JP4368534B2 - Tunnel excavator - Google Patents

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JP4368534B2 JP2001047058A JP2001047058A JP4368534B2 JP 4368534 B2 JP4368534 B2 JP 4368534B2 JP 2001047058 A JP2001047058 A JP 2001047058A JP 2001047058 A JP2001047058 A JP 2001047058A JP 4368534 B2 JP4368534 B2 JP 4368534B2
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正 岡本
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広幸 伊藤
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中にトンネルを形成するトンネル掘削機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9に示すように、既設のトンネル6に換気用トンネル40を地上から掘り進んで接合する場合、既設トンネル6の鉛直上方に存在するガス管41や道路42などを避けるために換気用トンネル40を斜めに形成する場合がある。
【0003】
図10に示すように、換気用トンネル40の形成はトンネル掘削機43を用いて行う。
【0004】
トンネル掘削機43は、進行方向後方から押し込まれることで推進力を得るようになっており、トンネル掘削機43の後方に順次推進管44を継ぎ足しながら、最後尾の推進管44を元押しするようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トンネル掘削機43を掘り進ませて既設トンネル6に対して斜めに換気用トンネル40を接合しようとすると、既設トンネル6とトンネル掘削機43との間に大きな切り残し部45が発生してしまうという課題があった。切り残し部45は土木的な作業で取り除かなくてはならず、困難であった。
【0006】
また、図11に示すように、接合面7の傾斜に合わせて予めカッタ46を傾斜させたトンネル掘削機47を用いることも検討されたが、カッタ46前面のスラスト抵抗力がカッタ46の傾斜によって分力がラジアル方向に作用してしまうため、掘進中の姿勢が安定しないという課題があった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、既設トンネルなどの地下構造物との間に大きな切り残し部を残すことなく、かつ、姿勢を安定させて掘り進むことのできるトンネル掘削機を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、既設トンネルなどの地下構造物に新設トンネルを接合すべく上記地下構造物へ向けて掘り進むトンネル掘削機において、掘削機本体に、進行方向前方の土砂を掘削するためのカッタを上記地下構造物の接合面の傾斜に合わせるように傾動自在に設けたものである。
【0009】
地下構造物の近傍に到達するまでは、カッタを傾斜させずに掘進方向へ向けることで安定して方向制御することができ、地下構造物の近傍に到達した後は、カッタを接合面に合わせるように傾斜させて更に掘進させることにより、土砂を大きく切り残すことなく接合面の直前まで掘り進むことができる。
【0010】
また、上記掘削機本体は、上記地下構造物の接合面近傍を土留めすべく進行方向前方の地山へ貫入するスライドフードを有するものとするとよい。
【0011】
そして、上記カッタは、カッタ前端の回転中心位置を中心に傾斜されるものとするとよい。
【0012】
また、上記掘削機本体の前端部に、径方向内側へのびながら後方へ凹面状に後退するバルクヘッド面を形成し、該バルクヘッド面に沿って移動する板状のガイド部材に上記カッタを枢支する軸支部を設けるとよい。
【0013】
そして、上記ガイド部材に、上記バルクヘッド面に接触される環状のシールを設けるとよく、上記ガイド部材の外周に、上記バルクヘッド面に付着した異物を除去するためのスクレーパを設けるとよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0015】
図1に示すように、トンネル掘削機1は、元押しされる推進管2とほぼ外径が等しい掘削機本体3と、掘削機本体3に傾動自在に設けられたカッタユニット4とからなり、掘削機本体3に対して後述するカッタ5は、地下構造物たる既設トンネル6の接合面7の傾斜に合わせるように傾動自在に設けられている。
【0016】
掘削機本体3は、外殻を形成する筒状の第1スキンプレート8と、第1スキンプレート8の内側に軸方向スライド可能に挿入されると共にピン9を介して固定されるほぼ筒状の第2スキンプレート10とからなる。
【0017】
第1スキンプレート8は、ピン9を外すことで第2スキンプレート10と切り離されるようになっており、第2スキンプレート10と切り離して押し込むことで掘進方向前方の地山に貫入されるスライドフードを兼ねている。
【0018】
そして、第1スキンプレート8は、前端を接合すべき既設トンネル6の形状に合わせるように形成されており、地山に貫入されることで既設トンネル6の接合面7にほぼ隙間なく当接し、接合面7近傍を精度良く土留めするようになっている。
