JP4081871B2 - High strength wall cutting shield machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削工法の一つである、いわゆる高強度壁切削に用いるシールド掘進機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、シールド掘進機を用いたトンネル掘削工法の一つとしていわゆる高強度壁切削と称されるものが提案されている。
【0003】
この高強度壁切削は、図6に示すように発進用立坑A及び到達用立坑Bを構成する土留壁1の坑口となる坑口壁2,2を高強度壁や新素材入りコンクリート壁等で構成し、この坑口壁2,2をシールド掘進機3前部のカッターヘッド4で直接切削して到達用立坑B側まで一気にトンネルを掘進するようにしたものであり、従来工法のような薬液注入による坑口付近の地盤改良や危険を伴う人力による坑口壁の取り壊し作業を行わずにシールド掘進機の発進・到達が可能となる等といった優れた特長を有している。尚、図中5は発進時の反力を取るための仮組セグメント、6は到達時における到達用立坑B側の坑口2の崩落を防止する泥土材、7はこの泥土材6の反力を取るための反力梁である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この高強度壁切削に用いるシールド掘進機3のカッターヘッド4には、図4及び図5に示すように、主に地山を掘削するための多数のメインカッタービット8,8…の他に、このメインカッタービット8,8…より高さが高く且つ切削幅の狭い先行ビット9が所定の間隔を隔てて複数配置されており、この先行ビット9によって坑口壁2,2を櫛歯状に切り崩しながら掘削するようになっている。
【0005】
しかしながら、発進用立坑Aと到達用立坑B間の掘削距離が長くなったり、途中の地山中に岩盤等の障害物があった場合、この先行ビット9が到達用立坑Bに到達する前に磨耗してしまい、到達用立坑Bの坑口壁2を確実に切削できなくなってしまうといった不都合がある。
【0006】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、発進用立坑の坑口は勿論、到達用立坑の坑口も確実に掘削することができる新規な高強度壁切削シールド掘進機を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、中心部を軸に回転するカッターヘッドで発進用立坑及び到達用立坑の坑口壁を切削してトンネルを掘削するための高強度壁切削シールド掘進機において、上記カッターヘッドに、上記発進用立坑と到達用立坑間の地山を掘削する複数のメインカッタービットを設けると共にこのメインカッタービットより高さが高い到達用先行ビットを複数配置し、その到達用先行ビットの近傍の上記カッターヘッドに、この到達用先行ビットと同一円周上を旋回する発進用先行ビットを配置し、その発進用先行ビットは、上記到達用立坑の坑口壁に到達するまでの間上記到達用先行ビットを保護すべく、上記到達用先行ビットより高さが高く且つ切削幅が広く形成されたものである。
また、カッターヘッドを、カッター面板と、そのカッター面板の中心から放射状に延びるカッタースポークで形成すると共に、そのカッタースポークの回転方向両側のカッター面板にスリットを形成し、上記カッターヘッドを、上記カッター面板の中心上に位置する回転軸を中心として左右いずれかの方向に回転させて発進用立坑及び到達用立坑の坑口壁を切削してトンネルを掘削するための高強度壁切削シールド掘進機において、上記カッタースポークの両側に、上記発進用立坑と到達用立坑間の地山を掘削する複数のメインカッタービットを設け、そのカッタースポークの中央に、上記メインカッタービットより高さが高い到達用先行ビットを複数配置し、上記カッタースポークの両側のスリットに位置したカッター面板に、上記到達用先行ビットと同一円周上を旋回すると共にこの到達用先行ビットより高さが高く且つ切削幅が広い発進用先行ビットを配置したものである。
【0008】
すなわち、本発明のシールド掘進機は、従来の先行ビットに加えてこれよりも高さが高く且つ切削幅が広い発進用先行ビットを備え、この発進用先行ビットによって、発進用立坑側の坑口壁を掘削すると共に従来の先行ビットに相当する到達用先行ビットを到達用立坑側の坑口壁に至るまで保護するようにしたものである。
