、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分(本実施形態では、最下部から周方向両側にそれぞれ約120°の部分)を閉鎖するように設けられている。
The closing
図2、図3、図7、図8に示すように、推進機構18は、前方の軸方向ジャッキ52と、後方の軸方向ジャッキ50と、前方の径方向ジャッキ54と、後方の径方向ジャッキ56と、補助用の推進ジャッキ57とにより構成される。
As shown in FIGS. 2, 3, 7, and 8, the
前方の軸方向ジャッキ52は、第1の固定部殻体22から第2の固定部殻体24にわたって、内筒体22C、24Cと外筒体22B、24Bとの間に収容されており、先端が第1の固定部殻体22の支持部材に固定され、後端が第2の固定部殻体24の支持部材に固定されている。
The front
後方の軸方向ジャッキ52は、第2の固定部殻体24から第3の固定部殻体26にわたって、内筒体24C、26Cと外筒体24B、26Bとの間に収容されており、先端が第2の固定部殻体24の支持部材に固定され、後端が第3の固定部殻体26の支持部材に固定されている。
The rear
これら、前方の軸方向ジャッキ52、及び、後方の軸方向ジャッキ50は、他の部材と干渉しないように、周方向に適宜な間隔をあけて複数設置されている。
A plurality of the front
前方の径方向ジャッキ54は、第1の固定部殻体22内に収容されている。第1の固定部殻体22の外筒体22Bは、前方の径方向ジャッキ54に対応した位置に開口が形成されており、前方の径方向ジャッキ54はこの開口から掘削装置10の径方向外方に向かって突出するように伸縮可能である。
The front
後方の径方向ジャッキ56は、第3の固定部殻体26内に収容されている。第3の固定部殻体26の外筒体26Bは、後方の径方向ジャッキ56に対応した位置に開口が形成されており、後方の径方向ジャッキ56はこの開口から掘削装置10の径方向外方に向かって突出するように伸縮可能である。
The rear
推進ジャッキ57は、掘削装置10の後端部下方に配置されており、掘削装置10の後方に向かって伸縮可能である。
なお、これら前方の軸方向ジャッキ52、後方の軸方向ジャッキ50、前方の径方向ジャッキ54、後方の径方向ジャッキ56、及び、推進ジャッキ57は、制御装置(図示せず)に接続されており、制御装置により油圧が供給される。
掘削装置10の内側空間の後部には、架台70が水平に保持されている。
The
The front
A
また、図2に示すように、掘削システム1は、掘削土搬出機構16として、掘削土受板100と、ふるい機構102と、ホッパ104と、岩破砕機106と、コンベア81と、を備える。
As shown in FIG. 2, the excavation system 1 includes an excavated
掘削土受板100は、回転部殻体20の内側から後方に向かって水平に延びる板材である。掘削土受板100は、回転部殻体20の内筒体20Cの内面の下端と等しい高さに設けられており、回転部殻体20及び第1の固定部殻体22の内筒体20C、22Cとの間に隙間が生じないような幅を有している。
The excavated
ふるい機構102は、掘削土受板100の後端から連続して後方に向かって水平に延びている。ふるい機構102は、所定の間隔で格子状あるいは平行に鋼板が配置されてなり、所定の大きさ(例えば、25cm程度以下)の岩石及び土砂は下方に落下し、それ以上の大きさの岩石は落下させないような部材である。ふるい機構102の前端は掘削土受板100の後端に連続して水平方向に延びている。なお、掘削土受板100及びふるい機構102は、架台70よりも低い高さ位置に設けられている。
The
コンベア81は、その先端がふるい機構102の下方に位置し、後方に向かって延びている。なお、第1の固定部殻体22、第2の固定部殻体24、及び第3の固定部殻体26の内筒体22C、24C、26Cの下方は所定の幅にわたって切りかかれており、この切りかかれた部分にコンベア81は配置されている。コンベア81は後方に向かって延び、掘削装置10の後部では斜め上方に向かって傾斜しており、後端が後方のコンベア81の上方に位置している。なお、本発明における掘削装置の内側空間とは、内筒体22C、24C、26Cの内側のみならず。このように、内筒体22C、24C、26Cが切りかかれて装置中心に向かって開口している空間も含む。
The front end of the
ホッパ104は、ふるい機構102の直下、かつ、コンベア81の上方に位置しており、下方に向かって断面積が狭まるような形状を有する。ふるい機構102を通過して落下した掘削土は、ホッパ104によりコンベア81上に落下するように案内される。
The
破砕機106は、スクリュー形状の破砕ビットを有する2軸形式の破砕機である。このような破砕機としては、例えば、MMD社製のサイザー等を用いることができる。破砕機106は前部上端がふるい機構102の後端に接続され、後端が架台70の下方に位置するように、コンベア81の直上に配置されている。また、破砕機106は前方に比べて後方が高い位置に位置するように、例えば、10度程度、傾斜して設けられている。
The
以下、本実施形態のトンネル掘削システムによりトンネルを構築する方法を説明する。
本実施形態では、先行して、掘削装置10により円環断面状に地盤を掘削し、後から、残された中心部の地盤をブレーカ62によって掘削することにより円形断面のトンネルを構築する。
Hereinafter, a method for constructing a tunnel by the tunnel excavation system of this embodiment will be described.
