JP3758722B2

JP3758722B2 - Tunnel excavator

Info

Publication number: JP3758722B2
Application number: JP29875695A
Authority: JP
Inventors: 雄三古賀; 一夫服部; 保徳近藤; 貴人吉田
Original assignee: Shimizu Corp; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Shimizu Corp; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2015-11-16
Also published as: JPH09144479A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを掘削するときに用いるシールド型のトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルを掘削するために、シールドシェルを有したシールド型のトンネル掘削機が多用されている。
周知のようにこのようなトンネル掘削機は、その外殻をなす円筒状のシールドシェルと、地山を掘削するためのカッタを備えた円盤状のカッタヘッドと、カッタヘッドを回転駆動させるヘッド駆動機構と、掘削機を掘進させるための推進機構とが備えられた構成となっている。
そして、ヘッド駆動機構でカッタヘッドを回転駆動させつつ、推進機構で掘削機を掘進させることによって、地山を掘削してトンネルを掘進していくようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のトンネル掘削機には、以下のような問題が存在する。
所定長のトンネルを掘削した後、トンネルの到達点が地上であり、かつ地上に作業スペースが確保できる場合には、掘削に用いたトンネル掘削機を回収し、これを他の工事に転用することができる。
【０００４】
ところが、トンネルの到達点が地下である場合には、ここにトンネル掘削機解体・搬出用の立坑を設けなければトンネル掘削機を回収することはできない。このため、立坑を掘削するための費用、トンネル掘削機の償却費（トンネル掘削完了後の掘削機の価値）とを比較し、立坑の掘削費用の方が高くつく場合には、トンネル掘削機が十分に転用可能であってもこれを地中に埋め殺しにしてしまっていたのが現状である。
当然のことながら、このように十分に転用可能であるトンネル掘削機を埋め殺しにしてしまえば、マシンコストが割高となり、これがトンネルの掘削コスト全体にも影響を及ぼすことになる。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、掘削完了後のトンネルからの回収を可能とし、トンネルの掘削コストの低減を図ることのできるトンネル掘削機を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、地山を掘削するカッタを備えたカッタヘッドと、該カッタヘッドの後方側に設けられてトンネル掘削機の外殻をなす円筒状のシールドシェルと、該シールドシェルの内方に備えられて前記カッタヘッドを回転駆動させるヘッド駆動機構と、該トンネル掘削機を推進させるための推進機構とを備えてなり、前記カッタヘッドと、前記ヘッド駆動機構と、前記シールドシェルとがそれぞれに分割可能な構成とされ、かつ、前記カッタヘッドとシールドシェルが、それぞれ、さらに複数のブロックに分割可能とされて、該トンネル掘削機で掘削するトンネル坑内にて分割・解体・搬出可能とされているトンネル掘削機であって、前記シールドシェルがその周方向に複数のブロックに分割可能とされ、かつ少なくとも一つの前記ブロックの周方向寸法が掘進方向前方から後方に向けて漸次広がるよう、略テーパ状に形成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のトンネル掘削機において、少なくとも一つの前記ブロックが、その両側に位置する他のブロックとの分割面を前記シールドシェルの外周側から内周側に向けて漸次広がるよう形成した構成とされていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル掘削機の実施の形態の一例を、図１ないし図８を参照して説明する。
【００１０】
図１に示すように、トンネル掘削機１には、その前部にフロントボディ１ａが備えられている。
フロントボディ１ａは、その外殻が円筒状のシールドシェル２によって形成されており、その前方（図中左方）には、地山を掘削するため多数のローラカッタ（カッタ）３ａを備えた円盤状のカッタヘッド３が配設されている。
【００１１】
シールドシェル２内には、カッタヘッド３側からの掘削土の流入を防ぐ円板状のバルクヘッド４が、該シールドシェル２の内周面に設けられた環状フレーム２ａに取り付けられている。このバルクヘッド４には、軸受５が設けられており、カッタヘッド３がこの軸受５に回動自在に支持されている。また、カッタヘッド３を回転駆動させるためのヘッド駆動ユニット（ヘッド駆動機構）６がバルクヘッド４の後方側に設けられている。さらに、バルクヘッド４の前面側にはカッタチャンバ７が設けられている。
【００１２】
図２に示すように、シールドシェル２には、その上下および両側方にフロントグリッパ１０が設けられている。各フロントグリッパ１０は、断面円弧状のシュー１０ａが備えられ、このシュー１０ａを図示しないグリッパジャッキでシールドシェル２の径方向に進退させる構造とされている。
