JP4283969B2

JP4283969B2 - Shield machine

Info

Publication number: JP4283969B2
Application number: JP2000135857A
Authority: JP
Inventors: 嘉司松本; 汎友河内; 義和木戸; 伸司増澤; 久夫小川; 健一村橋; 善友古賀; 敬二田中; 光司岡市; 明波多腰; 実保苅; 雅彦杉山; 充徳津田
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: JP2001073676A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの掘削に用いられるシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は地中を推進される筒状のシールド本体と、該シールド本体の前部に支持され、推進の間に地山に掘削作用を及ぼすためのカッタヘッドと、前記シールド本体を推進するための複数のシールドジャッキとを備える。
【０００３】
前記シールドジャッキは、前記シールド本体の内部に収容されかつこれに支持されている。また、前記シールドジャッキは、前記シールド掘進機により掘削されたトンネルを覆工するためにその壁面に沿って巻き立てられた複数のセグメントからなるセグメントリングの前端面に当たるように配置されている。
【０００４】
これによれば、前記シールド本体は、前記シールドジャッキの伸長動作により、前記セグメントリングを反力支承体として推進され、また、その推進方向を制御される。
【０００５】
ところで、シールド本体は、その推進上またはその推進方向の制御上、その長さ寸法が短いことが望ましい。長さ寸法が短いほうが、長いものと比べて、推進時の摩擦抵抗が少なく、また、地中でのシールド本体の方向変換が容易であるからである。
【０００６】
しかし、シールドジャッキは、シールド本体に対し、前記セグメントリングの軸線方向長さを上回る推進距離を付与し得る比較的長いストロークを有する。このため、このようなシールドジャッキを収容し得る比較的長いシールド本体の使用を余儀なくされていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、シールド本体の長さ寸法の低減が可能であるシールド掘進機の構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のセグメントリングで覆工されるトンネルを掘削するためのシールド掘進機に関し、シールド本体と、該シールド本体の前部に回転可能に支持されたカッタヘッドと、前記シールド本体に支持されその後方へ伸びる支持部材と、前記シールド本体の外部に配置されかつ前記支持部材に支持された複数のシールドジャッキであって前記トンネル内に配置されかつ前記セグメントリングにその周面で支持された物体を反力支承体とする複数のシールドジャッキとを含み、前記支持部材は、前部と、該前部に対して揺動可能に接続された後部とからなる。
【０００９】
前記支持部材は前記シールド本体の軸線上または該軸線と平行に伸びる管状体からなるものとすることができる。
【００１０】
前記シールド掘進機は、さらに、前記シールド本体の方向を制御するための複数のジャッキであって前記支持部材に支持され前記セグメントリングの周面に向けて伸長動作可能である複数の方向制御ジャッキを含むものとすることができる。
【００１１】
前記反力支承体は、前記セグメントリングの底部上に載置されるインバートの一部、あるいは、前記支持部材の少なくとも一部を取り巻く筒状体と、該筒状体と前記セグメントリングとの間に配置され、前記筒状体を前記セグメントリングの周面に支持する複数のジャッキとからなる。
【００１２】
【発明の作用および効果】
本発明によれば、複数のシールドジャッキについて、これらをシールド本体の外部に配置しかつ該シールド本体からその後方へ伸びる支持部材で支持することから、従来のシールド掘進機における、シールド本体内へのシールドジャッキの収容に伴うシールド本体の長さ寸法設定上の制約を受けず、このため、前記従来のシールド掘進機と比べて長さ寸法の短いシールド本体とすることができる。したがって、推進時におけるシールド本体の摩擦抵抗の低減とこれに伴う推進動力を低減を図ることができ、また、その方向変換操作を容易にすることができる。
【００１３】
本発明のシールド掘進機にあっては、トンネルを覆工するセグメントリングにその周面で支持された物体を反力支承体とすることから、前記シールドジャッキを伸長動作させるとき、その反力を前記物体に担わせて前記シールド本体を推進させることができる。
【００１４】
前記シールドジャッキの反力を担う物体は、セグメントリングの下部上に載置され、後にトンネルの一部をなすインバートの一部、あるいは、前記トンネル内に一時的に配置される前記筒状体およびこれを保持するための複数のジャッキをもって構成することができる。
【００１５】
前記シールドジャッキの支持部材を前記シールド本体の軸線と平行に伸びる管状体とすることにより、前記管状体内にずりのための搬出路を確保することができる。また、前記シールド本体の方向制御については、前記支持部材に支持された複数の方向制御ジャッキを伸縮動作させることにより、行うことができる。さらに、前記支持部材を前部と、該前部に対して揺動可能に接続された後部とからなるものとするときは、前記支持部材を、真っ直ぐに伸びた状態から、前記前部に対して前記後部を揺動させて折れ曲がった状態とすることができる。これによれば、前記支持部材が真っ直ぐに伸びた状態ではその後部がトンネルの壁面に当り、前記シールド掘進機の進行を困難にする比較的急カーブでの推進について、これを容易にしまたは可能とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明に係るシールド掘進機の一例が全体に符号１０で示されている。このシールド掘進機１０の使用により地中１２にトンネル１４が形成され、また、トンネル１４がその掘削壁面に沿って巻き立てられた例えばコンクリート製の複数のセグメントからなる、軸線方向に関して互いに突き合わされた複数のセグメントリング１６により覆工されている。
