JP3862234B2 - Underground joint type shield excavator - Google Patents
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Description
本発明は、道路、鉄道、又は共同溝等のトンネルをシールド掘削機で相対する双方向から掘削し、トンネルの途中で互いに接合される地中接合型シールド掘削機に関する。 The present invention relates to a ground joint type shield excavator that excavates a tunnel such as a road, a railway, or a common groove from both sides facing each other with a shield excavator and is joined to each other in the middle of the tunnel.
道路、鉄道、又は共同溝等のトンネルをシールド掘削機で相対する2方向から掘削する場合のシールド掘削機の地中接合方法は、大別すると、補助工法により止水を行ってシールド掘削機を接合する方法と、2基のシールド掘削機のスキンプレートを機械的に接合する方法、とが知られている。
後者の機械的に接合する方法には、下記の様にいろいろな方法がある。
When excavating tunnels such as roads, railways, or joint grooves from two opposite directions with shield excavators, the ground excavation method for shield excavators can be broadly classified as follows. A method of joining and a method of mechanically joining skin plates of two shield excavators are known.
There are various methods for the latter mechanical joining as described below.
第一の方法は、例えば特許文献1に示され、2方向からトンネルを掘削し接合位置において、貫入側シールド掘削機のスキンプレートに装備したスライド可能な貫入リングを、受入側シールド掘削機に装備した受圧ゴムリングに押し付け、土砂や地下水の流入を防止することにより機械的に接合するもので、いわゆるMSD工法と称せられる。
The first method is disclosed in, for example,
第二の方法は、接合地点において、受入側シールド掘削機の内筒部(カッター、チャンバー室)を後方へ引っ込みながら、地山との空間を固化材で充填した後、貫入側シールド掘削機がこの固化材を掘削しながら受入側に前進して貫入し、双方のスキンプレートをラップさせ、間隙に止水材を補足注入して接合するもので、いわゆるCID工法と称せられる。 The second method is to fill the space with the solid mountain with the solidified material while retracting the inner cylinder part (cutter, chamber chamber) of the receiving side shield excavator backward at the joining point. While this solidified material is excavated and penetrated while being excavated, both skin plates are wrapped, and a water-stopping material is supplementally injected into the gap and joined. This is called the so-called CID method.
さらに第三の方法は、例えば特許文献2に示され、受入側シールド掘削機のチャンバー室全体を専用ジャッキで後方に押し込んだ後、貫入側シールド掘削機を受入側に貫入して接合し、双方のスキンプレートをラップさせて、受入側シールド掘削機に装備したチューブシールで止水して接合するもので、いわゆるDKT工法と称せられる。
そして、第一のMSD工法では、貫入側シールド掘削機が到達してスキンプレートを接合するまでの間、到達位置に先着した受入側シールド掘削機の切羽を高濃度泥水で保持し続ける必要があり、特に長期にわたる場合には切羽の安定上で好ましくない。また、先着した受入側シールド掘削機の泥水循環設備及び泥水処理設備等の主要設備は、接合位置到達後も解体及び撤去ができないので、作業効率及び工期に影響を及ぼす。さらに、貫入リング及び受圧ゴムリングの装備に伴い、シールド掘削機の構造が複雑となり、製作コストも高額となる。 And in the first MSD method, it is necessary to keep the face of the receiving side shield excavator first arrived at the arrival position with high concentration mud until the penetration side shield excavator arrives and the skin plate is joined. In particular, in the case of a long period of time, it is not preferable for the stability of the face. In addition, the main facilities such as the mud circulation facility and the mud treatment facility of the first receiving shield excavator cannot be disassembled and removed even after reaching the joint position, which affects work efficiency and construction period. Furthermore, with the installation of the penetrating ring and the pressure-receiving rubber ring, the structure of the shield excavator becomes complicated and the manufacturing cost is high.
第二のCID工法では、機械的な接合構造や止水機構を有していないために製作コストが安価であるが、双方のスキンプレートは非接触で、スキンプレートの間隙に止水材を補足注入することで止水を行うので、接合部の止水性に問題がある。 In the second CID method, the manufacturing cost is low because there is no mechanical joint structure or water stop mechanism, but both skin plates are non-contact, and a water stop material is added to the gap between the skin plates. Since the water is stopped by pouring, there is a problem in the water stoppage of the joint.
第三のDKT工法は、MSD工法と同様にスキンプレートを接合するまでの間、先着した受入側シールド掘削機の切羽を高濃度泥水で保持する必要があり、切羽の安定性や作業効率に問題がある。また、チューブシールドのシール面となる貫入側シールド掘削機のスキンプレートの外面には土砂等の異物が固結及び付着し易く、これらが付着している場合は充分な止水性を確保できなくなる虞がある。 In the third DKT method, as with the MSD method, it is necessary to hold the face of the first receiving shield excavator with high-concentration mud until the skin plate is joined, which is a problem with the stability and work efficiency of the face. There is. In addition, foreign matter such as earth and sand is likely to consolidate and adhere to the outer surface of the skin plate of the penetration shield excavator that becomes the sealing surface of the tube shield, and if these adhere, there is a risk that sufficient water stoppage cannot be secured. There is.
