JP4780425B2 - Shield machine - Google Patents
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Description
本発明は、トンネルを構築するシールド掘進機に関するものである。 The present invention relates to a shield machine for constructing a tunnel.
図17に示すように、セグメント組立同時掘進シールド掘進機40は、土砂を掘削するためのカッタ部41と、前胴部40aと、後胴部40bと、セグメント20を組み立ててトンネル壁面42を形成するためのエレクタ43と、後胴に反力をとって推力を得るための推進用ジャッキ44と、推進用ジャッキ44の推力をセグメント20に伝達する保持用ジャッキ47とを備える。
As shown in FIG. 17, the segment assembly simultaneous
推進用ジャッキ44は、機体45内に円周状に多数設けられており、推進用ジャッキ44をそれぞれ伸張させることによってカッタ部41を掘進方向46の土砂に押しつけ、回転乃至揺動されるカッタ部41で土砂を掘削している。
A number of the
また、セグメント20の組み立て作業は、シールド掘進機40の掘進と並行して行われている。
Moreover, the assembly work of the
具体的には、前胴40aが推進用ジャッキ44で掘進しているとき、後胴40bは止まっていて、円周状に多数設けられた保持用ジャッキ47のうち、セグメント20を組み立てようとする位置の保持用ジャッキ47のみを縮退させ、他の保持用ジャッキ47で推力を保持しながらエレクタ43でセグメント20を組み立てている。
Specifically, when the
ところで、上述のセグメント組立同時掘進シールド掘進機40は、セグメント20を組み立てている位置では保持用ジャッキ47を引込めているため、バランスを崩し易く、掘進方向を精度よく制御することが困難であるという課題があった。また、上述のセグメント組立同時掘進シールド掘進機40は、掘進速度を高めて工期を短縮すると共に掘削費用を低減することが求められていた。
By the way, since the above-described segment assembly simultaneous
直進精度と掘進速度を高める技術としては、特開平6−212878号(特願平5−23151号)公報に記載のシールド掘進機がある。 As a technique for increasing the straight running accuracy and the excavation speed, there is a shield excavator described in JP-A-6-212878 (Japanese Patent Application No. 5-23151).
図18に示すように、このシールド掘進機130は、内周シールド131のみを先行掘進させている間に外周シールド132内でセグメント133を組み付け、内周シールド131の掘進が所定距離掘進したのち、外周シールド132のみを掘進させるものである。
As shown in FIG. 18, this shield machine 130 assembles the
先に掘進される内周シールド131は、外周シールド132に掘進方向をガイドされて直進し、後に掘進される外周シールド132は、地山に突き刺さった内周シールド131にガイドされて直進されるようになっているため、正確に直進させることができる。
The
また、セグメント133を組立ながら、内周シールド131を掘進させるため、ある程度掘進速度を高めることができる。
Further, since the
しかしながら、内周シールド131は外周シールド132の内周面134にガイドされているため、掘進方向を変えることができず、外周シールド132は内周シールド131を先行掘進させたのち掘進するものであるため、掘進方向を変えようとしても内周シールド131が地山につかえてしまい、カーブ掘進させることが難しかった。
However, since the inner
また、同一周上に多数のカッタビットを設けることができず比較的掘削能力の低い内周シールド131に困難な先行掘進をさせてしまうため、先行掘進に時間がかかり、改良の余地があった。
In addition, since a large number of cutter bits cannot be provided on the same circumference and the
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、バランスよく掘進することができ、容易に精度良くカーブ掘進でき、高速掘進できるシールド掘進機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a shield machine capable of solving the above-described problems, excavating with a good balance, easily excavating curves with high accuracy, and excavating at high speed.
上記目的を達成するために本発明は、リング状の貫入フードと、この貫入フードに設けられ、既設セグメントから反力を取って貫入フードを、少なくともセグメントの一リング分掘進させるフード推進ジャッキと、上記貫入フードの内周に進退自在に設けられた内周シールドと、上記貫入フードに設けられ、上記内周シールドの掘進中にセグメントを組み立てるエレクタとを備えるものである。 To achieve the above object, the present invention provides a ring-shaped penetrating hood, a hood propulsion jack that is provided in the penetrating hood and takes the reaction force from an existing segment and advances the penetrating hood by at least one ring of the segment, An inner peripheral shield provided on the inner periphery of the penetrating hood so as to freely advance and retreat, and an erector provided on the penetrating hood and for assembling segments while the inner peripheral shield is being excavated.
