JP4376433B2 - Tunnel excavator - Google Patents
Tunnel excavator Download PDFInfo
- Publication number
- JP4376433B2 JP4376433B2 JP2000236801A JP2000236801A JP4376433B2 JP 4376433 B2 JP4376433 B2 JP 4376433B2 JP 2000236801 A JP2000236801 A JP 2000236801A JP 2000236801 A JP2000236801 A JP 2000236801A JP 4376433 B2 JP4376433 B2 JP 4376433B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutter
- excavation
- obstacle
- bit
- cutter bit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前方の地中に掘削困難な支障物があった場合でもこれを掘削して継続してトンネルを掘削可能なトンネル掘削機に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的なシールド掘削機は、掘削機本体の前部に多数のカッタビットを有するカッタヘッドが回転自在に装着され、駆動モータにより回転駆動可能となっている。また、掘削機本体の後部には円周方向に沿って複数のシールドジャッキが並設されると共に、エレクタ装置が装着されている。従って、駆動モータによりカッタヘッドを回転しながら、シールドジャッキを伸長して既設のセグメントへの押し付け反力により掘削機本体を前進させることで、カッタヘッドの各カッタビットが前方の地盤を掘削し、この地盤の掘削に伴ってエレクタ装置が既設トンネルの内周面にセグメントを組み付けることで、トンネルを構築する。
【0003】
ところで、トンネルを掘削中に、前方の地盤に予期せぬ障害物、例えば、シートパイルや鉄筋コンクリート杭などが発見された場合、シールド掘削機のカッタビットでは破砕することができず、このカッタビットが破損してしまう。
【0004】
そのため、従来は、地中レーダなどにより前方の地盤に存在する障害物を事前に探査し、トンネルの上方の地面を開削してこの障害物を除去したり、振動杭打ち機などを利用して障害物を抜き取っていた。また、トンネル掘削機に障害物除去用のカッタ装置を設け、障害物が検知されたら、収納されたカッタ装置を前方に突出させて障害物を切削除去するものもあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したような障害物の上方の地面を開削してこの障害物を除去する方法は、この除去作業に長期間を要すると共に、この間はトンネル掘削作業を行うことができず、作業性がよくない。また、障害物の上方の地面にビルなどの建造物があった場合には適用することができない。一方、障害物除去用のカッタ装置を有するトンネル掘削機を用いる方法は、カッタヘッドや掘削機本体内にカッタ装置を収容するため、装置が大型化すると共に、このカッタ装置を出没及び作動させるための構造が複雑となり、製造コストも上昇してしまう。
【0006】
本発明はこのような問題を解決するものであって、簡単な構造で確実に支障物を掘削することでトンネルを継続して掘削可能として作業性の向上を図ったトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項1の発明のトンネル掘削機は、筒状をなす掘削機本体の前部にカッタヘッドを回転自在に支持し、該カッタヘッドの前面部に複数の土砂掘削用カッタビットと複数の支障物掘削用カッタビットを設け、前記土砂掘削用カッタビットに対して前記支障物掘削用カッタビットを掘進方向後方にずらして配設したことを特徴とするものである。
【0008】
また、請求項2の発明のトンネル掘削機では、前記土砂掘削用カッタビット及び前記支障物掘削用カッタビットを、前記カッタヘッドに装着されたビット本体に超硬チップを固定すると共にすくい角及び逃げ角を設けて構成し、前記カッタヘッドの回転方向に沿って配列したことを特徴としている。
【0009】
また、請求項3の発明のトンネル掘削機では、前記支障物掘削用カッタビットを掘進方向前後にずらした複数のカッタビットから構成し、掘進方向最後方のカッタビットの掘削刃先端部を鈍角としたことを特徴としている。
【0010】
また、請求項4の発明のトンネル掘削機では、前記支障物掘削用カッタビットを掘進方向前後及び前記カッタヘッドの回転方向左右にずらした複数のカッタビットから構成したことを特徴としている。
【0011】
また、請求項5の発明のトンネル掘削機では、前記土砂掘削用カッタビットの刃部の材質が前記支障物掘削用カッタビットの刃部の材質と異なることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0013】
