JP2945289B2 - Tunnel excavator - Google Patents
Tunnel excavatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、前面に備える回転式の
カッターディスクを利用して地中にトンネルを掘り進む
トンネル掘削機に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel excavator that digs a tunnel underground using a rotary cutter disk provided on a front surface.
【0002】[0002]
【従来の技術】鉄道や道路・下水道などのためにトンネ
ルを掘削しようとする場合、地質に応じて最適の掘削手
段を採用する等の目的で、施工箇所について事前に地質
調査が行われる。前面に回転式のカッターディスクを備
えるトンネル掘削機にてトンネルを掘る場合にもそれは
同様で、地質調査の結果たとえば地盤が軟弱であると分
かった場合にはシールド掘進機を使用し、かつトンネル
の内面に補強用のセグメントを施工すべく準備をするな
ど、工事の効率化・最適化が図られる。なお、トンネル
掘削機は、前面にカッターディスクを備えるほか、トン
ネルの壁面を押すグリッパー、もしくは施工したセグメ
ントを押すシールドジャッキ等を後方に備え、それらで
推進力を得ながらカッターディスクで切羽を掘削するこ
とにより地中を前進する。シールド掘進機のように、カ
ッターディスクよりも後方に筒状の殻(シールド)を有
するものも多い。2. Description of the Related Art When a tunnel is to be excavated for a railway, a road, a sewer, or the like, a geological survey is performed in advance on a construction site for the purpose of, for example, employing an optimal excavating means according to the geology. The same is true when digging a tunnel with a tunnel excavator equipped with a rotary cutter disk on the front side.If a geological survey shows that the ground is soft, for example, use a shield machine and The efficiency and optimization of construction will be improved by preparing for the installation of reinforcement segments on the inner surface. In addition, the tunnel excavator is equipped with a cutter disk on the front side, a gripper that presses the wall surface of the tunnel, a shield jack that presses the constructed segment, etc. at the rear, and excavates the face with the cutter disk while obtaining propulsive force with them. To advance underground. Many shield excavators have a cylindrical shell (shield) behind the cutter disk.
【0003】地質調査は通常、地表を踏査したうえ地表
面より下向きにボーリングしてサンプル(地質試料)を
採取することにより行われる。しかしながらこの方法で
は、トンネルが延びる方向に一定の間隔をおいた何箇所
かの地点について調査ができるにすぎず、掘削箇所の全
長に及ぶ連続的な調査は不可能である。また、山岳地や
海底などでは、調査位置までの機材の運搬をはじめとす
る種々の困難がともない、現実的には調査が不可能な場
合もある。そのような事情から、近年では、トンネルの
掘削方向に沿って地質を調査する、いわゆる水平調査が
行われるようになった。[0003] The geological survey is usually performed by taking a sample (geological sample) by surveying the surface of the ground and boring downward from the ground surface. However, in this method, it is only possible to investigate several points at regular intervals in the direction in which the tunnel extends, and it is not possible to continuously inspect the entire length of the excavation site. In addition, in mountainous areas or on the seabed, there are various difficulties such as transportation of equipment to the survey position, and in some cases, it is practically impossible to conduct a survey. Under such circumstances, in recent years, so-called horizontal surveys, in which geology is surveyed along a tunnel excavation direction, have been performed.
【0004】水平調査のうちには、たとえばつぎのよう
なものがある。[0004] Among the horizontal surveys, there are the following, for example.
【0005】イ) まず、水平方向(掘削方向)に超音波
や弾性波などの信号を発し、透過または反射して受信さ
れる信号からその地質を知る方法がある。この方法によ
る例は、特開平6−75039号公報に記載されてい
る。[0005] A) First, there is a method in which signals such as ultrasonic waves and elastic waves are emitted in the horizontal direction (the direction of excavation), and the geology is known from signals transmitted or reflected and received. An example of this method is described in JP-A-6-75039.
【0006】ロ) また、トンネル掘削機の側方を通して
前方(つまり掘削方向)へ穿孔ロッドを延ばし、それに
てボーリングを行うことにより掘削機前方(やや側方)
の地質調査を行うという方法もある。これには、図4
(a)のように掘削機6の真後ろにボーリングマシン40
を設置し、固定した案内管48などを通して斜め前方へ
穿孔ロッド43を延ばす場合と、同(b)のように掘削機
7の後方のトンネルAを一部側方に拡張したうえ、その
拡張部分Apにボーリングマシン40を置いて掘削機7
と平行に穿孔ロッド43を延ばす場合とがある。(B) Further, the drilling rod is extended forward (that is, in the direction of excavation) through the side of the tunnel excavator, and boring is performed on the rod.
Another method is to conduct a geological survey. This includes Figure 4
As shown in (a), a boring machine 40 is provided immediately behind the excavator 6.
Is installed, and the piercing rod 43 is extended obliquely forward through a fixed guide tube 48 or the like, and the tunnel A behind the excavator 7 is partially extended to the side as shown in FIG. Excavator 7 with boring machine 40 on Ap
In some cases, the piercing rod 43 is extended in parallel with the above.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記イ)のように超音波
・弾性波等の信号を用いて地質調査を行う場合は、ボー
リング作業の必要がないため迅速かつ簡易に調査を行え
るという利点はあるが、調査結果の信頼性は必ずしも高
くない。サンプルを直接に観察・分析することができな
いことや、複数の異質の地層が前方にある場合などは受
信した信号から地質を読み取るのが難しいことなどがそ
の理由である。When a geological survey is performed using signals such as ultrasonic waves and elastic waves as described in (a) above, there is no need to perform a boring operation, so that the advantage that the survey can be performed quickly and easily is advantageous. However, the reliability of the survey results is not always high. This is because it is not possible to directly observe and analyze the sample, and it is difficult to read the geology from the received signal when a plurality of different geological layers are ahead.
