JP4384058B2 - Shield machine - Google Patents

Shield machine Download PDF

Info

Publication number
JP4384058B2
JP4384058B2 JP2005020273A JP2005020273A JP4384058B2 JP 4384058 B2 JP4384058 B2 JP 4384058B2 JP 2005020273 A JP2005020273 A JP 2005020273A JP 2005020273 A JP2005020273 A JP 2005020273A JP 4384058 B2 JP4384058 B2 JP 4384058B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frame
shield
cutter head
shield machine
cutter
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 - Fee Related
Application number
JP2005020273A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006207245A (en
Inventor
幸一 浜口
利光 阿曽
広幸 伊藤
克美 門田
夕介 三條
直樹 勝本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Shimizu Corp
Original Assignee
IHI Corp
Shimizu Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp, Shimizu Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2005020273A priority Critical patent/JP4384058B2/en
Publication of JP2006207245A publication Critical patent/JP2006207245A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4384058B2 publication Critical patent/JP4384058B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

本発明は、トンネルを構築するために用いられるシールド掘進機に関する。   The present invention relates to a shield machine used to construct a tunnel.

シールド掘進機については、特許文献1、特許文献2、特許文献3等に示すように種々なものがあり、一般的なシールド掘進機の構成について簡単に説明すると、次のようになる。   There are various types of shield machines, as shown in Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and the like. The configuration of a general shield machine will be briefly described as follows.

即ち、前記シールド掘進機は、筒状のシールドフレームを掘進機本体として具備しており、このシールドフレームの内側には、掘削した壁面にセグメントをリング状に組み付けるエレクタ装置が設けられている。また、前記シールドフレームの内側には、既設の前記セグメントからの反力によって前記シールドフレーム(換言すれば、前記シールド掘進機全体)を前進させる複数のシールドジャッキが配設されている。更に、前記シールドフレーム内における前記シールドジャッキの前方には、切羽との間にカッタチャンバーを区画する隔壁が設けられており、この隔壁には、地山を掘削するカッタヘッドが回転可能に設けられてあって、このカッタヘッドは、前記シールドフレームから前方向へ突出してある。   In other words, the shield machine has a cylindrical shield frame as the machine body, and an erector device for assembling the segments in a ring shape on the excavated wall surface is provided inside the shield frame. A plurality of shield jacks are provided inside the shield frame to advance the shield frame (in other words, the entire shield machine) by a reaction force from the existing segment. Further, a partition wall is provided in front of the shield jack in the shield frame so as to partition a cutter chamber with the face, and a cutter head for excavating a natural ground is rotatably provided on the partition wall. The cutter head protrudes forward from the shield frame.

そして、土圧によって切羽の安定を図る形式の前記シールド掘進機にあっては、前記シールドフレーム内に、前記カッタチャンバーから掘削土砂を後方向へ搬送するスクリューコンベアが設けられている。また、泥水圧によって切羽の安定を図る形式の前記シールド掘進機にあっては、前記カッタチャンバーへ泥水を送る送泥管と、前記カッタチャンバーから掘削土砂を含む泥水を排出する排泥管とを具備している。   And in the shield machine of the type which stabilizes a face by earth pressure, the screw conveyor which conveys excavated earth and sand from the said cutter chamber back is provided in the said shield frame. Further, in the shield machine of the type that stabilizes the face by muddy water pressure, a mud pipe that sends muddy water to the cutter chamber and a mud pipe that discharges muddy water including excavated soil from the cutter chamber are provided. It has.

次に、前記シールド掘進機を用いて、トンネルの構築する作業について説明する。   Next, an operation for constructing a tunnel using the shield machine will be described.

即ち、まず、地山に前記トンネルの深度に応じた立坑を施工する。次に、前記シールド掘進機を前記立坑の底部まで搬送して、前記シールド掘進機による掘削の準備を行う。そして、前記カッタヘッドを回転させた状態の下で、前記カッタチャンバー内の掘削土砂等の圧力と切羽の土圧をバランスさせつつ、複数の前記シールドジャッキの作動により既設のセグメントからの反力によって前記シールド掘進機全体を前進させることにより、切羽の安定を図りつつ、前記カッタヘッドにより地山を掘削する。また、地山の掘削と並行して、前記エレクタ装置によって掘削した壁面に前記セグメントをリング状に組み付ける。更に、前述のような地山の掘削と前記セグメントの組付を連続して行うことにより、前記トンネルを構築することができる。
特開2003−35088号公報 特開平4−2880号公報 特開2003−239674号公報
That is, first, a shaft corresponding to the depth of the tunnel is constructed in the natural ground. Next, the shield machine is transported to the bottom of the shaft and preparation for excavation by the shield machine is performed. Then, under the state in which the cutter head is rotated, the reaction force from the existing segments is generated by the operation of the plurality of shield jacks while balancing the pressure of the excavated earth and sand in the cutter chamber and the earth pressure of the face. By moving the entire shield machine forward, the ground is excavated by the cutter head while stabilizing the face. In parallel with excavation of the natural ground, the segments are assembled in a ring shape on the wall excavated by the erector apparatus. Furthermore, the tunnel can be constructed by continuously excavating the natural ground as described above and assembling the segments.
JP 2003-35088 A JP-A-4-2880 JP 2003-239664 A