【００１７】
本発明は、いわゆる泥水式シールド、土圧式シールド等、その掘削方式を問わず適用可能である。
【００１８】
シールド掘進機１０は、筒状のシールド本体１８と、シールド本体１８の前部に回転可能に支持されたカッタヘッド２０と、シールド本体１８の後部に取り付けられその後方へ伸びる支持部材２２と、シールド本体１８の外部に配置されかつ支持部材２２に支持された複数のシールドジャッキ２４とを備える。
【００１９】
カッタヘッド２０はシールド本体１８内に配置された駆動源、例えばモータ（図示せず）によりその回転軸線の周りに回転駆動される。
【００２０】
シールド本体１８内には、従来のシールド掘進機におけると同様、カッタヘッド２０の作動により生じた掘削土砂であるずりを取り入れるための空間、ずりの搬送設備の一部（図示せず）、セグメントリング１６を構成するセグメントを所定位置に配置するためのエレクタ（図示せず）等の設備が設けられている。
【００２１】
支持部材２２は、好ましくは、シールド本体１８からその軸線上をその後方へ伸びる管状体からなる。この例に代えて、前記管状体はシールド本体１８の軸線と平行に伸びるものとすることができる。前記管状体は、図示の例のように矩形の横断面形状のものとするほか、例えば円形や他の多角形の横断面形状を有するもの、あるいは、また中実のものであってもよい。
【００２２】
前記管状体の内部には、ずりをシールド本体１８内からトンネル１４の後方へ搬送するために用いられる、送・排泥管、ベルトコンベヤ等からなるずり搬送設備（図示せず）を配置することができる。
【００２３】
支持部材２２は、その前端において、シールド本体２２のガーダー部とテール部との境界に配置されかつ固定された支柱２６（図２）に固定されている。支柱２６には、前記ずり搬送設備を通すための、前記管状体に連通する矩形の孔２８が設けられている。
【００２４】
前記管状体は、その前端より後方の部位、好ましくはその後端部において、後記方向制御ジャッキの一つ３８により支持され、これにより水平状態を維持されている。支持部材２２である前記管状体の長さ寸法は任意に定めることができる。
【００２５】
複数のシールドジャッキ２４は、複数のリブ２９で補強されたブラケット３０（図３）を介して、支持部材２２に支持されている。
【００２６】
ブラケット３０は、シールド本体１８からその後方へ間隔をおいた位置において、前記管状体の平坦な底面に固定され垂下している。
【００２７】
各シールドジャッキ２４は、その一端においてブラケット３０に固定または枢着され、その他端が後方に向けて前記管状体と平行に伸びている。各シールドジャッキ２４の他端にはスプレッダ３２が取り付けられている。
【００２８】
これらのシールドジャッキ２４のスプレッダ３２は、インバート３４の一部の前端面３６に対向している。インバート３４は、トンネル１４の一部として設けられ、セグメントリング１６の底部上に載置され、例えばトンネル１４内における鉄道や道路のための路床を規定する。インバート３４は、例えば鉄筋コンクリート製のブロックをトンネル１４の軸線方向へ順次に継ぎ足していくことにより形成される。
【００２９】
シールドジャッキ２４を伸長動作させることによりこれらのスプレッダ３２がインバート３４の一部の前端面に当接し、インバート３４の一部を反力支承体として、シールド本体１８が前方へ推進される。
【００３０】
シールドジャッキ２４の反力は、インバート３４を介して、セグメントリング１６にその周面から伝達され、分散される。これは、セグメントリング１６がその前端面において前記反力を承けることおよびこれに伴うセグメントリング１６の構成セグメントについての厚さ寸法を大きいものに設定することを不要とし、土水圧等の地盤条件に適合する厚さの薄いセグメントの使用を可能とする。
【００３１】
シールド掘進機１０は、さらに、シールド本体１８の推進方向を制御するための複数の方向制御ジャッキ３８，４０を備える。これらのジャッキ３８，４０は、支持部材２２である前記管状体に支持され、セグメントリング１６の周面に向けて伸長動作可能である（図４）。
【００３２】
図示の例では、シールド本体１８の上下方向に関する複数の方向制御ジャッキ３８が、前記管状体の平坦な上面および下面からそれぞれ上方および下方に向けて伸びている。また、シールド本体１８の水平方向に関する一対の方向制御ジャッキ４０が前記管状体の平坦な両側面からそれぞれ水平に伸びている。
【００３３】
上下方向に関する方向制御ジャッキ３８のうちの下方に伸びる２つのジャッキは、その下端に複数の車輪４２を有する。車輪４２はインバート３４の一部上をその伸長方向へ転動可能である。
【００３４】
また、他の方向制御ジャッキ３８および４０はそれぞれの先端に取り付けられたスプレッダ４４を有する。これらのスプレッダ４４は、セグメントリング１６の周面に相対する、該周面の曲率半径にほぼ等しい曲面を有し、また、セグメントリング１６の周面をその軸線方向へ転動可能であるローラ（図示せず）を有する。
【００３５】
したがって、これらのジャッキ３８，４０をそれぞれ伸縮動作させることにより、前記管状体を介して、水平面および鉛直面に対するシールド本体１８の軸線の交差角度をそれぞれ変化させることができ、これにより、シールド本体１８の上下および左右に関する方向制御を行うことができる。また、車輪４２および前記ローラが転動可能であることから、これらのジャッキ３８，４０はシールド本体１８と共に移動可能であり、シールド本体１８の推進の間における該シールド本体の方向制御が可能である。
