JP4408187B2

JP4408187B2 - Bent tunnel digging method and shield machine

Info

Publication number: JP4408187B2
Application number: JP2001221873A
Authority: JP
Inventors: 康長嶋; 信明小林; 研一金子; 広幸伊藤
Original assignee: Taisei Corp; IHI Corp
Current assignee: Taisei Corp; IHI Corp
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003035088A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最初に掘進したトンネルに対して略同径の屈曲トンネルを連続して掘進することができるようにした屈曲トンネルの掘進方法およびシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
任意の方向に今まで掘進してきたトンネルを、縦、横、斜め方向に向きを変えて掘進することにより、途中で折れ曲がったトンネルを構築する装置として、シールド掘進機が提案されている。
【０００３】
図６〜図８は従来のシールド掘進機の一例を示したものであり、図中１は、シールド掘進機を構成するシールド掘進機本体である。このシールド掘進機本体１は、筒形を有するスキンプレート２の長手方向の中間部内側に、セグメント３に反力をとって掘進を行うための複数のシールドジャッキ４を有するシールドフレーム５を備えている。
【０００４】
前記シールド掘進機本体１のシールドフレーム５の前側におけるスキンプレート２の内部には、スキンプレート２の内側に収容される大きさを有する球状軌跡Ｒ内に収まる形状の球体部６を備えている。
【０００５】
該球体部６の内部には、球体部６の中心を中心として前後方向に延び、その前側が円形に開口７された筒状壁８が設けてあり、その内側に筒形の空間が形成されている。そして、前記球体部６の中心を通り且つシールド掘進機本体１の軸心線９と直交する軸線１１上のスキンプレート２の内面位置には、図８に示すように回転軸１２が設けてあり、前記球体部６は、この回転軸１２に対し軸受を介して前後に回転可能に取付られている。これにより、前記球体部６は、筒状壁８の軸心線１０がシールド掘進機本体１の軸心線９に対して折り曲げられるようになっている。
【０００６】
前記球体部６の筒状壁８の内部には、前面が面板１３により閉塞された発進スキンプレート１４を有する掘削機１５の発進スキンプレート１４が嵌合している。又、開口７を形成している筒状壁８の前端部内側には、前記発進スキンプレート１４の外面に接して土砂が球体部６の内部に侵入するのを防止するための円形の発進シール装置１６が設けられている。
【０００７】
掘削機１５は、面板１３を貫通して発進スキンプレート１４の軸心線１０上に設けた駆動軸１７の前端に固定したカッタ装置１８を備えており、該カッタ装置１８は、面板１３の後面に備えた旋回駆動モータ２０によって旋回されるようになっている。カッタ装置１８は、内側カッタ１８ａと該内側カッタ１８ａの外周に外嵌され、内側カッタ１８ａに備えた連結・切離し装置１９によるピンの抜き差しによって連結・離反が可能な外側カッタ１８ｂを備えており、該外側カッタ１８ｂの外径は前記スキンプレート２の外径と略一致するようになっている。
【０００８】
前記カッタ装置１８は、押し引き装置２１によって面板１３および発進スキンプレート１４に対して前後に押し引きできるようになっている。又、球体部６の筒状壁８の後部内側には掘進ジャッキ２２が設けられており、該掘進ジャッキ２２によって前記掘削機１５による掘進が行えるようになっている。前記掘削機１５には、面板１３を貫通して排土を行うための図示しないスクリューコンベヤ、或いは送泥管および排泥管等が設けられている。
【０００９】
前記スキンプレート２は、カッタ装置１８の直後まで延びてその前端が開口しており、且つ球体部６を略９０゜の範囲で回転させてカッタ装置１８の向きを変更させる方向のスキンプレート２の側面には、略Ｕ字状の切欠部２３が形成されている。
【００１０】
又、前側が開口７している球体部６の後部には、前記軸線１１をシールド掘進機本体１の軸心線９に沿って後方に延長させた面より下側位置には、所要の範囲で切り欠いた開口部２４が形成されており、これによって球体部６には前側シール部６ａと後側シール部６ｂとが形成されている。
【００１１】
後側シール部６ｂは、前記軸線１１からシールド掘進機本体１の軸心線９と直角の方向で上方に延長させた面と前記開口部２４との間で、前記軸線１１を通る放射方向の複数の面で縦割りにした分割プレート２５を着脱可能に連結した構成としている。
【００１２】
前記シールドフレーム５の前側とスキンプレート２の先端下部との間には、前側に向けて略４５゜で傾斜した球面シール装置２６が設けられており、球面シール装置２６は球体部６の前側シール部６ａおよび後側シール部６ｂに接触してシールを行うようになっている。
【００１３】
更に、前記シールドフレーム５には、球体部６の前側シール部６ａおよび後側シール部６ｂとの間を着脱自在に連結して、球体部６を前記回転軸１２を中心に回転させるようにした回転ジャッキ２７を備えている。
【００１４】
更に、前記スキンプレート２の外側には、前記切欠部２３を閉塞できるようにした外筒２８が嵌合しており、該外筒２８の内面にはスキンプレート２に形成した軸方向に長いスリット（図示せず）を貫通して内方に延びるブラケット２９が固着されており、図６のように外筒２８が切欠部２３を閉塞して前端がカッタ装置１８の直後に位置している時には、ブラケット２９がシールドフレーム５のブラケット３０と一致していて、ボルト３１により固定できるようになっている。
【００１５】
図６は、シールド掘進機本体１の軸心線９と掘削機１５の軸心線１０とが一直線に一致しており、水平方向に掘進して水平なトンネルを構築している状態を示している。この時、内側カッタ１８ａの外周には外側カッタ１８ｂが固定されており、更に図６に示すように外筒２８が左方向に張出されて切欠部２３の外部を閉塞した状態で、ブラケット２９，３０をボルト３１にて固定することにより外筒２８はシールドフレーム５に固定されている。そして、前記外筒２８内部の切欠部２３が形成されている球体部６の外側には、モルタル等の充填材３２が充填されている。
【００１６】
この状態でカッタ装置１８を旋回駆動しつつシールドジャッキ４によりシールド掘進機本体１を前進させ、縮小したシールドジャッキ４の後部にセグメント３を組み立てることにより、水平方向の掘進を行う。
【００１７】
上記水平方向の掘進から、例えば上向きに屈曲したトンネルを構築する際には、以下の手順で行う。
【００１８】
まず、屈曲させる目標位置の手前で掘進作業を停止する。次に、ボルト３１を外してブラケット２９，３０の結合を解き、外筒２８の拘束を解放する。この時、下方に向けてトンネルを掘進している場合には、外筒２８を既に組み立てられたセグメント３間に挟んでおいたプレートに溶接等にて固定することにより、外筒２８をセグメント３に固定する。
【００１９】
再び、シールド掘進機本体１による掘進を行うと、外筒２８を置き去りにしたままシールド掘進機本体１は前進し、スキンプレート２の切欠部２３が外筒２８の先端から露出した状態になる。
【００２０】
この状態になったら掘進を停止し、まず、カッタ装置１８の連結・切離し装置１９を作動して、内側カッタ１８ａから外側カッタ１８ｂを切り離し、押し引き装置２１を作動して内側カッタ１８ａを後方に後退させる。この時、内側カッタ１８ａは、球状軌跡Ｒ内に収まるように形成されている。
【００２１】