【0019】
第2スキンプレート10は、推進管2より十分内径を小さく形成されており、後述する第1スキンプレート8を切り離した後は推進管2内に第2スキンプレート10を容易に挿通させられるようになっている。
【0020】
また、第1スキンプレート8は、推進管2に接続される後胴11と、後胴11の前方に屈曲自在に接続される前胴12とからなる。
【0021】
後胴11には、推進管2内からの浸水を防ぐための隔壁13が取り外し可能に設けられており、万一推進管2内に水が浸入してもトンネル掘削機1内に水を浸入させないようになっている。
【0022】
第2スキンプレート10は、前胴12内に、リング状のスライドシール14を介して液密に密着されると共にピン9を介して固定されている。
【0023】
第2スキンプレート10の前端には、カッタユニット4の傾動をガイドすると共に、第2スキンプレート10の前端を液密に塞ぐためのバルクヘッド面15が形成されている。
【0024】
バルクヘッド面15は、第2スキンプレート10から径方向内側へのびながら後方へ凹面状に後退するように形成されている。具体的には、バルクヘッド面15は、第1スキンプレート8の中心軸16上の一点を中心とする球面状に形成されており、その中心には後述するカッタ5前端の回転中心位置17を位置させるようになっている。
【0025】
そして、図1及び図3に示すように、バルクヘッド面15には、カッタユニット4を傾動可能に挿通させるための長穴18が形成されている。
【0026】
第2スキンプレート10は、周方向にほぼ等間隔に配置された複数の方向制御ジャッキ19を介して後胴11に連結されており、方向制御ジャッキ19を伸縮されることで後胴11に対して前胴12ごと屈曲されるようになっている。
【0027】
カッタユニット4は、バルクヘッド面15に沿って移動する板状のガイド部材20と、ガイド部材20に一体に設けらカッタ5を枢支するための軸支部21と、軸支部21に枢支され進行方向前方の地山を掘削するためのカッタ5と、軸支部21に支持フレーム22を介して設けられカッタ5を回転駆動させるための駆動装置23とからなり、後述する傾斜用ジャッキ24を介して第2スキンプレート10に連結されている。
【0028】
図2、図3及び図6に示すように、ガイド部材20は、ほぼ円盤状に形成されており、可動範囲内のいずれの位置においてもバルクヘッド面15に形成された長穴18を覆って塞ぐようになっている。
【0029】
また、ガイド部材20には、バルクヘッド面15に接触される環状のシール25と、バルクヘッド面15に付着した土砂などの異物を除去するためのスクレーパ26とが設けられている。
【0030】
スクレーパ26は、金属で環状に形成されており、ガイド部材20の外周に一体に設けられている。
【0031】
シール25は、スクレーパ26の内周側に設けられており、スクレーパ26で異物を落とした後のバルクヘッド面15に接触されてバルクヘッド面15とガイド部材20との間を液密にシールするようになっている。
【0032】
図1に示すように、軸支部21は、ガイド部材20の中心に設けられており、ガイド部材20を掘進方向前方へ向けたときにカッタ5の回転中心を第1スキンプレート8の中心軸16上に位置させるようになっている。
【0033】
図1及び図2に示すように、カッタ5は、軸支部21に支持される回転軸27に直角に設けたカッタフレーム28に多数のカッタビット29を設けてなるものであり、バルクヘッド面15を形成する球面の中心にカッタ5前端の回転中心位置17を位置させるように配置されている。
【0034】
そして、カッタフレーム28には、径方向外方へ伸縮自在なコピーカッタ30が設けられており、カッタ5を傾斜させたときに伸張させることで、少なくとも第1スキンプレート8が通るだけの掘削ができるようになっている。
【0035】
図1及び図4に示すように、支持フレーム22は、第2スキンプレート10に設けられた傾斜用ガイド31にガイドピン32を介して支持されるようになっている。
【0036】
傾斜用ガイド31は、第2スキンプレート10の内周面間に掛け渡すように設けられたアーチ状の第1レール33と、第1レール33の外周側に所定間隔を隔てて並行に設けられた第2レール34とからなり、支持フレーム22を傾動方向に沿って挟むように設けられている。
【0037】
ガイドピン32は、第1レール33と第2レール34との間を転動して支持フレーム22の傾動を案内するためのものであり、支持フレーム22にそれぞれの傾斜用ガイド31へ向けてのびるように設けられている。
【0038】
ガイドピン32は、先端を拡径して形成されており、第1レール33と第2レール34の間から外れないようになっている。
【0039】
また、ガイドピン32には、傾斜用ジャッキ24の一端がそれぞれ連結されており、ガイドピン32は、傾斜用ジャッキ24が伸縮されることで第1レール33と第2レール34の間を往復動し、カッタユニット4を傾動させるようになっている。
【0040】
図2、図3及び図4に示すように、カッタ5とガイド部材20の間に形成されるカッタ室35には、送泥管36と排泥管37がそれぞれ接続されている。送泥管36と排泥管37は、それぞれガイド部材20の移動に干渉しないように、ガイド部材20のスライド方向と直交する方向にガイド部材20から離間して配置されている。
【0041】
次に作用を述べる。
【0042】
