JP4461410B2

JP4461410B2 - Tunnel excavator

Info

Publication number: JP4461410B2
Application number: JP2001107907A
Authority: JP
Inventors: 雅彦杉山; 大三田中; 篤今泉
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP2002303092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削してトンネルを構築するトンネル掘削機に関し、特に、土圧式シールド掘削機に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、土圧式シールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部にカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドが駆動装置により駆動回転可能に支持されると共に、掘削土砂を排出するスクリューコンベヤが配設される一方、後部に掘削機本体を前進させる多数のシールドジャッキと、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転させながらシールドジャッキを伸長させると、既設セグメントからの反力を得て掘削機本体が前進し、カッタヘッドが前方の地盤を掘削してトンネルを形成する一方、スクリューコンベヤにより掘削土砂が外部に排出される。
【０００３】
このような土圧式シールド掘削機によるトンネル掘削作業にあっては、カッタヘッドの前方の切羽と掘削機本体のバルクヘッドとの間に掘削土砂を充満、加圧して切羽を安定させるために、掘削機が推進量に見合う土量を排土している。この場合、切羽とバルクヘッドとの間の掘削土砂の塑性流動化を促進するために、カッタヘッドの注入装置から添加剤を注入すると共に、カッタヘッドに設けられた混練機構により掘削土砂と添加剤を混練し、排土が安定して円滑に行われるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般的に、添加剤はカッタヘッドの注入装置から前方に向けて吐出されており、カッタヘッドとバルクヘッドとの間のチャンバでは、掘削土砂と添加材との混練が不十分となりやすい。すると、チャンバにて掘削土砂の流動性が低下して土砂の塊が形成され、スクリューコンベヤにより掘削土砂の排出ができなくなってしまう。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するものであって、安定して円滑な排土を可能としてトンネル掘削作業の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。
【０００６】
【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、筒状をなして前部にバルクヘッドを有する掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、先端部に加泥ノズルを有して前記バルクヘッドから前方のチャンバに突出して設けられた交換可能な攪拌棒と、該チャンバ内の土砂を排出する排土手段とを具え、前記攪拌棒は、前記バルクヘッドのマンホールを開閉自在なハッチに設けられたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明のトンネル掘削機では、前記攪拌棒に代えて地盤改良材注入管を装着可能であることを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明のトンネル掘削機では、前記バルクヘッドから前記攪拌棒を引き抜いた後に、前記掘削機本体内への浸水を防止する止水用ゲートバルブを設けたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４の発明のトンネル掘削機は、筒状をなして前部にバルクヘッドを有する掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、先端部に加泥ノズルを有して前記バルクヘッドから前方のチャンバに突出して設けられた攪拌棒と、前記加泥ノズルの噴射位置を変更する噴射位置変更手段と、前記チャンバ内の土砂を排出する排土手段とを具え、前記攪拌棒は、前記バルクヘッドのマンホールを開閉自在なハッチに設けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５の発明のトンネル掘削機では、前記加泥ノズルは前記攪拌棒の先端部外周面に形成され、前記噴射位置変更手段は該加泥ノズルの噴射方向を該攪拌棒の周方向に沿って変更可能であることを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明のトンネル掘削機では、前記加泥ノズルは前記攪拌棒の先端部外周面に形成され、前記噴射位置変更手段は該加泥ノズルの噴射位置を該攪拌棒の軸方向に沿って変更可能であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の概略断面、図２に図１のII−II断面、図３(ａ)に攪拌棒の装着構造を表す要部断面、図３(ｂ)に図３(ａ)のｂ−ｂ断面、図４(ａ)に加泥ノズルの噴射位置を変更したトンネル掘削機の要部断面、図４(ｂ)にスペーサの概略、図５に薬液注入管を装着したトンネル掘削機の要部断面を示す。
【００１５】