ところで、前記トンネルを構築するには、前述のように、前記トンネルの深度に応じた前記立坑を施工する必要があって、特に大深度の場合は、前記立坑の施工が大掛かりなものになる。そのため、前記立坑の施工期間を含めた前記トンネルの工期が長くなると共に、前記立坑の施工費を含めた前記トンネルの工費が高くなるという問題がある。   By the way, in order to construct | assemble the said tunnel, it is necessary to construct the said shaft according to the depth of the said tunnel as mentioned above, and construction of the said shaft becomes large-scale especially in the case of a deep depth. Therefore, there is a problem that the construction period of the tunnel including the construction period of the shaft becomes long and the construction cost of the tunnel including the construction cost of the shaft becomes high.

本発明の特徴は、トンネルを構築するために用いられるシールド掘進機において、
筒状のシールドフレームと;
前記シールドフレームの内側に前後方向へ移動可能に設けられ、前側に球面状又は曲面状の支持プレートを有したスライドフレームと;
前記スライドフレームに傾動可能に設けられ、後側に前記支持プレートに摺接可能な球面状又は曲面状の摺接プレートを有し、前側に切羽との間にカッタチャンバーを区画する隔壁を有してあって、前記スライドフレームの前後方向の移動によって前記シールドフレームに没入する没入位置と、前記シールドフレームから前方向へ突出する突出位置とに切替可能に構成された傾動フレームと;
前記傾動フレームに回転可能及び/又は揺動可能に設けられ、前記傾動フレームの傾動によって前記スライドフレームの軸心に対して略垂直な垂直姿勢と、該垂直姿勢から傾斜する傾斜姿勢とに切替可能に構成され、地山を掘削するカッタヘッドと;
を具備したことである。
A feature of the present invention is that in a shield machine used to construct a tunnel,
A cylindrical shield frame;
A slide frame provided inside the shield frame so as to be movable in the front-rear direction and having a spherical or curved support plate on the front side;
The slide frame is provided so as to be tiltable, has a spherical or curved sliding plate that can slide on the support plate on the rear side, and a partition that partitions the cutter chamber between the face and the front side. And a tilting frame configured to be switchable between an immersing position where the shield frame is immersed in the front-rear direction and a protruding position protruding forward from the shield frame;
The tilt frame is rotatably and / or swingable, and can be switched between a vertical posture substantially perpendicular to the axis of the slide frame and a tilt posture inclined from the vertical posture by tilting the tilt frame. A cutter head configured to excavate natural ground;
It is that it was equipped.

ここで、「回転可能及び/又は揺動可能」とは、(i)回転可能及び揺動可能、(ii)回転可能、(iii)揺動可能のいずれも含む意である。また、「揺動可能」とは、所定の範囲内で正逆方向へ回転可能であることをいう。   Here, “rotatable and / or swingable” means any of (i) rotatable and swingable, (ii) rotatable, and (iii) swingable. Further, “swingable” means that it can rotate in the forward and reverse directions within a predetermined range.

本発明の特徴によると、前記シールド掘進機によって深度の浅い地山を掘削する場合には、次のように行う。   According to the characteristics of the present invention, when excavating a shallow ground with the shield machine, the following is performed.

即ち、前記スライドフレームを前方向へ移動させて、前記傾動フレームを前記没入位置から前記突出位置に切替える。また、前記傾動フレームを中心として一方向へ傾動させて、前記カッタヘッドを前記垂直姿勢から前記傾斜姿勢に切替える。そして、前記傾斜姿勢の前記カッタヘッドを回転又は揺動させた状態の下で、前記シールド掘進機全体を前進させる。これによって、切羽の安定を図りつつ、前記傾斜姿勢の前記カッタヘッドにより深度の浅い地山を掘削することができる。   That is, the slide frame is moved forward to switch the tilting frame from the immersive position to the protruding position. Further, the cutter head is tilted in one direction around the tilt frame to switch the cutter head from the vertical posture to the tilt posture. Then, the entire shield machine is advanced under the state where the cutter head in the inclined posture is rotated or swung. Thereby, a shallow ground can be excavated by the cutter head in the inclined posture while stabilizing the face.

一方、前記シールド掘進機によって深度の深い地山を掘削する場合には、次のように行う。   On the other hand, when excavating deep ground with the shield machine, the following is performed.

即ち、前記スライドフレームを後方向へ移動させて、前記傾動フレームを前記突出位置から前記没入位置に切替える。また、前記傾動フレームを他方向へ傾動させて、前記カッタヘッドを前記傾斜姿勢から前記垂直姿勢に切替える。そして、前記垂直姿勢の前記カッタヘッドを回転させた状態の下で、前記カッタチャンバー内の掘削土砂等の圧力と切羽の土圧をバランスさせつつ、前記シールド掘進機全体を前進させる。これによって、切羽の安定を図りつつ、前記垂直姿勢の前記カッタヘッドにより深度の深い地山を掘削することができる。   That is, the slide frame is moved backward to switch the tilting frame from the protruding position to the immersed position. Further, the tilting frame is tilted in the other direction to switch the cutter head from the tilted posture to the vertical posture. Then, under the state in which the cutter head in the vertical posture is rotated, the entire shield machine is advanced while balancing the pressure of the excavated earth and sand in the cutter chamber and the earth pressure of the face. Accordingly, deep ground can be excavated by the cutter head in the vertical posture while stabilizing the face.

