JP3807811B2 - Expansion / contraction shield machine - Google Patents

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Kumagai Gumi Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削するトンネル幅を変更自在な拡縮式シールド掘進機の、特に拡縮される胴部のシール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば道路や線路が分岐、合流するようなランプやプラットホームなどの出入口の地下道を構築する場合、トンネルの幅を順次拡張または縮小しつつ掘削する必要がある。しかし従来のシールド掘進機では、このようにトンネル幅を掘削途中に漸次変更できるものは無く、複数台のシールド掘進機を使用して広い幅のトンネルを掘削しておき、必要な空間のみを使用していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、広い幅のトンネルを掘削するために、経済コストも高くつき、長い作業時間も必要で、無駄が多いというという問題があった。
【0004】
そのため本発明者等は、胴部をスライドして幅を拡大、または縮小する拡縮式シールド掘進機を提案した。
ところで従来の拡縮しないシールド掘進機では、部分的にスライドや旋回摺動部分を設けることもあるが、これらは平均的にシール面積も小さく、外部から受ける土圧、水圧も比較的小さい。しかし、分割された胴部をスライドする場合、スライド面積も大きく、土砂や泥水などの圧力も高い。
【0005】
本発明のうち請求項1記載の発明は、上記問題点を解決して、複数の胴部を拡縮する摺接部にシール性の優れたシール装置を有する拡縮式シールド掘進機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項1記載の発明は、シールド本体の前部にカッタ駆動装置により駆動されるカッタヘッドを設け、シールド本体を、固定胴部と、この固定胴部の両側に出退自在に配置された可動胴部とで構成するとともに、これら可動胴部を出退してシールド本体の幅を変更可能な拡縮駆動装置を設け、前記固定胴部と可動胴部との間に形成された摺接部にプレートシール装置を設け、このプレートシール装置を、固定胴部および可動胴部の一方に一定間隔ごとに植設され、ウェーブをかけた多数の金属線材が束ねられて先端部が他方に当接する多数の縦形ブラシと、固定胴部および可動胴部の一方に一定間隔ごとに形成され前記縦形ブラシ間に油剤を充填するグリス供給穴とで構成されたものである。
【0007】
上記構成によれば、固定胴部と可動胴部との広い摺接部であっても、縦形ブラシと充填油剤からなるプレートシール装置により、外部からの土砂や泥水の侵入を効果的に防止することができる。
【0008】
また請求項2記載の発明は、上記構成において、シールド本体を矩形断面に形成し、固定胴部が、圧力室を形成するセンター隔壁、一対の天壁センタープレートおよび一対の底壁センタープレートにより形成され、可動胴部が、前記センター隔壁の背面にスライド自在に配設されたサイド隔壁、天壁センタープレートの上面にスライド自在に配置された天壁サイドプレートと、底壁センタープレートの下面にスライド自在に配置された底壁サイドプレートおよび側壁スキンプレートにより形成され、センター隔壁とサイド隔壁の摺接部と、天壁センタープレートと天壁サイドプレートの摺接部と、底壁センタープレートと底壁サイドプレートの摺接部に、プレートシール装置が配設されたものである。
【0009】
上記構成によれば、広い平面同志の摺接面や大きい圧力がかかる摺接面であっても、効果的にシールすることができる。
さらに請求項3記載の発明は、上記各構成において、カッタヘッドにシールド本体より小さい掘削面を形成し、前端部が前記カッタヘッドに回動自在に連結されるとともに後端部がシールド本体の固定胴部に回動自在に連結された複数本の伸縮アクチェータによりパラレルリンクマニピュレータを構成するカッタ駆動装置を設け、このカッタ駆動装置によりカッタヘッドをシールド軸心と直交する面を含む空間内で往復移動させることにより、シールド本体の幅に対応した断面のトンネルを掘削するように構成したものである。
【0010】
上記構成によれば、伸縮アクチェータによるカッタヘッドの動作ストロークを変更して、地山の掘削幅を拡張または縮小するとともに、この掘削幅に対応して、拡縮駆動装置により可動胴部を出退させシールド本体の幅を拡張または縮小することで、漸次幅の広くなるトンネルまたは漸次幅の狭くなるトンネルを掘削することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る拡縮式シールド掘進機実施の形態を図1〜図10に基づいて説明する。
【0012】
図4〜図8に示すように、矩形断面のシールド本体1の前部には、左右一対の矩形状カッタヘッド2,2が配設されている。前記シールド本体1は、中央の固定胴部1Aと、固定胴部1Aの左右両側に幅方向に出退自在に配置された可動胴部1B,1Bとで構成され、これら可動胴部1B,1Bを出退してシールド本体1の幅をLwとLsとの間で変更可能な拡縮駆動装置である幅拡縮シリンダ3,3が設けられている。
【0013】
すなわち、固定胴部1Aは、図1に明瞭に示すように、土圧保持用の圧力室6を形成するセンター隔壁11と、天壁センタープレート12および底壁センタープレート13から構成されている。また可動胴部1Bは、センター隔壁11の背面にスライド自在に配設されたサイド隔壁14と、天壁センタープレート12の上面にスライド自在に配置された天壁サイドプレート15と、底壁センタープレート13の下面にスライド自在に配置された底壁サイドプレート16と、側壁スキンプレート17とで構成されている。そして本体が固定胴部1Aのセンター隔壁11背面で支持ブロック20に連結された幅拡縮シリンダ3,3の出力端が可動胴部1Bの側壁スキンプレート17に連結されている。
【0014】
