JP2018017036A - Disc cutter and excavation device - Google Patents

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康吉 株木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a disc-form disc cutter as an excavation member that wears less when excavating a ground, in view of a fact that the disc cutter gradually wears when used continuously for ground excavation, and an increase in a disc cutter cost and labor for replacement when a disc cutter is used for excavation over a long distance that results in a rise in frequency of the replacement.SOLUTION: A disc cutter 38 has an excavation surface that extends annularly around a rotary shaft 92 as a center, and a recess 95 is formed on the excavation surface of the disc cutter 38 for housing a rock or sediment that generates when a ground is excavated. A plurality of the recesses 95 is formed over an entire circumference of the excavation surface, leaving an interval.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、ディスクカッタ及びこのディスクカッタを有する掘削装置に関する。   The present invention relates to a disc cutter and an excavating apparatus having the disc cutter.

本件出願人らは、これまで、トンネルボーリングマシン(TBM)を用いて地盤にトンネルを掘削するトンネル方法(TBM工法)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装置の内側に配置された重機により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を提案している。   The present applicants have previously advanced the ground at the position corresponding to the outer ring portion of the tunnel by a cylindrical excavator as a tunnel method (TBM method) for excavating a tunnel in the ground using a tunnel boring machine (TBM). And a method of constructing a tunnel by performing a process of excavating in an annular shape and a process of excavating the ground remaining in a columnar shape inside the excavator with a heavy machine arranged inside the excavator. .

そして、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、装置の先端面に複数の掘削部材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1〜3参照)。   And, as an excavating device for excavating a tunnel by such a method, an annular cutter head having a plurality of excavating members attached to the front end surface of the device is provided, and the cutter head is rotated while being pressed against the ground. Have proposed a device for excavating the ground in an annular shape (see Patent Documents 1 to 3).

特許第4934234号Japanese Patent No. 4934234 特許第5138821号Japanese Patent No. 5138821 特開2014−5677号公報JP 2014-5679 A

このような掘削装置の先端面に取り付けられた掘削部材として、ディスクカッタが用いられることがある。ディスクカッタは、円板状を呈し、回転軸を中心として回転可能なカッタである。このようなディスクカッタは、地盤の掘削を続けると徐々に摩耗していく。そして、所定の量以上、摩耗したディスクカッタは新たなディスクカッタと交換される。しかしながら、長距離にわたり掘削すると、ディスクカッタの交換回数も多くなり、ディスクカッタの費用がかさむとともに、交換に手間がかかる。   A disk cutter may be used as a drilling member attached to the tip surface of such a drilling device. The disk cutter is a cutter that has a disk shape and is rotatable around a rotation axis. Such disc cutters wear gradually as the ground excavation continues. Then, the disc cutter that has been worn more than a predetermined amount is replaced with a new disc cutter. However, when excavating over a long distance, the number of times of exchanging the disk cutter increases, which increases the cost of the disc cutter and takes time to replace it.

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、地盤掘削時の摩耗が少ないディスクカッタを提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a disk cutter with less wear during ground excavation.

本発明は、地盤を掘削するための掘削装置に用いられるディスクカッタであって、回転軸を中心として環状に延びる掘削面を有し、ディスクカッタの掘削面に、地盤を掘削して生じた岩又は土砂を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする。   The present invention relates to a disc cutter used in a drilling device for excavating the ground, which has a drilling surface extending in an annular shape around a rotation axis, and a rock generated by excavating the ground on the drilling surface of the disc cutter. Or the recessed part which can accommodate earth and sand is formed.

上記構成の本発明によれば、地盤掘削時には、地盤を掘削して生じた岩又は土砂が掘削面の凹部に収容され、この凹部に収容された岩又は土砂が地盤と接触することになる。これにより、ディスクカッタ自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。   According to the present invention having the above configuration, when excavating the ground, rocks or earth and sand generated by excavating the ground are accommodated in the concave portion of the excavation surface, and the rock or earth and sand accommodated in the concave portion come into contact with the ground. Thereby, it is possible to suppress the disc cutter itself from being worn by excavation of the ground.

本発明において、好ましくは、掘削面の全周にわたって、間隔をあけて複数の凹部が形成されている。
上記構成の本発明によれば、ディスクカッタが回転しても。凹部に収容された岩又は土砂が凹部内に確実に保持されるため、凹部を設けても掘削効率が低下することがない。
In the present invention, preferably, a plurality of recesses are formed at intervals over the entire circumference of the excavation surface.
According to the present invention configured as described above, even if the disk cutter rotates. Since the rock or earth and sand accommodated in the recess is reliably held in the recess, the excavation efficiency does not decrease even if the recess is provided.

本発明において、好ましくは、凹部は前記掘削面の全周にわたって延びている。
上記構成の本発明によれば、地盤掘削時に岩又は土砂が地盤と接触する面積を多くすることができ、よりディスクカッタ自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。
In the present invention, preferably, the recess extends over the entire circumference of the excavation surface.
According to the present invention having the above-described configuration, it is possible to increase an area where rocks or earth and sand contact with the ground during ground excavation, and it is possible to further suppress wear of the disc cutter itself due to excavation of the ground.

