JP5425855B2 - Muddy water type shield machine - Google Patents

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Description

本発明は、泥水式シールド掘進機に関し、特にカッターチャンバーに充填された泥水の圧力によって切羽面を安定させながらトンネルの掘進を行う泥水式シールド掘進機に関する。   The present invention relates to a muddy water shield machine, and more particularly to a muddy water shield machine that performs tunnel tunneling while stabilizing a face surface by the pressure of muddy water filled in a cutter chamber.

泥水式シールド掘進機は、掘進機本体の先端部に設けられて切羽面を掘削するカッターヘッドの後方に、隔壁によって仕切られたカッターチャンバーを形成すると共に、このカッターチャンバーに泥水を充填して、充填した泥水の圧力(泥水圧)によって切羽面を安定させながらトンネルの掘進を行うシールド掘進機であり、カッターチャンバーに充填した泥水を、泥水槽や泥水タンクとの間で循環させて、掘削土砂を泥水と共に泥水槽や泥水タンクに搬送することで、カッターヘッドによって掘削した掘削土砂をカッターチャンバーから排出しつつトンネルの掘進を行えるようになっている。   The muddy water shield machine forms a cutter chamber partitioned by a partition wall behind the cutter head that is provided at the tip of the machine body and excavates the face, and fills the cutter chamber with muddy water. This is a shield excavator that excavates the tunnel while stabilizing the face with the pressure of the muddy water (muddy water pressure). The muddy water filled in the cutter chamber is circulated between the muddy water tank and muddy water tank, and excavated soil Is transported together with muddy water to a muddy water tank or muddy water tank, so that the tunnel can be dug while discharging excavated earth and sand excavated by the cutter head from the cutter chamber.

また、泥水式シールド掘進機を改良したものとして、カッターチャンバーの後方にエアチャンバーを形成すると共に、カッターチャンバーとエアチャンバーとをこれらの下部において連通させることで、エアチャンバー内の泥水層の上方に空気層を形成した状態でトンネルの掘進を行うようにした、エアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機が開発されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   In addition, as an improvement of the muddy water shield machine, an air chamber is formed behind the cutter chamber, and the cutter chamber and the air chamber are communicated with each other at the lower part thereof, so that the muddy water layer in the air chamber is located above the muddy water layer. A muddy water type shield excavator equipped with an air chamber has been developed in which a tunnel is dug in a state where an air layer is formed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

このようなエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機では、例えばエアチャンバー内における泥水層と空気層との境界部分である泥水の液面の高さを、空気層の空気圧の制御と、カッターチャンバー及びエアチャンバーへの泥水の送泥や排泥の制御とによって、所定の高さとなるように設定した状態で、切羽面における地山側からの水圧の変化等による圧力変動を、エアチャンバー内の空気層を形成する空気の圧縮膨張性によって緩和しながら、トンネルの掘進を行えるようになっている。   In the muddy water type shield machine equipped with such an air chamber, for example, the height of the muddy water level, which is the boundary between the muddy water layer and the air layer in the air chamber, the air pressure of the air layer, the cutter chamber, Pressure fluctuations due to changes in water pressure from the ground surface on the face face are controlled by controlling the mud flow and mud discharge to the air chamber, and the air layer in the air chamber. The tunnel can be dug while being relaxed by the compressive and expansibility of air.

特開2003−120175号公報JP 2003-120175 A 特開2009−13702号公報JP 2009-13702 A

一方、泥水式シールド掘進機によって掘削される地山の土質は、トンネルの掘進に伴って変化するものであり、また特に、例えば大断面のトンネルの場合、地山の土質が断面方向に均質でない場合が多く、例えば均等係数の少ない砂層や、砂礫層や、岩盤層に遭遇したり、切羽面にこれらの層が含まれていると、泥水の噴発や放出等を原因として、逸水等によるトラブルが発生する場合がある。逸水等が生じた場合には、カッターチャンバー内の加圧された泥水が切羽面から地山側に抜けることで、カッターチャンバーやエアチャンバー内の圧力も急激に低下することになる。また、例えばカッターチャンバーから泥水を排泥する排泥管が閉塞したり、キャビテーションが発生すると、カッターチャンバーやエアチャンバー内の圧力が急激に上昇することになる。   On the other hand, the soil quality of the natural ground excavated by the muddy water shield excavator changes with the tunnel excavation. In particular, in the case of a tunnel with a large section, the soil texture of the natural ground is not homogeneous in the cross-sectional direction. In many cases, for example, when a sand layer, a gravel layer, or a bedrock layer with a low uniformity coefficient is encountered, or when these layers are included in the face, there is a loss of water due to the eruption or release of muddy water. May cause trouble. When water loss or the like occurs, the pressure in the cutter chamber or the air chamber is also rapidly lowered by the pressurized muddy water in the cutter chamber being removed from the face to the ground. Further, for example, when a mud pipe for draining muddy water from the cutter chamber is blocked or cavitation occurs, the pressure in the cutter chamber or the air chamber will rise rapidly.

ここで、切羽面における逸水や、排泥管の閉塞等が生じた場合に、これらを検知してカッターチャンバーやエアチャンバー内の圧力を早急に回復できれば、切羽面を安定させて引き続き掘進を行えるようになるものと考えられる。すなわち、例えば逸水による圧力の急激な低下が検知された際には、回復したカッターチャンバーやエアチャンバー内の圧力を介して、比重及び粘性が高くなるように調整された泥水に含まれる、例えばベントナイト成分によって、逸水が生じた部分の切羽面の地山にマッドケーキ(不透水層)を再度生成させることで、所望の大きさの泥水圧が再び得られるようにして、切羽面を安定させながら引き続き掘進を行えるようになるものと考えられる。   Here, if there is water loss on the face, clogging of the sludge pipe, etc., if these can be detected and the pressure in the cutter chamber or air chamber can be recovered quickly, the face will be stabilized and digging will continue. It will be possible to do it. That is, for example, when a sudden drop in pressure due to water loss is detected, it is included in the muddy water adjusted to increase the specific gravity and viscosity through the pressure in the recovered cutter chamber and air chamber, for example, Due to bentonite components, mud pressure (impervious layer) is generated again on the ground surface of the face where water loss has occurred, so that the mud pressure of the desired magnitude can be obtained again and the face is stabilized. It is thought that it will be possible to continue drilling while

一方、従来のエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機では、エアチャンバー内の空気層の空気圧を調整できるようにするために、エアチャンバーに空気を送る配管に接続して、アキュームレ−タやコンプレッサーが設けられており、また空気を送る配管には減圧弁や給気バルブが設けられているが、これらのコンプレッサーやアキュームレ−タでは、小規模な地山の崩壊等による地山側の圧力変動に対しては、エアチャンバー内の空気層に加圧空気を供給することによって、これらの圧力変動を吸収することが可能である一方で、空気層に供給可能な加圧空気の容量が限られているため、カッターチャンバーやエアチャンバーに逸水等による急激な圧力の低下が生じた場合には、特に例えば大断面のトンネルの場合、加圧空気の容量が不足して、カッターチャンバーやエアチャンバー内の圧力を早急に回復させることが難しい。また、従来のエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機では、排泥管の閉塞等による圧力の急激な上昇が検知された場合には、カッターチャンバーやエアチャンバー内の圧力を早急に回復させることは困難である。   On the other hand, in a mud shield shield machine equipped with a conventional air chamber, an accumulator or compressor is connected to a pipe that sends air to the air chamber so that the air pressure of the air layer in the air chamber can be adjusted. In addition, pressure reducing valves and air supply valves are installed in the pipes that send air, but these compressors and accumulators are used to prevent pressure fluctuations on the ground due to the collapse of small grounds. However, by supplying pressurized air to the air layer in the air chamber, it is possible to absorb these pressure fluctuations, while the capacity of the pressurized air that can be supplied to the air layer is limited. Therefore, when a sudden pressure drop due to water loss or the like occurs in the cutter chamber or air chamber, especially in the case of a tunnel with a large cross section, the volume of pressurized air is Added to, it is difficult to quickly recover the pressure of the cutter chamber and the air chamber. In addition, in a muddy water shield machine equipped with a conventional air chamber, if a sudden rise in pressure due to blockage of the mud pipe is detected, the pressure in the cutter chamber or air chamber can be quickly recovered. Have difficulty.

