JP2020094440A - Boring machine - Google Patents

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JP2020094440A
JP2020094440A JP2018234167A JP2018234167A JP2020094440A JP 2020094440 A JP2020094440 A JP 2020094440A JP 2018234167 A JP2018234167 A JP 2018234167A JP 2018234167 A JP2018234167 A JP 2018234167A JP 2020094440 A JP2020094440 A JP 2020094440A
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聡 野口
伸行 高松
Nobuyuki Takamatsu
伸行 高松
悠一 田中
Yuichi Tanaka
悠一 田中
貴裕 藤井
Takahiro Fujii
貴裕 藤井
孝行 金井
Takayuki Kanai
孝行 金井
幸雄 平井
Yukio Hirai
幸雄 平井
芳蔵 釼持
Yoshizo Kemmochi
芳蔵 釼持
泰 高島
Yasushi Takashima
泰 高島
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Abstract

To provide a boring machine capable of increasing or reducing a boring diameter at any ratio without largely changing arrangements.SOLUTION: A shield machine 1 is provided with: a cutter head 20 which serves as a rotational body for cutting provided with a plurality of bits 21 cutting the natural ground, and is configured to allow a boring diameter to be increased or reduced at any ratio; a barrier wall 30 configured to allow its outer diameter to be increased or reduced at any ratio; and a steel shell 40 configured to allow its outer diameter to be increased or reduced at any ratio. Such configuration of the shield machine 1 allows the boring diameter to be increased or reduced at any ratio without largely changing arrangements.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小可能な掘削機に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an excavator capable of enlarging or reducing an excavation diameter at an arbitrary ratio.

従来から、下水道、電力ケーブル、道路トンネルなどを掘削するために、シールド機や推進機を含む掘削機が使用されている。掘削機は、一般に、ビットを有するカッターヘッドを回転させながら掘進していく。そのため、掘削された断面は基本的に円形であり、その外径(掘削径)も一定となる。 Conventionally, excavators including shield machines and propulsion machines have been used for excavating sewers, power cables, road tunnels, and the like. An excavator generally excavates while rotating a cutter head having a bit. Therefore, the excavated cross section is basically circular, and its outer diameter (excavation diameter) is also constant.

ところで、例えば、電力ケーブル洞道や上下水道トンネルの分岐・接合箇所や、鉄道トンネルの駅部や、道路トンネルの非常駐車帯などにおいて、断面を途中で拡大・縮小する必要が生じることがある。途中で断面を拡大・縮小するためには、立坑を設置して掘削機を途中で取り替える方法や、1台の掘削機を継続して使用しつつ断面を拡大する方法がある。しかし、前者の立坑を設置して掘削機を取り替える工法では、立坑を掘削する必要があることに加え、掘削機を2台準備し、さらに掘削機を入れ替える作業も必要となる、という課題があった。 By the way, for example, it may be necessary to enlarge or reduce the cross section in the middle of a power cable cave or branch/junction of a water and sewer tunnel, a railway tunnel station, or an emergency parking zone of a road tunnel. In order to enlarge/reduce the cross section on the way, there are a method of installing a vertical shaft and replacing the excavator on the way, and a method of enlarging the cross section while continuously using one excavator. However, in the former method of installing a shaft and exchanging excavators, there is a problem in that in addition to excavating the shaft, it is necessary to prepare two excavators and replace excavators. It was

後者の掘削機の断面を拡大可能な掘削機としては、具体的には以下に示す工法が知られている。すなわち、掘削機の外筒部の一部をラップさせておき、掘削中にこのラップ部を伸縮させることで掘削断面の拡大を掘進と同時に行う工法が知られている(特許文献1参照)。 As the excavator capable of enlarging the cross section of the latter excavator, the following construction methods are specifically known. That is, there is known a construction method in which a part of an outer cylinder portion of an excavator is lapped and the lap portion is expanded/contracted during excavation to expand an excavation cross-section simultaneously with excavation (see Patent Document 1).

他にも、先行して施工されたシールドトンネル外周を、拡大シールドを用いてトンネル軸方向にリング状に掘進することにより、拡大空間をトンネル内部から構築する工法も知られている(特許文献2参照)。 In addition, there is also known a method of constructing an enlarged space from the inside of the tunnel by excavating the outer periphery of the shield tunnel constructed in advance in a ring shape in the tunnel axial direction using an enlarged shield (Patent Document 2). reference).

他方、断面を縮小できるシールド掘削機としては、例えば、親シールド機の内部に、親シールド機よりも小さな径の子シールド機を内蔵させておいて、途中で親シールド機から子シールド機を発進するようにされた工法が知られている(特許文献3参照)。 On the other hand, as a shield excavator that can reduce the cross section, for example, a child shield machine with a smaller diameter than the parent shield machine is built in the parent shield machine, and the child shield machine is started from the parent shield machine on the way. A construction method adapted to do so is known (see Patent Document 3).

特開2004−270356号公報JP 2004-270356 A 特開昭58−98595号公報JP-A-58-98595 特開2003−82978号公報JP, 2003-82978, A

しかしながら、上述した各工法は、いずれも作業を中断して段取り替えしたうえで、あらかじめ定めた掘削形状や掘削径のみに拡大又は縮小するように構成されたものであり、大きく段取り替えすることなく掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるものではなかった。 However, each of the above-mentioned construction methods is configured so that the work is interrupted and the setup is changed, and then the work is enlarged or reduced only to a predetermined excavation shape or excavation diameter. It was not possible to expand or reduce the excavation diameter at any ratio.

そこで、本発明は、大きく段取り替えすることなく掘削径を任意の比率で拡大又は縮小することのできる掘削機を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide an excavator capable of enlarging or reducing the excavation diameter at an arbitrary ratio without largely changing the setup.

このような課題を解決するために、第1の発明の掘削機は、地山を切削する複数のビットを有する切削用回転体であって、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された、切削用回転体と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻と、を備えている。 In order to solve such a problem, an excavator according to a first aspect of the present invention is a rotating body for cutting having a plurality of bits for cutting a natural ground, so that an excavation diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio. A configured rotating body for cutting, a partition wall configured to expand or reduce the outer diameter at an arbitrary ratio, and a steel shell configured to expand or reduce the outer diameter at an arbitrary ratio. I have it.

また、第2の発明の掘削機の前記切削用回転体は、回転中心に設置される駆動軸と、前記駆動軸の先端に放射状に取り付けられる複数のスポークであって、前記駆動軸に対して回動自在に取り付けられる、複数のスポークと、前記複数のスポークの回動角度を変える複数のジャッキと、を備えている。 Further, the cutting rotating body of the excavator of the second invention is a drive shaft installed at a rotation center and a plurality of spokes radially attached to a tip of the drive shaft. A plurality of spokes that are rotatably attached and a plurality of jacks that change the rotation angle of the plurality of spokes are provided.

また、第3の発明の掘削機の前記切削用回転体の複数のスポークのそれぞれは、前記ビットを有する複数のスポークピースと、前記複数のスポークピースに挿通されるスポークロッドと、を有し、前記複数のスポークピースは、前記スポークロッドに対する角度を変化させることができるように構成されている。 Further, each of the plurality of spokes of the cutting rotary body of the excavator of the third invention has a plurality of spoke pieces having the bit, and a spoke rod inserted into the plurality of spoke pieces, The plurality of spoke pieces are configured so that an angle with respect to the spoke rod can be changed.

また、第4の発明の掘削機の前記隔壁は、複数の略扇形状の隔壁フラップから構成され、隣接する前記隔壁フラップを重ね合わせつつトンネル縦断方向に回動させるか、又は、隣接する前記隔壁フラップを折り畳みつつトンネル縦断方向に回動させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。 Further, the partition wall of the excavator of the fourth invention is composed of a plurality of substantially fan-shaped partition wall flaps and is rotated in the tunnel longitudinal direction while overlapping the adjacent partition wall flaps, or the adjacent partition walls. By rotating the flap in the tunnel longitudinal direction while folding the flap, the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio.

また、第5の発明の掘削機の前記鋼殻は、複数の円筒殻片と、前記複数の円筒殻片を支持する複数の支柱ジャッキと、から構成され、隣接する前記円筒殻片を中心に対して傾けて重ね合わせつつ前記支柱ジャッキを伸縮させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。 Further, the steel shell of the excavator according to the fifth invention is composed of a plurality of cylindrical shell pieces and a plurality of support jacks supporting the plurality of cylindrical shell pieces, and the adjacent cylindrical shell pieces are centered. The outer diameter can be expanded or contracted at an arbitrary ratio by expanding and contracting the support jack while tilting and superposing them.

また、第6の発明の掘削機は、前記掘削機の坑口側に設置された覆工又はセグメントの略中心に配置される荷重支持用シャフトと、前記荷重支持用シャフトから前記覆工又は前記セグメントに張り出される少なくとも3つのグリッパと、をさらに備え、前記荷重支持用シャフトに自重を支持させるようになっている。 The excavator according to a sixth aspect of the present invention is a lining or a load-supporting shaft disposed substantially at the center of a lining or segment installed on the pit side of the excavator, and the lining or the segment from the load-supporting shaft. At least three grippers overhanging the load supporting shaft are further provided so that the load supporting shaft can support its own weight.

また、第7の発明の掘削機は、地山に突き挿される支持手段をさらに備え、前記支持手段に自重を支持させるようになっている。 Further, the excavator according to the seventh aspect of the present invention further includes a supporting means that is inserted into the natural ground so that the supporting means supports its own weight.

また、第8の発明の掘削工法は、上述したいずれかの掘削機を使用して掘削径を拡大する掘削工法であって、前記切削用回転体の外径を拡大するステップと、前記切削用回転体が拡大された状態で前記掘削機の機長分の地山を掘削するステップと、前記鋼殻の外径を拡大するステップと、前記隔壁の外径を拡大するステップと、を備えている。 Further, an excavation method of the eighth invention is an excavation method for enlarging an excavation diameter by using any of the excavators described above, which comprises enlarging an outer diameter of the cutting rotor and It comprises a step of excavating the ground for the captain of the excavator in a state where the rotating body is enlarged, a step of enlarging the outer diameter of the steel shell, and a step of enlarging the outer diameter of the partition wall. ..

また、第9の発明の掘削工法は、上述したいずれかの掘削機を使用して掘削径を拡大する掘削工法であって、前記切削用回転体の外径を拡大するステップと、前記切削用回転体が拡大された状態で1セグメント分の地山を掘削するステップと、前記鋼殻の外径を拡大するステップと、前記隔壁の外径を拡大するステップと、を備えている。 The excavation method of the ninth invention is an excavation method for enlarging the excavation diameter by using any one of the excavators described above, which comprises enlarging the outer diameter of the cutting rotary body, and The method includes the steps of excavating the ground for one segment in a state where the rotating body is expanded, expanding the outer diameter of the steel shell, and expanding the outer diameter of the partition wall.

また、第10の発明の掘削工法は、上述したいずれかの掘削機を使用して掘削径を拡大する掘削工法であって、前記切削用回転体の外径を拡大するステップと、前記切削用回転体の外径を拡大しながら地山を掘削するステップと、前記鋼殻の切羽側端部の外径を拡大するステップと、前記隔壁の外径を拡大するステップと、を連続的に同調させて繰り返すようになっている。 The excavation method of the tenth invention is an excavation method of enlarging the excavation diameter by using any of the excavators described above, which comprises enlarging the outer diameter of the cutting rotary body, and The step of excavating the natural ground while enlarging the outer diameter of the rotating body, the step of enlarging the outer diameter of the face end of the steel shell, and the step of enlarging the outer diameter of the partition wall are continuously tuned. Let me repeat it.

また、第11の発明の掘削工法は、上述したいずれかの掘削機を使用して掘削径を縮小する掘削工法であって、前記切削用回転体が縮小前の状態で前記掘削機の機長分の地山を掘削するステップと、前記切削用回転体の外径を縮小するステップと、前記隔壁の外径を縮小するステップと、前記鋼殻の外径を縮小するステップと、を備えている。 Further, an excavation method of the eleventh invention is an excavation method of reducing an excavation diameter by using any one of the excavators described above, wherein the cutting rotor has a length corresponding to a length of the excavator before being reduced. The step of excavating the natural ground, the step of reducing the outer diameter of the cutting rotary body, the step of reducing the outer diameter of the partition wall, and the step of reducing the outer diameter of the steel shell. ..

また、第12の発明の掘削工法は、上述したいずれかの掘削機を使用して掘削径を縮小する掘削工法であって、前記切削用回転体が縮小前の状態で1セグメント分の地山を掘削するステップと、前記切削用回転体の外径を縮小するステップと、前記隔壁の外径を縮小するステップと、前記鋼殻の外径を縮小するステップと、を備えている。 The excavation method of the twelfth invention is an excavation method of reducing the excavation diameter by using one of the excavators described above, wherein the cutting rotary body is in a state before reduction in size for one segment. A step of excavating, a step of reducing the outer diameter of the rotating body for cutting, a step of reducing the outer diameter of the partition wall, and a step of reducing the outer diameter of the steel shell.

また、第13の発明の掘削工法は、上述したいずれかの掘削機を使用して掘削径を縮小する掘削工法であって、前記切削用回転体の外径を縮小しながら地山を掘削するステップと、前記隔壁の外径を縮小するステップと、
前記鋼殻の切羽側端部の外径を縮小するステップと、を連続的に同調させて繰り返すようになっている。
The excavation method of the thirteenth invention is an excavation method of reducing the excavation diameter by using any one of the excavators described above, and excavates the natural ground while reducing the outer diameter of the cutting rotary body. A step, and a step of reducing the outer diameter of the partition wall,
The step of reducing the outer diameter of the face end of the steel shell is continuously synchronized and repeated.