続いて、前記回転ジャッキ２７を伸長して、球体部６を図６の状態から時計方向に回転軸１２を中心に分割プレート２５一個分だけ回転させる。次に、回転ジャッキ２７が取付られている分割プレート２５を後側シール部６ｂから切り離して前側シール部６ａに取付ける。
【００２２】
次に、回転ジャッキ２７を後側シール部６ｂの次の分割プレート２５に連結して伸長させることにより再び分割プレート２５一個分だけ球体部６を回転させ、以後同様の操作を繰返して、図７に示すように掘削機１５の軸心線１０がシールド掘進機本体１の軸心線９に対して水平且つ直角方向になるように掘削機１５の向きを変更する。
【００２３】
次に、スキンプレート２内および前側シール部６ａにバックアンカ３３を取付け、掘進ジャッキ２２によりバックアンカ３３に反力をとり且つ発進シール装置１６によりシールしながら、掘削機１５を球体部６から矢印方向に発進させて上向きにトンネルを掘進する。
【００２４】
上記では、水平方向にトンネルを掘進する状態から、上向きに９０゜屈曲したトンネルを構築する場合について説明したが、初期のトンネル掘進が縦・横・斜めの任意の方向であり、更にその状態から、縦・横・斜めの任意の方向に屈曲したトンネルを掘進することができる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したような従来のシールド掘進機においては、初期に形成したトンネルの途中から屈曲したトンネルを掘進するためには、筒形の発進スキンプレートをもつ掘削機１５を、球体部６の球状軌跡Ｒ内に収納させる必要がある。このために、発進スキンプレート１４の口径はシールド掘進機本体１のスキンプレート２に対して大幅に小さくなってしまう。例えば、初期のトンネル径に対して屈曲したトンネル径は最大でも７０％程度の大きさが限度となっていた。従って、従来では、初期のトンネルに対して略同径の大きな外径を備えた屈曲トンネルを連続して構築するようなことはできないという問題を有していた。
【００２６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、初期のトンネルと略同径の屈曲トンネルを連続して構築することができるようにした屈曲トンネルの掘進方法およびシールド掘進機を提供することを目的とするものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シールドジャッキを有するシールド掘進機本体のスキンプレートの前端側部に切欠部を形成し、スキンプレートの前端内部に、前端が開口して断面略Ｕ字状を有する鐘形回転体を前記スキンプレートの切欠部側に折り曲げ可能に支持し、更に前記スキンプレートの外側に前記切欠部を閉塞できる外筒を固定し、前記鐘形回転体の前端開口の内部に、掘削径が拡縮できるカッタ装置を前端に備えた掘削機の発進スキンプレートの後端を嵌合させて掘進ジャッキにより鐘形回転体に接続し、前記掘削機の発進スキンプレートの外周に、前記外筒の外径と略同一の外径を有し且つ前記カッタ装置と共に旋回できる筒形カッタを嵌合し、直線シールド時は、シールド掘進機本体の軸心線と鐘形回転体の軸心線とを一致させ且つカッタ装置により筒形カッタの外径と略同一の径で掘削しつつシールド掘進機本体のシールドジャッキによりスキンプレートと外筒を押して掘進し、屈曲シールド時は、スキンプレートと外筒の固定を切離し、再度掘進を行うことにより外筒からスキンプレートの切欠部を露出させ、次にカッタ装置と共に筒形カッタを旋回させつつ鐘形回転体をシールド掘進機本体に対して所定角度折り曲げた後、カッタ装置により発進スキンプレートの外径と同一の径で掘削しつつ前記掘進ジャッキにより発進スキンプレートを押して掘削機により折り曲げ方向に掘進することを特徴とする屈曲トンネルの掘進方法、に係るものである。
【００２８】
上記手段において、屈曲シールドのための鐘形回転体の折り曲げ時に、カッタ装置を縮径させて筒形カッタ内に引込め、該引込んだカッタ装置の旋回が筒形カッタに伝えられるようにカッタ装置を筒形カッタに連結するようにしてもよい。
【００２９】
本発明は、スキンプレートの前端側部に切欠部を備え、且つシールドフレームにシールドジャッキを備えたシールド掘進機本体と、
前記スキンプレートの外側に前記切欠部を閉塞できるようにし、スキンプレートに固定が可能な外筒と、
前端が開口して前記スキンプレートの前端内部に嵌合し、スキンプレート内面に設けた回転軸により前記スキンプレートの切欠部側に折れ曲がりが可能な鐘形回転体と、
該鐘形回転体を回転軸を中心に折り曲げる回転駆動装置と、
鐘形回転体の前端開口部内に発進スキンプレートの後端が嵌合し、前端にカッタ装置を備えた掘削機と、
該掘削機と前記鐘形回転体との間を接続する掘進ジャッキと、
前記掘削機の発進スキンプレートの外側に嵌合した筒形カッタと、
該筒形カッタを前記カッタ装置と共に旋回させるための連結手段と、
カッタ装置の掘削外径を拡縮する拡縮手段と、
を備えたことを特徴とするシールド掘進機、に係るものである。
【００３０】
上記手段において、鐘形回転体が断面略Ｕ字状を有しており該断面略Ｕ字状の後端半球部の曲面中心を通る軸線上の回転軸によりスキンプレートに対して折れ曲がり可能に支持されていてもよく、又、筒形カッタと発進スキンプレートとを切離し可能に連結する固定装置を備えていてもよく、又、筒形カッタの内面に、発進スキンプレートとの間の気密を保持するシール装置を備えていてもよく、又、連結手段は、カッタ装置の周方向外側に張出し可能な伸縮部材と、該伸縮部材の外側先端が嵌合するように筒形カッタの内面に備えた凹部とからなっていてもよく、又、カッタ装置の拡縮手段は、伸縮カッタスポークであってもよく、又、カッタ装置の拡縮手段は、カッタ装置に備えた伸縮部材の先端部に嵌合してカッタ装置と連結・切離しが可能なリングカッタであってもよい。
【００３１】
上記手段によれば、掘削機の発進スキンプレートの後端を収容するようにした鐘形回転体を、シールド掘進機本体の切欠部を備えたスキンプレートの前端内部に折れ曲がり可能に取付け、更に、掘削機の発進スキンプレートの外周に固定・切離し可能に嵌合され、且つカッタ装置により旋回できるようにした筒形カッタを備えた構成としたので、掘削機の発進スキンプレートの径を、シールド掘進機本体のスキンプレートの径に近付けても土中で掘削機をシールド掘進機本体に対し折り曲げることができ、よって初期のトンネルと略同径の屈曲トンネルを連続して構築できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１、図２は本発明のシールド掘進機の一例を示したものであり、図中図６〜図８と同等の構成部材には同じ符号を付して詳細な説明は省略し、本発明の特徴部分についてのみ詳述する。
【００３４】
図１、図２は、本発明のシールド掘進機の形態例を示したものであり、図中１は、シールド掘進機を構成するシールド掘進機本体である。このシールド掘進機本体１は、筒形を有するスキンプレート２の長手方向の中間部内側に、セグメント３に反力をとって掘進を行うための複数のシールドジャッキ４を有するシールドフレーム５を備えている。
【００３５】
前記スキンプレート２の前端側部には略Ｕ字状の切欠部２３が形成されており、且つ前記スキンプレート２の外側には前記切欠部２３を閉塞できる筒形の外筒２８が嵌合されていて、該外筒２８は固定部３４により前記スキンプレート２に固定できるようになっている。
【００３６】
前記シールドフレーム５の前側におけるスキンプレート２の内部には、鐘形回転体３５が設けられている。鐘形回転体３５は、前端が開口３６した断面略Ｕ字状を有しており、その後端の半球部３５ａの曲面中心３７を通る軸線上のスキンプレート２の内面位置には回転軸３８が設けられており、該回転軸３８に前記鐘形回転体３５が回転可能に取付られていて、前記スキンプレート２の切欠部２３側に折り曲がれるようになっている。
【００３７】
更に、前記スキンプレート２の内側には、図２に示すように、前記鐘形回転体３５を回転軸３８を中心に折り曲げるための回転駆動装置３９が設けられている。図２の例では、回転軸３８を挟む上下位置に伸縮ジャッキ４０ａ，４０ｂが略平行に配置されており、スキンプレート２と鐘形回転体３５との間を、一方の伸縮ジャッキ４０ａが伸長した状態で接続し、他方の伸縮ジャッキ４０ｂが縮小した状態で接続している。これにより、上記伸縮ジャッキ４０ａ，４０ｂによる伸長と縮小の逆の動作を同時に行うことにより、前記鐘形回転体３５を回転軸３８を中心として略９０゜の範囲で回転させてシールド掘進機本体１に対して折り曲げることができる。
【００３８】
前記鐘形回転体３５の半球部３５ａにおける前記切欠部２３と反対側の下部後側には、後述する閉塞蓋４１（図３）で閉塞できるようにした作業開口４２が設けてあり、該作業開口４２の周縁外面には、シールドフレーム５およびスキンプレート２に設けた球面シール装置４３が当接してシールするようになっている。
【００３９】
前記鐘形回転体３５の前端開口３６部内には、掘削機１５の発進スキンプレート１４の後端が嵌合しており、該掘削機１５の発進スキンプレート１４と前記鐘形回転体３５との間は掘進ジャッキ４４により接続している。掘進ジャッキ４４はその伸縮によって鐘形回転体３５に対して掘削機１５を前後に移動できるようにしている。
【００４０】
掘削機１５の面板１３を貫通する駆動軸１７の前端にはカッタ装置４５が固定されており、又、面板１３の後側にはカッタ装置４５を旋回する旋回駆動モータ２０が取付けられていると共に、図示例では、面板１３を貫通するスクリュコンベヤ４６が備えられている。
【００４１】
前記掘削機１５の発進スキンプレート１４の外側には、前記外筒２８の外径と略一致する外径を有した筒形カッタ４７が嵌合配置されており、該筒形カッタ４７は、固定装置４８により発進スキンプレート１４に対して切離し可能に固定されている。筒形カッタ４７は、発進スキンプレート１４の外周に沿って旋回することにより、外周面に備えたビットを介して切り羽を掘削できるようにしている。又、筒形カッタ４７の内面には、発進スキンプレート１４外面との間の気密を保持するためのシール装置４９を備えている。
【００４２】
前記カッタ装置４５と筒形カッタ４７との間には、筒形カッタ４７をカッタ装置４５と共に旋回させるようにした連結手段５０を備えており、又、前記カッタ装置４５には、掘削外径を前記外筒２８の外径又は発進スキンプレート１４の外径に略一致させられるようにした拡縮手段５１を備えている。
【００４３】
図示例では、カッタ装置４５が、内側カッタスポーク５２に対して伸縮ジャッキ５３により伸縮できる伸縮カッタスポーク５４を備えた場合を示している。又、上記伸縮カッタスポーク５４には、伸縮カッタスポーク５４の外側端に対して出没できるようにしたコピーカッタ５５が設けられている。
【００４４】
前記伸縮カッタスポーク５４の一部は、伸縮ジャッキ５３’により周方向外側に張出しが可能な伸縮部材５６となっていて、該伸縮部材５６の外側先端には凸部５７が設けてあり、該凸部５７が嵌合できるようにした凹部５８が前記筒形カッタ４７の内面に形成されている。そして、前記掘進ジャッキ４４と、伸縮ジャッキ５３’により伸縮する伸縮部材５６と、凸部５７と、筒形カッタ４７に備えた凸部５７とにより、前記連結手段５０が構成されている。
【００４５】
又、前記した伸縮カッタスポーク５４はその伸縮によってカッタ装置４５の掘削径を変更できるので、それ自体が拡縮手段５１となっている。
【００４６】
一方、図示例では、前記伸縮カッタスポーク５４の一部に設けた伸縮部材５６の凸部５７が嵌合できる開口５９を備えたリングカッタ６０を備えることにより拡縮手段５１を構成した場合を示している。このリングカッタ６０は、前記筒形カッタ４７の内径および外径と略一致しており、リングカッタ６０をカッタ装置４５により支持した状態では、筒形カッタ４７の外径に一致した径を掘削することができ、又、リングカッタ６０をカッタ装置４５から取外した状態では、発進スキンプレート１４の外径に一致した径を掘削することができるようになっている。
【００４７】
次に、上記形態例の作用を説明する。
【００４８】
図１は、シールド掘進機本体１の軸心線９と、掘削機１５および鐘形回転体３５の軸心線１０とが一直線になっており、カッタ装置４５の伸縮ジャッキ５３’が伸長された伸縮部材５６の外側にはリングカッタ６０が装着されて拡径されており、これにより水平方向に掘進して水平なトンネルを構築している状態を示している。この時、図１に示すように、外筒２８は左方向に張出されて発進スキンプレート１４の切欠部２３の外部を閉塞した状態で固定部３４にて溶接等によりスキンプレート２に固定されている。又、筒形カッタ４７は固定装置４８により掘削機１５の発進スキンプレート１４に固定されている。更に、スキンプレート１４の外側はシール装置４９によりシールされ、作業開口４２外縁の半球部３５ａ外面は球面シール装置４３によりシールされている。
【００４９】
上記初期の掘進では、カッタ装置４５が旋回駆動されてリングカッタ６０により鐘形回転体３５の外径と同径に掘削しつつシールドジャッキ４によりシールド掘進機本体１を前進させ、縮小したシールドジャッキ４の後部にセグメント３を組み立てることにより、水平方向の掘進が行われる。
【００５０】
上記水平方向の掘進から、例えば上向きに屈曲したトンネルを構築する際には、以下の手順で行う。
【００５１】
まず、屈曲させる目標位置の手前で初期の掘進作業を停止する。次に、固定部３４の固定を溶断等により解除して、外筒２８の拘束を解放する。この時、図３に示すように、既に組み立てたセグメント３間に予め挟んでおいたプレート６１に溶接等にて外筒２８を固定することにより、外筒２８をセグメント３に固定する。
【００５２】
次に、再びシールド掘進機本体１による掘進を行うと、図３に示すように、外筒２８を置き去りにしたままシールド掘進機本体１は前進し、スキンプレート２の切欠部２３が外筒２８の先端から露出した状態になる。
【００５３】
切欠部２３が露出されたら掘進を停止し、まず、カッタ装置４５の伸縮ジャッキ５３を縮小させて各伸縮カッタスポーク５４を引込めると共に、伸縮ジャッキ５３’を縮小させて伸縮部材５６を引込めることによってリングカッタ６０との連結を解除する。続いて、掘進ジャッキ４４を縮小すると、掘削機１５は後退してカッタ装置４５が筒形カッタ４７の内部に引込まれる。次に、伸縮ジャッキ５３’を伸長することにより伸縮部材５６の凸部５７を筒形カッタ４７の凹部５８に嵌合する。これにより、カッタ装置４５の旋回が筒形カッタ４７に伝えられて一緒に旋回するように連結される。又、鐘形回転体３５における半球部３５ａの作業開口４２を閉塞蓋４１で閉塞する。
【００５４】
次に、カッタ装置４５を旋回させることにより筒形カッタ４７を旋回しつつ、図２に示した回転駆動装置３９の伸縮ジャッキ４０ａ，４０ｂを図２の状態から、伸縮ジャッキ４０ａを縮小して伸縮ジャッキ４０ｂを伸長することにより、図４に示すように、鐘形回転体３５を回転軸３８を中心として回転させ、鐘形回転体３５の軸心線１０がシールド掘進機本体１の軸心線９に対して略９０゜の屈曲位置になるように折り曲げる。上記鐘形回転体３５の折り曲げ時、筒形カッタ４７はその外周に備えたビットにより回転方向前側の切り羽を効果的に掘削する。鐘形回転体３５が折り曲げられたら、固定装置４８を取外して筒形カッタ４７と発進スキンプレート１４との固定を解除する。
【００５５】
次に、図５に示すように、鐘形回転体３５の回転周りの地盤改良６２を行うと共に、鐘形回転体３５の隔壁３５’の一部撤去を行い、更に掘削機１５による掘進のためのテールブロック６３の搬入・組立等を行った後、掘進ジャッキ４４によりセグメント３に反力をとりつつ掘削機１５を、鐘形回転体３５および筒形カッタ４７から矢印方向に発進させて上向きの屈曲トンネルを掘進する。
【００５６】
上記では、初期の水平方向にトンネルを掘進する状態から、上向きに９０゜屈曲したトンネルを構築する場合について説明したが、初期のトンネル掘進が縦・横・斜めの任意の方向であり、更にその状態から、縦・横・斜めの任意の方向に屈曲したトンネルを掘進することができる。
【００５７】
上記したように、掘削機１５の発進スキンプレート１４の後端を収容するようにした鐘形回転体３５を、シールド掘進機本体１の切欠部２３を有するスキンプレート２の前端内部に折れ曲がり可能に取付け、更に、掘削機１５の発進スキンプレート１４の外周に固定・切離し可能に嵌合され、且つカッタ装置４５により旋回される筒形カッタ４７を備えた構成としたことにより、掘削機１５の発進スキンプレート１４の径を、シールド掘進機本体１のスキンプレート２に近い径としても掘削機１５を土中で折り曲げることができる。これにより、初期のトンネル径に対して９０％或いはそれ以上の大きな径の屈曲トンネルを連続して構築することができる。
【００５８】
尚、本発明は上記形態例ではスクリュコンベヤを備えた掘進方式について説明したが、掘進方式には限定されないこと、鐘形回転体の形状、鐘形回転体の回転折り曲げ方式、連結手段および拡縮手段の構成、カッタ装置の構成等は種々変更できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の屈曲トンネルの掘進方法およびシールド掘進機によれば、掘削機の発進スキンプレートの後端を収容するようにした鐘形回転体を、シールド掘進機本体の切欠部を備えたスキンプレートの前端内部に折れ曲がり可能に取付け、更に、掘削機の発進スキンプレートの外周に固定・切離し可能に嵌合され、且つカッタ装置により旋回できるようにした筒形カッタを備えた構成としたので、掘削機の発進スキンプレートの径を、シールド掘進機本体のスキンプレートの径に近付けても土中で掘削機をシールド掘進機本体に対し折り曲げることができ、よって初期のトンネルと略同径の屈曲トンネルを連続して構築できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘進機の形態の一例で直線状態に掘進を行う状態を示す切断側面図である。
【図２】図１のシールド掘進機に備える回転駆動装置の側面図である。
【図３】図１に示した状態から、外筒に対して鐘形回転体および掘削機を前方に張出させた作動状態を示す切断側面図である。
【図４】図３に示した状態から、鐘形回転体および掘削機をシールド掘進機本体に対し折り曲げた作用状態を示す切断側面図である。
【図５】図４に示した状態から、鐘形回転体および筒形カッタに対し掘削機を屈曲方向に発進させて掘進を行う作用状態を示す切断側面図である。
【図６】従来のシールド掘進機の一例を示す切断側面図である。
【図７】図６の球体部を回転させて掘削機の向きを変更させた状態を示す切断側面図である。
【図８】図６の切断平面図である。
【符号の説明】
１シールド掘進機本体
２スキンプレート
４シールドジャッキ
５シールドフレーム
９軸心線（シールド掘進機本体）
１０軸心線（掘進機および鐘形回転体）
１４発進スキンプレート
１５掘削機
２３切欠部（略Ｕ字状）
２８外筒
３５鐘形回転体
３５ａ半球部
３６開口
３７曲面中心
３８回転軸
３９回転駆動装置
４４掘進ジャッキ
４５カッタ装置
４７筒形カッタ
４８固定装置
４９シール装置
５０連結手段
５１拡縮手段
５４伸縮カッタスポーク
５６伸縮部材
５８凹部
６０リングカッタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bending tunnel excavation method and a shield excavator that can continuously excavate a bent tunnel having substantially the same diameter with respect to a tunnel excavated first.
[0002]
[Prior art]
A shield machine has been proposed as an apparatus for constructing a tunnel that has been bent in the middle by digging a tunnel that has been dug in an arbitrary direction in the vertical, horizontal, and diagonal directions.
[0003]
6 to 8 show an example of a conventional shield machine, and reference numeral 1 in the figure denotes a shield machine main body constituting the shield machine. The shield machine main body 1 includes a shield frame 5 having a plurality of shield jacks 4 for taking a reaction force on the segment 3 on the inner side in the longitudinal direction of the skin plate 2 having a cylindrical shape. Yes.
[0004]
Inside the skin plate 2 on the front side of the shield frame 5 of the shield machine main body 1 is provided with a sphere portion 6 having a shape that fits within a spherical locus R having a size accommodated inside the skin plate 2.
[0005]
Inside the spherical portion 6 is provided a cylindrical wall 8 extending in the front-rear direction centering on the center of the spherical portion 6 and having a circular opening 7 on the front side thereof, and a cylindrical space is formed on the inside thereof. ing. A rotating shaft 12 is provided on the inner surface position of the skin plate 2 on the axis 11 passing through the center of the sphere 6 and orthogonal to the axis 9 of the shield machine main body 1 as shown in FIG. The spherical body portion 6 is attached to the rotary shaft 12 so as to be rotatable forward and backward through a bearing. Thereby, the spherical body portion 6 is configured such that the axial center line 10 of the cylindrical wall 8 is bent with respect to the axial center line 9 of the shield machine 1.
[0006]
A starting skin plate 14 of an excavator 15 having a starting skin plate 14 whose front surface is closed by a face plate 13 is fitted inside the cylindrical wall 8 of the spherical body portion 6. In addition, a circular start seal is provided on the inner side of the front end of the cylindrical wall 8 forming the opening 7 so as to contact the outer surface of the start skin plate 14 and prevent earth and sand from entering the inside of the sphere 6. A device 16 is provided.
[0007]
The excavator 15 includes a cutter device 18 that passes through the face plate 13 and is fixed to a front end of a drive shaft 17 provided on the axis 10 of the starting skin plate 14. The cutter device 18 is a rear surface of the face plate 13. It is made to turn by the turning drive motor 20 with which it was equipped. The cutter device 18 includes an inner cutter 18a and an outer cutter 18b that is externally fitted to the outer periphery of the inner cutter 18a and can be connected / disconnected by inserting / removing pins by a connecting / disconnecting device 19 provided in the inner cutter 18a. The outer diameter of the outer cutter 18b is substantially the same as the outer diameter of the skin plate 2.
[0008]
The cutter device 18 can be pushed and pulled back and forth with respect to the face plate 13 and the starting skin plate 14 by a push-pull device 21. Further, an excavation jack 22 is provided on the inner side of the rear portion of the cylindrical wall 8 of the spherical body 6, and the excavation machine 15 can perform excavation by the excavation jack 22. The excavator 15 is provided with a screw conveyor (not shown) or a mud pipe, a mud pipe and the like for passing through the face plate 13 and discharging the soil.
[0009]
The skin plate 2 extends immediately after the cutter device 18 and has an opening at the front end thereof, and the skin plate 2 is rotated in a direction in which the sphere 6 is rotated within a range of approximately 90 ° to change the orientation of the cutter device 18. A substantially U-shaped cutout 23 is formed on the side surface.
[0010]
Further, at the rear part of the spherical part 6 having an opening 7 on the front side, a position within a predetermined range is provided at a position below the surface where the axis 11 extends rearward along the axis 9 of the shield machine main body 1. The opening portion 24 is cut out at, so that a front seal portion 6a and a rear seal portion 6b are formed in the spherical portion 6.
[0011]
The rear seal portion 6b has a radial direction passing through the axis 11 between the opening 24 and a surface extending upward from the axis 11 in a direction perpendicular to the axis 9 of the shield machine main body 1. The divided plates 25 that are vertically divided on a plurality of surfaces are detachably connected.
[0012]
Between the front side of the shield frame 5 and the lower end of the skin plate 2, a spherical seal device 26 inclined by approximately 45 ° toward the front side is provided. The spherical seal device 26 is a front seal of the sphere 6. Sealing is performed by contacting the portion 6a and the rear seal portion 6b.
[0013]
Further, the shield frame 5 is detachably connected between the front seal portion 6a and the rear seal portion 6b of the sphere portion 6 so that the sphere portion 6 is rotated about the rotation shaft 12. A rotating jack 27 is provided.
[0014]
Further, an outer cylinder 28 that can close the notch 23 is fitted to the outside of the skin plate 2, and an axially long slit formed in the skin plate 2 is formed on the inner surface of the outer cylinder 28. When a bracket 29 extending inward through (not shown) is fixed, and the outer cylinder 28 closes the notch 23 and the front end is located immediately after the cutter device 18 as shown in FIG. The bracket 29 coincides with the bracket 30 of the shield frame 5 and can be fixed by a bolt 31.
[0015]
FIG. 6 shows a state in which the axial center line 9 of the shield machine main body 1 and the axial center line 10 of the excavator 15 are in a straight line, and a horizontal tunnel is constructed by excavating in the horizontal direction. Yes. At this time, the outer cutter 18b is fixed to the outer periphery of the inner cutter 18a. Further, as shown in FIG. 6, the outer cylinder 28 protrudes leftward to close the outside of the notch 23, and the bracket 29 , 30 are fixed by bolts 31 so that the outer cylinder 28 is fixed to the shield frame 5. And the outer side of the spherical part 6 in which the notch part 23 inside the outer cylinder 28 is formed is filled with a filler 32 such as mortar.
[0016]
In this state, while the cutter device 18 is driven to turn, the shield machine 4 is advanced by the shield jack 4 and the segment 3 is assembled at the rear part of the reduced shield jack 4 to perform horizontal digging.
[0017]
For example, when constructing a tunnel bent upward from the horizontal excavation, the following procedure is performed.
[0018]
First, the excavation work is stopped before the target position to be bent. Next, the bolt 31 is removed to release the connection between the brackets 29 and 30 and the restraint of the outer cylinder 28 is released. At this time, when the tunnel is dug downward, the outer cylinder 28 is fixed to the segment 3 by fixing the outer cylinder 28 to a plate sandwiched between the already assembled segments 3 by welding or the like. Secure to.
[0019]
When the digging by the shield machine main body 1 is performed again, the shield machine main body 1 moves forward with the outer cylinder 28 left behind, and the cutout portion 23 of the skin plate 2 is exposed from the tip of the outer cylinder 28.
[0020]
When this state is reached, the excavation is stopped. First, the connecting / disconnecting device 19 of the cutter device 18 is operated to disconnect the outer cutter 18b from the inner cutter 18a, and the push-pull device 21 is operated to move the inner cutter 18a backward. Retreat. At this time, the inner cutter 18a is formed so as to be within the spherical locus R.
[0021]
Subsequently, the rotary jack 27 is extended, and the spherical portion 6 is rotated clockwise from the state of FIG. 6 by one divided plate 25 around the rotary shaft 12. Next, the divided plate 25 to which the rotary jack 27 is attached is separated from the rear seal portion 6b and attached to the front seal portion 6a.
[0022]
Next, the rotating jack 27 is connected to the next divided plate 25 of the rear seal portion 6b and extended to rotate the spherical portion 6 again by one divided plate 25. Thereafter, the same operation is repeated, and FIG. The direction of the excavator 15 is changed so that the axis 10 of the excavator 15 is horizontal and perpendicular to the axis 9 of the shield machine main body 1.
[0023]
Next, the back anchor 33 is attached to the inside of the skin plate 2 and the front seal portion 6a, the reaction force is applied to the back anchor 33 by the excavation jack 22, and the excavator 15 is sealed from the spherical portion 6 while being sealed by the starting seal device 16. Start in the direction and dig up the tunnel upward.
[0024]
In the above description, the case of constructing a tunnel bent 90 ° upward from the state where the tunnel is dug in the horizontal direction has been described. However, the initial tunnel excavation is in any direction of vertical, horizontal, and diagonal, and further from that state It is possible to dig a tunnel bent in any direction, vertical, horizontal or diagonal.
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional shield machine as described above, in order to dig a tunnel bent from the middle of the tunnel formed in the initial stage, the excavator 15 having a cylindrical starting skin plate is used as a spherical part of the sphere 6. It is necessary to store in the locus R. For this reason, the diameter of the starting skin plate 14 is significantly smaller than the skin plate 2 of the shield machine main body 1. For example, the maximum tunnel diameter bent with respect to the initial tunnel diameter is limited to about 70%. Therefore, conventionally, there has been a problem that it is impossible to continuously construct a bent tunnel having a large outer diameter that is substantially the same as the initial tunnel.
[0026]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a bending tunnel excavation method and a shield excavation machine capable of continuously constructing a bent tunnel having substantially the same diameter as the initial tunnel. It is intended to do.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a bell-shaped rotating body having a notch formed in a front end side portion of a skin plate of a shield machine having a shield jack, the front end being opened and having a substantially U-shaped cross section inside the front end of the skin plate. An outer cylinder that can be bent and supported on the cutout portion side of the skin plate and that can close the cutout portion is fixed to the outside of the skin plate, so that the excavation diameter can be expanded and reduced inside the front end opening of the bell-shaped rotating body. Fit the rear end of the starting skin plate of an excavator equipped with a cutter device at the front end and connect it to the bell-shaped rotating body by an excavating jack, and the outer diameter of the outer cylinder on the outer periphery of the starting skin plate of the excavator A cylindrical cutter having substantially the same outer diameter and capable of turning together with the cutter device is fitted, and at the time of linear shielding, the axis center line of the shield machine main body and the axis center line of the bell-shaped rotating body are made to coincide with each other. For cutter device Excavate by pushing the skin plate and outer cylinder with the shield jack of the shield machine while drilling with the same diameter as the outer diameter of the cylindrical cutter. Exposing the skin plate notch from the outer cylinder by digging, and then turning the cylindrical cutter together with the cutter device while bending the bell-shaped rotating body with respect to the shield machine main body by a predetermined angle, and then using the cutter device The present invention relates to a method for digging a bent tunnel, characterized in that the excavating jack pushes the starting skin plate while excavating with the same diameter as the outer diameter of the starting skin plate, and excavates in the bending direction with an excavator.
[0028]
In the above means, when the bell-shaped rotating body for bending shield is bent, the cutter device is reduced in diameter and retracted into the cylindrical cutter, and the cutter is rotated so that the turning of the retracted cutter device is transmitted to the cylindrical cutter. The device may be connected to a cylindrical cutter.
[0029]
The present invention comprises a shield machine main body having a notch on the front end side of the skin plate and a shield jack on the shield frame;
An outer cylinder capable of closing the notch on the outside of the skin plate, and capable of being fixed to the skin plate;
A bell-shaped rotating body whose front end is open and fits inside the front end of the skin plate, and can be bent to the cutout side of the skin plate by a rotation shaft provided on the inner surface of the skin plate;
A rotation drive device that bends the bell-shaped rotating body around a rotation axis;
An excavator in which the rear end of the starting skin plate is fitted in the front end opening of the bell-shaped rotating body, and a cutter device is provided at the front end;
An excavation jack connecting the excavator and the bell-shaped rotating body;
A cylindrical cutter fitted to the outside of the starting skin plate of the excavator;
Connecting means for swiveling the cylindrical cutter together with the cutter device;
Expansion / contraction means for expanding / contracting the outer diameter of the cutter apparatus;
This invention relates to a shield machine characterized by comprising:
[0030]
In the above means, the bell-shaped rotating body has a substantially U-shaped cross section, and is supported so as to be able to bend with respect to the skin plate by a rotation axis on an axis passing through the curved center of the rear end hemisphere of the U-shaped cross section. It may also be equipped with a fixing device for releasably connecting the cylindrical cutter and the starting skin plate, and the inner surface of the cylindrical cutter is kept airtight between the starting skin plate and the inner surface of the cylindrical cutter. The connecting device may be provided on the inner surface of the cylindrical cutter so that the extensible member that can be extended outward in the circumferential direction of the cutter device and the outer end of the extensible member are fitted together. The cutter device may be an expansion / contraction means, and the expansion / contraction means of the cutter device may be fitted to the distal end portion of the expansion / contraction member provided in the cutter device. Connection and disconnection with the cutter device Possible may be a ring cutter.
[0031]
According to the above means, the bell-shaped rotating body adapted to accommodate the rear end of the starting skin plate of the excavator is foldably attached to the inside of the front end of the skin plate provided with the cutout portion of the shield excavator body, The structure of the excavator's starting skin plate is fixed to the outer periphery of the excavator's starting skin plate so that it can be fixed and separated, and can be turned by the cutter device. Even when approaching the diameter of the skin plate of the machine main body, the excavator can be bent with respect to the shield machine main body in the soil, so that a bent tunnel having substantially the same diameter as the initial tunnel can be continuously constructed.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
1 and 2 show an example of a shield machine according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIGS. 6 to 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Only the characteristic part will be described in detail.
[0034]
FIG. 1 and FIG. 2 show an example of a shield machine according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a shield machine main body constituting the shield machine. The shield machine main body 1 includes a shield frame 5 having a plurality of shield jacks 4 for taking a reaction force on the segment 3 on the inner side in the longitudinal direction of the skin plate 2 having a cylindrical shape. Yes.
[0035]
A substantially U-shaped cutout 23 is formed on the front end side of the skin plate 2, and a cylindrical outer cylinder 28 that can close the cutout 23 is fitted to the outside of the skin plate 2. The outer cylinder 28 can be fixed to the skin plate 2 by a fixing portion 34.
[0036]
A bell-shaped rotating body 35 is provided inside the skin plate 2 on the front side of the shield frame 5. The bell-shaped rotator 35 has a substantially U-shaped cross section with an opening 36 at the front end, and a rotation shaft 38 is located at the inner surface position of the skin plate 2 on the axis passing through the curved surface center 37 of the hemispherical portion 35a at the rear end. The bell-shaped rotating body 35 is rotatably attached to the rotating shaft 38 and is bent toward the cutout portion 23 of the skin plate 2.
[0037]
Further, as shown in FIG. 2, a rotation drive device 39 for bending the bell-shaped rotating body 35 around the rotation shaft 38 is provided inside the skin plate 2. In the example of FIG. 2, the extension jacks 40 a and 40 b are arranged substantially in parallel at the upper and lower positions sandwiching the rotation shaft 38, and one extension jack 40 a extends between the skin plate 2 and the bell-shaped rotary body 35. They are connected in a state, and the other expansion jack 40b is connected in a contracted state. As a result, the bellows rotating body 35 is rotated in the range of about 90 ° around the rotation shaft 38 by simultaneously performing the reverse operation of the expansion and contraction by the expansion jacks 40a and 40b. Can be bent against.
[0038]
On the lower rear side of the hemispherical portion 35a of the bell-shaped rotating body 35 opposite to the cutout portion 23, a work opening 42 is provided so as to be closed by a closing lid 41 (FIG. 3) described later. A spherical seal device 43 provided on the shield frame 5 and the skin plate 2 is brought into contact with the outer peripheral surface of the opening 42 for sealing.
[0039]
The rear end of the starting skin plate 14 of the excavator 15 is fitted in the front end opening 36 of the bell-shaped rotating body 35, and the starting skin plate 14 of the excavator 15 and the bell-shaped rotating body 35 are connected to each other. They are connected by a digging jack 44. The excavation jack 44 can move the excavator 15 back and forth with respect to the bell-shaped rotating body 35 by expansion and contraction.
[0040]
A cutter device 45 is fixed to the front end of the drive shaft 17 that penetrates the face plate 13 of the excavator 15, and a turning drive motor 20 that turns the cutter device 45 is attached to the rear side of the face plate 13. In the illustrated example, a screw conveyor 46 penetrating the face plate 13 is provided.
[0041]
A cylindrical cutter 47 having an outer diameter substantially matching the outer diameter of the outer cylinder 28 is fitted and disposed outside the starting skin plate 14 of the excavator 15, and the cylindrical cutter 47 is fixed. The device 48 is detachably fixed to the starting skin plate 14. The cylindrical cutter 47 turns along the outer periphery of the starting skin plate 14 so that the face can be excavated through a bit provided on the outer peripheral surface. Further, a sealing device 49 is provided on the inner surface of the cylindrical cutter 47 to maintain airtightness with the outer surface of the starting skin plate 14.
[0042]
Between the cutter device 45 and the cylindrical cutter 47, there is provided connecting means 50 for rotating the cylindrical cutter 47 together with the cutter device 45, and the cutter device 45 has an outer diameter of excavation. Expansion / contraction means 51 is provided so as to be substantially matched with the outer diameter of the outer cylinder 28 or the outer diameter of the starting skin plate 14.
[0043]
In the illustrated example, the case where the cutter device 45 includes an extendable cutter pork 54 that can be extended and contracted by an extendable jack 53 with respect to the inner cutter pork 52 is shown. Further, the extendable cutter spoke 54 is provided with a copy cutter 55 that can be projected and retracted with respect to the outer end of the extendable cutter spoke 54.
[0044]
A part of the expansion / contraction cutter pork 54 is an expansion / contraction member 56 that can be extended outward in the circumferential direction by an expansion / contraction jack 53 ′, and a protrusion 57 is provided at the outer end of the expansion / contraction member 56. A recess 58 is formed on the inner surface of the cylindrical cutter 47 so that the portion 57 can be fitted. The connecting means 50 is configured by the excavation jack 44, the expansion / contraction member 56 that expands and contracts by the expansion / contraction jack 53 ′, the convex portion 57, and the convex portion 57 provided in the cylindrical cutter 47.
[0045]
Further, the expansion / contraction cutter pork 54 can change the excavation diameter of the cutter device 45 by expansion / contraction, and thus the expansion / contraction means 51 itself.
[0046]
On the other hand, in the illustrated example, a case is shown in which the expansion / contraction means 51 is configured by including a ring cutter 60 having an opening 59 into which the convex portion 57 of the expansion / contraction member 56 provided in a part of the expansion / contraction cutter pork 54 can be fitted. Yes. The ring cutter 60 substantially matches the inner diameter and the outer diameter of the cylindrical cutter 47, and in a state where the ring cutter 60 is supported by the cutter device 45, a diameter that matches the outer diameter of the cylindrical cutter 47 is excavated. In addition, when the ring cutter 60 is detached from the cutter device 45, a diameter corresponding to the outer diameter of the starting skin plate 14 can be excavated.
[0047]
Next, the operation of the above embodiment will be described.
[0048]
In FIG. 1, the axial center line 9 of the shield machine 1 and the axial center line 10 of the excavator 15 and the bell-shaped rotating body 35 are aligned, and the extension jack 53 ′ of the cutter device 45 is extended. A ring cutter 60 is attached to the outside of the expansion / contraction member 56 to expand the diameter, and this shows a state where a horizontal tunnel is constructed by digging in the horizontal direction. At this time, as shown in FIG. 1, the outer cylinder 28 is extended to the left and is fixed to the skin plate 2 by welding or the like at the fixing portion 34 in a state where the outside of the cutout portion 23 of the starting skin plate 14 is closed. ing. The cylindrical cutter 47 is fixed to the starting skin plate 14 of the excavator 15 by a fixing device 48. Further, the outside of the skin plate 14 is sealed by a sealing device 49, and the outer surface of the hemispherical portion 35 a at the outer edge of the work opening 42 is sealed by a spherical sealing device 43.
[0049]
In the initial excavation, the cutter device 45 is driven to rotate, and the shield excavator main body 1 is advanced by the shield jack 4 while excavating the ring cutter 60 to the same diameter as the outer diameter of the bell-shaped rotating body 35. By assembling the segment 3 at the rear of 4, a horizontal excavation is performed.
[0050]
For example, when constructing a tunnel bent upward from the horizontal excavation, the following procedure is performed.
[0051]
First, the initial excavation work is stopped before the target position to be bent. Next, the fixing of the fixing portion 34 is released by fusing or the like, and the restraint of the outer cylinder 28 is released. At this time, as shown in FIG. 3, the outer cylinder 28 is fixed to the segment 3 by fixing the outer cylinder 28 to the plate 61 previously sandwiched between the assembled segments 3 by welding or the like.
[0052]
Next, when the digging with the shield machine main body 1 is performed again, as shown in FIG. 3, the shield machine main body 1 moves forward with the outer cylinder 28 left behind, and the cutout portion 23 of the skin plate 2 is moved to the outer cylinder 28. It will be exposed from the tip.
[0053]
When the notch 23 is exposed, the excavation is stopped. First, the telescopic jack 53 of the cutter device 45 is contracted to retract each telescopic cutter pork 54, and the telescopic jack 53 'is contracted to retract the telescopic member 56. To release the connection with the ring cutter 60. Subsequently, when the excavation jack 44 is reduced, the excavator 15 moves backward and the cutter device 45 is drawn into the cylindrical cutter 47. Next, by extending the extension jack 53 ′, the projection 57 of the extension member 56 is fitted into the recess 58 of the cylindrical cutter 47. Thereby, the turning of the cutter device 45 is transmitted to the cylindrical cutter 47 and connected so as to turn together. Further, the work opening 42 of the hemispherical portion 35 a in the bell-shaped rotating body 35 is closed with a closing lid 41.
[0054]
Next, while the cylindrical cutter 47 is turned by turning the cutter device 45, the extension jacks 40a and 40b of the rotary drive device 39 shown in FIG. 2 are reduced and extended from the state shown in FIG. By extending the jack 40b, as shown in FIG. 4, the bell-shaped rotating body 35 is rotated about the rotating shaft 38, and the shaft center line 10 of the bell-shaped rotating body 35 is the shaft center line of the shield machine main body 1. 9 is bent so as to be bent at approximately 90 °. When the bell-shaped rotating body 35 is bent, the cylindrical cutter 47 effectively excavates the cutting blade on the front side in the rotational direction by a bit provided on the outer periphery thereof. When the bell-shaped rotating body 35 is bent, the fixing device 48 is removed, and the fixing between the cylindrical cutter 47 and the starting skin plate 14 is released.
[0055]
Next, as shown in FIG. 5, the ground improvement 62 around the rotation of the bell-shaped rotating body 35 is performed, a part of the partition wall 35 ′ of the bell-shaped rotating body 35 is removed, and further, for excavation by the excavator 15. After the tail block 63 is carried in, assembled, etc., the excavator 15 is started from the bell-shaped rotating body 35 and the cylindrical cutter 47 in the direction of the arrow while the reaction force is applied to the segment 3 by the excavating jack 44. Drill a bent tunnel.
[0056]
In the above description, a case where a tunnel bent 90 ° upward is constructed from a state where the tunnel is dug in the initial horizontal direction is described. However, the initial tunnel excavation is in any direction of vertical, horizontal, and diagonal directions. From the state, it is possible to dig a tunnel bent in any direction, vertical, horizontal, or diagonal.
[0057]
As described above, the bell-shaped rotating body 35 configured to accommodate the rear end of the starting skin plate 14 of the excavator 15 can be bent inside the front end of the skin plate 2 having the cutout portion 23 of the shield excavator main body 1. Further, the excavator 15 is provided with a cylindrical cutter 47 that is fitted to the outer periphery of the starting skin plate 14 of the excavator 15 so as to be fixed and detachable and is turned by the cutter device 45. The excavator 15 can be bent in the soil even if the skin plate 14 has a diameter close to the skin plate 2 of the shield machine main body 1. Accordingly, a bent tunnel having a large diameter of 90% or more with respect to the initial tunnel diameter can be continuously constructed.
[0058]
In the above embodiment, the excavation method provided with the screw conveyor has been described. However, the present invention is not limited to the excavation method. Of course, the configuration of the above, the configuration of the cutter device, and the like can be variously changed, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the bending tunnel excavation method and shield excavator of the present invention, the bell-shaped rotating body adapted to receive the rear end of the starting skin plate of the excavator is provided with the notch portion of the shield excavator body. Fitted to the inside of the front end of the skin plate with a foldable structure, and further includes a cylindrical cutter that is fitted to the outer periphery of the starting skin plate of the excavator so as to be fixed and detachable and can be turned by a cutter device Therefore, even if the diameter of the skin plate of the excavator is close to the diameter of the skin plate of the shield machine, the excavator can be bent in the soil with respect to the shield machine body. An excellent effect can be achieved in that a bent tunnel having the same diameter can be continuously constructed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cut side view showing a state where excavation is performed in a linear state in an example of a shield machine according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of a rotary drive device provided in the shield machine of FIG. 1;
3 is a cut-away side view showing an operating state in which a bell-shaped rotating body and an excavator are extended forward with respect to an outer cylinder from the state shown in FIG.
4 is a cut-away side view showing an operational state in which the bell-shaped rotating body and the excavator are bent with respect to the shield machine main body from the state shown in FIG. 3; FIG.
5 is a cut-away side view showing an operating state in which excavation is started in the bending direction with respect to the bell-shaped rotating body and the cylindrical cutter from the state shown in FIG.
FIG. 6 is a cut side view showing an example of a conventional shield machine.
7 is a cut-away side view showing a state in which the orientation of the excavator is changed by rotating the sphere part of FIG. 6. FIG.
8 is a cut plan view of FIG. 6. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Shield machine
2 Skin plate
4 Shield jack
5 Shield frame
9 Axis center wire (Shield machine)
10 Axis core (digging machine and bell-shaped rotating body)
14 Starting skin plate
15 Excavator
23 Notch (substantially U-shaped)
28 outer cylinder
35 Bell-shaped rotating body
35a hemisphere
36 opening
37 Curved surface center
38 Rotating shaft
39 Rotation drive
44 Digging jack
45 Cutter device
47 Tubular cutter
48 Fixing device
49 Sealing device
50 connection means
51 Enlarging / reducing means
54 Telescoping pork
56 Elastic members
58 recess
60 Ring cutter

Claims

A notch is formed in the front end side portion of the skin plate of the shield machine main body having the shield jack, and a bell-shaped rotating body having a substantially U-shaped cross section is formed in the front end of the skin plate. A cutter device that supports the bendable portion at the notch portion side, and further fixes an outer cylinder that can close the notch portion to the outside of the skin plate. The excavator's starting skin plate is fitted with the rear end of the excavator and connected to the bell-shaped rotating body by an excavating jack, and the outer skin of the excavator's starting skin plate is substantially the same as the outer diameter of the outer cylinder. A cylindrical cutter having a diameter and capable of turning together with the cutter device is fitted, and at the time of linear shielding, the axial center line of the shield machine main body is aligned with the axial center line of the bell-shaped rotating body and the cylindrical device is Shape While digging with the same diameter as the outer diameter of the machine, the skin jack and outer cylinder are pushed by the shield jack of the shield machine, and at the time of bending shield, the skin plate and outer cylinder are fixed and cut again. Then, the cutout portion of the skin plate is exposed from the outer cylinder, and then the bell-shaped rotating body is bent with respect to the shield machine main body at a predetermined angle while rotating the cylindrical cutter together with the cutter apparatus, and then the starting skin plate by the cutter apparatus. A method for digging a bent tunnel, wherein a starting skin plate is pushed by the digging jack while digging with a diameter equal to the outer diameter of the knives and digging in a folding direction by an excavator.

When the bell-shaped rotating body for bending shield is bent, the cutter device is reduced in diameter and retracted into the cylindrical cutter, and the cutter device is cylindrical so that the turning of the retracted cutter device is transmitted to the cylindrical cutter. The method for digging a bent tunnel according to claim 1, wherein the method is connected to a cutter.

A shield machine body having a notch on the front end side of the skin plate and a shield jack on the shield frame;
An outer cylinder capable of closing the notch on the outside of the skin plate, and capable of being fixed to the skin plate;
A bell-shaped rotating body whose front end is open and fits inside the front end of the skin plate, and can be bent to the cutout side of the skin plate by a rotation shaft provided on the inner surface of the skin plate;
A rotation drive device that bends the bell-shaped rotating body around a rotation axis;
An excavator in which the rear end of the starting skin plate is fitted in the front end opening of the bell-shaped rotating body, and a cutter device is provided at the front end;
An excavation jack connecting the excavator and the bell-shaped rotating body;
A cylindrical cutter fitted to the outside of the starting skin plate of the excavator;
Connecting means for swiveling the cylindrical cutter together with the cutter device;
Expansion / contraction means for expanding / contracting the outer diameter of the cutter apparatus;
A shield machine characterized by having

The bell-shaped rotating body has a substantially U-shaped cross section, and is supported so as to be able to be bent with respect to the skin plate by a rotating shaft on an axis passing through the center of the curved surface of the rear end hemisphere of the substantially U-shaped cross section. The shield machine according to claim 3.

The shield machine according to claim 3 or 4, further comprising a fixing device for detachably connecting the cylindrical cutter and the starting skin plate.

The shield machine according to any one of claims 3 to 5, further comprising a sealing device that maintains an airtightness between the inner surface of the cylindrical cutter and the starting skin plate.

4. The connecting means comprises an expansion / contraction member that can be extended outward in the circumferential direction of the cutter device, and a recess provided on the inner surface of the cylindrical cutter so that the outer end of the expansion / contraction member fits. The shield machine according to any one of to 6.

The shield machine according to any one of claims 3 to 7, wherein the expansion / contraction means of the cutter device is an expansion / contraction cutter pork.

The expansion / contraction means of the cutter device is a ring cutter that can be connected to and disconnected from the cutter device by being fitted to a distal end portion of an expansion / contraction member provided in the cutter device. Shield machine.