本発明は、トンネルの掘進中に切羽面における逸水や、排泥管の閉塞等によるカッターチャンバーやエアチャンバー内の急激な圧力の低下や上昇が生じた際に、これを検知して圧力を早急に回復させることで、泥水圧によって切羽面を安定させた状態に復帰させて、トンネルの掘進を引き続いて行えるようにすることのできるエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機を提供することを目的とする。   The present invention detects and detects pressure when a sudden drop or rise in the pressure in the cutter chamber or air chamber occurs due to water leakage on the face or clogging of the sludge pipe during tunnel excavation. The purpose is to provide a muddy water type shield excavator equipped with an air chamber that can restore the face face to a stable state by muddy water pressure and recover the tunnel surface continuously by recovering it quickly. And

本発明は、掘進機本体の先端部に設けられて切羽面を掘削するカッターヘッドと、該カッターヘッドの後方に配置されたカッター側隔壁によって仕切られて、該カッター側隔壁と前記カッターヘッドとの間に形成されたカッターチャンバーと、該カッターチャンバーの後方に配置された本体側隔壁によって仕切られて、該本体側隔壁と前記カッター側隔壁との間に形成されたエアチャンバーとを含んで構成され、前記カッターチャンバーに充填された泥水の圧力によって切羽面を安定させながらトンネルの掘進を行う泥水式シールド掘進機において、前記エアチャンバーと前記カッターチャンバーとは、前記カッター側隔壁の下部に設けられらた連通口を介して連通していることで、前記エアチャンバーの下部に泥水層が、上部に空気層が形成されており、切羽面における地山側の圧力変動を、前記エアチャンバー内の前記空気層の空気の圧縮膨張性によって緩和しながらトンネルの掘進を行えるようになっており、前記空気層に空気を圧送する給気配管と前記空気層から空気を排出する排気配管に、給気側エアーコントロールバルブと排気側エアーコントロールバルブが各々設けられていると共に、前記給気配管と接続して、圧縮空気を貯留する空気タンクが設けられており、前記給気側エアーコントロールバルブ及び前記排気側エアーコントロールバルブは、制御装置と接続していて、前記カッターチャンバー内の泥水圧及び/又は前記エアチャンバー内の前記空気層の空気圧の検出結果を受けて、これらのバルブの開き度が制御されるようになっており、前記給気側エアーコントロールバルブ及び前記排気側エアーコントロールバルブは、トンネルの掘進時においては開いた状態となっていて、前記空気タンクから空気を圧送し続けると共に、前記空気層から空気を排出し続けながら、前記空気層の空気圧が所定の圧力に保持されるように前記制御装置によって各バルブの開き度が制御されるようになっており、且つ前記カッターチャンバー内の泥水圧及び/又は前記エアチャンバー内の前記空気層の空気圧の急激な低下や上昇が検出された際に、前記空気層の空気圧が前記所定の圧力に復帰するように前記制御装置によって各バルブの開き度が制御されるようになっている泥水式シールド掘進機を提供することにより、上記目的を達成したものである。   The present invention is provided by a cutter head provided at the tip of the excavator main body for excavating the face, and a cutter-side partition disposed behind the cutter head, and the cutter-side partition and the cutter head A cutter chamber formed between the main body side partition wall and the cutter side partition wall, and is partitioned by a main body side partition wall disposed behind the cutter chamber. In the muddy water type shield excavator that excavates the tunnel while stabilizing the face by the pressure of the muddy water filled in the cutter chamber, the air chamber and the cutter chamber are provided below the partition wall on the cutter side. As a result, the muddy water layer is formed in the lower part of the air chamber and the air layer is formed in the upper part. The tunnel excavation can be carried out while mitigating the pressure fluctuation on the ground surface on the face surface by the compressibility of the air in the air layer in the air chamber, and the air is pumped to the air layer. The air supply pipe and the exhaust pipe that discharges air from the air layer are provided with an air supply side air control valve and an exhaust side air control valve, respectively, and are connected to the air supply pipe to store compressed air. An air tank is provided, and the air supply side air control valve and the exhaust side air control valve are connected to a control device, and the muddy water pressure in the cutter chamber and / or the air in the air chamber. The opening degree of these valves is controlled in response to the detection result of the air pressure of the layer, and the air supply side air compressor is controlled. The trawl valve and the exhaust side air control valve are in an open state during tunnel excavation, and continue to pump air from the air tank and continue to exhaust air from the air layer, The opening degree of each valve is controlled by the control device such that the air pressure of the cutter chamber is maintained at a predetermined pressure, and the muddy water pressure in the cutter chamber and / or the air layer in the air chamber A muddy water type in which the opening degree of each valve is controlled by the control device so that the air pressure of the air layer is restored to the predetermined pressure when a sudden drop or rise in the air pressure is detected. The above object is achieved by providing a shield machine.

そして、本発明の泥水式シールド掘進機は、前記空気タンクと貯留配管を介して接続して、圧縮空気を生成する空気圧縮機が設けられており、前記貯留配管に、貯留減圧調整バルブが設けられていることが好ましい。   And the muddy water type shield machine according to the present invention is provided with an air compressor that is connected to the air tank via a storage pipe to generate compressed air, and a storage pressure reducing adjustment valve is provided in the storage pipe. It is preferable that

また、本発明の泥水式シールド掘進機は、前記チャンバー内で保持される前記空気層の前記所定の圧力が、施工現場における地下水位に基づいて設定される管理圧力であることが好ましい。   In the mud shield shield machine of the present invention, it is preferable that the predetermined pressure of the air layer held in the chamber is a management pressure set based on a groundwater level at a construction site.

さらに、本発明の泥水式シールド掘進機は、前記空気タンクに貯留される圧縮空気の空気圧が、前記空気層の前記所定の圧力の2〜10倍の圧力であることが好ましい。   Furthermore, in the muddy water type shield machine according to the present invention, the air pressure of the compressed air stored in the air tank is preferably 2 to 10 times the predetermined pressure of the air layer.

さらにまた、本発明の泥水式シールド掘進機は、前記給気配管の前記給気側エアーコントロールバルブよりも下流側に、給気減圧調整バルブが設けられていることが好ましい。   Furthermore, in the muddy water type shield machine according to the present invention, it is preferable that a supply air pressure reducing adjustment valve is provided downstream of the supply air control valve of the supply pipe.

本発明のエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機によれば、トンネルの掘進中に切羽面における逸水や、排泥管の閉塞等によるカッターチャンバーやエアチャンバー内の急激な圧力の低下や上昇が生じた際に、これを検知して圧力を早急に回復させることで、泥水圧によって切羽面を安定させた状態に復帰させて、トンネルの掘進を引き続いて行えるようにすることができる。   According to the mud shield shield machine equipped with the air chamber of the present invention, sudden pressure drop or rise in the cutter chamber or the air chamber due to the water loss on the face and the clogging of the mud pipe while the tunnel is dug. When this occurs, it is detected and the pressure is quickly recovered, so that the face surface can be returned to a stable state by the muddy water pressure and the tunnel can be continuously dug.

本発明の好ましい一実施形態に係る泥水式シールド掘進機の構成を説明する略示縦断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view illustrating a configuration of a muddy water shield machine according to a preferred embodiment of the present invention. 図1のA−Aに沿った断面図である。It is sectional drawing along AA of FIG.