【0009】
従って、発進用立坑側の坑口壁の掘削は勿論、発進用先行ビットが到達用立坑側の坑口壁に至る前に磨耗しても、これに代わって到達用先行ビットが到達用立坑側の坑口壁を掘削するようになるため、発進から到達まで確実に掘削を行うことが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0011】
図1は本発明に係る高強度壁切削用シールド掘進機のうち、特にそのカッターヘッド10の実施の一形態を示したものである。
【0012】
図示するように、このカッターヘッド10はその中心部から放射状に延びるカッタースポーク11の前面にカッター面板12を備えたものであり、その中心部に接続された回転軸(図示せず)を中心として左右いずれかの方向に回転駆動するようになっている。
【0013】
また、このカッタースポーク11が位置する部分のカッター面板12には、その径方向に延びるスリット13がそれぞれ設けられており、カッタースポーク11の各スポーク14,14…が前面に露出した状態となっている。さらに、この露出した各スポーク14,14…の前面にはメインカッタービット15,15が二つ一組となってその径方向に所定の間隔を隔てて設けられている。
【0014】
従って、このカッターヘッド10をその中心部を軸として回転させると、カッター面板12前方の地山が各メインカッタービット15,15…によって掻き取られると共に、掻き取られた土砂が各スリット13,13…からその内部に取り込まれることで地山の掘削が行われることになる。
【0015】
また、図示するように、このカッタースポーク11の各スポーク14,14…には、上述したメインカッタービット15,15…の他に、各スポーク14,14…の中央部に位置する到達用先行ビット16,16…と、これら各到達用先行ビット16,16…両サイドに位置する各発進用先行ビット17,17…とがそれぞれ一定の間隔を隔てて複数備えられている。
【0016】
先ず、この到達用先行ビット16は、上述した到達用立坑B側の坑口壁2を専用に切削するためのものであり、図2に示すように、各メインカッタービット15,15間に一つずつ位置すると共に、そのビット高さがメインカッタービット15,15よりも所定の高さ(L1)だけ高く形成されている。
【0017】
一方、発進用先行ビット17は、発進用立坑A側の坑口壁2を専用に切削するためのものであり、メインカッタービット15,15の両側のスリット13を挟んだカッター面板12側に位置すると共に、そのビット高さが上記到達用先行ビット16よりもさらに所定の高さ(L2)だけ高く形成されている。
【0018】
さらに、図3に示すように、この発進用先行ビット17は、到達用先行ビット16の回転方向前方に配置されると共に、その回転方向の掘削幅(t2)が到達用先行ビット16の掘削幅(t1)よりも幅広く形成されている。
【0019】
すなわち、この到達用先行ビット16は発進用先行ビット17と同一円周上を追従するように配置されると共に、先に発進用先行ビット17側が上述した発進用立坑Aの坑口壁2を掘削するようになっている。尚、この到達用先行ビット16及び発進用先行ビット17は、ビット本体18の先端両側に超硬質のビットチップ19,19を配したものであり、高さと掘削幅が異なるのみでその材質は従来と同様なものが用いられている。さらに、これら到達用先行ビット16,発進用先行ビット17,メインカッタービット15は図1に示すように、隣接したスポーク14に設けられたものと変位した位置に取り付けられており、これらビット16,17,15による掘削が均一に行われるようになっている。
【0020】
以上において、本実施の形態の作用を説明する。
【0021】
先ず、高強度壁切削における発進時には、最もビット高さの高い発進用先行ビット17が最初に発進用立坑A側の坑口壁2に接触し、この発進用先行ビット17によって発進用立坑B側の坑口2を櫛歯状に切り崩して切削し、シールド掘進機全体が通過できる坑口を形成することになる。この時、到達用先行ビット16は、この発進用先行ビット17と同一円周上を旋回することによって保護されて発進用立坑A側の坑口壁2には直接接触しないため、その先端のビットチップ19,19は殆ど磨耗することはない。
【0022】