図5に示すように、トンネル掘削機1を地上から掘り進ませる場合、カッタ5を回転させながら元押しする。そして、既設トンネル6の近傍に到達するまでは、カッタ5を掘進方向へ向けるように傾斜角度を固定する。
【0043】
カッタ5にラジアル方向の力が作用することはないため、トンネル掘削機1を安定した姿勢で掘進させることができる。
【0044】
カッタ5の固定は、傾斜用ジャッキ24の伸縮長さを一定に固定することにより行う。
【0045】
掘進方向の制御は、それぞれの方向制御ジャッキ19を伸縮させることで行う。方向制御ジャッキ19を伸縮することで、前胴12を後胴11に対して任意の方向へ任意の角度だけ屈曲させることができ、掘進方向を自在に調整することができる。
【0046】
また、バルクヘッド面15に形成された長穴18は、ガイド部材20によって塞がれているため、トンネル掘削機1内に水が浸入することはない。
【0047】
このようにしてトンネル掘削機1を掘進させると、トンネル掘削機1はやがてカッタ5の先端を既設トンネル6に近接させて掘り進めなくなり、既設トンネル6に到達される。
【0048】
トンネル掘削機1が既設トンネル6に到達されたら、一旦元押しを止めてトンネル掘削機1の推進を止め、カッタ5を回転させた状態のまま傾斜用ジャッキ24を伸張させる。
【0049】
ガイドピン32は、それぞれ第1レール33と第2レール34の間に沿って移動し、カッタユニット4は、カッタ5前端の回転中心位置17を中心に回動される。
【0050】
そしてこれにより、カッタ5は、カッタ5前端の回転中心位置17を中心に傾動される。
【0051】
ガイド部材20は、バルクヘッド面15に沿って移動するため、バルクヘッド面15から離れることはなく、ガイド部材20とバルクヘッド面15との間のシールは常に保たれる。また、バルクヘッド面15にこびり付いた土砂などの異物は、スクレーパ26によって落とされるため、ガイド部材20とバルクヘッド面15の間に挟まれることはなく、シール性を安定して保持することができる。
【0052】
図6に示すように、カッタ5の傾斜が接合面7の傾斜に合わされたら、コピーカッタ30を伸張させ、余堀りする。
【0053】
カッタ5が傾斜されることで掘進方向前方から見た掘削面は、楕円状に小さくなってしまうが、余堀りすることで少なくとも第1スキンプレート8が通るだけの掘削半径を維持できる。
【0054】
このとき、カッタ5は、カッタ5前端の回転中心位置17を中心に傾動されていることから、掘進方向前方から見た掘削面は中心を動かすことなく扁平されており、必要な余堀り量が最小となっている。
【0055】
そして、元押しを再開し、トンネル掘削機1を更に掘進させる。このとき、カッタ5は接合面7の傾斜に合っているため、カッタ5が接合面7に干渉することはなく、接合面7まで切り残しなく掘進される。
【0056】
また、カッタ傾斜後の掘進距離が極めて短いため、カッタ5にラジアル方向の力が作用してもトンネル掘削機1の姿勢が大きく乱れることもない。
【0057】
図7に示すように、再びカッタ5が既設トンネル6に近接されたら、元押しを止め、カッタ5の回転を止め、スライドフード、すなわち第1スキンプレート8を地山に貫入するための準備を始める。
【0058】
スライドフード貫入の準備は、それぞれのピン9を外して前胴12から第2スキンプレート10を切り離し、すべての方向制御ジャッキ19の油圧を逃がすことにより行う。
【0059】
方向制御ジャッキ19は外力によって簡単に伸縮される状態になり、第2スキンプレート10は第1スキンプレート8内を自在にスライド移動可能な状態となる。
【0060】
そして、元押しを再開する。第1スキンプレート8は、スライドフードとして第2スキンプレート10とは独立して地山に貫入され、既設トンネル6に当接される。
【0061】
このとき、第1スキンプレート8の先端は、接合すべき既設トンネル6の形状に合わせるように形成されているため、図8に示すように、ほぼ全周に亘って既設トンネル6に当接され、接合面7近傍を精度良く土留めする。
【0062】
この後、接合面7近傍の地山を止水すべく薬注を施し、既設トンネル6に第1スキンプレート8を接合する。
【0063】
第2スキンプレート10と第2スキンプレート10に設けられたカッタユニット4は、再利用すべく推進管2内を通して地上に吊り上げる。第2スキンプレート10は、外径を推進管2の内径より十分小さく形成されているため、推進管2内を容易に移動できる。
【0064】
このように、掘削機本体3に、進行方向前方の土砂を掘削するためのカッタ5を既設トンネル6の接合面7の傾斜に合わせるように傾動自在に設けたため、既設トンネル6との間に大きな切り残し部を残すことなく、かつ、姿勢を安定させて掘進できる。
【0065】
また、掘削機本体3を、接合面7近傍を土留めすべく進行方向前方の地山へ貫入するスライドフードを有するものとしたため、既設トンネル6の近傍まで良好にシールすることができ、土木的作業を減らして効率よくトンネル同士を接合できる。
【0066】
そして、カッタ5を、カッタ5前端の回転中心位置17を中心に傾斜されるものとしたため、傾斜させたときにも掘進方向前方から見たカッタ5の中心を動かすことなく一定に保つことができ、余堀り量を小さく抑えることができる。
【0067】
また、掘削機本体3の前端部に、径方向内側へのびながら後方へ凹面状に後退するバルクヘッド面15を形成し、バルクヘッド面15に沿って移動する板状のガイド部材20にカッタ5を枢支する軸支部21を設けたため、カッタ5の傾動を簡易な構造で安定してガイドすることができる。
【0068】
そして、ガイド部材20に、バルクヘッド面15に接触される環状のシール25を設けたため、バルクヘッド面15とガイド部材20との間を確実にシールすることができ、トンネル掘削機1内に浸水するのを防ぐことができる。
【0069】
また、ガイド部材20の外周に、バルクヘッド面15に付着した異物を除去するためのスクレーパ26を設けたため、バルクヘッド面15に付着した土砂などを落とすことができ、土砂がバルクヘッド面15とガイド部材20の間に入り込むのを防ぐことができる。
【0070】
なお、本実施の形態では、地上から換気トンネルを掘削して既設トンネル6に斜めに接合する場合について述べたが、本発明に係る技術、すなわち、カッタ5を接合面7の傾斜に合わせるように傾動させる技術は、例えば、既設トンネル6に新たなトンネルを偏心して接合する場合や、異形トンネルに新たなトンネルを接合する場合など、接合面が掘進方向に対して傾斜している場合に広く用いることができる。
【0071】
また、推進管2を元押しすることで掘進されるトンネル掘削機1について述べたが、これに限るものではない。トンネル掘削機は、掘削機内でトンネル壁となるセグメント(図示せず)を組み立てつつ、そのセグメントを自力で後方へ押して推進するシールド掘進機であってもよい。
【0072】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
(1)地下構造物との間に大きな切り残し部を残すことなく、かつ、姿勢を安定させて掘り進むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適実施の形態を示すトンネル掘削機の側断面図である。
【図2】図1のII−II線矢視図である。
【図3】図1のIII−III線矢視断面図である。
【図4】図1のIV−IV線矢視断面図である。
【図5】既設トンネルに到達したトンネル掘削機の側断面図である。
【図6】カッタを傾斜させた状態のトンネル掘削機の側断面図である。
【図7】カッタを傾斜させて掘進したトンネル掘削機の側断面図である。
【図8】スライドフードを地山に貫入させたトンネル掘削機の側断面図である。
【図9】既設トンネルに接合した換気用トンネルの側断面図である。
【図10】従来のトンネル掘削機の側断面図である。
【図11】従来のトンネル掘削機の側断面図である。
【符号の説明】
1 トンネル掘削機
3 掘削機本体
5 カッタ
6 既設トンネル
7 接合面
8 第1スキンプレート(スライドフード)
17 回転中心位置
15 バルクヘッド面
20 ガイド部材
21 軸支部
25 シール
26 スクレーパ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel excavator that forms a tunnel in the ground.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 9, when the ventilation tunnel 40 is dug and joined to the existing tunnel 6 from the ground, the ventilation tunnel 40 is avoided in order to avoid the gas pipe 41 or the road 42 existing vertically above the existing tunnel 6. May be formed diagonally.
[0003]
As shown in FIG. 10, the tunnel 40 for ventilation is formed using a tunnel excavator 43.
[0004]
The tunnel excavator 43 is adapted to obtain a propulsive force by being pushed in from the rear in the traveling direction, and the propulsion pipe 44 is sequentially added to the rear of the tunnel excavator 43 and the rearmost propulsion pipe 44 is pushed forward. It has become.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the tunnel excavator 43 is dug to join the ventilation tunnel 40 obliquely to the existing tunnel 6, a large uncut portion 45 is generated between the existing tunnel 6 and the tunnel excavator 43. There was a problem of ending up. The uncut portion 45 had to be removed by civil engineering work, which was difficult.
[0006]
In addition, as shown in FIG. 11, it has been considered to use a tunnel excavator 47 in which the cutter 46 is inclined in advance in accordance with the inclination of the joint surface 7, but the thrust resistance force on the front surface of the cutter 46 is affected by the inclination of the cutter 46. Since the component force acts in the radial direction, there is a problem that the posture during excavation is not stable.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a tunnel excavator that can solve the above-described problems and can stably dig without leaving a large uncut portion with an underground structure such as an existing tunnel. There is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is a tunnel excavator that digs toward an underground structure such as an existing tunnel to join a new tunnel, and excavates earth and sand in the forward direction in the excavator body. A cutter is provided to be tiltable so as to match the inclination of the joint surface of the underground structure.
[0009]
Until reaching the vicinity of the underground structure, the direction can be controlled stably by turning the cutter in the direction of excavation without tilting. After reaching the vicinity of the underground structure, the cutter is aligned with the joint surface. By inclining and further digging in this way, it is possible to dig up to just before the joint surface without leaving large pieces of earth and sand.
[0010]
Moreover, the said excavator main body is good to have a slide hood which penetrates to the natural ground ahead of the advancing direction so that the joint surface vicinity of the said underground structure may be earthed.
[0011]
The cutter is preferably inclined with respect to the rotational center position of the cutter front end.
[0012]
In addition, a bulkhead surface is formed at the front end portion of the excavator main body so as to be concaved backward while extending inward in the radial direction, and the cutter is pivoted on a plate-shaped guide member that moves along the bulkhead surface. It is good to provide the axial support part to support.
[0013]
The guide member may be provided with an annular seal that is in contact with the bulkhead surface, and a scraper may be provided on the outer periphery of the guide member for removing foreign matter adhering to the bulkhead surface.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0015]
As shown in FIG. 1, the tunnel excavator 1 includes an excavator main body 3 having substantially the same outer diameter as the propelling pipe 2 to be pushed, and a cutter unit 4 provided on the excavator main body 3 so as to be tiltable. A cutter 5 to be described later with respect to the excavator body 3 is provided so as to be tiltable so as to match the inclination of the joint surface 7 of the existing tunnel 6 which is an underground structure.
[0016]
The excavator body 3 has a cylindrical first skin plate 8 that forms an outer shell, and a substantially cylindrical shape that is inserted inside the first skin plate 8 so as to be axially slidable and fixed via a pin 9. And a second skin plate 10.
[0017]
The first skin plate 8 is separated from the second skin plate 10 by removing the pins 9, and the slide hood is inserted into the ground in front of the digging direction by pushing away from the second skin plate 10. Doubles as
[0018]
And the 1st skin plate 8 is formed so that the front end may be matched with the shape of the existing tunnel 6 to be joined, and is in contact with the joining surface 7 of the existing tunnel 6 with almost no gap by penetrating into the natural ground, The vicinity of the joint surface 7 is secured with high accuracy.
[0019]
The second skin plate 10 has a sufficiently smaller inner diameter than the propulsion tube 2 so that the second skin plate 10 can be easily inserted into the propulsion tube 2 after the first skin plate 8 described later is cut off. It has become.
[0020]
The first skin plate 8 includes a rear cylinder 11 connected to the propulsion pipe 2 and a front cylinder 12 connected to the front of the rear cylinder 11 so as to be freely bent.
[0021]
The rear barrel 11 is detachably provided with a partition wall 13 for preventing water from entering the propelling pipe 2. Even if water enters the propelling pipe 2, water enters the tunnel excavator 1. It is supposed not to let you.
[0022]
The second skin plate 10 is in close contact with the front barrel 12 through a ring-shaped slide seal 14 and is fixed through pins 9.
[0023]
A bulkhead surface 15 is formed at the front end of the second skin plate 10 to guide the tilting of the cutter unit 4 and to liquid-tightly close the front end of the second skin plate 10.
[0024]
The bulkhead surface 15 is formed so as to recede in a concave shape backward while extending radially inward from the second skin plate 10. Specifically, the bulkhead surface 15 is formed in a spherical shape centered on one point on the central axis 16 of the first skin plate 8, and a rotation center position 17 at the front end of the cutter 5 described later is formed at the center. It is supposed to be positioned.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 3, the bulkhead surface 15 is formed with a long hole 18 through which the cutter unit 4 can be tilted.
[0026]
The second skin plate 10 is connected to the rear cylinder 11 via a plurality of directional control jacks 19 arranged at approximately equal intervals in the circumferential direction. The front torso 12 is bent.
[0027]
The cutter unit 4 is pivotally supported by a plate-shaped guide member 20 that moves along the bulkhead surface 15, a shaft support portion 21 that is provided integrally with the guide member 20 and that supports the cutter 5, and a shaft support portion 21. The cutter 5 includes a cutter 5 for excavating a natural ground ahead of the traveling direction, and a drive device 23 that is provided on the shaft support portion 21 via a support frame 22 and rotationally drives the cutter 5. Are connected to the second skin plate 10.
[0028]
As shown in FIGS. 2, 3 and 6, the guide member 20 is formed in a substantially disk shape and covers the long hole 18 formed in the bulkhead surface 15 at any position within the movable range. It is supposed to close.
[0029]
Further, the guide member 20 is provided with an annular seal 25 that contacts the bulkhead surface 15 and a scraper 26 for removing foreign matters such as earth and sand adhered to the bulkhead surface 15.
[0030]
The scraper 26 is formed of a metal in an annular shape, and is integrally provided on the outer periphery of the guide member 20.
[0031]
The seal 25 is provided on the inner peripheral side of the scraper 26 and is brought into contact with the bulkhead surface 15 after foreign matter is dropped by the scraper 26 to seal between the bulkhead surface 15 and the guide member 20 in a liquid-tight manner. It is like that.
[0032]
As shown in FIG. 1, the shaft support 21 is provided at the center of the guide member 20, and the center of rotation of the cutter 5 is the center axis 16 of the first skin plate 8 when the guide member 20 is directed forward in the digging direction. It is designed to be positioned above.
[0033]
As shown in FIGS. 1 and 2, the cutter 5 is formed by providing a number of cutter bits 29 on a cutter frame 28 provided at a right angle to a rotating shaft 27 supported by a shaft support portion 21. Is arranged so that the rotation center position 17 of the front end of the cutter 5 is positioned at the center of the spherical surface forming the shape of the cutter.
[0034]
The cutter frame 28 is provided with a copy cutter 30 that can expand and contract radially outward. When the cutter 5 is tilted, the cutter frame 28 is extended so that at least the first skin plate 8 can be excavated. It can be done.
[0035]
As shown in FIGS. 1 and 4, the support frame 22 is supported by a tilting guide 31 provided on the second skin plate 10 via a guide pin 32.
[0036]
The inclination guide 31 is provided in parallel with a predetermined interval on the outer peripheral side of the first rail 33 and the arch-shaped first rail 33 provided so as to span between the inner peripheral surfaces of the second skin plate 10. The second rail 34 is provided so as to sandwich the support frame 22 along the tilting direction.
[0037]
The guide pins 32 are for rolling between the first rail 33 and the second rail 34 to guide the tilt of the support frame 22, and extend to the tilt guides 31 on the support frame 22. It is provided as follows.
[0038]
The guide pin 32 is formed with its tip enlarged in diameter so that it does not come off between the first rail 33 and the second rail 34.
[0039]
In addition, one end of an inclination jack 24 is connected to the guide pin 32, and the guide pin 32 reciprocates between the first rail 33 and the second rail 34 by the expansion and contraction of the inclination jack 24. Then, the cutter unit 4 is tilted.
[0040]
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, a mud pipe 36 and a mud pipe 37 are connected to the cutter chamber 35 formed between the cutter 5 and the guide member 20. The mud feeding pipe 36 and the mud discharging pipe 37 are arranged apart from the guide member 20 in a direction perpendicular to the sliding direction of the guide member 20 so as not to interfere with the movement of the guide member 20.
[0041]
Next, the operation will be described.
[0042]
As shown in FIG. 5, when the tunnel excavator 1 is dug from the ground, the cutter 5 is pushed forward while being rotated. Then, the inclination angle is fixed so that the cutter 5 is directed in the excavation direction until the vicinity of the existing tunnel 6 is reached.
[0043]
Since no radial force acts on the cutter 5, the tunnel excavator 1 can be excavated in a stable posture.
[0044]
The cutter 5 is fixed by fixing the expansion / contraction length of the tilting jack 24 to be constant.
[0045]
The direction of excavation is controlled by extending or contracting each direction control jack 19. By expanding and contracting the direction control jack 19, the front cylinder 12 can be bent with respect to the rear cylinder 11 in an arbitrary direction by an arbitrary angle, and the excavation direction can be freely adjusted.
[0046]
Further, since the long hole 18 formed in the bulkhead surface 15 is closed by the guide member 20, water does not enter the tunnel excavator 1.
[0047]
When the tunnel excavator 1 is dug in this manner, the tunnel excavator 1 eventually reaches the existing tunnel 6 without being able to dig with the tip of the cutter 5 approaching the existing tunnel 6.
[0048]
When the tunnel excavator 1 reaches the existing tunnel 6, the main push is stopped to stop the propulsion of the tunnel excavator 1, and the tilting jack 24 is extended while the cutter 5 is rotated.
[0049]
The guide pins 32 move along the first rail 33 and the second rail 34, respectively, and the cutter unit 4 is rotated around the rotation center position 17 at the front end of the cutter 5.
[0050]
As a result, the cutter 5 is tilted about the rotation center position 17 of the front end of the cutter 5.
[0051]
Since the guide member 20 moves along the bulkhead surface 15, it does not leave the bulkhead surface 15, and the seal between the guide member 20 and the bulkhead surface 15 is always maintained. Further, since foreign matter such as earth and sand stuck to the bulkhead surface 15 is dropped by the scraper 26, it is not sandwiched between the guide member 20 and the bulkhead surface 15, and the sealing performance can be stably maintained. .
[0052]
As shown in FIG. 6, when the inclination of the cutter 5 is matched with the inclination of the joint surface 7, the copy cutter 30 is extended and dug.
[0053]
When the cutter 5 is inclined, the excavation surface viewed from the front in the excavation direction becomes smaller in an elliptical shape, but by excavating the excavation radius, at least an excavation radius sufficient for the first skin plate 8 to pass can be maintained.
[0054]
At this time, since the cutter 5 is tilted about the rotation center position 17 of the front end of the cutter 5, the excavation surface viewed from the front in the excavation direction is flattened without moving the center, and the necessary extra amount of excavation Is minimized.
[0055]
Then, the pushing is resumed, and the tunnel excavator 1 is further excavated. At this time, since the cutter 5 matches the inclination of the joint surface 7, the cutter 5 does not interfere with the joint surface 7 and is dug up to the joint surface 7 without being left uncut.
[0056]
Further, since the digging distance after the cutter is tilted is extremely short, the attitude of the tunnel excavator 1 is not greatly disturbed even if a radial force acts on the cutter 5.
[0057]
As shown in FIG. 7, when the cutter 5 is again brought close to the existing tunnel 6, the original push is stopped, the cutter 5 is stopped, and the slide hood, that is, the first skin plate 8 is prepared for penetrating into the ground. start.
[0058]
Preparation for the slide hood penetration is performed by removing the respective pins 9 and separating the second skin plate 10 from the front body 12 to release the hydraulic pressure of all the direction control jacks 19.
[0059]
The direction control jack 19 is easily expanded and contracted by an external force, and the second skin plate 10 is slidably movable in the first skin plate 8.
[0060]
Then, the original push is resumed. The first skin plate 8 penetrates into a natural ground independently of the second skin plate 10 as a slide hood, and comes into contact with the existing tunnel 6.
[0061]
At this time, since the tip of the first skin plate 8 is formed so as to match the shape of the existing tunnel 6 to be joined, as shown in FIG. 8, it is brought into contact with the existing tunnel 6 over almost the entire circumference. Then, the vicinity of the joint surface 7 is earthed with high accuracy.
[0062]
Thereafter, a chemical is poured to stop the ground near the joining surface 7, and the first skin plate 8 is joined to the existing tunnel 6.
[0063]
The second skin plate 10 and the cutter unit 4 provided on the second skin plate 10 are lifted to the ground through the propulsion pipe 2 for reuse. Since the second skin plate 10 has an outer diameter that is sufficiently smaller than the inner diameter of the propulsion tube 2, the second skin plate 10 can easily move within the propulsion tube 2.
[0064]
In this way, the excavator body 3 is provided with the cutter 5 for excavating the sediment in front of the traveling direction so as to be tiltable so as to match the inclination of the joint surface 7 of the existing tunnel 6. It is possible to dig without leaving the uncut portion and with a stable posture.
[0065]
In addition, since the excavator body 3 has a slide hood that penetrates into the ground in front of the traveling direction so as to retain the vicinity of the joint surface 7, the excavator body 3 can be well sealed to the vicinity of the existing tunnel 6, Tunnels can be joined efficiently by reducing work.
[0066]
Since the cutter 5 is tilted around the rotation center position 17 at the front end of the cutter 5, even when tilted, the cutter 5 can be kept constant without moving the center of the cutter 5 viewed from the front in the excavation direction. , The amount of surging can be kept small.
[0067]
In addition, a bulkhead surface 15 is formed at the front end portion of the excavator body 3 so as to be concaved backward while extending inward in the radial direction, and the cutter 5 is attached to the plate-shaped guide member 20 that moves along the bulkhead surface 15. Since the shaft support portion 21 that pivotally supports is provided, the tilt of the cutter 5 can be stably guided with a simple structure.
[0068]
Since the guide member 20 is provided with the annular seal 25 that comes into contact with the bulkhead surface 15, the space between the bulkhead surface 15 and the guide member 20 can be reliably sealed, and the tunnel excavator 1 can be submerged. Can be prevented.
[0069]
In addition, since the scraper 26 for removing the foreign matter adhering to the bulkhead surface 15 is provided on the outer periphery of the guide member 20, earth and sand adhering to the bulkhead surface 15 can be dropped. It can prevent entering between the guide members 20.
[0070]
In the present embodiment, the case where the ventilation tunnel is excavated from the ground and joined to the existing tunnel 6 obliquely has been described. However, the technique according to the present invention, that is, the cutter 5 is adjusted to the inclination of the joining surface 7. The tilting technique is widely used when the joint surface is inclined with respect to the excavation direction, for example, when a new tunnel is eccentrically joined to the existing tunnel 6 or when a new tunnel is joined to the deformed tunnel. be able to.
[0071]
Moreover, although the tunnel excavator 1 excavated by pushing the propulsion pipe 2 is described, the present invention is not limited to this. The tunnel excavator may be a shield machine that assembles a segment (not shown) to be a tunnel wall in the excavator and pushes the segment backward by itself to propel it.
[0072]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1) It is possible to dig up without leaving a large uncut portion between the basement structure and the posture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a tunnel excavator showing a preferred embodiment of the present invention.
2 is a view taken along the line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a side sectional view of a tunnel excavator that has reached an existing tunnel.
FIG. 6 is a side sectional view of the tunnel excavator with the cutter tilted.
FIG. 7 is a side sectional view of a tunnel excavator excavated with an inclined cutter.
FIG. 8 is a side sectional view of a tunnel excavator in which a slide hood is inserted into a natural ground.
FIG. 9 is a side sectional view of a ventilation tunnel joined to an existing tunnel.
FIG. 10 is a side sectional view of a conventional tunnel excavator.
FIG. 11 is a side sectional view of a conventional tunnel excavator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel excavator 3 Excavator main body 5 Cutter 6 Existing tunnel 7 Joint surface 8 1st skin plate (slide hood)
17 Rotation center position 15 Bulkhead surface 20 Guide member 21 Shaft support portion 25 Seal 26 Scraper

Claims (6)

既設トンネルなどの地下構造物に新設トンネルを接合すべく上記地下構造物へ向けて掘り進むトンネル掘削機において、掘削機本体に、進行方向前方の土砂を掘削するためのカッタを上記地下構造物の接合面の傾斜に合わせるように傾動自在に設けたことを特徴とするトンネル掘削機。In a tunnel excavator that digs into the underground structure to join a new tunnel to an existing underground structure such as an existing tunnel, the excavator body is joined with a cutter for excavating soil in front of the traveling direction. A tunnel excavator characterized in that it can be freely tilted to match the inclination of the surface. 上記掘削機本体は、上記地下構造物の接合面近傍を土留めすべく進行方向前方の地山へ貫入するスライドフードを有する請求項1記載のトンネル掘削機。2. The tunnel excavator according to claim 1, wherein the excavator body has a slide hood that penetrates to a ground in front of the traveling direction so as to retain the vicinity of the joint surface of the underground structure. 上記カッタは、カッタ前端の回転中心位置を中心に傾斜される請求項1又は2記載のトンネル掘削機。3. The tunnel excavator according to claim 1, wherein the cutter is tilted about a rotation center position of a front end of the cutter. 上記掘削機本体の前端部に、径方向内側へのびながら後方へ凹面状に後退するバルクヘッド面を形成し、該バルクヘッド面に沿って移動する板状のガイド部材に上記カッタを枢支する軸支部を設けた請求項1〜3いずれかに記載のトンネル掘削機。At the front end of the excavator body, a bulkhead surface that is recessed backward while extending inward in the radial direction is formed, and the cutter is pivotally supported by a plate-shaped guide member that moves along the bulkhead surface. The tunnel excavator in any one of Claims 1-3 which provided the axial support part. 上記ガイド部材に、上記バルクヘッド面に接触される環状のシールを設けた請求項4記載のトンネル掘削機。The tunnel excavator according to claim 4, wherein the guide member is provided with an annular seal that contacts the bulkhead surface. 上記ガイド部材の外周に、上記バルクヘッド面に付着した異物を除去するためのスクレーパを設けた請求項4又は5記載のトンネル掘削機。The tunnel excavator according to claim 4 or 5, wherein a scraper for removing foreign matter adhering to the bulkhead surface is provided on an outer periphery of the guide member.
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