なお、本発明において、「外径を任意の比率」で拡大又は縮小できるとは、主として第1の状態(例えば、小さい径の状態)から第2の状態(例えば、大きい径の状態)へと、所定の形状を維持しつつ相似形に連続的に大きさが変化可能であることを意図している。ただし、第1の状態から第2の状態へと形状が変化する場合を除外するものではなく、途中で形状を変化させることももちろん可能である。当然ながら、第1の状態から第2の状態への変形は、断面積が広がるような拡大変形であってもよいし、断面積が狭くなるような縮小変形であってもよい。 In the present invention, the phrase "outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio" means mainly from a first state (for example, a small diameter state) to a second state (for example, a large diameter state). It is intended that the size can be continuously changed to a similar shape while maintaining a predetermined shape. However, the case where the shape changes from the first state to the second state is not excluded, and it is of course possible to change the shape on the way. As a matter of course, the deformation from the first state to the second state may be an expansion deformation that widens the cross-sectional area or a reduction deformation that narrows the cross-sectional area.

このように、第1の発明の掘削機は、地山を切削する複数のビットを有する切削用回転体であって、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された、切削用回転体と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻と、を備えている。このような構成であるから、大きく段取り替えすることなく掘削径を任意の比率で拡大又は縮小することのできる掘削機となる。 Thus, the excavator according to the first aspect of the present invention is a rotating body for cutting having a plurality of bits for cutting the ground, and is configured to be capable of enlarging or reducing the excavation diameter at an arbitrary ratio. The rotating body, the partition wall configured to expand or reduce the outer diameter at an arbitrary ratio, and the steel shell configured to expand or reduce the outer diameter at an arbitrary ratio are provided. With such a configuration, the excavator is capable of enlarging or reducing the excavation diameter at an arbitrary ratio without largely changing the setup.

つまり、第1の発明の掘削機であれば、切削用回転体、隔壁、及び鋼殻の通常の掘進中にも使用している主要な3つの要素をそのまま使用することによって、作業を中断することなく連続して掘削径を拡大又は縮小することができる。さらに、3つの要素すべてが、任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されているため、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小することができる。 In other words, in the case of the excavator of the first invention, the work is interrupted by using the three main elements that are also used during the normal excavation of the rotating body for cutting, the partition wall, and the steel shell as they are. It is possible to continuously expand or reduce the drilling diameter. Further, since all three elements are configured to be able to be expanded or contracted at any ratio, the excavation diameter can be expanded or contracted at any ratio.

さらに、第1の発明の掘削機は掘削径を随時に拡大又は縮小可能であるから、長距離の下水幹線のように区間によって径が異なる場合であっても、径を随時拡大したり、縮小したりして掘削することが可能となる。したがって、区間ごとに異なる掘削機を準備することなく、1台のシールド機1によって掘削可能となるため、コスト低減が可能である。さらに、最大径に合わせて掘削するよりもコストが低減され、発生土量の削減によって環境負荷も低減される。 Further, since the excavator of the first invention can expand or reduce the excavation diameter at any time, even if the diameter is different depending on the section such as a long-distance sewer main line, the diameter can be enlarged or reduced at any time. It becomes possible to excavate. Therefore, since it is possible to excavate by one shield machine 1 without preparing different excavators for each section, it is possible to reduce costs. Furthermore, the cost is reduced compared to excavation according to the maximum diameter, and the environmental load is also reduced by reducing the amount of soil generated.

さらに、第1の発明の掘削機であれば、最小径から約2倍の拡大率・最大径から約2分の1倍の縮小率を達成可能である。そのため、下水道分野において、流量がほぼ同じ2本の上流幹線に合流幹線を接続する場合の接合部のみの拡幅部にも適用可能となる。さらに、道路トンネルの非常駐車帯部、分岐部への適用も可能となる。このように本掘進の中での施工が可能となれば、工期短縮、コスト低減、施工性の向上、及び安全性の向上が見込まれる。 Furthermore, with the excavator of the first aspect of the present invention, it is possible to achieve an expansion ratio of about 2 times from the minimum diameter and a reduction ratio of about 1/2 from the maximum diameter. Therefore, in the sewerage field, it can be applied to the widened part only at the joint part when connecting the merge main line to two upstream main lines having almost the same flow rate. Furthermore, it can be applied to emergency parking zones and branch sections of road tunnels. If construction can be performed during the main excavation, it is expected that construction period will be shortened, cost will be reduced, workability will be improved, and safety will be improved.

また、第2の発明の掘削機の切削用回転体は、回転中心に設置される駆動軸と、駆動軸の先端に放射状に取り付けられる複数のスポークであって、駆動軸に対して回動自在に取り付けられる、複数のスポークと、複数のスポークの回動角度を変える複数のジャッキと、を備えている。このような構成であれば、ジャッキを伸縮させるだけで、掘削径を容易に任意の比率で変更(拡大/縮小)することができる。 The cutting rotating body of the excavator of the second invention is a drive shaft installed at the center of rotation and a plurality of spokes radially attached to the tip of the drive shaft, and is rotatable with respect to the drive shaft. , And a plurality of jacks for changing the rotation angle of the plurality of spokes. With such a configuration, the excavation diameter can be easily changed (enlarged/reduced) at an arbitrary ratio simply by expanding and contracting the jack.

また、第3の発明の掘削機の切削用回転体の複数のスポークのそれぞれは、ビットを有する複数のスポークピースと、複数のスポークピースに挿通されるスポークロッドと、を有し、複数のスポークピースは、スポークロッドに対する角度を変化させることができるように構成されている。したがって、スポークロッドが回動して掘削径が変わっても、ティースビットが常に切羽に正対するようにできるため、掘削効率が低下することがない。 Further, each of the plurality of spokes of the rotating body for cutting of the excavator of the third invention has a plurality of spoke pieces having a bit and a spoke rod inserted through the plurality of spoke pieces, and a plurality of spokes. The piece is configured so that the angle with respect to the spoke rod can be changed. Therefore, even if the excavation diameter changes due to the rotation of the spoke rod, the tooth bit can always face the face, so that the excavation efficiency does not decrease.

また、第4の発明の掘削機の隔壁は、複数の略扇形状の隔壁フラップから構成され、隣接する隔壁フラップを重ね合わせつつトンネル縦断方向に回動させるか、又は、隣接する隔壁フラップを折り畳みつつトンネル縦断方向に回動させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。したがって、隔壁をトンネル縦断方向に回動させるだけで、大きな段取り替えをすることなく、容易に任意の比率で隔壁の外径を拡大又は縮小することができる。 Further, the partition wall of the excavator of the fourth invention is composed of a plurality of substantially fan-shaped partition wall flaps and is rotated in the tunnel longitudinal direction while overlapping the adjacent partition wall flaps, or the adjacent partition wall flaps are folded. While rotating in the tunnel longitudinal direction, the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio. Therefore, only by rotating the partition wall in the longitudinal direction of the tunnel, it is possible to easily enlarge or reduce the outer diameter of the partition wall at an arbitrary ratio without making a large setup change.

また、第5の発明の掘削機の鋼殻は、複数の円筒殻片と、各円筒殻片を支持する複数の支柱ジャッキと、から構成され、隣接する円筒殻片を中心に対して傾けて重ね合わせつつ支柱ジャッキを伸縮させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。したがって、支柱ジャッキを伸縮させるだけで、大きな段取り替えをすることなく、容易に任意の比率で鋼殻の外径を拡大又は縮小することができる。 Further, the steel shell of the excavator of the fifth invention is composed of a plurality of cylindrical shell pieces and a plurality of support jacks supporting the respective cylindrical shell pieces, and the adjacent cylindrical shell pieces are tilted with respect to the center. By expanding and contracting the support jacks while overlapping them, the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio. Therefore, the outer diameter of the steel shell can be easily expanded or contracted at an arbitrary ratio by simply expanding and contracting the support jack without a large setup change.

また、第6の発明の掘削機は、後方に設置された覆工又はセグメントの略中心に配置される荷重支持用シャフトと、荷重支持用シャフトから覆工又はセグメントに張り出される少なくとも3つのグリッパと、をさらに備え、荷重支持用シャフトに自重を支持させるようになっている。このように構成することで、主として掘削機の後部の自重を覆工又はセグメントに負担させることができる。 The excavator according to a sixth aspect of the invention is a load supporting shaft disposed substantially at the center of a lining or segment installed at the rear, and at least three grippers extended from the load supporting shaft to the lining or segment. Further, the load supporting shaft is adapted to support its own weight. With this configuration, the lining or the segment can be mainly borne by the weight of the rear portion of the excavator.

また、第7の発明の掘削機は、切削用回転体から地山に突き挿される支持手段をさらに備え、支持手段に自重を支持させるようになっている。このように構成することで、主として掘削機の前部の自重を地山に負担させることができる。 The excavator according to the seventh aspect of the present invention further includes a support means that is inserted into the ground from the cutting rotary body, and has the support means support its own weight. With this configuration, it is possible to mainly bear the own weight of the front portion of the excavator on the ground.

また、第8〜第10の発明の掘削径を拡大する掘削工法は、一度に径を拡大するか、少しずつ不連続的に径を拡大するか、連続的に径を拡大することによって、切削用回転体、隔壁、及び、鋼殻の外径を拡大することができる。したがって、この掘削工法であれば、大きな段取り替えをすることなく、容易に任意の比率で、掘削径を拡大できる。 In addition, the excavation method for enlarging the excavation diameter of the eighth to tenth inventions is a method of enlarging the diameter at a time, discontinuously enlarging the diameter little by little, or by continuously enlarging the diameter. It is possible to increase the outer diameters of the rotating body, partition wall, and steel shell. Therefore, with this excavation method, the excavation diameter can be easily enlarged at an arbitrary ratio without a large setup change.

また、第11〜第13の発明の掘削径を縮小する掘削工法は、一度に径を縮小するか、少しずつ不連続的に径を縮小するか、連続的に径を縮小することによって、切削用回転体、隔壁、及び、鋼殻の外径を縮小することができる。したがって、この掘削工法であれば、大きな段取り替えをすることなく、容易に任意の比率で、掘削径を縮小できる。 Further, the excavation method for reducing the excavation diameter according to the eleventh to thirteenth aspects of the invention is to reduce the diameter at a time, reduce the diameter discontinuously little by little, or reduce the diameter continuously to perform cutting. It is possible to reduce the outer diameters of the rotating body, partition wall, and steel shell. Therefore, according to this excavation method, the excavation diameter can be easily reduced at an arbitrary ratio without a large setup change.

掘削径を縮小した状態の掘削機の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the excavator in a state in which the excavation diameter is reduced. 掘削径を縮小した状態の掘削機の横断面図である。It is a cross-sectional view of the excavator with the excavation diameter reduced. 掘削径を拡大した状態の掘削機の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the excavator with the excavation diameter enlarged. 掘削径を拡大した状態の掘削機の横断面図である。It is a cross-sectional view of the excavator with the excavation diameter enlarged. 実施例1の切削用回転体の変態の様子について説明する説明図である。(a)は最小径の状態であり、(b)は中間径の状態であり、(c)は最大径の状態である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a state of transformation of the rotating body for cutting according to the first embodiment. (A) is the state of the minimum diameter, (b) is the state of the intermediate diameter, and (c) is the state of the maximum diameter. スポークピースとスポークロッドについて詳細に説明する説明図である。(a)は最大径の状態であり、(b)は中間径の状態である。It is an explanatory view explaining a spoke piece and a spoke rod in detail. (A) shows the state of the maximum diameter, and (b) shows the state of the intermediate diameter. 実施例1の隔壁の最小径の状態の説明図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a state where the partition wall of Example 1 has a minimum diameter. (A) is a front view and (b) is a side view. 実施例1の隔壁の最大径の状態の説明図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a state where the partition wall of Example 1 has a maximum diameter. (A) is a front view and (b) is a side view. 隔壁の駆動シリンダについて説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the drive cylinder of a partition. 実施例1の鋼殻の最小径の状態の説明図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図であり、(c)は部分拡大図である。It is explanatory drawing of the state of the minimum diameter of the steel shell of Example 1. (A) is a front view, (b) is a side view, and (c) is a partially enlarged view. 実施例1の鋼殻の最大径の状態の説明図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図であり、(c)は部分拡大図である。It is explanatory drawing of the state of the maximum diameter of the steel shell of Example 1. (A) is a front view, (b) is a side view, and (c) is a partially enlarged view. 掘削径を拡大する掘削工法の前半の説明図である。It is explanatory drawing of the first half of the excavation construction method which expands an excavation diameter. 掘削径を拡大する掘削工法の後半の説明図である。It is explanatory drawing of the latter half of the excavation method of enlarging the excavation diameter. 掘削径を縮小する掘削工法の前半の説明図である。It is explanatory drawing of the first half of the excavation construction method which reduces an excavation diameter. 掘削径を縮小する掘削工法の後半の説明図である。It is explanatory drawing of the latter half of the excavation construction method which reduces an excavation diameter. 実施例2の切削用回転体の側面図である。(a)は最小径の状態であり、(b)は最大径の状態である。5 is a side view of a cutting rotary body of Example 2. FIG. (A) shows the state of the minimum diameter, and (b) shows the state of the maximum diameter. 実施例2のスポークピースとスポークロッドについて詳細に説明する説明図である。(a)は最大径の状態であり、(b)は中間径の状態である。It is explanatory drawing which illustrates the spoke piece and spoke rod of Example 2 in detail. (A) shows the state of the maximum diameter, and (b) shows the state of the intermediate diameter. 実施例3の隔壁の最小径の状態の説明図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図である。It is explanatory drawing of the state of the minimum diameter of the partition of Example 3. (A) is a front view and (b) is a side view. 実施例3の隔壁の最大径の状態の説明図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図である。It is explanatory drawing of the state of the maximum diameter of the partition wall of Example 3. (A) is a front view and (b) is a side view. 隔壁の駆動モータについて説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the drive motor of a partition. 端部フラップについて説明する説明図である。(a)は最大径の状態を切羽側から見た斜視図であり、(b)は最大径の状態を坑口側から見た斜視図である。(c)は中間径の状態を切羽側から見た斜視図であり、(d)は中間径の状態を坑口側から見た斜視図である。(e)は最小径の状態を切羽側から見た斜視図であり、(f)は最小径の状態を坑口側から見た斜視図である。It is explanatory drawing explaining an edge part flap. (A) is a perspective view of the state of the maximum diameter seen from the face side, and (b) is a perspective view of the state of the maximum diameter seen from the wellhead side. (C) is a perspective view of the state of the intermediate diameter as seen from the face side, and (d) is a perspective view of the state of the intermediate diameter as seen from the wellhead side. (E) is a perspective view of the state of the minimum diameter seen from the face side, and (f) is a perspective view of the state of the minimum diameter seen from the wellhead side. 実施例4の鋼殻の最小径の状態の説明図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図である。It is explanatory drawing of the state of the minimum diameter of the steel shell of Example 4. (A) is a front view and (b) is a side view. 実施例4の鋼殻の最大径の状態の説明図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図である。It is explanatory drawing of the state of the maximum diameter of the steel shell of Example 4. (A) is a front view and (b) is a side view.

