JP4061739B2 - Excavation device for tunnel excavator and method of using the same - Google Patents

Excavation device for tunnel excavator and method of using the same Download PDF

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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬質の岩盤中に曲線のトンネルを掘削する際に用いるトンネル掘削機の余掘装置及びその使用方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、硬質の岩盤を掘削するための種々の形式のトンネル掘削機が提案されている。
【0003】
図3乃至図5はオープン型と呼ばれている岩盤掘削のためのトンネル掘削機の一例を示すもので、このトンネル掘削機の駆動部1の前側には、駆動モータ2によって回転駆動される円盤状のカッタヘッド3が設けられ、該カッタヘッド3の前面には、超硬金属からなる多数の前面ローラカッタ4が回転自在に設けられている。
【0004】
また、カッタヘッド3の外周部には、前記の前面ローラカッタ4と同様の構成を有する複数の外周部ローラカッタ5が設けられている。
【0005】
駆動部1には、図4に示すように上側と下部左右側において、前側ジャッキ6により、カッタヘッド3の外周面から外方へ突出する前側グリッパシュー7a,7b,7cが設けられている。
【0006】
また、駆動部1の後方には、メインビーム8が突設されており、該メインビーム8には、図3及び図5に示すように、スライドブロック9が前後方向にスライド可能に設けてある。
【0007】
スライドブロック9の左右側部には、後側ジャッキ10によって、左右へ張り出して前記のカッタヘッド3の外周面より外方に突出する後側グリッパシュー11a,11bが設けられている。
【0008】
更に、駆動部1とスライドブロック9との間は、掘進ジャッキ12によって連結されている。
【0009】
なお、図中、13は掘削物(破砕され粉塊状となった岩盤)を搬出するベルトコンベヤである。
【0010】
図3乃至図5に示すオープン型のトンネル掘削機によってトンネルの掘削を行なう場合には、後側ジャッキ10により後側グリッパシュー11a,11bを外側に張り出してトンネル内壁に押圧し、スライドブロック9をトンネルに固定した後、駆動モータ2によってカッタヘッド3を回転させた状態で、掘進ジャッキ12を伸張させる。
【0011】
掘進ジャッキ12を伸張させると、前記のスライドブロック9に反力を取りながら駆動部1、メインビーム8及びカッタヘッド3が前進し、回転しているカッタヘッド3に設けた前面ローラカッタ4及び外周部ローラカッタ5が岩盤に押し付けられ且つ転動することによって、岩盤の破砕が行なわれる。
【0012】
破砕された粉塊状の岩盤はベルトコンベヤ13によって後方へ搬出される。
【0013】
掘進ジャッキ12の伸張によって所定ストロークの掘削を行なった後は、前側ジャッキ6によって前側グリッパシュー7a,7b,7cを外側に張り出して、新しく掘削されたトンネル内壁に押圧することにより駆動部1をトンネルに固定し、後側ジャッキ10を縮小して後側グリッパシュー11a,11bのトンネルに対する固定を解除する。
【0014】
次いで、掘進ジャッキ12を縮小することにより、スライドブロック9を駆動部1側に引き寄せてから、再び、後側ジャッキ10により後側グリッパシュー11a,11bを外側に張り出し、スライドブロック9をトンネルに対して固定し、上述した操作を繰り返してトンネルの掘削を進める。
【0015】
図6及び図7はシールド型と呼ばれている岩盤掘削のためのトンネル掘削機の一例を示すもので、このトンネル掘削機の駆動部1の前側には、駆動モータ2によって回転駆動される円盤状のカッタヘッド3が設けられ、該カッタヘッド3の前面には、超硬金属からなる多数の前面ローラカッタ4が回転自在に設けられている。
【0016】
また、カッタヘッド3の外周部には、前記の前面ローラカッタ4と同様の構成を有する複数の外周部ローラカッタ5が設けられている。
【0017】
カッタヘッド3の外周後部には、前記の駆動部1の外周を包囲するように駆動部1に固定されたスキンプレートである前胴14と、該前胴14の後部に嵌合した中胴15と、該中胴15の後部に嵌合した後胴16とが備えられており、前胴14と中胴15との間は、掘進ジャッキ17によって連結され、中胴15と後胴16との間は、方向制御を行なうための中折れジャッキ18によって連結されている。
【0018】
なお、図中、13は掘削物(破砕され粉塊状になった岩盤)を搬出するベルトコンベヤである。
【0019】
更に、駆動部1の外側(図6における上側及び下側)には、前側ジャッキ19によって、前胴14に穿設された開口を通して前胴14の外側に突出する前側グリッパシュー20a,20bが設けられている。
【0020】
また、後胴16の内方には、固定ブロック21が設けられており、該固定ブロック21には、後側ジャッキ22によって後胴16に穿設された開口を通して後胴16の外側に突出する後側グリッパシュー23a,23bが設けられている。
【0021】
図6及び図7に示すトンネル掘削機によってトンネルの掘削を行なう場合には、後側ジャッキ22により、後側グリッパシュー23a,23bを外側に張り出してトンネル内壁に押圧し、後胴16及び固定ブロック21をトンネルに固定し且つ中折れジャッキ18の伸縮を固定した後、駆動モータ2によってカッタヘッド3を回転させた状態で、掘進ジャッキ17を伸張させる。
