JP3840219B2 - Shield excavator - Google Patents
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Description
本発明は、地中にトンネルを掘削しながら管路を形成したのち、該管路内を通じて後方に撤去、回収可能にしたシールド掘削機に関するものである。 The present invention relates to a shield excavator in which a pipeline is formed while excavating a tunnel in the ground, and then removed backward through the pipeline and can be collected.
地中に管路を形成するためのトンネル工事においては、発進立坑側からシールド掘削機を到達立坑に向かって掘進させ、一定長のトンネルを掘削する毎に該シールド掘削機に後続させて一定長の埋設管を順次、継ぎ足すことにより管路を形成したり、或いは、機内でセグメントを組立てながら掘進に従って掘削壁面に覆工することによって管路を形成しており、到達立坑に達したシールド掘削機は、通常、該到達立坑内から地上に回収して再利用するのが一般的である。 In tunnel construction to form a conduit in the ground, a shield excavator is excavated from the start shaft side toward the arrival shaft, and every time a fixed length tunnel is excavated, the shield excavator is followed by a fixed length. Shield excavation that reached the final shaft by forming a pipeline by sequentially adding the buried pipes, or by lining the drilling wall according to the excavation while assembling the segments in the machine In general, the aircraft is generally recovered from the reach shaft and reused.
しかしながら、到達立坑が既設のマンホール等の狭隘な立坑である場合、或いは、到達立坑が設けられない場合や、2基のシールド掘削機を地中でドッキングさせる場合のように到達立坑を設けない場合には回収が困難であり、そのため、トンネルの掘削終了後にシールド掘削機をガス溶断などで搬出可能な大きさに解体してトンネル内を通じて発進立坑側に撤去、回収しなければならず、その撤去、回収作業に著しい手間と労力を要する上に再利用できる部品も限られたものになるといった問題点があった。 However, when the reaching shaft is a narrow shaft such as an existing manhole, or when the reaching shaft is not provided, or when the reaching shaft is not provided such as when two shield excavators are docked in the ground Therefore, after the tunnel excavation is completed, the shield excavator must be disassembled to a size that can be carried out by gas fusing, etc., and removed and recovered to the start shaft side through the tunnel. However, there is a problem in that the collection work requires a lot of labor and labor, and the parts that can be reused are limited.
このため、特許文献1に記載されているシールド掘削機においては、その外殻を外筒体と外径が管路よりも小径の内筒体との二重構造に形成すると共にこれらの内外筒体を互いに屈折可能な前後胴部に分割して内筒体の内側に配設した中折れジャッキにより後胴部に対して前胴部を所定方向に屈折させて方向修正や曲線トンネルの施工を可能とし、さらに、外筒体の開口端から前方の地盤を掘削するカッタヘッドを、その外径が上記管路の内径よりも小径となるように縮小可能に形成している。また、掘削された壁面にセグメントを覆工し、このセグメントに推進反力をとってシールド掘削機を推進させる複数本のシールドジャッキが内筒体に装着されている。
For this reason, in the shield excavator described in
上記のシールド掘削機によれば、トンネルの掘削終了後には外筒体を埋め殺し状態にしてカッタヘッドや内筒等は管路内を通じて回収可能であるが、中折れジャッキやシールドジャッキは内筒の内周面側に装着されているため、次のような問題点が生じることになる。即ち、中折れジャッキを内筒体の内周面側に取付けると、この中折れジャッキの伸縮力を外筒体の中折れ部に伝達するには、内筒体の前胴部と外筒体の前胴部、及び、内筒体の後胴部と外筒体の後胴部とをそれぞれ極めて強固に連結しておかねばならないばかりでなく、中折れジャッキとしても大きな推進力を有するジャッキが必要となってコスト高になる。 According to the above shield excavator, after the excavation of the tunnel is completed, the outer cylinder body is buried and the cutter head and the inner cylinder can be collected through the pipe line. Since this is mounted on the inner peripheral surface side, the following problems arise. That is, when the middle-folded jack is attached to the inner peripheral surface side of the inner cylinder, in order to transmit the expansion / contraction force of the middle-folded jack to the middle-folded portion of the outer cylinder, the front barrel and outer cylinder of the inner cylinder In addition to having to connect the front barrel portion of the inner cylinder and the rear barrel portion of the inner cylindrical body and the rear barrel portion of the outer cylindrical body extremely firmly, there is a jack having a large propulsive force as a bent jack. Necessary and expensive.