要するに、前記傾動フレームは、前記スライドフレームの前後方向の移動によって前記没入位置と前記突出位置とに切替可能に構成され、前記カッタヘッドは、前記傾動フレームの傾動によって前記垂直姿勢と前記傾斜姿勢とに切替可能に構成されているため、前記シールド掘進機によって深度の浅い地山から大深度の地山にかけて連続して掘削することができる。   In short, the tilt frame is configured to be switchable between the immersive position and the projecting position by moving the slide frame in the front-rear direction, and the cutter head can be switched between the vertical posture and the tilt posture by the tilt of the tilt frame. Therefore, it is possible to continuously excavate from a shallow ground to a deep ground by the shield machine.

以上の如き、本発明によれば、前記シールド掘進機によって深度の浅い地山から大深度の地山にかけて連続して掘削することができるため、深度の深い立坑を施工することなく、前記トンネルを構築することができる。そのため、前記トンネルの工期を短縮することができると共に、前記トンネルの工費を低減することができる。   As described above, according to the present invention, since the shield machine can continuously excavate from a shallow ground to a deep ground, the tunnel can be constructed without constructing a deep shaft. Can be built. Therefore, the construction period of the tunnel can be shortened and the construction cost of the tunnel can be reduced.

発明の実施形態Embodiments of the Invention

本発明の実施形態について図1から図4を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

ここで、図1は、深度の浅い地山を掘削する際におけるシールド掘進機の断面図であって、図2は、深度の浅い地山を掘削する際におけるカッタヘッド及びコピーカッタを示す図であって、図3は、深度の深い地山を掘削する際におけるシールド掘進機の断面図であって、図4は、深度の深い地山を掘削する際におけるカッタヘッドを示す図である。なお、図面中、「FF」は、前方向を指してあって、「FR」は、後方向を指している。   Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of a shield machine when excavating a shallow ground, and FIG. 2 is a diagram showing a cutter head and a copy cutter when excavating a shallow ground. FIG. 3 is a cross-sectional view of the shield machine when excavating deep ground, and FIG. 4 is a diagram showing a cutter head when excavating deep ground. In the drawings, “FF” indicates the forward direction, and “FR” indicates the backward direction.

図1及び図3に示すように、本発明の実施形態に係わるシールド掘進機1は、大深度・円形断面のトンネルを構築するために用いられるものであって、筒状のシールドフレーム3を掘進機本体として具備している。なお、シールドフレーム3は、筒状の前胴と筒状の後胴が屈曲可能に連結してなる中折れ式であっても差し支えない。   As shown in FIGS. 1 and 3, a shield machine 1 according to an embodiment of the present invention is used for constructing a tunnel having a large depth and a circular cross section, and digs a cylindrical shield frame 3. It is equipped as a machine body. The shield frame 3 may be of a folding type in which a cylindrical front cylinder and a cylindrical rear cylinder are connected to be bendable.

シールドフレーム3の内側には、掘削した壁面にセグメント5をリング状に組み付けるエレクタ装置7が設けられている。また、シールドフレーム3の内側には、既設のセグメント5からの反力によってシールドフレーム3(換言すれば、シールド掘進機1全体)を前進させる複数のシールドジャッキ9が周方向に等間隔に配設されている。   Inside the shield frame 3, there is provided an erector device 7 for assembling the segment 5 in a ring shape on the excavated wall surface. In addition, a plurality of shield jacks 9 for moving the shield frame 3 (in other words, the entire shield machine 1) forward by the reaction force from the existing segment 5 are arranged at equal intervals in the circumferential direction inside the shield frame 3. Has been.

シールドフレーム3の内側には、環状のガイドフレーム11が一体的に設けられており、このガイドフレーム11には、スライドフレーム13が前後方向へ移動可能に設けられている。また、スライドフレーム13は、前側に、球面状又は曲面状の支持プレート15を有してあって、ガイドフレーム11に対して回転不能になっている。そして、シールドフレーム3の取付部3aとスライドフレーム13の取付部13aとの間には、スライドフレーム13を前後方向へ移動させるスライドジャッキ17が設けられている。   An annular guide frame 11 is integrally provided inside the shield frame 3, and a slide frame 13 is provided on the guide frame 11 so as to be movable in the front-rear direction. The slide frame 13 has a spherical or curved support plate 15 on the front side, and is not rotatable with respect to the guide frame 11. A slide jack 17 that moves the slide frame 13 in the front-rear direction is provided between the attachment portion 3 a of the shield frame 3 and the attachment portion 13 a of the slide frame 13.