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施例においては、掘削機としてシールド機1を備えるシールド工法を例として説明するが、これに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a shield construction method including the shield machine 1 as an excavator will be described as an example, but the present invention is not limited to this.

各実施例1〜4においては、実施例1で掘削機(シールド機1)の基本的な構成及び掘削工法について説明し、実施例2で別形態の切削用回転体(カッターヘッド20)について説明し、実施例3で別形態の隔壁30Bについて説明し、実施例4で別形態の鋼殻40について説明する。 In each of Examples 1 to 4, the basic configuration of the excavator (shielding machine 1) and the excavation method will be described in Example 1, and the rotating body for cutting (cutter head 20) of another form will be described in Example 2. Then, the partition 30B of another form will be described in Example 3, and the steel shell 40 of another form will be described in Example 4.

<構成>
(シールド機の全体構成)
まず、図1〜図4を用いて本実施例の掘削機としてのシールド機1の全体構成を説明する。シールド機1は、全体として円筒形の切羽側の前胴部1A(フード部及びガーダー部)と坑口側の後胴部1B(テール部)とから構成される。そして、本実施例のシールド機1は、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された切削用回転体としてのカッターヘッド20と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁30と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻40(40A、40B)と、を備えている。
<Structure>
(Overall structure of shield machine)
First, the overall configuration of the shield machine 1 as an excavator of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The shield machine 1 is composed of a generally cylindrical face-side front body portion 1A (hood portion and girder portion) and a wellhead-side rear body portion 1B (tail portion). The shield machine 1 according to the present embodiment is configured so that the excavation diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio, and the cutter head 20 as a cutting rotating body can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio. And the steel shell 40 (40A, 40B) configured so that the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio.

切削用回転体としてのカッターヘッド20は、センターシャフト11によって支持されており、センターシャフト11をカッターモータ12で回転駆動することで、回転するように構成されている(センター支持方式)。カッターヘッド20の掘削径を拡大又は縮小させる機構については後述する。なお、図示しないが、環状軸受けを回転駆動するように構成することもできる(中間支持方式)。 The cutter head 20 as a cutting rotary body is supported by the center shaft 11, and is configured to rotate by rotationally driving the center shaft 11 by the cutter motor 12 (center support system). A mechanism for enlarging or reducing the excavation diameter of the cutter head 20 will be described later. Although not shown, the annular bearing may be configured to be driven to rotate (intermediate support system).

隔壁30は、切羽の安定を図るための泥土又は泥水の圧力を保持するために、フード部(シールド本体の先端部)とガーダー部(シールド本体の中間部)との間に設置される。隔壁30の外径を拡大又は縮小させるための機構については後述する。 The partition wall 30 is installed between the hood portion (tip portion of the shield body) and the girder portion (intermediate portion of the shield body) in order to maintain the pressure of mud or muddy water for stabilizing the face. A mechanism for enlarging or reducing the outer diameter of the partition wall 30 will be described later.

鋼殻40は、シールド機1本体の外板部を構成しており、シールド機1外部からの土や地下水の流入を防止し、内部の装置群や作業空間を保護している。鋼殻40は、前胴部1Aに対応する前鋼殻40Aと後胴部1Bに対応する後鋼殻40Bとから構成される。鋼殻40の外径を拡大又は縮小させるための機構については後述する。 The steel shell 40 constitutes the outer plate portion of the main body of the shield machine 1, prevents the inflow of soil and groundwater from the outside of the shield machine 1, and protects the internal device group and working space. The steel shell 40 is composed of a front steel shell 40A corresponding to the front body portion 1A and a rear steel shell 40B corresponding to the rear body portion 1B. A mechanism for enlarging or reducing the outer diameter of the steel shell 40 will be described later.

この他、シールド機1は、図1、図3に示すように、シールド機1を切羽方向に推進させるシールドジャッキ13、セグメントを所定の形状に組み立てるエレクタ14、曲線施工や姿勢制御を実施するための中折れジャッキ15、排土装置であるスクリューコンベア16などの装置群を備えている。ここにおいて、中折れジャッキ15は、直線的に掘進する場合には必要ない。さらに、排土装置としては、土圧式や泥土圧式の場合はスクリューコンベア16を使用するが、これに限定されるものではなく、泥水式の場合は送泥管(排泥管)を使用することもできる。 In addition to this, the shield machine 1 is, as shown in FIGS. 1 and 3, for carrying out the shield jack 13 for propelling the shield machine 1 in the cutting face direction, the erector 14 for assembling the segment into a predetermined shape, the curve construction and the posture control. It is equipped with a group of devices such as a center folding jack 15 and a screw conveyor 16 which is an earth discharging device. Here, the center-breaking jack 15 is not necessary when making a straight line. Further, as the soil discharging device, the screw conveyor 16 is used in the case of the earth pressure type and the mud pressure type, but it is not limited to this, and in the case of the muddy type, a mud pipe (drain pipe) is used. You can also

上述してきたように、シールド機1は、装置群を用いて地山を掘削してトンネル構造物を構築する。例えば、土圧式シールド工法の場合、カッターヘッド20によって掘削した土砂を切羽と隔壁30の間に充満させ、必要に応じて添加剤を注入し、土圧によって切羽の安定を図りながら掘進し、隔壁30を貫通して設置されているスクリューコンベア16で排土していく。 As described above, the shield machine 1 constructs a tunnel structure by excavating the natural ground using the device group. For example, in the case of the earth pressure type shield construction method, the earth and sand excavated by the cutter head 20 is filled between the face and the partition wall 30, an additive is injected if necessary, and the ground face is excavated while stabilizing the face face, and the partition wall. The soil is discharged by the screw conveyer 16 which is installed penetrating 30.

その後、シールドジャッキ13を部分的に解放しながら、エレクタ14によってセグメントをリング状に組み立てる(一次覆工)。さらに、裏込め注入や、必要に応じて二次覆工を施して、トンネル構造物が完成する。 Then, the segment is assembled into a ring shape by the erector 14 while partially releasing the shield jack 13 (primary lining). Further, backfilling injection and secondary lining as required are performed to complete the tunnel structure.

そして、本実施例の掘削機としてのシールド機1は、以下に説明するように、シールド機1を構成する主要な要素である、切削用回転体としてのカッターヘッド20、隔壁30、鋼殻40、の3つすべてが任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。 As will be described below, the shield machine 1 as the excavator of the present embodiment is a main element constituting the shield machine 1, that is, the cutter head 20 as a cutting rotating body, the partition wall 30, and the steel shell 40. , 3 are configured so that they can be enlarged or reduced at any ratio.

(切削用回転体の構成)
次に、図5(a)〜(c)、図6(a)、(b)を用いて、本実施例の切削用回転体としてのカッターヘッド20の構成について説明する。本実施例のカッターヘッド20は、地山を切削する複数のビット21を有し、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。
(Structure of cutting rotor)
Next, with reference to FIGS. 5A to 5C, 6A and 6B, the configuration of the cutter head 20 as the cutting rotary member of the present embodiment will be described. The cutter head 20 of the present embodiment has a plurality of bits 21 for cutting the natural ground and is configured so that the excavation diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio.

すなわち、拡大する際には、カッターヘッド20は、センターシャフト11に接続するボス部22に回動自在に取り付けられる複数のスポーク23、・・・(図4参照)が、切羽方向に(スポーク23とセンターシャフト11のなす角度が大きくなるように)回動されることによって、全体として最も縮小された閉じたV字状の状態(図5(a))から、開いたV字状の状態(図5(b))を経て、最も拡大された直線状の状態(図5(c))まで任意の比率で拡大可能である。 That is, when expanding, the cutter head 20 has a plurality of spokes 23,... (Refer to FIG. 4) rotatably attached to the boss portion 22 connected to the center shaft 11, in the face direction (spoke 23). By rotating the center shaft 11 such that the angle formed by the center shaft 11 and the center shaft 11 becomes large, the entire V-shaped state is reduced from the closed state (FIG. 5A) to the open V-shaped state (FIG. 5A). After the process of FIG. 5(b), the process can be expanded at an arbitrary ratio up to the most expanded linear state (FIG. 5(c)).

逆に、縮小する際には、カッターヘッド20は、センターシャフト11に接続するボス部22に回動自在に取り付けられる複数のスポーク23、・・・が、坑口方向に(スポーク23とセンターシャフト11のなす角度が小さくなるように)回動されることによって、最も拡大された直線状の状態(図5(c))から、開いたV字状の状態(図5(b))を経て、最も縮小された閉じたV字状の状態(図5(a))まで任意の比率で縮小可能である。 On the contrary, when shrinking, the cutter head 20 has a plurality of spokes 23,..., Which are rotatably attached to the boss portion 22 connected to the center shaft 11, in the direction of the wellhead (the spoke 23 and the center shaft 11). By being rotated so that the angle formed by () becomes smaller), from the most expanded linear state (FIG. 5(c)) to the opened V-shaped state (FIG. 5(b)), It is possible to reduce the V-shaped state which is the most reduced and closed (FIG. 5A) at an arbitrary ratio.

そして、本実施例では、複数のスポーク23、・・・は、センターシャフト11に取り付けられる基端側(内側)が切羽側で先端側(外側)が坑口側となるように構成されており、全体として中央が切羽側に突き出たV字状に形成されている。すなわち、本実施例では、内周側から先に掘削するようにスポーク23が傾斜している。 In the present embodiment, the plurality of spokes 23,... Are configured such that the base end side (inner side) attached to the center shaft 11 is the face side and the tip end side (outer side) is the wellhead side. As a whole, the center is formed in a V shape projecting to the face of the face. That is, in this embodiment, the spokes 23 are inclined so that the inner peripheral side is excavated first.

具体的に言うと、カッターヘッド20は、回転中心に設置される駆動軸としてのセンターシャフト11と、センターシャフト11の先端のボス部22に放射状に取り付けられる4本のスポーク23、・・・であってボス部22に対して回動自在に取り付けられる4本のスポーク23、・・・と、4本のスポーク23、・・・の回動角度を変える4本のジャッキ24、・・・と、を備えている。なお、スポーク23、・・・の数は4つに限定されるものではなく、例えば6本や8本であってもよい。 Specifically, the cutter head 20 includes a center shaft 11 as a drive shaft installed at the center of rotation and four spokes 23 radially attached to a boss portion 22 at the tip of the center shaft 11. There are four spokes 23,... Which are rotatably attached to the boss portion 22, and four jacks 24, which change the rotation angle of the four spokes 23,. , Are provided. The number of spokes 23,... Is not limited to four, and may be six or eight, for example.

より詳細に説明すると、スポーク23は、それぞれの基端部がボス部22に回動自在に取り付けられるとともに、それぞれの先端部にはジャッキ24のロッド側が回動自在に取り付けられている。さらに、ジャッキ24のヘッド側は、回転中心近傍に配置されたリング部材25に取り付けられている。そして、対向するジャッキ24を均等に伸縮することで、反力を打ち消し合いながら、スポーク23を回動させるようになっている。 More specifically, the spokes 23 are rotatably attached to the boss portion 22 at their base ends, and rotatably attached to the rod side of the jack 24 at their tip ends. Further, the head side of the jack 24 is attached to a ring member 25 arranged near the center of rotation. Then, the opposing jacks 24 are uniformly expanded and contracted to rotate the spokes 23 while canceling out the reaction forces.