【００３６】
これらの方向制御ジャッキ３８，４０は、好ましくは、前記管状体の後端部に配置する。これにより、前記方向制御ジャッキとシールド本体１８との間により大きい距離を確保し、てこの原理の基づく前記方向制御ジャッキの動作力をより小さいものとすることができる。
【００３７】
また、前記管状体からその下方へ伸びるジャッキ３８は前記管状体の重量を支える働きをなすことから、該ジャッキのみにより前記管状体の端部の上下方向位置を設定することが可能である。このことから、前記管状体からその上方へ伸びるジャッキ３８の配置を省略してもよい。
【００３８】
次に、図５に示すように、本発明のシールド掘進機１０は他の反力支承体を利用して推進することができる。すなわち、本発明のシールド掘進機１０は、インバート３４のようなトンネル１４内への設置を予定するものがない場合にも、トンネル１４内に前記反力支承体を仮設することにより、推進することができる。
【００３９】
図５に示す反力支承体は、シールドジャッキ２４の支持体２２の一例である前記管状体の少なくとも一部を取り巻く筒状体４６と、筒状体４６をトンネル内に支持する複数のジャッキ４８とからなる。
【００４０】
筒状体４６は前記管状体より大きい矩形の横断面形状を有し、前記管状体と同軸的に配置され、筒状体４６と前記管状体との間に隙間が存する。したがって、この隙間の大きさの範囲内において、前記管状体の後端部を上下および水平方向に変位させることができ、これにより、シールド本体１８の方向制御を行うことができる。
【００４１】
複数のジャッキ４８は、筒状体４６とセグメントリング１６との間に該セグメントリングの軸線方向へ互いに間隔をおいて配置され、上下方向へ伸びている。より詳細には、筒状体４６の平坦な上面および下面上のそれぞれに複数のジャッキ４８が上下方向に向けて２列に配置され、これらの一端部が筒状体４６に固定されている（図７）。
【００４２】
トンネル１４の横断方向に関して互いに相対する各対のジャッキ４８の他端に共通のスプレッダ５０が取り付けられている。各スプレッダ５０は、セグメントリング１６の周面に当接する、該周面の曲率にほぼ等しい曲面を有する。
【００４３】
筒状体４６は、これらのジャッキ４８を伸長動作させ、これを維持することにより、セグメントリング１６の周面に支持することができる。
【００４４】
図５に示す例では、複数のシールドジャッキ２４が、支持部材２２である前記管状体の両側方に配置されかつ前記管状体の両側面に支持されている（図６）。
【００４５】
複数のシールドジャッキ２４を前記管状体の各側面に支持するため、各側面にこれと直交する板状のブラケット３０が固定されている。各シールドジャッキ２４はその一端部においてブラケット３０に固定または枢着され、前記管状体の軸線方向へ伸びている。
【００４６】
この例においても、同様に、シールドジャッキ２４を伸長動作させ、これらの他端部のスプレッダ３２を筒状体４６の前端面に押し当てることにより、前記管状体を介してシールド本体１８に推力を伝達し、該シールド本体を推進することができる。
【００４７】
シールドジャッキ２４の１ストロークの伸長動作を終了した後は、シールドジャッキ２４を収縮させ、この状態を維持する間に、筒状体４６およびジャッキ４８を前方へ移動する。移動位置に筒状体４６を保持した後、シールドジャッキ２４を再び伸長動作させることにより、シールド本体１８をさらに推進することができる。
【００４８】
また、図５に示す方向制御ジャッキ３８は、前記管状体から下方へ伸びるジャッキを除き、図１に示す方向制御ジャッキと同様である（図８）。前記管状体から下方へ伸びるジャッキ３８は、前記管状体から上方へ伸びるジャッキ３８と同様の構成を有し、前記管状体の重量を支えている。この例においても、同様に、前記管状体から上方へ伸びるジャッキ３８の配置を省略することが可能である。
【００４９】
図１および図５に示すいずれのシールド掘進機においても、最先端のセグメントリング１６とシールド本体１８との間には従来のようなシールドジャッキが存在しないため、シールド本体１８の推進（したがってカッタヘッド２０による掘削作業）と、セグメントリング１６の組立とを独立して行うことができる。これらを同時進行的に行うことにより、トンネルの掘削および覆工の形成をより迅速に行うことができる。
【００５０】
また、従来のようにシールド本体１８にシールドジャッキを収容する必要がないため、従来と比べて、シールド本体の長さ寸法を小さいものに設定することができる。その結果、推進時にシールド本体１８と地盤との間に生じる摩擦抵抗を小さいものとし、これにより推進動力を低減することができる。また、長さ寸法の小さいシールド本体１８は、その方向を変える際の回転運動が容易である。
【００５１】
なお、図２に示す符号５２は、組み立てられたセグメントリング１６に押圧力を及ぼしてこれをその後方のセグメントリング１６に密接させるために用いられる複数のジャッキを示す。これらのジャッキ５２は、シールド本体１８内にその周方向に互いに間隔をおいて配置されかつシールド本体１８の軸線方向へ伸びている。しかし、これらのジャッキ５２は比較的ストロークおよび容量が小さいことから、シールド本体１８内へのジャッキ５２の配置がシールド本体１８の長さ寸法の低減の妨げとはならない。
【００５２】
図９〜図１２に示すように、支持部材２２は、２つの部分、すなわち、シールド本体１８に固定された前部５４と、該前部に対して揺動可能に接続された後部５６とからなるものとすることができる。
【００５３】