スライドフレーム13には、傾動フレーム19が水平な傾動軸心Cを中心として傾動可能に設けられており、この傾動フレーム19は、後側に、支持プレート15に摺接可能な球面状の摺接プレート21を有してあって、前側に、切羽Fとの間にカッタチャンバー23を区画する隔壁25を有している。ここで、傾動フレーム19は、スライドフレーム13の前後方向の移動によってシールドフレーム3に没入する没入位置(図3に示すような傾動フレーム19の位置)と、シールドフレーム3から前方向へ突出する突出位置(図1に示すような傾動フレーム19の位置)とに切替可能に構成されると共に、水平な傾動軸心Cが自己の前方側(傾動フレーム19の前方側)に位置するように構成されている。そして、傾動フレーム19の取付部19aとスライドフレーム13の取付部13bとの間には、傾動フレーム19を水平な傾動軸心Cを中心として傾動させる傾動ジャッキ27が設けられている。   A tilt frame 19 is provided on the slide frame 13 so as to be tiltable about a horizontal tilt axis C. The tilt frame 19 has a spherical sliding contact with the support plate 15 on the rear side. It has the plate 21, Comprising: It has the partition 25 which divides the cutter chamber 23 between the face F on the front side. Here, the tilting frame 19 is inserted into the shield frame 3 by the movement of the slide frame 13 in the front-rear direction (position of the tilting frame 19 as shown in FIG. 3), and the protrusion protrudes forward from the shield frame 3. It is configured to be switchable to a position (position of the tilting frame 19 as shown in FIG. 1), and is configured so that the horizontal tilting axis C is located on its front side (front side of the tilting frame 19). ing. A tilting jack 27 that tilts the tilting frame 19 around the horizontal tilting axis C is provided between the mounting part 19a of the tilting frame 19 and the mounting part 13b of the slide frame 13.

傾動フレーム19には、リング状のカッタ軸29がベアリング31を介して回転可能及び揺動可能(所定の範囲内で正逆方向へ回転可能)に設けられており、カッタ軸29には、地山Gを掘削する円盤状のカッタヘッド33が複数の支持部材35を介して一体的に設けられている。換言すれば、傾動フレーム19には、円盤状のカッタヘッド33が複数の支持部材35、カッタ軸29、及びベアリング31を介して回転可能及び揺動可能に設けられている。   A ring-shaped cutter shaft 29 is provided on the tilting frame 19 so as to be rotatable and swingable (rotatable in the forward and reverse directions within a predetermined range) via a bearing 31. A disc-shaped cutter head 33 for excavating the mountain G is integrally provided via a plurality of support members 35. In other words, the tilting frame 19 is provided with a disk-shaped cutter head 33 so as to be rotatable and swingable via the plurality of support members 35, the cutter shaft 29, and the bearing 31.

また、図1から図3に示すように、カッタヘッド33は、放射状に延びた複数の長スポーク37と、放射状に延びかつ長スポーク37よりも短い複数の短スポーク39と、複数の長スポーク37及び複数の短スポーク39に設けられた多数のカッタビッド41とを備えている。ここで、カッタヘッド33は、傾動フレーム19の傾動によってスライドフレーム13の軸心に対して略垂直な垂直姿勢(図3に示すようなカッタヘッド33の姿勢)と、該垂直姿勢から前方向へ傾斜する傾斜姿勢(図1に示すようなカッタヘッド33の姿勢)とに切替可能に構成されている。そして、傾動フレーム19の複数の取付部19bには、カッタヘッド33を回転及び揺動させるカッタモータ43がそれぞれ設けられており、複数のカッタモータ43の出力軸には、主動ピニオン45がそれぞれ一体的に設けられてあって、カッタ軸29には、複数の主動ピニオン45に噛合したリング状の従動ギア47が一体的に設けられている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the cutter head 33 includes a plurality of long spokes 37 extending radially, a plurality of short spokes 39 extending radially and shorter than the long spokes 37, and a plurality of long spokes 37. And a plurality of cutter bids 41 provided on the plurality of short spokes 39. Here, the cutter head 33 has a vertical posture (the posture of the cutter head 33 as shown in FIG. 3) substantially perpendicular to the axis of the slide frame 13 by the tilting of the tilting frame 19, and forward from the vertical posture. It can be switched to an inclined posture (the posture of the cutter head 33 as shown in FIG. 1). The plurality of attachment portions 19b of the tilt frame 19 are provided with cutter motors 43 for rotating and swinging the cutter head 33. The main drive pinions 45 are integrated with the output shafts of the plurality of cutter motors 43, respectively. A ring-shaped driven gear 47 meshed with a plurality of main drive pinions 45 is integrally provided on the cutter shaft 29.

カッタヘッド33には、前記傾斜姿勢のカッタヘッド33と協働して地山Gを掘削する複数のコピーカッタ49がそれぞれ設けられており、複数のコピーカッタ49は、複数のカッタビッド51をそれぞれ備えている。ここで、複数のコピーカッタ49は、カッタヘッド33の揺動に連動して長スポーク37の先端部(換言すれば、カッタヘッド33の外周部)からカッタヘッド33の径方向へ往復動するようにそれぞれ構成されている。そして、カッタヘッド33には、対応するコピーカッタ49を前記径方向へ往復動させるコピージャッキ53がそれぞれ設けられている。   The cutter head 33 is provided with a plurality of copy cutters 49 excavating the natural ground G in cooperation with the cutter head 33 in the inclined posture, and the plurality of copy cutters 49 are provided with a plurality of cutter bids 51, respectively. ing. Here, the plurality of copy cutters 49 reciprocate in the radial direction of the cutter head 33 from the distal end portion of the long spoke 37 (in other words, the outer peripheral portion of the cutter head 33) in conjunction with the swing of the cutter head 33. Each is composed. The cutter head 33 is provided with a copy jack 53 that reciprocates the corresponding copy cutter 49 in the radial direction.