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
(1)シールド掘進機をバランスよく掘進させることができ、容易に精度良く方向制御できる。
(2)シールド掘進機を特に複雑なバランス制御を必要としない簡単なものとすることができる。
(3)シールド掘進機を高速掘進させることができる。
In short, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1) The shield machine can be dug in a well-balanced manner, and the direction can be easily controlled with high accuracy.
(2) The shield machine can be made simple and does not require particularly complicated balance control.
(3) The shield machine can be driven at high speed.
本発明の前提となる参考形態例を添付図面に基づいて詳述する。 A reference embodiment as a premise of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図2に示すように、シールド掘進機1は、リング状の外周シールド2と、その外周シールド2の内周に進退自在に設けられた内周シールド3とを備える。
As shown in FIG. 2, the shield machine 1 includes a ring-shaped
外周シールド2は、外周カッタ5を有する前胴部6と、前胴部6に屈曲自在に連結された後胴部7とからなる。
The
図2及び図3に示すように、外周カッタ5は、リング状に形成されており、前胴部6の前端に揺動ジャッキ8もしくは駆動モータを介して揺動もしくは回転自在に設けられている。また、外周カッタ5は、放射状に延びる多数のスポーク9を有し、これら各スポーク9にはカッタビット10が同一周上に多数配列されるように設けられている。これにより、外周カッタ5は後述する内周カッタ11より切削能力の高いものとなっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、外周カッタ5の裏側に形成された外周カッタ室12には第1送泥管13と第1排泥管14が接続されている。
A first
前胴部6は、内周をシールすると共に後述する内周シールド3を摺動自在に案内する内周壁15を有する。内周壁15には内周シールド3に密着して内周壁15と内周シールド3の間をシールするリング状のシール部材16が設けられている。
The front body portion 6 has an inner
後胴部7は、前端部外周に前胴部6内に填め入れられる連結部17を有する。連結部17は、球面状に湾曲して形成されており、前胴部6内で回動できるようになっている。
The
また、前胴部6と後胴部7の間には中折れジャッキ18が設けられており、中折れジャッキ18を伸縮させることで前胴部6が後胴部7に対して屈曲されるようになっている。
In addition, a middle-folded
後胴部7には、既設セグメント19から反力を取って外周シールド2をセグメント20の一リング分掘進させるための外周推進ジャッキ21と、セグメント20を組み立てるためのエレクタ22とが設けられている。
The
外周推進ジャッキ21は、少なくともセグメント20の一リング分のストロークを有する油圧シリンダからなり、ピストンロッド23を後方へ向けて後胴部7の前端部内周に多数、円周方向に等間隔に並べて設けられている。そして、ピストンロッド23を後方の既設セグメント19へ向けて伸張させることにより既設セグメント19を後方へ押し、反力を取るようになっている。
The outer
エレクタ22は、外周推進ジャッキ21の内周側に後胴部7と同軸状に設けられたリング状のレール25と、レール25に沿って後胴部7内を移動し、レール25の後方でセグメント20を既設セグメント19の前端に継ぎ足すようにして組み立てる組立装置26とからなり、内周シールド3の掘進中にセグメント20を組み立てるようになっている。
The
内周シールド3は、外周シールド2の前胴部6に内周推進ジャッキ28を介して連結されており、前胴部6内を進退自在に設けられている。内周シールド3は、外周シールド2の内周壁15に沿って進退する内胴部29と、内胴部29に回転自在に設けられた内周カッタ11とからなる。
The inner
内胴部29は、外周シールド2の前胴部6より十分に短く形成されており、後述する内周推進ジャッキ28を縮退させて外周シールド2内に後退させても前胴部6内に十分収まるようになっている。
The
内周推進ジャッキ28は、少なくともセグメント20の一リング分のストロークを有する油圧シリンダからなる。内周推進ジャッキ28は、一端を内胴部29の内側に固定されると共に、他端を外周シールド2の後部から内側に突出する支持部材31に固定されており、最も伸張された状態で内周カッタ11の掘削面を外周カッタ5の掘削面の位置まで進ませるようになっている。
The inner
そして、内周推進ジャッキ28は、外周推進ジャッキ21が伸張されたとき、その伸張速度と同じ速さで伸張状態から縮退すると共に、外周シールド2が停止したとき、内周シールド3を外周シールド2の位置まで掘進させるべく伸張するようになっている。
When the outer
外周推進ジャッキ21の総推力は内周推進ジャッキ28の総推力より大きくなるように選定されている。
The total thrust of the outer
内周カッタ11は、円盤状のカッタ面板33に放射状にカッタビット34を設けてなるものであり、内胴部29に設けられた駆動モータ35によって回転駆動されるようになっている。
The inner
そして、内周カッタ11の裏側に形成された内周カッタ室36には第2送泥管37と第2排泥管38が接続されている。
A
次に作用を述べる。 Next, the operation will be described.