これによれば、シールド掘進機１０を直線的にまたは比較的緩やかなカーブに沿って推進させるときは、支持部材２２を真っ直ぐな状態（図９および図１０）に維持し、また、比較的急なカーブに沿って推進させるときは、支持部材２２を前記真っ直ぐな状態から前記カーブに沿って折れ曲がった状態（図１１）に変化させることができ、これにより、支持部材２２の後端がトンネルの壁面に当たらないようにしてシールド掘進機を比較的急なカーブに沿って推進することができる。
【００５４】
図示の例では、後部５６は前部５４に対して水平方向へ揺動可能とされているが、必要に応じて、鉛直方向へ揺動可能とし、または、水平および鉛直の両方向へ選択的に揺動可能のものとすることができる。揺動可能角度は、例えば水平方向の一方および他方に関して、それぞれ、約７度とすることができる。
【００５５】
前部５４と後部５６との境界位置は、支持部材２２の前後方向（長手方向）に関して任意の位置に定めることができる。図示の例では、前記反力支承体の配置領域を確保するため、前後両部５４，５６の境界位置がシールドジャッキ２４の配置位置の前方に定められている。
【００５６】
前部５４に対する後部５６の揺動運動は、適当な揺動機構５８を用いて生じさせることができる。
【００５７】
図示の揺動機構５８は、支持部材２２の軸線方向へ互いに間隔を置いて配置された前部５４と後部５６との間に配置され支持部材２２の両側面をそれぞれ規定する二対の部材６０，６２を含む。支持部材２２の頂面および底面における前部５４および後部５６間の隙間は、取り外し可能の適当な板部材６３で覆うことができる。
【００５８】
互いに間隔を置いて配置された各対の部材６０，６２は、それぞれ、前部５４および後部５６に固定され、互いに他の一方に向けて伸びかつ部分的に重なり合っている。両部材６０，６２は、それぞれ、上下方向へ伸びる凹状の円筒面６４および凸状の円筒面６６を有する。両円筒面６４，６６は共通の軸線６８を有し、互いに接している。また、一方の一対の部材における円筒面６４，６６の軸線６８は、他方の一対の部材６０，６２における両円筒面の軸線と共通である。すなわち、両軸線は一致する。
【００５９】
このことから、後部５６に水平方向外力を加えることによって両部材の円筒面６４，６６相互間に滑りを生じさせることができ、これにより、一方の両部材６０に連なる前部５４に対し、他方の両部材６２に連なる後部５６を軸線６８の周りに揺動させることができる。
【００６０】
前記カーブにおける推進に際しては、後部５６を前記カーブの内側（中心側）へ向けて該カーブの曲率に応じた適宜の角度を揺動させる。これにより、支持部材の前部５４と後部５６とを真っ直ぐに伸びる状態から「く」の字形の折れ曲がり状態とし、前記カーブに沿っての支持部材２２の移動を容易または可能とすることができる。
【００６１】
前部５４に対する後部５６の揺動は、例えば、前部５４の両側方および後部５６の両側方にそれぞれ配置されこれらの軸線方向へ伸びる複数の液圧ジャッキ７０の駆動力をもって行うことができる。
【００６２】
各液圧ジャッキ７０は、前部５４の各側面に取り付けられたブラケット７２および後部５６の各側面に取り付けられたブラケット７４にそれぞれ枢着された両端部を有する。これによれば、前後両部５４，５６の一方の側面側の液圧ジャッキ７０を伸長動作させかつ他方の側面側の液圧ジャッキ７０を収縮動作させることにより、前部５４に対する後部５６の揺動運動を生じさせることができる。
【００６３】
なお、好ましくは、カーブに沿っての推進機会よりも多い直線に沿っての推進のため、前後両部５４，５６の側面間の隙間を適当な板部材７６を用いて覆い、該板部材を例えば複数のボルト７８で前後両部５４，５６にそれぞれ固定しておくことが望ましい。いうまでもなく、シールド掘進機１０をカーブに沿って推進するときは、ボルト７８を緩めて板部材７６を取り外し、また、頂底両面における板部材６３を取り外す。
【００６４】
揺動機構５８は、図１に示すシールド掘進機１０の支持部材２２についても同様に適用することができる。適用に際しては、ブラケット３０の配置位置よりも後方の位置に前記前部および後部の境界を定めることが望ましい。これによれば、シールドジャッキ２４の推力を、曲がりの生じない前記前部に付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘進機の概略的な側面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って得た横断面図である。
【図３】図１の線３−３に沿って得た横断面図である。
【図４】図１の線４−４に沿って得た横断面図である。
【図５】本発明の他の例のシールド掘進機の概略的な側面図である。
【図６】図５の線６−６に沿って得た横断面図である。
【図７】図５の線７−７に沿って得た横断面図である。
【図８】図５の線８−８に沿って得た横断面図である。
【図９】他の例に係るシールド掘進機の概略的な部分側面図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿って得た、揺動前における前部および後部の部分断面図である。
【図１１】揺動後における前部および後部の部分断面図である。
【図１２】図９の線１２−１２に沿って得た切断部端面図である。
【符号の説明】
１０シールド掘進機
１４トンネル
１６セグメントリング
１８シールド本体
２０カッタヘッド
２２支持部材（管状体）
２４シールドジャッキ
３４インバート
３８，４０方向制御ジャッキ
４６，４８筒状体およびこれを支持するためのジャッキ
５４，５６支持部材の前部および後部
５８揺動機構
６４，６６円筒面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shield machine used for tunnel excavation.
[0002]
[Prior art]
The shield machine is a cylindrical shield body propelled in the ground, a cutter head supported by the front part of the shield body, for excavating a natural ground during propulsion, and propels the shield body A plurality of shield jacks.
[0003]
The shield jack is accommodated in and supported by the shield body. Further, the shield jack is disposed so as to contact a front end surface of a segment ring composed of a plurality of segments wound up along a wall surface of the tunnel excavated by the shield machine.
[0004]
According to this, the said shield main body is propelled by making the said segment ring into a reaction force support body by the expansion | extension operation | movement of the said shield jack, and the propulsion direction is controlled.
[0005]
By the way, it is desirable that the length of the shield body is short in terms of propulsion or control of the propulsion direction. This is because a shorter length dimension has less frictional resistance during propulsion than a longer one, and it is easier to change the direction of the shield body in the ground.
[0006]
However, the shield jack has a relatively long stroke that can give the shield body a propulsion distance that exceeds the axial length of the segment ring. For this reason, the use of a relatively long shield main body capable of accommodating such a shield jack has been forced.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The objective of this invention is providing the structure of the shield machine which can reduce the length dimension of a shield main body.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a shield machine for excavating a tunnel covered with a plurality of segment rings, and relates to a shield body, a cutter head rotatably supported at a front portion of the shield body, and supported by the shield body. A support member extending rearward of the shield body, and a plurality of shield jacks disposed outside the shield body and supported by the support member, disposed within the tunnel and supported by the segment ring on a peripheral surface thereof look including a plurality of shield jacks for the object reaction force scaffold, the support member comprises a front and a pivotally connected rear against said front.
[0009]
The support member may be formed of a tubular body extending on the axis of the shield body or parallel to the axis .
[0010]
The shield machine further includes a plurality of jacks for controlling the direction of the shield body, the plurality of direction control jacks supported by the support member and capable of extending toward the peripheral surface of the segment ring. Can be included.
[0011]
The reaction force support body is a part of an invert placed on the bottom of the segment ring, or a cylindrical body surrounding at least a part of the support member, and between the cylindrical body and the segment ring. And a plurality of jacks that support the cylindrical body on the peripheral surface of the segment ring.
[0012]
Operation and effect of the invention
According to the present invention, since a plurality of shield jacks are arranged outside the shield body and supported by the support member extending backward from the shield body, in the shield body in the conventional shield machine, There is no restriction on the length dimension setting of the shield main body due to the housing of the shield jack, and therefore the shield main body can be made shorter in length than the conventional shield machine. Therefore, it is possible to reduce the frictional resistance of the shield main body during propulsion and to reduce the propulsion power associated therewith, and to facilitate the direction changing operation.
[0013]
In the shield machine according to the present invention, since the object supported on the peripheral surface of the segment ring that covers the tunnel is used as a reaction force bearing body, when the shield jack is extended, the reaction force is reduced. The shield body can be propelled while being carried by the object.
[0014]
The object that bears the reaction force of the shield jack is placed on the lower part of the segment ring, and a part of the invert that later forms a part of the tunnel, or the cylindrical body temporarily disposed in the tunnel and It can be configured with a plurality of jacks for holding this.
[0015]
By making the support member of the shield jack a tubular body extending parallel to the axis of the shield body, a carry-out path for shearing can be secured in the tubular body. Further, the direction control of the shield body can be performed by extending and contracting a plurality of direction control jacks supported by the support member. Further, when the support member is composed of a front portion and a rear portion that is swingably connected to the front portion, the support member is moved straight from the straight portion to the front portion. Thus, the rear portion can be swung to be bent. According to this, in the state where the support member is straightly extended, the rear part hits the wall surface of the tunnel, and this makes it easy or possible for propulsion on a relatively sharp curve that makes the progress of the shield machine difficult. can do.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Referring to FIG. 1, an example of a shield machine according to the present invention is indicated generally by the numeral 10. By using the shield machine 10, a tunnel 14 is formed in the ground 12, and the tunnel 14 is abutted with respect to each other in the axial direction, which is composed of a plurality of segments made of, for example, concrete wound around the excavation wall surface. It is covered with a plurality of segment rings 16.
[0017]
The present invention is applicable regardless of the excavation method, such as a so-called muddy water type shield and earth pressure type shield.
[0018]
The shield machine 10 includes a cylindrical shield body 18, a cutter head 20 rotatably supported at the front portion of the shield body 18, a support member 22 attached to the rear portion of the shield body 18 and extending rearward thereof, And a plurality of shield jacks 24 disposed outside the main body 18 and supported by the support member 22.