本実施形態の土圧式シールド掘削機において、図１及び図２に示すように、掘削機本体１１は円筒形状をなし、ほぼ同径の前胴１２及び後胴１３が球面軸受１４を介して屈曲自在に連結されて構成されている。この前胴１２の前部には回転体１５が回転自在に支持され、回転体１５には３つのビーム１６を介してカッタヘッド１７が装着されている。このカッタヘッド１７は各スポークの前面に多数のカッタビット１８が固定されると共に、コピーカッタ１９が出没自在に装着されている。そして、カッタヘッド１７の後部にはリングギア２０が固定される一方、前胴１２には駆動モータ２１が取付けられ、この駆動モータ２１の駆動ギア（図示略）がリングギア２０に噛み合っている。従って、駆動モータ２１を駆動すると、リングギア２０を介してカッタヘッド１７を回転することができる。
【００１６】
前胴１２にはカッタヘッド１７の後方に位置してバルクヘッド２２が取付けられており、カッタヘッド１７とこのバルクヘッド２２との間にチャンバ２３が形成されている。そして、掘削機本体１１内には排土手段としてのスクリューコンベヤ２４が前傾して配設されており、このスクリューコンベヤ２４の前端部がバルクヘッド２２を貫通してチャンバ２３に位置している。また、バルクヘッド２２の上部には、作業者が機内からチャンバ２３やカッタヘッド１７の前方に出るための第１マンホール２５が設けられ、第１ハッチ２６により開閉自在となっている。一方、バルクヘッド２２の下部には、２つの第２マンホール２７が設けられ、第２ハッチ２８により開閉自在となっている。
【００１７】
前胴１２と後胴１３との間には中折ジャッキ２９が架設されており、この中折ジャッキ２９の伸縮動作により掘削機本体１１の掘進方向を変更することができる。そして、後胴１３には周方向に沿って複数のシールドジャッキ３０が周方向に沿って複数並設されており、このシールドジャッキ３０を掘進方向後方に伸長して掘削したトンネル内周面に構築された既設セグメント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る。更に、後胴１３の後端部にはセグメントをリング状に組立てる図示しないエレクタ装置が装着されている。なお、３１はバルクヘッド２２を貫通したロータリジョイントであって、内部に電気配線や油圧ホース等が収容されている。また、３２はチャンバ２３内における土砂圧力を計測する土圧計である。
【００１８】
ところで、本実施形態の掘削機は土圧式シールド掘削機であり、チャンバ２３内に掘削土砂を充満、加圧して切羽を安定させるために、カッタヘッド１７による推進量に見合う土量をスクリューコンベヤ２４により排土している。この場合、チャンバ２３内の掘削土砂の塑性流動化を促進するために、この掘削土砂に対して加泥材（添加材）を注入して混練している。
【００１９】
具体的に説明すると、カッタヘッド１７のスポークには前方に加泥材を注入する加泥材注入口３３が設けられている。また、バルクヘッド２２の第１ハッチ２６にはチャンバ２３に突出して攪拌棒３４が装着されており、先端部に加泥ノズル３５が設けられている。そして、この攪拌棒３４は、加泥ノズル３５の噴射方向及び噴射位置を変更（噴射位置変更手段）可能となっている。また、攪拌棒３４は第１ハッチ２６にジョイント部３６を介して交換可能に装着されており、加泥ノズル３５が詰まったときには別の攪拌棒３４と交換可能であると共に、攪拌棒３４に代えて掘削機本体１１の前方地盤に地盤改良材を注入する薬液注入管（地盤改良材注入管）３７（図５参照）と交換可能となっている。なお、各第２ハッチ２８にもジョイント部３８が装着され、薬液注入管（図示略）を装着可能となっている。
【００２０】
即ち、図３(ａ)(ｂ)に示すように、第１ハッチ２６には開口４１の外周にパッキン４２を有するパッキンケース４３が密着し、このパッキンケース４３はボールジョイント４４の一方のジョイント片４４ａと共にボルト４５により第１ハッチ２６に固定されている。ボールジョイント４４の他方のジョイント片４４ｂはゲートバルブ４６の一方のフランジ部とボルト４７により締結され、ゲートバルブ４６の他方のフランジ部にはシール４８を有するシールケース４９が密着している。そして、前述した攪拌棒３４がシールケース４９側から貫入し、フランジ部５０がゲートバルブ４６の他方のフランジ部及びシールケース４９にボルト５１により固定されている。この攪拌棒３４の先端外周面には加泥ノズル３５が形成され、加泥材供給路５２の先端と連通している。また、攪拌棒３４の基端部には加泥弁５３が装着されると共に加泥材供給管５４が連結されており、この加泥材供給管５４は加泥弁５３により加泥材供給路５２を連通可能となっている。
【００２１】
そして、この攪拌棒３４において、フランジ部５０が周方向等間隔で位置する８本のボルト５１により固定されていることから、周方向に沿って４５度ずつその固定位置を変更することで、加泥ノズル３５の噴射方向を周方向に沿って変更することができる。また、図４(ａ)(ｂ)に示すように、シールケース４９と攪拌棒３４のフランジ部５０との間に支持板５５、スペーサ５６（半割り片５６ａ，５６ｂ）、取付板５７を介装することで、加泥ノズル３５の噴射位置をその長手方向に沿って変更することができる。
【００２２】
また、図３(ａ)に示すように、攪拌棒３４は、パッキンケース４３、ボールジョイント４４、ゲートバルブ４６、シールケース４９等に対して貫入し、フランジ部５０がボルト５１に固定されて装着されており、加泥ノズル３５や加泥材供給路５２等が詰まったときには、全体を引き抜いて新しい攪拌棒と交換可能となっている。この場合、まず、各ボルト５１を弛緩して攪拌棒３４をゲートバルブ４６まで引抜き、次に、シール４８で止水した状態でゲートバルブ４６を閉止して掘削土砂や泥水が機内に浸入するのを阻止し、最後に、攪拌棒３４を全て抜き取る。その後、新しい攪拌棒をゲートバルブ４６まで押込んでからゲートバルブ４６を開放してから、更に攪拌棒を押込んで固定する。
【００２３】