図1(a)に示すように、外周カッタ5と内周カッタ11の掘削面を合わせた状態から外周カッタ5を駆動させ、外周推進ジャッキ21を伸張させつつ内周推進ジャッキ28を外周推進ジャッキ21の伸張速度と同じ速さで縮退させる。外周推進ジャッキ21は既設セグメント19を後方へ押し、その反力によって外周シールド2が掘進される。
As shown in FIG. 1 (a), the outer
また同時に、内周シールド3は、内周推進ジャッキ28を縮退させることで内周カッタ11の前方から土圧を受けながらその場に止まる。
At the same time, the inner
このとき、外周シールド2は円周方向に等間隔に設けられた全ての外周推進ジャッキ21を用いて掘進するため、バランスよく掘進することができる。例えば、外周シールド2を直進掘進させるときは全ての外周推進ジャッキ21に均等に油圧を供給するだけでよく、カーブ掘進させるときはカーブの方向と径に応じて供給する油圧のバランスを偏らせるだけでよく、直進施工、屈曲施工のいずれにおいても容易に方向制御することができる。
At this time, since the outer
また、図3に示すように、外周カッタ5は、リング状に形成されており、周速が遅く同一周上に多数のカッタビット10を設けることができない内周カッタ11とは切り離されているため、容易に高速掘進させることができる。
Further, as shown in FIG. 3, the
すなわち、外周カッタ5は回転中心からの距離が長い部分のみで構成されているため、内周カッタ11よりも回動時の周速が速く、かつ、周長が長いため、同一周上にカッタビット10を多数設けることができ、容易に単位回動角度あたりの掘削量を大きく設定して高速掘進させることができる。
That is, since the
外周推進ジャッキ21がセグメント20の一リング分伸張されたら、外周推進ジャッキ21の伸縮を止めると共に外周カッタ5の駆動を止め、外周シールド2を停止させる。このとき、図1(b)に示すように、外周シールド2はセグメント20の一リング分掘進されており、後胴部7内のエレクタ22もセグメント20の一リング分前方へ移動されている。
When the outer
この状態で内周シールド3を掘進させながらセグメント20を組み立てる。
In this state, the
内周シールド3の掘進は、内周カッタ11を回転駆動させながら内周推進ジャッキ28を伸張させることにより行う。
The
図1(c)及び図4に示すように、内周シールド3は、外周シールド2内を外周シールド2の向く方向に向かって直線的に掘進するのみであるため、特に方向制御しなくとも容易に掘進させることができる。
As shown in FIGS. 1C and 4, the
また、内周シールド3は、外周シールド2内の若干ほぐされた土砂を掘削しながら進むだけであるため、図18に示すシールド掘進機130のように内周シールド131を先行掘進させる場合よりも容易に掘進させることができ、土砂の質などの影響をあまり受けずにほぼ定速掘進させることができる。
Further, since the inner
内周シールド3の掘進は、時間のかかるセグメント組立作業と並行して行うため、外周シールド2ほど高速掘進する必要はなく、セグメント組立が終わるまでに完了すればよい。
Since the
そして、内周シールド3が掘削する土砂は、外周シールド2によって囲まれているため、切羽を外周シールド2の前端面にほぼ沿うように安定させた状態で内周シールド3を掘進させることができる。
Since the earth and sand excavated by the
セグメント20の組立は、円周方向に順次行う。
The assembly of the
具体的には、円周方向に並ぶ外周推進ジャッキ21のうち、セグメント20を組み立てる位置の外周推進ジャッキ21のみを縮退させ、既設セグメント19の前方にセグメント20を組み立てるためのスペースを確保し、その位置にエレクタ22でセグメント20を組み立てるという一連の作業を、順次円周方向に組立位置を移動させながら行う。
Specifically, among the outer peripheral propulsion jacks 21 arranged in the circumferential direction, only the outer
セグメント20を組み立てた位置では、外周推進ジャッキ21を再び伸張させ、新たに組み立てたセグメント20を後方に押圧して反力を得る。
At the position where the