[0019]
The cutter head 20 is rotationally driven around its rotational axis by a driving source, for example, a motor (not shown) disposed in the shield body 18.
[0020]
In the shield body 18, as in a conventional shield machine, a space for taking in the shear that is excavated earth and sand generated by the operation of the cutter head 20, a part of the shear transport equipment (not shown), segment ring Equipment such as an erector (not shown) for arranging the segments constituting 16 at predetermined positions is provided.
[0021]
The support member 22 is preferably formed of a tubular body extending from the shield body 18 on the axis thereof to the rear thereof. Instead of this example, the tubular body may extend parallel to the axis of the shield body 18. The tubular body may have a rectangular cross-sectional shape as in the illustrated example, or may have a circular or other polygonal cross-sectional shape, or may be solid.
[0022]
In the tubular body, there is disposed a shear conveyance facility (not shown) composed of a feed / sludge pipe, a belt conveyor, and the like, which is used for conveying the shear from the shield body 18 to the rear of the tunnel 14. Can do.
[0023]
The support member 22 is fixed at its front end to a support column 26 (FIG. 2) that is disposed and fixed at the boundary between the girder portion and the tail portion of the shield body 22. The support column 26 is provided with a rectangular hole 28 communicating with the tubular body through which the shear transfer equipment is passed.
[0024]
The tubular body is supported by one of the direction control jacks 38, which will be described later, at a position behind the front end, preferably at the rear end thereof, thereby maintaining a horizontal state. The length of the tubular body that is the support member 22 can be arbitrarily determined.
[0025]
The plurality of shield jacks 24 are supported by the support member 22 via brackets 30 (FIG. 3) reinforced by a plurality of ribs 29.
[0026]
The bracket 30 is fixed and suspended from the flat bottom surface of the tubular body at a position spaced from the shield body 18 to the rear thereof.
[0027]
Each shield jack 24 is fixed or pivotally attached to the bracket 30 at one end, and the other end extends rearward and parallel to the tubular body. A spreader 32 is attached to the other end of each shield jack 24.
[0028]
The spreader 32 of these shield jacks 24 faces a part of the front end face 36 of the invert 34. The invert 34 is provided as a part of the tunnel 14 and is placed on the bottom of the segment ring 16. The invert 34 defines a road bed for a railway or a road in the tunnel 14, for example. The invert 34 is formed, for example, by successively adding reinforced concrete blocks in the axial direction of the tunnel 14.
[0029]
By extending the shield jack 24, these spreaders 32 come into contact with a part of the front end surface of the invert 34, and the shield body 18 is propelled forward by using a part of the invert 34 as a reaction force support.
[0030]
The reaction force of the shield jack 24 is transmitted from the peripheral surface to the segment ring 16 via the invert 34 and dispersed. This eliminates the need for the segment ring 16 to accept the reaction force at the front end face thereof and to set the thickness dimension of the constituent segments of the segment ring 16 to be large, and ground conditions such as earth pressure. Allows the use of thin segments that conform to
[0031]
The shield machine 10 further includes a plurality of directional control jacks 38 and 40 for controlling the propulsion direction of the shield body 18. These jacks 38 and 40 are supported by the tubular body as the support member 22 and can be extended toward the peripheral surface of the segment ring 16 (FIG. 4).
[0032]
In the illustrated example, a plurality of directional control jacks 38 in the vertical direction of the shield body 18 extend upward and downward from the flat upper and lower surfaces of the tubular body, respectively. Further, a pair of directional control jacks 40 in the horizontal direction of the shield body 18 extend horizontally from both flat side surfaces of the tubular body.
[0033]
Two of the jacks extending downward of the directional control jacks 38 in the vertical direction have a plurality of wheels 42 at their lower ends. The wheel 42 can roll on a part of the invert 34 in the extending direction.
[0034]
Further, the other direction control jacks 38 and 40 have spreaders 44 attached to their respective tips. These spreaders 44 have a curved surface that is substantially equal to the radius of curvature of the peripheral surface relative to the peripheral surface of the segment ring 16 and that can roll the peripheral surface of the segment ring 16 in its axial direction ( (Not shown).
[0035]
Therefore, by extending and contracting these jacks 38 and 40, respectively, the crossing angle of the axis of the shield main body 18 with respect to the horizontal plane and the vertical plane can be changed via the tubular body. Can be controlled in the vertical and horizontal directions. Further, since the wheels 42 and the rollers can roll, these jacks 38 and 40 can move together with the shield body 18, and the direction of the shield body can be controlled during the propulsion of the shield body 18. .
[0036]
These directional control jacks 38, 40 are preferably arranged at the rear end of the tubular body. Thereby, a larger distance can be secured between the direction control jack and the shield body 18, and the operating force of the direction control jack based on the lever principle can be made smaller.
[0037]
Further, since the jack 38 extending downward from the tubular body serves to support the weight of the tubular body, the vertical position of the end portion of the tubular body can be set only by the jack. Therefore, the arrangement of the jack 38 extending upward from the tubular body may be omitted.
[0038]
Next, as shown in FIG. 5, the shield machine 10 of the present invention can be propelled using another reaction force support. That is, the shield machine 10 of the present invention can be propelled by temporarily installing the reaction force bearing body in the tunnel 14 even when there is no plan to install the tunnel 14 in the tunnel 14 like the invert 34. Can do.
[0039]
The reaction force support body shown in FIG. 5 includes a cylindrical body 46 that surrounds at least a part of the tubular body, which is an example of the support body 22 of the shield jack 24, and a plurality of jacks 48 that support the cylindrical body 46 in the tunnel. It consists of.
[0040]
The cylindrical body 46 has a rectangular cross-sectional shape larger than that of the tubular body, is disposed coaxially with the tubular body, and there is a gap between the cylindrical body 46 and the tubular body. Therefore, the rear end portion of the tubular body can be displaced in the vertical and horizontal directions within the range of the size of the gap, whereby the direction of the shield body 18 can be controlled.
[0041]
The plurality of jacks 48 are disposed between the cylindrical body 46 and the segment ring 16 at intervals in the axial direction of the segment ring, and extend in the vertical direction. More specifically, a plurality of jacks 48 are arranged in two rows on the flat upper surface and lower surface of the cylindrical body 46 in the vertical direction, and one end portions thereof are fixed to the cylindrical body 46 ( FIG. 7).
[0042]
A common spreader 50 is attached to the other end of each pair of jacks 48 facing each other in the transverse direction of the tunnel 14. Each spreader 50 has a curved surface that is in contact with the circumferential surface of the segment ring 16 and is substantially equal to the curvature of the circumferential surface.
[0043]
The cylindrical body 46 can be supported on the peripheral surface of the segment ring 16 by extending and maintaining these jacks 48.
[0044]
In the example shown in FIG. 5, a plurality of shield jacks 24 are arranged on both sides of the tubular body that is the support member 22 and supported on both side surfaces of the tubular body (FIG. 6).
[0045]
In order to support the plurality of shield jacks 24 on each side of the tubular body, a plate-like bracket 30 orthogonal to the side is fixed to each side. Each shield jack 24 is fixed or pivotally attached to the bracket 30 at one end thereof, and extends in the axial direction of the tubular body.
[0046]
In this example as well, similarly, the shield jack 24 is extended, and the spreader 32 at the other end is pressed against the front end surface of the cylindrical body 46, whereby a thrust is applied to the shield body 18 via the tubular body. Can transmit and propel the shield body.
[0047]
After the one-stroke extension operation of the shield jack 24 is completed, the shield jack 24 is contracted, and the cylindrical body 46 and the jack 48 are moved forward while maintaining this state. After holding the cylindrical body 46 in the moving position, the shield main body 18 can be further promoted by extending the shield jack 24 again.
[0048]
Further, the direction control jack 38 shown in FIG. 5 is the same as the direction control jack shown in FIG. 1 except for the jack extending downward from the tubular body (FIG. 8). The jack 38 extending downward from the tubular body has the same configuration as the jack 38 extending upward from the tubular body, and supports the weight of the tubular body. In this example as well, the arrangement of the jack 38 extending upward from the tubular body can be omitted.
[0049]
In any shield machine shown in FIGS. 1 and 5, since there is no conventional shield jack between the most advanced segment ring 16 and the shield body 18, the propulsion of the shield body 18 (and hence the cutter head). 20) and the assembly of the segment ring 16 can be performed independently. By performing these simultaneously, tunnel excavation and lining formation can be performed more rapidly.
[0050]
Further, since it is not necessary to house the shield jack in the shield body 18 as in the prior art, the length of the shield body can be set to be smaller than that in the prior art. As a result, the frictional resistance generated between the shield main body 18 and the ground during propulsion can be reduced, thereby reducing propulsion power. Further, the shield body 18 having a small length is easy to rotate when changing its direction.
[0051]
Note that reference numeral 52 shown in FIG. 2 indicates a plurality of jacks used to exert a pressing force on the assembled segment ring 16 to bring it into close contact with the segment ring 16 behind the segment ring 16. These jacks 52 are disposed in the shield body 18 at intervals in the circumferential direction and extend in the axial direction of the shield body 18. However, since these jacks 52 have a relatively small stroke and capacity, the arrangement of the jacks 52 in the shield body 18 does not hinder the reduction of the length of the shield body 18.
[0052]
As shown in FIGS. 9 to 12, the support member 22 includes two parts, that is, a front part 54 fixed to the shield body 18 and a rear part 56 that is swingably connected to the front part. Can be.
[0053]
According to this, when the shield machine 10 is propelled linearly or along a relatively gentle curve, the support member 22 is maintained in a straight state (FIGS. 9 and 10), and is relatively steep. When propelling along a curved line, the support member 22 can be changed from the straight state to the bent state along the curve (FIG. 11). The shield machine can be propelled along a relatively steep curve without hitting the wall.
[0054]
In the illustrated example, the rear portion 56 is swingable in the horizontal direction with respect to the front portion 54. However, if necessary, the rear portion 56 can be swingable in the vertical direction, or selectively in both the horizontal and vertical directions. It can be made swingable. The swingable angle can be about 7 degrees with respect to one and the other in the horizontal direction, for example.