図1に本発明の第1実施形態に係るトンネル掘削機としてのシールド掘削機の正面視、図2に本実施形態のシールド掘削機の概略断面、図3に図1のIII−III断面、図4に図3のIV−IV断面、図5に本実施形態のシールド掘削機による掘削作業工程を表す概略、図6に本実施形態のシールド掘削機による掘削作業計画を表す概略を示す。
【0014】
本実施形態のシールド掘削機は、図6に示すように、平面視L字形状に屈曲した既設のトンネル101に対して、新設のトンネルを201を掘削して接合することで、T字形状のトンネルを構築する作業に適用されるものである。この場合、L字形状をなす既設トンネル101は、図示しないシールド掘削機(掘削機本体106)によって矢印A方向に掘削された第1トンネル102と、図示しないシールド掘削機(掘削機本体111)によって矢印B方向に掘削された第2トンネル103とを屈曲トンネル104で連結することで構築されたものである。
【0015】
第1トンネル102は外周部がセグメント105で構成され、その先端部には円筒形状をなす掘削機本体106が埋設され、この掘削機本体106の内部に複数のH鋼及びC型チャンネル材が溶接して形成されたブラインドスクリーン107が形成されると共に、防護コンクリート108,109が形成されている。一方、第2トンネル103は外周部がセグメント110で構成され、その先端部には円筒形状をなす掘削機本体111が埋設され、この掘削機本体103の内部にコンクリート壁112,113が形成されている。
【0016】
本実施形態では、このような既設トンネル101における第1トンネル102の先端部側から新設トンネル201を矢印C方向に掘進し、掘削機本体106、ブラインドスクリーン107、防護コンクリート108,109等を掘削して第1トンネル102並びに第2トンネル103に接合する。
【0017】
図1及び図2に示すように、このようなトンネル掘削作業に用いられる本実施形態のシールド掘削機10において、筒状をなす掘削機本体11の前部にはバルクヘッド12が形成され、このバルクヘッド12には軸受13により回転体14が回転自在に支持され、この回転体14にカッタヘッド15が装着されている。このカッタヘッド15は、2つのカッタスポーク16及びカッタ面板17が外周リング18に支持されてなり、中央に先行カッタビット19が固定され、各カッタスポーク16の両側に土砂掘削用カッタビット20が多数装着され、面板17に4種類の第1〜第4支障物掘削用カッタビット21,22,23,24が装着されている。また、カッタスポーク16には押出ジャッキ25によって外周側に突出可能なコピーカッタ26が装着されている。
【0018】
また、カッタヘッド15及び回転体14の後部にはリングギア27が固定される一方、掘削機本体11には駆動モータ28が装着され、この駆動モータ28の駆動ギア29がリングギア27に噛み合っている。従って、駆動モータ28を駆動して駆動ギア29を回転駆動すると、リングギア27を介してカッタヘッド15を回転することができる。
【0019】
一方、掘削機本体11内にはスクリューコンベヤ30が配設されており、前端部がバルクヘッド12を貫通してチャンバ31に連通されている。また、掘削機本体11の内周面には周方向に沿ってシールドジャッキ32が複数並設されると共に、その後部にセグメントSを組立てるエレクタ装置33が配設されている。従って、このシールドジャッキ32が掘進方向後方に伸長して既設のセグメントSに押し付けることで、その反力により掘削機本体11を前進することができ、エレクタ装置33が前進した掘削機本体11と既設のセグメントSとの空所にセグメントを組み付けることができる。
【0020】
ところで、本実施形態のシールド掘削機10は、前述したように、土砂地盤の他に掘削機本体106、ブラインドスクリーン107、防護コンクリート108,109等の支障物を掘削可能となっており、カッタヘッド15には土砂掘削用カッタビット20と共に第1〜第4支障物掘削用カッタビット21,22,23,24が装着されている。即ち、図3及び図4に示すように、カッタスポーク16の回転方向前後に固定されたブラケット34には支持軸35によって土砂掘削用カッタビット20の基端部が回動自在に装着されており、土砂掘削用カッタビット20の先端部には超硬チップ20aが固定され、すくい角α0 及び逃げ角β0 が設けられている。一方、カッタ面板17には第1〜第3支障物掘削用カッタビット21,22,23の基端部が固定されており、その先端部には超硬チップ21a,22a,23aが固定され、すくい角α1 ,α2 ,α3 及び逃げ角β1 ,β2 ,β3 が設けられている。
【0021】
そして、各カッタビット20〜23はそれぞれ掘進方向後方にずらして配設されることで、カッタヘッド15の前面からの高さがそれぞれH0 >H1 >H2 >H3 となっており、且つ、カッタヘッド15の回転方向に沿って配列されている。また、カッタビット20〜23における超硬チップ20a,21a,22a,23aの硬度は、超硬チップ21aと22aと23aがそれぞれほぼ同等で、超硬チップ20aは超硬チップ21a,22a,23aに対して硬く脆い材料で構成されている。なお、図3及び図4では、第4支障物掘削用カッタビット24を省略してあるが、ほぼ同様の構造となっており、カッタヘッド15の前面からの高さが第3支障物掘削用カッタビット23より低くなっており、硬度は同等である。