本発明の掘削装置は、上記のディスクカッタを有する。   The excavator of the present invention has the above-described disc cutter.

本発明によれば、地盤掘削時の摩耗が少ないディスクカッタが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the disk cutter with little abrasion at the time of ground excavation is provided.

本発明の第1実施形態による掘削装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an excavator according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す掘削装置の長手方向鉛直断面図である。It is a longitudinal direction vertical sectional view of the excavator shown in FIG. 図7におけるIII−III断面図である。It is III-III sectional drawing in FIG. 図1に示す掘削装置の正面図である。It is a front view of the excavator shown in FIG. 図4におけるV−V断面図である。It is VV sectional drawing in FIG. 図1に示す掘削装置のカッタ部の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the cutter part of the excavator shown in FIG. 図2におけるVII−VII断面図である。It is VII-VII sectional drawing in FIG. 図2におけるVIII−VIII断面図である。It is VIII-VIII sectional drawing in FIG. 図2におけるIX−IX断面図である。It is IX-IX sectional drawing in FIG. 第1実施形態の掘削装置で用いられているディスクカッタを示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。The disk cutter used with the excavator of 1st Embodiment is shown, (A) is a perspective view, (B) is a front view, (C) is a side view. 第1実施形態の掘削装置で用いられているディスクカッタの拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the disc cutter used with the excavator of 1st Embodiment. 地盤掘削時における図4におけるV−V断面図である。It is VV sectional drawing in FIG. 4 at the time of ground excavation. 図1に示す掘削装置における掘削土を搬送する方法を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the method to convey excavation soil in the excavation apparatus shown in FIG. 本発明の第2実施形態のディスクカッタを示し、(A)は正面図、(B)は側面図である。The disk cutter of 2nd Embodiment of this invention is shown, (A) is a front view, (B) is a side view.

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実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1乃至図9は、本発明の第1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。
Hereinafter, embodiments of a tunnel excavation apparatus and a tunnel excavation method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 9 show a drilling device 10 according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a longitudinal vertical sectional view, FIG. 3 is a III-III sectional view in FIG. 5 is a front view, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 4, FIG. 6 is an enlarged perspective view of the cutter part, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.

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 excavator 10 excavates the ground with a cylindrical shell 12, a drilling mechanism 14 provided at the tip of the shell 12 in the direction of excavation (hereinafter referred to as the front), and the ground. The excavation soil carry-out mechanism 16 for carrying out the excavated soil generated in this manner and the propulsion mechanism 18 for propelling the excavation mechanism 14 are provided.

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 shell 12 is composed of a rotating part shell 20, a first fixed part shell 22, a second fixed part shell 24, and a third fixed part shell 26 that are sequentially connected from the front. 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 portion shell 20 includes an annular tip surface portion 20A that forms a tip surface, a cylindrical outer cylinder 20B that extends rearward from the outer periphery of the tip surface portion 20A, and a cylinder that extends rearward from the inner periphery of the tip surface portion 20A. A cylindrical inner cylinder 20C.

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 fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 have substantially the same diameter as the outer cylindrical body 20B of the rotating part shell 20, respectively. The formed cylindrical outer cylinders 22B, 24B, 26B and the outer cylinders 22B, 24B, 26B are arranged in substantially the same diameter as the inner cylinder 20C of the first fixed portion shell 22. The cylindrical inner cylinders 22C, 24C, 26C, and a plurality of support members (not shown) provided to connect the inner cylinders 22C, 24C, 26C and the outer cylinders 22B, 24B, 26B. The These shells 20, 22, 24, and 26 are each made of steel. The first fixed portion is formed such that a gap 20D is formed between the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell 20 and the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell 22. The shell 22 terminates in front of the front end of the inner cylindrical body 22C.

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。   Inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C and outer cylinders constituting the rotary part shell 20, the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 The bodies 20B, 22B, 24B, and 26B are arranged concentrically and coaxially with the rotation shaft of the excavation mechanism 14 described in detail later, whereby the inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, An annular space is formed between 24B and 26B. The support member is made of a rod-like or plate-like steel material, the number capable of supporting earth pressure acting on the outer cylinders 20B, 22B, 24B, 26B, with the central axis of the inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C as the center The inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, 24B, and 26B are provided so as to radiate at appropriate intervals in the circumferential direction and the axial direction. The propulsion mechanism 18 is accommodated in an annular space between the inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, 24B, and 26B.

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 part shell 20 is rotatably connected to the first fixed part shell 22. Note that slipping can be improved by interposing a bearing or the like between the rotating portion shell 20 and the first fixed portion shell 22.

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 cylindrical body 24C and the outer cylindrical body 24B of the second fixed portion shell body 24 are located between the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell body 22 and the rear end portion of the outer cylindrical body 22B. It is housed in the space. With this configuration, the second fixed portion shell 24 is connected to the first fixed portion shell 22 so as to be slidable in the axial direction.