(ビットの構成)
次に、図5(a)〜(c)、図6(a)、(b)を用いて、本実施例のビット21の構成について説明する。本実施例のビット21は、ボス部22に設置されるフィッシュテールビット21Fと、スポーク23に複数設置されるティースビット21T、・・・と、から構成される。すなわち、カッターヘッド20の複数のスポーク23、・・・のそれぞれは、1つずつティースビット21Tを有する複数のスポークピース23P、・・・と、複数のスポークピース23P、・・・に共通して挿通されるスポークロッド23Rと、から構成されている。
(Bit configuration)
Next, the configuration of the bit 21 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5C, 6A, and 6B. The bit 21 of this embodiment includes a fish tail bit 21F installed on the boss 22 and a plurality of tooth bits 21T installed on the spokes 23. That is, each of the plurality of spokes 23,... Of the cutter head 20 is common to the plurality of spoke pieces 23P,. The spoke rod 23R is inserted through the spoke rod 23R.

そして、本実施例の複数のスポークピース23Pは、スポークロッド23Rに対する角度を変化させることができるように構成されている。具体的に言うと、図6(a)に示すように、各スポークピース23Pは平行四辺形断面となるように形成されて、貫通孔23Hにスポークロッド23Rが挿通されている。そして、スポークピース23Pの側面は、スポークロッド23Rの軸方向に対して斜めに分割されており、隣接するスポークピース23Pは互いに斜めに接触している。より詳細に言うと、本実施例のスポークピース23Pの側面の角度は、前方(切羽に近い側)から後方に向かって、外側から内側に傾斜するように構成されている。 The plurality of spoke pieces 23P of this embodiment are configured so that the angle with respect to the spoke rod 23R can be changed. Specifically, as shown in FIG. 6A, each spoke piece 23P is formed to have a parallelogram cross section, and the spoke rod 23R is inserted into the through hole 23H. The side surface of the spoke piece 23P is obliquely divided with respect to the axial direction of the spoke rod 23R, and adjacent spoke pieces 23P are in contact with each other obliquely. More specifically, the angle of the side surface of the spoke piece 23P of the present embodiment is configured to incline from the outside (the side close to the face) toward the rear, from the outside to the inside.

さらに、各スポークピース23Pとスポークロッド23Rの間には、半円柱形状の緩衝材23Gが挟まれている。すなわち、スポークピース23Pには貫通孔23Hに連続する半円柱状の切欠部23Nが設けられており、切欠部23Nには半円柱状の緩衝材23Gが設置されている。これにより、図6(b)に示すように、スポークロッド23Rを斜めに引き込んだ際に、緩衝材23Gが回転(転動)することで、スポークピース23Pはスポークロッド23Rの傾きに追従せずに、常にティースビット21Tが切羽に正対するようになる。したがって、拡径・縮径の際にスポーク23が角度を変化させても、ティースビット21Tが常に切羽に正対するようになるため、切削効率が維持される。 Further, a semi-cylindrical cushioning material 23G is sandwiched between each spoke piece 23P and the spoke rod 23R. That is, the spoke piece 23P is provided with a semicylindrical notch 23N continuous with the through hole 23H, and the semicylindrical cushioning material 23G is provided in the notch 23N. As a result, as shown in FIG. 6B, when the spoke rod 23R is pulled in obliquely, the cushioning member 23G rotates (rolls), so that the spoke piece 23P does not follow the inclination of the spoke rod 23R. In addition, the teeth bit 21T always faces the face. Therefore, even if the spokes 23 change the angle when the diameter is expanded or reduced, the tooth bit 21T always faces the face, so that the cutting efficiency is maintained.

(隔壁の構成)
次に、図7〜図9を用いて、本実施例の隔壁30の外径を拡大又は縮小させる機構について説明する。なお、説明の便宜上、駆動手段として図7〜図9には駆動シリンダ62が記載されているが、後述するように駆動モータ61であってもよい(図20参照)。
(Structure of partition wall)
Next, a mechanism for enlarging or reducing the outer diameter of the partition wall 30 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. Although the drive cylinder 62 is shown in FIGS. 7 to 9 as the drive means for convenience of description, it may be the drive motor 61 as described later (see FIG. 20).

隔壁30Aは、図7、図8に示すように、中央に配置される円盤状のセンタープレート35と、等円周角ごとに分割した複数の隔壁フラップ32と、から構成され、全体として中央が後方に突き出た略円錐状乃至略円錐台状(すり鉢形状)に組み立てられている。そして、隣接する隔壁フラップ32、32どうしを周方向に重ね合わせ、かつ、トンネル縦断方向に回動させることによって、隙間を空けることなく、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。 As shown in FIGS. 7 and 8, the partition wall 30A is composed of a disk-shaped center plate 35 arranged in the center and a plurality of partition wall flaps 32 divided at equal circumferential angles. It is assembled in a substantially conical shape or a substantially truncated conical shape (mortar shape) protruding rearward. Then, by adjoining the partition wall flaps 32, 32 that are adjacent to each other in the circumferential direction and rotating in the longitudinal direction of the tunnel, the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio without leaving a gap. ing.

隔壁フラップ32は、略扇形の平板として形成されており、中心側の端部に、センタープレート35とセンターリング31を介して回動自在に接続されるフラップリング32aを有している。ここにおいて、略扇形状とは、扇形の中心側を円弧状に切り取った形状を意図するものである。なお、各隔壁フラップ32の形状は、略扇形状の平板状の他にも、円錐曲面を周方向に分割した曲面(円錐分割曲面、円錐片)として形成することも好ましい。 The partition flap 32 is formed as a substantially fan-shaped flat plate, and has a flap ring 32 a rotatably connected to the center end thereof via a center plate 35 and a center ring 31. Here, the term “substantially fan-shaped” is intended to mean a shape in which the center side of the fan is cut into an arc shape. In addition to the substantially fan-shaped flat plate shape, each partition flap 32 is preferably formed as a curved surface (conical divided curved surface, conical piece) obtained by dividing a conical curved surface in the circumferential direction.

このフラップリング32aには、図9に示すように、隔壁フラップ32を回動駆動するための駆動シリンダ62が取り付けられている。すなわち、駆動シリンダ62には、長孔を介してリンクアーム63が回動自在に取り付けられ、このリンクアーム63は隔壁フラップ32のフラップリング32aに固定されている。なお、センターリング31は、隔壁フラップ32が回動するための軸であり、軸として機能すれば360度連続する必要はない。 As shown in FIG. 9, a drive cylinder 62 for rotationally driving the partition flap 32 is attached to the flap ring 32a. That is, a link arm 63 is rotatably attached to the drive cylinder 62 through a long hole, and the link arm 63 is fixed to the flap ring 32 a of the partition flap 32. The center ring 31 is an axis for rotating the partition flap 32, and if it functions as an axis, it does not need to be continuous 360 degrees.

したがって、駆動シリンダ62が伸縮することによって、リンクアーム63が上下に回動し、リンクアーム63に固定された隔壁フラップ32が回動することになる。具体的には、駆動シリンダ62を縮めると隔壁フラップ32が外向きに開くように回動し、駆動シリンダ62を伸ばすと隔壁フラップ32が内向きに閉じるように回動するようになっている。 Therefore, when the drive cylinder 62 expands and contracts, the link arm 63 rotates up and down, and the partition flap 32 fixed to the link arm 63 rotates. Specifically, when the drive cylinder 62 is contracted, the partition flap 32 is rotated so as to open outward, and when the drive cylinder 62 is extended, the partition flap 32 is rotated so as to be closed inward.

ここでは、15度ずつ分割された24枚の隔壁フラップ32を備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。隔壁フラップ32の枚数や分割角度はどのようなものであってもよい。 Here, the case where 24 partition wall flaps 32 divided by 15 degrees are provided has been described, but the invention is not limited to this. The number of partition wall flaps 32 and the division angle may be arbitrary.

より詳細に言うと、本実施例の隔壁フラップ32は、半径方向に延びる分割線によって、内側にせり出す内側片と、外側にせり出す外側片と、に左右に2分割されている。そして、隔壁フラップ32の内側片と外側片とがヒンジ32bによって連結されることで、周方向に折り曲げることができるようになっている。したがって、本実施例では、隔壁フラップ32は、24枚をさらに2分割するため、周方向に48分割されている。これによって、隣接する隔壁フラップ32のフラップキャップ33(後述)の隙間(溝)に入りやすくなっている。 More specifically, the partition flap 32 of the present embodiment is divided into two parts, left and right, into an inner piece protruding inward and an outer piece protruding outward by a dividing line extending in the radial direction. The inner side piece and the outer side piece of the partition flap 32 are connected by the hinge 32b so that they can be bent in the circumferential direction. Therefore, in the present embodiment, the partition flap 32 is divided into 48 in the circumferential direction in order to further divide 24 sheets into two. As a result, it is easy to enter the gap (groove) of the flap cap 33 (described later) of the adjacent partition flap 32.

隔壁30Aは、図示されているものは、半径方向で最大2倍の拡大率を想定しているが、そのうち、隔壁フラップ32について、縮小する際にラップして内側に位置する側の1/2の幅について、隣接する隔壁フラップ32(外側に重なっている)を巻き込むように、半径方向の外側端部にU字状に折り返したフラップキャップ33が形成されている。換言すると、2分割された各隔壁フラップ32の内側にせり出す内側片の外縁部近傍は、隣接する隔壁フラップ32を巻き込むようにU字型に曲げられている。 The partition wall 30A is assumed to have a maximum expansion ratio of 2 times in the radial direction, but the partition wall flap 32 is ½ of the side positioned inside when the partition wall flap 32 is contracted. With respect to the width, a flap cap 33 folded back in a U shape is formed at the outer end in the radial direction so that the adjacent partition flaps 32 (overlapping on the outer side) are wound. In other words, the vicinity of the outer edge portion of the inner piece protruding toward the inside of each of the two divided partition flaps 32 is bent in a U shape so as to wrap the adjacent partition flaps 32.

隔壁30Aは、図7(a)、(b)に示す最小径の状態では、隣接する隔壁フラップ32どうしが円周方向に部分的に重なり合いつつ、切羽側に倒れるようにして回動することで外径を最小にしている。より詳細に言うと、この状態では、隣接する隔壁フラップ32の重なりは最大であり、2分割された隔壁フラップ32の外側片は、隣接する隔壁フラップ32の内側片に重なっていて切羽側からほとんど見えない(図7(a))。 In the state of the minimum diameter shown in FIGS. 7(a) and 7(b), the partition wall 30A rotates by tilting toward the face while the adjacent partition flaps 32 partially overlap each other in the circumferential direction. The outer diameter is minimized. More specifically, in this state, the adjacent partition wall flaps 32 overlap each other at the maximum, and the outer piece of the partition wall flap 32 divided into two parts overlaps with the inner partition piece of the adjacent partition wall flap 32 and is almost from the face side. It is not visible (Fig. 7(a)).

一方、隔壁30Aは、図8(a)、(b)に示す最大径の状態では、隣接する隔壁フラップ32どうしがほとんど重なり合うことなく、略垂直に起立して同一面を構成することで外径を最大にしている。より詳細に言うと、この状態では、隣接する隔壁フラップ32の重なりは最小であり、2分割された隔壁フラップ32の外側片は、切羽側から見ると隣接する隔壁フラップ32の内側片と並ぶように見える(図8(a))。 On the other hand, in the state where the partition wall 30A has the maximum diameter shown in FIGS. 8A and 8B, the partition wall flaps 32 stand up substantially vertically and form the same plane with almost no overlap between the adjacent partition wall flaps 32. Is maximized. More specifically, in this state, the overlapping of the adjacent partition wall flaps 32 is minimal, and the outer piece of the partition wall flap 32 divided into two is aligned with the inner piece of the adjacent partition wall flap 32 when viewed from the face side. (FIG. 8(a)).

そして、この最大径の状態では、隔壁フラップ32の外縁は、鋼殻40の内面に対して略垂直に接するようになるため、鋼殻40から反力をとることができなくなる。そこで、鋼殻40の内面には、隔壁フラップ32の外縁を土圧に対して背面側すなわち坑口側から支持する突起45が設置されている。この突起45によって、最大径の状態でも、隔壁フラップ32の外縁が土圧に対して背面側すなわち坑口側から反力を受けることができるようになり、隔壁フラップ32が背面側に倒れることが防止されるのである。このようにして、隔壁30Aは、最小径から最大径まで、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるようになっている。 Then, in the state of this maximum diameter, the outer edge of the partition flap 32 comes into contact with the inner surface of the steel shell 40 substantially perpendicularly, so that the reaction force cannot be taken from the steel shell 40. Therefore, a projection 45 is provided on the inner surface of the steel shell 40 to support the outer edge of the partition flap 32 against the earth pressure from the back side, that is, the wellhead side. The protrusion 45 allows the outer edge of the partition flap 32 to receive a reaction force against the earth pressure from the rear side, that is, the wellhead side even in the state of the maximum diameter, and prevents the partition flap 32 from falling to the rear side. Is done. In this way, the partition wall 30A can expand or contract the outer diameter from the minimum diameter to the maximum diameter at an arbitrary ratio.