【0022】
従って、このように構成されたシールド掘削機10にてトンネルを掘削するには、図2に示すように、駆動モータ28によりカッタヘッド15を回転させながら複数のシールドジャッキ32を伸長すると、既設のセグメントSへの押し付け反力によって掘削機本体11が前進し、最前方に位置している多数の先行カッタビット19及び土砂掘削用カッタビット20が前方の地盤を掘削する。この場合、各支障物掘削用カッタビット21,22,23,24は土砂掘削用カッタビット20よりも後方に位置しているので、磨耗することはほとんどない。そして、掘削された土砂はチャンバ31に取り込まれ、スクリューコンベヤ30によって外部に排出される。その後、シールドジャッキ32の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントSとの間に空所を形成し、エレクタ装置33によってこの空所に新しいセグメントSを装着する。
【0023】
この作業の繰り返しによってトンネルを連続的に掘削形成していき、図6に示すように、シールド掘削機10を第1トンネル102における掘削機本体106に向けて接近させ、先端部が掘削機本体106の内側に嵌入するように方向制御を行う。そして、図5(a)に示すように、シールド掘削機10を推進し、カッタヘッド15の回転により各カッタビット19,20が掘削機本体106の内側並びに土砂を掘削していく。その後、シールド掘削機10の先端部がブラインドスクリーン107に至り、更に前進させて掘削作業を行う。ところが、このブラインドスクリーン107は鋼鉄製であるために土砂掘削用カッタビット20で切削することは困難であり、刃先が磨耗したり欠損したりする。すると、この土砂掘削用カッタビット20に代わり、鋼鉄部材を切削可能な第1支障物掘削用カッタビット21が最前方に位置することとなり、この第1支障物掘削用カッタビット21によりブラインドスクリーン107を切削する。
【0024】
そして、カッタヘッド15の回転により第1支障物掘削用カッタビット21がブラインドスクリーン107を切削し、図5(b)に示すように、ブラインドスクリーン107の切削が完了すると、更にシールド掘削機10を前進させて防護コンクリート108,109の掘削作業を行い、第1トンネル102に連通させる。このシールド掘削機10によるブラインドスクリーン107及び防護コンクリート108,109の掘削作業時に、第1支障物掘削用カッタビット21の刃先が磨耗や欠損した場合には、この第1支障物掘削用カッタビット21に代わり、第2支障物掘削用カッタビット22が最前方に位置するため、この第2支障物掘削用カッタビット22により切削、掘削作業を継続する。同様に第2支障物掘削用カッタビット22の刃先が磨耗や欠損した場合には、この第3、第4支障物掘削用カッタビット23,24により切削、掘削作業を継続する。
【0025】
このように本実施形態のシールド掘削機10では、カッタヘッド15に土砂掘削用カッタビット20と第1〜第4支障物掘削用カッタビット21,22,23,24を装着し、カッタビット20〜24の順に掘進方向後方側へずらし、カッタヘッド15の回転方向に沿って配列している。従って、通常掘削時には土砂掘削用カッタビット20が土砂地盤を掘削する一方、各支障物掘削用カッタビット21,22,23,24の磨耗が抑制され、ブラインドスクリーン107や防護コンクリート108,109の掘削時には、土砂掘削用カッタビット20が摩耗、破損して各支障物掘削用カッタビット21,22,23,24が順に最前方位置となってこの支障物を掘削することとなる。このようにシールド掘削機10は掘削作業を中断せずに土砂地盤並びに支障物を連続して掘削することができる。
【0026】
また、各カッタビット20,21,22,23,24はそれぞれすくい角及び逃げ角が設けられているため、切削性が低下することなく連続して掘削することができる。更に、各カッタビット20,21,22,23,24をカッタスポーク16及びカッタ面板17の両側にそれぞれ外側を向くような対称位置に設けたので、カッタヘッド15の回転方向に拘らずに掘削が可能となる。土砂掘削用カッタビット20を回動可能としたので、カッタヘッド15の正回転時に逆回転用のカッタビット20は後方に回動するために背面磨耗を低減できる。
【0027】
なお、上述した第1実施形態では、土砂掘削用カッタビット20及び第1〜第4支障物掘削用カッタビット21,22,23,24における超硬チップ20a,21a,22a,23aの形状を先端を水平鋭角としたが、これに限定されるものではない。
【0028】
図7に本発明の第2実施形態のシールド掘削機に装着された支障物掘削用カッタビットの正面視、図8に本発明の第3実施形態のシールド掘削機に装着された支障物掘削用カッタビットの側面視、図9に第3実施形態の支障物掘削用カッタビットの平面視を示す。なお、図7は図4に対応し、図8は図3に対応し、図9は図1の一部に対応するものであり、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【0029】