【0022】
掘進ジャッキ17を伸張させると、前記の中胴15に反力を取りながら前胴14、駆動部1及びカッタヘッド3が前進し、回転しているカッタヘッド3に設けた前面ローラカッタ4及び外周部ローラカッタ5が岩盤に押し付けられ且つ転動することによって、岩盤の破砕が行なわれる。
【0023】
破砕された粉塊状の岩盤はベルトコンベヤ13によって後方へ搬出される。
【0024】
掘進ジャッキ17の伸張によって所定ストロークの掘削を行なった後は、前側ジャッキ19によって前側グリッパシュー20a,20bを外側に張り出して、新しく掘削されたトンネル内壁に押圧することにより駆動部1及び前胴14をトンネルに固定し、後側ジャッキ22を縮小して後側グリッパシュー23a,23bのトンネルに対する固定を解除する。
【0025】
次いで、掘進ジャッキ17を縮小することにより、中胴15、後胴16及び固定ブロック21を駆動部1側に引き寄せてから、再び、後側ジャッキ22により後側グリッパシュー23a,23bを外側へ張り出し、固定ブロック21をトンネルに対して固定し、上述した操作を繰り返してトンネルの掘削を進める。
【0026】
上述の図3乃至図5に示したオープン型のトンネル掘削機、あるいは図6及び図7に示したシールド型のトンネル掘削機によれば、硬質の岩盤を直線的に掘削して略直線状のトンネルを成形することができるが、工事条件によっては、曲がったトンネルの掘削、所謂、曲線掘削を要求されることがある。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したオープン型のトンネル掘削機において、左右の後側グリッパシュー11a,11bの張り出し量を変化させたり、あるいは、シールド型のトンネル掘進機において、中折れジャッキ18の突出量を調整することにより、駆動部1及びカッタヘッド3やカッタヘッド3及び前胴14を、たとえば、図7に示すように、転向させようとしても、これらの外周部に余裕がないと転向を行なうことができない。
【0028】
このために曲線掘削を行なう場合には、カッタヘッド3などの周囲に転向用の空間を開削するための余掘りを行なう必要がある。
【0029】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、曲線掘削を行なうときにのみ、必要な量の余掘りを容易に実施できるトンネル掘削機の余掘装置及びその使用方法を提供することを目的とするものである。
【0030】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載のトンネル掘削機の余掘装置では、トンネル掘削機のカッタヘッドと略等しい掘削半径を有し且つカッタヘッドの背面側に配置された余掘用カッタと、該余掘用カッタの回転中心をカッタヘッドの回転中心に対して偏心させ得る偏心手段と、前記の余掘用カッタを回転させ得る余掘用カッタ回転手段とを備えている。
【0031】
本発明の請求項2に記載のトンネル掘削機の余掘装置では、トンネル掘削機のカッタヘッドと略等しい掘削半径を有し且つカッタヘッドの背面側に配置された環状の余掘用カッタと、前記のカッタヘッドの背面から掘削機後方側へ同軸に延びるカッタヘッド駆動用のメインシャフトを周方向に取り囲み且つ余掘用カッタに接続された外殻シャフトと、該外殻シャフトをメインシャフトに対して偏心させ得る偏心手段と、前記の外殻シャフトを回転させ得る余掘用カッタ回転手段とを備えている。
【0032】
本発明の請求項3に記載のトンネル掘削機の余掘装置では、トンネル掘削機のカッタヘッドと略等しい掘削半径を有し且つカッタヘッドの背面側に配置された環状の余掘用カッタと、前記のカッタヘッドの背面から掘削機後方側へ同軸に延びるカッタヘッド駆動用のメインシャフトを周方向に取り囲み且つ余掘用カッタに接続された外殻シャフトと、該外殻シャフトに外嵌し且つ外殻シャフトを枢支する支持筒と、該支持筒をカッタヘッドに後続する掘削機胴部に対して偏心させ得る偏心手段と、前記の支持筒に取り付けられ且つ外殻シャフトを回転させ得る余掘用カッタ回転手段とを備えている。
【0033】
本発明の請求項4に記載のトンネル掘削機の余掘装置の使用方法では、曲線掘削を行うべき場所にトンネル掘進機のカッタヘッドが到達した際に、余掘用カッタ回転手段によって余掘用カッタをカッタヘッドよりも高速で回転させながら、当該余掘用カッタを偏心手段によって余掘り対象となる岩盤側へ偏寄させる。
【0034】
本発明の請求項1に記載のトンネル掘削機の余掘装置においては、余掘用カッタ回転手段から余掘用カッタへ回転力を伝達し、偏心手段により余掘用カッタの回転中心をカッタヘッドの回転中心に対して偏心させ、余掘用カッタの偏寄方向側に位置する岩盤を余掘用カッタで切り崩す。
【0035】
本発明の請求項2に記載のトンネル掘削機の余掘装置においては、余掘用カッタ回転手段から外殻シャフトを介して余掘用カッタへ回転力を伝達し、偏心手段により外殻シャフトをメインシャフトに対して偏心させ、余掘用カッタの偏寄方向側に位置する岩盤を余掘用カッタで切り崩す。
【0036】
本発明の請求項3に記載のトンネル掘削機の余掘装置においては、余掘用カッタ回転手段から外殻シャフトを介して余掘用カッタへ回転力を伝達し、偏心手段により支持筒を介して外殻シャフトを掘削機胴部に対して偏心させ、余掘用カッタの偏寄方向側に位置する岩盤を余掘用カッタで切り崩す。
【0037】
本発明の請求項4に記載のトンネル掘削機の余掘装置の使用方法においては、カッタヘッドよりも高速で回転する余掘用カッタを、偏心手段によって余掘り対象となる岩盤側へ偏寄させ、当該岩盤の切り崩し効率の向上を図る。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【0039】