(鋼殻の構成)
次に、図10、図11を用いて、本実施例の鋼殻40の外径を拡大又は縮小させる機構について説明する。鋼殻40(40A、40B)は、中央に配置される円環状のセンターリング41と、等円周角ごとに分割した複数の円筒殻片であるプレート片42と、このプレート片42を支持する複数の支柱ジャッキ43と、から構成されている。円筒を等円周角ごとに分割して形成された円筒殻片であるプレート片42には、支柱ジャッキ43が接続される箇所に、円周方向に沿って内側に突出した補強用の凸条が形成されている。したがって、プレート片42の裏側には凹条が形成されている。そして、裏側の凹条に隣接するプレート片42の凸条が入り込むようになっている。
(Structure of steel shell)
Next, a mechanism for enlarging or reducing the outer diameter of the steel shell 40 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. The steel shell 40 (40A, 40B) supports an annular center ring 41 arranged in the center, a plate piece 42 which is a plurality of cylindrical shell pieces divided at equal circumferential angles, and the plate piece 42. And a plurality of support jacks 43. A plate piece 42, which is a cylindrical shell piece formed by dividing a cylinder into equal circumferential angles, has a reinforcing ridge protruding inward in the circumferential direction at a position where a support jack 43 is connected. Are formed. Therefore, a recess is formed on the back side of the plate piece 42. Then, the convex stripe of the plate piece 42 adjacent to the concave groove on the back side is inserted.

そして、横断方向については、隣接するプレート片42どうしは、周方向に互いに重ね合わされた状態で、支柱ジャッキ43によって支持されている。つまり、支柱ジャッキ43の一方の端部はプレート片42に回動自在に支持されるとともに、他方の端部はセンターリング41に回動自在に支持されている。さらに、プレート片42は、断面中心に正対する方向から傾斜されて、隣接するプレート片42と重ね合わされている。より詳細に言うと、プレート片42は、断面中心に対して同一方向に傾けて重ね合わされている。例えば、図10、図11では、全体として同じ方向に(右回りの)渦を巻くような方向に各プレート片42が方向づけられている。 In the transverse direction, adjacent plate pieces 42 are supported by the post jacks 43 in a state of being overlapped with each other in the circumferential direction. That is, one end of the post jack 43 is rotatably supported by the plate piece 42, and the other end is rotatably supported by the center ring 41. Further, the plate piece 42 is inclined from the direction directly facing the center of the cross section and overlaps with the adjacent plate piece 42. More specifically, the plate pieces 42 are overlapped with each other while being inclined in the same direction with respect to the center of the cross section. For example, in FIG. 10 and FIG. 11, each plate piece 42 is oriented in such a direction that a vortex is swirled (clockwise) in the same direction as a whole.

そして、鋼殻40は、図10に示す最小径の状態では、支柱ジャッキ43が縮められ、隣接するプレート片42どうしの重なりが最大とされることで、外径を最小にしている。一方、鋼殻40は、図11に示す最大径の状態では、支柱ジャッキ43が伸ばされ、隣接するプレート片42どうしの重なりが最小(又はゼロ、すなわち同一円筒面を構成する状態)とされることで、外径を最大にしている。このようにして、鋼殻40は、最小径から最大径まで、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるようになっている。 Then, in the state where the steel shell 40 has the minimum diameter shown in FIG. 10, the support jacks 43 are contracted to maximize the overlap between the adjacent plate pieces 42, thereby minimizing the outer diameter. On the other hand, in the steel shell 40, in the state of the maximum diameter shown in FIG. 11, the support jacks 43 are extended, and the overlap between the adjacent plate pieces 42 is minimized (or zero, that is, the state of forming the same cylindrical surface). Therefore, the outer diameter is maximized. In this way, the outer diameter of the steel shell 40 can be increased or decreased from the minimum diameter to the maximum diameter at an arbitrary ratio.

<掘削工法>
次に、図12〜図15を用いて、本実施例の掘削機としてのシールド機1の掘削工法について説明する。はじめに、図12、図13を用いて掘削径を拡大する掘削工法について説明し、次に、図14、図15を用いて掘削径を縮小する掘削工法について説明する。
<Excavation method>
Next, a method of excavating the shield machine 1 as the excavator of this embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 15. First, the excavation method for increasing the excavation diameter will be described with reference to FIGS. 12 and 13, and then the excavation method for reducing the excavation diameter will be described with reference to FIGS. 14 and 15.

(掘削径を拡大する掘削工法)
掘削径を拡大する場合は、図12(a)に示すように、あらかじめ、断面変化(拡大)予定位置周辺の地山を、薬液注入工法、地盤改良工法、凍結工法等によって改良して地山を自立させておく。
(Excavation method to increase the excavation diameter)
When enlarging the excavation diameter, as shown in FIG. 12(a), the ground around the planned cross-section change (enlargement) position is previously improved by the chemical injection method, ground improvement method, freezing method, etc. Keep it independent.

次に、図12(b)に示すように、断面変化予定位置までの間に、カッターヘッド20を回転させて地山を掘削しながら、カッターヘッド20の外径を拡大する。すなわち、ジャッキ24を伸長させることでスポーク23をセンターシャフト11とのなす角度が大きくなる方向に回動させる。このとき、隔壁30及び鋼殻40は、拡大する前の外径を維持する。 Next, as shown in FIG. 12B, the outer diameter of the cutter head 20 is enlarged while excavating the natural ground by rotating the cutter head 20 up to the planned cross-section change position. That is, by extending the jack 24, the spoke 23 is rotated in a direction in which the angle formed with the center shaft 11 is increased. At this time, the partition wall 30 and the steel shell 40 maintain the outer diameter before expansion.

続いて、図12(c)に示すように、カッターヘッド20の外径が拡大された状態のまま、シールド機1の機長分だけ掘進していく。すなわち、カッターヘッド20を回転させて地山を掘削しつつ、シールドジャッキ13(及びエレクタ14)を駆動させてシールド機1を前方へ押し出していく。このとき、隔壁30及び鋼殻40は、拡大する前の外径を維持する。 Subsequently, as shown in FIG. 12C, the shield head 1 is dug by the length of the shield head 1 with the outer diameter of the cutter head 20 being enlarged. That is, while the cutter head 20 is rotated to excavate the natural ground, the shield jack 13 (and the erector 14) is driven to push the shield machine 1 forward. At this time, the partition wall 30 and the steel shell 40 maintain the outer diameter before expansion.

さらに、図13(a)に示すように、シールド機1を拡大可能な位置まで前進掘削させ、坑口側に設置された覆工又はセグメントの略中心に荷重支持用シャフト51を配置し、これを少なくとも3つの方向に張り出されたグリッパ52によって支持する。そして、この荷重支持用シャフト51にシールド機1の自重(主に後胴部1Bの自重)を支持させる。 Further, as shown in FIG. 13(a), the shield machine 1 is forwardly excavated to a position where it can be expanded, and the load supporting shaft 51 is arranged at substantially the center of the lining or segment installed on the wellhead side. It is supported by grippers 52 that project in at least three directions. Then, the load supporting shaft 51 is made to support the dead weight of the shield machine 1 (mainly the dead weight of the rear body portion 1B).

加えて、切羽側の地山に支持手段としての支持棒53を突き挿し、この支持棒53にシールド機1の自重(主に前胴部1Aの自重)を支持させる。すなわち、支持棒53は、シールド機1のボス部22に固定されており、カッターヘッド20がシールド機1の自重によって後傾するように回動することを防止する。 In addition, a support rod 53 as a support means is inserted into the ground on the face side, and the weight of the shield machine 1 (mainly the weight of the front body portion 1A) is supported by the support rod 53. That is, the support rod 53 is fixed to the boss portion 22 of the shield machine 1 and prevents the cutter head 20 from rotating so as to tilt backward due to the weight of the shield machine 1.

さらに、掘削によって乱されたシールド機1後方のセグメント露出部の周囲の地山を地盤改良して、土砂除去時(後述する図13(b)参照)にシールド機1内に流入しないようにする。なお、この部分の地山を除去したうえで拡径後に充填することもできる。 Furthermore, the ground around the exposed segment of the shield machine 1 which is disturbed by the excavation is improved so that it does not flow into the shield machine 1 when removing the sand (see FIG. 13B described later). .. In addition, it is also possible to remove the ground in this portion and then expand the diameter before filling.

次に、図13(b)に示すように、シールド機1の機長に対応する周辺の地山を、チャンバー内から伸ばしたホース、又は、機内側面及び機内側面から伸ばしたホースによって吸引除去することで、シールド機1の周囲に鋼殻40が拡大可能な空間を確保する。そうすると、シールド機1の自重は、空間内において支持棒53及び荷重支持用シャフト51とグリッパ52によってその両端が支持された状態となる。 Next, as shown in FIG. 13(b), suction removal of the surrounding ground corresponding to the captain of the shield machine 1 with a hose extended from inside the chamber or a hose extended from the inboard side and the inboard side Thus, a space in which the steel shell 40 can expand is secured around the shield machine 1. Then, the dead weight of the shield machine 1 is in a state in which both ends thereof are supported by the support rod 53, the load supporting shaft 51, and the gripper 52 in the space.

最後に、図13(c)に示すように、鋼殻40の外径を拡大しつつ、これと同調させて隔壁30の外径を拡大する。すなわち、支柱ジャッキ43を少しずつ伸長させることでプレート片42を少しずつ外方向に押し出しながら、これに連動させて駆動ジャッキ(又は駆動モータ)を少しずつ縮めることで隔壁フラップ32を少しずつ図13(c)の場合は切羽側に起こしていく。その後、荷重支持用シャフト51とグリッパ52及び支持棒53を収納し、拡大した径の状態で前方掘削を再開する。 Finally, as shown in FIG. 13( c ), the outer diameter of the steel shell 40 is enlarged, and the outer diameter of the partition wall 30 is enlarged in synchronization with this. That is, while the support jack 43 is extended little by little, the plate piece 42 is pushed outwards little by little, and the drive jack (or drive motor) is gradually reduced in conjunction with this, whereby the partition flap 32 is gradually increased. In the case of (c), it is raised toward the face. After that, the load supporting shaft 51, the gripper 52, and the support rod 53 are housed, and the forward excavation is restarted in the state of the enlarged diameter.

ここでは、カッターヘッド20を掘進しながら拡径する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、掘進を停止したまま拡径することも可能である。その場合、カッターヘッド20のスポークピース23Pの側面(外向きの面)にもビットを取り付けることが好ましい。このように掘進を停止したまま拡径することができれば、シールド機1後方のセグメント露出部の周囲の地山の地盤改良を省略できるという利点がある。 Here, the case where the diameter is increased while the cutter head 20 is being excavated has been described, but the present invention is not limited to this, and the diameter can be increased while the excavation is stopped. In that case, it is preferable to attach a bit also to the side surface (outward surface) of the spoke piece 23P of the cutter head 20. If the diameter can be expanded while the excavation is stopped in this way, there is an advantage that the ground improvement of the ground around the exposed segment of the shield machine 1 can be omitted.

さらに、ここでは大きく断面変化させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、以下に説明するように連続的に断面変化させることもできるし、小刻みに不連続的に断面変化させることもできる。 Further, although the example in which the cross-section is greatly changed has been described here, the present invention is not limited to this, and the cross-section can be continuously changed as described below, or the cross-section can be changed discontinuously in small steps. You can also

連続して断面変化させる場合は、シールド機1の鋼殻40について、その切羽側端部の径を坑口側端部に比べて1機長分で拡径する分だけ大きくし、シールド機1はそのカッターヘッド20、隔壁30、鋼殻40を連続的に同じ割合で拡径しながら掘削していくことができる。拡縮率の大きい場合、拡径開始箇所及び拡径終了箇所において、鋼殻の径を掘削後に大きく変化させるため、地山改良が必要となる場合がある。 When changing the cross-section continuously, the diameter of the face end of the steel shell 40 of the shield machine 1 is increased by one machine length compared to the end of the wellhead side, and the shield machine 1 uses the same. It is possible to continuously excavate the cutter head 20, the partition wall 30, and the steel shell 40 while expanding the diameter at the same rate. When the expansion/contraction ratio is large, the diameter of the steel shell may be greatly changed after the excavation at the expansion start point and the expansion end point, and therefore ground improvement may be necessary.

小刻みに断面変化させる場合は、シールド機1のカッターヘッド20のシャフトを1機長分で拡径する分だけ鋼殻40の径より大きく伸ばし、1セグメント分掘削するごとに、切削済みの土砂を押し広げながら、鋼殻40を拡径していく。この場合は鋼殻40の背面の土砂は、拡径時に押し広げられなければ、鋼殻40側面からバキューム等で吸引して除去する必要がある。また、シールド機1後端の地山と接する部分で鋼殻40とセグメントが離間するため、テールシールで土圧を抑えきれない場合、地山改良が必要となる。 When changing the cross section in small increments, the shaft of the cutter head 20 of the shield machine 1 is expanded by a diameter corresponding to the length of one machine to be larger than the diameter of the steel shell 40, and the excavated earth and sand are pushed every time one segment is drilled. While expanding, the diameter of the steel shell 40 is expanded. In this case, the earth and sand on the back surface of the steel shell 40 must be removed by suction from the side surface of the steel shell 40 with a vacuum or the like unless it is pushed and spread during diameter expansion. Further, since the steel shell 40 and the segment are separated from each other at the portion in contact with the ground at the rear end of the shield machine 1, it is necessary to improve the ground if the earth pressure cannot be suppressed by the tail seal.

(掘削径を縮小する掘削工法)
掘削径を縮小する場合は、図14(a)に示すように、あらかじめ、断面変化(縮小)予定位置周辺の地山を、薬液注入工法、地盤改良工法、凍結工法等によって改良して地山を自立させておく。
(Excavation method to reduce the excavation diameter)
When reducing the excavation diameter, as shown in Fig. 14(a), the ground around the planned cross-section change (reduction) position is improved in advance by the chemical injection method, the ground improvement method, the freezing method, etc. Keep it independent.

次に、図14(b)に示すように、カッターヘッド20の外径が縮小前の状態のまま、シールド機1の機長分だけ掘進していく。 Next, as shown in FIG. 14(b), the cutter head 20 is excavated by the length of the shield machine 1 while the outer diameter of the cutter head 20 is in a state before the reduction.