また、図１に示したように、シールドシェル２には、その下部に一対のフロントサポート１１が設けられている。このフロントサポート１１は、接地用シュー１１ａをジャッキ１１ｂで下方に張り出させる構造となっている。
【００１３】
シールドシェル２内には、該トンネル掘削機１を推進させるためのシールドジャッキ（推進機構）１４、１４、…が、円周方向に所定間隔ごとに配置されている。各シールドジャッキ１４は、その前端が環状フレーム２ａに固定されており、シールドシェル２の軸線方向に伸縮駆動されるようになっている。
【００１４】
また、バルクヘッド４の後面側には、メインビーム１５が一体に取り付けられている。このメインビーム１５は、中空構造のシールドシェル２の軸線方向に沿って後方に延在し、後方にいくにしたがい漸次断面寸法が縮小するよう形成されている。
そして、ベルトコンベヤ１６が、カッタチャンバ７からバルクヘッド４の中央部に形成された開口部（図示なし）およびメインビーム１５内を通って後方に延設されている。
【００１５】
メインビーム１５の前部１５Ａの後端部には、ライナー等の反力部材を組み立てるエレクタ１７が、シールドシェル２の後方に露呈して設けられている。このエレクタ１７は、メインビーム１５の外周側に取り付けられた環状のガイドレール１７ａに沿って回転自在に設けられている。さらにエレクタ１７には、地山手当用の吹付ノズル１８が備えられている。
【００１６】
メインビーム１５の後部１５Ｃには、メイングリッパ１９のグリッパボディ１９ａが前後方向に摺動自在に配設されている。このグリッパボディ１９ａには、その両側に図示しないグリッパシューが備えられており、これらのグリッパシューは、側方に向けて進退させることによってトンネルＴの坑壁に押しつけ可能な構成とされている。
【００１７】
そして、前記メインビーム１５の前部１５Ａの後端部と、グリッパボディ１９ａとの間には、スラストジャッキ（推進機構）２０、２０、…が配設されている。各スラストジャッキ２０は、その前端部がメインビーム１５の前部１５Ａに鉛直方向に延在する連結ピン２１を介して枢支連結されており、これによってスラストジャッキ２０の後端側がメインビーム１５から離間する方向に回転可能な構成となっている。
さらに、メインビーム１５の後部１５Ｃの後端部には、リヤサポート２２が設けられており、接地用シュー２２ａをジャッキ２２ｂで鉛直下方に向けて進退させる構成となっている。
【００１８】
このような構成のトンネル掘削機１は、以下のようにして複数のブロックに分割可能な構成とされている。
まず、図３に示すように、シールドシェル２からカッタヘッド３が取り外せるようになっている。また、シールドシェル２の環状フレーム２ａからバルクヘッド４が取り外せるようになっている。このときバルクヘッド４には、軸受５やヘッド駆動ユニット６が一体に取り付けられたままの状態となる。
【００１９】
図４に示すように、シールドシェル２は、周方向に複数のブロックに分割できるよう、例えば、下部２Ａ（他のブロック）と、側部２Ｂ，２Ｃ（他のブロック）と、上部２Ｄ（一のブロック）とにユニット化されている。
下部２Ａと、その両側の側部２Ｂ、２Ｃとの分割面Ｓ１、Ｓ２は、シールドシェル２の軸線から放射方向に延びる線に沿って形成されている。
また、上部２Ｄとその両側の側部２Ｂ、２Ｃとの分割面Ｓ３、Ｓ４は、上部２Ｄの周方向寸法がシールドシェル２の外周側から内周側に向けて漸次大きくなるよう、いわばテーパ状に形成されている。
【００２０】
また、図５に示すように、カッタヘッド３は、中央部に位置して後方に向けて開閉自在とされた略矩形の開閉部２３と、該開閉部２３の外周側に位置する外周部２４とから構成されている。そして、外周部２４は、上部２４Ａと下部２４Ｂとに分割可能とされている。
このようにしてカッタヘッド３は、例えば３つのブロックに分割できるようになっており、ヒンジあるいはボルト・ナット等を外すことによって解体可能とされている。
【００２１】
さらに、図６に示すように、バルクヘッド４からメインビーム１５が取り外し可能となっており、このメインビーム１５は、さらに前部１５Ａと、中間部１５Ｂと、後部１５Ｃとに分割可能となっている。
【００２２】
なお、上記取り外し可能に連結されている各部分は、例えばボルト・ナット等の連結部材によって、掘削したトンネルＴの坑内で容易に取り外し作業が行えるよう連結されている。
【００２３】
次に、上記構成からなるトンネル掘削機１でトンネルＴを掘削する方法について説明する。
トンネル掘削機１では、基本的には通常のシールド式のトンネル掘削機と同様、カッタヘッド３をヘッド駆動ユニット６で回転駆動させつつ、フロントボディ１ａを推進させてトンネルＴを掘進していく。
【００２４】
このとき、掘削すべき地盤が例えば岩盤等の硬質地盤である場合には、フロントボディ１ａを推進させる推進機構として、メイングリッパ１９とスラストジャッキ２０とを用いる。これには、メイングリッパ１９のグリッパシュー（図示なし）を坑壁に押し当てることによってグリッパボディ１９ａをトンネルＴの坑壁に固定した状態で、スラストジャッキ２０を伸長させることによって、フロントボディ１ａが推進するようになっている。このとき、メインビーム１５は、グリッパボディ１９ａの内側を摺動する。
このようにしてフロントボディ１ａを推進させつつカッタヘッド３で地山を掘削することによりトンネルＴを所定距離掘進した後には、まず、フロントグリッパ１０、１０、…のグリッパシュー１０ａを坑壁に押し当ててフロントボディ１ａを固定するとともに、リヤサポート２２を伸長してメインビーム１５の後端側を支持する。次いで、メイングリッパ１９のグリッパシュー（図示なし）を引き込んだ後、スラストジャッキ２０を収縮させてグリッパボディ１９ａをメインビーム１５に沿って引き寄せて元の状態に戻す。この後は、上記動作を繰り返してトンネルＴを掘進していくようにする。