本発明は上述した様な従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、シールド掘削機の構造が比較的に簡単で、製作コストが安く、機械的に確実に止水できる地中接合型シールド掘削機を提供することを目的としている。 The present invention has been proposed in view of the problems of the prior art as described above, and the structure of the shield excavator is relatively simple, the production cost is low, and the underground joint that can stop the water mechanically and reliably. It aims to provide a type shield excavator.
本津は明によれば、受入側シールド掘削機1と貫入側シールド掘削機30とが相対する双方向からトンネルを掘削し、互いに接合される地中接合型シールド機において、貫入側シールド掘削機30の前部にメインカッター34と伸縮自在のオーバーカッター35とよりなるカッタ部32およびスキンプレート40を設け、受入側シールド掘削機1は胴部2とカッタ部3とで構成され、その胴部2の前方にはカッター室8を画成する進退自在の内胴部4が設けられ、そのカッター室8にはメインカッター6と伸縮自在なオーバーカッター7とが設けられ、受入側シールド掘削機1の胴部2の前方内側に貫入側シールド掘削機30のスキンプレート40を受容する接合装置14が設けられ、全体が環状に形成された接合装置14の接合室20の開口は止水ゴム22を設けたシール材21で塞がされており、その接合室20の壁面にはチューブシール26が設けられ、さらに前記内胴部4には固化材43を充填する充填管が設けられ、接合位置において貫入側シールド掘削機30のスキンプレート40を受入側シールド掘削機1の接合装置14に接合するとともにチューブシール26を加圧して止水をし、充填管により固化材43を充填するようになっている。
According to Akira Hontsu, in the underground joint type shield machine that excavates the tunnel from both sides where the receiving
したがって、掘削機に対してはあらかじめ接合装置を準備するだけでよく、また作業としては固化材を充填すればよく、作業効率が向上する。特に地山が安定し、強度的に充分である。 Therefore, it is only necessary to prepare a joining device for the excavator in advance, and it is sufficient to fill the solidified material as the work, and the work efficiency is improved. The ground is particularly stable and strong enough.
本発明によれば、前記内胴部4は、その前端部が、掘削時に胴部2の前端部に位置し、接合時に接合装置14よりも後部に引っ込むことようになっている。
According to the present invention, the front end portion of the
本発明の実施に際して、当該止水ゴムに溝を形成し、当該溝により貫入側シールド掘削機の押し込み部材(例えば、スキンプレート或いはリング)を受容する様に構成すれば、止水部材が貫入側シールド掘削機の押し込み部材を受容する様に構成する事が出来る。 In carrying out the present invention, if the groove is formed in the water-stopping rubber and the push-in member (for example, skin plate or ring) of the penetration-side shield excavator is received by the groove, the water-stopping member is inserted into the penetration side. It can be configured to receive the pushing member of the shield excavator.
さらに、本発明の実施に際し、「止水部材の引込み量を制御しつつ当該止水部材を引込むための機構」を設け、接合室をオイルで充填し、止水部材が貫入側シールド掘削機の押し込み部材を受容するに際して接合室内のオイルを強制排出する機構を採用することが好ましい。
或いは、引き込みロッドを用いて止水部材(例えば止水ゴム)を受入側シールド掘削機側に引き込む様に構成しても良い。
さらに、止水ゴムの様な止水部材に油圧シリンダを組み合わせても良い。
Furthermore, in carrying out the present invention, a "mechanism for retracting the water stop member while controlling the amount of the water stop member pulled in" is provided, the joining chamber is filled with oil, and the water stop member is inserted into the penetration-side shield excavator. It is preferable to employ a mechanism for forcibly discharging oil in the joining chamber when receiving the pushing member.
Or you may comprise so that a water stop member (for example, water stop rubber) may be drawn in to the receiving side shield excavator side using a drawing rod.
Furthermore, a hydraulic cylinder may be combined with a water stop member such as a water stop rubber.