図1及び図3に示すように、シールドフレーム3の外側には、環状のフードフレーム55が前後方向へ移動可能に設けられており、このフードフレーム55は、シールドフレーム3に対して回転不能になっている。ここで、フードフレーム55は、スライドフレーム13が前記突出位置のときに、自己の前方向の移動(フードフレーム55の前方向の移動)によって前記傾斜姿勢のカッタヘッド33とシールドフレーム3との間の開放領域を覆うように構成されている。そして、シールドフレーム3の内側には、フードフレーム55を前後方向へ移動させるフードジャッキ57が設けられており、フードジャッキ57における可動ロッド57rの先端部がフードフレーム55の取付部55aに連結されている。なお、フードフレーム55の取付部55aは、シールドフレーム3に形成した切欠き等によって前後方向に案内されるようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 3, an annular hood frame 55 is provided on the outside of the shield frame 3 so as to be movable in the front-rear direction. The hood frame 55 is not rotatable with respect to the shield frame 3. It has become. Here, when the slide frame 13 is in the projecting position, the hood frame 55 is moved between the cutter head 33 and the shield frame 3 in the inclined posture by its own forward movement (forward movement of the hood frame 55). Is configured to cover the open area. A hood jack 57 for moving the hood frame 55 in the front-rear direction is provided inside the shield frame 3, and the tip of the movable rod 57 r in the hood jack 57 is connected to the mounting portion 55 a of the hood frame 55. Yes. The attachment portion 55a of the hood frame 55 is guided in the front-rear direction by a notch or the like formed in the shield frame 3.

シールドフレーム3内には、カッタチャンバー23から掘削土砂を後方向へ搬送するスクリューコンベア59が設けられている。なお、スクリューコンベア59によって搬送された掘削土砂は、ベルトコンベア(図示省略)等によって地上に搬送されるものである。   In the shield frame 3, a screw conveyor 59 for conveying the excavated earth and sand from the cutter chamber 23 in the backward direction is provided. The excavated earth and sand conveyed by the screw conveyor 59 is conveyed to the ground by a belt conveyor (not shown) or the like.

ガイドフレーム11の前側上部には、カッタチャンバー23へ泥水を送る送泥管61(一部のみ図示)の一端部が接続されており、ガイドフレーム11の前側下部には、カッタチャンバー23から掘削土砂を含む泥水を排出する排泥管63(一部のみ図示)の一端部が接続されている。なお、泥水は、送泥管61とカッタチャンバー23と排泥管63との間で循環使用されるものである。   One end of a mud pipe 61 (only a part of which is shown) is connected to the upper front side of the guide frame 11 and sends the muddy water to the cutter chamber 23. One end of a mud pipe 63 (only a part of which is shown) for discharging muddy water containing water is connected. The muddy water is circulated between the mud pipe 61, the cutter chamber 23, and the exhaust mud pipe 63.

シールドフレーム3の後端部には、既設のセグメント5の外周面からシールドフレーム3内に地下水、土砂等の侵入を防ぐテールシール部材65が設けられている。なお、詳細は省略するが、ガイドフレーム11、スライドフレーム13、傾動フレーム19等からシールドフレーム3内に地下水、土砂等が侵入しないようになっている。   A tail seal member 65 is provided at the rear end of the shield frame 3 to prevent entry of groundwater, earth and sand, etc. into the shield frame 3 from the outer peripheral surface of the existing segment 5. Although not described in detail, groundwater, earth and sand, etc. are prevented from entering the shield frame 3 from the guide frame 11, the slide frame 13, the tilting frame 19 and the like.

次に、本発明の実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.

シールド掘進機1によって深度の浅い地山Gを掘削する場合には、次のように行う。   When excavating the shallow ground G with the shield machine 1, the following is performed.