【００２５】
また、掘削すべき地盤が例えば軟弱地盤である場合には、フロントボディ１ａを推進させる推進機構として、シールドジャッキ１４を用いる。
これには、メイングリッパ１９およびフロントグリッパ１０を収縮して引き込んだ状態で、エレクタ１７でトンネルＴの坑壁の内面に沿ってライナー等の反力部材２５を組み立て、この反力部材２５にシールドジャッキ１４の後端を押し当てて伸長させることによって、この反力部材２５に反力を得てフロントボディ１ａを推進させる。
このようにして、カッタヘッド３で地山を掘削しつつその後方で反力部材２５を組み立て、シールドジャッキ１４でフロントボディ１ａを推進させることによって、トンネルＴを掘進していくようにする。
このとき、シールドシェル２の長さが通常の掘削機よりも短いため、切羽の近傍で反力部材２５を組み立てて地山を覆工することができるので、地山の崩落をより効果的に防止することができる。
【００２６】
このようにして、トンネル掘削機１でトンネルＴを掘進していき、所定長のトンネルＴが構築された後に、一例として、以下のようにしてトンネル掘削機１を回収・撤去する。
これにはまず、メインビーム１５からスラストジャッキ２０を取り外した後、メインビームの後部１５Ｃ、中間部１５Ｂ、前部１５Ａを順次取り外し、これらを掘削したトンネルＴの後方から地上に搬出する。
【００２７】
続いて、シールドシェル２の環状フレーム２ａから、ヘッド駆動ユニット６が取り付けられているバルクヘッド４を取り外し、これを搬出する。
次に、図４（ａ）に示したように、シールドシェル２の上部２Ｄを、内方に引き込むようにして取り外す。続いて、図４（ｂ）および（ｃ）に示したように、シールドシェル２の両側部２Ｂ、２Ｃ、下部２Ａを順次取り外し、これらを搬出する。
【００２８】
最後に、カッタヘッド３を解体して搬出する。これには、まず、図５（ｂ）に示したように、開閉部２３を外周部２４から取り外して後方に引き込んだ後、図５（ｃ）に示したように、外周部２４を上部２４Ａと下部２４Ｂとに分割して後方に解体搬出する。
【００２９】
このようにして解体搬出したトンネル掘削機１は、他のトンネル掘削現場に搬送して再び組み立てることによって転用することができる。
【００３０】
上述したトンネル掘削機１では、カッタヘッド３と、シールドシェル２と、ヘッド駆動ユニット６が取り付けられているバルクヘッド４と、メインビーム１５とが分割可能な構成とされている。また、シールドシェル２が下部２Ａ、側部２Ｂ、２Ｃ、上部２Ｄに分割可能とされ、上部２Ｄの両側の分割面Ｓ３、Ｓ４が、外周側から内周側に向けて漸次広がるよう形成された構成となっている。さらに、カッタヘッド３が開閉部２３と外周部２４とに分割可能とされ、加えて外周部２４が上部２４Ａと下部２４Ｂとに分割可能とされている。
これにより、トンネルＴを掘削した後に、このトンネル掘削機１をカッタヘッド３と、シールドシェル２と、バルクヘッド４と、メインビーム１５とに解体し、掘削したトンネルＴの坑内を通して地上に搬出することができる。このとき、シールドシェル２については、上部２Ｄをシールドシェル２の径方向内方に引き込むようにして取り外した後、両側部２Ｂ、２Ｃ、下部２Ａを取り外すことによって、トンネルＴを拡幅することなく坑内で分割・解体・搬出することができる。また、カッタヘッド３についても、開閉部２３を取り外して後方に引き込んだ後、外周部２４を上部２４Ａと下部２４Ｂとに分割し、それぞれを後方に搬出することによって、トンネルＴの坑内でカッタヘッド３を分割・解体・搬出することができる。
このようにして、トンネルＴの到達点が地下である場合にも、解体・搬出用の立坑を設けることなく、またトンネルＴを拡幅することなくトンネル掘削機１を回収・搬出することができ、したがって、搬出したトンネル掘削機１を他のトンネル掘削現場に転用することが可能となる。これにより、マシンコストを抑えて、トンネルＴの掘削コスト全体を削減することができる。
【００３１】
また、トンネル掘削機１は、硬質地盤用の推進機構としてメイングリッパ１９とスラストジャッキ２０とを備え、軟弱地盤用の推進機構としてシールドジャッキ１４を備えた構成とされている。このようにして二種類の推進機構を備えたトンネル掘削機１は硬質地盤にも軟弱地盤にも対応した汎用性の高いものとなり、様々な掘削現場に容易に転用することができる。
【００３２】
次に、シールドシェルの分割構造の他の例を示す。
図７に示すように、シールドシェル３０は、上部３０Ａと、その両側の側部３０Ｂ、３０Ｃとの、例えば３つのブロックに分割可能な構成とされている。そして、上部３０Ａは、その周方向寸法が、カッタヘッド３側（前方）から後方に向けて漸次広がるよう略テーパ状に形成されている。
これにより、このシールドシェル３０を解体するときには、まず、上部３０Ａと、その両側の側部３０Ｂ、３０Ｃとを分割し、上部３０Ａを掘進方向後方に向けて引き出して取り外せば、側部３０Ｂ、３０Ｃを順次取り外すことができる。このようにして、トンネルＴを拡幅することなく、シールドシェル３０をトンネル坑内でその掘進方向後方に向けて分割・解体・搬出することができるので、このような構成のシールドシェル３０を備えたトンネル掘削機においても、上記と同様にトンネルの掘削コストを抑えることができる。
【００３３】
次に、シールドシェルの分割構造のさらに他の例を示す。
また、図８に示すシールドシェル４０は、上部４０Ａと、その両側の側部４０Ｂ、４０Ｃとの、例えば３つのブロックに分割可能な構成とされている。そして、側部４０Ｂ、４０Ｃは、それぞれ、その周方向寸法が、カッタヘッド３側（前方）から後方に向けて漸次広がるよう略テーパ状に形成されている。
これにより、このシールドシェル４０を解体するときには、まず、上部４０Ａと、その両側の側部４０Ｂ、４０Ｃとを分割した後、側部４０Ｂまたは４０Ｃのいずれか一方を掘進方向後方に向けて引き出して取り外せば、側部４０Ｂ、４０Ｃの他方および上部４０Ａを順次取り外すことができる。
これにより、トンネルＴを拡幅することなく、シールドシェ４０をトンネル坑内でその掘進方向後方に向けて分割・解体・搬出することができるので、このような構成のシールドシェル３０を備えたトンネル掘削機においても、上記と同様にトンネルの掘削コストを抑えることができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態において、トンネル掘削機１の全体構成については、上記のものに限定するものではなく、周知の各種シールド式トンネル掘削機においても、カッタヘッドと、シールドシェルと、ヘッド駆動機構とを分割可能な構成とし、さらにカッタヘッドとシールドシェルとをそれぞれ複数のブロックに分割可能として、トンネルの坑内でその径方向内方または掘進方向後方に解体搬出可能な構成とすることによって、同様の効果を奏することが可能である。このとき、上記カッタヘッドとシールドシェルとヘッド駆動機構以外の構成については、適宜分割可能な構成としておけばよいのは言うまでもない。
また、シールドシェル２、カッタヘッド３については、複数のブロックに分割可能であれば、その分割数について、上記実施の形態に限定するものではない。
加えて、シールドシェル２、カッタヘッド３等を解体するに際しては、トンネル掘削機１を後退させることができる場合には、その前方に形成された空間内において、シールドシェル２、カッタヘッド３を構成する各ブロックを前方に引き出して分割・解体し、それぞれを後方に搬出するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るトンネル掘削機によれば、カッタヘッドと、シールドシェルと、ヘッド駆動機構とを分割可能とし、かつ、カッタヘッドとシールドシェルをそれぞれさらに複数のブロックに分割可能として、トンネル坑内にて分割・解体・搬出可能とした構成となっている。これにより、トンネルを掘削した後に、トンネル掘削機をトンネル坑内にてカッタヘッドとシールドシェルとヘッド駆動機構とに分割し、さらにカッタヘッドとシールドシェルとを複数のブロックに分割・解体し、これを掘削したトンネル坑内を通して地上に搬出することができる。したがって、トンネルの到達点が地下である場合にも、トンネル掘削機解体・搬出用の立坑を設けることなくトンネル掘削機を回収することができ、搬出したトンネル掘削機を他のトンネル掘削現場に転用することが可能となる。これにより、マシンコストを抑えて、トンネルの掘削コスト全体を削減することができる。
また、請求項１に係るトンネル掘削機によれば、シールドシェルを周方向に複数のブロックに分割可能とし、かつ少なくとも一つの前記ブロックを、その周方向寸法が掘進方向前方から後方に向けて漸次広がるよう、略テーパ状に形成する構成とした。これにより、前記一つのブロックを後方に向けて引き出して取り外せば、他のブロックを順次取り外すことができる。このようにしてトンネルを拡幅することなくシールドシェルをトンネル坑内でその掘進方向に向けて分割・解体・搬出することができるので、この点においてもトンネルの掘削コストを抑えることができる。
【００３６】
請求項２に係るトンネル掘削機によれば、少なくとも一つの前記ブロックを、その両側に位置する他のブロックとの分割面が前記シールドシェルの外周側から内周側に向けて漸次広がるよう形成する構成とした。これにより、前記一つのブロックをシールドシェルの内方に引き込んで取り外せば、他のブロックを順次取り外すことができる。このようにしてトンネルを拡幅することなくシールドシェルをトンネル坑内でその径方向内方に向けて分割・解体・搬出するすることができるので、この点においてもトンネルの掘削コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル掘削機の一例を示す側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】前記トンネル掘削機を分割した状態を示す図である。
【図４】同トンネル掘削機のシールドシェルを分割した状態を示す図である。
【図５】同トンネル掘削機のカッタヘッドの分割構造の一例を示す正面図である。
【図６】同トンネル掘削機のヘッド駆動ユニットとメインビームとを分割した状態を示す図である。
【図７】前記シールドシェルの分割構造の他の一例を示す平面図および側面図である。
【図８】前記シールドシェルの分割構造のさらに他の一例を示す平面図および側面図である。
【符号の説明】
１トンネル掘削機
２シールドシェル
２Ａ下部（他のブロック）
２Ｂ、２Ｃ側部（他のブロック）
２Ｄ上部（一のブロック）
３カッタヘッド
３ａローラカッタ（カッタ）
６ヘッド駆動ユニット（ヘッド駆動機構）
１４シールドジャッキ（推進機構）
２０スラストジャッキ（推進機構）
Ｓ３、Ｓ４分割面
Ｔトンネル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shield type tunnel excavator used when excavating a tunnel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to excavate a tunnel, a shield-type tunnel excavator having a shield shell is frequently used.
As is well known, such a tunnel excavator has a cylindrical shield shell that forms an outer shell thereof, a disc-shaped cutter head having a cutter for excavating natural ground, and a head drive that rotationally drives the cutter head. The structure includes a mechanism and a propulsion mechanism for excavating the excavator.
The excavator is excavated by the propulsion mechanism while the cutter head is driven to rotate by the head drive mechanism, thereby excavating the natural ground and excavating the tunnel.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional tunnel excavator as described above has the following problems.
After excavating a predetermined length of tunnel, if the tunnel arrival point is on the ground and the work space can be secured on the ground, collect the tunnel excavator used for excavation and divert it to other construction. Can do.
[0004]
However, when the tunnel arrival point is underground, the tunnel excavator cannot be recovered unless a tunnel for dismantling / unloading the tunnel excavator is provided here. Therefore, if the cost of excavating the shaft and the depreciation cost of the tunnel excavator (the value of the excavator after completion of the tunnel excavation) are compared, Even if it can be diverted enough, it has been buried in the ground.
Naturally, if a tunnel excavator that can be diverted in this way is buried, the machine cost becomes high, and this also affects the entire tunnel excavation cost.
[0005]
The present invention has been made in consideration of the above points, and it is an object of the present invention to provide a tunnel excavator that enables recovery from a tunnel after excavation is completed and can reduce the excavation cost of the tunnel. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a cutter head having a cutter for excavating natural ground, a cylindrical shield shell provided on the rear side of the cutter head and forming an outer shell of a tunnel excavator, A head drive mechanism that is provided inward and that rotationally drives the cutter head; and a propulsion mechanism that propels the tunnel excavator, the cutter head, the head drive mechanism, and the shield shell, There is a split configurable respectively, and the cutter head and the shield shell, respectively, are capable further divided into a plurality of blocks, splitting and demolition possible out in tunnel underground drilling with the tunnel boring machine a tunneling machine which is a, the shield shell is dividable into a plurality of blocks in the circumferential direction, and at least one of the previous As the circumferential dimension of the block is widened gradually toward the rear from the excavation forward, it is characterized in that it is formed in a substantially tapered shape.
[0007]
The invention according to claim 2, in claim 1, wherein the tunnel boring machine, one of the blocks even without less is the inner circumferential side split face of the other block positioned on both sides from the outer side of the shield shell It is characterized by being formed so as to gradually spread toward the surface.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of a tunnel excavator according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0010]
As shown in FIG. 1, the tunnel excavator 1 is provided with a front body 1a at the front thereof.
The front body 1a has an outer shell formed by a cylindrical shield shell 2, and a disk provided with a large number of roller cutters (cutters) 3a in front of it (to the left in the figure) for excavating natural ground. A shaped cutter head 3 is provided.
[0011]
In the shield shell 2, a disk-shaped bulkhead 4 that prevents inflow of excavated soil from the cutter head 3 side is attached to an annular frame 2 a provided on the inner peripheral surface of the shield shell 2. The bulkhead 4 is provided with a bearing 5, and the cutter head 3 is rotatably supported by the bearing 5. A head drive unit (head drive mechanism) 6 for rotating the cutter head 3 is provided on the rear side of the bulkhead 4. Further, a cutter chamber 7 is provided on the front side of the bulkhead 4.
[0012]
As shown in FIG. 2, the shield shell 2 is provided with front grippers 10 on the upper and lower sides and on both sides thereof. Each front gripper 10 is provided with a shoe 10a having an arcuate cross section, and the shoe 10a is configured to advance and retract in the radial direction of the shield shell 2 by a gripper jack (not shown).
Further, as shown in FIG. 1, the shield shell 2 is provided with a pair of front supports 11 at the lower part thereof. The front support 11 has a structure in which a grounding shoe 11a is projected downward by a jack 11b.
[0013]
In the shield shell 2, shield jacks (propulsion mechanisms) 14, 14,... For propelling the tunnel excavator 1 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. Each shield jack 14 has a front end fixed to the annular frame 2 a and is driven to extend and contract in the axial direction of the shield shell 2.
[0014]
A main beam 15 is integrally attached to the rear surface side of the bulkhead 4. The main beam 15 extends rearward along the axial direction of the shield shell 2 having a hollow structure, and is formed so that the cross-sectional dimension gradually decreases as going rearward.
A belt conveyor 16 extends rearward from the cutter chamber 7 through an opening (not shown) formed in the center of the bulkhead 4 and the main beam 15.
[0015]
At the rear end portion of the front portion 15A of the main beam 15, an erector 17 for assembling a reaction force member such as a liner is provided behind the shield shell 2. The erector 17 is rotatably provided along an annular guide rail 17 a attached to the outer peripheral side of the main beam 15. Further, the erector 17 is provided with a spray nozzle 18 for ground mountain allowance.
[0016]
A gripper body 19a of the main gripper 19 is disposed on the rear portion 15C of the main beam 15 so as to be slidable in the front-rear direction. The gripper body 19a is provided with gripper shoes (not shown) on both sides thereof, and these gripper shoes can be pressed against the tunnel wall of the tunnel T by advancing and retreating sideways.
[0017]
Further, thrust jacks (propulsion mechanisms) 20, 20,... Are disposed between the rear end portion of the front portion 15A of the main beam 15 and the gripper body 19a. Each thrust jack 20 is pivotally connected at its front end portion to a front portion 15A of the main beam 15 via a connecting pin 21 extending in the vertical direction, whereby the rear end side of the thrust jack 20 is connected from the main beam 15. It is configured to be rotatable in a separating direction.
Further, a rear support 22 is provided at the rear end portion of the rear portion 15C of the main beam 15, and the grounding shoe 22a is advanced and retracted vertically downward by a jack 22b.
[0018]
The tunnel excavator 1 having such a configuration is configured to be divided into a plurality of blocks as follows.
First, as shown in FIG. 3, the cutter head 3 can be detached from the shield shell 2. Further, the bulkhead 4 can be removed from the annular frame 2 a of the shield shell 2. At this time, the bearing 5 and the head drive unit 6 remain integrally attached to the bulkhead 4.
[0019]
As shown in FIG. 4, the shield shell 2 can be divided into a plurality of blocks in the circumferential direction, for example, a lower portion 2A (another block), side portions 2B and 2C (another block), and an upper portion 2D (one block). Unit).
Dividing surfaces S1 and S2 between the lower portion 2A and the side portions 2B and 2C on both sides thereof are formed along a line extending in the radial direction from the axis of the shield shell 2.
The split surfaces S3 and S4 between the upper part 2D and the side parts 2B and 2C on both sides thereof are so-called tapered so that the circumferential dimension of the upper part 2D gradually increases from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the shield shell 2. Is formed.
[0020]
As shown in FIG. 5, the cutter head 3 includes a substantially rectangular opening / closing portion 23 that is located at the center and can be opened and closed backward, and an outer peripheral portion 24 that is located on the outer peripheral side of the opening / closing portion 23. It consists of and. The outer peripheral portion 24 can be divided into an upper portion 24A and a lower portion 24B.
In this way, the cutter head 3 can be divided into, for example, three blocks, and can be disassembled by removing a hinge or a bolt / nut.
[0021]
Further, as shown in FIG. 6, the main beam 15 can be removed from the bulkhead 4, and the main beam 15 can be further divided into a front portion 15A, an intermediate portion 15B, and a rear portion 15C. Yes.
[0022]
In addition, each part connected so that removal is possible is connected so that it can remove easily in the tunnel of the tunnel T excavated, for example by connection members, such as a volt | bolt and a nut.
[0023]
Next, a method for excavating the tunnel T with the tunnel excavator 1 having the above configuration will be described.
In the tunnel excavator 1, basically, the front body 1a is driven and the tunnel T is dug while the cutter head 3 is rotationally driven by the head drive unit 6 in the same manner as a normal shield type tunnel excavator.
[0024]
At this time, when the ground to be excavated is hard ground such as rock, for example, the main gripper 19 and the thrust jack 20 are used as a propulsion mechanism for propelling the front body 1a. For this purpose, the front body 1a is formed by extending the thrust jack 20 while the gripper body 19a is fixed to the tunnel wall of the tunnel T by pressing a gripper shoe (not shown) of the main gripper 19 against the tunnel wall. It has come to promote. At this time, the main beam 15 slides inside the gripper body 19a.
After the tunnel T has been excavated for a predetermined distance by excavating the natural ground with the cutter head 3 while propelling the front body 1a in this way, first, the gripper shoes 10a of the front grippers 10, 10,. The front body 1a is fixed by contact, and the rear support 22 is extended to support the rear end side of the main beam 15. Next, after pulling in a gripper shoe (not shown) of the main gripper 19, the thrust jack 20 is contracted and the gripper body 19a is pulled along the main beam 15 to return to the original state. Thereafter, the above operation is repeated to dig the tunnel T.
[0025]
Further, when the ground to be excavated is, for example, soft ground, the shield jack 14 is used as a propulsion mechanism for propelling the front body 1a.
To this end, with the main gripper 19 and the front gripper 10 contracted and retracted, a reaction force member 25 such as a liner is assembled along the inner surface of the tunnel wall of the tunnel T by the erector 17, and the reaction force member 25 is shielded. By pushing and extending the rear end of the jack 14, a reaction force is obtained from the reaction force member 25 and the front body 1a is propelled.
In this way, while excavating the natural ground with the cutter head 3, the reaction force member 25 is assembled behind the excavated ground, and the front body 1 a is propelled with the shield jack 14 so that the tunnel T is dug.
At this time, since the length of the shield shell 2 is shorter than that of a normal excavator, the reaction force member 25 can be assembled in the vicinity of the face to cover the natural ground, so that the natural ground collapse can be more effectively performed. Can be prevented.
[0026]
In this way, the tunnel excavator 1 excavates the tunnel T, and after the tunnel T having a predetermined length is constructed, as an example, the tunnel excavator 1 is collected and removed as follows.
First, after removing the thrust jack 20 from the main beam 15, the main beam rear portion 15C, intermediate portion 15B, and front portion 15A are sequentially removed, and these are carried out to the ground from the rear of the excavated tunnel T.
[0027]
Subsequently, the bulkhead 4 to which the head driving unit 6 is attached is removed from the annular frame 2a of the shield shell 2, and this is carried out.
Next, as shown in FIG. 4A, the upper part 2D of the shield shell 2 is removed so as to be drawn inward. Subsequently, as shown in FIGS. 4B and 4C, the side portions 2B and 2C and the lower portion 2A of the shield shell 2 are sequentially removed, and these are carried out.
[0028]
Finally, the cutter head 3 is disassembled and carried out. For this, first, as shown in FIG. 5B, after the opening / closing part 23 is removed from the outer peripheral part 24 and pulled backward, the outer peripheral part 24 is moved to the upper portion 24A as shown in FIG. 5C. And the lower part 24B and disassembled and transported backward.
[0029]
The tunnel excavator 1 thus dismantled and carried out can be diverted by being transported to another tunnel excavation site and reassembled.
[0030]
In the tunnel excavator 1 described above, the cutter head 3, the shield shell 2, the bulkhead 4 to which the head driving unit 6 is attached, and the main beam 15 can be divided. Further, the shield shell 2 can be divided into a lower portion 2A, side portions 2B, 2C, and an upper portion 2D, and split surfaces S3 and S4 on both sides of the upper portion 2D are formed so as to gradually spread from the outer peripheral side toward the inner peripheral side. It has a configuration. Further, the cutter head 3 can be divided into an opening / closing part 23 and an outer peripheral part 24, and the outer peripheral part 24 can be divided into an upper part 24 </ b> A and a lower part 24 </ b> B.
Thereby, after excavating the tunnel T, the tunnel excavator 1 is disassembled into the cutter head 3, the shield shell 2, the bulkhead 4, and the main beam 15, and is carried out to the ground through the tunnel of the excavated tunnel T. be able to. At this time, the shield shell 2 is removed by pulling the upper part 2D inwardly in the radial direction of the shield shell 2, and then removing the both side parts 2B, 2C, and the lower part 2A, thereby expanding the tunnel T without widening the tunnel T. Can be divided, dismantled and carried out. Further, the cutter head 3 is also pulled out backward by removing the opening / closing portion 23, and then the outer peripheral portion 24 is divided into an upper portion 24A and a lower portion 24B, and each of them is carried out rearward, whereby the cutter head is formed inside the tunnel T. 3 can be divided, disassembled and carried out.
Thus, even when the arrival point of the tunnel T is underground, the tunnel excavator 1 can be recovered and carried out without providing a shaft for dismantling and carrying out and without widening the tunnel T. Therefore, the carried out tunnel excavator 1 can be diverted to another tunnel excavation site. Thereby, machine cost can be suppressed and the entire excavation cost of the tunnel T can be reduced.
[0031]
The tunnel excavator 1 includes a main gripper 19 and a thrust jack 20 as a propulsion mechanism for hard ground, and a shield jack 14 as a propulsion mechanism for soft ground. Thus, the tunnel excavator 1 having two types of propulsion mechanisms is highly versatile for both hard and soft ground, and can be easily diverted to various excavation sites.
[0032]
Next, another example of the shield shell division structure will be described.
As shown in FIG. 7, the shield shell 30 is configured to be divided into, for example, three blocks, an upper portion 30A and side portions 30B and 30C on both sides thereof. The upper portion 30A is formed in a substantially tapered shape so that its circumferential dimension gradually widens from the cutter head 3 side (front) toward the rear.
Thus, when disassembling the shield shell 30, first, the upper portion 30A and the side portions 30B and 30C on both sides thereof are divided, and the upper portion 30A is pulled out rearward in the digging direction and removed, the side portions 30B and 30C are removed. Can be removed sequentially. In this way, the shield shell 30 can be divided, disassembled, and carried out in the tunnel mine toward the rear in the direction of excavation without widening the tunnel T. Therefore, the tunnel including the shield shell 30 having such a configuration is provided. In the excavator as well, the excavation cost of the tunnel can be reduced as described above.
[0033]
Next, still another example of the shield shell division structure will be described.
Moreover, the shield shell 40 shown in FIG. 8 is configured to be divided into, for example, three blocks, an upper portion 40A and side portions 40B and 40C on both sides thereof. Each of the side portions 40B and 40C is formed in a substantially tapered shape so that its circumferential dimension gradually widens from the cutter head 3 side (front) toward the rear.
Thereby, when disassembling the shield shell 40, first, after dividing the upper portion 40A and the side portions 40B and 40C on both sides thereof, either one of the side portions 40B or 40C is pulled out rearward in the digging direction. If removed, the other of the side portions 40B and 40C and the upper portion 40A can be sequentially removed.
As a result, the shield shell 40 can be divided, disassembled, and carried out in the tunnel mine toward the rear in the direction of digging without widening the tunnel T. Therefore, the tunnel excavator provided with the shield shell 30 having such a configuration. As in the above, the excavation cost of the tunnel can be suppressed as described above.
[0034]
In the above-described embodiment, the overall configuration of the tunnel excavator 1 is not limited to the above-described one, and the cutter head, the shield shell, and the head drive mechanism can be used in various well-known shielded tunnel excavators. It is possible to divide the cutter head and the shield shell into a plurality of blocks, respectively, and to disassemble and carry out the inside of the tunnel in the radial direction or in the rearward direction of the tunnel. It is possible to achieve the effect. At this time, it is needless to say that the configuration other than the cutter head, the shield shell, and the head driving mechanism may be appropriately divided.
In addition, the shield shell 2 and the cutter head 3 are not limited to the above embodiment as long as they can be divided into a plurality of blocks.
In addition, when disassembling the shield shell 2, the cutter head 3, etc., if the tunnel excavator 1 can be retracted, the shield shell 2, the cutter head 3 are configured in the space formed in front of the tunnel excavator 1. It is also possible to draw out each block to be forwarded, divide and dismantle, and carry out each of them backward.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the tunnel excavator according to claim 1, the cutter head, the shield shell, and the head drive mechanism can be divided, and the cutter head and the shield shell are further divided into a plurality of blocks, respectively. As possible, it can be divided, dismantled and carried out in the tunnel mine. Thus, after excavating the tunnel, the tunnel excavator is divided into a cutter head, a shield shell, and a head drive mechanism in the tunnel mine, and further, the cutter head and the shield shell are divided and disassembled into a plurality of blocks. It can be carried to the ground through the excavated tunnel tunnel. Therefore, even when the tunnel arrival point is underground, the tunnel excavator can be recovered without providing a shaft for dismantling and carrying out the tunnel excavator, and the removed tunnel excavator can be diverted to other tunnel excavation sites. It becomes possible to do. Thereby, the machine cost can be suppressed and the entire excavation cost of the tunnel can be reduced.
Further, according to the tunnel excavator according to claim 1, the shield shell can be divided into a plurality of blocks in the circumferential direction, and at least one of the blocks is gradually increased from the front to the rear in the circumferential direction. It was set as the structure formed in substantially taper shape so that it may spread. Thereby, if the said one block is pulled back and removed, another block can be removed sequentially. In this way, the shield shell can be divided, disassembled, and carried out in the tunnel tunnel without expanding the tunnel, so that the tunnel excavation cost can also be suppressed in this respect.
[0036]
According to tunnel boring machine according to claim 2, one of the blocks, as divided surface of the other block positioned on both sides is widened gradually toward the outer side of the shield shell even without least It was set as the structure to form. As a result, if the one block is pulled inward and removed from the shield shell, the other blocks can be sequentially removed. In this way, the shield shell can be divided, disassembled, and carried out inward in the radial direction in the tunnel mine without expanding the tunnel, so that the excavation cost of the tunnel can also be suppressed in this respect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of a tunnel excavator according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a state where the tunnel excavator is divided.
FIG. 4 is a view showing a state where a shield shell of the tunnel excavator is divided.
FIG. 5 is a front view showing an example of a divided structure of a cutter head of the tunnel excavator.
FIG. 6 is a view showing a state where the head drive unit and the main beam of the tunnel excavator are divided.
FIGS. 7A and 7B are a plan view and a side view showing another example of the divided structure of the shield shell. FIGS.
FIGS. 8A and 8B are a plan view and a side view showing still another example of the shield shell division structure. FIGS.
[Explanation of symbols]
1 Tunnel excavator 2 Shield shell 2A Lower part (other blocks)
2B, 2C side (other blocks)
2D top (one block)
3 Cutter head 3a Roller cutter (cutter)
6 Head drive unit (head drive mechanism)
14 Shield jack (propulsion mechanism)
20 Thrust jack (propulsion mechanism)
S3, S4 Split surface T Tunnel

Claims

A cutter head provided with a cutter for excavating natural ground; a cylindrical shield shell provided on the rear side of the cutter head to form an outer shell of a tunnel excavator; and the cutter provided inward of the shield shell A head drive mechanism for rotating the head, and a propulsion mechanism for propelling the tunnel excavator,
Said cutter head, said head driving mechanism, and the shield shell is the split configurable respectively, and the cutter head and the shield shell, respectively, are capable further divided into a plurality of blocks, said tunnel A tunnel excavator that can be divided, dismantled and carried out in a tunnel mine excavated with an excavator,
The shield shell can be divided into a plurality of blocks in the circumferential direction, and the circumferential dimension of at least one of the blocks is formed in a substantially tapered shape so as to gradually spread from the front to the rear in the excavation direction. Features a tunnel excavator.

According to claim 1, wherein the tunnel boring machine, one of the blocks even without less is formed so as to spread gradually the divided surface of the other block positioned on both sides toward the outer side of the shield shell A tunnel excavator characterized by being configured.