JP2018017036A - Disc cutter and excavation device - Google Patents
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Abstract
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).
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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、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
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
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
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
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
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 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
90
Claims (4)
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.
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.
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.
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