即ち、スライドジャッキ17の作動によりスライドフレーム13を前方向へ移動させて、傾動フレーム19を前記没入位置から前記突出位置に切替える。また、傾動ジャッキ27の作動により傾動フレーム19を水平な傾動軸心Cを中心として一方向(図1及び図3において反時計回り方向)へ傾動させて、カッタヘッド33を前記垂直姿勢から前記傾斜姿勢に切替える。更に、フードジャッキ57の作動によりフードフレーム55を前方向へ移動させて、フードフレーム55によって前記開放領域を覆う。そして、複数のカッタモータ43の駆動により前記傾斜姿勢のカッタヘッド33を揺動させ、かつ複数のコピージャッキ53の作動により複数のコピーカッタ49を連動して前記径方向へ往復動させた状態の下で、複数のシールドジャッキ9の作動により既設のセグメント5からの反力によってシールド掘進機1全体を前進させる。これによって、図1に示すように、切羽Fの安定及び地盤沈下の抑止を図りつつ、前記傾斜姿勢のカッタヘッド33と複数のコピーカッタ49の協働により深度の浅い地山Gを掘削することができる。   That is, the slide frame 13 is moved forward by the operation of the slide jack 17, and the tilting frame 19 is switched from the retracted position to the protruding position. Further, by operating the tilting jack 27, the tilting frame 19 is tilted in one direction (counterclockwise direction in FIGS. 1 and 3) about the horizontal tilting axis C, and the cutter head 33 is tilted from the vertical posture. Switch to posture. Further, the hood frame 57 is moved forward by the operation of the hood jack 57, and the open area is covered by the hood frame 55. Then, the cutter head 33 in the inclined posture is swung by driving the plurality of cutter motors 43, and the plurality of copy cutters 49 are interlocked and reciprocated in the radial direction by operating the plurality of copy jacks 53. Under the operation of the plurality of shield jacks 9, the entire shield machine 1 is advanced by the reaction force from the existing segment 5. As a result, as shown in FIG. 1, a shallow ground G is excavated by the cooperation of the cutter head 33 in the inclined posture and the plurality of copy cutters 49 while stabilizing the face F and suppressing ground subsidence. Can do.

一方、シールド掘進機1によって深度の深い地山G(大深度の地山G)を掘削する場合には、次のように行う。   On the other hand, when excavating a deep natural ground G (large deep natural ground G) with the shield machine 1, the following is performed.

即ち、スライドジャッキ9の作動によりスライドフレーム13を後方向へ移動させて、傾動フレーム19を前記突出位置から前記没入位置に切替える。また、傾動ジャッキ27の作動により傾動フレーム19を水平な傾動軸心Cを中心として他方向へ傾動させて、カッタヘッド33を前記傾斜姿勢から前記垂直姿勢に切替える。更に、フードジャッキ57の作動によりフードフレーム55を後方向へ移動させて、元の状態に復帰させる。そして、複数のカッタモータ43の駆動により前記垂直姿勢のカッタヘッド33を回転させた状態の下で、カッタチャンバー23内の掘削土砂等の圧力と切羽Fの土圧をバランスさせつつ、複数のシールドジャッキ9の作動によりシールド掘進機1全体を前進させる。これによって、図3に示すように、切羽Fの安定を図りつつ、前記垂直姿勢のカッタヘッド33により深度の深い地山Gを掘削することができる。なお、カッタチャンバー23内の掘削土砂等の圧力と切羽Fの土圧をバランスさせるために、複数のシールドジャッキ9による推進力を調節する他に、スクリューコンベア59によって搬送される掘削土砂の搬送量、或いは、送泥管61によって送られる泥水の流量及び排泥管63によって排出される泥水の流量を調節してもよい。   That is, the slide frame 13 is moved rearward by the operation of the slide jack 9, and the tilting frame 19 is switched from the protruding position to the immersed position. Further, the tilting frame 27 is tilted in the other direction around the horizontal tilting axis C by the operation of the tilting jack 27, and the cutter head 33 is switched from the tilted posture to the vertical posture. Further, the hood frame 55 is moved backward by the operation of the hood jack 57 to return to the original state. The plurality of shield motors 43 are driven while balancing the pressure of the excavated earth and sand in the cutter chamber 23 and the earth pressure of the face F under the state in which the cutter head 33 in the vertical posture is rotated by driving the plurality of cutter motors 43. The entire shield machine 1 is moved forward by the operation of the jack 9. As a result, as shown in FIG. 3, the deep ground G can be excavated by the cutter head 33 in the vertical posture while stabilizing the face F. In addition, in order to balance the pressure of the excavated earth and sand in the cutter chamber 23 and the earth pressure of the face F, the amount of excavated earth and sand conveyed by the screw conveyor 59 is adjusted in addition to adjusting the propulsive force by the plurality of shield jacks 9. Alternatively, the flow rate of mud sent by the mud pipe 61 and the flow rate of mud discharged by the mud pipe 63 may be adjusted.

要するに、傾動フレーム19は、スライドフレーム13の前後方向の移動によって前記没入位置と前記突出位置とに切替可能に構成され、カッタヘッド33は、傾動フレーム19の傾動によって前記垂直姿勢と前記傾斜姿勢とに切替可能に構成され、複数のコピーカッタ49は、カッタヘッド33の揺動に連動して長スポーク37の先端部から前記径方向へ往復動するようにそれぞれ構成され、フードフレーム55は、スライドフレーム13が前記突出位置のときに、自己の前方向の移動によって前記開放領域を覆うように構成されているため、シールド掘進機1によって深度の浅い地山Gから大深度の地山Gにかけて連続して掘削することができる。   In short, the tilting frame 19 is configured to be switchable between the immersive position and the projecting position by moving the slide frame 13 in the front-rear direction, and the cutter head 33 is moved between the vertical posture and the tilted posture by the tilting of the tilting frame 19. The plurality of copy cutters 49 are each configured to reciprocate in the radial direction from the distal end portion of the long spoke 37 in conjunction with the swing of the cutter head 33, and the hood frame 55 is a slide. Since the frame 13 is configured to cover the open area by its own forward movement when the frame 13 is in the protruding position, the shield machine 1 continuously extends from the shallow ground G to the deep ground G. And can be excavated.