また、シールドジャッキを内筒体の内周面側に取付けると、ジャッキの軸心がトンネル掘削壁面に覆工しているセグメントの前端面よりもかなりトンネルの内側に位置することになり、そのため、該シールドジャッキのロッド先端に取付けているスプレッダをセグメントの前端面に当接させることにより、セグメントに反力をとってシールド掘削機を推進させると、シールドジャッキの作動状態が不安定になる。即ち、シールドジャッキのロッドの推進力は、該ロッドの先端から外方に屈折した状態で取付けられているスプレッダを介してセグメントに作用させるが、上述したように、シールドジャッキの軸心がセグメントの端面に対してトンネルの内側に大きくずれているため、スプレッダの屈折長さが長くなって推進時にシールドジャッキのロッドに大きな曲げモーメントが発生し、該ロッドが湾曲したりジャッキのシリンダ部が破損したり、さらには、ロッド自体に亀裂が発生するという問題点が生じる。 In addition, when the shield jack is attached to the inner peripheral surface side of the inner cylinder, the axis of the jack is positioned inside the tunnel considerably more than the front end surface of the segment covering the tunnel excavation wall surface. When the spreader attached to the tip of the rod of the shield jack is brought into contact with the front end surface of the segment and the shield excavator is propelled by applying a reaction force to the segment, the operating state of the shield jack becomes unstable. In other words, the propulsive force of the rod of the shield jack acts on the segment via the spreader attached in a state of being refracted outward from the tip of the rod. Due to the large displacement inside the tunnel with respect to the end surface, the refraction length of the spreader becomes long, and a large bending moment is generated in the rod of the shield jack during propulsion, and the rod is bent or the cylinder portion of the jack is damaged. In addition, there is a problem that cracks occur in the rod itself.
このため、シールドジャッキも上記中折れジャッキと同様に大型のジャッキを使用する必要が生じ、コスト高になる。さらに、これらの中折れジャッキやシールドジャッキは上述のように内筒体の内周面側に配設されているので、機内での作業空間が極めて狭くなり、作業の障害となって、トンネルを円滑に掘進していくことができなくなる虞れがあり、特に、シールド掘削機が小口径の場合には、作業性が一層、悪くなるといった問題点があった。 For this reason, a shield jack needs to use a large jack like the above-mentioned bent jack, and the cost increases. Furthermore, since these half-folded jacks and shielded jacks are arranged on the inner peripheral surface side of the inner cylinder as described above, the work space in the machine becomes extremely narrow, obstructing work, and tunneling. There is a possibility that the excavation cannot be performed smoothly. In particular, when the shield excavator has a small diameter, there is a problem that workability is further deteriorated.
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機内での作業空間を広くして円滑に且つ能率のよいトンネルの掘削を可能にすると共に方向修正も確実に行うことができ、さらに、トンネルの掘削終了後においては、発進立坑側への回収、撤去作業が容易に且つ確実に行うことができるシールド掘削機を提供するにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to widen the work space in the machine to enable smooth and efficient excavation of the tunnel and to correct the direction. It is another object of the present invention to provide a shield excavator that can be reliably performed, and that can be easily and reliably recovered and removed to the start shaft after the tunnel excavation.