図1及び図2は本発明のトンネル掘削機の余掘装置の実施の形態の一例を示すものであり、このトンネル掘削機の余掘装置は、スキンプレートを形成する胴部24と、該胴部24に回転自在に支持されたメインシャフト25と、該メインシャフト25と一体的に形成されて胴部24の先端外側に位置し且つ複数の前面ローラカッタ4及び外周部ローラカッタ5を有するカッタヘッド26と、該カッタヘッド26の背面側に配置された環状の余掘用カッタ27と、カッタヘッド26の駆動用モータ32と、余掘用カッタ27を枢支する支持筒38と、略水平に延びる左右一対の偏心ジャッキ43a,43bと、余掘用カッタ27の駆動用モータ44とを備えている。
【0040】
メインシャフト25は、胴部24の先端寄り部分に同軸に配置されている。
【0041】
このメインシャフト25の後端寄り部分は、胴部24の先端寄り部分の隔壁28aと、該隔壁28aの掘進機後方側に隣接する隔壁28bとを貫通し、後方側の隔壁28bに取り付けた軸箱29に軸受30を介して枢支されている。
【0042】
また、メインシャフト25の後端寄り部分には、隔壁28a,28bの間に位置するように歯車31が外嵌固着されている。
【0043】
駆動用モータ32は、前記の歯車31に噛み合うピニオン33を有し、該ピニオン33、並びにメインシャフト25を介してカッタヘッド26を駆動し得るように、後方側の隔壁28bに取り付けられている。
【0044】
隔壁28a,28bの間には、歯車31及びピニオン33を取り囲むケーシング34が、両隔壁28a,28bに対して密接するように設けられている。
【0045】
更に、前方側の隔壁28aには、前記のメインシャフト25の前後方向中間部分を周方向に取り囲むスリーブ42が固着されている。
【0046】
余掘用カッタ27は、カッタヘッド26と略等径かあるいは僅かに小径の掘削半径を得られる外周位置に、超硬金属からなる複数のローラカッタ35を枢支している。
【0047】
余掘用カッタ27の背面には、当該カッタ27に対して同軸に且つ掘削機後方側へ延びる筒状の外殻シャフト37が一体的に設けられており、該外殻シャフト37の後端部には、歯車36が外嵌固着されている。
【0048】
これら余掘用カッタ27及び外殻シャフト37の内径は、前記のメインシャフト25の外径に比べて大きく設定されている。
【0049】
支持筒38は、外殻シャフト37に軸受39を介して外嵌する外筒40と、外殻シャフト37に対して摺動を許容し得るように内接する内筒41とによって構成されており、内筒41と前記のスリーブ42との間には、胴部24に対する余掘用カッタ27の偏心量(余掘量)に応じたクリアランスが設定されている。
【0050】
外筒40の前端部には、環状の外側移動隔壁46が同軸に固着されており、該外側移動隔壁46の前面は、胴部24内の先端近傍に内接固着した環状の外側固定隔壁47の後面に装着のシール部材48に、摺動可能に当接している。
【0051】
内筒41の前端部には、環状の内側移動隔壁49が同軸に固着されており、該内側移動隔壁49の前面は、先に述べたスリーブ42の前端部に固着した環状の内側固定隔壁50に装着のシール部材51に、摺動可能に当接している。
【0052】
偏心ジャッキ43a,43bは、支持筒38の左右に位置するように胴部24内に配置されており、各偏心ジャッキ43a,43bのシリンダ基部は、胴部24内面に連結され、また、ロッド先端は、外筒40外面に連結されている。
【0053】
駆動用モータ44は、前記の歯車36に噛み合うピニオン45を有し、該ピニオン45、並びに外殻シャフト37を介して余掘用カッタ27を駆動し得るように、前記の支持筒38の掘削機後方端に取り付けられている。
【0054】
図1及び図2に示すトンネル掘削機によってトンネルの直線掘削を行なう場合には、余掘用カッタ27の各偏心ジャッキ43a,43bの伸縮量を調整して余掘用カッタ27の軸芯をカッタヘッド26の軸芯と一致させ、ローラカッタ35の外周面がカッタヘッド26外周面と同一あるいはそれより僅かに引き込まれた状態として、カッタヘッド26を回転させる。
【0055】
曲線掘削を行なうべき場所にトンネル掘削機のカッタヘッド26が到達したならば、余掘用カッタ27の駆動用モータ44を作動させ、余掘用カッタ27をカッタヘッド26よりも高速で回転させながら、余掘りを行なうべき岩盤側に位置する偏心ジャッキ43a(あるいは偏心ジャッキ43b)を縮小させるとともに、反対側の偏心ジャッキ43b(あるいは偏心ジャッキ43a)を伸張させて、余掘用カッタ27を余掘り対象の岩盤側に偏寄する方向へ移動させる。
【0056】
余掘用カッタ27が余掘り対象の岩盤側に偏寄すると、余掘用カッタ27の外周に枢支されているローラカッタ35が岩盤に押し付けられ且つカッタヘッド26の回転に伴って転動することにより、岩盤の破砕が行なわれる。
【0057】
このように、図1及び図2に示すトンネル掘削機の余掘装置では、駆動用モータ44の回転力を、外殻シャフト37を介して余掘用カッタ27へ伝達し、偏心ジャッキ43a,43bにより、支持筒38を介して外殻シャフト37を胴部24に対して偏心させ、余掘用カッタ27の偏寄方向側に位置する岩盤をローラカッタ35で切り崩すので、曲線掘削を行なうときのみに、必要な量の余掘りを効率よく行なうことができる。
【0058】
また、余掘用カッタ27をカッタヘッド26よりも高速で回転させることにより、余掘りの対象となる岩盤の切り崩し効率を向上させることができる。
【0059】
なお、本発明のトンネル掘削機の余掘装置及びその使用方法は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0060】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のトンネル掘削機の余掘装置及びその使用方法によれば、下記のような種々の優れた効果を奏しえる。
【0061】
(1)本発明の請求項1乃至請求項3に記載のトンネル掘削機の余掘装置のいずれにおいても、余掘用カッタ回転手段から余掘用カッタへ回転力を伝達し、偏心手段により余掘用カッタの回転中心をカッタヘッドの回転中心に対して偏心させ、余掘用カッタの偏寄方向側に位置する岩盤を余掘用カッタで切り崩すので、曲線掘削を行なうときのみに、岩盤に対する余掘を効率よく行うことができ、よって、岩盤中に屈曲半径が小さいトンネルを容易に掘削できる。
【0062】
(2)本発明の請求項4に記載のトンネル掘削機の余掘装置の使用方法においては、余掘用カッタをカッタヘッドよりも高速で回転させるので、余掘りの対象となる岩盤の切り崩し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトンネル掘削機の余掘装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図2】図1のII−II矢視図である。
【図3】従来のオープン型のトンネル掘削機の一例を示す構成図である。
【図4】図3のIV−IV矢視図である。
【図5】図3のV−V矢視図である。
【図6】従来のシールド型のトンネル掘削機の一例を示す構成図である。
【図7】図6のトンネル掘削機により曲線掘削を行なう状態を示す概略図である。
【符号の説明】
24 胴部(掘削機胴部)
25 メインシャフト
26 カッタヘッド
27 余掘用カッタ
37 外殻シャフト
38 支持筒
43a 偏心ジャッキ(偏心手段)
43b 偏心ジャッキ(偏心手段)
44 駆動用モータ(余掘用カッタ回転手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an excavation device for a tunnel excavator used when excavating a curved tunnel in hard rock, and a method of using the excavation apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of tunnel excavators for excavating hard rock have been proposed.
[0003]
FIG. 3 to FIG. 5 show an example of a tunnel excavator for rock excavation called an open type, and a disk that is rotationally driven by a drive motor 2 is provided on the front side of the drive unit 1 of the tunnel excavator. A plurality of front roller cutters 4 made of super hard metal are rotatably provided on the front surface of the cutter head 3.
[0004]
A plurality of outer peripheral roller cutters 5 having the same configuration as that of the front roller cutter 4 are provided on the outer peripheral portion of the cutter head 3.
[0005]
As shown in FIG. 4, the drive unit 1 is provided with front gripper shoes 7 a, 7 b, and 7 c that protrude outward from the outer peripheral surface of the cutter head 3 by the front jack 6 on the upper side and the lower left and right sides.
[0006]
A main beam 8 projects from the drive unit 1 and a slide block 9 is provided on the main beam 8 so as to be slidable in the front-rear direction, as shown in FIGS. .
[0007]
Rear gripper shoes 11 a and 11 b are provided on the left and right sides of the slide block 9 so as to protrude left and right by the rear jack 10 and protrude outward from the outer peripheral surface of the cutter head 3.
[0008]
Further, the drive unit 1 and the slide block 9 are connected by an excavation jack 12.
[0009]
In the figure, reference numeral 13 denotes a belt conveyor for carrying out the excavated material (the bedrock that has been crushed into a lump shape).
[0010]
When excavating a tunnel with the open type tunnel excavator shown in FIGS. 3 to 5, the rear jacker shoes 11a and 11b are projected outward by the rear jack 10 and pressed against the inner wall of the tunnel, and the slide block 9 is After being fixed to the tunnel, the excavation jack 12 is extended with the cutter head 3 being rotated by the drive motor 2.
[0011]
When the digging jack 12 is extended, the driving unit 1, the main beam 8, and the cutter head 3 move forward while applying a reaction force to the slide block 9, and the front roller cutter 4 provided on the rotating cutter head 3 and the outer periphery thereof. When the partial roller cutter 5 is pressed against the rock and rolls, the rock is crushed.
[0012]
The crushed powdery rock mass is carried out backward by the belt conveyor 13.
[0013]
After the excavation jack 12 has been excavated for a predetermined stroke, the front gripper shoes 7a, 7b, and 7c are projected outward by the front jack 6 and pressed against the newly excavated tunnel inner wall so that the drive unit 1 is tunneled. The rear jack 10 is reduced and the rear gripper shoes 11a and 11b are released from being fixed to the tunnel.
[0014]
Next, by reducing the digging jack 12, the slide block 9 is pulled toward the drive unit 1, and then the rear jacker shoes 11a and 11b are projected outward by the rear jack 10 again. The tunnel is excavated by repeating the above operation.
[0015]
FIGS. 6 and 7 show an example of a tunnel excavator for rock excavation called a shield type, and a disk that is rotationally driven by a drive motor 2 is provided on the front side of the drive unit 1 of the tunnel excavator. A plurality of front roller cutters 4 made of super hard metal are rotatably provided on the front surface of the cutter head 3.
[0016]
A plurality of outer peripheral roller cutters 5 having the same configuration as that of the front roller cutter 4 are provided on the outer peripheral portion of the cutter head 3.
[0017]
At the rear rear part of the cutter head 3, a front cylinder 14 which is a skin plate fixed to the drive unit 1 so as to surround the outer periphery of the drive unit 1 and a middle cylinder 15 fitted to the rear part of the front cylinder 14. And a rear cylinder 16 fitted to the rear portion of the middle cylinder 15. The front cylinder 14 and the middle cylinder 15 are connected by an excavating jack 17, and the middle cylinder 15 and the rear cylinder 16 are connected to each other. The space is connected by a bent jack 18 for directional control.
[0018]
In addition, in the figure, 13 is a belt conveyor which carries out excavated material (the bedrock which was crushed into the shape of a lump).
[0019]
Further, front gripper shoes 20a and 20b are provided outside the drive unit 1 (upper side and lower side in FIG. 6) by the front jack 19 and projecting to the outside of the front cylinder 14 through openings formed in the front cylinder 14. It has been.
[0020]
Further, a fixed block 21 is provided on the inner side of the rear cylinder 16, and the fixed block 21 protrudes to the outside of the rear cylinder 16 through an opening formed in the rear cylinder 16 by the rear jack 22. Rear gripper shoes 23a and 23b are provided.
[0021]
When excavating a tunnel with the tunnel excavator shown in FIGS. 6 and 7, the rear jack 22 projects the rear gripper shoes 23a and 23b outwardly and presses them against the inner wall of the tunnel. After fixing 21 to the tunnel and fixing the expansion / contraction of the bent jack 18, the excavating jack 17 is extended with the cutter head 3 rotated by the drive motor 2.
[0022]
When the digging jack 17 is extended, the front cylinder 14, the drive unit 1, and the cutter head 3 move forward while applying a reaction force to the inner cylinder 15, and the front roller cutter 4 and the outer periphery provided on the rotating cutter head 3. When the partial roller cutter 5 is pressed against the rock and rolls, the rock is crushed.
[0023]
The crushed powdery rock mass is carried out backward by the belt conveyor 13.
[0024]
After the excavation jack 17 has been excavated for a predetermined stroke, the front gripper shoes 20a, 20b are projected outward by the front jack 19 and pressed against the newly excavated tunnel inner wall, thereby driving the drive unit 1 and the front trunk 14 Is fixed to the tunnel, and the rear jack 22 is reduced to release the fixing of the rear gripper shoes 23a and 23b to the tunnel.
[0025]
Next, by reducing the digging jack 17, the middle cylinder 15, the rear cylinder 16 and the fixed block 21 are drawn toward the drive unit 1, and then the rear gripper shoes 23 a and 23 b are projected outward by the rear jack 22 again. Then, the fixed block 21 is fixed to the tunnel, and the above-described operation is repeated to advance the tunnel excavation.
[0026]
According to the open-type tunnel excavator shown in FIG. 3 to FIG. 5 or the shield-type tunnel excavator shown in FIG. 6 and FIG. Although a tunnel can be formed, depending on construction conditions, excavation of a bent tunnel, so-called curved excavation, may be required.
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described open type tunnel excavator, the amount of protrusion of the left and right rear gripper shoes 11a and 11b is changed, or in the shield type tunnel excavator, the protruding amount of the bent jack 18 is adjusted. Therefore, even if the drive unit 1 and the cutter head 3 or the cutter head 3 and the front cylinder 14 are to be turned, for example, as shown in FIG.