またセンター隔壁11とサイド隔壁14の摺接部には、隔壁シール装置51Aが設けられると共に、天壁センタープレート12と天壁サイドプレート15の摺接部に第1プレートシール装置51Bが、底壁センタープレート13と底壁サイドプレート16の摺接部に第2プレートシール装置51Cがそれぞれ配設されている。また固定胴部1Aの後端部内周面には、セグメントと摺接する従来と同一の第1テールシール装置52Aが設けられ、可動胴部1Bの後端部内周面には、セグメントSと固定胴部1Aに摺接する第2テールシール装置52Bが設けられている。
【0015】
この隔壁シール装置51Aと第1,第2プレートシール装置51B,51Cとは同一構成で、図2,図3に示すように、センター隔壁11の左右側部外面と、天壁サイドプレート15および底壁サイドプレート16の内面に、それぞれ矩形状のシール取付板53が取付ボルト54によりシール部前面にわたって装着されている。これらシール取付板53には、一定間隔ごと植設孔53aが形成されており、これら植設孔53aにウェーブをかけた多数の金属線材が束ねられた金属ブラシである縦形ブラシ55がそれぞれ植設され、先端部がそれぞれサイド隔壁14、天壁センタープレート12、底壁センタープレート13にそれぞれ摺接されている。また、サイド隔壁14、天壁センタープレート12、底壁センタープレート13には、一定間隔ごとにグリス供給孔56が形成されて、グリス供給装置57に接続されたグリス供給管58が接続されており、縦形ブラシ55間および金属線材内にパテグリス(油剤)を充填するように構成される。なお、縦形ブラシ55をサイド隔壁14、天壁センタープレート12、底壁センタープレート13側に配設してもよい。また前記パテグリスの供給は、図2に仮想線で示すようにセンター隔壁11、天壁サイドプレート15、底壁サイドプレート16側に設けてもよい。
【0016】
したがって、これら摺接部に圧力室6または外部地山から高圧の土砂や泥水が侵入してきても、広い面にわたって多数植設された縦形ブラシ55により圧力を保持できると共にパテグリスにより泥水の侵入を確実に防止することができ、シールド本体1の内部に泥水などの浸入を未然に防止することができる。
【0017】
前記テールシール装置52A,52Bは、ワイヤブラシ52aが周方向に複数列配設され、パテグリスが充填されている。
前記カッタヘッド2,2のカッタ駆動装置4,4は、図1,図9,図10に示すように、それぞれ前端部が前記カッタヘッド2に回動自在に連結されるとともに後端部がシールド本体1の固定胴部1Aのセンター隔壁11に回動自在に連結された2本1組合計8本4組の伸縮アクチェータである油圧式カッタ駆動シリンダ5A〜5Hからなるパラレルリンクマニピュレータにより構成されている。
【0018】
すなわち、カッタヘッド駆動装置4を構成するパラレルリンクマニピュレータは、8本のカッタ駆動シリンダ5A〜5Hの基端部が、プラットホームであるセンター隔壁11に正面視が縦長の長方形Rの角部近傍に回動継手21を介して連結される。また、カッタ駆動シリンダ5A〜5Hの先端部が、エンドエフェクタであるカッタヘッド2の背面に正面視が縦長の菱形Dの角部近傍に回動継手22を介して連結される。
【0019】
このカッタ駆動装置4により、カッタヘッド2をシールド軸心と直交する平面内で上下左右方向に直線往復移動または旋回移動をさせて地山を掘削することができ、特に正面視で左右方向に広い動作範囲を確保できる。また、カッタヘッド2を前後方向に駆動してその衝撃力で硬い岩盤などを効果的に掘削することができる。
【0020】
前記カッタヘッド2は、図6に示すように、矩形の枠フレーム31内に複数の柱状フレーム32が所定間隔ごとに斜め格子状に連結配置されて形成され、柱状フレーム32および枠フレーム31と柱状フレーム32に囲まれた貫通空間が土砂取り入れ口33に構成されている。そして、枠フレーム31の外周部と柱状フレーム32の前面に所定間隔毎に多数のカッタビット34,35が突設されている。
【0021】
図4に示すように、前記シールド本体1のセンター隔壁11には、送泥管7Aと排泥管7Bが貫通して接続されるとともに、土砂攪拌用のアジテータ8が設けられている。また図7に示すように、シールド本体の後部にはセグメントSを組み立てるエレクタ装置9が配設されている。このエレクタ装置9は、上下レール41に案内されてシフト自在な可動フレーム42に、シールド軸心周りに旋回自在な旋回フレーム43が配置され、この旋回フレーム43に回動リンクアーム44を介してセグメント保持装置45が外周側に出退自在に設けられている。そして、拡縮されるシールド本体1の幅に対応して複数種類のセグメントSを組み合わせて漸次拡幅または縮幅する一次覆工体を構築することができる。またシールド本体1の後部には、エレクタ装置9により組み立てられた既設セグメントSを反力受けとしてシールド本体1を推進させる複数の推進ジャッキ10が設けられている。なお、この推進ジャッキ10は、シールド本体1の拡縮幅に対応して必要に応じて増設または撤去される。
【0022】
上記構成において、狭い幅から広い幅のトンネルを掘削する場合には、図示しないカッタ駆動制御装置により油圧ポンプから供給排出する圧油が制御されて各カッタ駆動シリンダ5A〜5Hが伸縮制御され、カッタヘッド2.2がそれぞれシールド軸心に直交する面内で左右方向および上下方向に相対して往復駆動され、カッタビット34,35により地山を掘削する。この時の掘削反力は、カッタヘッド2,2が相対方向に駆動されることにより、カッタ駆動シリンダ5A〜5Hを介してシールド本体1で相殺されて減衰される。そして、掘削土砂は土砂取り入れ口33から圧力室6内に取り込まれ、送泥管7Aから供給された泥水等と混合されてアジテータ8により攪拌され、適度な流動性を付与した後、排泥管7Bから排出される。またカッタヘッド2,2は各カッタ駆動シリンダ5A〜5Hを伸縮制御することにより、土質や掘削状況に応じて前後方向に平行移動させたり、またシールド軸心に直交する面に対して傾動させる動作を挿入することにより、良好に掘削することができる。
【0023】
そして拡大部になると、カッタヘッド2,2の駆動ストロークを漸次側部外方に広げて幅の広いトンネルを掘進させ、このトンネル幅に合わせて幅拡縮シリンダを進展させ可動胴部1B,1Bをそれぞれ外方に突出させる。そしてエレクタ装置9により、トンネル幅に合わせてセグメントSを組み立てて一次覆工し、組み立てられたセグメントSを反力受けとして推進ジャッキ10を進展させシールド本体1を前進させる。これを繰り返して漸次幅が広くなるトンネルを掘削する。さらに可動胴部1B,1Bが所定量突出されると、推進ジャック10が新たに組み入れられる。
【0024】
また広い幅から狭い幅のトンネルを掘削する場合も上記と逆の手順で掘削することができる。また途中で掘削幅が広がったり狭まったりするトンネルの場合にも容易に対応することができ、連続した掘削が可能である。
【0025】
上記実施の形態によれば、固定胴部1Aと固定胴部1Aの両側にスライド自在に外嵌された可動胴部2B,2Bとで構成されて幅拡縮シリンダ3により幅を拡張および縮小可能なシールド本体1の前部に、左右一対のカッタヘッド2,2を配置し、各カッタヘッド2を8本のカッタ駆動シリンダ5A〜5Hによりパラレルリンクマニピュレータを構成するカッタ駆動装置4,4によりそれぞれ駆動するように構成したので、カッタ駆動装置4により各カッタヘッド2の駆動ストロークを制御してトンネルの掘削幅を変更し、掘削幅に合わせて可動胴1B,1Bを出退させシールド本体1の幅を調整することにより、漸次幅が変化するトンネルを連続して掘削することができる。
【0026】
また、固定胴部1Aと可動胴部1Bとの摺接部は、隔壁シール装置51Aおよび第1,第2プレートシール装置51B,51Cにより、広い面にわたって多数植設された縦形ブラシ55により浸入する土砂や泥水の圧力を保持できると共にパテグリスにより泥水の浸入を確実に防止することができ、シールド本体1の内部に泥水などの浸入を確実に防止することができる。またテール部でも第1,第2テールシール装置52A,52Bによりシールすることができる。
【0027】
図11〜図14は、複数のトンネルを並べて掘削し、それぞれの覆工体を連結して1つの超大口径トンネルを形成する場合に、両側に既にトンネルが掘削されて一次覆工体が形成された間の地山を掘削するためのシールド掘進機である。
【0028】
このシールド掘進機は先の実施の形態のシールド掘進機とほぼ同一構造であるが、組み立てられたセグメントからなる先行覆工体F,Gをガイドとして掘進するため、カッタヘッド2の形状と可動胴部1Bの形状が異なっている。すなわちカッタヘッド2,2は、それぞれ先行覆工体F,Gの上辺上部および下辺下部を掘削するためのカッタビット61aを有するビームカッタ61,61を具備している。また可動胴部1Bは、ビームカッタ61,61の後方で先行覆工体F,Gに案内される被ガイドフレーム62がそれぞれ取り付けられている。
【0029】
先の実施の形態で説明した隔壁シール装置51A、第1,第2プレートシール装置51B,51Cおよび第1,第2テールシール装置52A,52Bについては同様であるが、先行覆工体F,Gに摺接する被ガイドフレーム62およびサイドスキンプレート17の外面に、それぞれ図12に示す加圧膨張シール装置63が設けられている。この加圧膨張シール装置63は、先行覆工体F,Gに摺接する止水シール板63aと、加圧流体により拡縮されて止水シール板63aを揺動して出退させる膨張シール63bと、膨張摺接シール21内に流体注入孔63cおよび加圧配管63dを介して加圧流体を供給する加圧流体供給装置63eとで構成される。これにより、シールド掘進機の変位に伴う先行覆工体F,Gと被ガイドフレーム62,62との隙間の変動を所定範囲で吸収することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明の請求項1記載の発明によれば、固定胴部と可動胴部との広い摺接部であっても、縦形ブラシと充填油剤からなるプレートシール装置により、外部からの土砂や泥水の侵入を効果的に防止することができる。
【0031】
また請求項2記載の発明によれば、広い平面同志の摺接面や大きい圧力がかかる摺接面であっても、効果的にシールすることができる。
さらに請求項3記載の発明によれば、伸縮アクチェータによるカッタヘッドの動作ストロークを変更して、地山の掘削幅を拡張または縮小するとともに、この掘削幅に対応して、拡縮駆動装置により可動胴部を出退させシールド本体の幅を拡張または縮小することで、漸次幅の広くなるトンネルまたは漸次幅の狭くなるトンネルを掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る拡縮式シールド掘進機の実施の形態を示す、シールド本体の分解斜視図である。
【図2】同シールド掘進機の隔壁シール装置およびプレートシール装置を示す部分断面図である。
【図3】同隔壁シール装置およびプレートシール装置を示す部分正面図である。
【図4】同シールド掘進機の縦断面図である。
【図5】同シールド掘進機の一部切欠き平面図である。
【図6】同シールド掘進機の正面図である。
【図7】同シールド掘進機の背面図である。
【図8】同シールド掘進機の幅拡大時の背面図である。
【図9】同シールド掘進機のカッタ駆動装置の構成を示す概略正面図である。
【図10】同シールド掘進機のカッタ駆動装置を示す平面断面図である。
【図11】本発明に係る他の実施の形態を示す、シールド本体の分解斜視図である。
【図12】同シールド掘進機の膨張加圧シール装置を示す横断面図である。
【図13】同シールド掘進機の正面図である。
【図14】同シールド掘進機の幅拡大時の背面図である。
【符号の説明】
1 シールド本体
1A 固定胴部
1B 可動胴部
2 カッタヘッド
3 幅拡縮シリンダ
4 カッタ駆動装置
5A〜5H カッタ駆動シリンダ
6 圧力室
9 エレクタ装置
10 推進ジャッキ
11 センター隔壁
12 天壁センタープレート
13 底壁センタープレート
14 サイド隔壁
15 天壁サイドプレート
16 底壁サイドプレート
17 側壁スキンプレート
51A 隔壁シール装置
51B,51C プレートシール装置
52A,52B テールシール装置
53 シール取付板
55 縦形ブラシ
57 グリス供給装置
63 加圧膨張シール装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an expansion / contraction shield machine capable of changing a tunnel width for excavation, and more particularly, to a sealing device for a body portion to be expanded / contracted.
[0002]
[Prior art]
For example, when constructing an underpass for entrances and exits such as ramps and platforms where roads and tracks branch and merge, it is necessary to excavate while gradually expanding or reducing the width of the tunnel. However, there is no conventional shield machine that can gradually change the tunnel width during excavation in this way, use multiple shield machines to drill a wide tunnel and use only the necessary space Was.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to excavate a wide tunnel, there is a problem that the economic cost is high, a long working time is required, and there is a lot of waste.
[0004]
Therefore, the present inventors have proposed an expansion / contraction type shield machine that slides the trunk portion to increase or decrease the width.
By the way, in a conventional shield machine that does not expand or contract, a slide or a swivel sliding part may be provided partially, but these have a small seal area on average, and earth pressure and water pressure received from the outside are relatively small. However, when the divided body part is slid, the slide area is large and the pressure of earth and sand or muddy water is high.
[0005]
Invention of Claim 1 among this invention solves the said problem, and provides the expansion-contraction type shield machine which has the sealing device excellent in the sealing performance in the sliding contact part which expands / contracts a some trunk | drum. Objective.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a cutter head driven by a cutter driving device is provided at a front portion of a shield body, and the shield body is provided with a fixed body portion and the fixed body portion. The movable body is configured to be movable on both sides, and an expansion / contraction drive device capable of changing the width of the shield body by moving the movable body out and out is provided, the fixed body and the movable body, the plate seal device provided in the sliding contact portion formed between the plate sealing device, is implanted in regular intervals on one of the fixed body part and the movable body part, a large number of metal wires obtained by multiplying the wave is bundled is in which the tip portion is constituted by a plurality of vertical brushes abutting on the other, the grease supply hole is formed at regular intervals on one of the fixed body part and the movable body part is filled with oil between the vertical brushes It is.
[0007]
According to the said structure, even if it is a wide sliding contact part of a fixed trunk | drum and a movable trunk | drum, the penetration of earth and sand and muddy water from the outside is effectively prevented by the plate seal apparatus which consists of a vertical brush and a filling oil agent. be able to.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the above configuration, the shield body is formed in a rectangular cross section, and the fixed body portion is formed by a center partition that forms a pressure chamber, a pair of top wall center plates, and a pair of bottom wall center plates. The movable body part is slidably disposed on the back surface of the center partition wall, the top wall side plate slidably disposed on the top surface of the top wall center plate, and the bottom surface of the bottom wall center plate. Formed by freely arranged bottom wall side plate and side wall skin plate, sliding contact part of center partition wall and side partition wall, sliding contact part of top wall center plate and top wall side plate, bottom wall center plate and bottom wall A plate seal device is disposed at the sliding contact portion of the side plate.
[0009]
According to the said structure, even if it is a slidable contact surface of a wide plane or a slidable contact surface to which a big pressure is applied, it can seal effectively.
Further, the invention described in claim 3 is that, in each of the above-mentioned configurations, a digging surface smaller than the shield body is formed on the cutter head, the front end portion is rotatably connected to the cutter head, and the rear end portion is fixed to the shield body. A cutter drive device that constitutes a parallel link manipulator is provided by a plurality of telescopic actuators rotatably connected to the body, and this cutter drive device reciprocates the cutter head in a space including a plane orthogonal to the shield axis. By doing so, a tunnel having a cross section corresponding to the width of the shield body is excavated.
[0010]
According to the above configuration, the operating stroke of the cutter head by the telescopic actuator is changed to expand or reduce the excavation width of the natural ground, and the movable body is moved out and with the expansion / contraction drive device corresponding to the excavation width. By expanding or reducing the width of the shield body, a tunnel with a gradually increasing width or a tunnel with a gradually decreasing width can be excavated.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, the expansion-contraction type shield machine which concerns on this invention is demonstrated based on FIGS.
[0012]
As shown in FIGS. 4 to 8, a pair of left and right rectangular cutter heads 2 and 2 are disposed in the front portion of the shield body 1 having a rectangular cross section. The shield body 1 is composed of a central fixed barrel portion 1A and movable barrel portions 1B and 1B which are arranged on both the left and right sides of the fixed barrel portion 1A so as to be freely retractable in the width direction. Width expansion / contraction cylinders 3 and 3 are provided which are expansion / contraction drive devices capable of changing the width of the shield body 1 between Lw and Ls.
[0013]
That is, as shown clearly in FIG. 1, the fixed body portion 1 </ b> A includes a center partition wall 11 that forms a pressure chamber 6 for holding earth pressure, a top wall center plate 12, and a bottom wall center plate 13. The movable body 1B includes a side partition wall 14 slidably disposed on the back surface of the center partition wall 11, a top wall side plate 15 slidably disposed on the top surface of the top wall center plate 12, and a bottom wall center plate. 13 includes a bottom wall side plate 16 and a side wall skin plate 17 slidably disposed on the lower surface of 13. The output ends of the width expanding / contracting cylinders 3 and 3 whose main body is connected to the support block 20 on the back surface of the center partition wall 11 of the fixed body 1A are connected to the side wall skin plate 17 of the movable body 1B.
[0014]
Further, a partition seal device 51A is provided at the sliding contact portion between the center partition wall 11 and the side partition wall 14, and the first plate sealing device 51B is mounted at the sliding contact portion between the top wall center plate 12 and the ceiling wall side plate 15 at the bottom wall. The second plate sealing device 51C is disposed at the sliding contact portion between the center plate 13 and the bottom wall side plate 16, respectively. The rear end portion inner peripheral surface of the fixed barrel portion 1A is provided with the same first tail seal device 52A that is in sliding contact with the segment. The rear end portion inner peripheral surface of the movable barrel portion 1B is provided with the segment S and the fixed barrel portion. A second tail seal device 52B slidably contacting the portion 1A is provided.
[0015]
The partition sealing device 51A and the first and second plate sealing devices 51B and 51C have the same configuration. As shown in FIGS. 2 and 3, the left and right outer side surfaces of the center partition 11, the top wall side plate 15 and the bottom A rectangular seal mounting plate 53 is mounted on the inner surface of the wall side plate 16 with mounting bolts 54 over the front surface of the seal portion. Planting holes 53a are formed in these seal mounting plates 53 at regular intervals, and vertical brushes 55, which are metal brushes obtained by bundling a large number of waved metal wires in the planting holes 53a, are respectively planted. The tip portions are in sliding contact with the side partition walls 14, the top wall center plate 12, and the bottom wall center plate 13, respectively. Further, the side partition wall 14, the top wall center plate 12, and the bottom wall center plate 13 are formed with grease supply holes 56 at regular intervals, and a grease supply pipe 58 connected to the grease supply device 57 is connected thereto. The pate grease (oil agent) is filled between the vertical brushes 55 and in the metal wire. The vertical brush 55 may be disposed on the side partition wall 14, the top wall center plate 12, and the bottom wall center plate 13 side. Further, the supply of the putty grease may be provided on the center partition wall 11, the top wall side plate 15, and the bottom wall side plate 16 side as indicated by phantom lines in FIG. 2.
[0016]
Therefore, even if high-pressure earth and sand or muddy water intrudes into the sliding contact portion from the pressure chamber 6 or an external ground, the pressure can be maintained by a large number of vertical brushes 55 installed over a wide surface, and muddy water can be reliably infiltrated by putty grease. Intrusion of muddy water or the like into the shield body 1 can be prevented beforehand.
[0017]
The tail seal devices 52A and 52B are provided with a plurality of rows of wire brushes 52a in the circumferential direction and filled with putty grease.
As shown in FIGS. 1, 9 and 10, the cutter driving devices 4 and 4 of the cutter heads 2 and 2 have their front end portions rotatably connected to the cutter head 2 and their rear end portions shielded. It is composed of a parallel link manipulator composed of hydraulic cutter drive cylinders 5A to 5H which are telescopic actuators of a total of 8 sets and 4 sets of 2 connected to a center partition wall 11 of the fixed body 1A of the main body 1 in a freely rotatable manner. Yes.
[0018]
That is, in the parallel link manipulator constituting the cutter head driving device 4, the base end portions of the eight cutter driving cylinders 5A to 5H are rotated around the corners of the rectangle R which is vertically long when viewed from the center partition wall 11 which is a platform. They are connected via a dynamic coupling 21. Further, the front ends of the cutter driving cylinders 5A to 5H are connected to the back surface of the cutter head 2 serving as an end effector via a rotary joint 22 in the vicinity of the corners of the rhombus D that is vertically long in front view.
[0019]
The cutter driving device 4 can excavate a natural ground by reciprocating or turning the cutter head 2 in the vertical and horizontal directions within a plane perpendicular to the shield axis, and is particularly wide in the horizontal direction when viewed from the front. The operating range can be secured. Moreover, the cutter head 2 can be driven in the front-rear direction, and a hard rock can be effectively excavated by the impact force.
[0020]
As shown in FIG. 6, the cutter head 2 is formed by arranging a plurality of columnar frames 32 in a rectangular frame frame 31 connected in a slanted lattice pattern at predetermined intervals. A through space surrounded by the frame 32 is formed in the earth and sand intake 33. A large number of cutter bits 34 and 35 project from the outer periphery of the frame frame 31 and the front surface of the columnar frame 32 at predetermined intervals.
[0021]
As shown in FIG. 4, a mud pipe 7 </ b> A and a mud pipe 7 </ b> B are penetrated and connected to the center partition wall 11 of the shield body 1, and an agitator 8 for earth and sand agitation is provided. As shown in FIG. 7, an erector device 9 for assembling the segment S is disposed at the rear of the shield body. In this erector device 9, a revolving frame 43, which can be swung around a shield axis, is disposed on a movable frame 42 which is guided by an upper and lower rail 41 and can be shifted, and a segment is disposed on the revolving frame 43 via a revolving link arm 44. A holding device 45 is provided on the outer peripheral side so as to be freely retractable. Then, it is possible to construct a primary lining body that gradually expands or contracts by combining a plurality of types of segments S corresponding to the width of the shield body 1 to be expanded or contracted. In addition, a plurality of propulsion jacks 10 for propelling the shield main body 1 using the existing segment S assembled by the erector device 9 as a reaction force receiver are provided at the rear part of the shield main body 1. The propulsion jack 10 is added or removed as necessary in accordance with the expansion / contraction width of the shield body 1.
[0022]
In the above configuration, when excavating a tunnel having a narrow width to a wide width, the hydraulic oil supplied and discharged from the hydraulic pump is controlled by a cutter drive control device (not shown), and the cutter drive cylinders 5A to 5H are controlled to expand and contract. The head 2.2 is driven to reciprocate in the left-right direction and the up-down direction in a plane orthogonal to the shield axis, and excavates natural ground by the cutter bits 34 and 35. The excavation reaction force at this time is offset and attenuated by the shield body 1 via the cutter driving cylinders 5A to 5H by driving the cutter heads 2 and 2 in the relative directions. Then, the excavated sediment is taken into the pressure chamber 6 from the sediment intake 33, mixed with the mud supplied from the mud pipe 7A and stirred by the agitator 8 to give appropriate fluidity, and then the mud pipe It is discharged from 7B. Also, the cutter heads 2 and 2 are operated to move in parallel in the front-rear direction according to the soil quality and excavation conditions, and to tilt with respect to the plane perpendicular to the shield axis by controlling the expansion and contraction of the cutter driving cylinders 5A to 5H. It is possible to excavate well by inserting.
[0023]
And when it becomes an enlarged part, the drive stroke of the cutter heads 2 and 2 is gradually widened to the outside of the side part to dig a wide tunnel, and the width expanding / contracting cylinder is advanced in accordance with the tunnel width to move the movable body parts 1B and 1B. Each protrudes outward. Then, the segment S is assembled according to the tunnel width by the erector device 9 to perform primary lining, and the propulsion jack 10 is advanced by using the assembled segment S as a reaction force receiver to advance the shield body 1. This is repeated to excavate a tunnel that gradually becomes wider. Further, when the movable body portions 1B and 1B are protruded by a predetermined amount, the propulsion jack 10 is newly incorporated.
[0024]
In addition, when excavating a tunnel having a wide width to a narrow width, the excavation can be performed in the reverse procedure. In addition, it is possible to easily cope with a tunnel where the excavation width widens or narrows along the way, and continuous excavation is possible.
[0025]
According to the above-described embodiment, the fixed barrel portion 1A and the movable barrel portions 2B and 2B that are slidably fitted on both sides of the fixed barrel portion 1A can be expanded and reduced by the width expanding / contracting cylinder 3. A pair of left and right cutter heads 2 and 2 are arranged at the front part of the shield body 1, and each cutter head 2 is driven by cutter drive devices 4 and 4 constituting a parallel link manipulator by eight cutter drive cylinders 5A to 5H. Since the cutter driving device 4 controls the driving stroke of each cutter head 2 to change the excavation width of the tunnel, the movable barrels 1B and 1B are moved in and out according to the excavation width. It is possible to continuously excavate a tunnel whose width changes gradually.
[0026]
Further, the sliding contact portion between the fixed barrel portion 1A and the movable barrel portion 1B is infiltrated by the vertical brushes 55 that are planted over a wide surface by the partition wall seal device 51A and the first and second plate seal devices 51B and 51C. The pressure of earth and sand and muddy water can be maintained, and the infiltration of muddy water can be reliably prevented by the putty grease, and the intrusion of muddy water and the like can be surely prevented inside the shield body 1. Further, the tail portion can be sealed by the first and second tail seal devices 52A and 52B.
[0027]
FIGS. 11 to 14 show that when a plurality of tunnels are excavated side by side and each lining body is connected to form one super-large diameter tunnel, the tunnel has already been excavated on both sides to form a primary lining body. It is a shield machine for excavating the natural ground between the two.
[0028]
Although this shield machine has almost the same structure as the shield machine of the previous embodiment, the shape of the cutter head 2 and the movable cylinder are used to advance using the preceding lining bodies F and G made of assembled segments as a guide. The shape of the part 1B is different. That is, the cutter heads 2 and 2 are provided with beam cutters 61 and 61 having cutter bits 61a for excavating upper and lower sides of the preceding lining bodies F and G, respectively. The movable body 1B is provided with a guided frame 62 that is guided behind the beam cutters 61 and 61 by the preceding lining bodies F and G, respectively.
[0029]
The same applies to the partition wall seal device 51A, the first and second plate seal devices 51B and 51C, and the first and second tail seal devices 52A and 52B described in the previous embodiment, but the preceding lining bodies F and G are the same. 12 are respectively provided on the outer surfaces of the guided frame 62 and the side skin plate 17 that are in sliding contact with each other. The pressure expansion seal device 63 includes a water stop seal plate 63a that is in sliding contact with the preceding lining bodies F and G, and an expansion seal 63b that is expanded and contracted by the pressurized fluid and swings the water stop seal plate 63a out and out. The pressurized sliding fluid sealing device 21 includes a pressurized fluid supply device 63e that supplies pressurized fluid to the expanded sliding contact seal 21 via a fluid injection hole 63c and a pressurized piping 63d. Thereby, the fluctuation | variation of the clearance gap between the preceding lining bodies F and G and the to-be-guided frames 62 and 62 accompanying the displacement of a shield machine can be absorbed in a predetermined range.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in claim 1 of the present invention, even a wide sliding contact portion between the fixed barrel portion and the movable barrel portion is externally provided by the plate seal device composed of the vertical brush and the filling oil agent. Can effectively prevent the intrusion of mud and sand.
[0031]
According to the second aspect of the present invention, even a slidable contact surface having a wide flat surface or a slidable contact surface to which a large pressure is applied can be effectively sealed.
According to the third aspect of the present invention, the operation stroke of the cutter head by the telescopic actuator is changed to expand or reduce the excavation width of the natural ground, and in response to the excavation width, the movable barrel is operated by the expansion / contraction driving device. By exiting and retracting the part and expanding or reducing the width of the shield body, it is possible to excavate a tunnel with a gradually increasing width or a tunnel with a gradually narrowing width.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a shield body showing an embodiment of an expansion / contraction type shield machine according to the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a partition wall sealing device and a plate sealing device of the shield machine.
FIG. 3 is a partial front view showing the partition wall sealing device and the plate sealing device.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the shield machine.
FIG. 5 is a partially cutaway plan view of the shield machine.
FIG. 6 is a front view of the shield machine.
FIG. 7 is a rear view of the shield machine.
FIG. 8 is a rear view when the width of the shield machine is enlarged.
FIG. 9 is a schematic front view showing a configuration of a cutter driving device of the shield machine.
FIG. 10 is a plan sectional view showing a cutter driving device of the shield machine.
FIG. 11 is an exploded perspective view of a shield body showing another embodiment according to the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an expansion pressure sealing device of the shield machine.
FIG. 13 is a front view of the shield machine.
FIG. 14 is a rear view when the width of the shield machine is enlarged.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield main body 1A Fixed trunk | drum 1B Movable trunk | drum 2 Cutter head 3 Width expansion / contraction cylinder 4 Cutter drive device 5A-5H Cutter drive cylinder 6 Pressure chamber 9 Elector device 10 Propulsion jack 11 Center partition 12 Top wall center plate 13 Bottom wall center plate 14 Side partition 15 Top wall side plate 16 Bottom wall side plate 17 Side wall skin plate 51A Partition seal device 51B, 51C Plate seal device 52A, 52B Tail seal device 53 Seal mounting plate 55 Vertical brush 57 Grease supply device 63 Pressure expansion seal device

Claims (3)

シールド本体の前部にカッタ駆動装置により駆動されるカッタヘッドを設け、
シールド本体を、固定胴部と、この固定胴部の両側に出退自在に配置された可動胴部とで構成するとともに、これら可動胴部を出退してシールド本体の幅を変更可能な拡縮駆動装置を設け、
前記固定胴部と可動胴部との間に形成された摺接部にプレートシール装置を設け、
このプレートシール装置を、固定胴部および可動胴部の一方に一定間隔ごとに植設され、ウェーブをかけた多数の金属線材が束ねられて先端部が他方に当接する多数の縦形ブラシと、固定胴部および可動胴部の一方に一定間隔ごとに形成され前記縦形ブラシ間に油剤を充填するグリス供給穴とで構成された
ことを特徴とする拡縮式シールド掘進機。
A cutter head driven by a cutter driving device is provided at the front of the shield body,
The shield body is composed of a fixed barrel and movable barrels that can be freely retracted on both sides of the fixed barrel, and the shield body can be moved back and forth to change the width of the shield body. A drive device,
A plate seal device is provided at the sliding contact portion formed between the fixed barrel portion and the movable barrel portion,
The plate sealing device, is implanted in regular intervals on one of the fixed body part and the movable body portion, a plurality of vertical brush tip bundled plurality of metal wires obtained by multiplying the wave is abuts on the other, An expansion and contraction type shield machine characterized by comprising grease supply holes formed at regular intervals on one of a fixed barrel portion and a movable barrel portion and filled with an oil agent between the vertical brushes .
シールド本体を矩形断面に形成し、
固定胴部が、圧力室を形成するセンター隔壁、一対の天壁センタープレートおよび一対の底壁センタープレートにより形成され、
可動胴部が、前記センター隔壁の背面にスライド自在に配設されたサイド隔壁、天壁センタープレートの上面にスライド自在に配置された天壁サイドプレートと、底壁センタープレートの下面にスライド自在に配置された底壁サイドプレートおよび側壁スキンプレートにより形成され、
センター隔壁とサイド隔壁の摺接部と、天壁センタープレートと天壁サイドプレートの摺接部と、底壁センタープレートと底壁サイドプレートの摺接部に、プレートシール装置が配設された
ことを特徴とする請求項1記載の拡縮式シールド掘進機。
The shield body is formed in a rectangular cross section,
The fixed body portion is formed by a center partition wall forming a pressure chamber, a pair of top wall center plates and a pair of bottom wall center plates,
A movable body is slidable on the back surface of the center partition wall, slidably disposed on the top surface of the top wall center plate, and on the bottom surface of the bottom wall center plate. Formed by the arranged bottom wall side plate and side wall skin plate,
Plate seal devices are installed at the sliding contact part between the center bulkhead and the side bulkhead, the sliding contact part between the top wall center plate and the top wall side plate, and the sliding contact part between the bottom wall center plate and the bottom wall side plate. The expansion / contraction type shield machine according to claim 1.
カッタヘッドにシールド本体より小さい掘削面を形成し、
前端部が前記カッタヘッドに回動自在に連結されるとともに後端部がシールド本体の固定胴部に回動自在に連結された複数本の伸縮アクチェータによりパラレルリンクマニピュレータを構成するカッタ駆動装置を設け、
このカッタ駆動装置によりカッタヘッドをシールド軸心と直交する面を含む空間内で往復移動させることにより、シールド本体の幅に対応した断面のトンネルを掘削するように構成した
ことを特徴とする請求項1または2記載の拡縮式シールド掘進機。
Form a drilling surface smaller than the shield body on the cutter head,
Provided is a cutter driving device that constitutes a parallel link manipulator with a plurality of telescopic actuators whose front end is rotatably connected to the cutter head and whose rear end is rotatably connected to the fixed body of the shield body. ,
The cutter drive device is configured to excavate a tunnel having a cross section corresponding to the width of the shield body by reciprocating the cutter head in a space including a plane orthogonal to the shield axis. The expansion / contraction type shield machine according to 1 or 2.
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