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 outer cylinder body 26B of the third fixed portion shell body 26 are the rear end portions of the inner cylinder body 26C and the outer cylinder body 26B of the second fixed portion shell body 24, respectively. Is housed between. With this configuration, the third fixed portion shell 26 is connected to the second fixed portion shell 24 so as to be slidable in the axial direction. The connecting portion between the first fixed portion shell 22 and the second fixed portion shell 24 and the connecting portion between the second fixed portion shell 24 and the third fixed portion shell 26 are axially connected. A guide member for guiding the sliding may be provided.

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 excavation mechanism 14 includes a cutter unit (cutter head) 30 including a plurality of excavation bits formed on the front end surface portion 20 </ b> A of the rotating unit shell 20, and a first fixed unit shell 22. And a reduction gear 32 and a motor 34 arranged.

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 openings 36 are formed in the distal end surface portion 20 </ b> A of the rotating portion shell 20 at intervals in the circumferential direction, and the space 20 </ b> E inside the rotating portion shell 20 is formed outside. Are communicated with each other through the opening 36.

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ディスクカッタ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 cutter unit 30 includes a plurality of disc cutters 38 provided on the planar tip surface portion 20A of the rotating shell 20 at intervals in the circumferential direction, and openings formed in the tip surface portion 20A. A plate-shaped drilling bit 40 provided at the edge of 36, and a projecting rib 39 attached to the front end surface portion 20A of the rotating portion shell 20.

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 rib 39 is made of, for example, a square bar made of steel such as SS400 (old JIS standard SS41). As shown in FIGS. 4 to 6, the projecting rib 39 extends from the inner edge to the outer edge in a substantially radial direction on the distal end surface portion 20 </ b> A of the rotating portion shell 20, and further, the front portion on the side surface of the rotating portion shell 20 is pivoted. It is provided to extend in the direction. Then, as will be described in detail later, the protruding rib 39 holds the earth and sand generated by excavation in a state in which the surface of the front end surface portion 20A of the rotating portion shell 20 is covered.

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はディスクカッタ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 rib 39 is a square bar having a width of 30 mm and a height of 30 mm, and the tip surface portion 20A of the rotating portion shell 20 is set so that the interval between the protruding ribs 39 adjacent in the circumferential direction is about 200 mm. Is attached. Further, these protruding ribs 39 are attached so as to cross the rotational direction (circumferential direction) of the rotating part shell 20. In order to hold earth and sand in a state of covering the surface of the tip end surface portion 20A of the rotating portion shell 20, the angle of the protruding rib 39 with respect to the radial direction is preferably 30 ° or less. That is, the angle of the protruding rib 39 with respect to the rotation direction (circumferential direction) is preferably 60 ° to 120 °. In the present embodiment, some protruding ribs 39 extend in a direction perpendicular to the rotation direction of the disk cutter 38, and the other protruding ribs 39 extend in parallel with the drill bit 40.

なお、突状リブ39の先端面部20Aからの高さは、ディスクカッタ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、ディスクカッタ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、一般的にディスクカッタ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 rib 39 from the front end surface portion 20A is lower than the height of the disc cutter 38 and lower than the height of the drill bit 40. This is because when the height of the protruding rib 39 from the front end surface portion 20A is higher than that of the disc cutter 38 and the drilling bit 40, the protruding rib 39 hits the ground to be excavated, and the ground is caused by these bits. Because it is not possible to excavate. In general, since the height of the disc cutter 38 and the drill bit 40 is about 50 mm, the height of the protruding rib 39 needs to be 50 mm or less. Further, the height of the projecting rib 39 is 10 mm or more so that the surface of the distal end surface portion 20A of the rotating portion shell 20 holds earth and sand having a thickness sufficient to protect the rotating portion shell 20. Is preferred.

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 pin rack 35 is attached to the rear end portion of the rotary shell 20 via a ring 33. A reduction gear 32 is connected to the motor 34 disposed in the first fixed portion shell 22, and a pinion 37 is attached to the reduction gear 32. A pinion 37 attached to the speed reducer 32 meshes with a pin rack 35 attached to the rotating part shell 20. As a result, when the motor 34 rotates, the torque is amplified through the speed reducer 32 and transmitted to the rotating part shell 20, and the rotating part shell 20 is centered on the central axis. Rotates relative to the fixed shells 22, 24, 26.

各ディスクカッタ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、各ディスクカッタ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 disk cutter 38 is arranged at a different position in the radial direction. Thereby, when the rotating part shell 20 rotates in the circumferential direction, the trajectory through which each disk cutter 38 passes becomes concentric circles with substantially equal intervals in the radial direction, and uniform excavation can be performed regardless of the diameter.