続いて、図14(c)に示すように、シールド機1を縮小可能な位置まで前進掘進させ、坑口側に荷重支持用シャフト51及びグリッパ52を設置するとともに、切羽側に支持棒53を突き挿すことによって、断面縮小時のシールド機1の自重を支持できるようにしておく。 Subsequently, as shown in FIG. 14C, the shield machine 1 is advanced to a position where it can be reduced, the load supporting shaft 51 and the gripper 52 are installed on the wellhead side, and the support rod 53 is projected on the face side. By inserting the shield machine 1, the weight of the shield machine 1 can be supported when the cross section is reduced.

さらに、図15(a)に示すように、切羽側の支持棒53及び坑口側の荷重支持用シャフト51及びグリッパ52にシールド機1の自重を支持させた状態で、カッターヘッド20を回転掘削しながら縮小し、その後、切羽側の土圧・水圧を支持しながら、隔壁30及び鋼殻40を縮小する。 Further, as shown in FIG. 15A, the cutter head 20 is rotationally excavated in a state where the weight of the shield machine 1 is supported by the support rod 53 on the face of the face, the load supporting shaft 51 and the gripper 52 on the wellhead side. However, the partition wall 30 and the steel shell 40 are reduced while supporting the earth pressure and water pressure on the face side.

次に、図15(b)に示すように、鋼殻40を縮小してできた空隙を泥土、流動化処理土、気泡モルタル等で充填し、必要に応じて鋼殻40の周囲については、滑剤等を注入し、シールド機1が前進掘削できるようにする。 Next, as shown in FIG. 15( b ), the voids formed by reducing the steel shell 40 are filled with mud, fluidized soil, foamed mortar, etc. A lubricant or the like is injected so that the shield machine 1 can perform forward excavation.

最後に、図15(c)に示すように、切羽側の支持棒53及び坑口側の荷重支持用シャフト51及びグリッパ52を撤去し、縮小した径の状態で前方掘削を再開する。 Finally, as shown in FIG. 15C, the support rod 53 on the face of the face, the load supporting shaft 51 and the gripper 52 on the wellhead side are removed, and the forward excavation is restarted in the reduced diameter state.

さらに、ここでは大きく断面変化させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、以下に説明するように連続的に断面変化させることもできるし、小刻みに不連続的に断面変化させることもできる。 Further, although the example in which the cross-section is greatly changed has been described here, the present invention is not limited to this, and the cross-section can be continuously changed as described below, or the cross-section can be changed discontinuously in small steps. You can also

連続して断面変化させる場合は、シールド機1の鋼殻40について、その切羽側端部の径を坑口側端部に比べて1機長分で拡径する分だけ小さくし、シールド機1はそのカッターヘッド20、隔壁30、鋼殻40を連続的に同じ割合で縮径しながら掘削していくことができる。縮径率の大きい場合、縮径開始箇所及び縮径終了箇所において、鋼殻の径を掘削後に大きく変化させるため、地山の改良が必要となる可能性がある。 In the case of continuously changing the cross section, the diameter of the face end of the steel shell 40 of the shield machine 1 is reduced by one machine length compared to the end of the wellhead side, and the shield machine 1 uses the same. The cutter head 20, the partition wall 30, and the steel shell 40 can be continuously excavated while reducing the diameter at the same rate. When the diameter reduction ratio is large, the diameter of the steel shell is greatly changed after excavation at the diameter reduction start point and the diameter reduction end point, so it may be necessary to improve the ground.

小刻みに断面変化させる場合は、1セグメント分掘削するごとに、鋼殻40を縮径しながら、縮径時に発生する地山の空隙を掘削土又は裏込材等で充填していく。この場合、地山強度によっては、地山の改良が必要となる。 When the cross-section is changed in small steps, the diameter of the steel shell 40 is reduced every time one segment is drilled, and the voids in the natural ground generated during the diameter reduction are filled with excavated soil or backfill material. In this case, it is necessary to improve the ground depending on the ground strength.

<別形態の切削用回転体>
次に、図16、図17を用いて、実施例1とは別の形態の切削用回転体としてのカッターヘッド20について説明する。なお、実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
<Another form of cutting rotor>
Next, with reference to FIGS. 16 and 17, a cutter head 20 as a cutting rotating body having a different form from that of the first embodiment will be described. It should be noted that the description of the same or equivalent portions as the contents described in the first embodiment will be given the same reference numerals.

まず、図16(a)、(b)を用いて、本実施例の切削用回転体としてのカッターヘッド20の構成について説明する。本実施例のカッターヘッド20は、地山を切削する複数のビット21(21T、21F)を有し、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。 First, the configuration of the cutter head 20 as the cutting rotary member of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 16(a) and 16(b). The cutter head 20 of the present embodiment has a plurality of bits 21 (21T, 21F) for cutting the natural ground, and is configured so that the excavation diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio.

すなわち、カッターヘッド20は、全体として最も縮小された閉じた逆V字状の状態(図16(a))から、最も拡大された直線状の状態(図16(b))まで任意の比率で拡大可能である。逆に、カッターヘッド20は、最も拡大された直線状の状態(図16(b))から、最も縮小された閉じた逆V字状の状態(図16(a))まで任意の比率で縮小可能である。 That is, the cutter head 20 is at an arbitrary ratio from the most contracted closed inverted V-shaped state (FIG. 16A) to the most expanded linear state (FIG. 16B). It is expandable. On the contrary, the cutter head 20 is reduced at an arbitrary ratio from the most expanded linear state (FIG. 16(b)) to the most reduced closed V-shaped state (FIG. 16(a)). It is possible.

そして、本実施例では、複数のスポーク23、・・・は、センターシャフト11に取り付けられる基端側(内側)が坑口側で先端側(外側)が切羽側となるように構成されており、全体として中央が坑口側に突き出た逆V字状に形成されている。すなわち、本実施例では、外周側から先に掘削するようにスポーク23が傾斜している。 Then, in the present embodiment, the plurality of spokes 23,... Are configured such that the base end side (inner side) attached to the center shaft 11 is the wellhead side and the tip end side (outer side) is the face face side. As a whole, the center is formed in an inverted V shape protruding toward the wellhead side. That is, in this embodiment, the spokes 23 are inclined so that the outer peripheral side is excavated first.

具体的に言うと、カッターヘッド20は、回転中心に設置される駆動軸としてのセンターシャフト11と、センターシャフト11の先端に固定されたボス部22と、ボス部22を貫通する十字形に取り付けられる二組(4本)のスポーク23、・・・であってボス部22に対してスライド移動自在に取り付けられる二組(4本)のスポーク23、・・・と、二組(4本)のスポーク23、・・・の回動角度を変える二組(4本)のジャッキ24、・・・と、を備えている。なお、スポーク23、・・・やジャッキ24、・・・の数は二組(4つ)に限定されるものではなく、例えば、三組(6本)や四組(8本)であってもよい。 Specifically, the cutter head 20 is attached to a center shaft 11 as a drive shaft installed at the center of rotation, a boss portion 22 fixed to the tip of the center shaft 11, and a cross shape penetrating the boss portion 22. Two sets (4) of spokes 23,..., Which are slidably attached to the boss portion 22, and two sets (4) of spokes 23. , Two sets (4) of jacks 24,..., Which change the rotation angle of the spokes 23,. The number of spokes 23,..., Jacks 24,... is not limited to two sets (four), but may be three sets (six) or four sets (eight), for example. Good.

より詳細に説明すると、図16(b)(A−A)に示すように、ボス部22には、二組のスポーク23(スポークロッド23R)、・・・が貫通するための十字形の切欠きが形成されている。二組のスポーク23、・・・が貫通する2つの切欠きは前後にずれて形成されており、縦と横のスポーク23、・・・が干渉しないようになっている。さらに、スポーク23は、先端部が自由端とされるとともに、基端部がボス部22を貫通してその坑口側まで延びている。そして、対向する一組のスポーク23は、ボス部22内において交差するようになっており、この交差箇所の断面が複数に分割されて、互い違いに交差するようにされている。 More specifically, as shown in FIG. 16B (A-A), the boss 22 has a cross-shaped cut for allowing two pairs of spokes 23 (spoke rods 23R),. A notch is formed. Two notches through which the two sets of spokes 23 pass through are formed so as to be offset in the front-rear direction so that the vertical and horizontal spokes 23 do not interfere with each other. Further, the spoke 23 has a free end at its distal end and a base end extending through the boss 22 to the wellhead side. A pair of facing spokes 23 intersect in the boss portion 22, and a cross section of the intersecting portion is divided into a plurality of portions so as to cross each other in an alternating manner.

スポーク23の後端側(中心側)は、L字形に曲げられており、互いに対向するスポーク23との干渉を防止するようになっている。すなわち、スポーク23の坑口側端部は、リンク26に回動自在に連結されており、対向する一組のリンク26、26どうしの末端は、中央リンク27を介して互いに接続されている。すなわち、スポーク23、23と、リンク26、26と、中央リンク27と、によって五角形のリンク機構が形成されており、トンネル縦断方向の幅を抑えて干渉を防止している。 The rear end side (center side) of the spoke 23 is bent in an L shape so as to prevent interference with the spokes 23 facing each other. That is, the end of the spoke 23 on the wellhead side is rotatably connected to the link 26, and the ends of the pair of facing links 26, 26 are connected to each other via the central link 27. That is, the pentagonal link mechanism is formed by the spokes 23, 23, the links 26, 26, and the center link 27, and the width in the tunnel longitudinal direction is suppressed to prevent interference.

そして、ボス部22には、2本のジャッキ24のロッド側が連結されており、ボス部22を切羽側に押し出すようにされている。他方で、2本のジャッキ24のシリンダ側は、回転中心近傍に配置されたリング部材25に取り付けられている。したがって、ジャッキ24を伸ばすことによって2つのスポーク23、23のなす角が開いてカッターヘッド20の外径が大きくなり、ジャッキ24を縮めることによって2つのスポーク23、23のなす角が閉じてカッターヘッド20の外径が小さくなる。 Then, the rod sides of the two jacks 24 are connected to the boss portion 22 so that the boss portion 22 is pushed out toward the face. On the other hand, the cylinder side of the two jacks 24 is attached to a ring member 25 arranged near the center of rotation. Therefore, by extending the jack 24, the angle formed by the two spokes 23, 23 is opened and the outer diameter of the cutter head 20 is increased, and by contracting the jack 24, the angle formed by the two spokes 23, 23 is closed and the cutter head 20 is closed. The outer diameter of 20 becomes smaller.

次に、図17(a)、(b)を用いて、本実施例のビット21の構成について説明する。本実施例の複数のスポークピース23Pは、スポークロッド23Rに対する角度を変化させることができるように構成されている。具体的に言うと、各スポークピース23Pは平行四辺形断面となるように形成されて、貫通孔23Hにスポークロッド23Rが挿通されている。そして、スポークピース23Pの側面は、スポークロッド23Rの軸方向に対して斜めに分割されており、隣接するスポークピース23Pは互いに斜めに接触している。より詳細に言うと、本実施例のスポークピース23Pの側面の角度は、前方(切羽に近い側)から後方に向かって、内側から外側に傾斜するように構成されている。 Next, the configuration of the bit 21 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 17(a) and 17(b). The plurality of spoke pieces 23P of the present embodiment are configured so that the angle with respect to the spoke rod 23R can be changed. Specifically, each spoke piece 23P is formed to have a parallelogram cross section, and the spoke rod 23R is inserted into the through hole 23H. The side surface of the spoke piece 23P is obliquely divided with respect to the axial direction of the spoke rod 23R, and adjacent spoke pieces 23P are in contact with each other obliquely. More specifically, the angle of the side surface of the spoke piece 23P of the present embodiment is configured to incline from the inner side to the outer side from the front (the side close to the face) to the rear.

なお、この他の構成については、実施例1と略同様であるため説明を省略する。 Note that the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

<別形態の隔壁>
次に、図18〜図21を用いて、実施例1とは別の形態の隔壁30Bについて説明する。なお、実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
<Different form of partition wall>
Next, a partition 30B having a different form from that of the first embodiment will be described with reference to FIGS. It should be noted that the description of the same or equivalent portions as the contents described in the first embodiment will be given the same reference numerals.

コの字型の隔壁30Bは、図18、図19に示すように、中央に配置される円盤状のセンタープレート35と、等円周角ごとに分割した複数の隔壁フラップである固定フラップ36及び複数の折り畳みフラップ37と、から構成され、全体として中央が坑口側に突き出た略円錐状乃至略円錐台状(すり鉢形状)になっている。そして、折り畳みフラップ37を折り畳み、かつ、折り畳みフラップ37及び固定フラップ36をトンネル縦断方向に回動させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。 As shown in FIGS. 18 and 19, the U-shaped partition wall 30B includes a disk-shaped center plate 35 arranged at the center, a fixed flap 36 that is a plurality of partition flaps divided at equal circumferential angles, and It is composed of a plurality of folding flaps 37, and has a substantially conical shape or a substantially frustoconical shape (mortar shape) with its center protruding toward the wellhead side as a whole. Then, the folding flap 37 is folded and the folding flap 37 and the fixed flap 36 are rotated in the tunnel longitudinal direction, so that the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio.