In the present embodiment, the tunnel having a circular cross section is constructed by excavating the ground in an annular cross section with the
以下、掘削装置10により円環断面状に地盤を掘削する方法を説明する。
地盤を掘削する際には、推進機構18により掘削装置10を推進させながら、回転部殻体20を固定部殻体22、24、26に対して回転させ、さらに、掘削土搬出機構16により掘削土を排出させながら行う。
Hereinafter, a method for excavating the ground in an annular cross-section by the
When excavating the ground, while the
掘削装置10を推進させるためには、まず、後方の径方向ジャッキ56を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、後方の径方向ジャッキ56により周囲の地盤に反力をとった状態で、後方の軸方向ジャッキ50を伸長させる。これにより、第3の固定部殻体26に対して、回転部殻体20、第1の固定部殻体22、及び第2の固定部殻体24が前方に押し出される。この際、回転部殻体20を回転することにより、ローラービット38及び削孔ビット40により地盤が円環状に掘削することができる。
In order to propel the
すなわち、推進機構18により回転部殻体20のカッタ部30を地盤に押し付けた状態で、掘削機構14のモータ34を回転させる。モータ34の回転力は減速機32に伝達されてトルクが増幅され、ピニオン37及びピンラック35を介して回転部殻体20を回転させる。回転部殻体20が回転すると、まず、地盤がカッタ部30のローラービット38により断面鋸形状に掘削され、さらに、削孔ビット40により表面の凹凸が削りとられる。これにより円環状に地盤を掘削することができる。
That is, the
上述の通り、本実施形態では、回転部殻体20の先端面部20Aに、突状リブ39が周方向に延びるように設けられている。そして、回転部殻体20が前方に押圧されているため、回転部殻体20が回転することにより地盤が掘削されて発生した掘削土82は、図10に示すように突状リブ39の間に入り込む。そして、このように突状リブ39の間に入り込んだ掘削土82は、回転部殻体20が回転しても、先端面部20Aを覆った状態で突状リブ39により保持され、回転部殻体20とともに回転する。
As described above, in the present embodiment, the protruding
ここで、カッタ部30は地盤に向けて加圧されているため、特に強固な岩盤を掘削する場合に、岩盤が回転部殻体20の先端面部20Aに接触するおそれがある。また、回転部殻体20が回転することにより発生した掘削土には、ローラービット38や削孔ビット40により破砕されなかった岩石が含まれていることがある。このような岩石が回転部殻体20の先端面部20Aに衝突すると、先端面部20Aを破損するおそれがある。
Here, since the
しかしながら、本実施形態では、回転部殻体20の先端面部20Aに突状リブ39が取り付けられているため、岩盤や掘削により生じた岩石は突状リブ39に保持された土砂82に接触することとなる。これにより、岩盤や岩石が先端面部20Aに直接衝突し、カッタ部30が破損することを防止できる。
However, in this embodiment, since the protruding
なお、回転部殻体20が回転させて地盤を掘削する際、前方の軸方向ジャッキ52のそれぞれを異なる長さ伸長させることにより、掘削装置10の掘削進行方向を調整することができる。すなわち、例えば、装置上方に位置する前方の軸方向ジャッキ52の伸長長さに比べて、装置下方に位置する前方の軸方向ジャッキ52の伸長長さを長くすることにより、回転部殻体20及び第1の固定部殻体22を、第2の固定部殻体24に対して斜め上方に向けることができる。
When excavating the ground by rotating the
次に、前方の径方向ジャッキ54を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、前方の径方向ジャッキ54により周囲の地盤に反力をとった状態で、後方の軸方向ジャッキ50を収縮させる。これにより、第1の固定部殻体22に対して、第3の固定部殻体26が引き寄せられる。上記の工程を繰り返すことにより、掘削装置10を前進させることができる。
Next, the front
なお、上記の方法に限らず、推進ジャッキ57を用いて掘削装置10を前進させることも可能である。すなわち、まず、前方及び後方の径方向ジャッキ54、56を退行させる。この状態で、推進ジャッキ57をすでに掘削が完了したトンネル内に取り付けられている内型枠等に反力を取って、伸長させる。これにより、掘削装置10が前進する。そして、前方及び後方の径方向ジャッキ54、56の少なくとも一方を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、推進ジャッキ57を退行させ、推進ジャッキ57の後方位置において新たな内型枠の取付を行う。
上記の工程を繰り返すことによっても、掘削装置10を推進させることができる。
In addition, not only said method but the
The
上記の推進作業及び掘削作業とともに、掘削装置10による掘削作業により生じた掘削土を装置後方へと送る。