[0028]
For this reason, when performing curved excavation, it is necessary to perform extra excavation for excavating a turning space around the cutter head 3 and the like.
[0029]
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide a tunnel excavator surplus digging apparatus and a method of using the same capable of easily performing a necessary amount of surplus digging only when performing curved excavation. It is what.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a surplus excavator for a tunnel excavator according to claim 1 of the present invention has an excavation radius substantially equal to the cutter head of the tunnel excavator and is disposed on the back side of the cutter head. An excavation cutter, an eccentric means capable of decentering the rotation center of the extra excavation cutter with respect to the rotation center of the cutter head, and an excavation cutter rotation means capable of rotating the extra excavation cutter. .
[0031]
In the excavation device for a tunnel excavator according to claim 2 of the present invention, an annular excavation cutter having an excavation radius substantially equal to the cutter head of the tunnel excavator and disposed on the back side of the cutter head, An outer shell shaft that surrounds a cutter head driving main shaft that extends coaxially from the rear surface of the cutter head to the rear side of the excavator in the circumferential direction and is connected to the extra excavation cutter; and the outer shaft is connected to the main shaft. And an excavating means for rotating the outer shell, and an excavating cutter rotating means for rotating the outer shell shaft.
[0032]
In the excavation device for a tunnel excavator according to claim 3 of the present invention, an annular excavation cutter having an excavation radius substantially equal to the cutter head of the tunnel excavator and disposed on the back side of the cutter head, An outer shell shaft that surrounds a cutter head driving main shaft extending coaxially from the back surface of the cutter head to the rear side of the excavator in the circumferential direction and is connected to the extra excavation cutter; A support cylinder that pivotally supports the outer shell shaft, eccentric means that can decenter the support cylinder with respect to the excavator body that follows the cutter head, and a surplus that can be attached to the support cylinder and rotate the outer shell shaft Digging cutter rotating means.
[0033]
In the method for using the excavator for a tunnel excavator according to claim 4 of the present invention, when the cutter head of the tunnel excavator reaches the place where curve excavation is to be performed, While the cutter is rotated at a higher speed than the cutter head, the cutter for excavation is biased toward the bedrock to be excavated by the eccentric means.
[0034]
In the surplus excavator of the tunnel excavator according to claim 1 of the present invention, the rotational force is transmitted from the surplus cutter cutter rotating means to the surplus cutter, and the center of rotation of the surplus cutter is offset by the eccentric head by the cutter head. The rock is positioned eccentrically with respect to the center of rotation, and the rock located on the side of the offset direction of the cutter for excavation is cut by the cutter for excavation.
[0035]
In the after-excavation device for a tunnel excavator according to claim 2 of the present invention, the rotational force is transmitted from the over-excavation cutter rotating means to the over-excavation cutter via the outer shell shaft, and the outer shaft is Eccentric with respect to the main shaft, and the bedrock located on the side of the overcutting cutter is cut with the overcutting cutter.
[0036]
In the after-excavation apparatus for a tunnel excavator according to claim 3 of the present invention, the rotational force is transmitted from the over-excavation cutter rotating means to the over-excavation cutter via the outer shell shaft, and the eccentric means via the support cylinder. Then, the outer shell shaft is eccentric with respect to the excavator body, and the rock located on the side of the side of the excavation cutter is cut by the excavation cutter.
[0037]
In the method for using the excavation device for a tunnel excavator according to claim 4 of the present invention, the excavation cutter rotating at a higher speed than the cutter head is biased to the rock mass side to be excavated by the eccentric means. To improve the cutting efficiency of the bedrock.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0039]
FIG. 1 and FIG. 2 show an example of an embodiment of a surplus excavator for a tunnel excavator according to the present invention. The surplus excavator of this tunnel excavator includes a trunk portion 24 that forms a skin plate, and the trunk A main shaft 25 rotatably supported by the portion 24, and a cutter that is formed integrally with the main shaft 25 and is located outside the front end of the body portion 24 and has a plurality of front roller cutters 4 and outer peripheral roller cutters 5. A head 26, an annular excavation cutter 27 arranged on the back side of the cutter head 26, a drive motor 32 for the cutter head 26, a support cylinder 38 that pivotally supports the excavation cutter 27, and a substantially horizontal A pair of left and right eccentric jacks 43a, 43b extending to the left side, and a drive motor 44 for the overcutting cutter 27 are provided.
[0040]
The main shaft 25 is coaxially disposed at a portion near the tip of the trunk portion 24.
[0041]
The rear end portion of the main shaft 25 penetrates the partition wall 28a near the front end of the body portion 24 and the partition wall 28b adjacent to the rear side of the excavator of the partition wall 28a, and is attached to the rear partition wall 28b. The box 29 is pivotally supported via a bearing 30.
[0042]
Further, a gear 31 is fitted and fixed to a portion near the rear end of the main shaft 25 so as to be positioned between the partition walls 28a and 28b.
[0043]
The drive motor 32 has a pinion 33 that meshes with the gear 31, and is attached to the partition wall 28 b on the rear side so that the cutter head 26 can be driven via the pinion 33 and the main shaft 25.
[0044]
A casing 34 surrounding the gear 31 and the pinion 33 is provided between the partition walls 28a and 28b so as to be in close contact with both the partition walls 28a and 28b.
[0045]
Further, a sleeve 42 is fixed to the front partition wall 28a so as to surround the intermediate portion in the front-rear direction of the main shaft 25 in the circumferential direction.
[0046]
The extra excavation cutter 27 pivotally supports a plurality of roller cutters 35 made of cemented carbide at an outer peripheral position where the excavation radius is substantially equal to or slightly smaller than the cutter head 26.
[0047]
A cylindrical outer shell shaft 37 that extends coaxially with respect to the cutter 27 and extends to the rear side of the excavator is integrally provided on the back surface of the surplus cutter 27, and the rear end portion of the outer shell shaft 37 is provided. The gear 36 is fixedly fitted on the outside.
[0048]
The inner diameters of the extra excavation cutter 27 and the outer shell shaft 37 are set larger than the outer diameter of the main shaft 25.
[0049]
The support cylinder 38 includes an outer cylinder 40 that is fitted onto the outer shell shaft 37 via a bearing 39, and an inner cylinder 41 that is inscribed so as to allow sliding relative to the outer shell shaft 37. A clearance is set between the inner cylinder 41 and the sleeve 42 according to the amount of eccentricity (excess amount) of the excess excavation cutter 27 with respect to the body portion 24.
[0050]
An annular outer movable partition wall 46 is coaxially fixed to the front end portion of the outer cylinder 40, and the front surface of the outer movable partition wall 46 is an annular outer fixed partition wall 47 that is inscribed and fixed in the vicinity of the front end in the body portion 24. The seal member 48 attached to the rear surface is slidably contacted.
[0051]
An annular inner movable partition wall 49 is coaxially fixed to the front end portion of the inner cylinder 41, and an annular inner fixed partition wall 50 fixed to the front end portion of the sleeve 42 is the front surface of the inner movable partition wall 49. Is slidably in contact with the seal member 51 attached to the head.
[0052]
The eccentric jacks 43a and 43b are disposed in the body portion 24 so as to be positioned on the left and right sides of the support cylinder 38. The cylinder bases of the eccentric jacks 43a and 43b are connected to the inner surface of the body portion 24, and the rod tip Is connected to the outer surface of the outer cylinder 40.
[0053]
The drive motor 44 has a pinion 45 that meshes with the gear 36, and the excavator of the support cylinder 38 is configured to drive the overexcavation cutter 27 via the pinion 45 and the outer shell shaft 37. It is attached to the rear end.
[0054]
When the tunnel excavator shown in FIGS. 1 and 2 is used to perform straight excavation of the tunnel, the amount of expansion and contraction of the eccentric jacks 43a and 43b of the extra excavation cutter 27 is adjusted so that the shaft core of the excavation cutter 27 is cut. The cutter head 26 is rotated in a state where the outer peripheral surface of the roller cutter 35 is the same as or slightly pulled from the outer peripheral surface of the cutter head 26 so as to coincide with the axis of the head 26.
[0055]
When the cutter head 26 of the tunnel excavator reaches the place where curve excavation is to be performed, the drive motor 44 of the excavation cutter 27 is operated to rotate the excavation cutter 27 at a higher speed than the cutter head 26. Further, the eccentric jack 43a (or the eccentric jack 43b) located on the side of the rock to be dug is reduced, and the eccentric jack 43b (or the eccentric jack 43a) on the opposite side is extended, so that the extra excavation cutter 27 is dug. Move in a direction that is biased toward the target rock.
[0056]
When the extra excavation cutter 27 is biased toward the extra excavation target rock, the roller cutter 35 pivotally supported on the outer periphery of the extra excavation cutter 27 is pressed against the excavation and rolls as the cutter head 26 rotates. As a result, the rock mass is crushed.
[0057]
As described above, in the surplus excavator of the tunnel excavator shown in FIGS. 1 and 2, the rotational force of the driving motor 44 is transmitted to the surplus excavator cutter 27 via the outer shell shaft 37, and the eccentric jacks 43a and 43b. Thus, the outer shell shaft 37 is eccentric with respect to the trunk portion 24 via the support cylinder 38, and the rock mass located on the side of the offset direction of the extra excavation cutter 27 is cut by the roller cutter 35. Therefore, only when performing curved excavation. In addition, it is possible to efficiently excavate a necessary amount.
[0058]
Further, by cutting the overexcavation cutter 27 at a higher speed than the cutter head 26, it is possible to improve the cutting efficiency of the rock mass to be overexcavated.
[0059]
It should be noted that the excavation apparatus for a tunnel excavator and the method of using the excavator of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. is there.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the after-excavation device for a tunnel excavator and the method of using the same according to the present invention, the following various excellent effects can be obtained.
[0061]
(1) In any of the excavation devices for tunnel excavators according to claims 1 to 3 of the present invention, the rotational force is transmitted from the excavation cutter rotating means to the excavation cutter, and the eccentric means is used to transmit the excessive force. The center of rotation of the excavation cutter is decentered with respect to the center of rotation of the cutter head, and the rock mass located on the side of the offset direction of the excavation cutter is cut by the excavation cutter. Excessive excavation can be performed efficiently, and therefore a tunnel having a small bending radius can be easily excavated in the rock.
[0062]
(2) In the method of using the excavation apparatus for a tunnel excavator according to claim 4 of the present invention, the excavation cutter is rotated at a higher speed than the cutter head, so that the cutting efficiency of the rock to be excavated is cut Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an embodiment of a surplus excavator for a tunnel excavator according to the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional open type tunnel excavator.
4 is a view taken along arrow IV-IV in FIG. 3;
5 is a VV arrow view of FIG. 3;
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional shield type tunnel excavator.
7 is a schematic view showing a state where curved excavation is performed by the tunnel excavator of FIG. 6; FIG.
[Explanation of symbols]
24 trunk (excavator trunk)
25 Main shaft 26 Cutter head 27 Excavation cutter 37 Outer shell shaft 38 Support cylinder 43a Eccentric jack (eccentric means)
43b Eccentric jack (Eccentric means)
44 Drive motor (cutter rotating means for surplus excavation)

Claims (4)

トンネル掘削機のカッタヘッドと略等しい掘削半径を有し且つカッタヘッドの背面側に配置された余掘用カッタと、該余掘用カッタの回転中心をカッタヘッドの回転中心に対して偏心させ得る偏心手段と、前記の余掘用カッタを回転させ得る余掘用カッタ回転手段とを備えてなることを特徴とするトンネル掘削機の余掘装置。An excavation cutter having an excavation radius substantially equal to the cutter head of the tunnel excavator and disposed on the back side of the cutter head, and the rotation center of the excavation cutter can be decentered with respect to the rotation center of the cutter head A surplus excavator for a tunnel excavator comprising eccentric means and a surplus excavator cutter rotating means capable of rotating the surplus excavator cutter. トンネル掘削機のカッタヘッドと略等しい掘削半径を有し且つカッタヘッドの背面側に配置された環状の余掘用カッタと、前記のカッタヘッドの背面から掘削機後方側へ同軸に延びるカッタヘッド駆動用のメインシャフトを周方向に取り囲み且つ余掘用カッタに接続された外殻シャフトと、該外殻シャフトをメインシャフトに対して偏心させ得る偏心手段と、前記の外殻シャフトを回転させ得る余掘用カッタ回転手段とを備えてなることを特徴とするトンネル掘削機の余掘装置。An annular excavation cutter having a digging radius substantially equal to the cutter head of the tunnel excavator and disposed on the back side of the cutter head, and a cutter head drive extending coaxially from the back side of the cutter head to the rear side of the excavator An outer shell shaft that surrounds the main shaft for use in the circumferential direction and connected to the cutter for excavation, eccentric means that can eccentric the outer shell shaft with respect to the main shaft, and a surplus that can rotate the outer shell shaft An excavation device for a tunnel excavator, characterized in that the excavation cutter rotation means is provided. トンネル掘削機のカッタヘッドと略等しい掘削半径を有し且つカッタヘッドの背面側に配置された環状の余掘用カッタと、前記のカッタヘッドの背面から掘削機後方側へ同軸に延びるカッタヘッド駆動用のメインシャフトを周方向に取り囲み且つ余掘用カッタに接続された外殻シャフトと、該外殻シャフトに外嵌し且つ外殻シャフトを枢支する支持筒と、該支持筒のカッタヘッドに後続する掘削機胴部に対して偏心させ得る偏心手段と、前記の支持筒に取り付けられ且つ外殻シャフトを回転させ得る余掘用カッタ回転手段とを備えてなることを特徴とするトンネル掘削機の余掘装置。An annular excavation cutter having a digging radius substantially equal to the cutter head of the tunnel excavator and disposed on the back side of the cutter head, and a cutter head drive extending coaxially from the back side of the cutter head to the rear side of the excavator An outer shell shaft that surrounds the main shaft of the outer shell in the circumferential direction and connected to the cutter for excavation, a support tube that is fitted on the outer shell shaft and pivotally supports the outer shell shaft, and a cutter head of the support tube A tunnel excavator comprising: eccentric means capable of being eccentric with respect to a subsequent excavator body; and excavator cutter rotating means attached to the support cylinder and capable of rotating an outer shell shaft. Excavation equipment. 曲線掘削を行うべき場所にトンネル掘進機のカッタヘッドが到達した際に、余掘用カッタ回転手段によって余掘用カッタをカッタヘッドよりも高速で回転させながら、当該余掘用カッタを偏心手段によって余掘り対象となる岩盤側へ偏寄させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のトンネル掘削機の余掘装置の使用方法。When the cutter head location tunnel excavator to perform curve drilling reaches, while rotating at a higher speed than the cutter head cutter extra excavation by the cutter rotation means for extra drilling, by the eccentric means the excess excavation cutter 4. The method for using a surplus excavator for a tunnel excavator according to any one of claims 1 to 3, wherein the surplus excursion is biased toward a rock mass to be surplus.
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