上記目的を達成するために本発明のシールド掘削機は、請求項1に記載したように、地中にトンネルを掘削しながら該トンネル内に管路を形成していくシールド掘削機であって、外筒体と外径が上記管路の内径よりも小径の内筒体とを有し、外筒体を外側筒部と内側筒部との二重筒構造にそれぞれ形成されている前側胴部と後側胴部とに分割して前側胴部における外側筒部の後端部内周面に後側胴部における外側筒部の前半部に一体に設けている中折れ部を屈折自在に接続していると共に、これらの内外筒部間で形成されている円環状の中空室内に、前後胴部における外側筒部の内周面間を連結している中折れジャッキと外側筒体の内周面に取り外し可能に固着されているシールドジャッキとを周方向に所定間隔毎に配設している一方、上記内筒体は、上記外筒体における内側筒部の内周面に後方に向かって引き出し可能に挿嵌されていると共に上記外筒体と同様に前胴部と後胴部とに分割され且つこの分割部を上記外筒体の内側筒部における前後胴部間の分割部の内側に重なるように配設すると共にこれらの前後胴部の内周面間を伸縮ジャッキからなる連結部材によって互いに屈折可能に連結し、この内筒体の前胴部を外筒体の前胴部の内側筒部に着脱自在に連結していると共に、該前胴部の前部に設けている隔壁に上記外筒体の開口端から前方の地盤を掘削し且つ外径が上記管路の内径よりも小径に縮小可能に形成しているカッタヘッドを回転自在に支持させてあり、さらに、外筒体から内筒体を後方に引き出して回収する際に、内筒体の前後胴部の対向端部間を連結金具により一体に連結、固定するように構成していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a shield excavator according to the present invention is a shield excavator that forms a pipeline in a tunnel while excavating the tunnel in the ground as described in
このように構成したシールド掘削機において、請求項2に係る発明は、上記内筒体の後胴部の後端にセグメントを組み立てるエレクタ装置を備えていることを特徴とする。
In thus constituted shield excavator, the invention of
本発明のシールド掘削機によれば、中折れ部を介して互いに屈折自在に接続している前後胴部からなる外筒体と、この外筒体内に配設されて外筒体に対し着脱自在に連結していると共に外筒体と同様に前後胴部に分割されてあり且つその外径が上記管路の内径よりも小径の内筒体とから構成している掘削機の外殻の構造において、中折れジャッキを上記外筒体の前後胴部間に取付けているので、その作動力を直接、外筒体の前後胴部間に伝達することができて大型の中折れジャッキを用いなくても比較的小さな伸縮力でもってシールド掘削機の方向修正や曲線トンネル掘削に必要な外筒体の中折れ角度を確実に得ることができる。 According to the shield excavator of the present invention, the outer cylindrical body composed of the front and rear body portions that are refractably connected to each other via the bent portion, and the outer cylindrical body that is disposed in the outer cylindrical body is detachable from the outer cylindrical body. And an outer shell structure of an excavator which is divided into front and rear body portions in the same manner as the outer cylindrical body and has an outer diameter smaller than the inner diameter of the pipe. In the above, since the middle-folded jack is mounted between the front and rear body parts of the outer cylinder body, the operating force can be directly transmitted between the front and rear body parts of the outer cylinder body without using a large middle-folding jack. However, it is possible to reliably obtain the bending angle of the outer cylinder necessary for correcting the direction of the shield excavator and excavating the curved tunnel with a relatively small expansion / contraction force.
さらに、上記のように中折れジャッキを内筒体の内周面側に配設していないので、機内の作業空間を大きく確保することができ、作業の円滑化を図ることができると共に作業能率を向上させることができる。その上、内筒体の前後胴部間を連結部材によって屈折可能に連結しているので、上記中折れジャッキの作動によって外筒体の前後胴部間を中折れ部から所定の角度でもって屈折させると、この屈折に追随させて内筒体の前後胴部を外筒体の前後胴部と一体的に円滑に同一方向に屈折させることができ、この内筒体の隔壁に回転自在に支持されているカッタヘッドを所定の掘進方向に容易に向けることができる。 Furthermore, since the bent jack is not disposed on the inner peripheral surface side of the inner cylinder as described above, a large work space in the machine can be secured, work can be facilitated and work efficiency can be improved. Can be improved. Because Moreover, it is linked to refraction between the front and rear body portion of the inner cylinder by a connecting member, with a predetermined angle from the center-folding portion between the front and rear trunk portion of the outer cylindrical body by the operation of the jack break in the refractive Then, following the refraction, the front and rear body portions of the inner cylinder body can be smoothly and refracted in the same direction integrally with the front and rear body portions of the outer cylinder body, and can be rotatably supported by the partition wall of the inner cylinder body. The cutter head can be easily directed in a predetermined excavation direction.
また、内筒体は外筒体内から後方に向かって引抜き可能に構成されていると共にその外径を管路の内径よりも小径に形成してあり、且つこの内筒体の隔壁に回転自在に支持されたカッタヘッドの外径も管路の内径よりも小径に縮小可能に形成しているので、トンネルの掘削終了後には、カッタヘッドを縮小させたのち、内筒体を後方に引き戻すことによって外筒体を掘削壁面に残した状態でこの外筒体の内周面をガイド面として内筒体をカッタヘッドと共に容易に回収、撤去することができる。 Further, the inner cylinder is configured to be able to be pulled out from the outer cylinder toward the rear, and the outer diameter is formed smaller than the inner diameter of the pipe, and the inner cylinder is rotatable on the partition wall of the inner cylinder. Since the outer diameter of the supported cutter head is also reduced to be smaller than the inner diameter of the pipe line, after the excavation of the tunnel is completed, the cutter head is reduced and then the inner cylinder is pulled back. With the outer cylinder remaining on the excavation wall surface, the inner cylinder can be easily collected and removed together with the cutter head using the inner peripheral surface of the outer cylinder as a guide surface.
さらにまた、上記外筒体の前後胴部は、外側筒部と内側筒部との二重構造に形成されてあり、これらの内外筒部間で形成されている円環状の中空室内に前後胴部の外側筒部間を連結している中折れジャッキを周方向に所定間隔毎に配設しているので、機内の各種の機器類に邪魔されることなく、また、機器類の邪魔になることなく、外筒体の内外筒部間の中空室内を利用して複数本の中折れジャッキを所定位置に簡単に配置することができ、しかも外側筒部の前後胴部の内周面間をこれらの中折れジャッキによって連結した構造を構成することができて、上述したように、これらの中折れジャッキの作動力を中折れ部を介して接続している外側筒部の前後胴部に直接伝達することができ、シールド掘削機の方向修正が正確に且つ円滑に行うことができる。 Furthermore, the front and rear body portions of the outer cylindrical body are formed in a double structure of an outer cylindrical portion and an inner cylindrical portion, and the front and rear barrels are formed in an annular hollow chamber formed between these inner and outer cylindrical portions. Since the bent jacks connecting the outer cylinders of the parts are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, they are not obstructed by various devices in the machine and also obstruct the devices. Without using the hollow chamber between the inner and outer cylindrical portions of the outer cylindrical body, it is possible to easily arrange a plurality of middle-folded jacks at predetermined positions, and between the inner peripheral surfaces of the front and rear body portions of the outer cylindrical portion. The structure connected by these middle folding jacks can be configured, and as described above, the operating force of these middle folding jacks is directly applied to the front and rear body parts of the outer cylindrical part connected via the middle folding parts. The direction of the shield excavator can be corrected accurately and smoothly. Can.
請求項2に係る発明によれば、上記内筒体の後胴部の後端にセグメントを組み立てるエレクタ装置を備えているので、シールド掘削機によって掘削された掘削壁面に対するセグメントの覆工作業が簡単に行えるばかりでなく、トンネルの掘削終了後には、エレクタ装置を解体することなく内筒体と一体的に回収、撤去することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the erector device for assembling the segment is provided at the rear end of the rear barrel portion of the inner cylindrical body, it is easy to cover the segment with respect to the excavation wall surface excavated by the shield excavator. In addition, after the tunnel excavation is completed, the erection device can be recovered and removed integrally with the inner cylinder without disassembling.
このように、掘削壁面に施工される管路をセグメントの覆工により形成する場合、上記外筒体の中空室内にシールド掘削機を掘進させるシールドジャッキを周方向に所定間隔毎に装着しているので、シールドジャッキを、そのロッドの軸心延長線がセグメントの前端面にできる限り近接または突き当たる位置となるように配設することができ、従って、これらのシールドジャッキを安定的に作動させてシールドジャッキが損傷したりロッドに曲げが生じることなく、セグメントに直接的に反力をとってその推進力を確実にシールド掘削機に伝達することができると共に、シールドジャッキは上記中折れジャッキと同様に、外筒体における外側筒部の前後胴部の内周面に沿って装着されているので、機内の作業空間を大きく確保することができ、各種作業を円滑に且つ能率よく行うことができる。 As described above, when the pipe line to be constructed on the excavation wall surface is formed by lining the segment, the shield jack for excavating the shield excavator in the hollow chamber of the outer cylindrical body is attached at predetermined intervals in the circumferential direction. Therefore, the shield jacks can be arranged so that the axial extension line of the rod is as close to or as close as possible to the front end surface of the segment. Without causing damage to the jack or bending of the rod, the reaction force can be directly applied to the segment and its propulsive force can be transmitted to the shield excavator without fail, and the shield jack is similar to the above-mentioned bent jack. Since it is mounted along the inner peripheral surface of the front and rear barrels of the outer cylinder in the outer cylinder, a large working space in the machine can be secured. Can be performed with good smoothly and efficiently the variety of work.