本発明の作用効果を以下に列挙する。
(a) 先着した受入側シールド掘削機の切り羽に固化材を充填することにより、地山崩壊を防止でき、地山の安定を確保することができる。
(b) 受入側シールド掘削機の内部設備及び泥水設備等を、貫入側シールド掘削機の到達、及びスキンプレートの接合を待たず先行して解体撤去することが可能となり、工期を短縮することができる。
(c) 貫入リング及びそれに付随する装置を必要としないので、構造が簡素化され、製作コストの低減、トラブル発生要素の削減となる。
(d) 接合個所はスキンプレートがラップしているので、充分な強度が得られる。
(e) 貫入側シールド掘削機のスキンプレートは、接合装置の止水ゴムに完全に食い込んでいるので、確実に止水することができる。
(f) 接合装置のチューブシールは、止水ゴムの後方に格納されて完全に保護されるので、掘削土砂との接触による損傷や破損の危険性はない。
(g) チューブシールのシール面をスキンプレート内面とすることで、シール面での土砂等の固結・付着が低減され、止水性が確保される。
(h) シール材とチューブシールの2重止水構造となるので、より確実な止水性が確保される。
The effects of the present invention are listed below.
(A) Filling the cut face of the first receiving shield excavator with the solidification material can prevent the collapse of the natural ground and ensure the stability of the natural ground.
(B) The receiving side shield excavator's internal equipment and muddy water facilities can be disassembled and removed in advance without waiting for the penetration side shield excavator to reach and the skin plate joining, thereby shortening the construction period. it can.
(C) Since the penetrating ring and the associated device are not required, the structure is simplified, the manufacturing cost is reduced, and trouble generating elements are reduced.
(D) Since the skin plate wraps at the joint, sufficient strength can be obtained.
(E) Since the skin plate of the penetration shield excavator completely bites into the water-stopping rubber of the joining device, water can be reliably stopped.
(F) Since the tube seal of the joining device is stored behind the waterproof rubber and is completely protected, there is no risk of damage or breakage due to contact with the excavated earth and sand.
(G) By making the sealing surface of the tube seal the inner surface of the skin plate, caking and adhesion of earth and sand etc. on the sealing surface is reduced, and water blocking is ensured.
(H) Since it has a double water-stop structure of the seal material and the tube seal, more reliable water-stop is ensured.
以下、本発明のシールド掘削機の地中接合方法の実施の形態を説明する。図1に示すように、一方からトンネルを掘削する受入側シールド掘削機1(図面の右側)は、胴部2とカッタ部3で構成され、胴部2の前方には内胴部4とが設けられてカッター室8を画成しており、またシールドジャッキ5が設けられている。このシールドジャッキ5はセグメント18に反力をとってシールド掘削機1を前進させるものであるが、後述の内胴部4の移動にも利用する。内胴部4の前面のカッター室8には掘削用のメインカッター6と伸縮自在のオーバーカッター7が設けられ、さらに内胴部4には送泥管9及び排泥管10が接続されている。また、後述のように固化材を充填する図示しない充填管が設けられている。胴部2の内側先端には図2で詳しく説明する接合装置14が設けられ、その後方には凸片15が設けられ、前記の接合装置14は、内胴部4のフランジ16に当接しており、そのフランジ16と凸片15の間にはストッパー17が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of a ground excavation method for a shield excavator according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, a receiving-side shield excavator 1 (on the right side of the drawing) that excavates a tunnel from one side includes a
図2に示す様に、接合装置14は胴部2の内側先端に設けられ、接合装置14の接合室20の開口はシール材21で塞がれ、シール材21には止水ゴム22が設けられ、止水ゴム22には溝23が切られている。そして、接合室20はオイルで満たされ、オイルの排出管24には開閉弁25が設けられている。また、接合室20の壁面にはチューブシール26が設けられ、チューブシール26への送水管27が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
再び図1において、他方からトンネルを掘削する貫入側シールド掘削機30(図面の左側)は、受入側シールド掘削機1と同様に前胴部31とカッタ部32で構成され、胴部31にはシールドジャッキ33が設けられている。胴部31の前面のカッタ部32には掘削用のメインカッター34と伸縮自在のオーバーカッター35が設けられ、前胴部31の前方のカッター室36には送泥管37及び排泥管38が接続されている。そして、胴部31のスキンプレート40の先端40aは、受入側シールド掘削機1の接合装置14の止水ゴム22の溝23に嵌入するように縮径されている。