Along with the above-described propulsion work and excavation work, excavated soil generated by the excavation work by the
カッタ部30により地盤を掘削することで生じた掘削土は、ジェットノズルから噴射される水と攪拌されて、流動性が向上される。そして、掘削土は、回転部殻体20の先端面部20Aに形成された開口36から回転部殻体20内の室20Fに収容される。そして、室20F内に収容された掘削土は、隙間20Dから掘削装置10の内側空間(すなわち、内筒体22Cの内側)へ排出される。
The excavated soil produced by excavating the ground with the
この際、閉鎖プレート44により、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分が閉鎖されているため、所定の高さまで回転した室20F内の掘削土が内筒体の内側空間へ排出される。これにより、装置内側に運ばれた掘削土が、下方にたまってしまい、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを閉塞することを防止できる。
At this time, the closing
また、上記の掘削装置10により地盤を円環状に掘削する作業と並行して、掘削装置10により円環状に掘削された部分の内側の地盤をブレーカ62により掘削する。
In parallel with the work of excavating the ground in an annular shape by the
次に、このように地盤を掘削することにより生じた掘削土を装置工法へ搬送する方法を説明する。図11は、掘削土を搬送する方法を説明するための概略図である。 Next, a method for conveying excavated soil generated by excavating the ground to the apparatus construction method will be described. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a method of transporting excavated soil.
上述の通り、カッタ部30により円環状に地盤が掘削されると、掘削により生じた岩石等を含む掘削土110は、回転部殻体20内に収容され、隙間20Dの閉鎖プレートにより閉鎖されていない部分から落下して、掘削装置10の内側空間へ排出される。
As described above, when the ground is excavated in an annular shape by the
上述の通り、ローラービット38が通過する軌跡が、半径方向に略等間隔(例えば、8cm程度)な同心円であるため、このように回転部殻体20から排出された掘削土110の大きさは8cm程度である。そして、回転部殻体20から排出された掘削土110は掘削土受板100上に堆積し、掘削が進行するとふるい機構102へと送られる。
As described above, since the trajectory through which the
ふるい機構102へと送られた掘削土110の大部分は小径であるため、掘削土110の大部分はふるい機構102を通って落下し、さらにホッパ104により案内されてコンベア81上に落下する。
Since most of the excavated
このように、回転部殻体20から排出された掘削土110の大部分はふるい機構102を通り、コンベア81上に落下し、コンベア81により装置後方に運ばれる。
Thus, most of the excavated
また、カッタ部30により円環状に地盤が掘削されて残った円柱状の地盤120は、ブレーカ62により破砕される。なお、このようにブレーカ62により地盤120を破砕することにより生じた掘削土は1m程度の径の岩石等を含む。そして、ブレーカ62により地盤120を破砕することにより生じた掘削土は、破砕機106へと送られ、25cm以下の径まで細かく破砕される。このようにして破砕機106により破砕された掘削土は、コンベア81上に落下し、ふるい機構102を通りコンベア81に落下した掘削土とともに後方へと送られる。なお、この際、ブレーカ62により地盤120を破砕することにより生じた掘削土がふるい機構102を通してコンベア81上に落下してもよい。
Further, the
さらに、掘削が進行して掘削装置10が前進すると、円柱状に残った地盤120の端部(後端)が破砕機106まで到達する。上述の通り、破砕機106は前端が回転部殻体20の内筒体20Cと同程度の高さであり、前方に比べて後方が高い位置に位置するように傾斜して設けられているため、円柱状の地盤120の端部(後端)が破砕機106まで到達すると、破砕機106により円柱状の地盤120の下端部が破砕され、破砕された掘削土はコンベア81に落下する。
Furthermore, when excavation progresses and the
なお、回転部殻体20から排出された掘削土110に大きな岩石等が含まれていた場合には、円柱状の地盤120を破砕して生じた掘削土とともに破砕機106へと送り込めばよい。
If the excavated
このようにしてコンベア81上に落下した掘削土は、コンベア81により装置後方に運ばれ、ダンプカー等によりトンネル外へ排出される。
The excavated soil that has fallen on the
本実施形態によれば、回転部殻体20の先端面部20Aが平面状であり、回転部殻体20の先端面部20Aに突状リブ39が設けられているため、掘削作業により発生した土砂が回転部殻体20の先端面部20Aを覆った状態で保持される。これにより、岩盤や掘削作業により生じた岩石がカッタ部30(先端面部20A)に直接衝突し、カッタ部30を破損することを防止できる。そして、本実施形態によれば、回転部殻体20の先端面部20Aの厚さを厚くしたり、材料を強度の高いものに変更したりすることなく、突状リブ39を設けるのみで岩盤や岩石の衝突を防止できるため、低コストでカッタ部30の破損を防止できる。
According to the present embodiment, the
また、本実施形態では、突状リブ39が径方向に延びるように、すなわち、カッタ部の回転方向を横切るように設けられているため、カッタ部30が回転しても土砂を確実に保持することができる。
Further, in the present embodiment, since the projecting
なお、本実施形態では、突状リブ39を真っ直ぐに径方向に延びるように設けることとしたが、これに限らず、カッタ部30が回転した場合に土砂を確実に保持できれば、くの字形や湾曲形状としてもよい。
In the present embodiment, the protruding
また、本実施形態では、先端面部20Aにリブ状の突状部を設けることとしたが、本発明はこれに限られない。例えば、複数の矩形状等の突起部を設けることによっても、先端面部を覆った状態で土砂を保持することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、円環状のカッタヘッドを備えた円筒状の掘削装置について説明したが、これに限らず、円形のカッタヘッドを備えた円柱状の掘削装置にも本発明を適用できる。 In the present embodiment, the cylindrical excavator provided with an annular cutter head has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention can also be applied to a columnar excavator provided with a circular cutter head.
10 掘削装置
12 殻体
14 掘削機構
16 掘削土搬出機構
18 推進機構
20 回転部殻体
20A 先端面部
20B、22B、24B、26B 外筒体
20C、22C、24C、26C 内筒体
20D 隙間
20E 空間
20F 室
22 第1の固定部殻体
24 第2の固定部殻体
26 第3の固定部殻体
30 カッタ部
32 減速機
33 リング
34 モータ
35 ピンラック
36 開口
38 ローラービット
39 突状リブ
40 削孔ビット
42 板材
44 閉鎖プレート
50 後方の軸方向ジャッキ
52 前方の軸方向ジャッキ
54 前方の径方向ジャッキ
56 後方の径方向ジャッキ
57 推進ジャッキ
62 ブレーカ
70 架台
81 コンベア
82 掘削土(土砂)
100 掘削土受板
102 ふるい機構
104 ホッパ
106 破砕機
110 掘削土
120 地盤
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記トンネル掘削装置の中心軸周りに回転することにより地盤を掘削するカッタヘッドを先端部に備え、
前記カッタヘッドは、
平面状の先端面に設けられた掘削ビットと、
前記先端面から突出するように設けられ、前記カッタヘッドが回転する際に、前記掘削ビットが地盤を削り発生した土砂が前記先端面を覆うように、前記土砂を保持する突状部と、を備えることを特徴とするトンネル掘削装置。 A cylindrical or cylindrical tunnel excavator for excavating a tunnel in the ground,
A cutter head for excavating the ground by rotating around the central axis of the tunnel excavator is provided at the tip,
The cutter head is
A drill bit provided on a flat tip surface;
A protruding portion that is provided so as to protrude from the tip surface, and holds the earth and sand so that the earth and sand generated by the excavation bit shaving the ground when the cutter head rotates is covered with the tip surface. A tunnel excavator characterized by comprising.
前記カッタヘッドは円環状である、請求項1又は2記載のトンネル掘削装置。 The tunnel excavator is cylindrical,
The tunnel excavation device according to claim 1, wherein the cutter head has an annular shape.
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