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図1において、シールド掘削機はその外殻を、外径が掘削壁面を覆工しているセグメントSによって形成された管路Tの外径よりも僅かに大径に形成している外筒体1と、外径が管路Tの内径よりも小径に形成されている内筒体2とから構成してあり、この内筒体2の前部内に隔壁3を、その外周端面を内筒体2の内周面に一体に固着することによって設けられていると共に該隔壁3に上記外筒体1の開口端に面した地盤を掘削するカッタヘッド4を回転自在に支持させている。
Next, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a shield excavator has an outer shell and a pipe line T formed by a segment S whose outer diameter covers the excavation wall surface. The
上記外筒体1は、一定長さを有する外側筒部1Aと内側筒部1Bとの二重筒構造に形成されていてこれらの内外筒部1A、1Bの前端部間と後端部間とを円環状の連結板1C、1Dによって一体に連結していると共に長さ方向の中間部の数カ所の対向面間も連結片1Eによって一体に連結することによって外側筒部1Aの内周面と内側筒部1Bの外周面間に断面円環状の中空室5を形成している。さらに、これらの外側筒部1Aと内側筒部1Bとを前後に分割して内外前胴部1A1 、1B1 とこの内外前胴部1A1 、1B1 よりも長さが短い内外後胴部1A2 、1B2 とに形成している。なお、外側筒部1Aは上記前側連結板1Cの外周端から一定長さだけ前方に突出した突出前端部1A3 を有している。
The
また、上記外側筒部1Aにおける後胴部1A2 の前半部に外周面を凸円弧状湾曲面6aに形成している中折れ部6を一体に設けてこの中折れ部6を上記外側筒部1Aにおける前胴部1A1 の後端部内周面にシール材10を介して屈折自在に接続していると共に、中折れ部6の後端部外周面には前胴部1A1 と内外径が等しい一定長さの円筒状の後側外殻部7の前端部内周面を固着してこの後側外殻部7を後胴部1A2 から後方に延出させている。
In addition, a central
外筒体1における上記内外前胴部1A1 、1B1 を内外後胴部1A2 、1B2 に対して所望方向に屈折させるための複数本の中折れジャッキ8は、上記円環状の中空室5内に周方向に所定間隔毎に、詳しくは、図2に示すように、小間隔を存した2本の中折れジャッキ8、8を一組として4組を上下左右にそれぞれ配設されてあり、これらの中折れジャッキ8の前端を外側筒部1Aにおける前胴部1A1 の前部内周面に突設しているブラケット11に回動自在に枢着することによって連結し、後端を外側筒部1Aにおける後胴部1A2 の上記中折れ部6の内周面に突設しているブラケット12に回動自在に枢着することによって連結している。
A plurality of half-folded
さらに、上記円環状の中空室5内には中折れジャッキ8と共に複数本のシールドジャッキ9が周方向に一定間隔毎に配設されてあり、これらのシールドジャッキ9は外側筒部1Aにおける後胴部1A2 の上記中折れ部6の内周面に載置された状態で適宜な固定具(図示せず)により取り外し可能に固着されていると共に後端部を上記後側の円環状連結板1Dに挿通、支持させて後方に突出し、そのロッド9aの先端に装着しているスプレッダ9bを管路Tを構成したセグメントSの前端面に押し付けるように構成している。
Further, a plurality of
上記内筒体2は、その外径を外筒体1の内側筒部1Bの内径よりも小径に形成されていて、この内側筒部1B内に後方に向かって引出し可能に挿嵌されてある。具体的には、内側筒部1Bの前後胴部1B1 、1B2 の前後方向及び周方向の複数個所にガイドローラ13を回転自在に軸支してあり、これらのガイドローラ13に外周面を支持させながら内筒体2を外筒体1内に互いに二重構造となるように挿嵌していると共に、内側筒部1Bの前胴部1B1 の内周面に長さ方向に所定間隔を存して複数のシール材10を周設してこのシール材10に内筒体2の前胴部2Aの外周面を密接させて止水性をもたせている。
The inner
この内筒体2も上記外筒体1と同様に前胴部2Aと後胴部2Bとに分割されてあり、前胴部2Aの長さは外筒体1の内側筒部1Bにおける前胴部1B1 と同一長さに形成されていると共に、その前後胴部2A、2B間の分割部を外筒体1の内側筒部1Bにおける前後胴部1B1 、1B2 間の分割部の内側に重なるようにして配設されてあり、さらに、この内筒体2の前胴部2Aの後端部を外筒体1の上記内側筒部1Bにおける前胴部1B1 に連結具14、例えばボルトによって着脱自在に連結していると共に、内筒体2の内周面に沿って上記各中折れジャッキ8の内側に重なるように、複数(中折れジャッキ8と同数)の伸縮ジャッキからなる連結部材15を配設してあり、この連結部材15の前後端を内筒体2の前後胴部2A、2Bの内周面に回動自在に枢着して前後胴部2A、2Bを屈折可能に連結している。
The inner
また、内筒体2の後胴部2Bの後端部を外筒体1の後胴部1A2 、1B2 から後方に突出させてその後端にセグメントSを組み立てるエレクタ装置16を配設している。このエレクタ装置16は、内筒部2の後胴部2Bの後端部に外径が管路Tの内径よりも小径の円形レール部材16a を固着し、この円形レール部材16a にモータ(図示せず)駆動によって回動するリング体16b を回転自在に支持させこのリング体16b にエレクタ16c を装着してなるものである。
In addition, an
内筒体2の前部に設けている上記隔壁3の中心部に回転中心軸17を回転自在に支持させている上記カッタヘッド4は、図1、図3に示すように、その回転中心軸17の前端から該回転中心軸17に対して直交する方向(外径方向)に向かって、長さが外筒体1の内側筒部1Bの内周面の半径よりも短く且つ前面両側部に前方に向かって複数のカッタビット4cを突設している複数本(図においては、4本)のスポーク4aを放射状に設けていると共に隣接するスポーク4a、4aの外端対向側面間を円弧状の連結片4dによって一体に連結してあり、さらに、各スポーク4aをその外端面が開口した筒状の中空スポーク4aに形成してその内部に外側スポーク片4bを収納し、スポーク4aに装着しているジャッキ18の作動により、外側スポーク片4bを中空のスポーク4aの開口端から出没させてスポーク長を外筒体1の外周面に達する長さから内筒体2の内周面内に納まる長さまで伸縮自在に構成している。なお、外側スポーク片4bの前面両側部にも複数本のカッタビット4cを突設していると共に、上記回転中心軸17の前面にセンタビット4c' を突設している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the cutter head 4 in which the
また、カッタヘッド4の背面外周部数カ所に、後方に向かってアーム部材19を突設していると共に、これらのアーム部材19の後端を円環状枠材20によって一体に連結して該円環状枠材20を隔壁3から前方に突出している内筒体2の前端部内周面に回転自在に支持させてあり、さらに、この円環状枠材20の後端面に内歯車21を固着している一方、上記隔壁3の外周部後面に駆動モータ22を装着してこの駆動モータ22の回転軸に固着している小歯車23を上記内歯車21に噛合させ、駆動モータ22によってカッタヘッド4を回転させるように構成している。
In addition,
さらに、カッタヘッド4の後面と上記隔壁3の前面間の空間部を、カッタヘッド4によって掘削された土砂を取り込んで一旦滞留させておく土砂室24に形成してあり、この土砂室24から排土手段25を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成している。この排土手段25は図1に示すようにスクリューコンベアからなり、その前端開口部を隔壁3の下部を貫通して上記土砂室24の下端部内に臨ませていると共に隔壁3から後方に向かって斜め上方に傾斜させた状態で配設されている。
Further, a space between the rear surface of the cutter head 4 and the front surface of the
なお、カッタヘッド4の上記アーム部材19には外径方向に突出した伸縮自在な攪拌棒26を装着していると共に上記外筒体1の後側外殻部7の上周部にはカバー32によって覆われた裏込注入管33が配設されている。
The
次に、以上のように構成したシールド掘削機によって地中に管路Tを施工するには、まず、このシールド掘削機を発進立坑(図示せず)内に設置し、そのカッタヘッド4の外側スポーク片4bを伸長させてカッタヘッド4を拡径させた状態にして回転させながら外筒体1の突出前端部1A3 から前方の地盤を掘進し、その掘削壁面tにセグメントSを組み立てることによって管路Tを形成していく。シールド掘削機の推進は、先に掘削壁面tに施工したセグメントSの前端面にシールドジャッキ9のロッド先端に装着しているスプレッダ9bを押しつけ、ロッド9aを伸長させることによって行われる。
Next, in order to construct the pipe line T in the ground by the shield excavator configured as described above, first, this shield excavator is installed in a start shaft (not shown), and the outside of the cutter head 4 While the