この間、セグメント組立位置の外周推進ジャッキ21は縮退されているが、外周シールド2が地山によって外周を保持されているため、内周シールド3が掘進されても外周シールド2がバランスを崩すことはない。内周シールド3は、外周シールド2から安定した反力を得て直線的に掘進される。
During this period, the outer
図1(a)に示すように、内周シールド3が掘進されて再び内周カッタ11が外周カッタ5の位置まで来たら、内周カッタ11の回転駆動を停止させると共に、内周推進ジャッキ28の伸張を止めて、内周シールド3を停止させる。
As shown in FIG. 1A, when the inner
そして、順次外周シールド2と内周シールド3を交互に掘進させながらトンネル39を構築していく。
Then, the
トンネル39を屈曲(カーブ)させる場合、中折れジャッキ18を適宜伸張乃至縮退させて前胴部6の向きを変えつつ外周カッタ5に設けられたコピーカッタ(図示せず)を用いて余掘りし、カーブ施工用のセグメント(図示せず)を順次組み立てていく。
When the
このとき、外周シールド2の掘進方向を制御することでトンネル39のカーブを全て決定するため、セグメント20を組み立てながら掘進方向の制御をすることはなく、全ての外周推進ジャッキ21を用いてバランスの取れた反力を得ることができ、容易に正確な方向制御を行うことができる。
At this time, since all the curves of the
このように、既設セグメント19から反力を取りながら外周シールド2を少なくともセグメント20の一リング分掘進させた後、外周シールド2を停止させ、その停止中の外周シールド2から反力を取って内周シールド3を外周シールド2の位置まで掘進させ、その間にセグメント20を組み立てるようにしたため、特に複雑なバランス制御を行わなくとも常にシールド掘進機4をバランスよく掘進させることができ、直進のみならずカーブも容易に行うことができ、容易に精度良く方向制御できる。
In this way, after taking the reaction force from the existing
また、図16に示すように、外周シールド2を高速掘進させ120、短時間でセグメント組み付けスペースを形成したのち、セグメントを組み立て121ながらそのセグメント組立時間内に高速掘進の難しい内周シールド3を掘進させる122ようにしたため、時間のかかるセグメント組立作業と内周シールド3の掘進作業とを並行に行うことができ、高速掘進を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 16, after the
特に、高速掘進に適し、掘削能力の高い外周シールド2を先行掘進させるため、掘削能力の低い内周シールド3を先行掘進させるよりも安定した速度で先行掘進させることができ、更に、外周シールド2で周りを掘削されて若干ほぐれた地山の中に内周シールド3を掘進させるため、掘進能力の低い内周シールド3を容易に定速で掘進させることができ、安定して高速掘進を行うことができる。
In particular, since the
そして、内周シールド3の掘進中、円周方向の外周推進ジャッキ21を伸張状態からセグメント20を組み立てる位置の外周推進ジャッキ21を縮退させてセグメント20を組み立てるようにし、外周シールド2が地山に保持され安定した状態で外周推進ジャッキ21を縮退させるため、外周推進ジャッキ21の縮退が外周シールド2及び内周シールド3のバランスに影響することはほとんどなく、シールド掘進機4を常に安定して掘進させることができる。
Then, during the excavation of the inner
また、外周シールド2を、外周カッタ5を有する前胴部6とエレクタ22を有する後胴部7とで構成し、前胴部6と後胴部7とを中折れジャッキ18を介して屈曲自在に連結し、前胴部6に内周シールド3を進退自在に設け、屈曲施工時に、後胴部7に対して内周シールド3ごと前胴部6を屈曲させて掘進させるようにしたため、屈曲施工に有利な外周シールド2で内周シールド3の掘進方向まで決定することができ、屈曲施工を容易に精度よく行うことができる。
Further, the outer
そして、シールド掘進機4を、外周シールド2に設けられ、既設セグメント19から反力を取って外周シールド2を、少なくともセグメント20の一リング分掘進させる外周推進ジャッキ21と、外周シールド2と内周シールド3とを連結し、外周推進ジャッキ21が伸張されたとき、伸張状態から縮退すると共に、外周シールド2が停止したとき、内周シールド3を外周シールド2の位置まで掘進させるべく伸張する内周推進ジャッキ28と、外周シールド2に設けられ、内周シールド3の掘進中にセグメント20を組み立てるエレクタ22とを備えたものとしたため、上述のシールド工法を容易に実現することができ、特に複雑なバランス制御を必要としない簡単なものとすることができ、容易に高速掘進させることができる。