[0055]
The boundary position between the front portion 54 and the rear portion 56 can be determined at an arbitrary position with respect to the front-rear direction (longitudinal direction) of the support member 22. In the illustrated example, the boundary position between the front and rear portions 54 and 56 is defined in front of the position where the shield jack 24 is disposed in order to secure the area where the reaction force support body is disposed.
[0056]
The swinging motion of the rear portion 56 with respect to the front portion 54 can be generated using a suitable swinging mechanism 58.
[0057]
The illustrated swing mechanism 58 is disposed between a front portion 54 and a rear portion 56 that are spaced apart from each other in the axial direction of the support member 22, and is provided with two pairs of members 60 that respectively define both side surfaces of the support member 22. , 62 are included. A gap between the front portion 54 and the rear portion 56 on the top surface and the bottom surface of the support member 22 can be covered with a suitable removable plate member 63.
[0058]
Each pair of members 60, 62 spaced apart from each other are secured to the front portion 54 and the rear portion 56, respectively, extend toward one another and partially overlap. Both members 60 and 62 each have a concave cylindrical surface 64 and a convex cylindrical surface 66 extending in the vertical direction. Both cylindrical surfaces 64 and 66 have a common axis 68 and are in contact with each other. The axis 68 of the cylindrical surfaces 64 and 66 in one pair of members is the same as the axis of both cylindrical surfaces in the other pair of members 60 and 62. That is, both axes coincide.
[0059]
From this, it is possible to cause slippage between the cylindrical surfaces 64 and 66 of both members by applying a horizontal external force to the rear portion 56, so that the other of the front portion 54 connected to one of the two members 60 is the other. The rear portion 56 connected to both the members 62 can be swung around the axis 68.
[0060]
When propelling on the curve, the rear portion 56 is turned toward the inside (center side) of the curve, and an appropriate angle according to the curvature of the curve is swung. Thereby, the front part 54 and the rear part 56 of the support member are changed from a straight extension state to a bent state of a “<” shape, and the support member 22 can be moved easily or along the curve.
[0061]
The swinging of the rear portion 56 with respect to the front portion 54 can be performed, for example, with the driving force of a plurality of hydraulic jacks 70 disposed on both sides of the front portion 54 and both sides of the rear portion 56 and extending in the axial direction.
[0062]
Each hydraulic jack 70 has both end portions pivotally attached to a bracket 72 attached to each side surface of the front portion 54 and a bracket 74 attached to each side surface of the rear portion 56. According to this, by swinging the hydraulic jack 70 on one side of the front and rear portions 54, 56 and contracting the hydraulic jack 70 on the other side, the swing of the rear 56 with respect to the front 54 is performed. Dynamic motion can be generated.
[0063]
Preferably, the gap between the side surfaces of the front and rear portions 54 and 56 is covered with an appropriate plate member 76 for propulsion along a straight line that is more than the opportunity for propulsion along the curve, and the plate member is covered. For example, it is desirable to fix the front and rear portions 54 and 56 with a plurality of bolts 78, respectively. Needless to say, when propelling the shield machine 10 along the curve, the bolt 78 is loosened to remove the plate member 76, and the plate members 63 on both sides of the top are removed.
[0064]
The swing mechanism 58 can be similarly applied to the support member 22 of the shield machine 10 shown in FIG. In application, it is desirable to define the boundary between the front part and the rear part at a position behind the position where the bracket 30 is arranged. According to this, the thrust of the shield jack 24 can be applied to the front portion where no bending occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view of a shield machine according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG.
FIG. 5 is a schematic side view of another example of a shield machine according to the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG.
7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 of FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 of FIG.
FIG. 9 is a schematic partial side view of a shield machine according to another example.
10 is a partial cross-sectional view of the front portion and the rear portion before swinging, taken along line 10-10 in FIG.
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a front part and a rear part after swinging.
12 is a cut end view taken along line 12-12 of FIG. 9; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Shield machine 14 Tunnel 16 Segment ring 18 Shield main body 20 Cutter head 22 Support member (tubular body)
24 Shield jack 34 Invert 38, 40 Direction control jacks 46, 48 Cylindrical body and jacks 54, 56 for supporting the cylindrical body Front and rear portions of support member 58 Swing mechanism 64, 66 Cylindrical surface

Claims

A shield machine for excavating a tunnel covered by a plurality of segment rings, comprising a shield body, a cutter head rotatably supported at the front of the shield body, and supported by the shield body and thereafter A support member extending in the direction, and a plurality of shield jacks disposed outside the shield body and supported by the support member, the object disposed in the tunnel and supported by the segment ring on its peripheral surface A shield machine comprising a plurality of shield jacks as reaction force supports, wherein the support member includes a front portion and a rear portion that is swingably connected to the front portion.

The shield machine according to claim 1, wherein the support member is formed of a tubular body extending on or parallel to the axis of the shield body.

Furthermore, it is a plurality of jacks for controlling the direction of the shield body, and includes a plurality of direction control jacks supported by the support member and capable of extending toward the peripheral surface of the segment ring. 2. A shield machine according to 2.

The shield machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the reaction force support body includes a part of an invert mounted on a bottom portion of the segment ring.

The reaction force support body is disposed between a cylindrical body surrounding at least a part of the support member, the cylindrical body and the segment ring, and supports the cylindrical body on a peripheral surface of the segment ring. The shield machine according to any one of claims 1 to 3, comprising a plurality of jacks.