すなわち、隔壁30Bは、円周方向に交互に固定フラップ36と折り畳みフラップ37とを備えている。このうち、固定フラップ36は、略扇形状に形成されており、中心側の端部にセンタープレート35と回動自在に接続されるフラップリング32aを有している。ここにおいて、略扇形状とは、扇形の中心側を円弧状に切り取った形状を意図するものである。なお、各固定フラップ36及び折り畳みフラップ37の形状は、略扇形状の平板状の他にも、円錐曲面を周方向に分割した曲面(円錐分割曲面、円錐片)として形成することも好ましい。 That is, the partition wall 30B is provided with the fixed flaps 36 and the folding flaps 37 alternately in the circumferential direction. Among them, the fixed flap 36 is formed in a substantially fan shape, and has a flap ring 32a rotatably connected to the center plate 35 at the end portion on the center side. Here, the term “substantially fan-shaped” is intended to mean a shape in which the center side of the fan is cut into an arc shape. The fixed flaps 36 and the folding flaps 37 are preferably formed into a curved surface (conical divided curved surface, conical piece) obtained by dividing a conical curved surface in the circumferential direction, in addition to the substantially fan-shaped flat plate shape.

センタープレート35には、固定フラップ36及び折り畳みフラップ37を回動駆動するための駆動モータ61が取り付けられている。具体的に言うと、図20に示すように、駆動モータ61には、ウォームギヤ61aが取り付けられ、他方でフラップリング32aの外周には、直交する軸(食い違い軸)に(ホイール)ギヤ36bが取り付けられている。 A drive motor 61 for rotationally driving the fixed flap 36 and the folding flap 37 is attached to the center plate 35. Specifically, as shown in FIG. 20, a worm gear 61a is attached to the drive motor 61, and a (wheel) gear 36b is attached to an orthogonal shaft (a staggered shaft) on the outer periphery of the flap ring 32a. Has been.

そして、駆動モータ61を回転させることで、駆動モータ61とともにウォームギヤ61aが回転することによって、ギヤ36bとともにフラップリング32a及び固定フラップ36が回動することになる。例えば、駆動モータ61を正回転させると固定フラップ36が外向きに開くように回動し、駆動モータ61を逆回転させると固定フラップ36が内向きに閉じるように回動するようになっている。 Then, by rotating the drive motor 61, the worm gear 61a rotates together with the drive motor 61, so that the flap ring 32a and the fixed flap 36 rotate together with the gear 36b. For example, when the drive motor 61 is normally rotated, the fixed flap 36 is rotated to open outward, and when the drive motor 61 is reversely rotated, the fixed flap 36 is rotated to be closed inward. ..

一方、折り畳みフラップ37は、半径方向の折れ線に沿って中央付近でさらに2つに折り曲げられるようにされている。そして、半径方向の折れ線箇所と両側の固定フラップ36、36との接続箇所は、ヒンジによって回動自在に連結されている。したがって、折り畳みフラップ37は、固定フラップ36をトンネル縦断方向に回動させることで、固定フラップ36とともにトンネル縦断方向に回動することになる。このようにして、固定フラップ36及び折り畳みフラップ37は、折り畳まれつつ、トンネル縦断方向に回動することができるようになっている。さらに、折り畳みフラップ37には、後述するように、折り畳まれた状態での隙間を塞ぐために、鋼殻40に近い最外縁に端部フラップ38が取り付けられている。 On the other hand, the folding flap 37 is configured to be further folded in two near the center along the fold line in the radial direction. Further, the bent line portion in the radial direction and the connection portion between the fixed flaps 36, 36 on both sides are rotatably connected by a hinge. Therefore, the folding flap 37 is rotated in the tunnel longitudinal direction together with the fixed flap 36 by rotating the fixed flap 36 in the tunnel longitudinal direction. In this way, the fixed flap 36 and the folding flap 37 can be rotated in the tunnel longitudinal direction while being folded. Further, the folding flap 37 has an end flap 38 attached to the outermost edge near the steel shell 40 in order to close the gap in the folded state, as described later.

ここでは、本実施例では15度ずつ分割された24枚ずつの固定フラップ36及び折り畳みフラップ37を備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。固定フラップ36及び折り畳みフラップ37の枚数や分割角度はどのようなものであってもよい。 In the present embodiment, the case where the fixing flaps 36 and the folding flaps 37, which are divided by 15 degrees each by 24 sheets, are provided has been described, but the present invention is not limited to this. The number of the fixed flaps 36 and the folding flaps 37 and the division angle may be arbitrary.

隔壁30Bは、図18(a)、(b)に示す最小径の状態では、隣接する折り畳みフラップ37が二つ折りに折り畳まれつつ、折り畳みフラップ37及び固定フラップ36が前方向に回動することで外径を最小にしている。より詳細に言うと、この状態では、折り畳みフラップ37は、完全に二つ折りにされており、センタープレート35とのなす角度は90度に近くなっている(図21(e)も参照)。 In the state of the minimum diameter shown in FIGS. 18(a) and 18(b), the partition wall 30B is configured such that the folding flaps 37 and the fixed flaps 36 rotate forward while the adjacent folding flaps 37 are folded in two. The outer diameter is minimized. More specifically, in this state, the folding flap 37 is completely folded in half, and the angle formed with the center plate 35 is close to 90 degrees (see also FIG. 21E).

一方、隔壁30Bは、図19(a)、(b)に示す最大径の状態では、折り畳みフラップ37が折り畳まれることなく、固定フラップ36と同一面を構成することで、外径を最大にしている。より詳細に言うと、この状態では、折り畳みフラップ37は、完全に平面状に広げられており、センタープレート35とのなす角度は0度に近く、略同一平面をなしている。このようにして、コの字型の隔壁30Bは、最小径から最大径まで、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるようになっている(図21(a)も参照)。 On the other hand, in the state where the partition wall 30B has the maximum diameter shown in FIGS. 19(a) and 19(b), the folding flap 37 is not folded and constitutes the same surface as the fixed flap 36, thereby maximizing the outer diameter. There is. More specifically, in this state, the folding flap 37 is completely flattened out, and the angle formed with the center plate 35 is close to 0 degrees, and the folding flaps 37 are substantially flush with each other. In this way, the U-shaped partition wall 30B can expand or contract the outer diameter from the minimum diameter to the maximum diameter at an arbitrary ratio (see also FIG. 21A).

ここで、図21(a)〜(f)を用いて、隔壁30Bが最大径の状態から最小径の状態へと変化する様子を斜視図を用いて説明する。隔壁30Bは、図21(a)、(b)に示す最大径の状態から、図21(c)、(d)に示す中間径の状態を経て、図21(e)、(f)に示す最小径の状態へと変化する。図21(a)(b)〜(c)(d)〜(e)(f)と外径が小さくなるとともに、固定フラップ36及び折り畳みフラップ37が内向きに倒れて、センタープレート35となす角度が大きくなっていることがわかる。 Here, the manner in which the partition wall 30B changes from the state of the maximum diameter to the state of the minimum diameter will be described with reference to FIGS. The partition wall 30B is shown in FIGS. 21(e) and 21(f) through the state of the maximum diameter shown in FIGS. 21(a) and 21(b) through the state of the intermediate diameter shown in FIGS. 21(c) and 21(d). It changes to the state of the minimum diameter. 21(a)(b)-(c)(d)-(e)(f), the outer diameter becomes smaller, and the fixed flap 36 and the folding flap 37 fall inward to form an angle with the center plate 35. You can see that is getting bigger.

そして、中間径の状態では、折り畳みフラップ37の最外縁に、三角形の隙間が生じていることがわかる(図21(d)参照)。このような隙間が生じると、シールド機1内に切羽側から土砂が流入することになる。そこで、この三角形の隙間を塞ぐために、折り畳みフラップ37の最外縁に折り畳みフラップ37と略直角に端部フラップ38が取り付けられている。端部フラップ38は、直角二等辺三角形の底角の近傍を切り落とした五角形状の板である。この端部フラップ38の内面には、折り畳みフラップ37の最外縁から突出した突起が嵌合する嵌合溝が形成されて両者が連結されていることが好ましい。この他、端部フラップ38は、固定フラップ36に固定することもできる。 Then, it is understood that in the state of the intermediate diameter, a triangular gap is formed at the outermost edge of the folding flap 37 (see FIG. 21(d)). When such a gap is created, the earth and sand will flow into the shield machine 1 from the face side. Therefore, in order to close this triangular gap, an end flap 38 is attached to the outermost edge of the folding flap 37 at a substantially right angle to the folding flap 37. The end flap 38 is a pentagonal plate in which the vicinity of the base angle of an isosceles right triangle is cut off. It is preferable that a fitting groove into which a protrusion protruding from the outermost edge of the folding flap 37 is fitted is formed on the inner surface of the end flap 38 so that both are connected. In addition, the end flap 38 can be fixed to the fixed flap 36.

なお、この他の構成については、実施例1と略同様であるため説明を省略する。 Note that the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

<別形態の鋼殻>
以下、図22、図23を用いて、実施例1とは別の形態の鋼殻40について説明する。なお、実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
<Another form of steel shell>
Hereinafter, a steel shell 40 having a different form from that of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23. It should be noted that the description of the same or equivalent portions as the contents described in the first embodiment will be given the same reference numerals.

はじめに、図22、図23を用いて、本実施例の鋼殻40の構成について説明する。なお、図22(a)、図23(a)では、鋼殻40の重なり合いは省略して描いている。以下、横断方向の構成については実施例1と略同様であるから説明を省略し、縦断方向の構成についてのみ説明する。 First, the configuration of the steel shell 40 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23. 22(a) and 23(a), the overlapping of the steel shells 40 is omitted. Since the configuration in the transverse direction is substantially the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted, and only the configuration in the longitudinal direction will be described.

本実施例では、図22、図23に示すように、円筒殻片としてのプレート片42は、実施例1と略同様に、切羽側を支持する第1支柱ジャッキ431と、坑口側を支持する第2支柱ジャッキ432と、によって支持されている。そして、本実施例では、実施例1と異なって、第1支柱ジャッキ431と第2支柱ジャッキ432とが、縦断方向の第3支柱ジャッキ433によって互いに接続されている。すなわち、切羽側のセンターリング41Fと坑口側のセンターリング41Rとが、さらにトンネル縦断方向に沿って配置された第3支柱ジャッキ433によって接続されている。 In this embodiment, as shown in FIGS. 22 and 23, the plate piece 42 as a cylindrical shell piece supports the first support jack 431 that supports the face of the face and the wellhead side, as in the first embodiment. The second support jacks 432. Further, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the first support jack 431 and the second support jack 432 are connected to each other by the third support jack 433 in the longitudinal direction. That is, the face ring side center ring 41F and the wellhead side center ring 41R are connected by the third support jack 433 arranged along the tunnel longitudinal direction.

より具体的に言うと、第1支柱ジャッキ431の一方の端部は、プレート片42の切羽側に接続されるとともに、他方の端部は、切羽側のセンターリング41Fに接続されている。同様に、第2支柱ジャッキ432の一方の端部は、プレート片42の坑口側に接続されるとともに、他方の端部は、坑口側のセンターリング41Rに接続されている。そして、切羽側のセンターリング41Fと坑口側のセンターリング41Rとが、第3支柱ジャッキ433によって互いに接続されている。 More specifically, one end of the first strut jack 431 is connected to the face side of the plate piece 42, and the other end is connected to the face-side center ring 41F. Similarly, one end of the second support jack 432 is connected to the wellhead side of the plate piece 42, and the other end is connected to the wellhead side center ring 41R. Then, the face ring side center ring 41F and the wellhead side center ring 41R are connected to each other by a third support jack 433.

そして、鋼殻40は、図22に示す最小径の状態では、第1支柱ジャッキ431、第2支柱ジャッキ432、及び、第3支柱ジャッキ433が縮められ、隣接するプレート片42どうしの重なりが最大とされることで、外径を最小にしている。すなわち、第1支柱ジャッキ431及び第2支柱ジャッキ432によって半径方向に縮径するとともに、第3支柱ジャッキ433によって縦断方向にも変形させることで、さらに半径方向に縮径している。 Then, in the state where the steel shell 40 has the minimum diameter shown in FIG. 22, the first support jack 431, the second support jack 432, and the third support jack 433 are contracted, and the overlap between the adjacent plate pieces 42 is maximum. Therefore, the outer diameter is minimized. That is, the diameter is reduced in the radial direction by the first support jack 431 and the second support jack 432, and is further reduced in the radial direction by being deformed in the longitudinal direction by the third support jack 433.

一方、鋼殻40は、図23に示す最大径の状態では、第1支柱ジャッキ431、第2支柱ジャッキ432、及び、第3支柱ジャッキ433が伸ばされ、隣接するプレート片42どうしの重なりが最小とされることで、外径を最大(又はゼロ、すなわち同一円筒面を構成する状態)にしている。すなわち、第1支柱ジャッキ431及び第2支柱ジャッキ432によって半径方向に拡径するとともに、第3支柱ジャッキ433によって縦断方向にも拡径している。このようにして、鋼殻40は、最小径から最大径まで、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるようになっている。 On the other hand, in the steel shell 40, in the state of the maximum diameter shown in FIG. 23, the first support jack 431, the second support jack 432, and the third support jack 433 are extended, and the overlap between the adjacent plate pieces 42 is minimum. Therefore, the outer diameter is maximized (or zero, that is, the same cylindrical surface is formed). That is, the diameter is increased in the radial direction by the first support jack 431 and the second support jack 432, and is also increased in the vertical direction by the third support jack 433. In this way, the outer diameter of the steel shell 40 can be increased or decreased from the minimum diameter to the maximum diameter at an arbitrary ratio.

また、本実施例では、第3支柱ジャッキ433を備える場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第3支柱ジャッキ433はなくてもよく、その場合、ジャッキ群は3つ以上連結することが可能である。さらに、第3支柱ジャッキ433を備える場合であっても、各ジャッキを電子的に制御することで、3つ以上連結することが可能である。 In addition, although the case where the third support jack 433 is provided has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the third support jack 433 may be omitted. In that case, three or more jack groups are connected. It is possible to Further, even when the third support jack 433 is provided, it is possible to connect three or more by electrically controlling each jack.

なお、この他の構成については、実施例1と略同様であるため説明を省略する。 Note that the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and any design change that does not depart from the gist of the present invention is not limited to included.

例えば、実施例では隔壁30の外縁部が切羽側で中央部が坑口側となるすり鉢形状となって投影面積を縮小する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、隔壁は外縁部が後方で中央部が前方となるコーン形状であってもよい。 For example, in the embodiment, the case where the outer edge portion of the partition wall 30 has a mortar shape in which the outer edge portion is on the face side and the central portion is on the wellhead side to reduce the projected area has been described, but the present invention is not limited to this, and the partition wall has an outer edge portion. May have a cone shape in which the rear portion is at the rear and the central portion is at the front.

また、実施例では、地山に突き挿さる支持手段としての支持棒53が、ボス部22から前方の地山に突き挿される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鋼殻40に設けた孔から周囲の地山に突き挿されるものであってもよい。その場合の支持手段は、棒状や板状のものの他、ソリ状のものであってもよい。 Further, in the embodiment, the case where the support rod 53 as the supporting means that is inserted into the natural ground is inserted into the natural ground in front of the boss portion 22 has been described, but the present invention is not limited to this, and the steel shell It may be inserted into the surrounding ground through a hole provided in 40. In that case, the supporting means may be a rod-shaped or plate-shaped one, or a sled-shaped one.

さらに、実施例では、掘削工法において、掘削径を不連続に1ステップで拡大又は縮小する例について説明したが、これに限定されるものではなく、掘削径は例えば5段階など段階的に少しずつ(漸増/漸減させて)拡大又は縮小することも好ましい。さらに、掘削径を拡大した後に縮小することも可能である。 Further, in the embodiment, the example in which the excavation diameter is discontinuously enlarged or reduced in one step in the excavation method has been described, but the excavation diameter is not limited to this, and the excavation diameter is gradually increased step by step such as 5 steps. It is also preferable to enlarge or reduce (increase/decrease). Furthermore, it is also possible to reduce the excavation diameter and then reduce it.

なお、本実施例の掘削機としてのシールド機1によって構築されるトンネル構造物の種類は、どのようなものであってもよい。例えば、道路、鉄道、電力、通信、ガス、上下水道、地下河川等の使用目的に応じて、車両、歩行者、列車、電線、ガス管、水道用水、雨水、汚水等を安全かつ適切に通すことができる。 In addition, the tunnel structure constructed by the shield machine 1 as the excavator of the present embodiment may be of any type. For example, pass vehicles, pedestrians, trains, electric wires, gas pipes, tap water, rainwater, sewage, etc. safely and appropriately according to the purpose of use such as roads, railways, electric power, communications, gas, water and sewerage, underground rivers, etc. be able to.

1 :シールド機(掘削機)
1A :前胴部
1B :後胴部
11 :センターシャフト
12 :カッターモータ
13 :シールドジャッキ
14 :エレクタ
15 :中折れジャッキ
16 :スクリューコンベア
20 :カッターヘッド(切削用回転体)
21 :ビット
21F :フィッシュテールビット
21T :ティースビット
22 :ボス部
23 :スポーク
23G :緩衝材
23H :貫通孔
23N :切欠部
23P :スポークピース
23R :スポークロッド
24 :ジャッキ
25 :リング部材
26 :リンク
27 :中央リンク
28 :伸縮棒
30 :隔壁
30A :隔壁
30B :隔壁
31 :センターリング
32 :隔壁フラップ
32a :フラップリング
32b :ヒンジ
33 :フラップキャップ
35 :センタープレート
36 :固定フラップ
36b :ギヤ
37 :折り畳みフラップ
38 :端部フラップ
40 :鋼殻
40A :前鋼殻
40B :後鋼殻
41 :センターリング
41F :切羽側センターリング
41R :坑口側センターリング
42 :プレート片(円筒殻片)
43 :支柱ジャッキ
431 :第1支柱ジャッキ
432 :第2支柱ジャッキ
433 :第3支柱ジャッキ
45 :突起
51 :荷重支持用シャフト
52 :グリッパ
53 :支持棒
61 :駆動モータ
61a :ウォームギヤ
62 :駆動シリンダ
63 :リンクアーム
1: Shield machine (excavator)
1A: Front body part 1B: Rear body part 11: Center shaft 12: Cutter motor 13: Shield jack 14: Electa 15: Middle folding jack 16: Screw conveyor 20: Cutter head (rotating body for cutting)
21: Bit 21F: Fish tail bit 21T: Teeth bit 22: Boss 23: Spoke 23G: Buffer material 23H: Through hole 23N: Notch 23P: Spoke piece 23R: Spoke rod 24: Jack 25: Ring member 26: Link 27 : Central link 28: Telescopic rod 30: Partition wall 30A: Partition wall 30B: Partition wall 31: Center ring 32: Partition flap 32a: Flap ring 32b: Hinge 33: Flap cap 35: Center plate 36: Fixed flap 36b: Gear 37: Folding flap 38: End flap 40: Steel shell 40A: Front steel shell 40B: Rear steel shell 41: Center ring 41F: Face side center ring 41R: Wellhead side center ring 42: Plate piece (cylindrical shell piece)
43: Strut jack 431: First strut jack 432: Second strut jack 433: Third strut jack 45: Protrusion 51: Load supporting shaft 52: Gripper 53: Support rod 61: Driving motor 61a: Worm gear 62: Driving cylinder 63 : Link arm

Claims (13)

地山を切削する複数のビットを有する切削用回転体であって、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された、切削用回転体と、
外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁と、
外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻と、を備える、掘削機。
A rotating body for cutting having a plurality of bits for cutting a natural ground, which is configured so that the excavation diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio, and a rotating body for cutting,
A partition configured to be able to expand or contract the outer diameter at an arbitrary ratio,
An excavator, comprising: a steel shell configured so that the outer diameter can be expanded or reduced at an arbitrary ratio.
前記切削用回転体は、
回転中心に設置される駆動軸と、
前記駆動軸の先端に放射状に取り付けられる複数のスポークであって、前記駆動軸に対して回動自在に取り付けられる、複数のスポークと、
前記複数のスポークの回動角度を変える複数のジャッキと、を備える、請求項1に記載された掘削機。
The cutting rotating body,
A drive shaft installed at the center of rotation,
A plurality of spokes radially attached to the tip of the drive shaft, the plurality of spokes being rotatably attached to the drive shaft,
The excavator according to claim 1, further comprising: a plurality of jacks that change a rotation angle of the plurality of spokes.
前記切削用回転体の複数のスポークのそれぞれは、前記ビットを有する複数のスポークピースと、前記複数のスポークピースに挿通されるスポークロッドと、を有し、前記複数のスポークピースは、前記スポークロッドに対する角度を変化させることができるように構成されている、請求項2に記載された掘削機。 Each of the plurality of spokes of the cutting rotator has a plurality of spoke pieces having the bit, and a spoke rod inserted into the plurality of spoke pieces, and the plurality of spoke pieces are the spoke rods. The excavator according to claim 2, wherein the excavator is configured so that an angle with respect to can be changed. 前記隔壁は、複数の略扇形状の隔壁フラップから構成され、隣接する前記隔壁フラップを重ね合わせつつトンネル縦断方向に回動させるか、又は、隣接する前記隔壁フラップを折り畳みつつトンネル縦断方向に回動させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載された掘削機。 The partition wall is composed of a plurality of substantially fan-shaped partition wall flaps and is rotated in the tunnel longitudinal direction while overlapping the adjacent partition wall flaps or is rotated in the tunnel vertical direction while folding the adjacent partition wall flaps. The excavator according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio by performing the above. 前記鋼殻は、複数の円筒殻片と、前記複数の円筒殻片を支持する複数の支柱ジャッキと、から構成され、隣接する前記円筒殻片を中心に対して傾けて重ね合わせつつ前記支柱ジャッキを伸縮させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載された掘削機。 The steel shell is composed of a plurality of cylindrical shell pieces and a plurality of support jacks supporting the plurality of cylindrical shell pieces, and the support jacks are arranged while the adjacent cylindrical shell pieces are stacked while being inclined with respect to the center. The excavator according to any one of claims 1 to 4, which is configured to expand or contract the outer diameter at an arbitrary ratio by expanding and contracting. 前記掘削機の坑口側に設置された覆工又はセグメントの略中心に配置される荷重支持用シャフトと、前記荷重支持用シャフトから前記覆工又は前記セグメントに張り出される少なくとも3つのグリッパと、をさらに備え、前記荷重支持用シャフトに自重を支持させるようになっている、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された掘削機。 A lining or a load-supporting shaft arranged substantially at the center of the segment installed on the pit side of the excavator, and at least three grippers protruding from the load-supporting shaft to the lining or the segment. The excavator according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a load supporting shaft configured to support its own weight. 前記切削用回転体から地山に突き挿される支持手段をさらに備え、前記支持手段に自重を支持させるようになっている、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載された掘削機。 The excavator according to any one of claims 1 to 6, further comprising a support means that is inserted into the ground from the cutting rotary body so that the support means supports its own weight. . 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載された掘削機を使用して掘削径を拡大する掘削工法であって、
前記切削用回転体の外径を拡大するステップと、
前記切削用回転体が拡大された状態で前記掘削機の機長分の地山を掘削するステップと、
前記鋼殻の外径を拡大するステップと、
前記隔壁の外径を拡大するステップと、を備える、掘削工法。
A drilling method for expanding a drilling diameter by using the drilling machine according to any one of claims 1 to 7,
Expanding the outer diameter of the cutting rotor,
A step of excavating a rock mass for a captain of the excavator in a state where the rotating body for cutting is expanded;
Expanding the outer diameter of the steel shell,
A step of enlarging the outer diameter of the partition wall.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載された掘削機を使用して掘削径を拡大する掘削工法であって、
前記切削用回転体の外径を拡大するステップと、
前記切削用回転体が拡大された状態で1セグメント分の地山を掘削するステップと、
前記鋼殻の外径を拡大するステップと、
前記隔壁の外径を拡大するステップと、を備える、掘削工法。
A drilling method for expanding a drilling diameter by using the drilling machine according to any one of claims 1 to 7,
Expanding the outer diameter of the cutting rotor,
Excavating the ground for one segment in a state where the rotating body for cutting is expanded,
Expanding the outer diameter of the steel shell,
A step of enlarging the outer diameter of the partition wall.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載された掘削機を使用して掘削径を拡大する掘削工法であって、
前記切削用回転体の外径を拡大するステップと、
前記切削用回転体の外径を拡大しながら地山を掘削するステップと、
前記鋼殻の切羽側端部の外径を拡大するステップと、
前記隔壁の外径を拡大するステップと、を連続的に同調させて繰り返す、掘削工法。
A drilling method for expanding a drilling diameter by using the drilling machine according to any one of claims 1 to 7,
Expanding the outer diameter of the cutting rotor,
A step of excavating the ground while expanding the outer diameter of the cutting rotary body;
Enlarging the outer diameter of the face end of the steel shell,
An excavation method in which the step of enlarging the outer diameter of the partition wall is continuously synchronized and repeated.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載された掘削機を使用して掘削径を縮小する掘削工法であって、
前記切削用回転体が縮小前の状態で前記掘削機の機長分の地山を掘削するステップと、
前記切削用回転体の外径を縮小するステップと、
前記隔壁の外径を縮小するステップと、
前記鋼殻の外径を縮小するステップと、を備える、掘削工法。
An excavation method for reducing the excavation diameter using the excavator according to any one of claims 1 to 7.
A step of excavating the rock mass for the captain of the excavator in a state where the rotating body for cutting is not yet reduced,
Reducing the outer diameter of the cutting rotor,
Reducing the outer diameter of the partition wall,
And a step of reducing the outer diameter of the steel shell.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載された掘削機を使用して掘削径を縮小する掘削工法であって、
前記切削用回転体が縮小前の状態で1セグメント分の地山を掘削するステップと、
前記切削用回転体の外径を縮小するステップと、
前記隔壁の外径を縮小するステップと、
前記鋼殻の外径を縮小するステップと、を備える、掘削工法。
An excavation method for reducing the excavation diameter using the excavator according to any one of claims 1 to 7.
Excavating the ground for one segment in a state in which the cutting rotor has not been reduced,
Reducing the outer diameter of the cutting rotor,
Reducing the outer diameter of the partition wall,
And a step of reducing the outer diameter of the steel shell.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載された掘削機を使用して掘削径を縮小する掘削工法であって、
前記切削用回転体の外径を縮小しながら地山を掘削するステップと、
前記隔壁の外径を縮小するステップと、
前記鋼殻の切羽側端部の外径を縮小するステップと、を連続的に同調させて繰り返す、掘削工法。
An excavation method for reducing the excavation diameter using the excavator according to any one of claims 1 to 7.
Excavating the ground while reducing the outer diameter of the cutting rotor,
Reducing the outer diameter of the partition wall,
A method of excavating, wherein the step of reducing the outer diameter of the face end of the steel shell is continuously synchronized and repeated.
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