Referring again to FIG. 1, the penetration side shield excavator 30 (left side of the drawing) for excavating the tunnel from the other is composed of a
このように構成された受入側シールド掘削機1及び貫入側シールド掘削機30でトンネルを掘るには、シールドジャッキ5、33で胴部2、31を前進させながらメインカッタ6、34及びオーバーカッタ7、35を駆動し、公知の態様でトンネルを掘削する。その際、図示の例では、送泥管9から泥水を送り、掘削された土砂を排泥管10で搬出する。また、図示しないエレクタによりトンネルのセグメント18、41を組み立てる。
接合位置までトンネルを掘削したならば、図3に示すように受入側シールド掘削機1のオーバーカッタ7を縮め、ストッパー17を外す。
In order to dig a tunnel with the receiving
When the tunnel is excavated to the joining position, the overcutter 7 of the receiving
次に図4、図5を参照して、内胴部4の引込み作業を説明する。ここで、図4及び図5は、シールドジャッキ5を強調するために図3とは異なる断面で示してある。
図4において、胴部2に固設したシールドジャッキ5のシリンダをフリーとし、そのピストンロッド5aの反対側にシリンダに連結棒5cを取付けて、内胴部4と連結する。この場合ピストンロッド5aは伸張した状態とする。ピストンロッド5aの先端にジャッキスプレッタ5bを取付け、このジャッキスプレッタ5bでセグメント18と連結する。
Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the retracting operation of the
In FIG. 4, the cylinder of the
そして受入側シールド掘削機1のシールドジャッキ5のピストンロッド5aを引込めると内胴部4は胴部2の中を後方に摺動し、同時にカッタ部3も引込められる。また図示しない充填管から固化材を送り、図5に示すようにカッタ部3の前方(図面で左側)に固化材43を充填する。したがって胴部2の内側およびその少し前方の地山に固化されるので、胴部2はシールされ、受入側シールド掘削機1は解体できるようにする。他方、貫入側シールド掘削機30は、位置決めするために、受け入れ側からの探査ボーリングを行いながら、接合位置まで掘削し、オーバーカッタ35を縮め、受け入れ側の固化材43を掘削する。
Then, when the
図6に示すように貫入側シールド掘削機30のスキンプレート40が受入側シールド掘削機1の接合装置14に到達したならば、接合装置14の排出管24の開閉弁25を開く。そして、更に貫入側シールド掘削機30の掘削が進と、スキンプレート40の先端部40aが接合装置14の止水ゴム22の溝23に嵌入し、止水ゴム22及びシール材21を接合室20内へ押し込み、第一の止水をする。
なお、接合室20内のオイルの排出量により押し込み量の管理をすることができ、押し込み過ぎによる接合装置14の破損を防止することができる。
As shown in FIG. 6, when the
The amount of push-in can be managed by the amount of oil discharged from the joining
図1−図7で示す実施形態、特に図7においては、止水ゴム22を受入側シールド掘削機1側に引き込む機構としては、接合室20内のオイルを強制排出するものが採用されており、止水ゴム22の引き込み量(スキンプレート40による押し込み量)を管理することが可能な構成となっている。
しかし、引き込み量を管理或いは制御しつつ、止水ゴム22を引き込む機構としては、主として図7で示す様な機構に限定されるものではなく、例えば、図8において全体を符号14Aで示す様な機構を採用することが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 7, particularly in FIG. 7, a mechanism for forcibly discharging the oil in the joining
However, the mechanism for pulling the water-stopping
図8で示す機構は、引き込みロッド90を用いて止水ゴム22を受入側シールド掘削機1側に引き込む様に構成されている。ここで、止水ゴム22には受圧リング92が嵌装されている。
この実施形態においても、チューブシール(図8では符号26Aで示す)が設けられており、該チューブシール26Aによる止水を行うために高圧給水管27Aが設備されている。
図8において、引き込みロッド90の引き込み量を制御すれば、図1−図7の実施形態における接合装置と同様な作用効果を奏する事が出来る。
The mechanism shown in FIG. 8 is configured to draw the water-stopping
Also in this embodiment, a tube seal (indicated by
In FIG. 8, if the pull-in amount of the pull-in
また、図9において全体を符号14Bで示す機構は、止水ゴム22に油圧シリンダ100を組み合わせている。スキンプレート40が押し込まれた際に、油圧シリンダ100の収縮量を適宜制御することを行えば、図1−図7の実施形態と同様に作動する。
Further, in FIG. 9, the whole mechanism denoted by
再び図6において、スキンプレート40が接合装置14に完全に押し込まれたならば、送水管27から加圧水を送ってチューブシール26により第二の止水をする。その状態が図7に示されている。
このようにして、スキンプレートを接合し、貫入側シールド掘削機30の内部設備を解体し撤去してトンネルが完成する。
Referring again to FIG. 6, when the
In this way, the skin plate is joined, the internal equipment of the penetration
1・・・受入側シールド掘削機
30・・・貫入側シールド掘削機
2、31・・・胴部
3・・・カッタ室
4・・・内胴部
5、33・・・シールドジャッキ
6、34・・・メインカッター
7、35・・・オーバーカッター
36・・・カッタ部
9、37・・・送泥管
10、38・・・排泥管
13、40・・・スキンプレート
14、14A、14B・・・接合装置
15・・・凸片
16・・・フランジ
17・・・ストッパー
18・・・セグメント
21・・・シール材
22・・・止水ゴム
23・・・溝
90・・・引込みロッド
100・・・油圧シリンダ
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