図10は、第1実施形態の掘削装置で用いられているディスクカッタを示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。また、図11は、第1実施形態の掘削装置で用いられているディスクカッタの拡大斜視図である。
図10に示すように、ディスクカッタ38は、鋼材からなり、円板状のカッタ本体90と、カッタ本体90の両側から突出する円柱状の側部91と、側部91の中心から側方に延びる軸部92と、を備える。また、カッタ本体90の外周面から放射状に突出するように複数の歯部93が等角度間隔で設けられている。各歯部93は矩形状の周方向断面を有する。カッタ本体90と、側部91と、軸部92と、歯部93とは一体に構成されている。歯部93は、軸方向幅が20mm程度であり、周方向長さが20mm程度であり、径方向高さが30mm程度である。
FIG. 10 shows a disk cutter used in the excavator of the first embodiment, (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a side view. FIG. 11 is an enlarged perspective view of a disk cutter used in the excavator of the first embodiment.
As shown in FIG. 10, the disk cutter 38 is made of a steel material, and includes a disc-shaped cutter body 90, a columnar side portion 91 protruding from both sides of the cutter body 90, and the side portion 91 from the center to the side. And an extending shaft portion 92. A plurality of tooth portions 93 are provided at equal angular intervals so as to protrude radially from the outer peripheral surface of the cutter body 90. Each tooth portion 93 has a rectangular circumferential cross section. The cutter body 90, the side portion 91, the shaft portion 92, and the tooth portion 93 are integrally formed. The tooth portion 93 has an axial width of about 20 mm, a circumferential length of about 20 mm, and a radial height of about 30 mm.

図11に示すように、隣接する歯部93との間には、隣接する歯部93の側縁の間を結ぶように鋼板94が取り付けられている。これら鋼板94は歯部93と等しい径方向高さを有し、また、歯部93の側面と鋼板94の側面とは同一平面となっている。後述するように、ディスクカッタ38はその周面が地盤に接触して地盤を掘削する掘削面96として機能する。そして、隣接する歯部93と、これら歯部93の間に設けられた一対の鋼板94により、掘削面96に開口する複数の断面矩形状の凹部95が等間隔で形成されている。各凹部95は、径方向深さが30mm程度であり、軸方向幅が10〜15mm程度であり、周方向長さが20〜30mm程度である。   As shown in FIG. 11, a steel plate 94 is attached between the adjacent tooth portions 93 so as to connect the side edges of the adjacent tooth portions 93. These steel plates 94 have the same radial height as the tooth portions 93, and the side surfaces of the tooth portions 93 and the side surfaces of the steel plates 94 are in the same plane. As will be described later, the disc cutter 38 functions as an excavation surface 96 for excavating the ground with its peripheral surface contacting the ground. Then, a plurality of concave portions 95 having a rectangular cross-section opening in the excavation surface 96 are formed at equal intervals by adjacent tooth portions 93 and a pair of steel plates 94 provided between the tooth portions 93. Each recess 95 has a radial depth of about 30 mm, an axial width of about 10 to 15 mm, and a circumferential length of about 20 to 30 mm.

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、ディスクカッタ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 drill bit 40 is formed of a bit having a sharp tip, and is excavated so that the cutting surface cut by the disk cutter 38 is flattened by the rotation of the rotating shell 20.

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 mechanism 16 is provided in the space 20E inside the rotating part shell 20 so as to divide the space 20E in the rotating part shell 20 into a plurality of chambers 20F in the circumferential direction. The plurality of plate members 42 and the first fixing portion shell 22 are fixed to the front end portion of the inner cylindrical body 22C and attached so as to extend toward the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell body 20. A closing plate 44 and a jet nozzle (not shown) provided on the surface of the front end face portion 20A of the rotary shell 20 so as to inject water toward the ground.

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 plate member 42 is connected to the back surface of the tip surface portion 20A of the rotating portion shell 20 where the drill bit 40 is attached, and is provided perpendicular to the tip surface portion 20A. In the present embodiment, the plate member 42 is provided perpendicular to the distal end surface portion 20A. However, the present invention is not limited to this, and the plate member 42 is provided so as to be inclined in the circumferential direction of the rotary shell 20 toward the rear. Also good. Thus, by providing the plate member 42 in the rotating part shell 20, the rigidity of the rotating part shell 20 can be improved.

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 plate 44 has a predetermined clearance 20D between the rear end of the inner cylinder 20C of the rotating part shell 20 and the front end of the inner cylinder 22C of the first fixed part shell 22 from the lowermost part in the circumferential direction. Are provided so as to close the portion up to the height (in this embodiment, portions of about 120 ° on both sides in the circumferential direction from the lowermost portion).

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 propulsion mechanism 18 includes a front axial jack 52, a rear axial jack 50, a front radial jack 54, and a rear radial jack. 56 and an auxiliary propulsion jack 57.

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 axial jack 52 is accommodated between the inner cylinders 22C and 24C and the outer cylinders 22B and 24B from the first fixed part shell 22 to the second fixed part shell 24, Is fixed to the support member of the first fixed part shell 22, and the rear end is fixed to the support member of the second fixed part shell 24.

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 axial jack 52 is accommodated between the inner cylinders 24C and 26C and the outer cylinders 24B and 26B from the second fixed part shell 24 to the third fixed part shell 26, Is fixed to the support member of the second fixed portion shell 24, and the rear end is fixed to the support member of the third fixed portion shell 26.

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 axial jacks 52 and the rear axial jacks 50 are provided at appropriate intervals in the circumferential direction so as not to interfere with other members.

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 radial jack 54 is accommodated in the first fixed shell 22. The outer cylindrical body 22B of the first fixed portion shell 22 has an opening formed at a position corresponding to the front radial jack 54, and the front radial jack 54 extends radially outward from the excavator 10 through this opening. It can be expanded and contracted so as to protrude toward the direction.

