JP3608678B2 - Shield machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法に使用されるシールド掘進機にかかるもので、特に中折れによる曲線掘進が全方向に可能であり、かつ、トンネル構築物の組立作業中においても前胴フレームの前進による同時掘進作業により連続掘進可能なシールド掘進機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シールド工法とは、特に軟弱な土質におけるトンネル掘削を行うにあたって、崩壊、流動しようとする土砂内にトンネル外径よりも多少大きめなシールドフレームを入れ、その内部で崩壊を防ぎながら安全に掘削作業およびトンネル構築材の組立て作業を行い、軟弱土質内に容易にトンネルを構築する工法である。
【0003】
そのトンネルを構築する工法には、一般にシールド掘進機が使用されている。シールド掘進機は、前面にカッタを支持するシールドフレームを、シールドフレーム後方内で組み立てられたセグメントに反力をとってシールドジャッキの伸長により前進させて掘削を行い、セグメントの1リング分掘進が行われたらシールドジャッキを縮小してその後方に新たなセグメントを搬入してトンネルを構築するようにしている。
【0004】
しかしながら、上記従来のシールド掘進機は、セグメントを1リング組み立てては掘進するという間欠掘削となるため、掘削速度を向上することができなかった。
【0005】
このような問題を解決するため、本願出願人は、特願昭63−304675(特開平2−153192)に示すような、セグメントの組み立てと掘削とを同時に行うことができ、しかも、シールドフレームの中折れにより曲線掘進もできるシールド掘進機の提案を行った。
【0006】
図8はこの中折れによる曲線掘進が可能なシールド掘進機を示している。図において、aはシールドフレームで、カッタeを支持する前胴フレームbと、中折れのための中胴フレームcと、セグメントfの組み立てを行う後胴フレームdとに3分割している。前記中胴フレームcは、後胴フレームdの内周に一体に固着した環状のジャッキ取付板oから掘進方向前方に固着した所要長さの中胴案内筒d1 の外側に重合されて、中折れ重合部hを形成している。前胴フレームbは、中胴フレームcの内周に一体に固着した環状の連結板iから掘進方向前方に固着した所要長さの前胴案内筒c1 の外側に重合されて、掘進重合部jを形成している。中胴案内筒d1 は、その外面に中折れ曲面kを有しており、案内突部lを介して中胴フレームcが前記中折れ曲面kに沿って変位(中折れ)できるようになっている。また、中胴案内筒d1 と中胴フレームcとの間および前胴フレームbと前胴案内筒c1 との間にはシールvが介在されている。中胴案内筒d1 の前端は、連結具mにより中胴フレームcの連結板iに対して連結、切り離しが自在であり、これにより中胴フレームcと後胴フレームdは一体に移動したり、個別に単独で移動できるようにしている。前胴案内筒c1 の前端は、連結具nにより前胴フレームbの内側に環状に設けられたジャッキ取付板gに対して連結、切り離しが自在であり、これにより前胴フレームbと中胴フレームcは一体に移動したり、個別に単独で移動できるようにしている。前胴フレームbのジャッキ取付板gと後胴フレームdのジャッキ取付板oとを、推進・中折れ用ジャッキpによりピンq,rを介して折れ曲がり自在に連結している。後胴フレームdのジャッキ取付板oには、セグメントfの前端面にシューsを介して反力を取るようにした推進用ジャッキtが設けてあり、この推進用ジャッキtと前記推進・中折れ用ジャッキpは円周上に交互に配置してある。なお、uは後胴フレームdの後方に配設したテールシールである。
【0007】
そして、直線掘進時は、中胴フレームcと中胴案内筒d1 を一体に連結し、前胴フレームbと前胴案内筒c1 とを切り離した状態において、推進・中折れ用ジャッキpと推進用ジャッキtの伸縮作用により、掘進作業とセグメントfの組み立て作業とを並行して行うことにより連続掘進を行うようにしている。また、曲線施工時は、中胴フレームcと中胴案内筒d1 を切り離し、前胴フレームbと前胴案内筒c1 とを一体に連結した状態において、推進・中折れ用ジャッキpにより前胴フレームbと中胴フレームcに、後胴フレームdに対し中折れ角を与えた後、推進用ジャッキtの伸長による掘進、推進用ジャッキtを縮小することによりセグメントfの組み立てを行って、間欠的な掘進作業により曲線施工を行うようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したシールド掘進機では、特に、前胴フレームを前進しながら中折れを同時に行うことはできず、また、前進や中折れ作業を行う時は、その都度、連結具を接続したり、切り離したりしなければならない。さらに、中折れはV字状に行われるため、中折れ曲面は非球体的となり、高角度中折れなどで問題があった。
【0009】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもので、連続掘進と中折れによる全方向への曲線掘進とを可能にしたシールド掘進機を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願の第1発明のシールド掘進機では、前面にカッタを有する前胴フレームと、前方側を該前胴フレームの内側に前後方向に摺動可能に嵌合した中胴フレームと、前方側を該中胴フレームの内側に、接合面が球面状に摺動可能に嵌合した後胴フレームと、前胴フレームと後胴フレームとの間を折れ曲がり自在に連結する中折れ用ジャッキと、セグメントに反力を取るように後胴フレームに取り付けた推進用ジャッキとを備えたシールド掘進機であって、前記後胴フレームと中胴フレームとは自在接手を介して屈曲可能に連結されており、該自在接手は、円環状のガーダと、上記後胴フレームから前方に突出して設けられ、上記ガーダとガーダ円周上180°離れた位置でピン結合された1対の第1ブラケットと、上記中胴フレームから後方に突出して設けられ、上記後胴フレームに設けられた第1ブラケットとはガーダ円周上90°ずれた位置でピン結合された1対の第2ブラケットとからなるものである。