第2実施形態では、図7(a)に示すように、面板17に固定された第1〜第3支障物掘削用カッタビット41,42,43の先端部の形状を山型とし、カッタビット41〜43の順に掘進方向後方側へずらし、カッタヘッド15の回転方向に沿って配列している。また、図7(b)に示すように、面板17に固定された第1〜第3支障物掘削用カッタビット41a,42a,43aの先端部の形状を複数の山型とし、カッタビット41a〜43aの順に掘進方向後方側へずらすと共に、カッタヘッド15の回転方向左右にずらして配列している。このようにカッタビット41,42,43の先端部の形状を山型とすることで、支障物に対する掘削力を集中させることが可能となる。また、カッタビット41a,42a,43aカッタヘッド15の回転方向左右にずらすことで、掘進速度が上がって切り込み深さが大きくなった場合、各カッタビット41a,42a,43aの回動軌跡が山と谷の部分で一致して切り込み深さによる自由面が形成されるため、切削力を低減できると共に、耐久性を向上できる。
【0030】
第3実施形態では、図8(a)及び図9(a)に示すように、面板17に固定された第1〜第3支障物掘削用カッタビット51,52,53を一体に形成し、カッタビット51〜53の順にカッタヘッド15の回転方向前方側から位置させると共に、掘進方向後方側へずらしている。また、図8(b)に示すように、面板17に固定された第1〜第3支障物掘削用カッタビット51a,52a,53aを一体に形成し、カッタビット51a〜53aの順にカッタヘッド15の回転方向後方側から位置させると共に、掘進方向後方側へずらしている。このようにカッタビット51(51a),52(52a),53(53a)を一体に形成することで、製造を容易にして低コスト化できると共に、組付作業を簡素化できる。
【0031】
なお、第1〜第3支障物掘削用カッタビット51,52,53を一体に形成した場合、図9(b)に示すように、カッタヘッド15の回転中心Oの円弧状に形成すると、切削効率がよく、且つ、掘進方向後方側のカッタビットの磨耗が更に抑制できる。
【0032】
また、上述した各実施形態にて、支障物掘削用カッタビットの形状を各種説明したが、複数の支障物掘削用カッタビットごとに異形としてもよい。図10に本発明の第4実施形態のシールド掘削機の正面視、図11に図10のXI−XI断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【0033】
第4実施形態において、図10及び図11に示すように、カッタヘッド60は、カッタスポーク16及びカッタ面板17が外周リング18に支持され、中央に先行カッタビット19が固定され、カッタスポーク16の両側に土砂掘削用カッタビット20が多数装着され、面板17に4種類の第1〜第4支障物掘削用カッタビット61,62,63,64が装着されている。土砂掘削用カッタビット20は先端部に超硬チップ20aが固定され、すくい角α0 及び逃げ角β0 が設けられている。第1支障物掘削用カッタビット61は先端部に超硬チップ61aが固定され、すくい角α1 及び逃げ角β1 が設けられている。第2支障物掘削用カッタビット62は先端部に超硬チップ62aが固定され、すくい角α2 及び逃げ角β2 が設けられている。第3支障物掘削用カッタビット63は山型をなし先端部に超硬チップ63aが固定されている。
【0034】
そして、各カッタビット20,61〜63はそれぞれ掘進方向後方にずらして配設されることで、カッタヘッド15の前面からの高さがそれぞれH0 >H1 >H2 >H3 となっており、且つ、カッタヘッド15の回転方向左右にずれて配列されている。また、カッタビット20,61〜63における超硬チップ20a,61a,62a,63aの材質は、超硬チップ20aが硬く脆い材質であり、超硬チップ61aと62aは鉄鋼切削工具用の材質とし、超硬チップ63aは20aよりも比較的軟らかくて欠損しにくい材質で構成されている。なお、図11では、第4支障物掘削用カッタビット64を省略してあるが、ほぼ同様の構造となっており、カッタヘッド15の前面からの高さが第3支障物掘削用カッタビット63より低くなっており、材質は63aと同等である。
【0035】
このように本実施形態にあっては、カッタヘッド60の回転により土砂掘削用カッタビット20が土砂地盤を掘削して支障物に至ると、この土砂掘削用カッタビット20は刃先が磨耗したり欠損し、第1支障物掘削用カッタビット61が最前方に位置し、この第1支障物掘削用カッタビット61により支障物を掘削する。この第1支障物掘削用カッタビット61がの刃先が磨耗や欠損した場合には、各支障物掘削用カッタビット62,63,64が最前方に位置して掘削作業を継続して行う。
【0036】