次に、このようにして発進用立坑A側の坑口壁2が切削されたら、この発進用先行ビット17と共に最も切削幅の広いメインカッタービット15が地山に接触し、これを順次掘削していくことになる。そして、この時点においても到達用先行ビット16は、上記と同様発進用先行ビット17によって保護されているため、直接地山を切削することなく殆ど磨耗することはない。
【0023】
その後、このようにして掘削が進行し、やがてそのカッターヘッド10が到達用立坑B側の坑口壁2に達すると、発進用立坑A側の坑口壁2と同様、最もビット高さの高い発進用先行ビット17が最初に接触し、これを切削することになるが、この発進用先行ビット17は発進時からこの時点に至るまで常に地山に接触した状態となっているため、磨耗が大きく進行しており、もはや到達用立坑B側の坑口壁2を掘削する能力がなくなっている場合が殆どである。
【0024】
一方、この発進用先行ビット17によって保護されていた到達用先行ビット16は到達時点においても殆ど磨耗していない状態か、磨耗度合いも極僅かであることから、発進用先行ビット17の掘削能力がなくなった場合には、この発進用先行ビット17に代わり、到達用先行ビット16がその切削能力を発揮して到達用立坑B側の坑口壁2を良好かつ確実に切削することになる。
【0025】
すなわち、本発明のシールド掘進機は、従来の先行ビット9に加えてこれよりも高さが高く且つ切削幅が広い発進用先行ビット17を備え、この発進用先行ビット17によって、発進用立坑A側の坑口壁2を掘削すると共に従来の先行ビット9に相当する到達用先行ビット16を到達用立坑B側の坑口壁2に至るまで保護するようにしたものである。
【0026】
従って、本発明のシールド掘進機にあっては、従来のように先行ビット9が到達用立坑Bに達する前に磨耗してその機能を喪失してしまうようなことがなくなり、発進から到達まで確実に掘削を行うことが可能となる。
【0027】
尚、この発進用先行ビット17は、必ずしも全ての到達用先行ビット16の両側に設ける必要がなく、その一部の到達用先行ビット16に対して設けるように構成しても良い。要するに少なくとも到達用立坑Bの坑口壁2を確実に掘削できるだけ数の到達用先行ビット16を保護するようにすれば良い。
【0028】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示すような優れた効果を発揮することができる。
【0029】
▲1▼ 到達用先行ビットに加え、これを保護する発進用先行ビットを備えたため、到達用先行ビットが到達する前に磨耗することがなくなり、その機能を到達地点まで確保することができる。
【0030】
▲2▼ 従って、発進地点から到達地点までのシールド掘削を確実に行うことが可能となる。
【0031】
▲3▼ 新たなシールド掘進機を製作することなく、従来の高強度壁切削用シールド掘進機をそのまま使用することができるため、優れた経済性を発揮することができる。
【0032】
▲4▼ 到達用先行ビットは勿論、メインビットの磨耗度も減少するため、掘削距離を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカッターヘッドの実施の一形態を示す部分正面図である。
【図2】図1中X−X断面図である。
【図3】図1中Y部を示す部分拡大図である。
【図4】従来の高強度壁切削用シールド掘進機のカッターヘッドを示す正面図である。
【図5】図4に示すカッターヘッドに設けられたカッタービットを示す拡大図である。
【図6】従来の高強度壁切削を示す概略図である。
【符号の説明】
2 坑口壁
10 カッターヘッド
15 メインカッタービット
16 到達用先行ビット
17 発進用先行ビット
A 発進用立坑
B 到達用立坑[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shield machine used for so-called high-strength wall cutting, which is one of tunnel excavation methods.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a so-called high-strength wall cutting has been proposed as one of tunnel excavation methods using a shield machine.
[0003]
In this high strength wall cutting, as shown in FIG. 6, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the cutter head 4 of the
[0005]
However, if the excavation distance between the starting shaft A and the reaching shaft B is long, or if there is an obstacle such as a rock in the middle of the ground, the leading bit 9 is worn before reaching the reaching shaft B. Therefore, there is a problem that the
[0006]
Therefore, the present invention has been devised in order to effectively solve such problems. The purpose of the present invention is to be able to reliably excavate not only the opening shaft of the starting shaft but also the well shaft of the reaching shaft. A high strength wall cutting shield machine is provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a high-strength wall cutting shield machine for excavating a tunnel by cutting a wellhead wall of a starting shaft and a reaching shaft with a cutter head that rotates about a central portion. The cutter head is provided with a plurality of main cutter bits for excavating a ground between the starting shaft and the reaching shaft, and a plurality of leading bits for reaching higher than the main cutter bit are arranged, and the leading for the leading in the cutter head in the vicinity of the bit, until the arrival for the preceding bit and the same circumference on placing the outgoing Susumuyo preceding bit you pivot, the starting for the preceding bit, to reach the wellhead wall of the reach for pit In order to protect the reaching leading bit during the interval, the height is higher than the reaching leading bit and the cutting width is wide .
Further, the cutter head is formed by a cutter face plate and cutter spokes extending radially from the center of the cutter face plate, and slits are formed in the cutter face plates on both sides in the rotation direction of the cutter spoke. In a high-strength wall cutting shield tunneling machine for excavating a tunnel by cutting a wellhead wall of a starting shaft and a reaching shaft by rotating in a left or right direction around a rotation axis located on the center of the above, A plurality of main cutter bits that excavate the ground between the starting shaft and the reaching shaft are provided on both sides of the cutter spoke, and a leading bit for reaching higher in height than the main cutter bit is provided in the center of the cutter spoke. Place a plurality of the cutter face plate located on the slits on both sides of the cutter spoke. The height is high and the cutting width from the preceding bit for reach with pivot line bits and the same circumference above is obtained by placing a large the starting preceding bit.
[0008]
That is, the shield machine according to the present invention is provided with a starting leading bit having a higher height and a wider cutting width in addition to the conventional leading bit, and the leading wall on the starting shaft side by the starting leading bit. In addition, the reaching leading bit corresponding to the conventional leading bit is protected up to the well wall on the reaching shaft side.
[0009]
Therefore, in addition to excavation of the pit wall on the starting shaft side, even if the preceding bit for starting wears before reaching the pit wall on the reaching shaft side, the arriving leading bit is replaced by the pit side on the reaching shaft side instead. Since the wall is to be excavated, it is possible to excavate reliably from the start to the arrival.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a preferred embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 shows an embodiment of a
[0012]
As shown in the figure, the
[0013]
Moreover, the
[0014]
Therefore, when the
[0015]
Further, as shown in the figure, each of the
[0016]
First, the leading
[0017]
On the other hand, the starting leading
[0018]
Further, as shown in FIG. 3, the starting leading
[0019]
That is, the leading
[0020]
The operation of the present embodiment will be described above.
[0021]
First, when starting in high-strength wall cutting, the starting leading
[0022]
Next, when the
[0023]
After that, when excavation progresses in this way and the
[0024]
On the other hand, the
[0025]
That is, the shield machine according to the present invention includes a
[0026]
Therefore, in the shield machine according to the present invention, the preceding bit 9 is not worn before the arrival shaft B is reached and loses its function as in the prior art. It becomes possible to perform excavation.
[0027]
The starting
[0028]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects can be exhibited.
[0029]
{Circle around (1)} In addition to the arrival advance bit, the start advance bit that protects the arrival advance bit is provided, so that the arrival advance bit is not worn before reaching, and the function can be secured up to the arrival point.
[0030]
(2) Therefore, shield excavation from the starting point to the arrival point can be performed reliably.
[0031]
(3) Since a conventional high-strength wall cutting shield machine can be used as it is without producing a new shield machine, it is possible to exhibit excellent economic efficiency.
[0032]
(4) The degree of wear of the main bit as well as the leading bit for arrival is reduced, so that the excavation distance can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial front view showing an embodiment of a cutter head according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line XX in FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged view showing a Y portion in FIG. 1;
FIG. 4 is a front view showing a cutter head of a conventional shield machine for high-strength wall cutting.
FIG. 5 is an enlarged view showing a cutter bit provided in the cutter head shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic view showing conventional high-strength wall cutting.
[Explanation of symbols]
2
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