【0011】
第2の発明では、中折れ用ジャッキは、前胴フレームの推進用としても使用可能である。
【0012】
第3の発明では、自在接手は、円環状のガーダに代えて多角形のガーダを備えているものである。
【0013】
上述した本発明の構造によれば、後胴フレームと中胴フレームとが自在接手を介して屈曲可能に連結されており、直線掘進時はもちろんのこと曲線施工時も中折れ用ジャッキと後胴フレームに取り付けた推進用ジャッキを操作するだけで全方向に屈曲することができる。また、中折れ用ジャッキを推進用にも使用すれば、セグメントなどのトンネル構築物の組立作業を行いながら前胴フレームを前進させて同時に掘進作業を行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図1ないし図4は、本発明の一実施の形態を示すもので、図1は側面断面図,図2は図1の部分拡大図,図3は図1のAーA断面図,図4は中折れジャッキ後端の拡大図,図5は図3のBーB断面図である。図において、1はシールドフレームである。このシールドフレーム1は、前胴フレーム2と、中胴フレーム3と、後胴フレーム4とに3分割されて構成されている。
【0015】
前記前胴フレーム2は、図1に示すように、前面に切羽を掘削するカッタ16を支持している。
【0016】
前記中胴フレーム3は、前方側の前胴案内筒3aを前記前胴フレーム2の内側に嵌合して中胴フレーム3と前胴フレーム2を前後方向に摺動可能にしている。また、前胴フレーム2と前胴案内筒3aとの嵌合部は、図2に示すように、前胴フレーム2の内周面に配設したシール22および前胴案内筒3aの外周面に配設したシール21によりシールされている。
【0017】
前記後胴フレーム4は、エレクタ17を支持し、セグメント9の組み立てを行う。また、後胴フレーム4の前方側の中胴案内筒5を中胴フレーム3の内側に嵌合して摺動可能にしている。中胴フレーム3と中胴案内筒5とが嵌合されている接合面6は、図2に示すように、球面状になっている。すなわち、接合面6は、中胴フレーム3の後方内面に設けた凹状球面6aと中胴案内筒5の外面に設けた凸状球面6bとにより屈曲可能に構成されている。
【0018】
7は中折れ用ジャッキで、図2および図4に示すように、前端は前胴フレーム2に設けられたジャッキ取付部材24の球面座26にピン7aを介して摺動可能に取り付けられている。中折れ用ジャッキ7の前端とピン7aとの嵌合部には遊びをもたせている。後端は後胴フレーム4にピン7bの球面ブッシュ7cを介して摺動可能に枢着されている。8は後胴フレーム4に取り付けた推進用ジャッキで、推進の際、セグメント9に反力を受けるようになっている。これら中折れ用ジャッキ7と推進用ジャッキ8とは、図3に示すように、円周上に交互に配設されている。なお、中折れ用ジャッキ7は、前胴フレーム2の推進用に使用することも可能である。
【0019】
10は自在接手で、中胴案内筒5の内側に位置し、かつ、中胴案内筒5の接合面6の球中心Oに、その円中心が一致するように設けられた円環状のガーダ11と、後胴フレーム4から前方に突出して設けられ、このガーダ11とガーダ円周上180°離れた位置でピン13で結合された2組で1対の第1ブラケット12と、中胴フレーム3から後方に突出して設けられ、後胴フレーム4に設けられた第1ブラケット12とはガーダ円周上にそれぞれ90°ずれた位置でピン15で結合された2組で1対の第2ブラケット14とから構成されている。そして、この自在接手10は、中胴フレーム3と後胴フレーム4との間の前後方向への動きについては拘束しつつ、中胴フレーム3が後胴フレーム4に対して全方向に屈曲可能にしている。なお、Rは球中心Oから凸状球面6bまでの半径である。
【0020】
18は掘削した土砂をアジテータ25により泥水と攪拌して排出する排泥水管であり、19は送泥水管である。なお、20は後胴フレーム4の後端に設けられたテールシールで、後胴フレーム4の内側の周方向に沿ってリング状に組み立てられ、セグメント9との間からの泥水等の侵入を防止している。
【0021】
次に本実施の形態の作用について述べる。
本発明におけるシールド掘進機において、通常の直線掘進を行う時は、まず、中折れ用ジャッキ7を停止する一方、カッタ16で回転掘削するとともに推進ジャッキ8を伸長し、前胴フレーム2,中胴フレーム3および後胴フレーム4を一定姿勢で保持しながら3フレーム共に同速で前進させる。そして、セグメント9の1リング分推進を行うと、前胴フレーム2,中胴フレーム3および後胴フレーム4を停止したままセグメント9の組み立て作業を行う。すなわち、推進用ジャッキ8は前胴フレーム2からの反力を支持するとともにセグメント組み込み個所のジャッキを順次縮小してセグメント組み立て分の間隔を空け、その個所でセグメント9の組み立て作業を行う。
【0022】
次に、セグメント9の1リング分の組み立てが完了すると、カッタ16で回転掘削するとともにセグメント9に前胴フレーム2からの反力を支持しながら推進用ジャッキ8を伸長し、前胴フレーム2,中胴フレーム3および後胴フレーム4を一定姿勢で保持しながら3フレーム共に同速で前進させる。そして、セグメント9の1リング分推進を行うと、再び前胴フレーム2,中胴フレーム3および後胴フレーム4を停止したままセグメント9の組み立て作業を行う。このようにして、これら一連の作業を繰り返しながら連続掘進を行う。
【0023】
また、曲線施工を行う時は、曲線個所で、まず、中胴フレーム3と後胴フレーム4を停止する一方、カッタ16で回転掘削しながら曲線個所の内側と外側で中折れ用ジャッキ7に伸縮差をつけ、前胴フレーム2を前進して掘進を行う。すなわち、推進方向左側に曲がる時は、左側に配設した中折れ用ジャッキ7を適宜制御して縮小する一方、右側に配設した中折れ用ジャッキ7を適宜制御して伸長し、前胴フレーム2を左側に曲げるようにして前進する。なお、これらの作業を行う時は、中折れ用ジャッキ7と推進用ジャッキ8とは、互いに油圧を調整しながら制御することが望ましい。また、他の方向に曲線施工する時は、上記左側に曲がる時と同様にして行う。
【0024】
なお、中折れ用ジャッキ7を前胴フレーム2の推進用に使用する時は、セグメント9の組み立て作業を行っている間も前胴フレーム2をカッタ16で回転掘削し、中折れ用ジャッキ7を伸長して前進を行う。そして、セグメント9の1リング分の組み立てが完了すると、セグメント9に前胴フレーム2からの反力を支持しながら推進用ジャッキ8を伸長する一方、中折れ用ジャッキ7を推進用ジャッキ8の推進力により強制的に縮小するようにして中胴フレーム3および後胴フレーム4を前胴フレーム2に追いつくように前進させる。この間、前胴フレーム2は停止することなくカッタ16で回転掘削しながら前進を続ける。そして、再び中胴フレーム3と後胴フレーム4を停止したままセグメント9の組み立て作業を行う。このようにして、これら一連の作業を繰り返しながら連続掘進を行う。
【0025】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
図6および図7は本発明の他の実施の形態のガーダ11の正面図である。図6および図7では、図3で円環状ガーダ11を設けているのに代えて多角形状の環状ガーダ11aまたは11bを設けている。なお、Oは球中心である。
【0026】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシールド掘進機によれば、全方向への曲線施工が可能であり、しかも、中折れ用ジャッキの操作により直線掘進時も曲線施工時も、連続して掘進作業が可能であり、水止シール性もさらに向上するなど優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシールド掘進機の側面断面図である。
【図2】図1の一部拡大図である。
【図3】図1のAーA断面図である。
【図4】中折れジャッキ後端の一部拡大図である。
【図5】図3のBーB断面図である。
【図6】本発明のシールド掘進機の他の実施の形態のガーダの正面図である。
【図7】本発明のシールド掘進機の他の実施の形態のガーダの正面図である。
【図8】従来のシールド掘進機の側面断面図である。
【符号の説明】
1 シールドフレーム
2 前胴フレーム
3 中胴フレーム
3a 前胴案内筒
4 後胴フレーム
5 中胴案内筒
6 接合面
6a 中胴フレーム内面の凹状球面
6b 中胴案内筒上面の凸状球面
7 中折れ用ジャッキ
7a ピン
7b ピン
7c 球面ブッシュ
8 推進用ジャッキ
9 セグメント
10 自在接手
11 ガーダ
11a ガーダ
11b ガーダ
12 第1ブラケット
13 ピン
14 第2ブラケット
15 ピン
16 カッタ
17 エレクタ
18 排泥水管
19 送泥水管
20 テールシール
21,22,23 シール
24 ジャッキ取付部材
25 アジテータ
26 球面座
O 球中心
R 球中心から凸状球面まての半径[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shield machine used in a shield construction method, and is particularly capable of curved digging in all directions by means of a middle break, and simultaneous digging by advancing the front trunk frame even during assembly work of a tunnel structure. The present invention relates to a shield machine capable of continuous digging by work.
[0002]
[Prior art]
The shield construction method is used for tunnel excavation, especially in soft soils. A shield frame that is slightly larger than the outer diameter of the tunnel is placed in the earth that is going to collapse or flow, and the excavation work can be performed safely while preventing collapse. This is a construction method for building tunnels easily in soft soil by assembling tunnel construction materials.
[0003]
A shield machine is generally used for the construction method of the tunnel. The shield machine advances the shield frame that supports the cutter on the front side against the segment assembled in the rear of the shield frame and advances it by extending the shield jack. When it comes down, the shield jack is reduced and a new segment is carried behind it to build a tunnel.
[0004]
However, since the conventional shield machine is an intermittent excavation in which one segment is assembled and excavated, the excavation speed cannot be improved.
[0005]
In order to solve such a problem, the applicant of the present application can perform assembly and excavation of a segment at the same time as shown in Japanese Patent Application No. 63-304675 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-153192). We proposed a shield machine that can dig a curve by bending it.
[0006]
FIG. 8 shows a shield machine capable of curved digging due to this bending. In the figure, a is a shield frame, which is divided into a front body frame b for supporting a cutter e, a middle body frame c for folding, and a rear body frame d for assembling a segment f. The middle cylinder frame c is superposed on the outer side of the required length of the middle cylinder guide cylinder d1 fixed to the front in the digging direction from an annular jack mounting plate o fixed integrally to the inner periphery of the rear cylinder frame d. A superposition part h is formed. The front barrel frame b is superposed on the outer side of the required length of the front barrel guide cylinder c1 fixed forward in the digging direction from the annular connecting plate i fixed integrally to the inner periphery of the middle barrel frame c, and the digging superposition part j Is forming. The middle cylinder guide tube d1 has a middle curved surface k on its outer surface, and the middle trunk frame c can be displaced (middle folded) along the middle curved surface k via the guide projection l. Yes. Further, seals v are interposed between the middle body guide tube d1 and the middle body frame c and between the front body frame b and the front body guide tube c1. The front end of the middle trunk guide tube d1 can be connected to and disconnected from the coupling plate i of the middle trunk frame c by the coupling tool m, so that the middle trunk frame c and the rear trunk frame d can move together, It can be moved individually. The front end of the front cylinder guide tube c1 can be connected to and disconnected from a jack mounting plate g provided annularly inside the front cylinder frame b by a connector n, whereby the front cylinder frame b and the middle cylinder frame can be disconnected. c can be moved together or individually. A jack mounting plate g of the front barrel frame b and a jack mounting plate o of the rear barrel frame d are connected to each other via pins q and r by a jack for propulsion / folding p. The jack mounting plate o of the rear trunk frame d is provided with a propulsion jack t that takes a reaction force via a shoe s on the front end surface of the segment f, and the propulsion jack t and the propulsion / bending The jacks p are alternately arranged on the circumference. In addition, u is a tail seal disposed behind the rear trunk frame d.
[0007]
During straight excavation, the middle trunk frame c and the middle trunk guide cylinder d1 are integrally connected, and the front trunk frame b and the front trunk guide cylinder c1 are separated from each other, and the propulsion / middle folding jack p and the propulsion Due to the expansion and contraction action of the jack t, continuous excavation is performed by performing excavation work and assembly work of the segment f in parallel. During curve construction, the front trunk frame c and the middle trunk guide cylinder d1 are separated, and the front trunk frame b and the front trunk guide cylinder c1 are integrally connected to each other by the propulsion / middle folding jack p. b and the middle torso frame c are given a bending angle with respect to the rear torso frame d, and then the segment f is assembled by digging by extending the propulsion jack t and reducing the propulsion jack t. Curve construction is performed by a simple excavation work.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the shield machine described above, in particular, it is not possible to simultaneously perform the middle folding while advancing the front trunk frame, and when performing forward and middle folding work, each time a connecting tool is connected, It must be separated. Further, since the middle folding is performed in a V shape, the middle curved surface becomes non-spherical, and there is a problem with high angle middle folding.
[0009]
The present invention is intended to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a shield machine capable of continuous excavation and curved excavation in all directions by bending.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the shield machine according to the first invention of the present application, a front trunk frame having a cutter on the front surface and a middle trunk having a front side slidably fitted in the front trunk frame in the front-rear direction. A frame, a rear trunk frame having a joint surface slidably fitted in a spherical shape with a front side inside the middle trunk frame, and a middle fold that connects the front trunk frame and the rear trunk frame so as to be bent. Shield excavator equipped with a jack for driving and a jack for propulsion attached to the rear torso frame so as to take a reaction force on the segment, wherein the rear torso frame and the middle torso frame can be bent via a universal joint The universal joints are connected to each other by an annular girder and a pair of first girder protruding forward from the rear torso frame and pin-coupled at a position 180 degrees apart from the girder circumference . Bracket and above Provided from the intermediate cylinder frame projects rearwardly from the first bracket provided on the rear body frame is made of a second bracket pair which are pin-connected at a position shifted girder circumferentially 90 ° .
[0011]
In the second invention, the jack for folding may be used for propulsion of the front trunk frame.
[0012]
In the third invention, the universal joint is provided with a polygonal girder instead of the annular girder.
[0013]
According to the above-described structure of the present invention, the rear torso frame and the middle torso frame are connected so as to be able to be bent through a universal joint, and the middle folding jack and the rear torso are used not only during straight excavation but also during curve construction. It can be bent in all directions simply by operating the jack for propulsion attached to the frame. If the jack for folding is also used for propulsion, the front trunk frame can be advanced while the tunnel structure such as a segment is being assembled, and the excavation work can be performed simultaneously.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side sectional view, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. Is an enlarged view of the rear end of the bent jack, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. In the figure,
[0015]
As shown in FIG. 1, the
[0016]
The middle body frame 3 is configured such that a front
[0017]
The
[0018]
2 and 4, the front end of the jack 7 is slidably attached to a
[0019]
[0020]
[0021]
Next, the operation of this embodiment will be described.
In the shield machine according to the present invention, when performing normal straight-line digging, first, the middle folding jack 7 is stopped, while the
[0022]
Next, when the assembly for one ring of the segment 9 is completed, the
[0023]
When performing curved construction, the middle trunk frame 3 and the
[0024]
When the middle folding jack 7 is used to propel the
[0025]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
6 and 7 are front views of a
[0026]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the technical idea described in the claims.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the shield machine of the present invention, it is possible to perform curve construction in all directions, and continuously digging work at the time of straight or curved construction by operating the jack for folding. It is possible to achieve excellent effects such as further improving the water sealing property.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a shield machine according to the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 4 is a partially enlarged view of the rear end of the bent jack.
5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 6 is a front view of a girder according to another embodiment of the shield machine of the present invention.
FIG. 7 is a front view of a girder according to another embodiment of the shield machine of the present invention.
FIG. 8 is a side sectional view of a conventional shield machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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JPH09158669A JPH09158669A (en) | 1997-06-17 |
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