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 radial jack 56 is accommodated in the third fixed shell 26. The outer cylinder body 26B of the third fixed portion shell body 26 is formed with an opening at a position corresponding to the rear radial jack 56, and the rear radial jack 56 passes through the opening from the radial outer side of the excavator 10. It can be expanded and contracted so as to protrude toward the direction.

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 propulsion jack 57 is disposed below the rear end portion of the excavator 10 and can extend and contract toward the rear of the excavator 10.
The front axial jack 52, the rear axial jack 50, the front radial jack 54, the rear radial jack 56, and the propulsion jack 57 are connected to a control device (not shown). The hydraulic pressure is supplied by the control device.
A gantry 70 is held horizontally at the rear of the inner space of the excavator 10.

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 soil receiving plate 100, a sieving mechanism 102, a hopper 104, a rock crusher 106, and a conveyor 81 as the excavated soil carry-out mechanism 16.

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 soil receiving plate 100 is a plate material that extends horizontally from the inner side of the rotating portion shell 20 toward the rear. The excavated earth receiving plate 100 is provided at a height equal to the lower end of the inner surface of the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20, and the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20 and the first fixed part shell 22 is provided. , 22C so that no gap is generated between them.

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 sieving mechanism 102 extends horizontally rearward from the rear end of the excavated soil receiving plate 100. The sieving mechanism 102 is made of steel plates arranged in a lattice or parallel at predetermined intervals. Rocks and earth and sand of a predetermined size (for example, about 25 cm or less) fall downward, and rocks of a larger size are It is a member that does not fall. The front end of the sieving mechanism 102 extends in the horizontal direction continuously to the rear end of the excavated soil receiving plate 100. The excavated earth receiving plate 100 and the sieving mechanism 102 are provided at a lower height than the gantry 70.

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 conveyor 81 is located below the sieving mechanism 102 and extends rearward. The lower part of the inner cylinders 22C, 24C, and 26C of the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 is cut over a predetermined width, A conveyor 81 is disposed in the cut portion. The conveyor 81 extends rearward, is inclined obliquely upward at the rear portion of the excavator 10, and the rear end is located above the rear conveyor 81. The inner space of the excavator in the present invention is not limited to the inner side of the inner cylinders 22C, 24C, and 26C. As described above, the space includes the space in which the inner cylindrical bodies 22C, 24C, and 26C are cut and open toward the center of the apparatus.

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 hopper 104 is located directly below the sieving mechanism 102 and above the conveyor 81, and has a shape such that the cross-sectional area narrows downward. The excavated soil that has fallen through the sieving mechanism 102 is guided by the hopper 104 so as to fall on the conveyor 81.

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 crusher 106 is a two-shaft type crusher having a screw-shaped crushing bit. As such a crusher, for example, a sizer manufactured by MMD can be used. The crusher 106 is arranged directly above the conveyor 81 so that the upper end of the front part is connected to the rear end of the sieving mechanism 102 and the rear end is located below the gantry 70. Further, the crusher 106 is provided with an inclination of, for example, about 10 degrees so that the rear side is positioned higher than the front side.

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 excavator 10 and excavating the remaining ground in the center with the breaker 62 later.

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 excavator 10 will be described.
When excavating the ground, while the excavator 10 is propelled by the propulsion mechanism 18, the rotating part shell 20 is rotated with respect to the fixed part shells 22, 24, and 26, and further, the excavating soil carrying mechanism 16 excavates. This is done while discharging the soil.

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、ディスクカッタ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 excavator 10, first, the rear radial jack 56 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the rear axial jack 50 is extended in a state where a reaction force is applied to the surrounding ground by the rear radial jack 56. Thereby, the rotating part shell 20, the first fixed part shell 22, and the second fixed part shell 24 are pushed forward with respect to the third fixed part shell 26. At this time, the ground can be excavated in an annular shape by the disk cutter 38 and the drill bit 40 by rotating the rotary shell 20.

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のディスクカッタ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 motor 34 of the excavation mechanism 14 is rotated in a state where the cutter mechanism 30 of the rotating shell 20 is pressed against the ground by the propulsion mechanism 18. The rotational force of the motor 34 is transmitted to the speed reducer 32, the torque is amplified, and the rotating part shell 20 is rotated via the pinion 37 and the pin rack 35. When the rotating part shell 20 rotates, first, the ground is excavated into a saw-shaped cross section by the disk cutter 38 of the cutter part 30, and the surface irregularities are scraped by the drill bit 40. Thereby, the ground can be excavated in an annular shape.

ここで、図10及び図11を参照して説明したように、ディスクカッタ38の掘削面96には、複数の凹部95が等角度間隔で形成されている。このため、地盤を掘削して生じた岩や掘削土がこの凹部95に収容される。そして、回転部殻体20が回転すると、ディスクカッタ38が地盤を掘削するが、この際、ディスクカッタ38の歯部93のみならず、凹部95に収容された岩や掘削土が地盤と接触する。そして、凹部95に収容された岩や掘削土が地盤を掘削することとなる。このため、ディスクカッタ38の摩耗が低減される。   Here, as described with reference to FIGS. 10 and 11, a plurality of recesses 95 are formed at equiangular intervals on the excavation surface 96 of the disc cutter 38. For this reason, rocks and excavated soil generated by excavating the ground are accommodated in the recess 95. When the rotating shell 20 rotates, the disc cutter 38 excavates the ground. At this time, not only the teeth 93 of the disc cutter 38 but also rocks and excavated soil accommodated in the recess 95 come into contact with the ground. . And the rock and excavation soil accommodated in the recessed part 95 will excavate the ground. For this reason, wear of the disk cutter 38 is reduced.

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12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 rib 39 is provided on the distal end surface portion 20A of the rotating portion shell 20 so as to extend in the circumferential direction. Since the rotary part shell 20 is pressed forward, the excavated soil 82 generated by excavating the ground by the rotation of the rotary part shell 20 is formed between the projecting ribs 39 as shown in FIG. Get in. The excavated soil 82 that has entered between the projecting ribs 39 is held by the projecting ribs 39 in a state of covering the distal end surface portion 20A even when the rotating unit shell 20 rotates, and the rotating unit shells are covered. 20 and rotate.

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、ディスクカッタ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 cutter unit 30 is pressurized toward the ground, there is a risk that the rock will come into contact with the distal end surface 20A of the rotating shell 20 when excavating a strong rock. Further, the excavated soil generated by the rotation of the rotating shell 20 may include rocks that have not been crushed by the disk cutter 38 or the drill bit 40. When such a rock collides with the tip surface portion 20A of the rotating part shell 20, the tip surface portion 20A may be damaged.

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 rib 39 is attached to the front end surface portion 20A of the rotating part shell 20, the rock generated by rock or excavation contacts the earth and sand 82 held by the protruding rib 39. It becomes. Thereby, it can prevent that a rock mass and rock collide directly with 20 A of front end surface parts, and the cutter part 30 is damaged.

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 rotating shell 20, the excavation direction of the excavator 10 can be adjusted by extending each of the front axial jacks 52 by different lengths. That is, for example, by increasing the extension length of the front axial jack 52 positioned below the apparatus, compared to the extension length of the front axial jack 52 positioned above the apparatus, The first fixed part shell 22 can be directed obliquely upward with respect to the second fixed part shell 24.

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 radial jack 54 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the rear axial jack 50 is contracted while the reaction force is applied to the surrounding ground by the front radial jack 54. As a result, the third fixed portion shell 26 is drawn toward the first fixed portion shell 22. The excavator 10 can be advanced by repeating the above steps.

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 drilling apparatus 10 can also be advanced using the propulsion jack 57. FIG. That is, first, the front and rear radial jacks 54 and 56 are retracted. In this state, the propulsion jack 57 is extended by applying a reaction force to an inner formwork or the like attached in a tunnel that has already been excavated. Thereby, excavation apparatus 10 advances. Then, at least one of the front and rear radial jacks 54, 56 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the propulsion jack 57 is retracted, and a new inner mold is attached at a position behind the propulsion jack 57.
The excavator 10 can also be propelled by repeating the above steps.

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 propulsion work and excavation work, excavated soil generated by the excavation work by the excavator 10 is sent to the rear of the equipment.

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 cutter unit 30 is agitated with the water sprayed from the jet nozzle, and the fluidity is improved. Then, the excavated soil is accommodated in the chamber 20F in the rotating part shell 20 through the opening 36 formed in the distal end surface part 20A of the rotating part shell 20. Then, the excavated soil accommodated in the chamber 20F is discharged from the gap 20D to the inner space of the excavator 10 (that is, the inner side of the inner cylinder 22C).

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 plate 44 causes the gap 20D between the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell 20 and the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell 22 to be maximized in the circumferential direction. Since the portion from the lower part to the predetermined height is closed, the excavated soil in the chamber 20F rotated to the predetermined height is discharged into the inner space of the inner cylinder. As a result, the excavated soil carried to the inside of the apparatus accumulates downward, and the rear end of the inner cylinder 20C of the rotating part shell 20 and the front end of the inner cylinder 22C of the first fixed part shell 22 It is possible to prevent the gap 20D between them from being closed.

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 excavator 10, the ground inside the portion excavated in an annular shape by the excavator 10 is excavated by the breaker 62.

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13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. 13 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 cutter unit 30, the excavated soil 110 including rocks and the like generated by the excavation is accommodated in the rotating unit shell 20, and is closed by the closing plate of the gap 20D. It falls from a portion that is not present and is discharged into the inner space of the excavator 10.

上述の通り、ディスクカッタ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 disk cutter 38 passes is a concentric circle having a substantially equal interval (for example, about 8 cm) in the radial direction, the size of the excavated soil 110 discharged from the rotating unit shell 20 in this way is as follows. It is about 8 cm. And the excavated soil 110 discharged | emitted from the rotation part shell 20 accumulates on the excavated soil receiving plate 100, and when excavation advances, it is sent to the sieving mechanism 102.

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 soil 110 sent to the sieving mechanism 102 has a small diameter, most of the excavated soil 110 falls through the sieving mechanism 102 and is further guided by the hopper 104 and falls on the conveyor 81.

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 soil 110 discharged from the rotating shell 20 passes through the sieving mechanism 102, falls on the conveyor 81, and is conveyed to the rear of the apparatus by the conveyor 81.

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 cylindrical ground 120 left after the ground is excavated in an annular shape by the cutter unit 30 is crushed by the breaker 62. In addition, the excavated soil generated by crushing the ground 120 with the breaker 62 in this way includes rocks having a diameter of about 1 m. Then, the excavated soil generated by crushing the ground 120 with the breaker 62 is sent to the crusher 106 and finely crushed to a diameter of 25 cm or less. The excavated soil crushed by the crusher 106 in this way falls onto the conveyor 81 and passes through the sieving mechanism 102 and is sent to the rear together with the excavated soil dropped onto the conveyor 81. At this time, excavated soil generated by crushing the ground 120 with the breaker 62 may fall onto the conveyor 81 through the sieving mechanism 102.

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 excavator 10 moves forward, the end (rear end) of the ground 120 remaining in the columnar shape reaches the crusher 106. As described above, the crusher 106 has a front end that is approximately the same height as the inner cylinder 20C of the rotating shell 20 and is inclined so that the rear is positioned higher than the front. When the end (rear end) of the columnar ground 120 reaches the crusher 106, the lower end of the columnar ground 120 is crushed by the crusher 106, and the crushed excavated soil falls onto the conveyor 81.

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 soil 110 discharged from the rotating shell 20 contains large rocks or the like, the excavated soil generated by crushing the columnar ground 120 may be fed into the crusher 106. .

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 conveyor 81 in this manner is conveyed to the rear of the apparatus by the conveyor 81 and discharged out of the tunnel by a dump truck or the like.

以上説明したように、本実施形態によれば、ディスクカッタ38の掘削面96に凹部95が形成されているため、地盤掘削時には、地盤を掘削して生じた岩又は土砂が掘削面96の凹部95に収容され、この凹部95に収容された岩又は土砂が地盤と接触することになる。これにより、凹部95に収容された岩又は土砂が地盤を掘削するため、ディスクカッタ38自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the recess 95 is formed in the excavation surface 96 of the disc cutter 38, when excavating the ground, rocks or earth and sand generated by excavating the ground are recessed in the excavation surface 96. The rocks or earth and sand contained in the recess 95 come into contact with the ground. Thereby, since the rock or the earth and sand accommodated in the recessed part 95 excavates the ground, it can suppress that the disc cutter 38 itself is worn by excavation of the ground.

また、本実施形態では、掘削面96の全周にわたって、間隔をあけて複数の凹部95が形成されている。このため、凹部95に収容された岩又は土砂が、凹部95内に確実に保持されるため、凹部95を設けても掘削効率が低下することがない。   In the present embodiment, a plurality of recesses 95 are formed at intervals over the entire circumference of the excavation surface 96. For this reason, since the rock or the earth and sand accommodated in the recessed part 95 is reliably hold | maintained in the recessed part 95, even if the recessed part 95 is provided, excavation efficiency does not fall.

なお、第1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 addition, although 1st Embodiment demonstrated the cylindrical excavation apparatus provided with the annular cutter head, this invention is applicable not only to this but the column-shaped excavation apparatus provided with the circular cutter head. .

また、第1実施形態では、掘削面であるディスクカッタの周面に凹部を設けているが、掘削面の断面形状は限定されない。すなわち、例えば、湾曲面等の断面形状を有するディスクカッタであっても、本発明を適用できる。   Moreover, in 1st Embodiment, although the recessed part was provided in the surrounding surface of the disc cutter which is an excavation surface, the cross-sectional shape of an excavation surface is not limited. That is, for example, the present invention can be applied even to a disk cutter having a cross-sectional shape such as a curved surface.

また、第1実施形態では、複数の凹部を間隔をあけて掘削面に形成したが、凹部の形状はこれに限られない。図14は、本発明の第2実施形態のディスクカッタを示し、(A)は正面図、(B)は側面図である。同図に示すように、第2実施形態のディスクカッタ138は、鋼材からなり、円板状のカッタ本体190と、カッタ本体190の両側から突出する円柱状の側部191と、側部191の中心から側方に延びる軸部192と、を備える。また、カッタ本体190の外周面には、周方向に延びるように円環状の一対の側壁部193が間隔をあけて立設されている。第1実施形態と同様に、ディスクカッタ138も、その周面が地盤に接触して地盤を掘削する掘削面196として機能する。そして、一対の側壁部193の間にディスクカッタ138の周面の全周にわたって断面矩形状の凹部195が延びている。凹部195は、径方向深さが20〜30mm程度である。なお、本実施形態では、ディスクカッタの凹部の形状が第1実施形態と異なるが、掘削装置等のその他の構成は同一である。   Moreover, in 1st Embodiment, although the several recessed part was formed in the excavation surface at intervals, the shape of a recessed part is not restricted to this. FIG. 14 shows a disk cutter according to a second embodiment of the present invention, in which (A) is a front view and (B) is a side view. As shown in the drawing, the disc cutter 138 of the second embodiment is made of steel, and includes a disc-shaped cutter body 190, cylindrical side portions 191 protruding from both sides of the cutter body 190, and side portions 191. A shaft portion 192 extending laterally from the center. In addition, a pair of annular side wall portions 193 is provided on the outer peripheral surface of the cutter body 190 so as to extend in the circumferential direction with a gap therebetween. Similar to the first embodiment, the disc cutter 138 also functions as an excavation surface 196 for excavating the ground with its peripheral surface contacting the ground. A recess 195 having a rectangular cross section extends over the entire circumference of the peripheral surface of the disk cutter 138 between the pair of side wall portions 193. The recess 195 has a radial depth of about 20 to 30 mm. In this embodiment, the shape of the concave portion of the disc cutter is different from that of the first embodiment, but other configurations of the excavator and the like are the same.