更に、図５に示すように、攪拌棒３４を抜き取った後に、シールケース４９にボルト５８により連結管５９を固定し、この連結管５９を介して薬液注入管３７を挿入すると共に複数連結し、先端部をカッタヘッド１７の前方の地盤まで延出することができ、薬液注入管３７の基端部に薬液注入設備６０を装着し、これを操作して前方の地盤に薬液を注入して地盤を改良することができる。なお、各第２ハッチ２８のジョイント部３８にも、パッキンケース、ボールジョイント、ゲートバルブ、シールケース等が設けられており、薬液注入管を装着して前方の地盤に薬液を注入することができる。
【００２４】
ここで、上述した実施形態のシールド掘削機によるトンネル掘削作業について説明する。トンネルを掘削形成するには、図１及び図２に示すように、まず、駆動モータ２１によってカッタヘッド１７を回転させながら、シールドジャッキ３０を伸長して既設セグメントから掘削反力を得て掘削機本体１１を前進させる。すると、回転するカッタヘッド１７の多数のカッタビット１８が前方の地盤を掘削してトンネルを形成する。
【００２５】
このとき、カッタヘッド１７の地盤掘削により発生した土砂に対して、常時、加泥材注入口３３から加泥材が注入されると共に、チャンバ２３に取り込まれた掘削土砂に対して、攪拌棒３４の加泥ノズル３５からチャンバ２３の中心側に向けて加泥材が注入している。そして、チャンバ２３では、カッタヘッド１７の回転に伴って移動する各ビーム１６、また、このビーム１６と相対する攪拌棒３４により土砂が攪拌され、加泥材と土砂とを適正に混練することで、チャンバ２３内での掘削土砂の塑性流動化を促進し、スクリューコンベヤ２４により安定して円滑に排土することができる。即ち、カッタヘッド１７による掘削量に見合う土量をスクリューコンベヤ２４により円滑に排土することで、チャンバ２３内に掘削土砂を充満、加圧して切羽を安定させることができる。
【００２６】
しかし、掘削地盤の変化などにより掘削土砂がチャンバ２３内で十分に混練されず、塊が発生してしまい、スクリューコンベヤ２４により円滑に排土できなかったり、水分が不足した土砂の塊が排出されてしまうことがある。このような場合には、図３に示すように、攪拌棒３４の各ボルト５１を弛緩してこの攪拌棒３４を周方向に回して固定位置を変更することで、加泥ノズル３５の噴射方向を周方向に沿って変更する。また、図４に示すように、攪拌棒３４のフランジ部５０とシールケース４９との間にスペーサ５６等を介装することで、攪拌棒３４を軸方向に移動して固定位置を変更することで、加泥ノズル３５の噴射位置を長手方向に沿って変更する。
【００２７】
このように攪拌棒３４の固定位置を変更して加泥ノズル３５からの加泥材の噴射位置を変更することで、チャンバ２３内の土砂に対して加泥材が十分に行き渡るようにし、加泥材と土砂との混練による掘削土砂の塑性流動化を促進し、スクリューコンベヤ２４による排土を円滑に行うようにする。
【００２８】
また、攪拌棒３４の加泥ノズル３５からの加泥材噴射作業時に、加泥ノズル３５や加泥材供給路５２に土砂や加泥材等が詰まると、各ボルト５１を弛緩して攪拌棒３４を引抜き、新しい攪拌棒を押込んで固定することで交換する。
【００２９】
更に、カッタヘッド１７の前方に障害物が発生したときには、周辺地盤を改良して崩壊を阻止した状態で、この障害物を溶接により切断して除去する。この場合、図５に示すように、所定位置でトンネル掘削作業を停止し、攪拌棒３４を抜き取った後に、薬液注入管３７を挿入して複数連結することで先端部をカッタヘッド１７の前方の地盤まで延出する。そして、薬液注入設備６０を操作して薬液注入管３７から前方の地盤に薬液を注入することで周辺地盤を改良する。なお、各第２ハッチ２８にも、同様に図示しない薬液注入管を装着して前方の地盤に薬液を注入し、周辺地盤を改良する。
【００３０】
このように本実施形態の土圧式シールド掘削機にあっては、掘削機本体１１（前胴１２）の前部に設けられたバルクヘッド２２に第１マンホール２５を形成し、この第１マンホール２５を開閉自在な第１ハッチ２６に攪拌棒３４を装着し、チャンバ２３に突出する先端部に加泥ノズル３５を設け、この攪拌棒３４の加泥ノズル３５から噴射する加泥材の噴射方向及び噴射位置を変更可能としている。
【００３１】
従って、掘削地盤の変化などにより掘削土砂がチャンバ２３内で十分に混練されずに塊が発生し、スクリューコンベヤ２４により土砂を円滑に排土できなかったときには、加泥ノズル３５の噴射方向や噴射位置を変更することで、チャンバ２３内の土砂に対して加泥材が十分に行き渡るようにし、加泥材と土砂との混練による掘削土砂の塑性流動化を促進し、スクリューコンベヤ２４による排土を円滑に行うことができる。
【００３２】
また、加泥ノズル３５を有する攪拌棒３４を第１ハッチ２６に対して別の新しいものと交換可能としており、加泥ノズル３５に土砂や加泥材などが詰まったときには直ちに別の攪拌棒と交換することができ、スクリューコンベヤ２４による排土作業を長時間停止することなく円滑に行うことができる。
【００３３】
更に、この攪拌棒３４に代えて掘削機本体１１の前方地盤に地盤改良材を注入する薬液注入管３７を装着して交換可能としており、別途、薬液注入管３７を装着するためのジョイント部を設ける必要がなくなり、構造を簡素化できる。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、加泥ノズル３５の噴射方向や噴射位置を変更する噴射位置変更手段として、８本のボルト５１により固定位置を周方向にずらしたり、スペーサ５６を介装して噴射位置をその長手方向にずらしたりしたが、駆動モータや油圧シリンダなどを用いて自動で加泥ノズル３５の噴射方向や噴射位置を変更するようにしてもよい。また、バルクヘッド２２の第１ハッチ２６に攪拌棒３４を装着したが、バルクヘッド２２に直接攪拌棒３４を装着してもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、本発明のトンネル掘削機を土圧式シールド掘削機に適用したが、泥土圧式シールド掘削機に適用してもよい。
【００３６】
【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本発明に係るトンネル掘削機によれば、筒状をなして前部にバルクヘッドを有する掘削機本体の前部にカッタヘッドを駆動回転可能に装着し、先端部に加泥ノズルを有する攪拌棒をバルクヘッドから前方のチャンバに突出して設けると共に、この攪拌棒を交換可能としたので、加泥ノズルに土砂や加泥材などが詰まったときには直ちに別の攪拌棒と交換することで、排土作業を長時間停止することなく安定して円滑な排土を常時可能としてトンネル掘削作業の作業性の向上を図ることができる。
【００３７】
本発明に係るトンネル掘削機によれば、攪拌棒に代えて地盤改良材注入管を装着可能としたので、別途、薬液注入管用の装着部を設ける必要がなくなり、構造を簡素化することができる。
【００３８】
本発明に係るトンネル掘削機によれば、バルクヘッドから攪拌棒を引き抜いた後に掘削機本体内への浸水を防止する止水用ゲートバルブを設けたので、攪拌棒の交換作業時に掘削機本体内への浸水を防止することで、短時間で容易に作業を行うことができる。
【００３９】
また、本発明に係るトンネル掘削機によれば、筒状をなして前部にバルクヘッドを有する掘削機本体の前部にカッタヘッドを駆動回転可能に装着し、先端部に加泥ノズルを有する攪拌棒をバルクヘッドから前方のチャンバに突出して設け、噴射位置変更手段により加泥ノズルの噴射位置を変更可能としたので、掘削地盤の変化などにより掘削土砂がチャンバ内で十分に混練されずに塊が発生したときには、加泥ノズルの噴射方向や噴射位置を変更することで、チャンバ内の土砂に対して加泥材が十分に行き渡るようにし、加泥材と土砂との混練による掘削土砂の塑性流動化を促進し、排土を円滑に行うことができる。
【００４０】
本発明に係るトンネル掘削機によれば、加泥ノズルを攪拌棒の先端部外周面に形成し、噴射位置変更手段により加泥ノズルの噴射方向を攪拌棒の周方向に沿って変更可能としたので、容易に加泥ノズルの噴射方向を周方向に変更することができる。
【００４１】
本発明に係るトンネル掘削機によれば、加泥ノズルを攪拌棒の先端部外周面に形成し、噴射位置変更手段により加泥ノズルの噴射位置を攪拌棒の軸方向に沿って変更可能としたので、容易に加泥ノズルの噴射位置を軸方向に変更することができる。
【００４２】
本発明に係るトンネル掘削機によれば、攪拌棒をバルクヘッドあるいはバルクヘッドのマンホールを開閉自在なハッチに設けたので、スペースの有効利用が可能となり、構造の簡素化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の概略断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】攪拌棒の装着構造を表す要部断面図である。
【図４】加泥ノズルの噴射位置を変更したトンネル掘削機の要部断面図である。
【図５】薬液注入管を装着したトンネル掘削機の要部断面図である。
【符号の説明】
１１掘削機本体
１６ビーム
１７カッタヘッド
２２バルクヘッド
２３チャンバ
２４スクリューコンベヤ（排土手段）
２５第１マンホール
２６第１ハッチ
３０シールドジャッキ（推進ジャッキ）
３３加泥材注入口
３４攪拌棒
３５加泥ノズル
３７薬液注入管
４２パッキン
４４ボールジョイント
４６ゲートバルブ
４８シール
５１ボルト（噴射位置変更手段）
５３加泥弁
５６スペーサ（噴射位置変更手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel excavator that excavates the ground to construct a tunnel, and is particularly suitable for use in an earth pressure shield excavator.
[0002]
[Prior art]
In general, in the earth pressure type shield excavator, a cutter head is rotatably mounted on a front portion of a cylindrical excavator main body, and the cutter head is rotatably supported by a driving device and discharges excavated sediment. While a screw conveyor is disposed, a large number of shield jacks for advancing the excavator body at the rear and an erector device for assembling segments on the inner wall surface of an existing tunnel are mounted. Therefore, when the shield jack is extended while rotating the cutter head, the excavator body moves forward with the reaction force from the existing segment, and the cutter head excavates the ground in front to form a tunnel, while the screw conveyor Excavated sediment is discharged to the outside.
[0003]
In the tunnel excavation work by such soil pressure shield excavating machine, filling the excavated earth and sand between the front of the working face of the cutter head and the bulkhead of the excavator body, pressurized in order to stabilize the working face, The excavator is discharging the amount of soil that matches the propulsion amount. In this case, in order to promote plastic fluidization of the excavated sediment between the face and the bulkhead, the additive is injected from the injection device of the cutter head, and the excavated sediment and additive are added by a kneading mechanism provided in the cutter head. So that the soil can be discharged stably and smoothly.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in general, the additive is discharged forward from the cutter head injection device, and in the chamber between the cutter head and the bulkhead, the kneading of the excavated earth and the additive tends to be insufficient. Then, the fluidity of the excavated earth and sand decreases in the chamber, and a lump of earth and sand is formed, so that the excavated earth and sand cannot be discharged by the screw conveyor.
[0005]
An object of the present invention is to provide a tunnel excavator capable of solving such a problem and improving the workability of tunnel excavation work by enabling stable and smooth soil discharge.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, a tunnel excavator according to the invention of claim 1 is a tubular excavator main body having a bulkhead at the front, a propulsion jack for advancing the excavator main body, and the excavator A cutter head mounted on the front portion of the main body so as to be driven to rotate; a replaceable stirring rod provided with a mud nozzle at the tip and protruding from the bulk head to the front chamber; The agitation rod is provided in a hatch that can be opened and closed freely .
[0007]
The tunnel excavator of the invention of claim 2 is characterized in that a ground improvement material injection pipe can be mounted instead of the stirring rod.
[0008]
The tunnel excavator of the invention of claim 3 is characterized in that a water stop gate valve for preventing water from entering the excavator main body after the stirring bar is pulled out from the bulkhead is provided.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a tunnel excavator having a tubular shape and having a bulkhead at a front portion thereof, a propulsion jack for advancing the excavator main body, and a front drive portion of the excavator main body. A cutter head mounted rotatably, a stirring rod having a mud nozzle at the tip and protruding from the bulk head to the front chamber, and an injection position change for changing the spray position of the mud nozzle Means and a soil discharging means for discharging the earth and sand in the chamber , wherein the stirring bar is provided in a hatch that can open and close the manhole of the bulkhead .
[0010]
In the tunnel excavator according to the invention of claim 5, the mud nozzle is formed on the outer peripheral surface of the tip of the stirring rod, and the injection position changing means follows the injection direction of the mud nozzle along the circumferential direction of the stirring rod. And can be changed.
[0011]
In the tunnel excavator according to the sixth aspect of the present invention, the mud nozzle is formed on the outer peripheral surface of the tip of the stirring rod, and the spray position changing means sets the spray position of the mud nozzle along the axial direction of the stirring rod. And can be changed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
1 is a schematic cross-sectional view of a tunnel excavator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 3 (a), FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of the main part of a tunnel excavator where the injection position of the mud nozzle is changed, FIG. 4 (b) is an outline of the spacer, and FIG. The main part cross section of the tunnel excavator equipped with the injection pipe is shown.
[0015]
In the earth pressure shield excavator of this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the excavator main body 11 has a cylindrical shape, and the front trunk 12 and the rear trunk 13 having substantially the same diameter are bent via a spherical bearing 14. It is configured to be freely connected. A rotating body 15 is rotatably supported on the front portion of the front barrel 12, and a cutter head 17 is attached to the rotating body 15 via three beams 16. The cutter head 17 has a large number of cutter bits 18 fixed to the front surface of each spoke, and a copy cutter 19 mounted in a freely retractable manner. A ring gear 20 is fixed to the rear portion of the cutter head 17, and a drive motor 21 is attached to the front barrel 12, and a drive gear (not shown) of the drive motor 21 is engaged with the ring gear 20. Therefore, when the drive motor 21 is driven, the cutter head 17 can be rotated via the ring gear 20.
[0016]
A bulkhead 22 is attached to the front cylinder 12 behind the cutter head 17, and a chamber 23 is formed between the cutter head 17 and the bulkhead 22. And in the excavator main body 11, a screw conveyor 24 as a soil removal means is inclined forward, and the front end portion of the screw conveyor 24 penetrates the bulkhead 22 and is located in the chamber 23. . A first manhole 25 is provided above the bulkhead 22 so that an operator can go out of the machine to the front of the chamber 23 and the cutter head 17 and can be opened and closed by a first hatch 26. On the other hand, two second manholes 27 are provided below the bulkhead 22 and can be opened and closed by a second hatch 28.
[0017]
An intermediate folding jack 29 is installed between the front cylinder 12 and the rear cylinder 13, and the direction in which the excavator body 11 is advanced can be changed by the expansion and contraction of the intermediate folding jack 29. A plurality of shield jacks 30 are juxtaposed along the circumferential direction on the rear trunk 13, and the shield jacks 30 are constructed on the inner peripheral surface of the tunnel that has been excavated by extending backward in the digging direction. By pushing against the existing segment, the excavator body 11 can be advanced by the reaction force. Furthermore, an erector device (not shown) for assembling the segments into a ring shape is attached to the rear end portion of the rear cylinder 13. Reference numeral 31 denotes a rotary joint that penetrates the bulkhead 22 and accommodates electrical wiring, a hydraulic hose, and the like. Reference numeral 32 denotes an earth pressure gauge for measuring the earth and sand pressure in the chamber 23.
[0018]
By the way, the excavator of the present embodiment is an earth pressure type shield excavator, and in order to stabilize the face by filling and pressurizing excavated soil in the chamber 23, an amount of soil corresponding to the propulsion amount by the cutter head 17 is set to the screw conveyor 24. It is excavated by. In this case, in order to promote plastic fluidization of the excavated earth and sand in the chamber 23, a mud additive (additive) is injected into the excavated earth and kneaded.
[0019]
More specifically, the spokes of the cutter head 17 are provided with a muddy material injection port 33 for injecting a muddy material forward. Further, the first hatch 26 of the bulkhead 22 is provided with a stirring rod 34 protruding from the chamber 23 and provided with a mud nozzle 35 at the tip. And this stirring bar 34 can change the injection direction and injection position of the mud nozzle 35 (injection position changing means). The stirring bar 34 is attached to the first hatch 26 through a joint 36 so that the stirring bar 34 can be replaced. When the mud nozzle 35 is clogged, the stirring bar 34 can be replaced with another stirring bar 34 and replaced with the stirring bar 34. Thus, it can be replaced with a chemical solution injection pipe (ground improvement material injection pipe) 37 (see FIG. 5) for injecting the ground improvement material into the ground in front of the excavator body 11. Each second hatch 28 is also provided with a joint portion 38 so that a chemical solution injection pipe (not shown) can be attached.
[0020]
That is, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a packing case 43 having a packing 42 on the outer periphery of the opening 41 is in close contact with the first hatch 26, and this packing case 43 is one joint piece of the ball joint 44. It is fixed to the first hatch 26 by a bolt 45 together with 44a. The other joint piece 44 b of the ball joint 44 is fastened to one flange portion of the gate valve 46 by a bolt 47, and a seal case 49 having a seal 48 is in close contact with the other flange portion of the gate valve 46. The above-described stirring rod 34 penetrates from the seal case 49 side, and the flange portion 50 is fixed to the other flange portion of the gate valve 46 and the seal case 49 with bolts 51. A mud nozzle 35 is formed on the outer peripheral surface of the tip of the stirring bar 34 and communicates with the tip of the mud material supply passage 52. Further, a mud valve 53 is attached to the base end portion of the stirring rod 34 and a mud material supply pipe 54 is connected. The mud material supply pipe 54 is connected to the mud material supply channel by the mud valve 53. 52 can be communicated.
[0021]
In this stirring rod 34, since the flange portion 50 is fixed by eight bolts 51 positioned at equal intervals in the circumferential direction, the fixing position is changed by 45 degrees along the circumferential direction. The injection direction of the mud nozzle 35 can be changed along the circumferential direction. 4A and 4B, a support plate 55, a spacer 56 (half-split pieces 56a and 56b), and a mounting plate 57 are interposed between the seal case 49 and the flange portion 50 of the stirring rod 34. By mounting, the spray position of the mud nozzle 35 can be changed along its longitudinal direction.
[0022]
Further, as shown in FIG. 3A, the stirring bar 34 penetrates into the packing case 43, the ball joint 44, the gate valve 46, the seal case 49, etc., and the flange portion 50 is fixed to the bolt 51 and attached. Thus, when the mud nozzle 35, the mud material supply path 52, etc. are clogged, the whole can be pulled out and replaced with a new stirring rod. In this case, first, each bolt 51 is loosened, the stirring bar 34 is pulled out to the gate valve 46, and then the gate valve 46 is closed with water stopped by the seal 48, and excavated earth and mud enter the machine. Finally, all the stirring bar 34 is pulled out. Thereafter, a new stirring bar is pushed into the gate valve 46, the gate valve 46 is opened, and then the stirring bar is pushed in and fixed.
[0023]
Furthermore, as shown in FIG. 5, after extracting the stirring bar 34, the connecting pipe 59 is fixed to the seal case 49 with a bolt 58, and the drug solution injection pipe 37 is inserted and connected through the connecting pipe 59. The tip can be extended to the ground in front of the cutter head 17, and a chemical injection device 60 is attached to the base end of the chemical injection pipe 37, and this is operated to inject the chemical into the ground in front. Can be improved. The joint portion 38 of each second hatch 28 is also provided with a packing case, a ball joint, a gate valve, a seal case, and the like, and a chemical solution injection pipe can be attached to inject the chemical solution into the front ground. .
[0024]
Here, the tunnel excavation work by the shield excavator of the above-described embodiment will be described. In order to form a tunnel by excavation, as shown in FIGS. 1 and 2, first, while the cutter head 17 is rotated by the drive motor 21, the shield jack 30 is extended to obtain the excavation reaction force from the existing segment, and the excavator The main body 11 is advanced. Then, a number of cutter bits 18 of the rotating cutter head 17 excavate the front ground to form a tunnel.
[0025]
At this time, the mud material is always injected from the mud material injection port 33 to the earth and sand generated by the ground excavation of the cutter head 17, and the stirring rod 34 to the excavated earth and sand taken into the chamber 23. The mud material is injected from the mud nozzle 35 toward the center of the chamber 23. In the chamber 23, the earth and sand are agitated by the beams 16 that move with the rotation of the cutter head 17, and the agitating rod 34 that faces the beam 16, and the kneaded material and the earth and sand are appropriately kneaded. The plastic fluidization of the excavated soil in the chamber 23 can be promoted, and the screw conveyor 24 can discharge the soil stably and smoothly. That is, by smoothly discharging the amount of soil corresponding to the amount of excavation by the cutter head 17 with the screw conveyor 24, the chamber 23 can be filled with the excavated soil and pressurized to stabilize the face.
[0026]
However, the excavated soil is not sufficiently kneaded in the chamber 23 due to changes in the excavated ground, and lumps are generated, and the screw conveyor 24 cannot smoothly evacuate the soil, or the soil lumps with insufficient moisture are discharged. May end up. In such a case, as shown in FIG. 3, each bolt 51 of the stirring rod 34 is loosened, and the stirring rod 34 is rotated in the circumferential direction to change the fixing position, whereby the injection direction of the mud nozzle 35. Change along the circumferential direction. Further, as shown in FIG. 4, by inserting a spacer 56 or the like between the flange portion 50 of the stirrer 34 and the seal case 49, the stirrer 34 can be moved in the axial direction to change the fixing position. Thus, the spray position of the mud nozzle 35 is changed along the longitudinal direction.
[0027]
In this way, by changing the fixing position of the stirring rod 34 and changing the injection position of the mud material from the mud nozzle 35, the mud material is sufficiently distributed over the earth and sand in the chamber 23, The plastic fluidization of the excavated earth and sand by kneading the mud and the earth and sand is promoted, and the soil discharge by the screw conveyor 24 is performed smoothly.
[0028]
In addition, when the mud nozzle 35 or the mud material supply passage 52 is clogged with earth or sand or the mud material during the operation of jetting the mud material from the mud nozzle 35 of the stirring bar 34, the bolts 51 are loosened to loosen the stirring bar. Replace 34 by pulling out and pushing in a new stir bar.
[0029]
Further, when an obstacle occurs in front of the cutter head 17, the obstacle is cut and removed by welding in a state in which the surrounding ground is improved to prevent collapse. In this case, as shown in FIG. 5, the tunnel excavation work is stopped at a predetermined position, and after the stirring bar 34 is pulled out, a plurality of chemical injection pipes 37 are inserted and connected to each other to connect the tip portion in front of the cutter head 17. Extend to the ground. Then, the peripheral liquid ground is improved by operating the chemical liquid injection facility 60 and injecting the chemical liquid from the chemical liquid injection pipe 37 to the ground in front. Similarly, a chemical solution injection pipe (not shown) is also attached to each second hatch 28 to inject the chemical solution into the front ground to improve the surrounding ground.
[0030]
Thus, in the earth pressure type shield excavator of the present embodiment, the first manhole 25 is formed in the bulkhead 22 provided in the front portion of the excavator body 11 (front trunk 12). A stirring rod 34 is attached to the first hatch 26 that can be freely opened and closed, a mudging nozzle 35 is provided at a tip portion protruding into the chamber 23, and the injection direction of the mud material sprayed from the mudging nozzle 35 of the stirring rod 34 and The injection position can be changed.
[0031]
Therefore, when the excavated soil is not sufficiently kneaded in the chamber 23 due to a change in the excavated ground or the like and a lump is generated and the soil cannot be discharged smoothly by the screw conveyor 24, the injection direction and the injection of the mud nozzle 35 By changing the position, the mud material is sufficiently spread over the earth and sand in the chamber 23, the plastic fluidization of the excavated earth and sand by kneading the mud material and the earth and sand is promoted, and the soil discharged by the screw conveyor 24 is discharged. Can be performed smoothly.
[0032]
In addition, the stirring bar 34 having the mud nozzle 35 can be replaced with another new one for the first hatch 26, and when the mud nozzle 35 is clogged with earth or sand, a mud material or the like, They can be exchanged, and the soil removal work by the screw conveyor 24 can be performed smoothly without stopping for a long time.
[0033]
Further, instead of the stirring bar 34, a chemical solution injection pipe 37 for injecting a ground improvement material is attached to the front ground of the excavator main body 11 so as to be replaceable, and a joint part for attaching the chemical solution injection pipe 37 is separately provided. There is no need to provide it, and the structure can be simplified.
[0034]
In the above-described embodiment, as the injection position changing means for changing the injection direction and the injection position of the mud nozzle 35, the fixing position is shifted in the circumferential direction by the eight bolts 51, or the spacer 56 is interposed for injection. Although the position is shifted in the longitudinal direction, the injection direction and the injection position of the mud nozzle 35 may be automatically changed using a drive motor or a hydraulic cylinder. Further, although the stirring bar 34 is mounted on the first hatch 26 of the bulkhead 22, the stirring bar 34 may be mounted directly on the bulkhead 22.
[0035]
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the tunnel excavator of this invention was applied to the earth pressure type shield excavator, you may apply to a mud pressure type shield excavator.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail in the embodiment, according to the tunnel excavator according to the present invention , the cutter head is attached to the front portion of the excavator body having a cylindrical shape and the bulk head at the front portion so as to be driven to rotate. A stir bar with a mud nozzle at the tip protrudes from the bulkhead to the front chamber, and this stir bar can be replaced, so that when the mud nozzle is clogged with earth or sand, By exchanging with this stirring rod, it is possible to always perform stable and smooth earth removal without stopping the earth removal work for a long time, and the workability of tunnel excavation work can be improved.
[0037]
According to the tunnel excavator according to the present invention, since the ground improvement material injection pipe can be mounted instead of the stirring rod, it is not necessary to separately provide a mounting portion for the chemical liquid injection pipe, and the structure can be simplified. .
[0038]
According to the tunnel excavator according to the present invention, since the water stop gate valve for preventing water from entering the excavator body after the agitation rod is pulled out from the bulkhead is provided, By preventing water from entering, the work can be easily performed in a short time.
[0039]
Further, according to the tunnel excavator according to the present invention, the cutter head is rotatably mounted on the front portion of the excavator main body having a cylindrical shape and the bulk head at the front portion, and the mud nozzle is provided at the tip portion. The stir bar is projected from the bulkhead to the front chamber, and the spray position of the mud nozzle can be changed by the spray position changing means, so that the excavated soil is not sufficiently mixed in the chamber due to changes in the excavation ground, etc. When lump is generated, change the spraying direction and spraying position of the mud nozzle so that the mud is sufficiently distributed to the sand in the chamber. Plastic fluidization can be promoted and soil can be discharged smoothly.
[0040]
According to the tunnel excavator according to the present invention , the mud nozzle is formed on the outer peripheral surface of the tip portion of the stirring rod, and the spraying direction of the mud nozzle can be changed along the circumferential direction of the stirring rod by the spray position changing means. Therefore, the injection direction of the mud nozzle can be easily changed to the circumferential direction.
[0041]
According to the tunnel excavator according to the present invention , the mud nozzle is formed on the outer peripheral surface of the tip of the stirring rod, and the spray position of the mud nozzle can be changed along the axial direction of the stirring rod by the spray position changing means. Therefore, the spray position of the mud nozzle can be easily changed in the axial direction.
[0042]
According to the tunnel excavator according to the present invention, since the stirring rod is provided in the hatch that can open and close the bulkhead or the bulkhead manhole, the space can be effectively used, and the structure can be simplified and reduced in weight. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a tunnel excavator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part showing a mounting structure of a stirring rod.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the tunnel excavator in which the injection position of the mud nozzle is changed.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a tunnel excavator equipped with a chemical solution injection pipe.
[Explanation of symbols]
11 Excavator Main Body 16 Beam 17 Cutter Head 22 Bulkhead 23 Chamber 24 Screw Conveyor (Soil Removal Means)
25 1st manhole 26 1st hatch 30 Shield jack (propulsion jack)
33 Mud additive inlet 34 Stirring rod 35 Mud nozzle 37 Chemical solution injection pipe 42 Packing 44 Ball joint 46 Gate valve 48 Seal 51 Bolt (injection position changing means)
53 Mud valve 56 Spacer (Injection position changing means)

Claims

Excavator body having a bulkhead at the front portion in the form of a cylinder, a propulsion jack for advancing the excavator body, a cutter head mounted on the front portion of the excavator body for driving rotation, and a tip portion An exchangeable stirring bar provided with a mud nozzle and protruding from the bulkhead to the front chamber, and a soil discharging means for discharging the earth and sand in the chamber, the stirring bar comprising the bulkhead Tunnel excavator, which is provided in a hatch that can be opened and closed freely .

2. The tunnel excavator according to claim 1, wherein a ground improvement material injection pipe can be attached in place of the stirring bar.

The tunnel excavator according to claim 1, further comprising a water stop gate valve for preventing water from entering the excavator main body after the stirring bar is pulled out from the bulkhead.

Excavator body having a bulkhead at the front portion in the form of a cylinder, a propulsion jack for advancing the excavator body, a cutter head mounted on the front portion of the excavator body for driving rotation, and a tip portion A stirring rod having a mud nozzle and protruding from the bulkhead to the front chamber, spray position changing means for changing the spray position of the mud nozzle, and soil discharge for discharging the earth and sand in the chamber A tunnel excavator , wherein the stirring bar is provided in a hatch that can freely open and close the manhole of the bulkhead .

5. The tunnel excavator according to claim 4, wherein the mud nozzle is formed on an outer peripheral surface of a tip end portion of the stirring rod, and the injection position changing means is configured to change an injection direction of the mud nozzle along a circumferential direction of the stirring rod. Tunnel excavator characterized by being changeable.

5. The tunnel excavator according to claim 4, wherein the mud nozzle is formed on an outer peripheral surface of a tip end portion of the stirring rod, and the injection position changing means sets the injection position of the mud nozzle along the axial direction of the stirring rod. Tunnel excavator characterized by being changeable.