図1に示す本発明の好ましい一実施形態に係る泥水式シールド掘進機10は、例えば地下水が存在する地盤に、例えばトンネルの断面の直径が6〜20m程度の大きさの、道路や地下鉄用のトンネルを構築する工事において、周囲の地盤に影響を与えることなく、泥水の圧力(泥水圧)によって切羽面20を安定させながらトンネルを掘進してゆくためのシールド掘進機として採用されたものである。また、本実施形態の泥水式シールド掘進機10は、切羽面20を掘削するカッターヘッド12の後方に形成されたカッターチャンバー13の後方に、さらにエアチャンバー14を備えることで、切羽面20における地山側の圧力変動を、エアチャンバー14に形成された空気層15の空気の圧縮膨張性によって緩和しながら、トンネルの掘進を行えるようにする機能を備えると共に、トンネルの掘進中に切羽面における逸水や、排泥管34の閉塞等が生じてカッターチャンバー13やエアチャンバー14内の圧力が急激に低下したり上昇した際に、低下したり上昇したカッターチャンバー13やエアチャンバー14内の圧力を早急に元の圧力に回復させることで、泥水圧によって切羽面20を安定させた状態に容易に復帰できるようにする機能を備えている。   A muddy-water shield machine 10 according to a preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is for roads and subways, for example, on the ground where groundwater exists, for example, the diameter of the tunnel cross section is about 6 to 20 m. In the construction of the tunnel, it was adopted as a shield machine for digging the tunnel while stabilizing the face 20 by mud pressure (muddy water pressure) without affecting the surrounding ground. . Further, the muddy water type shield machine 10 of the present embodiment is further provided with an air chamber 14 behind the cutter chamber 13 formed behind the cutter head 12 excavating the face 20, so that the ground on the face 20 It has a function of enabling tunnel excavation while mitigating the pressure fluctuation on the mountain side by the compressibility of the air in the air layer 15 formed in the air chamber 14, and the water loss on the face during the tunnel excavation. When the pressure in the cutter chamber 13 or the air chamber 14 suddenly drops or rises due to the clogging of the mud pipe 34 or the like, the pressure in the cutter chamber 13 or the air chamber 14 that has fallen or rises immediately. A machine that makes it possible to easily return the face 20 to a stable state by muddy water pressure by restoring the pressure to the original pressure. It is equipped with a.

すなわち、本実施形態の泥水式シールド掘進機10は、掘進機本体11の先端部に設けられて切羽面を掘削するカッターヘッド12と、カッターヘッド12の後方に配置されたカッター側隔壁16によって仕切られて、カッター側隔壁16とカッターヘッド12との間に形成されたカッターチャンバー13と、カッターチャンバー13の後方に配置された本体側隔壁17によって仕切られて、本体側隔壁17とカッター側隔壁16との間に形成されたエアチャンバー14とを含んで構成され、カッターチャンバー12に充填された泥水21の圧力によって切羽面20を安定させながらトンネルの掘進を行うシールド掘進機において、エアチャンバー14とカッターチャンバー13とは、カッター側隔壁16の下部に設けられらた連通口18を介して連通していることで、エアチャンバー14の下部に泥水層19が、上部に空気層15が形成されており、切羽面20における地山側の圧力変動を、エアチャンバー14内の空気層15の空気の圧縮膨張性によって緩和しながらトンネルの掘進を行えるようになっている。   That is, the muddy water type shield machine 10 of the present embodiment is partitioned by a cutter head 12 provided at the tip of the machine 11 and excavating the face surface, and a cutter-side partition wall 16 disposed behind the cutter head 12. The main body side partition wall 17 and the cutter side partition wall 16 are partitioned by a cutter chamber 13 formed between the cutter side partition wall 16 and the cutter head 12 and a main body side partition wall 17 disposed behind the cutter chamber 13. In the shield machine that digs the tunnel while stabilizing the face surface 20 by the pressure of the muddy water 21 filled in the cutter chamber 12, the air chamber 14 The cutter chamber 13 is a communication port 18 provided in the lower part of the cutter side partition wall 16. As a result, the muddy water layer 19 is formed in the lower part of the air chamber 14 and the air layer 15 is formed in the upper part, and the pressure fluctuation on the ground surface side in the face 20 is caused by the air layer 15 in the air chamber 14. The tunnel can be dug while being relaxed by the compressibility of air.

そして、空気層15に空気を圧送する給気配管24と空気層15から空気を排出する排気配管35に、給気側エアーコントロールバルブ26,26aと排気側エアーコントロールバルブ38a,38bが各々設けられていると共に、給気配管24と接続して、圧縮空気を貯留する空気タンク22が設けられており、給気側エアーコントロールバルブ26,26a及び排気側エアーコントロールバルブ38a,38bは、制御装置(図示せず)と接続していて、カッターチャンバー13内の泥水圧を検出する泥水圧検出器50やエアチャンバー14内の空気層15の空気圧を検出するチャンバー内空気圧検出器27による、カッターチャンバー13内の泥水圧及び/又はエアチャンバー14内の空気層15の空気圧の検出結果を受けて、これらのバルブ26,26a,38a,38bの開き度が制御されるようになっている。給気側エアーコントロールバルブ26,26a及び排気側エアーコントロールバルブ38a,38bは、トンネルの掘進時においては開いた状態となっていて、空気タンク22から空気を圧送し続けると共に、空気層15から空気を排出し続けながら、空気層15の空気圧が所定の圧力に保持されるように制御装置によって各バルブ26,26a,38a,38bの開き度が制御されるようになっており、且つカッターチャンバー13内の泥水圧及び/又はエアチャンバー14内の空気層15の空気圧の急激な低下や上昇が検出された際に、空気の排出量よりも空気の圧送量を増やしたり、空気の排出量よりも空気の圧送量を少なくして、空気層15の空気圧が所定の圧力に復帰するように制御装置によって各バルブ26,26a,38a,38bの開き度が制御されるようになっている。   The supply side air control valves 26 and 26a and the exhaust side air control valves 38a and 38b are respectively provided in the supply pipe 24 for pumping air to the air layer 15 and the exhaust pipe 35 for discharging air from the air layer 15. In addition, an air tank 22 for storing compressed air is provided in connection with the air supply pipe 24. The air supply side air control valves 26 and 26a and the exhaust side air control valves 38a and 38b are provided with a control device ( The cutter chamber 13 includes a muddy water pressure detector 50 that detects the muddy water pressure in the cutter chamber 13 and a chamber air pressure detector 27 that detects the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14. In response to detection results of the muddy water pressure and / or the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14, Valve 26, 26a, 38a, opening degree of 38b is adapted to be controlled. The supply-side air control valves 26 and 26a and the exhaust-side air control valves 38a and 38b are in an open state when the tunnel is being dug, and continue to pump air from the air tank 22 and air from the air layer 15. The degree of opening of the valves 26, 26a, 38a, 38b is controlled by the control device so that the air pressure of the air layer 15 is maintained at a predetermined pressure while the air is being discharged, and the cutter chamber 13 When a sudden drop or rise in the air pressure of the muddy water pressure and / or the air layer 15 in the air chamber 14 is detected, the air pumping amount is increased more than the air discharging amount, or the air discharging amount is exceeded. Each valve 26, 26a, 38a, etc. is controlled by the control device so that the air pumping amount is reduced and the air pressure of the air layer 15 returns to a predetermined pressure. Opening degree of 8b is adapted to be controlled.

また、本実施形態では、空気タンク22と貯留配管28を介して接続して、圧縮空気を生成する空気圧縮機23が設けられており、貯留配管28に、貯留減圧調整バルブ29が設けられている。   Further, in the present embodiment, an air compressor 23 that is connected to the air tank 22 via the storage pipe 28 and generates compressed air is provided, and a storage decompression adjustment valve 29 is provided in the storage pipe 28. Yes.

本実施形態では、泥水式シールド掘進機10の掘進機本体11は、従来のエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機の掘進機本体と略同様の構成を備えている。すなわち、掘進機本体11は、筒状(円筒状)に形成された外殻体30と、掘進機本体11の先端部に配設されると共に、公知のカッター回転駆動機構(図示せず)によって回転制御されて切羽面を掘削するカッターヘッド12と、カッターヘッド12から掘進方向と反対方向に離間して外殻体30の内部に形成されたカッター側隔壁16と、カッター側隔壁16から掘進方向と反対方向に離間して外殻体30の内部に形成された本体側隔壁17とを有している。   In this embodiment, the excavator main body 11 of the muddy water shield machine 10 has a configuration substantially similar to that of the conventional muddy water shield machine equipped with an air chamber. That is, the excavator main body 11 is disposed at the outer shell 30 formed in a cylindrical shape (cylindrical shape) and the distal end portion of the excavator main body 11, and by a known cutter rotation drive mechanism (not shown). The cutter head 12 that is rotated and excavates the face, the cutter-side partition wall 16 formed in the outer shell 30 so as to be separated from the cutter head 12 in the direction opposite to the digging direction, and the digging direction from the cutter-side partition wall 16 The main body side partition wall 17 is formed in the outer shell 30 so as to be spaced apart in the opposite direction.

カッター側隔壁16は、外殻体30の内部を掘進方向の前後に仕切るように形成された円板状の仕切板からなる。カッター側隔壁16の後方に配置される本体側隔壁17は、図2にも示すように、中央部分が円形に切り抜かれると共に、下端部分が弓形形状に切り欠かれた、略円環ドーナ板形状の仕切板からなる。本体側隔壁17の円形に切り抜かれた中央部分には、円筒形状の内筒体31が内側に嵌め込まれている。内筒体31は、カッター側隔壁16の背面まで延設してこれに密着した状態で、本体側隔壁17に一体として接合されている。本体側隔壁17の弓形形状に切り欠かれた下端部分には、カッターチャンバー13側に傾斜する平坦な底部をエアチャンバー14に形成する、底板32が設けられている。底板32は、カッター側隔壁16の背面まで延設してこれに密着した状態で、本体側隔壁17に一体として接合されている。   The cutter-side partition wall 16 is composed of a disk-shaped partition plate formed so as to partition the inside of the outer shell body 30 in the front and rear direction in the digging direction. As shown in FIG. 2, the main body-side partition wall 17 disposed behind the cutter-side partition wall 16 has a substantially annular donor plate shape with a central portion cut out in a circular shape and a lower end portion cut out in an arcuate shape. It consists of a partition plate. A cylindrical inner cylinder 31 is fitted inside the central portion of the main body-side partition wall 17 cut into a circle. The inner cylinder 31 is joined to the main body-side partition wall 17 in a state of extending to the back surface of the cutter-side partition wall 16 and being in close contact therewith. A bottom plate 32 is provided at the lower end portion of the main body-side partition wall 17 that is notched in an arcuate shape. The bottom plate 32 forms a flat bottom portion inclined toward the cutter chamber 13 in the air chamber 14. The bottom plate 32 extends to the back surface of the cutter side partition wall 16 and is in close contact with the main body side partition wall 17 while being in close contact therewith.

これらによって、カッター側隔壁16と本体側隔壁17の間には、従来のエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機と同様に、下端部分が切り欠かれた略円環ドーナ形状のエアチャンバー14が形成される。また、エアチャンバー14は、底部を覆う底板32の直上部分において、カッター側隔壁16の下部に開口形成された連通口18を介して、カッターチャンバー13と連通している。これによって、カッターチャンバー13からエアチャンバー14に泥水が送り込まれて、空気層15の下方の略下半部分に、泥水層19が形成されるようになっている。さらに、エアチャンバー14を径方向に区画してこれの中央部分に設けられた内筒体31の内側には、従来のエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機と同様に、ギヤやモータ等を備える公知のカッター回転駆動機構(図示せず)が設けられている。   As a result, between the cutter side partition wall 16 and the main body side partition wall 17, a substantially annular donor-shaped air chamber 14 with a lower end portion cut out is formed, similar to the conventional muddy shield shield machine having an air chamber. Is done. The air chamber 14 communicates with the cutter chamber 13 through a communication port 18 formed in the lower portion of the cutter-side partition wall 16 at a portion directly above the bottom plate 32 that covers the bottom. Thus, muddy water is sent from the cutter chamber 13 to the air chamber 14, and a muddy water layer 19 is formed in a substantially lower half portion below the air layer 15. Further, the inner chamber 31 provided in the central portion of the air chamber 14 in the radial direction is provided with gears, motors, and the like, similar to the muddy water shield machine equipped with the conventional air chamber. A known cutter rotation drive mechanism (not shown) is provided.

また、本実施形態では、泥水式シールド掘進機10の掘進機本体11に、カッターチャンバー13に泥水を送泥する送泥管33と、カッターチャンバー13から泥水を掘削土砂と共に排出する排泥管34とを備える。   Moreover, in this embodiment, the mud pipe 33 which sends mud to the cutter chamber 13 in the excavator main body 11 of the mud type shield machine 10 and the mud pipe 34 which discharges mud together with excavated soil from the cutter chamber 13. With.

送泥管33は、本体側隔壁17及びカッター側隔壁16の上部において、本体側隔壁17の後方からこれらを貫通して、カッターチャンバー13の上部に先端開口が開口するように取り付けられている。送泥管33は、送泥ポンプ(図示せず)を駆動することで、例えば立坑やトンネルの内部に設置した泥水槽や泥水タンク(図示せず)から、カッターチャンバー13に向けて泥水を送泥できるようになっている。   The mud pipe 33 is attached to the upper part of the main body side partition wall 17 and the cutter side partition wall 16 so as to pass through these from the rear side of the main body side partition wall 17 so that the tip opening is opened at the upper part of the cutter chamber 13. The mud feeding pipe 33 feeds mud water toward the cutter chamber 13 by driving a mud feeding pump (not shown), for example, from a mud tank or mud tank (not shown) installed in a shaft or tunnel. Mud can be used.

排泥管34は、底板32によって仕切られたエアチャンバー14の底部の下方において、カッター側隔壁16を貫通して、カッターチャンバー13の下部に後端開口が開口するように取り付けられている。排泥管34は、排泥ポンプ(図示せず)を駆動することで、例えば立坑やトンネルの内部に設置した泥水槽や泥水タンク(図示せず)に向けて、掘削土砂が混ざった泥水を、カッターチャンバー13から排出できるようになっている。   The mud discharge pipe 34 is attached below the bottom of the air chamber 14 partitioned by the bottom plate 32 so as to penetrate the cutter side partition wall 16 and open at the bottom of the cutter chamber 13 at the rear end. The drainage pipe 34 drives a drainage pump (not shown), for example, for mud tanks and mud tanks (not shown) installed in shafts or tunnels to mix mud mixed with excavated soil. It can be discharged from the cutter chamber 13.

そして、送泥管33を介してカッターチャンバー13に泥水を送泥し、排泥管34を介してカッターチャンバー13から泥水を掘削土砂と共に排泥して、泥水槽や泥水タンク(図示すせ)との間で泥水をを循環させさながら、切羽面20をカッターヘッド12によって掘削しつつトンネルの掘進が行われるようになっている。送泥ポンプや排泥ポンプは、従来のエアチャンバーを備える泥水式シールド掘進機と同様に、これらによる送泥量や排泥量を制御する公知の制御装置(図示せず)と接続されており、例えばカッターチャンバー13に設けられた泥水圧検出器50による検出結果に基づいて、カッターチャンバー13内の泥水圧が所定の値となるように、送泥量や排泥量を制御できるようになっている。   Then, mud is sent to the cutter chamber 13 through the mud pipe 33, and the mud is discharged from the cutter chamber 13 together with the excavated soil through the mud pipe 34, and then a mud tank or mud tank (shown). The tunnel is dug while the face 20 is excavated by the cutter head 12 while mud is circulated between them. The mud pump and the mud pump are connected to a known control device (not shown) for controlling the amount of mud and the amount of mud discharged in the same manner as the conventional mud shield shield machine equipped with an air chamber. For example, based on the detection result by the muddy water pressure detector 50 provided in the cutter chamber 13, the amount of mud and the amount of muddy water can be controlled so that the muddy water pressure in the cutter chamber 13 becomes a predetermined value. ing.

また、本実施形態では、エアチャンバー14を形成する本体側隔壁17の上部に、当該本体側隔壁17からカッター側隔壁側16に張り出して、液面計設置室40が、その底面部に形成された計測開口41を泥水層19の液面の直上部分に配置して設けられており、液面計設置室40には、計測開口41との間の中空計測路を密閉可能に開閉するボールバルブ等からなるバルブ機構43を介在させて、エアチャンバー14内の泥水層19の液面19aからの反射波を検出して泥水層19の水位を計測する液面計44が、着脱可能に取り付けられている。液面計44は、送泥管33を介した送泥量や排泥管34を介した排泥量を制御する公知の制御装置(図示せず)と接続されており、液面計44によって計測された泥水層19の液面19aの水位の計測結果に基づいて、エアチャンバー14内の泥水層19の水位が所定の水位となるように、送泥量や排泥量を制御できるようになっている。   Further, in the present embodiment, a liquid level gauge installation chamber 40 is formed on the bottom of the main body side partition wall 17 forming the air chamber 14 so as to project from the main body side partition wall 17 to the cutter side partition wall side 16. The measurement opening 41 is disposed in the portion directly above the liquid level of the muddy water layer 19, and a ball valve that opens and closes the hollow measurement path between the measurement opening 41 and the measurement opening 41 in a liquid level gauge installation chamber 40. A liquid level gauge 44 for detecting the reflected wave from the liquid surface 19a of the muddy water layer 19 in the air chamber 14 and measuring the water level of the muddy water layer 19 is detachably attached via a valve mechanism 43 composed of, for example. ing. The liquid level gauge 44 is connected to a known control device (not shown) that controls the amount of mud fed through the mud pipe 33 and the amount of mud discharged through the mud pipe 34. Based on the measurement result of the water level of the liquid level 19a of the measured mud layer 19, the amount of mud and the amount of mud discharged can be controlled so that the level of the mud layer 19 in the air chamber 14 becomes a predetermined level. It has become.

さらに、本実施形態では、泥水式シールド掘進機10の掘進機本体11には、エアチャンバー14内の空気層15に空気を圧送する給気配管24と、空気層15から空気を排出する排気配管35が、本体側隔壁17の上部において当該本体側隔壁17を貫通して設けられている。給気配管24には、空気タンク22と、空気圧縮機23と、給気減圧調整バルブ25と、給気側エアーコントロールバルブ26とが接続している。   Further, in the present embodiment, the excavator body 11 of the muddy water type shield excavator 10 includes an air supply pipe 24 that pumps air to the air layer 15 in the air chamber 14 and an exhaust pipe that discharges air from the air layer 15. 35 is provided in the upper part of the main body side partition wall 17 so as to penetrate the main body side partition wall 17. An air tank 22, an air compressor 23, an air supply decompression adjustment valve 25, and an air supply side air control valve 26 are connected to the air supply pipe 24.

空気タンク22としては、例えば0.1〜1MPa程度の圧縮空気を貯留することが可能な、圧気工法等の各種の工事に用いる、例えば1000〜6000L程度の容量を備える公知の空気タンクを用いることができる。空気タンク22には、エアー送圧検出器22aが設けられている。   As the air tank 22, for example, a known air tank having a capacity of about 1000 to 6000 L, which is used for various works such as a pressurized air construction method capable of storing compressed air of about 0.1 to 1 MPa, for example, is used. Can do. The air tank 22 is provided with an air pressure detector 22a.

ここで、空気タンク22に貯留される圧縮空気の圧力は、好ましくは施工現場における地下水位に基づいて設定される管理圧力を、トンネルの掘進時にエアチャンバー14内で保持されるべき空気層15の所定の圧力として、当該所定の圧力の2〜10倍の圧力であることが好ましく、5〜10倍の圧力であることがさらに好ましい。空気タンク22に貯留される圧縮空気の圧力が高すぎると、例えばカッターチャンバー13やエアチャンバー14内の圧力の急激な低下が検知された場合において、給気側エアーコントロールバルブ26,26aの開き度を大きくすることで空気タンク22から空気層15に圧縮空気を必要量増加して圧送した後に、給気側エアーコントロールバルブ26,26aの開き度を絞って圧縮空気の圧送量を元の状態に戻す際に、給気側エアーコントロールバルブ26,26aの開き度が絞られてゆく間に過度の圧縮空気が空気層15に圧送されてしまうことで、カッターチャンバー13やエアチャンバー14内の圧力が必要以上に高くなる現象であるリバウンドが、過度に大きくなるといった不利益が生じることになる。空気タンク22に貯留される圧縮空気の圧力が低すぎると、低下したカッターチャンバー13やエアチャンバー14内の圧力を早急に回復させるのに必要な、十分な量の圧縮空気を、空気層15に圧送するのが難くなるといった不利益が生じることになる。   Here, the pressure of the compressed air stored in the air tank 22 is preferably a management pressure set based on the groundwater level at the construction site, and the pressure of the air layer 15 to be held in the air chamber 14 during tunnel excavation. The predetermined pressure is preferably 2 to 10 times the predetermined pressure, and more preferably 5 to 10 times the pressure. If the pressure of the compressed air stored in the air tank 22 is too high, for example, when a sudden drop in pressure in the cutter chamber 13 or the air chamber 14 is detected, the degree of opening of the air supply side air control valves 26 and 26a is detected. After increasing the required amount of compressed air from the air tank 22 to the air layer 15 by increasing the pressure, the opening degree of the air supply side air control valves 26, 26a is narrowed to return the compressed air pressure to the original state. When returning, excessive compressed air is pumped to the air layer 15 while the opening degree of the air supply side air control valves 26 and 26a is being reduced, so that the pressure in the cutter chamber 13 and the air chamber 14 is increased. There is a disadvantage that rebound, which is a phenomenon that becomes higher than necessary, becomes excessively large. If the pressure of the compressed air stored in the air tank 22 is too low, a sufficient amount of compressed air necessary to quickly recover the reduced pressure in the cutter chamber 13 and the air chamber 14 is supplied to the air layer 15. There is a disadvantage that it becomes difficult to pump.

圧縮空気を生成する空気圧縮機23としては、例えば0.1〜1MPa程度の圧縮空気を生成することが可能な、公知の各種の圧縮空気生成機を用いることができる。   As the air compressor 23 that generates compressed air, for example, various known compressed air generators that can generate compressed air of about 0.1 to 1 MPa can be used.

本実施形態では、圧送配管24は、これの上流側において枝分かれした、2本の分岐給気配管24a,24bを介して空気タンク22と接続しており、第1分岐給気配管24aには、手動ゲートバルブ36、給気減圧調整バルブ25、給気側エアーコントロールバルブ26、及び逆止弁37が、空気タンク22側からこれらの順番で設けられている。すなわち、本実施形態では、給気配管24の上流側部分を構成する第1分岐給気配管24aにおける、給気側エアーコントロールバルブ26よりも下流側に、給気減圧調整バルブ25が設けられている。   In the present embodiment, the pressure feed pipe 24 is connected to the air tank 22 via two branch air supply pipes 24a and 24b branched on the upstream side thereof, and the first branch air supply pipe 24a includes: A manual gate valve 36, an air supply pressure reducing adjustment valve 25, an air supply side air control valve 26, and a check valve 37 are provided in this order from the air tank 22 side. In other words, in the present embodiment, the supply air pressure reducing adjustment valve 25 is provided on the downstream side of the supply air control valve 26 in the first branch supply air pipe 24a constituting the upstream side portion of the supply air pipe 24. Yes.

ここで、手動ゲートバルブ36は、例えば泥水式シールド掘進機10を構成する機器が故障したり、給気側エアーコントロールバルブ26が故障した際に、第1分岐給気配管24aを介した空気の圧送を遮断するために設けられている。給気減圧調整バルブ25は、不必要に高圧な圧縮空気が、第1分岐給気配管24aを介してエアチャンバー14内の空気層15に圧送されないようにするために設けられている。給気側エアーコントロールバルブ26は、通常のトンネルの掘進時には、エアチャンバー14内の空気層15の空気圧が所定の圧力に保持されるように、空気タンク22から第1分岐給気配管24aを介して所望の量の圧縮空気が空気層15に圧送されるように調整すると共に、カッターチャンバー13内の泥水圧やエアチャンバー14内の空気層15の空気圧の急激な低下や上昇が検知された際には、空気層15の空気圧が所定の圧力に早急に回復されるように、空気タンク22から第1分岐給気配管24aを介して空気層15に圧送される圧縮空気の圧送量を調整するために設けられている。   Here, the manual gate valve 36 is used for, for example, when the equipment constituting the muddy water shield machine 10 breaks down or the air supply side air control valve 26 breaks down, the air through the first branch air supply pipe 24a. It is provided to block pumping. The air supply decompression adjustment valve 25 is provided in order to prevent unnecessary high-pressure compressed air from being pumped to the air layer 15 in the air chamber 14 via the first branch air supply pipe 24a. The air supply side air control valve 26 is connected from the air tank 22 via the first branch air supply pipe 24a so that the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14 is maintained at a predetermined pressure during normal tunnel excavation. And adjusting so that a desired amount of compressed air is pumped to the air layer 15, and when a sudden drop or rise in the muddy water pressure in the cutter chamber 13 or the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14 is detected. In order to quickly recover the air pressure of the air layer 15 to a predetermined pressure, the amount of compressed air pumped from the air tank 22 to the air layer 15 via the first branch air supply pipe 24a is adjusted. It is provided for.

第2分岐給気配管24bには、第2手動ゲートバルブ36a、第2給気側エアーコントロールバルブ26a、及び第2逆止弁37aが、空気タンク22側からこれらの順番で設けられている。ここで、第2手動ゲートバルブ36aは、例えば泥水式シールド掘進機10を構成する機器が故障したり、第2給気側エアーコントロールバルブ26aが故障した際に、第2分岐給気配管24bを介した空気の圧送を遮断するために設けられている。第2給気側エアーコントロールバルブ26aは、通常のトンネルの掘進時には、エアチャンバー14内の空気層15の空気圧が所定の圧力に保持されるように、空気タンク22から第2分岐給気配管24bを介して所望の量の圧縮空気が空気層15に圧送されるように調整すると共に、カッターチャンバー13内の泥水圧やエアチャンバー14内の空気層15の空気圧の急激な低下や上昇が検知された際には、空気層15の空気圧が所定の圧力に早急に回復されるように、空気タンク22から第2分岐給気配管24bを介して空気層15に圧送される圧縮空気の圧送量を調整するために設けられている。   In the second branch air supply pipe 24b, a second manual gate valve 36a, a second air supply side air control valve 26a, and a second check valve 37a are provided in this order from the air tank 22 side. Here, the second manual gate valve 36a is provided with the second branch air supply pipe 24b when, for example, a device constituting the muddy water type shield machine 10 breaks down or the second air supply side air control valve 26a breaks down. It is provided in order to cut off the air pumping. The second air supply side air control valve 26a is connected to the second branch air supply pipe 24b from the air tank 22 so that the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14 is maintained at a predetermined pressure during normal tunnel excavation. Is adjusted so that a desired amount of compressed air is pumped to the air layer 15, and a sudden drop or rise in the muddy water pressure in the cutter chamber 13 or the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14 is detected. In this case, the amount of compressed air pumped from the air tank 22 to the air layer 15 via the second branch air supply pipe 24b is adjusted so that the air pressure of the air layer 15 is quickly recovered to a predetermined pressure. Provided to adjust.

また、本実施形態では、空気圧縮機23と空気タンク24とを連通する貯留配管28には、第3手動ゲートバルブ36b、及び貯留減圧調整バルブ29が、空気圧縮機23側からこれらの順番で設けられている。ここで、第3手動ゲートバルブ36bは、例えば泥水式シールド掘進機10を構成する機器が故障したり、貯留減圧調整バルブ29が故障した際に、貯留配管28を介した圧縮空気の圧送を遮断するために設けられている。貯留減圧調整バルブ29は、空気圧縮機23によって生成された不必要に高圧な圧縮空気が、貯留配管28を介して空気タンク24に貯留されないようにするために設けられている。   In the present embodiment, the storage pipe 28 that connects the air compressor 23 and the air tank 24 includes a third manual gate valve 36b and a storage pressure reducing adjustment valve 29 in this order from the air compressor 23 side. Is provided. Here, the third manual gate valve 36b blocks, for example, the pumping of compressed air through the storage pipe 28 when a device constituting the muddy water shield machine 10 fails or when the storage decompression adjustment valve 29 fails. Is provided to do. The storage decompression adjustment valve 29 is provided to prevent the unnecessary high pressure compressed air generated by the air compressor 23 from being stored in the air tank 24 via the storage pipe 28.

さらに、本実施形態では、本体側隔壁17の上部に設けられた排気配管35は、これの下流側において枝分かれした、2本の分岐排気配管35a,35bを備えており、各分岐排気配管35a,35bには、排気側エアーコントロールバルブ38a,38b、及び逆止弁39a,39bが各々設けられている。   Furthermore, in this embodiment, the exhaust pipe 35 provided in the upper part of the main body side partition wall 17 includes two branch exhaust pipes 35a and 35b branched on the downstream side thereof, and each branch exhaust pipe 35a, 35b is provided with exhaust side air control valves 38a, 38b and check valves 39a, 39b, respectively.

ここで、排気側エアーコントロールバルブ38a,38bは、通常のトンネルの掘進時には、エアチャンバー14内の空気層15の空気圧が所定の圧力に保持されるように、給気側エアーコントロールバルブ26や第2給気側エアーコントロールバルブ26aと連動して、空気層15から分岐排気配管35a,35bを介して所望の量の空気が各々排出されるように調整すると共に、カッターチャンバー13内の泥水圧やエアチャンバー14内の空気層15の空気圧の急激な低下や上昇が検知された際には、給気側エアーコントロールバルブ26や第2給気側エアーコントロールバルブ26aと連動して、空気層15の空気圧が所定の圧力に早急に回復されるように、空気層15から分岐排気配管35a,35bを介して所望の量の空気が各々排出されるように調整するために設けられている。   Here, the exhaust-side air control valves 38a and 38b are arranged so that the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14 is maintained at a predetermined pressure during normal tunnel tunneling. 2 In conjunction with the air supply side air control valve 26a, the air layer 15 is adjusted so that a desired amount of air is discharged through the branch exhaust pipes 35a and 35b, and the muddy water pressure in the cutter chamber 13 When a sudden drop or rise in the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14 is detected, the air layer 15 is linked with the air supply side air control valve 26 or the second air supply side air control valve 26a. A desired amount of air is supplied from the air layer 15 through the branch exhaust pipes 35a and 35b so that the air pressure is quickly recovered to a predetermined pressure. It is provided for adjusting to be discharged.

さらにまた、本実施形態では、本体側隔壁17の上部には、エアチャンバー14の空気層15に臨んでチャンバー内空気圧検出器27が設けられており、このチャンバー内空気圧検出器27によって検出された空気層15の圧力の検出結果は、給気側エアーコントロールバルブ26,26aや排気側エアーコントロールバルブ38a,38bと接続していて、これらのバルブ26,26a,38a,38bの開き度を調整することによりエアチャンバー14内の圧力を制御する、公知の制御装置(図示せず)に送ることができるようになっている。   Furthermore, in the present embodiment, a chamber air pressure detector 27 is provided at the upper part of the main body side partition wall 17 so as to face the air layer 15 of the air chamber 14, and is detected by the chamber air pressure detector 27. The detection result of the pressure of the air layer 15 is connected to the air supply side air control valves 26, 26a and the exhaust side air control valves 38a, 38b, and the opening degree of these valves 26, 26a, 38a, 38b is adjusted. Thus, it can be sent to a known control device (not shown) that controls the pressure in the air chamber 14.

なお、本実施形態では、上述の空気タンク22に設けられたエアー送圧検出器22aや、第1分岐給気配管24aに設けられた給気減圧調整バルブ25、給気側エアーコントロールバルブ26及び逆止弁37や、第2分岐給気配管24bに設けられた第2給気側エアーコントロールバルブ26a及び第2逆止弁37aや、貯留配管28に設けられた貯留減圧調整バルブ29や、排気配管35の分岐排気配管35a,35bに設けられた排気側エアーコントロールバルブ38a,38b及び逆止弁39a,39b等は、上述のカッターチャンバー13に設けられた泥水圧検出器50や、送泥管33に設けられた送泥ポンプ、排泥管34に設けられた排泥ポンプ等と共に、カッターチャンバー13内やエアチャンバー14内の圧力を制御する上述の制御装置と接続している。これらの機器は、泥水圧検出器50やチャンバー内空気圧検出器27によって検出された、カッターチャンバー13内の泥水圧や空気層15の空気圧の検出結果を受けて、圧縮空気が空気タンク22から空気層15に所定の圧力及び流量で圧送されるように、またエアチャンバー14の空気層15の空気圧が所定の圧力となるように、制御装置を介して自動又は手動によって制御できるようになっている。   In the present embodiment, the air supply pressure detector 22a provided in the air tank 22 described above, the supply air pressure reduction adjustment valve 25 provided in the first branch supply air pipe 24a, the supply air control valve 26, and Check valve 37, second air supply side air control valve 26a and second check valve 37a provided in the second branch air supply pipe 24b, storage decompression adjustment valve 29 provided in the storage pipe 28, exhaust gas Exhaust air control valves 38a, 38b and check valves 39a, 39b, etc. provided in the branch exhaust pipes 35a, 35b of the pipe 35 are a mud pressure detector 50 provided in the cutter chamber 13 and a mud feed pipe. In addition to the mud pump provided in 33, the mud pump provided in the mud pipe 34, and the like, the pressure in the cutter chamber 13 and the air chamber 14 is controlled. It is connected to the control unit. These devices receive the detection result of the muddy water pressure in the cutter chamber 13 and the air pressure of the air layer 15 detected by the muddy water pressure detector 50 and the in-chamber air pressure detector 27, and compressed air is supplied from the air tank 22 to the air. It can be controlled automatically or manually through a control device so that the air is fed to the layer 15 at a predetermined pressure and flow rate, and the air pressure of the air layer 15 in the air chamber 14 is a predetermined pressure. .

そして、上述の構成を備える本実施形態の泥水式シールド掘進機10によれば、例えば切羽面20に逸水等が生じていない、小規模な地山の崩壊等による地山側の小さな圧力変動を伴う通常のトンネルの掘進時においては、給気側エアーコントロールバルブ26,26a及び排気側エアーコントロールバルブ38a,38bを、これらのバルブ26,26a,38a,38bの開き度を調整して開いた状態としたまま、空気タンク22から空気を圧送し続けると共に、空気層15から空気を排出し続けながら、空気層15の空気圧を所定の圧力に保持して、切羽面20における地山側の圧力変動を、エアチャンバー14に形成された空気層15の空気の圧縮膨張性によって緩和しつつトンネルの掘進を行う。   And according to the muddy water type shield excavator 10 of the present embodiment having the above-described configuration, for example, there is no water flow on the face 20 and small pressure fluctuation on the ground due to the collapse of a small ground During normal tunnel excavation, the air supply side air control valves 26 and 26a and the exhaust side air control valves 38a and 38b are opened by adjusting the degree of opening of these valves 26, 26a, 38a and 38b. The air pressure of the air layer 15 is maintained at a predetermined pressure while continuing to pump air from the air tank 22 and continuously discharging air from the air layer 15, and the pressure fluctuation on the ground surface in the face 20 is reduced. The tunnel is dug while being relaxed by the compressibility of the air in the air layer 15 formed in the air chamber 14.

一方、切羽面20の逸水や、排泥管34の閉塞が生じたりして、泥水圧検出器50やチャンバー内圧力検出器27によってカッターチャンバー13内やエアチャンバー14内における泥水圧や空気圧の急激な低下や上昇が検知されたら、例えば給気側エアーコントロールバルブ26,26aの開き度を制御して、空気タンク22から空気層15に圧送される空気の量を増加したり減少したりすると共に、排気側エアーコントロールバルブ38a,38bの開き度を制御して、空気層15から排出される空気の量を減少させたり増加させることによって、急激に低下したり上昇した空気層15の空気圧を、所定の圧力となるように早急に復帰させることが可能になる。   On the other hand, due to the water flow on the face 20 or the clogging of the mud discharge pipe 34, the mud pressure or air pressure in the cutter chamber 13 or the air chamber 14 is detected by the mud pressure detector 50 or the chamber pressure detector 27. If a sudden drop or rise is detected, for example, the degree of opening of the air supply side air control valves 26, 26a is controlled to increase or decrease the amount of air pumped from the air tank 22 to the air layer 15. At the same time, by controlling the opening degree of the exhaust side air control valves 38a and 38b to reduce or increase the amount of air exhausted from the air layer 15, the air pressure of the air layer 15 that has suddenly decreased or increased is controlled. It is possible to quickly return to a predetermined pressure.

ここで、本実施形態では、給気側エアーコントロールバルブ26,26a及び排気側エアーコントロールバルブ38a,38bは、トンネルの掘進時においては開いた状態となっていて、常時、空気層15に空気を圧送すると共に空気層15から空気を排気して、空気層15の空気圧が所定の圧力に保持されるよう制御されているので、カッターチャンバー13内やエアチャンバー14内における泥水圧や空気圧の急激な低下や上昇が検知された際には、これらのバルブ26,26a,38a,38bの開き度を調整する制御によって、空気層15に滞留する空気の量を増やしたり減少させたりすることで、空気層15の空気圧を即座に回復することが可能になる。これによって、エアチャンバー14内における空気圧の急激な低下が検知されてからバルブを開いたり閉じたりするものと比較して、バルブの開閉時の時間遅れを減少させて、よりスムーズに且つ早急に、空気層15の空気圧が所定の圧力となるように回復させることが可能になる。   Here, in the present embodiment, the air supply side air control valves 26 and 26a and the exhaust side air control valves 38a and 38b are in an open state when the tunnel is dug, and air is always supplied to the air layer 15. Since air pressure is exhausted and air is exhausted from the air layer 15 so that the air pressure of the air layer 15 is maintained at a predetermined pressure, the muddy water pressure and air pressure in the cutter chamber 13 and the air chamber 14 are rapidly increased. When a drop or rise is detected, the amount of air staying in the air layer 15 is increased or decreased by controlling the degree of opening of these valves 26, 26a, 38a, 38b. The air pressure of the layer 15 can be restored immediately. This reduces the time delay when opening and closing the valve compared to opening and closing the valve after a sudden drop in air pressure in the air chamber 14 is detected, making it smoother and faster. It is possible to restore the air pressure of the air layer 15 to a predetermined pressure.

また、本実施形態では、エアチャンバー14内の空気層15と給気配管24を介して接続して、圧縮空気を貯留する空気タンク22が設けられており、この空気タンク22には、好ましくは圧縮空気を生成する空気圧縮機23から送られる相当の量の圧縮空気を常時貯留しておくことができるので、エアチャンバー14内の空気層15の空気圧が所定の圧力に保持されるように空気層15に圧縮空気を圧送し続けたり、空気層15の空気圧の急激な低下が検出された際には圧縮空気の圧送量を増やすのに十分な量の圧縮空気を確保して、空気層15の空気圧が所定の圧力となるように、容易に保持させたり回復させたりすることが可能になる。   In the present embodiment, an air tank 22 is provided that is connected to the air layer 15 in the air chamber 14 via an air supply pipe 24 and stores compressed air. Since a considerable amount of compressed air sent from the air compressor 23 that generates compressed air can be always stored, the air pressure in the air layer 15 in the air chamber 14 is maintained at a predetermined pressure. When the compressed air continues to be pumped to the layer 15 or when a sudden drop in the air pressure of the air layer 15 is detected, a sufficient amount of compressed air is secured to increase the pumped amount of the compressed air. It is possible to easily hold or restore the air pressure so that the air pressure becomes a predetermined pressure.

これらによって、本実施形態のエアチャンバー14を備える泥水式シールド掘進機10によれば、トンネルの掘進中に切羽面における逸水や、排泥管の閉塞等によるカッターチャンバー13やエアチャンバー14内の急激な圧力の低下や上昇が生じた際に、これを検知して圧力を早急に回復させることで、泥水圧によって切羽面を安定させた状態に復帰させて、トンネルの掘進を引き続いて行えるようにすることが可能になる。   By these, according to the muddy water type shield machine 10 having the air chamber 14 of the present embodiment, the inside of the cutter chamber 13 and the air chamber 14 due to water leakage on the face surface, blockage of the mud pipe, etc. during tunnel excavation. When a sudden pressure drop or rise occurs, this can be detected and recovered quickly so that the face can be stabilized by mud pressure and the tunnel can continue to be dug. It becomes possible to.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、圧送配管は、これの上流側において枝分かれした2本の分岐給気配管を備えている必要は必ずしも無く、一本の圧送配管によって空気層と空気タンクとが接続していても良い。排気配管は、これの下流側において枝分かれした2本の分岐排気配管を備えて備えている必要は必ずしも無く、一本の排気配管によって空気層から空気を排出するようにしても良い。また、給気配管の給気側エアーコントロールバルブよりも下流側に、給気減圧調整バルブを設ける必要は必ずしも無い。さらに、エアチャンバー内の水位の変動も考慮して制御することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the pressure feeding pipe does not necessarily have to include two branch air supply pipes branched on the upstream side thereof, and the air layer and the air tank may be connected by one pressure feeding pipe. The exhaust pipe is not necessarily provided with two branch exhaust pipes branched on the downstream side thereof, and air may be exhausted from the air layer through one exhaust pipe. In addition, it is not always necessary to provide the supply air pressure reducing adjustment valve on the downstream side of the supply air control valve of the supply piping. Furthermore, it can be controlled in consideration of fluctuations in the water level in the air chamber.

10 泥水式シールド掘進機
11 掘進機本体
12 カッターヘッド
13 カッターチャンバー
14 エアチャンバー
15 空気層
16 カッター側隔壁
17 本体側隔壁
18 連通口
19 泥水層
20 切羽面
21 泥水
22 空気タンク
23 空気圧縮機
24 給気配管
24a 第1分岐給気配管
24b 第2分岐給気配管
25 給気減圧調整バルブ
26,26a 給気側エアーコントロールバルブ
27 チャンバー空気圧検出器
28 貯留配管
29 貯留減圧調整バルブ
33 送泥管
34 排泥管
35 排気配管
35a,35b 分岐排気配管
38a,38b 排気側エアーコントロールバルブ
40 液面計設置室
43 バルブ機構
44 液面計
50 泥水圧検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Muddy water type shield machine 11 Engraver machine body 12 Cutter head 13 Cutter chamber 14 Air chamber 15 Air layer 16 Cutter side partition wall 17 Body side partition wall 18 Communication port 19 Muddy water layer 20 Face face 21 Muddy water 22 Air tank 23 Air compressor 24 Supply Air pipe 24a First branch air supply pipe 24b Second branch air supply pipe 25 Supply air pressure reduction adjustment valve 26, 26a Supply air control valve 27 Chamber air pressure detector 28 Storage pipe 29 Storage pressure reduction adjustment valve 33 Mud pipe 34 Exhaust Mud pipe 35 Exhaust piping 35a, 35b Branch exhaust piping 38a, 38b Exhaust air control valve 40 Level gauge installation chamber 43 Valve mechanism 44 Level gauge 50 Mud pressure detector

Claims (5)

掘進機本体の先端部に設けられて切羽面を掘削するカッターヘッドと、該カッターヘッドの後方に配置されたカッター側隔壁によって仕切られて、該カッター側隔壁と前記ッターヘッドとの間に形成されたカッターチャンバーと、該カッターチャンバーの後方に配置された本体側隔壁によって仕切られて、該本体側隔壁と前記カッター側隔壁との間に形成されたエアチャンバーとを含んで構成され、前記カッターチャンバーに充填された泥水の圧力によって切羽面を安定させながらトンネルの掘進を行う泥水式シールド掘進機において、
前記エアチャンバーと前記カッターチャンバーとは、前記カッター側隔壁の下部に設けられた連通口を介して連通していることで、前記エアチャンバーの下部に泥水層が、上部に空気層が形成されており、切羽面における地山側の圧力変動を、前記エアチャンバー内の前記空気層の空気の圧縮膨張性によって緩和しながらトンネルの掘進を行えるようになっており、
前記空気層に空気を圧送する給気配管と前記空気層から空気を排出する排気配管に、給気側エアーコントロールバルブと排気側エアーコントロールバルブが各々設けられていると共に、前記給気配管と接続して、圧縮空気を貯留する空気タンクが設けられており、
前記給気側エアーコントロールバルブ及び前記排気側エアーコントロールバルブは、制御装置と接続していて、前記カッターチャンバー内の泥水圧及び/又は前記エアチャンバー内の前記空気層の空気圧の検出結果を受けて、これらのバルブの開き度が制御されるようになっており、
前記給気側エアーコントロールバルブ及び前記排気側エアーコントロールバルブは、トンネルの掘進時においては開いた状態となっていて、前記空気タンクから空気を圧送し続けると共に、前記空気層から空気を排出し続けながら、前記空気層の空気圧が所定の圧力に保持されるように前記制御装置によって各バルブの開き度が制御されるようになっており、且つ前記カッターチャンバー内の泥水圧及び/又は前記エアチャンバー内の前記空気層の空気圧の急激な低下や上昇が検出された際に、前記空気層の空気圧が前記所定の圧力に復帰するように前記制御装置によって各バルブの開き度が制御されるようになっている泥水式シールド掘進機。
A cutter head provided at the tip of the excavator main body for excavating the face, and partitioned by a cutter-side partition disposed behind the cutter head, and formed between the cutter-side partition and the utter head. The cutter chamber and the air chamber formed between the main body-side partition wall and the cutter-side partition wall are partitioned by a main body-side partition wall disposed behind the cutter chamber. In a muddy water type shield excavator that tunnels while stabilizing the face by the pressure of the filled muddy water,
The air chamber and the cutter chamber communicate with each other through a communication port provided in the lower part of the cutter-side partition wall so that a muddy water layer is formed in the lower part of the air chamber and an air layer is formed in the upper part. In addition, tunnel excavation can be performed while mitigating pressure fluctuation on the ground surface on the face surface by compressive expansion of air in the air layer in the air chamber,
An air supply pipe that pumps air to the air layer and an exhaust pipe that discharges air from the air layer are each provided with an air supply side air control valve and an exhaust side air control valve, and are connected to the air supply pipe. And an air tank for storing compressed air is provided,
The supply side air control valve and the exhaust side air control valve are connected to a control device, and receive the detection result of the muddy water pressure in the cutter chamber and / or the air pressure of the air layer in the air chamber. , The degree of opening of these valves is controlled,
The air supply side air control valve and the air supply side air control valve are in an open state during tunnel excavation, and continue to pump air from the air tank and continue to discharge air from the air layer. However, the opening degree of each valve is controlled by the control device so that the air pressure of the air layer is maintained at a predetermined pressure, and the muddy water pressure in the cutter chamber and / or the air chamber The degree of opening of each valve is controlled by the control device so that the air pressure of the air layer returns to the predetermined pressure when a sudden drop or rise in the air pressure of the air layer is detected. A muddy water shield machine.
前記空気タンクと貯留配管を介して接続して、圧縮空気を生成する空気圧縮機が設けられており、前記貯留配管に、貯留減圧調整バルブが設けられている請求項1記載の泥水式シールド掘進機。 The muddy water type shield digging according to claim 1, wherein an air compressor is provided that is connected to the air tank via a storage pipe to generate compressed air, and a storage decompression adjustment valve is provided in the storage pipe. Machine. 前記チャンバー内で保持される前記空気層の前記所定の圧力が、施工現場における地下水位に基づいて設定される管理圧力である請求項1又は2記載の泥水式シールド掘進機。 The muddy water type shield machine according to claim 1 or 2, wherein the predetermined pressure of the air layer held in the chamber is a management pressure set based on a groundwater level at a construction site. 前記空気タンクに貯留される圧縮空気の空気圧が、前記空気層の前記所定の圧力の2〜10倍の圧力である請求項3記載の泥水式シールド掘進機。 The muddy water shield machine according to claim 3, wherein the air pressure of the compressed air stored in the air tank is 2 to 10 times the predetermined pressure of the air layer. 前記給気配管の前記給気側エアーコントロールバルブよりも下流側に、給気減圧調整バルブが設けられている請求項1〜4のいずれか1項記載の泥水式シールド掘進機。 The muddy water type shield machine according to any one of claims 1 to 4, wherein a supply air pressure reducing adjustment valve is provided downstream of the supply air control valve of the supply pipe.
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