本実施形態の掘削装置により地盤を掘削する際には、ディスクカッタ138の掘削面196に全周にわたって凹部195が形成されているため、地盤を掘削して生じた岩や掘削土がこの凹部195に収容される。そして、回転部殻体20が回転すると、ディスクカッタ138が地盤を掘削するが、この際、ディスクカッタ138の側壁部193のみならず、凹部195に収容された岩や掘削土が地盤と接触する。そして、凹部195に収容された岩や掘削土が地盤を掘削することとなる。このため、ディスクカッタ138の摩耗が低減される。   When the ground is excavated by the excavator of this embodiment, since the concave portion 195 is formed over the entire circumference of the excavation surface 196 of the disc cutter 138, rocks and excavated soil generated by excavating the ground are the concave portion 195. Is housed in. When the rotating shell 20 rotates, the disc cutter 138 excavates the ground. At this time, not only the side wall portion 193 of the disc cutter 138 but also rocks and excavated soil accommodated in the recess 195 come into contact with the ground. . And the rock and excavation soil accommodated in the recessed part 195 will excavate the ground. For this reason, wear of the disk cutter 138 is reduced.

本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、凹部95に収容された岩又は土砂が地盤を掘削するため、ディスクカッタ38自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。   According to the present embodiment, as in the first embodiment, the rock or the earth and sand accommodated in the recess 95 excavates the ground, so that the disc cutter 38 can be prevented from being worn by excavating the ground.

さらに、本実施形態によれば、凹部95が掘削面の全周にわたって設けられているため、地盤掘削時に岩又は土砂が地盤と接触する面積を多くすることができ、よりディスクカッタ138自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, since the recess 95 is provided over the entire circumference of the excavation surface, it is possible to increase the area in which rocks or earth and sand are in contact with the ground during excavation, and the disc cutter 138 itself is further improved. It is possible to suppress wear due to excavation.

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 ディスクカッタ
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)
90 カッタ本体
91 側部
92 軸部
93 歯部
94 鋼板
95 凹部
96 掘削面
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
138 ディスクカッタ
190 カッタ本体
191 側部
192 軸部
193 側壁部
195 凹部
196 掘削面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Excavator 12 Shell 14 Excavation mechanism 16 Excavation soil carrying-out mechanism 18 Propulsion mechanism 20 Rotating part shell 20A Front end surface part 20B, 22B, 24B, 26B Outer cylinder 20C, 22C, 24C, 26C Inner cylinder 20D Clearance 20E Space 20F Chamber 22 First fixed part shell 24 Second fixed part shell 26 Third fixed part shell 30 Cutter part 32 Reducer 33 Ring 34 Motor 35 Pin rack 36 Opening 38 Disc cutter 39 Protruding rib 40 Drilling bit 42 Plate 44 Closure Plate 50 Rear Axial Jack 52 Front Axial Jack 54 Front Radial Jack 56 Rear Radial Jack 57 Propulsion Jack 62 Breaker 70 Base 81 Conveyor 82 Excavated Soil (Sand)
90 Cutter body 91 Side part 92 Shaft part 93 Tooth part 94 Steel plate 95 Recess 96 Excavation surface 100 Excavation earth receiving plate 102 Sieving mechanism 104 Hopper 106 Crusher 110 Excavation soil 120 Ground 138 Disc cutter 190 Cutter main body 191 Side part 192 Axis part 193 Side wall 195 Recess 196 Excavation surface

Claims (4)

地盤を掘削するための掘削装置に用いられるディスクカッタであって、
回転軸を中心として環状に延びる掘削面を有し、
前記ディスクカッタの掘削面に、地盤を掘削して生じた岩又は土砂を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする、ディスクカッタ。
A disc cutter used in a drilling device for excavating the ground,
Having an excavation surface extending annularly around the rotation axis;
A disc cutter characterized in that a recess capable of accommodating rocks or earth and sand generated by excavating the ground is formed on the excavation surface of the disc cutter.
前記掘削面の全周にわたって、間隔をあけて複数の凹部が形成されている、
請求項1に記載のディスクカッタ。
A plurality of recesses are formed at intervals over the entire circumference of the excavation surface.
The disc cutter according to claim 1.
前記凹部は前記掘削面の全周にわたって延びている、
請求項1に記載のディスクカッタ。
The recess extends over the entire circumference of the excavation surface;
The disc cutter according to claim 1.
請求項1〜3の何れか1項に記載のディスクカッタを有する、掘削装置。   An excavator having the disc cutter according to any one of claims 1 to 3.
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