この際、セグメントSは外筒体1における外側筒部1Aの後胴部1A2 から後方に突出している後側外殻部7内でエレクタ装置16により組み立てられ、シールド掘削機の掘進に従って該後側外殻部7の内周面に沿って掘削壁面tに送りだされる一方、全てのシールドジャッキ9は外筒体1における外側筒部1Aの上記後胴部1A2 の内周面に装着されているので、その軸心延長線がセグメントの前端面にできる限り近接または突き当たる状態となり、従って、シールドジャッキ9のロッド9aに曲げ等の無理な力が生じさせることなくセグメントSの前端面に反力をとって安定した状態で推進させることができると共に、機内の作業空間を広く確保することができて能率よく作業が行える。
At this time, the segment S is assembled by the
セグメントSの前端面に反力をとったシールドジャッキ9の推進力は、このシールドジャッキ9を固着させている外側後胴部1A2 から中折れジャッキ8を介して外側前胴部1A1 に伝達され、さらに、この外側前胴部1A1 とボルト等の連結具14によって着脱自在に連結している内筒体2の前胴部2Aからこの内筒体2に設けている隔壁3を介してカッタヘッド4に伝達される。この際、内筒体2の後胴部2Bは前胴体2Aとの連結部材15によって前方に引かれて一体的に前進する。
The propulsive force of the
また、トンネルの掘進中において、シールド掘削機の方向を修正したり曲線トンネル部を掘削する場合には、中折れジャッキ8を作動させることにより、内外筒体1、2の前胴部1A1、1B1 、2Aを後胴部1A2、1B2 、2Bに対して所定の方向に屈折させる。即ち、向きを変えたい側の中折れジャッキ8を収縮させるか、又は、反対側の中折れジャッキ8を伸長させるか、或いは、これらの径方向に対向する中折れジャッキ8をそれぞれ同時に収縮、伸長させると、中折れジャッキ8の前端部を連結している外筒体1の外側筒部1Aの前胴部1A1 が後胴部1A2 に対して中折れ部6から向きを変えたい方向に所定角度屈折する。なお、屈折角度は中折れジャッキ8の伸縮量によって大小に調整することができる。
Further, when the direction of the shield excavator is corrected or the curved tunnel portion is excavated during tunnel excavation, the front trunk portions 1A1 and 1B1 of the inner and
この際、外筒体1の内側筒部1Bの前後胴部1B1 、1B2 はそれぞれ外筒体1の外側筒部1Aの前後胴部1A1 、1A2 に一体に連結していると共に内筒体2の前胴部2Aも外筒体1の内側筒部1Bの前胴部1B1 に連結具14によって一体に連結しているので、上記外筒体1の外側筒部1Aの前胴部1A1 が後胴部1A2 に対して所定角度屈折すると、外筒体1の内側筒部1Bの前胴部1B1 と内筒体2の前胴部2Aも後胴部1B2 、2Bに対して同時に同一方向に同一角度、一体に屈折する。また、内筒体2の前胴部2Aが後胴部2Bに対して屈折する際には、収縮ジャッキからなる連結部材15がその屈折度に応じて伸縮する。
At this time, the front and rear body parts 1B1 and 1B2 of the
この状態にしてシールド掘削機を掘進させることにより所定の方向にトンネルを掘削する。このように、中折れジャッキ8を外筒体1の外側筒部1A側に取付けているので、シールド掘削機の方向修正のために外筒体1の前後胴間の中折れ角度を直接的に且つ円滑に制御することができる。また、内筒体2で囲まれた機内の作業空間を大きく確保することができる。
By tunneling the shield excavator in this state, the tunnel is excavated in a predetermined direction. As described above, since the
次ぎに、シールド掘削機によって所定長のトンネルを掘削して管路Tを形成したのち、シールド掘削機を発進立坑側に撤去、回収するには、図4に示す所定長のトンネルを掘削した状態から図5に示すように、まず、カッタヘッド4の外側スポーク片4bを各スポーク4a内に収縮させることによってカッタヘッド4の外径を外筒体1の内側筒部1Bの内径よりも小径にすると共にカッタヘッド4のアーム部材19に装着している攪拌棒26を収縮させる。さらに、外筒体1の内側前胴部1B1 と内筒体2の前胴部2Aとを一体に連結しているボルトよりなる連結具14を取り外して内外筒体1、2を互いに前後方向に相対移動可能にしたのち、内筒体2の前後胴部2A、2Bの対向端部間を連結金具27(図6に示す)により一体に連結、固定する。