この場合、地盤が土砂から硬度な支障物に変わっても、土砂掘削用カッタビット20から各支障物掘削用カッタビット61,62,63,64へ自動的に切り換わることで、掘削作業を中断せずに土砂地盤並びに支障物を連続して掘削することができる。また、各カッタビット20,61,62にそれぞれすくい角及び逃げ角を設けたことで、切削性が低下することなく連続して掘削することができる。更に、各カッタビット20,61を回動可能としたので、カッタヘッド60の正回転時に逆回転用のカッタビットは後方に回動するために背面磨耗を低減できる。また、掘進方向最後方の第3、第4支障物掘削用カッタビット63,64の形状を山型として破損しにくい形状としたことで、支障物掘削用カッタビット61,62が支障物の掘削中に破損したとしても、切削効率が低下するものの第3、第4支障物掘削用カッタビット63,64により確実に支障物を掘削することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項1の発明のトンネル掘削機によれば、筒状をなす掘削機本体の前部にカッタヘッドを回転自在に支持し、カッタヘッドの前面部に複数の土砂掘削用カッタビットと複数の支障物掘削用カッタビットを設け、土砂掘削用カッタビットに対して支障物掘削用カッタビットを掘進方向後方にずらして配設したので、土砂掘削中は支障物掘削用カッタビットが後方に位置して磨耗することが抑制され、地盤が土砂から硬度な支障物に変わったら、掘進方向前側の土砂掘削用カッタビットが摩耗あるいは欠損して支障物掘削用カッタビットが最前方に位置して支障物を掘削することができ、簡単な構造で確実に支障物を掘削することで、掘削作業を中断せずにトンネルを継続して掘削可能として作業性を向上することができる。
【0038】
また、請求項2の発明のトンネル掘削機によれば、土砂掘削用カッタビット及び支障物掘削用カッタビットを、カッタヘッドに装着されたビット本体に超硬チップを固定すると共にすくい角及び逃げ角を設けて構成し、カッタヘッドの回転方向に沿って配列したので、切削性が低下することなく連続して掘削することができると共に、土砂掘削中における支障物掘削用カッタビットの磨耗を抑制することができる。
【0039】
また、請求項3の発明のトンネル掘削機によれば、支障物掘削用カッタビットを掘進方向前後にずらした複数のカッタビットから構成し、掘進方向最後方のカッタビットの掘削刃先端部を鈍角としたので、掘進方向前方側の支障物掘削用カッタビットが支障物の掘削中に破損しても、切削効率が低下するものの破損に対して耐久性の高い最後方の支障物掘削用カッタビットにより確実に支障物を掘削することができる。
【0040】
また、請求項4の発明のトンネル掘削機によれば、支障物掘削用カッタビットを掘進方向前後及びカッタヘッドの回転方向左右にずらした複数のカッタビットから構成したので、掘進速度が上がって切り込み深さが大きくなった場合、各カッタビットの回動軌跡が山と谷の部分で一致して切り込み深さによる自由面が形成されるため、切削力を低減することができると共に、耐久性を向上することができる。
【0041】
また、請求項5の発明のトンネル掘削機によれば、土砂掘削用カッタビットの刃部の材質を支障物掘削用カッタビットの刃部の材質と異なるものとしたので、支障物に対して土砂掘削用カッタビットを破損しやすくし、支障物掘削用カッタビットを破損しにくくすることで、その切り換えを容易として作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るトンネル掘削機としてのシールド掘削機の正面図である。
【図2】本実施形態のシールド掘削機の概略断面図である。
【図3】図1のIII−III断面図である。
【図4】図3のIV−IV断面図である。
【図5】本実施形態のシールド掘削機による掘削作業工程を表す概略図である。
【図6】本実施形態のシールド掘削機による掘削作業計画を表す概略図である。
【図7】本発明の第2実施形態のシールド掘削機に装着された支障物掘削用カッタビットの正面図である。
【図8】本発明の第3実施形態のシールド掘削機に装着された支障物掘削用カッタビットの側面図である。
【図9】第3実施形態の支障物掘削用カッタビットの平面図である。
【図10】本発明の第4実施形態のシールド掘削機の正面図である。
【図11】図10のXI−XI断面図である。
【符号の説明】
11 掘削機本体
15 カッタヘッド
13 カッタスポーク
20 土砂掘削用カッタビット
21 第1支障物掘削用カッタビット
22 第2支障物掘削用カッタビット
23 第3支障物掘削用カッタビット
24 第4支障物掘削用カッタビット
28 駆動モータ
32 シールドジャッキ
33 エレクタ装置
41,41a,61 第1支障物掘削用カッタビット
42,42a,62 第2支障物掘削用カッタビット
43,43a,63 第3支障物掘削用カッタビット
60 カッタヘッド
64 第4支障物掘削用カッタビット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel excavator capable of excavating an obstacle that is difficult to excavate in the ground ahead and excavating the obstacle continuously.