The shield machine 4 is provided on the
また、外周カッタ5を多条切削配置として高速化し、短時間でセグメント組立スペースを確保した後、比較的時間のかかるセグメント組立時間内に内周シールド3を掘進させるようにしたため、掘進速度を格段に高めることができ、工期を大幅に短縮することができる。
Further, since the
なお、外周シールド2を一セグメント20分掘進させては内周シールド3を掘進させるものとしたが、これに限るものではなく、外周シールド2を複数セグメント20分掘進させて一度に複数セグメント20の組立スペースを確保するものとし、内周シールド3掘進中にその組立スペース内のセグメント20を組み立てるものとしてもよい。この場合、エレクタ22を前後方向にも移動可能なものとするとよい。
In addition, although the
また、上述の参考形態では中折れ式のシールド掘進機について述べたが、これに限るものではない。中折れしないシールド掘進機にあっても外周推進ジャッキ21の推進力を部分的に偏らせることで任意の方向にカーブ掘進させることができる。このとき、カーブの曲率は、推進力の偏り加減を調節することで決定することができる。
Moreover, although the above-mentioned reference form demonstrated the folding type shield machine, it is not restricted to this. Even in a shield machine that does not break, it is possible to dig a curve in an arbitrary direction by partially biasing the driving force of the outer
他の参考形態について述べる。 Other reference forms will be described.
図5に示すシールド掘進機50は、上述のシールド掘進機4の外周カッタ5を揺動式から回転式に変更すると共に、機長の短縮を図るべく外周シールド2と内周シールド3に変更を加えたものである。特に上述のシールド掘進機4と同様の構成については説明を省略し、図面に同符号を付す。
In the
シールド掘進機50は、ほぼリング状に形成された外周シールド51と、外周シールド51の前胴部52の内周に進退自在に設けられた内周シールド53とからなる。
The
外周シールド51は、前胴部52と、前胴部52に屈曲自在に連結された後胴部54とからなり、後胴部54は上述のシールド掘進機4とほぼ同様である。
The outer
前胴部52は、外殻を形成すると共に、内周シールド53を進退自在に支持する前胴本体部55と、前胴本体部55に回転自在に支持される外周カッタ56とからなる。
The
図5及び図6に示すように、外周カッタ56は、リング状の外周カッタ面盤57と、外周カッタ面盤57の内周端近傍から後方へ延びる筒状の外周シャフト部58とからなる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
外周カッタ面盤57の径は、外周シールド51と内周シールド53の間で単位時間あたりに掘削する土砂の量が同じになることが望ましい。
The diameter of the outer
特に、外周シールド51を掘進させている間はセグメント20の組み立てを行わないため、外周シールド51はできる限り高速掘進させることが望ましいが、外周シールド51又は内周シールド53のいずれか一方に偏って土砂を掘削させると、掘削量の多い側に合わせて後続する土砂の処理設備(図示せず)の処理能力を決定しなければならず、土砂の処理設備が通常のシールド掘進機に用いるものなみに大がかりになってしまい、土砂の処理設備を小さくできるという本シールド掘進機50の利点がなくなってしまうからである。
In particular, since the assembly of the
外周シャフト部58は、内側に後述する内周シールド53を前後動可能に収容するようになっており、前胴本体部55に内周側と外周側から挟んで支持されるようになっている。また、外周シャフト部58の後端には、後述する外周駆動モータ71に連結される内歯歯車59が形成されている。
The outer
外周カッタ面盤57の裏側(後側)には、掘削した土砂を一時収容するための外周カッタ室60が形成されている。外周カッタ室60は、内周側を外周シャフト部58に区画されると共に、外周側を後述するスキンプレート63に区画されており、外周カッタ室60内には第1送泥管61と第1排泥管62とがそれぞれ接続されている。
On the back side (rear side) of the outer
前胴本体部55は、筒状に形成されて外殻を形成するスキンプレート63と、スキンプレート63の径方向内側に設けられた第1軸受け64と、スキンプレート63に第2フレーム49を介して同心状に設けられ後述する内周シールド53の内胴部(胴部)76外周を液密に覆いつつ前後動可能に支持する筒状の内周壁65とからなる。
The
第1軸受け64は、スキンプレート63に第1フレーム66を介して同心状に設けられ外周シャフト部58の外周側を全周に亘って覆ってシールしつつ支持する外周側シャフト支持部67と、内周壁65に同心状に設けられ外周シャフト部58の内周側を全周に亘ってシールしつつ支持する内周側シャフト支持部68とからなる。
The
内周壁65は、前胴部52のほぼ前後方向中央の位置からほぼ中折れ位置まで延長されて十分長く形成されており、内周シールド53に偏った荷重が作用しても内周シールド53の摺動抵抗を大きくさせないようになっている。
The inner
図5及び図7に示すように、内周壁65は、十分小径に形成されており、スキンプレート63との間に十分なスペース69を形成するようになっている。
As shown in FIGS. 5 and 7, the inner
内周壁65とスキンプレート63の間のスペース69には、前胴部52と後胴部54を屈曲させるための中折れジャッキ70と、外周カッタ56を回転駆動させるための外周駆動モータ(駆動モータ)71と、既設セグメント19から反力を受けて外周シールド51を掘進させるための外周推進ジャッキ72と、第1送泥管61と、第1排泥管62と、後述する内周カッタ室83に接続される第2送泥管73及び第2排泥管74とが収容されており、内周壁65の径方向外方の位置に中折れジャッキ70がラップして配置されている。
In a
外周駆動モータ71は、駆動軸(図示せず)に同軸状の駆動歯車75を有し、駆動歯車75を外周シャフト部58の内歯歯車59に噛み合わせるように配置されている。
The outer
内周シールド53は、内周壁65内に液密に収容される内胴部76と、内胴部76に後述する第2軸受け85を介して回転自在に枢支された内周カッタ77と、一端を内胴部76に設けられると共に他端を内周壁65に設けられ伸縮することで内周シールド53を進退させる内周推進ジャッキ78とからなる。
The inner
内胴部76は、前端面79を有する筒状に形成されており、可能な限り小径に形成されて内周カッタ77より小径に形成されている。
The
内周カッタ77は、内胴部76の前方に離間して配置される内周カッタ面盤80と、内周カッタ面盤80の中心から後方に延びる棒状の内周シャフト部81とからなる。
The
内周カッタ面盤80は、掘削した土砂を流量調整自在に裏側へ通過させるためのスリット開閉装置82を有し、内周カッタ面盤80の裏側に形成された内周カッタ室83内に掘削した土砂を流量調整しながら取り込めるようになっている。内周カッタ面盤80の裏側には、内周カッタ室83内の土砂を攪拌するための攪拌板84が後方に突出して設けられている。
The inner
内周カッタ室83は、外周シャフト部58と内周シールド53の間に形成されるスペースからなり、内周シールド53が進退することによって変形するようになっている。
The inner
内周カッタ室83には、第2送泥管73と第2排泥管74とがそれぞれ接続されている。第2送泥管73と第2排泥管74は、それぞれ内周壁65と内周側シャフト支持部68との間に配管されて内周カッタ室83に接続されている。
A
内周シャフト部81は、内胴部76の前端面79を貫通して後胴部54内まで延びており、内胴部76内に設けられた第2軸受け85に回転自在に支持されている。
The inner
また、内周シャフト部81には、内胴部76内に位置して受動歯車86が一体に設けられている。受動歯車86は、内胴部76内に設けられた内周駆動モータ87によって回転駆動されるようになっており、内周駆動モータ87の駆動力を受けて内周カッタ面盤80を回転させるようになっている。
The inner
内周推進ジャッキ78は、内胴部76の内周に沿ってほぼ等間隔に複数設けられている。
A plurality of inner peripheral propulsion jacks 78 are provided at substantially equal intervals along the inner periphery of the
次に作用を述べる。 Next, the operation will be described.
図5に示すように、内周カッタ77と外周カッタ56の掘削面を合わせた状態から外周シールド51を掘進させる。このとき、外周推進ジャッキ72を伸張させ、既設セグメント19から反力を取りながら外周カッタ56を外周駆動モータ71で回転駆動させる。外周駆動モータ71の回転駆動力は、内歯歯車59を介して外周シャフト部58に伝達される。
As shown in FIG. 5, the
外周シャフト部58は、外周側シャフト支持部67に外周側を液密に接触させつつ内周側シャフト支持部68に内周側を液密に接触させて回転する。
The outer
外周カッタ面盤57は一方方向にのみ回転しながら土砂を掘削するため、揺動式のカッタのように往復作動切替点(カッタ停止点)でカッタビット88が土砂に瞬間的に食い込むことがなく、無理押しされることもなく、外周シールド51を円滑に効率よく掘進させることができる。
Since the outer
また、内周カッタ77を内胴部76よりも大径に形成し、外周カッタ56の掘削面積を最適化しているため、迅速に掘進することができる。
Further, since the inner
外周カッタ面盤57で掘削した土砂は、外周カッタ室60内に送られる。外周カッタ室60内には第1送泥管61から連続的に送泥されており、第1排泥管62から連続的に排泥されている。また、外周カッタ室60内の土砂は、外周カッタ56の回転を受けて外周カッタ室60内で流動しており、攪拌されながら速やかに第1排泥管62内に取り込まれる。
The earth and sand excavated by the outer
このとき、外周シャフト部58は外周カッタ室60と内周カッタ室83の間で回転するため、第1送泥管61や第1排泥管62が直接外周カッタ56に接触することはなく、外周カッタ56の回転を妨げたり、外周カッタ56との間で土砂漏れなどを発生させる心配がない。
At this time, since the outer
図8に示すように、外周シールド51が所定距離掘進されたら、外周シールド51の掘進を止め、内周シールド53を掘進させる。この間、上述の参考形態と同様に後胴部54の中でセグメント20を組み立てる。
As shown in FIG. 8, when the
外周シールド51を高速掘進させてセグメント組み付けスペースを形成したのち、セグメント20を組み立てながらそのセグメント組立時間内に高速掘進の難しい内周シールド53を掘進させるようにしたため、時間のかかるセグメント組立作業と内周シールド53の掘進作業とを並行に行うことができ、高速掘進を行うことができる。
After the
内周カッタ77で掘削した土砂は、スリット開閉装置82を通じて内周カッタ室83内に流入する。
The earth and sand excavated by the
内周カッタ室83には第2送泥管73から連続的に送泥されており、内周カッタ室83内の土砂は第2排泥管74から連続的に排泥されている。
The inner
内周シールド53が所定の前端位置まで掘進されたら、内周シールド53の掘進を止め、順次外周シールド51と内周シールド53を交互に掘進させながらトンネルを構築していく。
When the inner
トンネルを屈曲させる場合、中折れジャッキ70を伸張又は縮退させ、前胴部52の向きを変えつつ外周カッタ56に設けられたコピーカッタ89を地山に張り出して余掘りし、カーブ施工用のセグメント(図示せず)を順次組み立てていく。
When the tunnel is bent, the
このとき、内周壁65の径方向外方に中折れジャッキ70をラップさせて配置し、前胴部52を短く形成しているため、急曲線施工に容易に対応することができ、良好に姿勢制御することができる。
At this time, the folded
このように、外周シールド51を、前面に回転自在な外周カッタ56を有するものとしたため、揺動式の外周カッタよりも掘削効率を向上させることができる。
As described above, since the outer
また、内周壁65の径方向外方に中折れジャッキ70をラップして配置したため、シールド掘進機50の機長を短縮することができ、姿勢制御性を向上させることができる。
In addition, since the folded
そして、内周シールド53の内胴部76を、内周カッタ77より小径に形成したため、内周壁65とスキンプレート63の間のスペース69を広く形成することができ、比較的小径のシールド掘進機50であっても内周壁65の外側に中折れジャッキ70をラップして配置することができる。
Since the
また、内周壁65の外周側に、外周駆動モータ71と第1軸受け64とを配置したため、外周駆動モータ71と第1軸受け64とを内周壁65にラップさせて配置し、又は内周壁65の前方に配置することができ、内周壁65の位置で外周シールド51を屈曲させることができる。
Further, since the outer
そして、外周カッタ室60に第1送泥管61と第1排泥管62とをそれぞれ接続したため、外周カッタ56で掘削した土砂を良好に取り込んで排出することができる。
Since the
なお、上述の参考形態では内周壁65とスキンプレート63の間のスペース69に第2送泥管73と第2排泥管74を通すものとしたがこれに限るものではない。
In the above-described reference embodiment, the
例えば、図9及び図10に示すように、第2送泥管90と第2排泥管91を内胴部92内に通し、内胴部92の前端面93を貫通して内周カッタ室94内に接続するものとしてもよい。
For example, as shown in FIGS. 9 and 10, the second mud feeding pipe 90 and the second
攪拌板95の後方直近で送配泥することができ、内周カッタ室94内の土砂を効率よく処理することができる。 The mud can be sent and distributed immediately behind the stirring plate 95, and the earth and sand in the inner cutter chamber 94 can be treated efficiently.
また、上述の参考形態では外周シャフト部58に内歯歯車59を形成し、内歯歯車59に外周駆動モータ71の駆動歯車75を噛み合わせるものとしたが、これに限るものではなく、図11及び図12に示すように、外周シャフト部100の後端近傍に外歯歯車101を形成し、外歯歯車101に外周駆動モータ71の駆動歯車75を噛み合わせるものとしてもよい。
In the above-described reference embodiment, the
この場合、内周カッタ102と内胴部103の外径を揃えることができるが、内周壁104とスキンプレート105の間に中折れシールド106の配置スペースを確保するのが難しく、機長が長くなりやすいため、急曲線施工を行わない工事に用いるとよい。
In this case, the outer diameters of the inner
また、外周カッタ室60に第1送泥管61と第1排泥管62とをそれぞれ接続すると共に、内周カッタ室83に、第2送泥管73と第2排泥管74とをそれぞれ接続する泥水式シールド掘進機について述べたが、これに限るものではなく、外周カッタ室60にスクリューコンベヤを設けると共に内周カッタ室83にスクリューコンベヤを設けた土圧式シールド掘進機としてもよい。
Further, the
本発明の実施の形態について述べる。なお、上述の参考形態と同様の構成については説明を省略し、同符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure similar to the above-mentioned reference form, and the same code | symbol is attached | subjected.
図13に示すように、シールド掘進機112は、リング状の貫入フード111と、貫入フード111に設けられ、既設セグメント19から反力を取って貫入フード111を、少なくともセグメント20の一リング分掘進させるフード推進ジャッキ113と、貫入フード111の内周に進退自在に設けられた内周シールド116と、貫入フード111に設けられ、内周シールド116の掘進中にセグメント20を組み立てるエレクタ22とからなる。
As shown in FIG. 13, the
貫入フード111は、鋼材を円筒状に形成してなるものであり、フード推進ジャッキ113を伸張させることで地山に貫入されるようになっている。
The
内周シールド116は、回転駆動される内周カッタ115を有し、後述する内周推進ジャッキ114を介して貫入フード111に連結されている。
The inner
内周推進ジャッキ114は、貫入フード111内で内周シールド116を掘進させるためのものであり、フード推進ジャッキ113が伸張されたとき、伸張状態から縮退すると共に、貫入フード111が停止したとき、内周シールド116を貫入フード111の位置まで掘進させるようになっている。
The inner
このシールド掘進機112を掘進させる場合、まず、フード推進ジャッキ113を伸張させながら内周推進ジャッキ114を縮退させる。図14に示すように、貫入フード111は前方へ押し出され地山に差し込まれながら前進される。
When the
次に図15に示すように、貫入フード111の前進を止め、内周カッタ115を回転させながら内周推進ジャッキ114を伸張させて内周シールド116を掘進させる。この間に、上述の参考形態と同様にセグメント20を組み立てる。
Next, as shown in FIG. 15, the advancement of the
このように、貫入フード111を地山に押し込んで前進させるようにすると、前述の参考形態と同様に高速掘進を行うことができ、さらに、外周カッタ、外周カッタの軸受け及び駆動モータ等の装置を大幅に省くことができ、低コスト化を図ることができる。
In this way, when the
2 外周シールド
3 内周シールド
4 シールド掘進機
5 外周カッタ
6 前胴部
7 後胴部
18 中折れジャッキ
19 既設セグメント
20 セグメント
21 外周推進ジャッキ
22 エレクタ
28 内周推進ジャッキ
50 シールド掘進機
51 外周シールド
53 内周シールド
56 外周カッタ
60 外周カッタ室
61 第1送泥管(送泥管)
62 第1排泥管(排泥管)
64 第1軸受け(軸受け)
65 内周壁
70 中折れジャッキ
71 外周駆動モータ(駆動モータ)
76 内胴部(胴部)
77 内周カッタ
78 内周推進ジャッキ
111 貫入フード
112 シールド掘進機
113 フード推進ジャッキ
116 内周シールド
2
62 1st mud pipe (mud pipe)
64 1st bearing (bearing)
65 Inner
76 Inner trunk (torso)
77 Inner
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