Next, after excavating a tunnel of a predetermined length by a shield excavator to form a pipe line T, the shield excavator is removed to the start shaft side and collected. As shown in FIG. 5, first, the outer spoke
しかるのち、シールドジャッキ9のロッドを伸長させることによって、管路Tを形成しているセグメントSの前端に反力をとって図6に示すように外筒体1を前進させてその突出端前端部1A3 をカッタヘッド4が接しているトンネル端の壁面に当接させる。次いで、図7に示すように、管路Tの底部上に軌条28を敷設したのち、排土手段25であるスクリューコンベアをシールド掘削機から取り外してこの軌条28を走行する台車(図示せず)に乗せ、管路T内を発進立坑側に回収、撤去する。なお、軌条28はシールド掘削機によるトンネル掘進時に、発進立坑側からのセグメント等の部材の搬入用として管路Tの底部に敷設したものであってもよい。
After that, by extending the rod of the
排土手段25の撤去後、内筒体2の下周部に上記軌条28上を転動する回収用ガイドローラ29を取付け、カッタヘッド4及びエレクタ装置16を備えている内筒体2を後方側から適宜な引っ張り手段(図示せず)によって引っ張ると、図8に示すように、上記回収用ガイドローラ29が軌条28上を転動して内筒体2が掘削壁面tに圧接している外筒体1の内側筒部1Bに取付けているガイドローラ13をガイドとして外筒体1から引き出され、発進立坑側に撤去、回収されてトンネル外へと搬出される。搬出されたカッタヘッド4やエレクタ装置16を備えている内筒体2は再び他のシールド工事に使用する。
After removal of the soil removal means 25, a
一方、掘削壁面tを覆っている外筒体1はそのシールド掘削機到達個所に残しておくが、この外筒体1に装着している中折れジャッキ8やシールドジャッキ9は外筒体1から取り外して回収し、上記同様に次のシールド工事に使用する。
On the other hand, the
なお、以上の実施の形態においては、カッタヘッド4のスポーク4aは、このスポーク4aを中空に形成してその内部に外側スポーク片4bを出没自在に収納し、スポーク4a内に装着しているジャッキ18の作動により、外側スポーク片4bを中空のスポーク4aの開口端から出没させてカッタヘッド4の外径を拡縮させるように構成しているが、スポーク4aの外端に一定長のスポーク片を切り離し自在に連結して、該スポーク片を連結した状態においてはカッタヘッド4を外筒体1の外径に略等しい外径とし、スポーク片を取り外した状態においては、カッタヘッド4の外径を管路内を通じて撤去可能な径となるように構成しておいてもよい。
In the above embodiment, the
また、管路TはセグメントSを組み立てることによって形成しているが、発進立坑側からシールド掘削機に後続させてヒューム管等の管体を推進工法によって順次、推進、埋設することにより形成してもよく、この場合には、シールドジャッキ9は不必要となる。
Further, the pipe line T is formed by assembling the segment S, but it is formed by sequentially propelling and embedding a pipe body such as a fume pipe by a propulsion method from the start shaft side following the shield excavator. In this case, the
1 外筒体
1A、1B 内外筒部
1A1 、1B1 内外前胴部
1A2 、1B2 内外後胴部
3 隔壁
4 カッタヘッド
5 中空室
6 中折れ部
8 中折れジャッキ
9 シールドジャッキ
14 連結具
15 連結部材
16 エレクタ装置
1 outer cylinder
1A, 1B Inner and outer cylinder
1A1, 1B1 Inside / outside front body
1A2, 1B2 Inside / outside
14 coupling
15 Connecting member
16 Electa device
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