[0002]
[Prior art]
In a general shield excavator, a cutter head having a number of cutter bits is rotatably mounted on the front portion of the excavator body, and can be rotated by a drive motor. A plurality of shield jacks are arranged in parallel along the circumferential direction at the rear portion of the excavator body, and an erector device is mounted. Therefore, while rotating the cutter head by the drive motor, the shield jack is extended and the excavator body is advanced by pressing reaction force against the existing segment, so that each cutter bit of the cutter head excavates the ground in front, Along with excavation of the ground, the erector device builds the tunnel by assembling the segments to the inner peripheral surface of the existing tunnel.
[0003]
By the way, when an unexpected obstacle, such as a sheet pile or a reinforced concrete pile, is found in the ground in front of the tunnel, it cannot be crushed by the shield bit of the shield excavator. It will be damaged.
[0004]
For this reason, conventionally, an obstacle existing on the ground in front of the ground is surveyed in advance using a ground penetrating radar, etc., and the obstacle above the tunnel is excavated to remove the obstacle or using a vibration pile driver or the like. I was pulling out an obstacle. In some tunnel excavators, an obstacle removing cutter device is provided, and when an obstacle is detected, the stored cutter device protrudes forward to remove the obstacle.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of removing the obstacle by excavating the ground above the obstacle as described above requires a long period of time for this removal work, and during this time, the tunnel excavation work cannot be performed and the workability is improved. not good. Moreover, it cannot be applied when there is a building such as a building on the ground above the obstacle. On the other hand, in the method using the tunnel excavator having the cutter device for removing the obstacle, the cutter device is accommodated in the cutter head or the excavator main body, so that the size of the device is increased and the cutter device is moved in and out and operated. The structure becomes complicated and the manufacturing cost increases.
[0006]
The present invention solves such a problem, and provides a tunnel excavator for improving workability by continuously excavating an obstacle by reliably excavating an obstacle with a simple structure. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a tunnel excavator according to claim 1 of the present invention has a cutter head that rotatably supports a front portion of a tubular excavator body, and a plurality of earth and sand excavations on the front portion of the cutter head. A cutter bit and a plurality of obstacle excavation cutter bits are provided, and the obstacle excavation cutter bit is shifted rearward in the advancing direction with respect to the earth and sand excavation cutter bit.
[0008]
In the tunnel excavator according to the invention of
[0009]
Further, in the tunnel excavator of the invention of claim 3, the obstacle excavation cutter bit is constituted by a plurality of cutter bits shifted forward and backward in the excavation direction, and the excavation blade tip portion of the cutter bit at the rearmost in the excavation direction has an obtuse angle. It is characterized by that.
[0010]
In the tunnel excavator of the invention of claim 4, the obstacle excavation cutter bit is composed of a plurality of cutter bits shifted forward and backward in the excavation direction and left and right in the rotation direction of the cutter head.
[0011]
The tunnel excavator of the invention of claim 5 is characterized in that the material of the blade portion of the earth and sand excavation cutter bit is different from the material of the blade portion of the obstacle excavation cutter bit.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a front view of a shield excavator as a tunnel excavator according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-section of the shield excavator of the present embodiment, FIG. 3 is a cross-sectional view along III-III in FIG. 4 shows an IV-IV cross-section of FIG. 3, FIG. 5 shows an outline of the excavation work process by the shield excavator of the present embodiment, and FIG. 6 shows an outline of an excavation work plan by the shield excavator of the present embodiment.
[0014]
As shown in FIG. 6, the shield excavator of the present embodiment has a T-shaped shape by excavating and joining a new tunnel 201 to an existing tunnel 101 bent in an L shape in plan view. It is applied to the work of building a tunnel. In this case, the existing tunnel 101 having an L shape is formed by a
[0015]
The outer periphery of the
[0016]
In this embodiment, the new tunnel 201 is dug in the direction of arrow C from the front end side of the
[0017]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the
[0018]
A
[0019]
On the other hand, a
[0020]
By the way, as described above, the
[0021]
The
[0022]
Therefore, in order to excavate the tunnel with the
[0023]
By repeating this work, the tunnel is continuously excavated and formed, and as shown in FIG. 6, the
[0024]
Then, when the
[0025]
As described above, in the
[0026]
Further, since each
[0027]
In the first embodiment described above, the shapes of the cemented
[0028]
FIG. 7 is a front view of an obstacle excavation cutter bit mounted on the shield excavator of the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an obstacle excavation mounted on the shield excavator of the third embodiment of the present invention. A side view of the cutter bit and FIG. 9 shows a plan view of the cutter bit for obstruction excavation of the third embodiment. 7 corresponds to FIG. 4, FIG. 8 corresponds to FIG. 3, FIG. 9 corresponds to a part of FIG. 1, and a member having the same function as described in the above-described embodiment. Are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0029]
In the second embodiment, as shown in FIG. 7A, the shape of the tip of the first to third obstacle excavation cutter bits 41, 42, 43 fixed to the
[0030]
In 3rd Embodiment, as shown to Fig.8 (a) and FIG.9 (a), the 1st-3rd obstruction excavation cutter bit 51,52,53 fixed to the
[0031]
When the first to third obstacle excavation cutter bits 51, 52, 53 are integrally formed, as shown in FIG. 9 (b), if the arc is formed at the rotation center O of the
[0032]
In the above-described embodiments, various shapes of the obstacle excavation cutter bits have been described. However, a plurality of obstacle excavation cutter bits may be modified. FIG. 10 is a front view of a shield excavator according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0033]
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, the cutter head 60 includes a
[0034]
The
[0035]
As described above, in this embodiment, when the earth and sand
[0036]
In this case, even if the ground changes from earth and sand to hard obstacles, the excavation work is interrupted by automatically switching from the earth and sand
[0037]
【The invention's effect】
As described above in detail in the embodiment, according to the tunnel excavator of the invention of claim 1, the cutter head is rotatably supported at the front portion of the tubular excavator main body, and is mounted on the front portion of the cutter head. A plurality of cutter bits for excavating earth and sand and a plurality of cutter bits for excavating obstacles are provided, and the cutter bits for excavating obstacles are shifted to the rear of the excavation direction with respect to the cutter bits for excavating the earth and sand. When the excavation cutter bit is restrained from being worn backward and the ground changes from earth and sand to a hard obstacle, the earth excavation cutter bit on the front side of the excavation direction is worn or missing and the obstacle excavation cutter The bit is located at the forefront so that the obstacle can be excavated, and the obstacle can be excavated reliably with a simple structure so that the tunnel can be continuously excavated without interrupting the excavation work. It is possible to improve.
[0038]
According to the tunnel excavator of the invention of
[0039]
According to the tunnel excavator of the invention of claim 3, the obstacle excavation cutter bit is constituted by a plurality of cutter bits shifted forward and backward in the excavation direction, and the tip end portion of the excavation blade at the end of the excavation direction is obtuse Therefore, even if the obstacle excavation cutter bit on the front side in the excavation direction is broken during the excavation of the obstacle, the cutting efficiency is lowered, but the cutting bit at the end of the obstacle excavation is highly durable against breakage. Thus, obstacles can be excavated reliably.
[0040]
According to the tunnel excavator of the invention of claim 4, since the obstacle excavation cutter bit is composed of a plurality of cutter bits shifted forward and backward in the excavation direction and in the rotation direction of the cutter head left and right, the excavation speed is increased and the cutting is performed. When the depth increases, the rotation trajectory of each cutter bit coincides at the peaks and valleys and a free surface is formed by the cutting depth, so that cutting force can be reduced and durability can be reduced. Can be improved.
[0041]
According to the tunnel excavator of the invention of claim 5, since the material of the blade part of the cutter bit for earth and sand excavation is different from the material of the blade part of the cutter bit for obstacle excavation, By making the excavating cutter bit easy to break and making the obstruction excavating cutter bit difficult to break, the switching can be facilitated and workability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a shield excavator as a tunnel excavator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the shield excavator of the present embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic diagram showing an excavation work process by the shield excavator of the present embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an excavation work plan by the shield excavator of the present embodiment.
FIG. 7 is a front view of an obstacle excavation cutter bit mounted on a shield excavator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view of an obstacle excavation cutter bit mounted on a shield excavator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of a cutter bit for obstacle excavation according to a third embodiment.
FIG. 10 is a front view of a shield excavator according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (5)
ことを特徴とするトンネル掘削機。A cutter head is rotatably supported at a front portion of a tubular excavator body, and a plurality of earth excavation cutter bits and a plurality of obstacle excavation cutter bits are provided on the front surface of the cutter head, A tunnel excavator characterized in that the obstacle excavating cutter bit is shifted rearward in the direction of excavation with respect to the cutter bit.