【0008】一方、上記ロ)(図4)のようにボーリング
を行う場合は、トンネル掘削機の前進に合わせてボーリ
ングマシンを前進させることができないことなどから、
いくつかの点で能率を欠く。すなわち、一般的にボーリ
ングマシンは、電力や油圧の供給のために掘削機に後続
している台車(図示せず)上に搭載されるので、ボーリ
ングマシンによる穿孔を開始して地質調査が終わるまで
の間(3日前後)は当該台車を停止させねばならず、し
たがって掘削機の前進、すなわち掘削工事そのものをも
中断せざるを得ない。また、掘削ルートが直線的である
場合でも、前方に延ばした穿孔ロッドおよびそれが形成
した穴をその後に有効利用することができない、といっ
た点にも無駄がともなう。[0008] On the other hand, when boring is performed as in (b) (FIG. 4), the boring machine cannot be advanced in accordance with the advance of the tunnel excavator.
Inefficient in some respects. That is, since the boring machine is generally mounted on a bogie (not shown) following the excavator for supplying electric power and hydraulic pressure, the boring machine starts drilling until the geological survey is completed. During this time (around three days), the bogie must be stopped, and therefore, the excavator advancement, that is, excavation work itself, must be interrupted. Further, even when the drilling route is straight, there is a waste in that the piercing rod extending forward and the hole formed by the piercing rod cannot be effectively used thereafter.
【0009】本発明は、以上の不都合を解消すべく、掘
削工事を進行させながらもボーリングマシンによる地質
調査(水平調査)を可能にするなど、信頼性の高い調査
結果をもたらすとともに掘削工事の能率改善に貢献し得
るトンネル掘削機を提供せんとするものである。In order to solve the above-mentioned inconveniences, the present invention provides a highly reliable survey result, such as enabling a geological survey (horizontal survey) using a boring machine while advancing the drilling work, and improving the efficiency of the drilling work. The aim is to provide a tunnel excavator that can contribute to improvement.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載したトン
ネル掘削機は、回転式のカッターディスクを前面に有す
るとともに、当該カッターディスク上にその半径方向
(カッターディスクの半径方向をいう)に軸心を向けて
複数のローラカッターを配置した、岩盤を掘削できるト
ンネル掘削機において、 a) カッターディスクの中心部に、前後(掘削方向に沿
った前後をいう。以下同様)に貫通した開口を設け、 b) 当該開口を通して前方へ穿孔ロッドを延ばすように
地質調査用のボーリングマシンを付属させ、 c) 上記開口の内部または直後部に、上記b)の穿孔ロッ
ドを相対回転可能な状態で内側に通してその振れを防止
する支持具を取り付けるとともに、 d) 上記複数のローラカッターのうち上記a)の開口に近
い少なくとも一つについて、軸受部よりもさらにカッタ
ーディスクの半径方向内側に位置する軸端部(つまりa)
の開口に近い側の軸端部)にブレード部分(切羽に押し
付けられて掘削機能を発揮する直径の大きな部分)を形
成した(つまり、その側の軸端部には軸受部分を設けな
い)−ものである。とくに、請求項2のように、e) 上記d)のローラカッターにおける軸端部のブレード
部分と、上記c)の支持具で支持された穿孔ロッドの表面
との間隔(すなわち、支持具の内側支持面とそのブレー
ド部分との間をカッターディスクの半径方向に測った最
小間隔)は、50mm以上・100mm以下とするのが
よい。According to a first aspect of the present invention, there is provided a tunnel excavator having a rotary cutter disk on a front surface thereof.
And on the cutter disk in the radial direction
(Meaning the radial direction of the cutter disk)
A rock drilling excavator with multiple roller cutters
In the tunnel excavator, a) an opening penetrating in the center of the cutter disk is provided in the front and rear (the front and rear in the excavation direction; the same applies hereinafter). B) Geological survey to extend the drilling rod forward through the opening is supplied with the boring machines use, c) within or immediately after end of the opening, perforation lock of the b)
To prevent run-out by passing the arm inside in a rotatable state.
Is attached a support that, d) close to the opening of the a) among the plurality of rollers cutters
For at least one of the cutters,
-Shaft end located radially inside the disk (that is, a)
The blade end (pressed to the face)
Part with a large diameter that is attached to perform the drilling function)
(That is, no bearing is provided at the shaft end on that side).
- ) In particular, as in claim 2 , e) the distance between the blade portion of the shaft end of the roller cutter of d) and the surface of the piercing rod supported by the support of c) (that is, the inside of the support). The minimum distance between the support surface and the blade portion measured in the radial direction of the cutter disk) is preferably 50 mm or more and 100 mm or less.
【0011】[0011]
【作用】請求項1のトンネル掘削機は、上記b)のボーリ
ングマシンを用い、a)のとおりカッターディスクに設け
た開口を通して穿孔ロッドを延ばすことにより、掘削方
向前方の地質調査を行うことができる。当該調査はいわ
ゆる水平調査で、しかも穿孔ロッドを用いてサンプルを
採取する方式のものであるため、掘削方向に沿った各地
点の連続的な調査も可能であるうえ、信頼性の高い調査
結果をもたらす。The tunnel excavator according to the first aspect of the present invention can perform a geological survey in the excavation direction forward by using the boring machine of the above b) and extending the drilling rod through the opening provided in the cutter disk as in a). . The survey is a so-called horizontal survey, which uses a drill rod to collect a sample, so that it is possible to conduct continuous surveys at each point along the drilling direction, and to obtain highly reliable survey results. Bring.
【0012】このトンネル掘削機によると、掘削工事を
進行させながらもその進行に同期して、または掘削工事
とは独立に、ボーリングマシンによる地質調査をいつで
も行うことができるので、中断されることなく能率的に
掘削工事を進めることができる。このように、掘削工事
に影響しまたは影響されることなくいつでも地質調査が
できるのは、第一に、a)のとおり開口がカッターディス
クの中心部に設けてあり、ボーリングマシンの穿孔ロッ
ドをb)のようにその開口に通すからである。そのように
設けた開口の位置はカッターディスクの回転に連れて移
動することはないので、カッターディスクの回転中にも
ボーリング(穿孔)を行える。さらに第二の理由とし
て、ボーリングマシンが前方への移動を何ら制限されな
い点があげられる。ボーリングマシンは、図4(a)のよ
うに斜めではなく真っすぐ前方に穿孔ロッドを延ばすも
のであり、また同(b)のように部分的に形成した拡張部
分に置かれるのではなく、掘削機の本体内や後続の台車
上などに設けることにより掘削機に付属させるものであ
るため、穿孔ロッドや掘削部分との関係においても前方
への移動は全く制限されないのである。以上のように、
カッターディスクの回転によっても掘削機の前進によっ
ても制約を受けることなくボーリングマシンが機能し得
るゆえに、本発明のトンネル掘削機では、掘削工事・地
質調査の双方を能率的に行えることになる。According to this tunnel excavator, geological surveys can be carried out by a boring machine at any time in synchronization with the progress of the excavation work or independently of the excavation work. Excavation work can be advanced efficiently. As described above, the geological survey can be carried out at any time with or without being affected by the excavation work. First, as shown in a), the opening is provided in the center of the cutter disk, and the boring rod of the boring machine is connected to the b. This is because it passes through the opening as in ()). Since the position of the opening thus provided does not move with the rotation of the cutter disc, boring (perforation) can be performed even while the cutter disc is rotating. A second reason is that the boring machine is not restricted in moving forward. The boring machine extends the piercing rod straight forward rather than diagonally as in FIG. 4 (a), and does not rest on a partially formed extension as in FIG. Since it is attached to the excavator by being provided in the main body or on a succeeding bogie, the forward movement is not restricted at all even in relation to the drilling rod and the excavated portion. As mentioned above,
Since the boring machine can function without being restricted by the rotation of the cutter disk or the advance of the excavator, the tunnel excavator of the present invention can efficiently perform both excavation work and geological investigation.
【0013】なお、ボーリングマシンによって穿孔ロッ
ドがあける穴は、カッターディスクが掘削するトンネル
の中心部に位置するため、このトンネル掘削機による
と、掘削機本体が掘削せねばならない地山の容積がわず
かでも減少し掘削速度が向上するという利点もある。図
4(a)・(b)のようにトンネル部分に含まれない位置に
穿孔をする場合とは異なり、ボーリングマシンが穿孔し
た地質調査用の穴がトンネルの一部となるからである。The hole drilled by the drilling rod by the boring machine is located at the center of the tunnel excavated by the cutter disk. Therefore, according to this tunnel excavator, the volume of the ground on which the excavator body must excavate is small. However, there is also an advantage that the excavation speed increases due to a decrease. This is because, unlike the case where a hole is drilled at a position not included in the tunnel portion as shown in FIGS. 4A and 4B, the hole for geological investigation drilled by the boring machine becomes a part of the tunnel.
【0014】このトンネル掘削機は、カッターディスク
上に複数のローラカッターを備え、それらを切羽に押し
付けてカッターディスクとともに回転させることによ
り、軸心を中心に転がって岩盤等を破砕しながら地山を
掘り進む。岩盤などの硬質な地盤は、ローラカッター同
士の間隔(カッターディスク上での半径方向の間隔)を
狭めておかないと強固な掘り残し部分を生じるため、前
記a)の開口付近にあるローラカッターとその開口内を通
す穿孔ロッドとの間もできるだけ接近させるのが好まし
い。しかし接近させる場合には、穿孔ロッドとその開口
付近のローラカッターとが接触し合わないように注意す
る必要がある。 The tunnel excavator is provided with a cutter disc.
A plurality of roller cutters are provided on the upper side , and they are pressed against the face and rotated together with the cutter disk, thereby rolling around the axis and digging the ground while crushing rocks and the like. Hard ground, such as rock, creates a strong uncut portion unless the distance between the roller cutters (the radial distance on the cutter disk) is reduced. It is preferable that the hole is as close as possible to the piercing rod passing through the opening. However, when approaching, it is necessary to take care that the perforated rod does not contact the roller cutter near the opening.
【0015】その点、請求項1のトンネル掘削機は、硬
質な地盤についても掘り残しを生じないよう穿孔ロッド
・ローラカッター間を十分に接近させることができ、し
かも両者が接触し合わないようになっている。穿孔ロッ
ドとローラカッターとの間を接近させ得るのは、穿孔ロ
ッドを通す上記開口に近いローラカッターについて、前
記d)のように、その開口寄りの軸端部にブレード部分を
形成しているからである。もし仮に通例にしたがってそ
の軸端部に軸受部を設けると、実際の掘削機能をなすブ
レード部分と穿孔ロッドとの間隔が少なくともその軸受
部の寸法分だけ余計に離れて掘り残しを生じやすくなる
が、軸端部にブレード部分を設けると、その部分と穿孔
ロッドとの間隔は限りなく接近させることが可能にな
る。なお、ローラカッターの一方の軸端部にブレード部
分を形成しても、同じローラカッターの軸上の他の二箇
所に軸受を配置して当該軸に所要の強度を付与する等の
手段をとれば、ローラカッターの支持および機能につい
て問題はない。On the other hand, the tunnel excavator according to the first aspect of the present invention can sufficiently bring the gap between the drilling rod and the roller cutter close to the hard ground so that no excavation remains, and furthermore, the two do not contact each other. Has become. The perforation rod and the roller cutter can be brought close to each other because the roller cutter near the opening through which the perforation rod passes has a blade portion formed at the shaft end near the opening as described in d) above. It is. If a bearing is provided at the shaft end according to the usual practice, the interval between the blade portion and the piercing rod that actually perform the excavation function is likely to be left unexcavated at least by the dimension of the bearing. When the blade portion is provided at the shaft end, the distance between the blade portion and the perforated rod can be made as close as possible. Even if a blade portion is formed at one shaft end of the roller cutter, it is possible to take measures such as arranging bearings at the other two positions on the shaft of the same roller cutter to impart the required strength to the shaft. There is no problem with the support and function of the roller cutter.
【0016】またこの掘削機において、上記のとおり接
近し合ったローラカッターと穿孔ロッドとが接触する不
都合を起こさない理由は、穿孔ロッドを、前記c)に示す
支持具の内側に通すようにしたからである。すなわち、
カッターディスクにおける上記開口の内部または直後部
にそのような支持具を設けてそれに穿孔ロッドを通すた
め、ローラカッターに近い部分で穿孔ロッドの振れや揺
れが抑制される。したがって、ローラカッターと穿孔ロ
ッドとを上記のように接近させて配置しても、両者の接
触は効果的に防止されるのである。Further, in this excavator, the reason why the inconvenience of contact between the roller cutter and the piercing rod approaching as described above does not occur is that the piercing rod is passed through the inside of the support shown in the above c) . Because. That is,
Since such a support is provided inside or immediately after the opening in the cutter disk and the piercing rod is passed through the support, the swinging and swinging of the piercing rod is suppressed near the roller cutter. Therefore, even if the roller cutter and the piercing rod are arranged close to each other as described above, the contact between them can be effectively prevented.
【0017】請求項2のトンネル掘削機は、以上の構成
によって接近配置するローラカッターと穿孔ロッドとの
間隔を前記e)のように定めるので、穿孔ロッドとローラ
カッターとが同時に動作する場合であっても両者の接触
が起こらず、しかも、掘削機の円滑な掘削を妨げるほど
の掘り残しは両者間に発生しない。すなわち、穿孔ロッ
ドを上記支持具に通したうえでその表面とローラカッタ
ーのブレード部分との間隔を50mm以上にとれば、穿
孔および掘削にともなう振動等によっても当該ロッドと
ローラカッターとの接触は起こり得ず、また、両者の間
隔を100mm以下に保てば、それぞれの穿孔・掘削部
分の間に強固な掘り残しは生じないからである。According to the second aspect of the present invention, the distance between the roller cutter and the piercing rod which are arranged close to each other is determined as described in the above e) , so that the piercing rod and the roller cutter operate simultaneously. However, contact between the two does not occur, and furthermore, there remains no excavation between the two that hinders smooth excavation of the excavator. That is, if the distance between the surface of the piercing rod and the blade portion of the roller cutter is set to 50 mm or more after passing the piercing rod through the above-described support, contact between the rod and the roller cutter may occur due to vibration or the like accompanying piercing and excavation. If the distance between the two is not more than 100 mm, no strong digging remains between the drilled and excavated portions.
【0018】[0018]
【実施例】図1および図2に発明の一実施例を紹介す
る。図1は、トンネル掘削機1の全体を示す縦断面図、
また図2は、その掘削機1におけるカッターディスク1
0の中心部付近(図1におけるII部)を示す詳細断面図
(図2(a))および正面図(同(b))である。1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the entirety of the tunnel excavator 1,
FIG. 2 shows a cutter disk 1 of the excavator 1.
FIG. 2 is a detailed sectional view (FIG. 2 (a)) and a front view (FIG. 2 (b)) showing the vicinity of the center portion of FIG.
【0019】図1に示すようにトンネル掘削機1は、回
転駆動式のカッターディスク10を前面(図の左方が掘
削方向前方に相当する)に有し、その上に複数のローラ
カッター30(図2に示す31・32・…など)を備え
ている。各ローラカッター30は、図2に示すローラカ
ッター31が軸(軸受部xなど)の一部にブレード部分
a・cを有するのと同様に、それぞれが、回転自在な軸
の外周面上に硬質で鋭い縁のあるブレード部分(a・b
・…など)を一体的に備え、軸心をカッターディスク1
0の半径方向に沿わせて配置されている。カッターディ
スク10を回転させながら前方へ押すことにより、ロー
ラカッター30の各ブレード部分が切羽Aa(図1参
照)に押し付けられ、それが転がって円を描くように移
動することにより、岩盤等を破砕しながら掘り進むこと
ができる。As shown in FIG. 1, the tunnel excavator 1 has a rotary drive type cutter disc 10 on the front surface (the left side of the figure corresponds to the front in the excavation direction), and a plurality of roller cutters 30 (see FIG. 1). .. Shown in FIG. 2). Each of the roller cutters 30 has a hard surface on the outer surface of a rotatable shaft in the same manner as the roller cutter 31 shown in FIG. 2 has blade portions a and c on a part of the shaft (such as a bearing portion x). Blade part with sharp edges (a ・ b
··· etc.) and the shaft center is the cutter disk 1
0 are arranged along the radial direction. By pushing the cutter disc 10 forward while rotating it, each blade portion of the roller cutter 30 is pressed against the cutting face Aa (see FIG. 1), and it rolls and moves so as to draw a circle, thereby breaking rock and the like. You can dig while doing it.
【0020】このトンネル掘削機1は、図1のように前
部と後部にグリッパー21・22を備え、両者の間に推
進ジャッキ23を有しており、それらの作用で前方への
推進力を得ている。すなわち、まず後部のグリッパー
(メイングリッパー)22を側方へ広げて掘削ずみのト
ンネルAの内面に掘削機1の後部を固定し、そのうえで
推進ジャッキ23を伸ばしてカッターディスク10等を
前方を押し出す。推進ジャッキ23を伸ばし切ったのち
は、後部のグリッパー22を解除(縮小)して前部のグ
リッパー21を効かせたうえ、その推進ジャッキ23を
縮めて掘削機1の後部を前に引き出す。掘削機1は、こ
れらを繰り返すことにより、カッターディスク10にて
切羽Aaを掘削しつつ前進するわけである。ただし、こ
の掘削機1は、比較的軟弱な土層にも対応できるよう、
本体の側部を円筒殻(シールド)20で覆っているほ
か、後部に、セグメント壁Abの構築をなすエレクター
24、およびシールドジャッキ25を備えている。した
がって、掘削したトンネルAの内面に対し、エレクター
24によりセグメントの壁Abを構築してその補強をな
すとともに、構築したセグメント壁Abの端面をシール
ドジャッキ25で押すことによって推進力を得ることも
できる。This tunnel excavator 1 has grippers 21 and 22 at the front and rear portions as shown in FIG. 1, and has a propulsion jack 23 between the two. It has gained. That is, first, the rear gripper (main gripper) 22 is spread laterally to fix the rear portion of the excavator 1 on the inner surface of the tunnel A which has been dug, and then the propulsion jack 23 is extended to push out the cutter disk 10 and the like forward. After the propulsion jack 23 is fully extended, the rear gripper 22 is released (reduced) to allow the front gripper 21 to work, and then the propulsion jack 23 is contracted to pull the rear part of the excavator 1 forward. By repeating these, the excavator 1 advances while excavating the face Aa with the cutter disk 10. However, this excavator 1 is designed to cope with relatively soft soil layers,
In addition to covering the side of the main body with a cylindrical shell (shield) 20, an erector 24 and a shield jack 25 for constructing a segment wall Ab are provided at the rear. Therefore, it is possible to obtain the propulsion force by pressing the end face of the constructed segment wall Ab with the shield jack 25 while constructing and reinforcing the segment wall Ab with the erector 24 on the inner surface of the excavated tunnel A. .
【0021】なお、図1における符号15は、カッター
ディスク10を回転自在に支持するためのベアリング、
また符号16は、カッターディスク10を回転させるた
めの駆動装置である。掘削機1にはそのほか、掘削にて
生じた土砂(ズリ)を排出するためのベルトコンベヤ2
6なども装備されている。Reference numeral 15 in FIG. 1 denotes a bearing for rotatably supporting the cutter disk 10,
Reference numeral 16 denotes a driving device for rotating the cutter disk 10. The excavator 1 also has a belt conveyor 2 for discharging earth and sand generated from excavation.
6 etc. are also equipped.
【0022】さて、このトンネル掘削機1は、掘削方向
前方に関する水平調査方式の地質調査を、カッターディ
スク10による切羽Aaの掘削中にも実施できるように
し、それによって掘削能率の向上をはかるべく、つぎの
とおり構成している。Now, the tunnel excavator 1 is capable of performing a geological survey of a horizontal survey system in front of the excavation direction even during excavation of the cutting face Aa by the cutter disk 10, thereby improving the excavation efficiency. The configuration is as follows.
【0023】まず、図2(a)のようにカッターディスク
10の中心部に掘削方向に沿った開口11を設けるとと
もに、図1のように掘削機1の中心部、つまり上記の開
口11の真後ろ(掘削方向後方)に相当する位置にボー
リングマシン40を搭載している。ボーリングマシン4
0は、先端部に硬質のビット(図示せず)を有する穿孔
ロッド43を、ドリルヘッド41により打撃と回転力を
与えながら押し出す機械であり、そのロッド43を用い
て地質調査用の土質サンプルを採取する。上記の開口1
1を通して地中前方へ穿孔ロッド43を延ばすが、その
開口11はカッターディスク10の中心部にあって位置
が変わらないため、カッターディスク10の回転中であ
ってもロッド43を延ばすことができる。しかも真っす
ぐ前方にそのロッド43を延ばすので、ボーリングマシ
ン40を掘削機1とともに前進させても不都合はない。
なお穿孔ロッド43は、数メートルの長さの円形管を継
ぎ足して数十m〜100m先まで前方に延ばしたうえ到
達した地点からサンプルを採取するものだが、外側の管
を延ばしたのち内側の管によってサンプルを採取・回収
する二重管形式(図示せず)のものを使用するのがよ
い。First, as shown in FIG. 2 (a), an opening 11 is provided in the center of the cutter disk 10 in the direction of excavation, and as shown in FIG. The boring machine 40 is mounted at a position corresponding to (rearward in the excavation direction). Boring machine 4
Numeral 0 denotes a machine for extruding a perforated rod 43 having a hard bit (not shown) at the tip while giving a striking and rotating force with a drill head 41, and using the rod 43 to excavate a soil sample for geological investigation. Collect. Opening 1 above
1, the drilling rod 43 extends forward in the ground, but since the opening 11 is located at the center of the cutter disk 10 and does not change its position, the rod 43 can be extended even while the cutter disk 10 is rotating. Moreover, since the rod 43 is extended straight forward, there is no inconvenience even if the boring machine 40 is moved forward together with the excavator 1.
The piercing rod 43 is obtained by adding a circular pipe having a length of several meters, extending forward to several tens of meters to 100 meters ahead, and collecting a sample from a point where the outer pipe has been reached. It is preferable to use a double tube type (not shown) that collects and collects a sample.
【0024】上記の構成により、トンネル掘削機1は、
トンネルAのうち大部分をカッターディスク10のロー
ラカッター30によって掘削し、その中心部のみを穿孔
ロッド43にて掘ることになるが、両者間の間隔を狭め
てその間に掘り残しを生じないようにし、しかも両者が
接触干渉を起こすことのないようにつぎの手段をとって
いる。すなわち、まず接触防止の点では、前記の開口1
1の内部に図2のとおり円環状の支持具45を配置して
これをカッターディスク10に取り付けるとともに、図
1のように同じ中心線上の他の箇所にも同様の支持具4
6をいくつか配置し、それらの内側に穿孔ロッド43を
通すものとした。支持具45・46はそれぞれ、直径1
00mm前後ある穿孔ロッド43の外径よりも数ミリだ
け大きい内径を有し、穿孔ロッド43を回転自在に支持
するもので、ロッド43の振れ回りやたわみを抑え、ロ
ーラカッター30との接触等を防止する。支持具45は
カッターディスク10に取り付けてあるが、それらと穿
孔ロッド43との間で相対回転が自在であることから、
カッターディスク10と穿孔ロッド43とが同時に回転
しても問題はない。なお、支持具45のように支持具の
うち最前部に設けるものは、上記(図2(a))のように
カッターディスク10の開口11の内部に設けるのが最
適だが、ローラカッター30からあまり離れない範囲
で、開口11のすぐ後方に取り付けるのもよい。With the above configuration, the tunnel excavator 1
Most of the tunnel A is excavated by the roller cutter 30 of the cutter disc 10 and only the center portion thereof is excavated by the piercing rod 43. However, the interval between the two is narrowed so that no excavation occurs between them. Further, the following measures are taken so as not to cause contact interference between the two. That is, first, in terms of contact prevention, the opening 1
2, an annular support member 45 is arranged as shown in FIG. 2 and attached to the cutter disk 10, and the same support member 4 is provided at other positions on the same center line as shown in FIG.
6 were arranged, and the perforated rod 43 was passed through them. Each of the supports 45 and 46 has a diameter of 1
It has an inner diameter that is several millimeters larger than the outer diameter of the piercing rod 43, which is about 00 mm, and rotatably supports the piercing rod 43, suppresses whirling and bending of the rod 43, and prevents contact with the roller cutter 30 and the like. To prevent. The supports 45 are attached to the cutter disk 10, but since they can rotate relative to each other and the perforated rod 43,
There is no problem even if the cutter disk 10 and the piercing rod 43 rotate simultaneously. The support provided at the forefront of the support, such as the support 45, is optimally provided inside the opening 11 of the cutter disk 10 as described above (FIG. 2A). It may be attached immediately behind the opening 11 as long as it does not separate.
【0025】穿孔ロッド43の回りに掘り残しをなくす
ためには、そのロッド43があける穴にできるだけ近い
部分を含めてローラカッター30が掘削するよう、図2
(a)のとおり最も内側(つまり開口11に近い側)のロ
ーラカッター31について、二箇所に設けた軸受部xよ
りもさらに内側にブレード部分aを形成した。軸受部x
からいわばオーバーハングするように片持ち支持の形式
でブレード部分aがあるため、そのブレード部分aは穿
孔ロッド43に極めて接近し、強固な掘り残しを生じさ
せない。なお、図2(b)のようにこの例では、カッター
ディスク10を回転させることにより上記のとおりロー
ラカッター31のブレード部分aが最も内側(ロッド4
3に近い側)を掘削し、それより順次外側となる箇所を
それぞれローラカッター32のブレード部分b、ローラ
カッター31のブレード部分c、ローラカッター32の
ブレード部分d、ローラカッター33のブレード部分
e、ローラカッター34のブレード部分f、ローラカッ
ター35のブレード部分g、ローラカッター36のブレ
ード部分hおよびさらに外側のローラカッター30(図
1参照)が掘削するよう、各ローラカッター30の配置
を定めている。穿孔ロッド43の表面と前記ブレード部
分aとの間隔は約80mmとし、そのブレード部分aと
そのすぐ外側に相当するブレード部分bとの間の半径差
を約70mm、同様にブレード部分b・c間、c・d
間、d・e間、e・f間、f・g間、g・h間も約70
mmとした。この程度の間隔ならば硬質岩盤を掘削する
場合でも、掘削機1の進行を妨げるような強固な掘り残
しは生じさせないからである。In order to eliminate the uncut portion around the piercing rod 43, the roller cutter 30 should be digged so as to include a portion as close as possible to the hole where the rod 43 is drilled.
As shown in (a), the blade portion a was formed on the innermost roller cutter 31 (that is, on the side closer to the opening 11) further inside the bearing portions x provided at two locations. Bearing x
In other words, since the blade portion a is provided in a cantilevered manner so as to overhang, the blade portion a comes very close to the piercing rod 43, and does not cause strong residual digging. In this example, as shown in FIG. 2B, by rotating the cutter disk 10, the blade portion a of the roller cutter 31 is moved to the innermost side (the rod 4) as described above.
3) is excavated, and the portions that are successively outward therefrom are respectively the blade portion b of the roller cutter 32, the blade portion c of the roller cutter 31, the blade portion d of the roller cutter 32, the blade portion e of the roller cutter 33, The positions of the roller cutters 30 are determined so that the blade portion f of the roller cutter 34, the blade portion g of the roller cutter 35, the blade portion h of the roller cutter 36, and the outer roller cutter 30 (see FIG. 1) excavate. . The distance between the surface of the piercing rod 43 and the blade portion a is about 80 mm, and the radius difference between the blade portion a and the blade portion b corresponding to the outer side is about 70 mm. , Cd
, D-e, e-f, f-g, g-h
mm. This is because if the interval is as large as this, even when hard rock is excavated, a strong uncut excavation that hinders the progress of the excavator 1 is not generated.
【0026】以上のような構成により、このトンネル掘
削機1は、カッターディスク10(ローラカッター3
0)による掘削中であるか否かを問わずいつでも水平調
査による地質調査を行うことができるほか、その調査の
ための穿孔を、掘り残しがないようにトンネルAの掘削
に利用して掘削能率を高めることができる。調査用の穿
孔ロッド43がローラカッター30等と接触するという
不都合ももちろん生じない。上記のようにいつでも地質
調査を行えると、調査期間中にトンネル掘削工事を中断
する必要がなく、工事進行上のメリットが大きい。その
結果として前方の地質をタイムリーに知ることができる
と、前方にたとえば軟弱地盤があるとわかった場合に事
前にセグメントを搬入しておけるなど、適切な準備をし
て工事を一層円滑に進めることも可能になる。With the above-described configuration, the tunnel excavator 1 includes the cutter disc 10 (the roller cutter 3).
0) It is possible to carry out a geological survey by horizontal survey at any time, regardless of whether or not the excavation is underway, and use the drilling for the survey for the excavation of tunnel A so that there is no excavation. Can be increased. Of course, there is no inconvenience that the drilling rod 43 for investigation comes into contact with the roller cutter 30 or the like. If the geological survey can be carried out at any time as described above, there is no need to interrupt tunnel excavation work during the survey period, which is a great advantage in the progress of construction. As a result, if it is possible to know the geology ahead in a timely manner, it is possible to carry in the segments beforehand, for example, if it is found that there is soft ground ahead, and proceed with the construction more smoothly by making appropriate preparations. It becomes possible.
【0027】以上に説明した実施例では、図1のとおり
トンネル掘削機1の本体内にボーリングマシン40を搭
載したが、発明の技術的思想はかかる例に限ることなく
実現される。すなわち図3のように、たとえばトンネル
掘削機2の後方(進行方向にいう後方。図中の右方)に
続く台車50上にボーリングマシン40を載せ、それよ
り前方へ穿孔ロッド43を延ばすようにしてもよい。掘
削機2の中心部付近に穿孔ロッド46が通せるだけの空
間をとっておく必要はあるものの、ボーリングマシン4
0を設け得る空間は掘削機2内には不要なので、このよ
うな形式は小径トンネルを掘削する場合などに好適であ
る。なお、この場合にも、カッターディスク10の中心
部に開口(図示せず)を設けてそれより穿孔ロッド43
を前方へ通すものとし、その振れ止め等のためにカッタ
ーディスク10に支持具45を付けるとともに、その後
方に複数の支持具46を配置する。カッターディスク1
0上のローラカッター30に関しても、図2に示したの
と同様に形成し配置するのがよい。In the embodiment described above, the boring machine 40 is mounted in the main body of the tunnel excavator 1 as shown in FIG. 1, but the technical idea of the present invention can be realized without being limited to such an example. That is, as shown in FIG. 3, for example, the boring machine 40 is mounted on a bogie 50 following the rear of the tunnel excavator 2 (rear in the traveling direction; right side in the figure), and the drilling rod 43 is extended forward from the boring machine 40. You may. Although it is necessary to keep a space near the center of the excavator 2 to allow the drilling rod 46 to pass, the boring machine 4
Such a type is suitable for excavating a small-diameter tunnel because a space where 0 can be provided is unnecessary in the excavator 2. In this case as well, an opening (not shown) is provided in the center of the cutter disk 10 so that
Is passed forward, a support 45 is attached to the cutter disk 10 for the purpose of preventing steadying, and a plurality of supports 46 are disposed behind the support. Cutter disk 1
It is preferable that the roller cutter 30 on the upper side is formed and arranged in the same manner as shown in FIG.
【0028】[0028]
【発明の効果】発明のトンネル掘削機にはつぎの効果が
ある。すなわち、 1) いわゆる水平調査により、土質サンプルを採取する
方式の地質調査が行えるので、掘削方向に沿った各地点
について連続的に、しかも信頼性の高い調査が可能であ
る。このような調査の結果、地質に応じた最適の掘削手
段や支保などをあらかじめ準備でき、トンネル掘削工事
を円滑に進めることができる。The tunnel excavator according to the present invention has the following effects. 1) Since the geological survey can be conducted by collecting soil samples by the so-called horizontal survey, continuous and highly reliable surveys can be made at each point along the excavation direction. As a result of such a survey, it is possible to prepare in advance the most appropriate digging means and supports in accordance with the geology, and it is possible to smoothly perform tunnel digging work.
【0029】2) カッターディスクの中心部に設けた開
口を通して真っすぐ前方へ穿孔ロッドを延ばすことによ
りサンプルを採取するので、掘削工事を進行させながら
も任意の時期に地質調査を行うことができる。したがっ
て、地質調査の間もトンネル掘削工事を中断する必要が
なく、能率的である。2) Since the sample is collected by extending the drilling rod straight forward through the opening provided in the center of the cutter disk, the geological survey can be performed at any time while the excavation work is in progress. Therefore, there is no need to interrupt tunnel excavation work during the geological survey, which is efficient.
【0030】3) ボーリングマシンが穿孔した地質調査
用の穴がトンネルの一部となることから、掘削工事上、
合理的である。つまり、ボーリングマシンが穿孔した分
だけカッターディスクによる掘削量が軽減され、掘削能
率が向上する。3) Since the hole for geological investigation drilled by the boring machine becomes a part of the tunnel,
It is reasonable. That is, the amount of excavation by the cutter disk is reduced by the amount of drilling by the boring machine, and the excavation efficiency is improved.
【0031】さらに、 4) カッターディスク上の上記開口に近いローラカッタ
ーについて、開口寄りの軸端部にブレード部分を形成す
ることによりそのブレード部分と穿孔ロッドとの間隔を
狭めているので、穿孔ロッドとローラカッターとの間に
不都合な掘り残しが生じない。 Furthermore, 4) for the roller cutters closer to the opening of the cutter disk, since narrowing the gap between the blade portion and piercing rod by forming the blade portion to the shaft end portion of the opening near the drilling rod Undesired excavation does not occur between the roller cutter and the roller cutter.
【0032】5) カッターディスク付近に設けた支持具
に穿孔ロッドを通すので、穿孔ロッドの振れや揺れが抑
制され、上記のとおり接近し合ったローラカッターとも
接触干渉し合うことがない。5) Since the piercing rod is passed through the support provided near the cutter disk, the swaying and swinging of the piercing rod is suppressed, and there is no contact interference with the roller cutter approaching as described above.
【0033】請求項2のトンネル掘削機なら、とくに、 6) 穿孔ロッドとローラカッターとが同時に動作する場
合であっても両者の接触が起こらず、しかも両者間に
は、掘削機の円滑な掘削を妨げるような掘り残しが発生
しない。In the case of the tunnel excavator according to the second aspect , particularly, 6) even when the drilling rod and the roller cutter operate simultaneously, the two do not come into contact with each other, and the excavator smoothly excavates between them. There is no digging left that hinders the construction.
【図1】発明の一実施例であるトンネル掘削機1の全体
を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the entirety of a tunnel excavator 1 according to one embodiment of the present invention.
【図2】図2(a)は、図1におけるII部の詳細図で、ト
ンネル掘削機1におけるカッターディスク10の中心部
付近を示す側方視断面図である。また同(b)は、同じ中
心部付近を示す正面図である。2A is a detailed view of a portion II in FIG. 1, and is a side sectional view showing the vicinity of the center of a cutter disk 10 in the tunnel excavator 1. FIG. (B) is a front view showing the vicinity of the same center.
【図3】発明の別の実施例として、トンネル掘削機2等
の全体を示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the entirety of a tunnel excavator 2 and the like as another embodiment of the invention.
【図4】図4(a)・(b)は、トンネル掘削工事における
従来の地質調査手段を示す概念図である。4 (a) and 4 (b) are conceptual diagrams showing conventional geological survey means in tunnel excavation work.
1・2 トンネル掘削機 10 カッターディスク 11 開口 30(31・32・…・36) ローラカッター a・b・…・h ブレード部分 40 ボーリングマシン 43 穿孔ロッド 45・46 支持具 1.2 Tunnel excavator 10 Cutter disk 11 Opening 30 (31, 32,..., 36) Roller cutter a, b,... H Blade part 40 Boring machine 43 Drilling rod 45, 46 Supporting tool
Claims (2)
るとともに、当該カッターディスク上にその半径方向に
軸心を向けて複数のローラカッターを配置した、岩盤を
掘削できるトンネル掘削機において、 カッターディスクの中心部に、前後に貫通した開口を設
け、 当該開口を通して前方へ穿孔ロッドを延ばすように地質
調査用のボーリングマシンを付属させ、 上記開口の内部または直後部に、上記の穿孔ロッドを相
対回転可能な状態で内側に通してその振れを防止する支
持具を取り付けるとともに、 上記複数のローラカッターのうち上記開口に近い少なく
とも一つについて、軸受部よりもさらにカッターディス
クの半径方向内側に位置する軸端部にブレード部分を形
成した ことを特徴とするトンネル掘削機。1. A rotary cutter disc having a rotary cutter disc on its front face, and a rotary cutter disc mounted on said cutter disc in a radial direction.
A bedrock with multiple roller cutters arranged with its axis centered
In a tunnel excavator that can excavate, an opening that penetrates forward and backward is provided in the center of the cutter disk, and a boring machine for geological investigation is attached to extend the drilling rod forward through the opening, and inside or immediately after the opening In addition, the above-mentioned perforated rod
A support to prevent run-out by passing it inside in a rotatable state
Attach the holding tool and , among the plurality of roller cutters,
For one of them, the cutter disc is
The blade part is formed at the shaft end located radially inside the
A tunnel excavator characterized by having been formed .
ーラカッターにおける当該ブレード部分と、上記支持具
で支持された穿孔ロッドの表面との間隔を、50mm以
上・100mm以下としたことを特徴とする請求項1に
記載のトンネル掘削機。 2. The rotor according to claim 1 , wherein the blade portion is formed at the shaft end.
Blade part in the roller cutter and the support tool
The distance from the surface of the piercing rod supported by
2. The method according to claim 1, wherein the distance is not more than 100 mm.
The tunnel excavator as described.
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---|---|---|---|
JP31917994A JP2945289B2 (en) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | Tunnel excavator |
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---|---|---|---|
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JPH08151891A JPH08151891A (en) | 1996-06-11 |
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