以上の如き、本発明の実施形態によれば、シールド掘進機1によって深度の浅い地山Gから大深度の地山Gにかけて連続して掘削することができるため、深度の深い立坑を施工することなく、大深度・円形断面の前記トンネルを構築することができる。そのため、前記トンネルの工期を短縮することができると共に、前記トンネルの工費を低減することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, since the shield machine 1 can continuously excavate from the shallow ground G to the deep ground G, a deep shaft is constructed. The tunnel having a large depth and a circular cross section can be constructed. Therefore, the construction period of the tunnel can be shortened and the construction cost of the tunnel can be reduced.

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものではなく、例えば、次のように適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。即ち、カッタヘッド33が傾動フレーム19に回転可能及び揺動可能に設けられる代わりに、傾動フレーム19に回転可能又は揺動可能に設けられてもよい。また、複数のコピーカッタ49は、カッタヘッド33の揺動に連動してカッタヘッド33の径方向へ往復動するようにそれぞれ構成される代わりに、カッタヘッド33の回転に連動してカッタヘッド33の径方向へ往復動するようにそれぞれ構成されてもよい。   In addition, this invention is not restricted to description of the above-mentioned embodiment, For example, it can implement in another various aspect by making an appropriate change as follows. That is, instead of the cutter head 33 being provided on the tilting frame 19 so as to be rotatable and swingable, the cutter head 33 may be provided on the tilting frame 19 so as to be rotatable or swingable. Further, the plurality of copy cutters 49 are configured to reciprocate in the radial direction of the cutter head 33 in conjunction with the swing of the cutter head 33, instead of being configured to reciprocate in the radial direction of the cutter head 33. Each may be configured to reciprocate in the radial direction.

深度の浅い地山を掘削する際におけるシールド掘進機の断面図である。It is sectional drawing of the shield machine at the time of excavating a shallow ground. 深度の浅い地山を掘削する際におけるカッタヘッド及びコピーカッタを示す図である。It is a figure which shows the cutter head and copy cutter at the time of excavating a shallow ground. 深度の深い地山を掘削する際におけるシールド掘進機の断面図である。It is sectional drawing of the shield machine at the time of excavating a deep natural ground. 深度の深い地山を掘削する際におけるカッタヘッドを示す図である。It is a figure which shows the cutter head at the time of excavating a deep natural ground.

符号の説明Explanation of symbols

1 シールド掘進機
3 シールドフレーム
9 シールドジャッキ
13 スライドフレーム
15 支持プレート
17 スライドジャッキ
19 傾動フレーム
21 摺接プレート
23 カッタチャンバー
25 隔壁
27 傾動ジャッキ
33 カッタヘッド
43 カッタモータ
49 コピーカッタ
53 コピージャッキ
59 スクリューコンベア
61 送泥管
63 排泥管
G 地山
F 切羽
C 傾動中心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield machine 3 Shield frame 9 Shield jack 13 Slide frame 15 Support plate 17 Slide jack 19 Tilt frame 21 Sliding plate 23 Cutter chamber 25 Bulkhead 27 Tilt jack 33 Cutter head 43 Cutter motor 49 Copy cutter 53 Copy jack 59 Screw conveyor 61 Mud pipe 63 Mud pipe
G Ground mountain F Face C Tilt center

Claims (5)