前記土砂掘削用カッタビット及び前記支障物掘削用カッタビットを、前記カッタヘッドに装着されたビット本体に超硬チップを固定すると共にすくい角及び逃げ角を設けて構成し、前記カッタヘッドの回転方向に沿って配列した
ことを特徴とするトンネル掘削機。The tunnel excavator according to claim 1,
The earth and sand excavation cutter bit and the obstacle excavation cutter bit are configured by fixing a carbide tip to a bit body mounted on the cutter head and providing a rake angle and a relief angle, and the rotation direction of the cutter head Tunnel excavator characterized by being arranged along.
前記支障物掘削用カッタビットを掘進方向前後にずらした複数のカッタビットから構成し、
掘進方向最後方のカッタビットの掘削刃先端部を鈍角とした
ことを特徴とするトンネル掘削機。The tunnel excavator according to claim 1,
The obstacle excavation cutter bit is composed of a plurality of cutter bits shifted forward and backward in the excavation direction,
Tunneling machine, characterized in that the digging edge tip of the cutter bit excavation direction rearmost was obtuse.
前記支障物掘削用カッタビットを掘進方向前後及び前記カッタヘッドの回転方向左右にずらした複数のカッタビットから構成した
ことを特徴とするトンネル掘削機。The tunnel excavator according to claim 1,
A tunnel excavator characterized in that the obstacle excavation cutter bit is composed of a plurality of cutter bits shifted forward and backward in the excavation direction and in the rotational direction of the cutter head.
前記土砂掘削用カッタビットの刃部の材質が前記支障物掘削用カッタビットの刃部の材質と異なる
ことを特徴とするトンネル掘削機。The tunnel excavator according to claim 1,
A tunnel excavator characterized in that the material of the blade part of the cutter bit for excavating earth and sand is different from the material of the blade part of the cutter bit for excavating obstacles.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000236801A JP4376433B2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Tunnel excavator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000236801A JP4376433B2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Tunnel excavator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002047890A JP2002047890A (en) | 2002-02-15 |
JP4376433B2 true JP4376433B2 (en) | 2009-12-02 |
Family
ID=18728789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000236801A Expired - Lifetime JP4376433B2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Tunnel excavator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4376433B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013047444A (en) * | 2011-07-25 | 2013-03-07 | Intec Inc | Shield machine and pipeline construction method using the same |
JP6238433B2 (en) * | 2013-07-22 | 2017-11-29 | 株式会社奥村組 | Cutter board of shield machine and shield machine equipped with the same |
CN112593951B (en) * | 2020-12-07 | 2021-11-02 | 安徽唐兴机械装备有限公司 | Device for rapidly replacing cutter head of push bench and working method thereof |
-
2000
- 2000-08-04 JP JP2000236801A patent/JP4376433B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002047890A (en) | 2002-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4495114B2 (en) | Tunnel excavator and tunnel excavation method | |
JP5215209B2 (en) | Obstacle removal method using tunnel excavator | |
JP4376433B2 (en) | Tunnel excavator | |
JP4391386B2 (en) | Obstacle removal method | |
JP4765707B2 (en) | Cutter head | |
JP3963566B2 (en) | Cutter head and obstacle cutting method | |
JP4749186B2 (en) | Cutter head | |
JP4562662B2 (en) | Rectangular cross-section machine | |
JPH052712Y2 (en) | ||
JP3830917B2 (en) | Tunnel excavator for pipe formation | |
JP3085815B2 (en) | Cutter head for shield excavator | |
JP3403384B2 (en) | Underground excavator | |
JP3229233B2 (en) | Bit for drilling continuous wall | |
JP3117381B2 (en) | Obstacle cutting device for tunnel excavator | |
JP3568844B2 (en) | Excavator and buried pipe | |
JP4718990B2 (en) | Method of retaining soil near tunnel face | |
JP2600932Y2 (en) | Shield machine | |
GB2337062A (en) | Cutter head | |
JP2002213183A (en) | Side hole excavator | |
JP4307688B2 (en) | Tunnel machine | |
JPH09217587A (en) | Cutter head | |
JP3143097B2 (en) | Excavation equipment for shield machine | |
JPH1181875A (en) | Tunnel excavator | |
JP3002363B2 (en) | Excavation equipment for shield machine | |
CN112593952A (en) | Cutter head of tube push bench with retractable hob |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060309 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060309 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20060309 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060309 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070614 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20070713 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070723 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090424 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090512 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090702 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090908 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090909 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4376433 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918 Year of fee payment: 4 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |