JP5475521B2 - トンネル掘削機 - Google Patents

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本発明は、組立・解体が繰返し容易なカッタヘッドを備えたトンネル掘削機に関する。
一般に、シールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に円盤形状をなす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一方、掘削機本体の後部には掘削機本体を前進させる多数のシールドジャッキが装着されると共に、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、駆動装置により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、カッタヘッドに取り付けられた多数のカッタビットが前方の地盤(切羽)を掘削し、トンネルを形成することができる。
このようなシールド掘削機を用いて所定の工事区間にトンネルを構築する場合、この工事区間に発進立坑と到達立坑を予め掘削しておき、発進立坑内にシールド掘削機を搬入し、この発進立坑内で掘削反力確保した状態で、発進口から地山へ貫入し所定のルートに沿って掘削を行う。そして、シールド掘削機が到達立坑まで掘進すると、予め形成された到達口よりシールド掘削機を到達立坑内に引き出す。このようにして所定の位置にトンネルを構築する。
ところで、到達立坑内に引き出されたシールド掘削機は、解体されて一部が地上に回収される一方、残りはトンネルの構造体として地中に埋設される。即ち、シールド掘削機は、まず、カッタヘッドがガス切断機により小さく分断されてクレーンにより到達立坑を通して地上に引き上げられる。次に、カッタヘッドの駆動装置が同様にガス切断機により小さく分断され、クレーンにより到達立坑を通して地上に引き上げられる。最後に、シールドジャッキやエレクタ装置、排土装置(送泥管、排泥管、アジテータ、スクリューコンベヤ等)などが掘削機本体から取り外されてクレーンにより地上に引き上げられる。そして、残った掘削機本体がトンネル構造体の一部として既設セグメントに連結して埋設される。尚、分断されて地上に引き上げられたカッタヘッドやその駆動装置などはスクラップ処理される。
特開2002−206391号公報
近年、トンネル掘削機を構成する構造物を回収して再利用を可能としたトンネル掘削機が特許文献1等で提案されている。即ち、地球環境の面から考えると、トンネル掘削機のスクラップ処理による産業廃棄物の増加は好ましくないのである。また、トンネル掘削機の製造コストの面でも、一工区の掘削工事だけでのスクラップ処理は非効率的であり、再利用が望まれている。
しかしながら、図4Bに示すように、従来のカッタヘッド100は、カッタヘッド中心部101と周方向に等分割された4つのカッタヘッド外周部102a〜102dとで構成され、発進又は到達立坑103内における組立又は解体(回収のため)の際には、例えばカッタヘッド外周部102b(及び102d)をクレーンにより垂直移動に加えて水平移動を交えて動作させていたため(図中矢印参照)、組立又は解体に要する時間が長くなると共に発進又は到達立坑103の径D2が長径化するので、施工期間及び施工費の増大を招来するという問題点があった。
また、泥土圧式シールド掘削機等にあっては、カッタヘッド中心部101とカッタヘッド外周部102a〜102dとの分割面間におけるコピーカッタや加泥ラインの配管接続や配管分離が必要となり、これが組立又は解体に要する時間を長くする一因となっていると共に作業者の負担にもなっていた。
そこで、本発明は組立又は解体が繰返し容易なカッタヘッドを備え、施工期間及び施工費の削減が図れるトンネル掘削機を提供することを目的とする。
斯かる目標を達成するための本発明に係るトンネル掘削機は、
筒状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能なカッタヘッドを備えたトンネル掘削機において、
前記カッタヘッドは、前記掘削機本体の中心に位置する回転中心筒部を有して、当該回転中心筒部を回転中心として回転し、
前記カッタヘッドを層状に複数ブロックに分割形成し、
前記複数ブロック中の2つの中央ブロックに少なくともコピーカッタ及び加泥ラインを集約し、
上段の前記中央ブロックは、前記回転中心筒部をそのまま残して分割され、
下段の前記中央ブロックは、前記回転中心筒部の下半部を受ける受け部を有する
ことを特徴とする。
本発明に係るトンネル掘削機によれば、最小限の径D1を有する発進又は到達立坑内でカッタヘッドを繰返し容易に組立又は解体することができ、施工期間及び施工費の削減が図れる。また、複数ブロック中の中央ブロックに少なくともコピーカッタ及び加泥ラインを集約することで、泥土圧式シールド掘削機等におけるコピーカッタ及び加泥ラインの現地での配管接続や配管分離が容易に行える。
本発明の一実施例を示す泥土圧式シールド掘削機の正面図である。 分割ラインの変形例を示すカッタヘッドの概略正面図である。 泥土圧式シールド掘削機の側断面図である。 図1のA部詳細図である。 カッタヘッドの組立・解体方法の模式図である。 従来のカッタヘッドの組立・解体方法の模式図である。
以下、本発明に係るトンネル掘削機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
図1Aは本発明の一実施例を示す泥土圧式シールド掘削機の正面図、図1Bは分割ラインの変形例を示すカッタヘッドの概略正面図、図2は泥土圧式シールド掘削機の側断面図、図3は図1のA部詳細図、図4Aはカッタヘッドの組立・解体方法の模式図である。
本実施例で説明するトンネル掘削機は、掘削土砂をチャンバに充満させ、チャンバ内を所定の圧力に維持しながら排土することで、切羽の安定化を図りながらトンネルを構築する泥土圧式シールド掘削機である。
図1A及び図2に示すように、筒状をなす掘削機本体10の前部に設けられた隔壁(バルクヘッド)11には軸受を介して回転リング12が回転可能に支持され、この回転リング12の前部から延出された複数本(図示例では6本)の中間ビーム13の先端部にカッタヘッド14が着脱可能に装着される。
カッタヘッド14は、前記中間ビーム13の取付け部15を備えた中心リング部16と、この中心リング部16の外周側に位置する外周リング部17とで構成されると共に、これらには回転中心筒部18から放射状に延出された6本の主カッタスポーク19a〜19fが固定される。また、各主カッタスポーク19a〜19f間に位置して中心リング部16と外周リング部17との間には6本の副カッタスポーク20a〜20fが架設される。
前記主,副カッタスポーク19a〜19f,20a〜20fには図示しない多数のカッタビット21(図2参照)が装着されると共に、前記回転中心筒部18にはフィッシュテールカッタ22が装着される。また、3本の主カッタスポーク19c,19e,19fには径方向へ油圧ジャッキ23により伸縮(出没)可能にコピーカッタ24が装着される。さらに、1本の主カッタスポーク19bにはレスキュービット25が装着される。
また、2本の主カッタスポーク19b,19cと1本の副カッタスポーク20eには加泥ラインにおける加泥剤注入口26が開口形成される。尚、図1A中27は攪拌棒で、28は攪拌翼であり、29は作業用扉である。
一方、前記隔壁11には、カッタヘッド駆動手段としてのカッタ旋回モータ30が複数個取り付けられ、これらのカッタ旋回モータ30の駆動ギア31が前記回転リング12のリングギア32に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ30を稼働して駆動ギア31を回転駆動すると、その出力がリングギア32及び回転リング12から中間ビーム13へと伝達されてカッタヘッド14が回転される。また、隔壁11の中央部には、ロータリジョイント33が組み付けられ、このロータリジョイント33を介して回転中心筒部18より前記コピーカッタ24の油圧ジャッキ23等に対し図示しない油圧源からの圧油の給,排が行われると共に、加泥ラインにおける加泥剤注入口26に対し図示しない加泥剤供給源から加泥剤が供給されるようになっている。
前記掘削機本体1の内部にはスクリューコンベヤ50が配設され、カッタヘッド14で掘削された土砂をトンネルの後方へ排出可能になっている。即ち、スクリューコンベヤ50の前端部(取出口)が隔壁11の下部を貫通して前記カッタヘッド14と隔壁11とで画成されたチャンバ室51に開口すると共に、後下部に設けた排出口(ジャッキ52駆動のゲート53で開閉される)がトンネル内の長手方向に配設された図示しないベルトコンベア上に対向するのである。このスクリューコンベヤ50は、後上がりに傾斜して配置された円筒管50aの内部に、駆動モータ50bによって回転可能にスクリュー翼50cが装着されてなる。
前記掘削機本体10の内周部には、覆工部材としてトンネルの内周面に構築された(組み立てられた)既設のセグメントSに対し伸縮し得る推進ジャッキ34が円周方向へ所定間隔離間して複数本配設される。また、掘削機本体10の後端部は、テールシール35を介して前記既設セグメントSの外周に嵌合している。また、掘削機本体10の後部には前記セグメントSを組み立てるエレクタ36と後方張出台37が組み付けられ、この後方張出台37上に組み立てたセグメントSの真円保持を行うセグメントアジャスタ38が装備される。
そして、本実施例では、前記カッタヘッド14が、図1Aの分割ラインL1〜L3に沿って、層状に4つのブロックB1〜B4に分割形成される。尚、図1A中上から2段目のブロックB2においては、回転中心筒部18をそのまま残して分割されている。従って、図1A中上から3段目のブロックB3には前記回転中心筒部18の下半部を受ける円弧状の受け部44が形成される。
また、前記4つのブロックB1〜B4中の中央ブロックである2段目と3段目のブロックB2,B3にコピーカッタ24、レスキュービット25及び加泥ラインが集約される。詳細には、2段目のブロックB2における主カッタスポーク19bにレスキュービット25が装備されると共に加泥ラインの加泥剤注入口26が開口形成され、また、主カッタスポーク19fにコピーカッタ24が装備される。一方、3段目のブロックB3における主カッタスポーク19cにコピーカッタ24が装備されると共に加泥ラインの加泥剤注入口26が開口形成され、また、主カッタスポーク19eにコピーカッタ24が装備され、さらには、副カッタスポーク20eに加泥ラインの加泥剤注入口26が開口形成される。
尚、各分割ラインL1〜L3における各部材の接合面間においては、例えば図3に示すように、分断された一方の主カッタスポーク部分19d−1と他方の主カッタスポーク部分19d−2にそれぞれ連結用治具41a,41bが固設され、カッタヘッド14の組立の際には、分断された一方の主カッタスポーク部分19d−1と他方の主カッタスポーク部分19d−2との溶接に先立って連結用治具41a,41b同士をボルト42a及びナット42bで結合し、この状態下で分断された一方の主カッタスポーク部分19d−1と他方の主カッタスポーク部分19d−2との溶接が行われる。即ち、連結用治具41a,41b同士の連結状態下で各分割ラインL1〜L3における各部材の接合面間の溶接が行なわれるのである。カッタヘッド14の組立終了後は連結用治具41a,41bはガス切断機等で切断除去される。図3中40a,40bは座屈防止用の補強板である。
このように構成されるため、泥土圧式シールド掘削機による掘削にあたっては、先ず、全ての推進ジャッキ34が縮んだ初期位置(図2の状態)で、カッタ旋回モータ30を稼働させてカッタヘッド14を回転させる。
次に、前記状態から全て又は任意の推進ジャッキ34を伸ばして掘削機本体10を1ストローク推進(前進)させる。この際、推進反力は既設セグメントSで受ける。そして、この推進により、カッタヘッド14に装着された多数のカッタビット21等が前方の地盤を掘削する。掘削された土砂はチャンバ室51からスクリューコンベヤ50等によって外部に排出される。
次に、カッタヘッド14の旋回を止めた状態で、推進ジャッキ34を部分的に順次縮めてエレクタ36及びセグメントアジャスタ38によりセグメントSを組み立てると共にその真円保持を行う。
以降、前述した工程を繰り返して、所定長さのトンネルを掘削・形成していく。
そして、本実施例では、前記カッタヘッド14が層状に4つのブロックB1〜B4に分割形成されている。
従って、図4Aに示すように、発進又は到達立坑43内でカッタヘッド14を組立又は解体する際には、層状に4つに分割されたブロックB1〜B4を水平な状態で下から順次積み上げて組み立てる一方、水平な状態で上から順次引き上げて解体することにより、最小限の径D1(D1<D2)を有する発進又は到達立坑43内でカッタヘッド14を繰返し容易に組立又は解体することができ、施工期間及び施工費の削減が図れる。
また、前記4つのブロックB1〜B4中の中央ブロックである2段目と3段目のブロックB2,B3にコピーカッタ24、レスキュービット25及び加泥ラインが集約されるので、泥土圧式シールド掘削機等におけるコピーカッタ24、レスキュービット25及び加泥ラインの現地での配管接続や配管分離が容易に行える。即ち、図示例では2段目のブロックB2においては、主カッタスポーク19a,19bの加泥剤注入口26と主カッタスポーク19fのコピーカッタ24に対する現地での配管接続や配管分離を行う必要はなく、3段目のブロックB3における主カッタスポーク19c及び副カッタスポーク20eの加泥剤注入口26と主カッタスポーク19c,19eのコピーカッタ24に対する現地での配管接続や配管分離を行えば良いのである。
また、ブロックB1〜B4は層状に分割されるので、陸上輸送に適した大きさに分割でき、従来のように円状及び円弧状に分割される場合(図4B参照)に比べて輸送が容易である。
尚、図1Bは、層状に4つのブロックB1〜B4に分割形成する分割ラインL1〜L3の内、1段目のブロックB1と2段目のブロックB2との分割ラインL1と3段目のブロックB3と4段目のブロックB4との分割ラインL3の変形例を示したものである。即ち、副カッタスポーク20a,20c,20d,20fを、主カッタスポーク19a,19dと同様に、スポーク軸線と直交する方向に分割するようにしたのである。
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、カッタヘッドの分割されるブロックの数や形状の変更等各種変更が可能であることはいうまでもない。
本発明に係るトンネル掘削機は泥土圧式シールド掘削機に限らず、泥水式シールド掘削機、機械式シールド掘削機やトンネルボーリングマシーン(TBM)等にも適用することができる。
10 掘削機本体
11 隔壁
12 回転リング
13 中間ビーム
14 カッタヘッド
16 中心リング部
17 外周リング部
18 回転中心筒部
19a〜19f 主カッタスポーク
20a〜20f 副カッタスポーク
21 カッタビット
22 フィッシュテールカッタ
23 油圧ジャッキ
24 コピーカッタ
25 レスキュービット
26 加泥剤注入口
29 作業用扉
30 カッタ旋回モータ
33 ロータリジョイント
34 推進ジャッキ
36 エレクタ
38 セグメントアジャスタ
41a,41b 連結用治具
42a ボルト
42b ナット
44 受け部
50 スクリューコンベヤ
51 チャンバ室
S セグメント
B1〜B4 ブロック
L1〜L3 分割ライン

Claims (1)

  1. 筒状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能なカッタヘッドを備えたトンネル掘削機において、
    前記カッタヘッドは、前記掘削機本体の中心に位置する回転中心筒部を有して、当該回転中心筒部を回転中心として回転し、
    前記カッタヘッドを層状に複数ブロックに分割形成し、
    前記複数ブロック中の2つの中央ブロックに少なくともコピーカッタ及び加泥ラインを集約し、
    上段の前記中央ブロックは、前記回転中心筒部をそのまま残して分割され、
    下段の前記中央ブロックは、前記回転中心筒部の下半部を受ける受け部を有する
    ことを特徴とするトンネル掘削機。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5444309B2 (ja) * 2011-11-10 2014-03-19 サン・シールド株式会社 掘進機、並びに掘進機の分解および回収方法
JP6238297B2 (ja) * 2013-11-29 2017-11-29 三井住友建設株式会社 シールド機の組み立て方法、及びシールド機の組み立て装置
KR101434168B1 (ko) 2014-02-27 2014-08-27 주식회사 동아지질 터널 공사용 커터 헤드의 조립을 위한 부속 장치 및 그 부속 장치를 이용한 조립 방법
CN108798688B (zh) * 2018-06-01 2019-10-18 中国科学院武汉岩土力学研究所 实现卡机脱困的组合式tbm及卡机脱困掘进方法
CN110671121A (zh) * 2019-09-23 2020-01-10 中铁工程服务有限公司 盾构机的拆卸结构、拆卸方法和修复方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002206391A (ja) * 2001-01-10 2002-07-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd トンネル掘削機及びトンネル掘削機の回収方法
JP3836686B2 (ja) * 2001-04-26 2006-10-25 進和技術開発株式会社 分割回収ができる推進掘削装置
JP2003269079A (ja) * 2002-03-15 2003-09-25 Daiho Constr Co Ltd トンネルの構築方法
JP4599530B2 (ja) * 2005-10-05 2010-12-15 ジャパントンネルシステムズ株式会社 掘進機の分割構造及び掘進機の引戻し方法
JP4445540B2 (ja) * 2007-10-15 2010-04-07 大豊建設株式会社 アプロ−チ兼道路トンネル用シールドおよびアプローチトンネル、道路トンネルの築造方法

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