トンネルを構築するために用いられるシールド掘進機において、
筒状のシールドフレームと;
前記シールドフレームの内側に前後方向へ移動可能に設けられ、前側に球面状又は曲面状の支持プレートを有したスライドフレームと;
前記スライドフレームに傾動可能に設けられ、後側に前記支持プレートに摺接可能な球面状又は曲面状の摺接プレートを有し、前側に切羽との間にカッタチャンバーを区画する隔壁を有してあって、前記スライドフレームの前後方向の移動によって前記シールドフレームに没入する没入位置と、前記シールドフレームから前方向へ突出する突出位置とに切替可能に構成された傾動フレームと;
前記傾動フレームに回転可能及び/又は揺動可能に設けられ、前記傾動フレームの傾動によって前記スライドフレームの軸心に対して略垂直な垂直姿勢と、該垂直姿勢から傾斜する傾斜姿勢とに切替可能に構成され、地山を掘削するカッタヘッドと;
を具備したことを特徴とするシールド掘進機。
In the shield machine used to build the tunnel,
A cylindrical shield frame;
A slide frame provided inside the shield frame so as to be movable in the front-rear direction and having a spherical or curved support plate on the front side;
The slide frame is provided so as to be tiltable, has a spherical or curved sliding plate that can slide on the support plate on the rear side, and a partition that partitions a cutter chamber between the face and the front side. And a tilting frame configured to be switchable between an immersion position where the slide frame is immersed in the front-rear direction and a protruding position where the slide frame protrudes forward from the shield frame;
The tilt frame is rotatably and / or swingable, and can be switched between a vertical posture substantially perpendicular to the axis of the slide frame and a tilt posture inclined from the vertical posture by tilting the tilt frame. A cutter head configured to excavate natural ground;
A shield machine characterized by comprising
前記シールドフレームに前後方向へ移動可能に設けられ、前記スライドフレームが前記突出位置のときに、自己の前方向の移動によって前記傾斜姿勢の前記カッタヘッドと前記シールドフレームとの間の開放領域を覆うように構成されたフードフレームと;
を具備したことを特徴とする請求項1に記載のシールド掘進機。
The shield frame is provided so as to be movable in the front-rear direction, and covers the open area between the cutter head in the inclined posture and the shield frame by its own forward movement when the slide frame is in the protruding position. A food frame configured in such a manner;
The shield machine according to claim 1, comprising:
前記カッタヘッドに設けられ、前記カッタヘッドの回転又は揺動に連動して前記カッタヘッドの外周部から前記カッタヘッドの径方向へ往復動するようにそれぞれ構成され、前記傾斜姿勢の前記カッタヘッドと協働して地山を掘削するコピーカッタと;
を具備したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシールド掘進機。
Provided in the cutter head, each configured to reciprocate in the radial direction of the cutter head from the outer periphery of the cutter head in conjunction with the rotation or swing of the cutter head, and the cutter head in the inclined posture With a copy cutter that collaborates to excavate natural ground;
The shield machine according to claim 1 or 2, wherein the shield machine is provided.
前記傾動フレームは、傾動軸心が自己の前方側に位置するように構成されたことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれかの請求項に記載のシールド掘進機。 4. The shield machine according to claim 1, wherein the tilt frame is configured such that a tilt axis is located on a front side of the tilt frame. 5. 前記カッタチャンバーから掘削土砂を後方向へ搬送するスクリューコンベアと;
前記カッタチャンバーへ泥水を送る送泥管と;
前記カッタチャンバーから掘削土砂を含む泥水を排出する排泥管と;
を具備したことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれかの請求項に記載のシールド掘進機。
A screw conveyor that conveys excavated earth and sand from the cutter chamber in a backward direction;
A mud pipe for sending muddy water to the cutter chamber;
A mud discharge pipe for discharging mud water containing excavated sediment from the cutter chamber;
The shield machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the shield machine is provided.
JP2005020273A 2005-01-27 2005-01-27 Shield machine Expired - Fee Related JP4384058B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005020273A JP4384058B2 (en) 2005-01-27 2005-01-27 Shield machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005020273A JP4384058B2 (en) 2005-01-27 2005-01-27 Shield machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006207245A JP2006207245A (en) 2006-08-10
JP4384058B2 true JP4384058B2 (en) 2009-12-16

Family

ID=36964398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005020273A Expired - Fee Related JP4384058B2 (en) 2005-01-27 2005-01-27 Shield machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4384058B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4982668B2 (en) * 2007-03-28 2012-07-25 ジャパントンネルシステムズ株式会社 Shield machine
KR100900995B1 (en) 2007-06-13 2009-06-04 주식회사 한국터널링 Messer shield excavator apparatus for curved tunnel excavation and excavation method using the same
KR101650913B1 (en) * 2015-01-21 2016-08-24 주식회사 승지토건 Tilting type excavation apparatus for propulsion pipes
CN108468547A (en) * 2018-05-16 2018-08-31 华东交通大学 Shield machine soil cutting device and its attitude control method with wedge cut face
CN112253153A (en) * 2020-11-19 2021-01-22 中铁工程装备集团有限公司 Super large section tunnel tunnelling host computer and shield structure machine
CN114233310A (en) * 2021-12-24 2022-03-25 济南市市政工程设计研究院(集团)有限责任公司 Square culvert jacking construction device, system and method
CN114278326B (en) * 2021-12-27 2024-02-20 上海市机械施工集团有限公司 Truss type vertical shield machine and shaft construction method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006207245A (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4384058B2 (en) Shield machine
JP2005030102A (en) Shield machine
JP4423228B2 (en) Shield machine
JP4423229B2 (en) Shield machine
JP5458386B2 (en) Tunnel excavator and tunnel excavation method
JP4163583B2 (en) Shield machine and tunnel construction method
JP3899913B2 (en) Shield machine
JP4079818B2 (en) Shield machine
JP3400652B2 (en) Shield machine
JP5420787B1 (en) Shield machine and shield method
JP4375675B2 (en) Shield machine
JP2860047B2 (en) Cutter swinging device for rectangular shield excavator
JP3993615B2 (en) Excavator
JP2573749B2 (en) Rectangular section shield machine
JP4166892B2 (en) Tunnel excavation method
JP2021193242A (en) Tunnel excavator
JP2007262743A (en) Shield machine
JP6894791B2 (en) Excavator
JP6963436B2 (en) Excavator
JP2010189988A (en) Shield machine and method of constructing tunnel with rectangular cross section
JPH07252992A (en) Shield excavator
JP4322432B2 (en) Tunnel excavator
JP2005163403A (en) Cutter plate for shield machine
JPH09119290A (en) Tunnel excavator
JP2000179287A (en) Underground excavator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20070731

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090501

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: 20090901

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)

Effective date: 20090924

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

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 (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

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

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 4

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131002

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees