JP3249972B2 - Shield machine - Google Patents

Shield machine

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JP3249972B2
JP3249972B2 JP26327792A JP26327792A JP3249972B2 JP 3249972 B2 JP3249972 B2 JP 3249972B2 JP 26327792 A JP26327792 A JP 26327792A JP 26327792 A JP26327792 A JP 26327792A JP 3249972 B2 JP3249972 B2 JP 3249972B2
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cutters
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徹 杉坂
誠高 西尾
儀徳 塩屋
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数の円形部分が連な
った複合断面形状をもつトンネルを掘削するための、シ
ールド掘進機に関し、詳しくは複数の回転式カッターを
同一切羽面に備えたシールド掘進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 shield machine for excavating a tunnel having a compound cross-sectional shape in which a plurality of circular portions are connected, and more particularly, to a shield machine having a plurality of rotary cutters on the same face. It relates to an excavator.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にシールド掘進機は、土壁の崩壊を
防ぐシールド(楯)と呼ばれる円筒状の筒と、前進のた
めのシールドジャッキ、そしてシールドの前部にあって
地山(切羽)を削るカッターなどを主要部分として構成
されている。
2. Description of the Related Art In general, a shield machine has a cylindrical tube called a shield (shield) for preventing the collapse of an earth wall, a shield jack for advancing, and a ground (face) at the front of the shield. It is composed mainly of a cutter for cutting.

【0003】近年注目を集めている複合断面のシールド
掘進機は、円が二つ以上連なった形の断面をもつシール
ドと複数のカッターとを有するものである。円形部分の
連なった(多連の)トンネルを掘削することができるの
で、複線の鉄道トンネルや、駅・道路などとなる広い空
間を地下に形成する場合に極めて有効である。
A shield excavator having a complex cross section, which has recently attracted attention, has a shield having a cross section in which two or more circles are connected and a plurality of cutters. Since it is possible to excavate a continuous (multiple) tunnel with a circular section, it is extremely effective when a large space such as a double-track railway tunnel or a station or road is formed underground.

【0004】複合断面のシールド掘進機については、す
でに特開昭62−178693号や実開平2−1859
4号の公報に開示されている。それぞれ、カッターの形
状・配置や駆動方式に特徴があるが、いずれも回転式の
カッターのみを複数そなえており、図5(a)・(b)のよ
うな構造を有する。すなわち、たとえば三連式のシール
ド掘進機の場合、回転式カッター10’・20’・3
0’が前後に位置をずらし(図ではカッター20’・3
0’がやや後方にある)、掘削範囲の一部を重複させて
掘進機の前面に並列に配備されている。カッター10’
・20’・30’は、それぞれ多数のカッタービット1
1’・21’・31’を有し、駆動装置(図示せず)に
よっていずれも回転駆動されるので、この掘進機の外形
(つまりシールド2’の形状)と同様に円が三つ連なっ
た断面のトンネルが掘削されることになる。
[0004] Japanese Patent Laid-Open No. 62-178693 and Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 2-1859 have already disclosed a shield section machine having a complex cross section.
No. 4 discloses this. Each is characterized by the shape, arrangement, and drive system of the cutters, but each has only a plurality of rotary cutters and has a structure as shown in FIGS. 5A and 5B. That is, for example, in the case of a triple shield excavator, the rotary cutters 10 ', 20', 3
0 'shifts the position back and forth (in the figure, cutter 20'
0 'is slightly behind), and are arranged in parallel on the front of the excavator, overlapping part of the excavation area. Cutter 10 '
・ 20 ′ ・ 30 ′ are multiple cutter bits 1
1 ′, 21 ′ and 31 ′, all of which are rotationally driven by a driving device (not shown), so that three circles are continuous in the same manner as the outer shape of the excavator (ie, the shape of the shield 2 ′). A tunnel with a cross section will be excavated.

【0005】その他の先行技術として、断面楕円形状の
トンネルを掘削するためのシールド掘進機が特開昭61
−49100号公報に記載されている。この掘進機は、
回転式カッターの周辺に、摺鉢状に傾斜させた固定壁を
設け、この固定壁に多数の高圧水噴射ノズルを設けて、
カッターでは掘削できない箇所を高圧水で掘削しようと
するものである。
[0005] As another prior art, a shield machine for excavating a tunnel having an elliptical cross section has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61 (1986).
-49100. This excavator
Around the rotary cutter, a fixed wall inclined in a mortar shape is provided, and a number of high-pressure water jet nozzles are provided on the fixed wall,
It is intended to excavate areas that cannot be excavated with a cutter using high-pressure water.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5の
ような従来のシールド掘進機では、カッター10’と他
のカッター20’および30’とが前後に位置がずれ、
オーバラップした部分があるために、1)それらのカッタ
ーのとくにオーバラップ部分の上面に大きな開口部が生
じ、地山が崩れやすく、上部地盤がゆるんで地盤沈下を
起こさせるおそれがある。またカッター10’・20’
・30’の先端面が凹凸状に配置されているため、切羽
の安定に欠ける。
However, in the conventional shield machine shown in FIG. 5, the position of the cutter 10 'and the other cutters 20' and 30 'are shifted back and forth.
Due to the overlapped portion, 1) a large opening is formed on the upper surface of those cutters, especially on the overlapped portion, and the ground is easily collapsed, and the upper ground may be loosened to cause land subsidence. Also cutters 10 'and 20'
・ Since the tip surface of 30 ′ is arranged in an uneven shape, the stability of the face is lacking.

【0007】また、カッター10’とカッター20’と
の間およびカッター10’と30’との間に掘削範囲の
重複する部分があるので、2)図5の例で掘削範囲の重複
する部分は、掘進機の最も前方にある中央のカッター1
0’が掘削を受けもつので、左右のカッター20’・3
0’は、掘削面積すなわち仕事量がカッター10’より
も少ないが、それにも拘わらず、カッター20’・3
0’にはカッター10’とほぼ同等の運動の量(速度お
よび距離)が必要である。つまりカッター20’・3
0’においては、仕事量に比較して、駆動装置や軸受・
シール装置などの機械部品の摩耗が多く、動力損失の点
でも好ましくない。3)カッター20’・30’に取り付
けてあるカッタービット21’・31’は、全動作時間
の何割かはカッター10’の後ろにかくれて掘削に寄与
しない。つまり、ビット31を多く配備しても、それが
有効に動作する割合が低い。
[0007] Further, since there are portions where the digging ranges overlap between the cutters 10 'and 20' and between the cutters 10 'and 30', 2) the portions where the digging ranges overlap in the example of FIG. , The foremost central cutter 1 on the excavator
0 'is responsible for excavation, so the left and right cutters 20' and 3
0 'indicates that the excavation area or work is less than that of the cutter 10', but nonetheless,
0 'requires the same amount of motion (speed and distance) as cutter 10'. That is, cutter 20 '/ 3
At 0 ', the drive unit and bearings
The mechanical parts such as the sealing device are often worn, which is not preferable in terms of power loss. 3) The cutter bits 21 'and 31' attached to the cutters 20 'and 30' are hidden behind the cutter 10 'for a part of the total operation time and do not contribute to excavation. That is, even if a large number of bits 31 are provided, the rate at which they operate effectively is low.

【0008】なお、上記のほか、カッター10’・2
0’・30’の各駆動源がいずれもモータ(油圧モータ
または電動機)にほぼ限定され、またカッター10’・
20’・30’間の接触干渉を避けるため図5(b)のよ
うにカッター10’をセンターで支持しなければならな
い■ことから、シールド掘進機における各部のレイア
ウトの自由度が制限されるという不都合もある。
[0008] In addition to the above, the cutter 10'.2
Each of the driving sources 0 'and 30' is almost limited to a motor (hydraulic motor or electric motor), and the cutter 10 '
Since the cutter 10 'must be supported at the center as shown in FIG. 5 (b) in order to avoid contact interference between 20' and 30 ', the degree of freedom in the layout of each part in the shield machine is limited. There are inconveniences.

【0009】また、後者の高圧水噴射ノズルを備えたシ
ールド掘進機の場合、カッターの周辺では固定壁に設け
られた噴射ノズルから高圧水を噴射させて掘削するの
で、その固定壁の前面に土砂が侵入して噴射ノズルを覆
うと、ノズルから高圧水を噴射させても掘削効果が得ら
れにくくなり、最終的に噴射ノズルが閉塞されるおそれ
がある。
Further, in the case of the latter shield excavator having a high-pressure water injection nozzle, high-pressure water is injected from an injection nozzle provided on a fixed wall in the vicinity of the cutter to excavate, so that earth and sand are placed on the front surface of the fixed wall. Penetrates and covers the injection nozzle, it becomes difficult to obtain the excavation effect even when high-pressure water is injected from the nozzle, and the injection nozzle may be finally closed.

【0010】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
掘削能力に優れた複数の回転式カッターを全て同一切羽
面に配置し、カッターの前後の位置ずれをなくすと同時
にカッター間の掘削範囲の重複部分をなくし、この構成
を採用することにより生ずる非掘削域を最小限にし、か
つ非掘削域においても確実に地山を掘削できる、シール
ド掘進機を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above points,
A plurality of rotary cutters with excellent excavation ability are all arranged on the same face, eliminating positional deviation before and after the cutter and eliminating duplication of the excavation range between the cutters. It is an object of the present invention to provide a shield machine capable of minimizing the area and reliably excavating the ground even in a non-excavation area.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のシールド掘進機は、a)複数の円形部分が連
なった複合断面形状をもつトンネルを掘削する、複数の
主体となる回転式カッターを同一切羽面に備えたシール
ド掘進機であって、b)2以上の大型の回転式カッター
相互に突き合わせるように(例えば横に)並べて配置
し、隣接する主カッターの回転周縁間(の上下)に中型
の回転式副カッターをその回転周縁が両側の前記主カッ
ターの回転周縁に突き合わせられるように前記主カッタ
ーと同一切羽面にそれぞれ配置し、 c)隣接する2つの
前記主カッターと前記副カッターの各回転周縁で形成さ
れる非掘削域のほぼ中心位置に、小型の回転式補助カッ
ターをそれぞれ配置し、d)前記補助カッターの側周面に
噴射ノズルを円周方向に間隔をあけて穿設し、前記回転
軸内を通って補助カッターの前記噴射ノズルに連通する
高圧ジェット水の給水路を設け、補助カッターの回転時
に非掘削域で高圧ジェット水を半径方向に噴射させるよ
うにしている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a shield machine according to the present invention comprises: a) a plurality of rotations for excavating a tunnel having a compound cross-sectional shape in which a plurality of circular portions are connected; A shield machine equipped with a rotary cutter on the same face, b) two or more large rotating main cutters arranged side by side (for example, side by side)
Was, medium between the rotational periphery of the adjacent main cutter (up and down)
Of the rotary sub-cutter of which the rotating peripheral edge is
C) are arranged on the same face as the main cutter so as to abut against the rotating edge of the
Formed at each rotating periphery of the main cutter and the sub-cutter.
A small rotary auxiliary bracket is located approximately in the center of the
D) high-pressure jet water that penetrates the peripheral side surface of the auxiliary cutter at intervals in the circumferential direction and that communicates with the injection nozzle of the auxiliary cutter through the rotating shaft. The high-pressure jet water is jetted radially in the non-digging area when the auxiliary cutter rotates.

【0012】また請求項2記載のように、前記補助カッ
ターの後方のチャンバー内で前記補助カッターの回転軸
に撹拌翼を取り付けることができる。
According to a second aspect of the present invention, the auxiliary bracket is provided.
Axis of rotation of the auxiliary cutter in the chamber behind the
Can be fitted with a stirring blade .

【0013】[0013]

【作用】上記の構成を有する本発明のシールド掘進機に
よれば、複数の主体となる回転式カッターおよび回転
式副カッターにより、トンネル断面の大部分が掘削され
る。またそれらの主体となる回転式カッターおよび副
カッターによっては掘削できない区域(非掘削域)は、
その大部分が回転式補助カッターにより掘削される。補
助カッターを含め全てのカッターは、同一切羽面に配置
されているため、地山の切羽のほとんどの部分をカッタ
ーが支持して切羽面が安定し、またカッターの上面の開
口部も、従来のカッターの位置を前後にずらせたシール
ド掘進機に比べてかなり小さくなるので、地山が崩れる
心配がない。しかも、各カッターが360゜の範囲で連
続回転する回転式であるため、掘削能力に優れ高効率の
掘削作業が達成される。
According to the shield machine of the present invention having the above configuration, a plurality of rotary main cutters and a plurality of rotary main cutters are provided.
Most of the tunnel section is excavated by the sub-cutter . The rotary main cutters and secondary becomes their main
Areas that cannot be excavated with a cutter (non-excavation areas)
Most of it is excavated by the rotary auxiliary cutter. All the cutters, including the auxiliary cutters, are arranged on the same face, so that most of the ground face is supported by the cutter and the face is stable. It is much smaller than a shield machine where the cutter position is shifted back and forth, so there is no risk of the ground breaking. In addition, since each cutter is of a rotary type that continuously rotates within a range of 360 °, the excavating ability is excellent and a highly efficient excavating operation is achieved.

【0014】そして、隣接する2つの回転式主カッター
と回転式副カッターの回転周縁間に形成される非掘削域
において、そのほぼ中心位置に配される回転式補助カッ
ターの周囲にわずかに非掘削域が残存するが、この残存
した非掘削域は補助カッターの回転と同時に半径方向に
噴射される高圧ジェット水によって掘削される。とく
に、補助カッターが地山(非掘削域)と接触して回転し
ながら、その側周面の地山との接触部位に高圧ジェット
水が噴射されるので、高圧ジェット水が大きな慣性力
(衝撃力)をもって地山に衝突するために、掘削作用が
有効に働く。
And two adjacent rotary main cutters
In the non-excavation area formed between the rotating peripheral edge of the rotary auxiliary cutter and the rotary auxiliary cutter, a small non-excavation area remains around the rotary auxiliary cutter disposed almost at the center position. It is excavated by high-pressure jet water that is sprayed in the radial direction at the same time as the rotation of the auxiliary cutter. In particular, high-pressure jet water is injected into the contact area with the ground on the side peripheral surface of the auxiliary cutter while rotating in contact with the ground (non-digging area). Excavation works effectively because it collides with the ground with force.

【0015】そのほか、回転軸内を高圧ジェット水の通
路にしたので、チャンバー内に高圧ジェット水の給水管
などを配管する必要がない。
[0015] its complement or, since the inside of the rotation axis in the path of the high-pressure jet water, there is no need to piping such as water supply pipe of the high-pressure jet water into the chamber.

【0016】また請求項2記載のシールド掘進機では、
補助カッターと共通の回転軸に撹拌翼を取り付けたこと
により、共通の駆動装置で補助カッターと撹拌翼とを回
転させることができ、また上記した掘削作用に加えて、
さらに補助カッターの後方のチャンバー内では、撹拌翼
が回転するので、泥水シールド掘進機ではチャンバー内
の泥水が、また泥土圧シールド掘進機では泥土がそれぞ
れ撹拌、流動化されて、カッター(補助カッターを含
む)間の間隙付近の掘削土がチャンバー内に確実に取り
込まれることにより、カッター間の間隙や土砂取り込み
口などの閉塞が防止される。
In the shield machine according to the second aspect,
Agitating blades are mounted on the same rotating shaft as the auxiliary cutter.
By using a common drive, the auxiliary cutter and stirring blade
Can be turned over, and in addition to the digging action described above,
In the chamber behind the auxiliary cutter,
Rotates, so in the mud shield machine
Mud, and mud in the mud pressure shield machine
Is stirred and fluidized, and the cutter (including the auxiliary cutter)
The excavated soil near the gap between
The gap between cutters and sediment capture
Blockage of the mouth and the like is prevented.

【0017】[0017]

【実施例】以下、この発明のシールド掘進機の実施例を
図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a shield machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】まず、図3および図4に、本発明の実施例
であるシールド掘進機1の全体構造について概要を示
す。図3は掘進機1の正面図、図4は図3のA−A断面
図である。
First, FIGS. 3 and 4 show an outline of the entire structure of a shield machine 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a front view of the excavator 1, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【0019】この掘進機1は、二つの大きな円を突き合
わせて横に並べ、それらの円と円の中間の上下に小さな
円をそれぞれ突き合わせて連ならせた断面形状をもつ、
複合断面形状のトンネルを掘削するもので、その断面形
状に対応して図3のように、2機の大型の回転式主カッ
ター10・20が横に並べて配置され、両主カッター1
0・20の間の上下に小型の回転式副カッター30・4
0がそれぞれ配置され、それらの輪郭線に沿って略まゆ
形の断面をもつ筒状のシールド2が設けられている。カ
ッター10・20・30・40は、言うまでもなく地山
を削るもので、それぞれが多数のカッタービット11・
21・31・41を備えている。そしてそれらのカッタ
ー10・20・30の先端面(切羽面)は、図3のよう
に同一面になるように配置されている。また、掘進機1
は、図4のように、バルクヘッド4で前部のチャンバ5
と仕切られたシールド2の内側後部に、シールドジャッ
キ3A・3Bやセグメントエレクター8A・8B、送水
管および排泥管(図示せず)などを備えている。
The excavator 1 has a cross-sectional shape in which two large circles are arranged side by side in a row, and small circles are connected to each other in the middle of the circles.
A tunnel having a complex sectional shape is excavated. Two large rotary main cutters 10 and 20 are arranged side by side as shown in FIG.
Up and down small rotary sub-cutters 30.4 between 0.20
0 are arranged, and a cylindrical shield 2 having a substantially eye-shaped cross section is provided along the contour line. Needless to say, the cutters 10, 20, 30, and 40 are for cutting the ground, and each of them has a large number of cutter bits 11.
21, 31 and 41 are provided. The tip surfaces (faces) of the cutters 10, 20, and 30 are arranged so as to be flush with each other as shown in FIG. In addition, excavator 1
As shown in FIG. 4, the bulkhead 4 has a front chamber 5.
The shield 2 is provided with shield jacks 3A and 3B, segment electors 8A and 8B, a water supply pipe, a drain pipe (not shown), and the like.

【0020】両側の主カッター10・20と上部副カッ
ター30の回転周縁で形成される上部の非掘削域、およ
び主カッター10・20と下部副カッター40の回転周
縁で形成される下部の非掘削域の、各ほぼ中心位置に、
図3に示すように小型の補助カッター50がそれぞれ配
置されている。補助カッター50は、図1および図2に
示すように360°にわたり一定の向きに連続的に回転
する回転式カッターである。
The upper non-excavation area formed by the rotating edges of the main cutters 10 and 20 and the upper sub-cutter 30 on both sides, and the lower non-excavation area formed by the rotating edges of the main cutters 10 and 20 and the lower sub-cutter 40 In each area almost at the center position,
As shown in FIG. 3, small auxiliary cutters 50 are arranged. The auxiliary cutter 50 is a rotary cutter that continuously rotates in a fixed direction over 360 ° as shown in FIGS. 1 and 2.

【0021】次に、図1および図2に、本発明の上記シ
ールド掘進機1の特徴部分の構造を示す。図1は図3の
シールド掘進機の一部(補助カッターおよび周辺)を拡
大して表した概要正面図、図2は図1のX−X線断面図
である。
Next, FIGS. 1 and 2 show the structure of a characteristic portion of the shield machine 1 of the present invention. FIG. 1 is an enlarged schematic front view of a part (the auxiliary cutter and the periphery) of the shield machine shown in FIG. 3, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【0022】図1に示すように、カッター50は、その
回転中心位置から半径方向に設けた4本のサポートビー
ム52に沿ってカッタービット53が装着され、環状の
ドラム51と一体化されている。上下の補助カッター5
0は、それぞれ図2に示すように、バルクヘッド4を貫
通して前方に突出され、軸受装置55およびシール材
(図示せず)を介して回動自在に支承された回転軸56
の前端に一体回転可能に取着されている。回転軸56の
後端部には、減速ギヤ57aが一体回転可能に取着さ
れ、モータ57(駆動装置)の駆動ギヤ57bに噛合さ
れている。モータ57が起動されたとき、ドラム51と
ともにカッター50が回転する。補助カッター50の先
端面も、図2のように上記各カッター10・20・30
・40の先端面に一致させてある。
As shown in FIG. 1, the cutter bit 53 is mounted on the cutter 50 along four support beams 52 provided in the radial direction from the center of rotation, and is integrated with the annular drum 51. . Upper and lower auxiliary cutter 5
As shown in FIG. 2, the rotary shafts 0 protrude forward through the bulkhead 4 and are rotatably supported via a bearing device 55 and a sealing material (not shown).
Is attached to the front end so as to be integrally rotatable. A reduction gear 57a is attached to the rear end of the rotation shaft 56 so as to be integrally rotatable, and is meshed with a drive gear 57b of a motor 57 (drive device). When the motor 57 is started, the cutter 50 rotates together with the drum 51. As shown in FIG. 2, the tip surface of the auxiliary cutter 50 also
・ It is matched with the tip surface of 40.

【0023】回転軸56は中空構造で、その軸芯部にジ
ェット水の給水路(図示せず)が後端から前端まで形成
されている。また、補助カッター50のドラム51の側
周面には、高圧ジェット水の噴射ノズル58が円周方向
に一定の間隔をあけて設けられており、各噴射ノズル5
8と回転軸56の給水路とがドラム51の内部で接続さ
れている。なお、図示は省略するが、回転軸56の給水
路は、ホースおよびスイベルジョイントなどを介してシ
ールド掘進機1内の高圧ジェット水源(図示せず)に接
続されている。
The rotary shaft 56 has a hollow structure, and a jet water supply passage (not shown) is formed in the shaft core from the rear end to the front end. A high-pressure jet water spray nozzle 58 is provided on the peripheral surface of the drum 51 of the auxiliary cutter 50 at a constant interval in the circumferential direction.
8 and the water supply path of the rotating shaft 56 are connected inside the drum 51. Although not shown, the water supply path of the rotating shaft 56 is connected to a high-pressure jet water source (not shown) in the shield machine 1 via a hose, a swivel joint, and the like.

【0024】また回転軸56の周囲には、図1および図
2のように円周方向に等間隔に3枚の撹拌翼60がそれ
ぞれ半径方向に突設され、回転軸56と一体回転する。
それらの撹拌翼60の作用により、泥水式シールド掘進
機1においては、カッター10・20・30・40にて
掘削された土砂が送水管(図示せず)からの水とチャン
バー5内で撹拌・混合されたうえ、排泥管(図示せず)
から排出される。掘削が進むにつれ、エレクター8A・
8Bによりトンネルの内壁面にセグメントaが内張り施
工されるが、掘進機1は、施工したセグメントaの端面
にジャッキ3A・3Bを押し付けることにより推進力を
得て、さらにトンネルの掘削を進める。セグメントa
(図4)とシールド2との間は、シールド2の後端部に
あるグラウトシール2a(図4)によって塞がれてい
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, three stirring blades 60 are provided at equal intervals in the circumferential direction around the rotary shaft 56 so as to protrude in the radial direction, and rotate integrally with the rotary shaft 56.
In the muddy water shield machine 1, the earth and sand excavated by the cutters 10, 20, 30, and 40 are mixed with water from a water pipe (not shown) in the chamber 5 by the action of the stirring blades 60. Mix and drain pipe (not shown)
Is discharged from As the excavation progresses, Erecta 8A
8B, the segment a is lined on the inner wall surface of the tunnel, but the excavator 1 obtains a propulsive force by pressing the jacks 3A and 3B against the end faces of the segment a thus constructed, and further excavates the tunnel. Segment a
The gap between FIG. 4 and the shield 2 is closed by a grout seal 2 a (FIG. 4) at the rear end of the shield 2.

【0025】次に上記した構成からなる実施例のシール
ド掘進機1についてその掘削態様を説明する。
Next, the excavation mode of the shield machine 1 of the embodiment having the above-described configuration will be described.

【0026】図3および図4においてシールド掘進機1
はジャッキ3A・3Bにより、先端部の全てのカッター
10・20・30・40・50が地山に押し付けられた
状態で、それぞれ所定方向に連続して回転し、掘削作業
を行う。とくに本シールド掘進機1の特徴部分である補
助カッター50は、その前面の地山に接触して回転する
カッタービット53(図2)にて掘削するほか、補助カ
ッター50(ドラム51)の側周面の噴射ノズル58か
ら半径方向に噴射される高圧ジェット水流によって、図
1における補助カッター50を中心にしてその周辺に配
置されているカッター10・20・30(40)の回転
周縁との間に残存する非掘削域を掘削する。それらの非
掘削域は、カッターでは掘削されないままカッター10
・20・30(40)間に取り込まれたときにも、それ
ぞれ所定方向に連続回転する4機のカッター10・20
・30(40)・50の側周面の回転力を受けて非掘削
域の土砂が崩壊するか崩壊しやすくなる。これに加えて
補助カッター50の側周面から噴射する高圧ジェット水
流の作用で崩壊するうえ、同時にチャンバー5内で回転
する撹拌翼60の撹拌作用によって、崩壊あるいは崩壊
しやすい状態になった土砂が流動化し、チャンバー5内
に取り込まれることになる。
3 and 4, shield machine 1
With the jacks 3A and 3B, all cutters 10, 20, 30, 40, and 50 at the tip end are continuously rotated in a predetermined direction while being pressed against the ground to perform excavation work. In particular, the auxiliary cutter 50, which is a characteristic part of the shield machine 1, is excavated by a cutter bit 53 (FIG. 2) which rotates in contact with the ground on the front surface thereof, and a side circumference of the auxiliary cutter 50 (drum 51). By the high-pressure jet water jet radially jetted from the jet nozzle 58 on the surface, the auxiliary cutter 50 in FIG. 1 is centered on the rotating edge of the cutters 10, 20, 30 (40) arranged around the auxiliary cutter 50. Excavate the remaining unexcavated area. Those unexcavated areas are left uncut by the cutter 10
4 cutters 10 and 20 that rotate continuously in a predetermined direction even when taken in between 20 and 30 (40)
The earth and sand in the non-excavated area collapses or easily collapses due to the rotational force of the side peripheral surface of 30 (40) and 50. In addition to this, in addition to the collapse by the action of the high-pressure jet water jet sprayed from the side peripheral surface of the auxiliary cutter 50, the sediment that has become collapsed or easily collapsed by the stirring action of the stirring blade 60 rotating in the chamber 5 at the same time. It will be fluidized and taken into the chamber 5.

【0027】ところで、上記実施例のシールド掘進機1
は、例えば地下鉄の駅(ホームの部分と線路の部分)を
掘削する場合に好適な形状にしているが、これに限定す
るものではない。例えば、三つの大きな円を突き合わせ
て横に並べ、それらの円と円の中間の上下に小さな円を
それぞれ突き合わせて連ならせた複合断面形状のトンネ
ルを掘削する場合には、図3に示す主カッター10(2
0)と同一構造の3機の大型の回転式主カッターを横に
並べて配置し、各主カッターの中間の上下に、副カッタ
ー30(40)と同一構造の小型の回転式副カッターを
それぞれ配置したうえ、両側の主カッターと副カッター
の回転周縁で形成される各非掘削域のほぼ中心位置に、
図1および図2に示す補助カッター50と同一構造の補
助カッターを配置すればよい。
The shield machine 1 of the above embodiment
Has a shape suitable for excavating a subway station (a platform portion and a track portion), for example, but is not limited to this. For example, in the case of excavating a tunnel having a complex cross-sectional shape in which three large circles are arranged side by side and small circles above and below the middle of the circles are joined and connected, respectively, as shown in FIG. Cutter 10 (2
Three large rotary main cutters having the same structure as that of 0) are arranged side by side, and small rotary sub-cutters having the same structure as the sub-cutter 30 (40) are arranged above and below the middle of each main cutter. In addition, at the approximate center position of each non-digging area formed by the rotating periphery of the main cutter and sub-cutter on both sides,
An auxiliary cutter having the same structure as the auxiliary cutter 50 shown in FIGS. 1 and 2 may be provided.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
この発明のシールド掘進機は、全てのカッターを回転式
にし且つ切羽面を同一面にして、掘削範囲の重複を避け
たうえで、二つの大きな円が突き合わせられるように隣
接する2つの主カッターとそれらの回転周縁の円と円の
中間に小さな円が突き合わせられるように隣接する副カ
ッターとの各回転周縁間に形成される非掘削域のほぼ中
心位置に、補助カッターを前記他のカッターの切羽面と
同一面になるように配置するとともに、補助カッターか
ら半径方向に高圧ジェット水を噴射させる構成としたか
ら、下記の効果をもたらす。
As is apparent from the above description,
In the shield machine according to the present invention, all the cutters are made rotary and the face faces are made the same, so that the overlapping of the excavation areas is avoided, and the two large circles are adjacent to each other so as to abut each other.
The two main cutters in contact with each other and the circles
Adjacent secondary power so that a small circle is
Almost in the non-digging area formed between each rotating edge with the
Since the auxiliary cutter is arranged at the center position so as to be flush with the face of the other cutter, and high-pressure jet water is jetted from the auxiliary cutter in the radial direction, the following effects are obtained.

【0029】1) 掘削効率が高くて掘削能力に優れ、切
羽面が安定し、カッター上方の地山が崩れにくい。
1) The excavation efficiency is high and the excavation ability is excellent, the face face is stable, and the ground above the cutter is unlikely to collapse.

【0030】2) 補助カッターの周囲の非掘削域が最小
限に抑えられ、しかもその非掘削域においても確実に掘
削される。とくに回転する補助カッターから高圧ジェッ
ト水が噴射されるので、掘削効果が十分に発揮され、ま
た土砂による噴射ノズルの閉塞もない。
2) The non-excavation area around the auxiliary cutter is minimized, and the excavation is ensured even in the non-excavation area. In particular, since high-pressure jet water is jetted from the rotating auxiliary cutter, the excavation effect is sufficiently exhibited, and the jet nozzle is not blocked by earth and sand.

【0031】3) 請求項2記載のシールド掘進機では、
さらにカッター後方のチャンバー(バルクヘッドの内
部)内で撹拌翼を回転させるので、補助カッターの後方
のチャンバー内の泥水や泥土が撹拌され、流動化が促進
されカッター間から掘削土砂がチャンバー内に確実に
取り込まれるから、カッター間を土砂が閉塞することが
ない。
3) In the shield machine according to claim 2,
The chamber behind the cutter (inside the bulkhead)
Since the agitating blades are rotated inside the section , muddy water and mud in the chamber behind the auxiliary cutter are agitated, fluidization is promoted, and the excavated earth and sand is reliably taken into the chamber from between the cutters. Sediment does not block.

【0032】[0032]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例にかかるシールド掘進機の特徴
部分を示す概要正面図で、図3のシールド掘進機の一部
(補助カッターおよび周辺)を拡大して表している。
FIG. 1 is a schematic front view showing a characteristic portion of a shield machine according to an embodiment of the present invention, in which a part (an auxiliary cutter and a periphery) of the shield machine shown in FIG. 3 is enlarged.

【図2】図1のX−X線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【図3】本発明のシールド掘進機の実施例を示す正面図
である。
FIG. 3 is a front view showing an embodiment of the shield machine according to the present invention.

【図4】図3のA−A断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 3;

【図5】従来のシールド掘進機を示す概要図で、図5
(a)は正面図、図5(b)はそのB−B断面図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a conventional shield machine, and FIG.
5A is a front view, and FIG. 5B is a BB cross-sectional view thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールド掘進機 4 バルクヘッド 5 チャンバー 10・20 回転式主カッター 30・40 回転式副カッター 11・21・31・41 カッタービット 50 補助カッター 56 回転軸 58 高圧ジェット水の噴射ノズル 60 撹拌翼 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield excavator 4 Bulkhead 5 Chamber 10 ・ 20 Rotary main cutter 30 ・ 40 Rotary auxiliary cutter 11 ・ 21 ・ 31 ・ 41 Cutter bit 50 Auxiliary cutter 56 Rotation axis 58 High pressure jet water spray nozzle 60 Stirrer blade

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 嘉司 東京都練馬区大泉学園町5丁目29番25号 (72)発明者 園田 徹士 東京都港区北青山2丁目5番8号 株式 会社 間組内 (72)発明者 杉坂 徹 東京都港区北青山2丁目5番8号 株式 会社 間組内 (72)発明者 西尾 誠高 東京都港区北青山2丁目5番8号 株式 会社 間組内 (72)発明者 塩屋 儀徳 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番 1号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 野口 隆 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 平2−35190(JP,A) 特開 昭57−197395(JP,A) 特開 昭62−99597(JP,A) 実開 平3−21496(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/08 E21D 9/10 E21D 9/12 E21D 9/06 301 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Koji Matsumoto, Inventor 5-29-25, Oizumi Gakuencho, Nerima-ku, Tokyo (72) Inventor Tetsushi Sonoda 2-58-8, Kitaaoyama, Minato-ku, Tokyo (72) Inventor Toru Sugizaka 2-5-8 Kita-Aoyama, Minato-ku, Tokyo, Japan (72) Inventor Masataka Nishio 2-5-8 Kita-Aoyama, Minato-ku, Tokyo Intra-magazine, (72) Inventor Yoshitoku Shioya 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Kobe Shipyard (72) Inventor Takashi Noguchi 3-1-1, Higashikawasakicho, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries Stock (56) References JP-A-2-35190 (JP, A) JP-A-57-197395 (JP, A) JP-A-62-99597 (JP, A) JP-A-3-21496 (JP) , U) (58) Investigated field (Int. Cl. 7 , DB name) E21D 9/08 E21D 9/10 E21D 9/12 E21D 9/06 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の円形部分が連なった複合断面形状
をもつトンネルを掘削する、複数の主体となる回転式カ
ッターを同一切羽面に備えたシールド掘進機であって、 2以上の大型の回転式カッターを相互に突き合わせる
ように並べて配置し、隣接する主カッターの回転周縁
に中型の回転式副カッターをその回転周縁が両側の前記
主カッターの回転周縁に突き合わせられるように前記主
カッターと同一切羽面にそれぞれ配置し、 隣接する2つの前記主カッターと前記副カッターの各回
転周縁で形成される非掘削域のほぼ中心位置に、小型の
回転式補助カッターをそれぞれ配置し、 前記補助カッターの側周面に噴射ノズルを円周方向に間
隔をあけて穿設し、前記回転軸内を通って補助カッター
の前記噴射ノズルに連通する高圧ジェット水の給水路を
設け、補助カッターの回転時に非掘削域で高圧ジェット
水を半径方向に噴射させるようにしたことを特徴とする
シールド掘進機。
1. A shield excavator for excavating a tunnel having a complex cross-sectional shape in which a plurality of circular portions are connected and comprising a plurality of main rotary cutters on the same face face, wherein two or more large rotary cutters are provided. Butt the main cutters with each other
Side by side arranged to, between the rotating periphery of the adjacent main cutter
A medium-sized rotary sub-cutter with the rotating periphery on both sides
Each of the main cutter and the sub-cutter is arranged on the same face as the main cutter so as to abut against the rotating periphery of the main cutter.
At the center of the non-excavation area formed by the rolling edge, a small
A high-pressure jet that arranges rotary auxiliary cutters respectively, and pierces injection nozzles on the side peripheral surface of the auxiliary cutter at intervals in the circumferential direction, and communicates with the injection nozzle of the auxiliary cutter through the inside of the rotating shaft. A shield machine wherein a water supply channel is provided and high-pressure jet water is jetted radially in a non-excavation area when the auxiliary cutter rotates.
【請求項2】 前記補助カッターの後方のチャンバー内
で前記補助カッターの回転軸に撹拌翼を取り付ける請求
項1記載のシールド掘進機。
2. In the chamber behind the auxiliary cutter.
The shield machine according to claim 1 , wherein a stirring blade is attached to a rotation shaft of the auxiliary cutter .
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