JP6124283B2 - Tunnel excavator - Google Patents
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Description
本発明は、地盤にトンネルを掘削するトンネル掘削機に関するものである。 The present invention relates to a tunnel excavator that excavates a tunnel in the ground.
トンネル掘削機は、鋼製の筒体または枠体を地中に押し込みながら地盤にトンネルを構築する機器であり、その主なものに、シールドマシンやトンネルボーリングマシン(Tunnel Boring Machines:以下、TBMと略す)等がある。 A tunnel excavator is a device that constructs a tunnel in the ground while pushing a steel cylinder or frame into the ground. The main equipment is a shield machine or a tunnel boring machine (hereinafter referred to as “TBM”). For example).
シールドマシンは、主に都市部の地下鉄や下水道の形成に使用される等、比較的軟弱な地質に対する掘削に使用されている。一方、TBMは、主に山岳部の鉄道や発電用導水路の形成に使用される等、比較的硬い地質に対する掘削に使用されており、他の工法に比べて掘削速度が速いという利点を有していることから、トンネルを造るのに速度が求められる場合に使用されている。 Shield machines are mainly used for excavation for relatively soft geology, such as in the formation of urban subways and sewers. On the other hand, TBM is used for excavation of relatively hard geology, such as mainly used for the formation of mountain railways and power transmission channels, and has the advantage of faster excavation speed than other construction methods. Therefore, it is used when speed is required to build a tunnel.
いずれの場合もトンネル掘削機を構成する筒体または枠体の進行方向の先端に、その筒体または枠体の周方向に沿って回転するカッタヘッドが設置されている。このカッタヘッドの前面内には、ローラカッタやローラビット等のような複数の掘削ビットが規則的に並んで配置されている。トンネルの掘削時には、カッタヘッドの前面の掘削ビットを切羽(掘削面)に押し付けながらカッタヘッドを回転させることにより岩盤等を掘削するようになっている(例えば特許文献1〜4参照)。 In any case, a cutter head that rotates along the circumferential direction of the cylinder or the frame is installed at the tip of the cylinder or the frame that constitutes the tunnel excavator. In the front surface of the cutter head, a plurality of excavation bits such as a roller cutter and a roller bit are regularly arranged. When excavating a tunnel, the rock head or the like is excavated by rotating the cutter head while pressing the excavation bit on the front face of the cutter head against the face (excavation surface) (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
図22はトンネル掘削機のカッタヘッド51の面内における掘削ビット52の配置例を示している。各掘削ビット52は、その掘削部位(側面)が正面を向くように配置されている。これは、掘削ビット52の掘削部位が正面を向くように配置した方が地盤Gに対して安定して力を加えることができるので、地盤Gを掘削する上で好ましいからである。
FIG. 22 shows an arrangement example of the
しかし、最外周の掘削ビット52についても正面を向くように配置すると、破線で囲む部分に示すように、最外周の掘削ビット52を支持する外側の回転軸52xがトンネルTの内壁面に接触してしまう場合がある。これを回避するために最外周の掘削ビット52の外側の回転軸52xを無くし、最外周の掘削ビット52を内側の回転軸52xのみで支持することも考えられるが、その場合、最外周の掘削ビット52の支持強度を確保する上で困難である。
However, when the
そこで、最外周の掘削ビット52を外側に向けて傾斜させている場合がある。図23は最外周の掘削ビット52の掘削部位を外側に向けて傾斜させた場合を示している。この場合、最外周の掘削ビット52を外内の2つの回転軸52xで支持したまま、最外周の掘削ビット52の外側の回転軸52xがトンネルTの内壁面に接触する問題を回避できる。
Therefore, the
しかし、最外周の掘削ビット52の掘削部位を外側に向けて傾けると、破線で囲む部位に示すように、最外周の掘削ビット52の内側角部にストレスが集中する結果、最外周の掘削ビット52の内側角部が極端に摩耗して片減りが生じるという問題がある。
However, when the excavation part of the
このように最外周の掘削ビット52の内側角部だけが摩耗しただけでも最外周の掘削ビット52を交換しなければならなくなるが、最外周の掘削ビット52はその配置位置の観点から着脱が困難な上、1つの掘削ビット52を交換するのにもトンネル掘削機の内部機器の搬出搬入等の大がかりな作業が必要になるため、トンネル掘削工事の工期が大幅に遅れてしまうという問題がある。
Thus, even if only the inner corner of the
特に、TBM工法の場合には、主に硬い岩盤を掘削するので掘削ビット52が摩耗し易い。このため、最外周の掘削ビット52の交換頻度が高くなり、カッタの稼働率が低下し、掘削速度が速いというTBMの利点が損なわれるという問題がある。
In particular, in the case of the TBM method, since the hard rock is mainly excavated, the
また、最外周の掘削ビット52の一部が摩耗しただけで、その掘削ビット52全体を交換しなければならないので、材料費が高くなるという問題もある。特に、TBMは高価なので工事費を如何にして下げるかが重要な課題になっている。
There is also a problem that the material cost becomes high because the
本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、トンネル掘削機の掘削ビットの寿命を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made from the technical background described above, and an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the life of a drilling bit of a tunnel excavator.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明のトンネル掘削機は、掘削機本体の進行方向の先端に前記掘削機本体の周方向に沿って回転可能な状態で支持されたカッタヘッドと、前記カッタヘッドの前面内における最外周の第1の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記カッタヘッドの径方向外側を向くように傾斜した状態で設けられた第1の掘削部材と、前記カッタヘッドの前面内における前記第1の回転軌跡よりも内側の第2の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記掘削機本体の進行方向の正面を向くように設けられた第2の掘削部材と、前記カッタヘッドの前面内における前記第1の回転軌跡と前記第2の回転軌跡との間の第3の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記第1の掘削部材の掘削部位の傾斜角度よりも小さな傾斜角度で前記カッタヘッドの径方向外側を向くように傾斜した状態で設けられた第3の掘削部材と、を備え、前記第1の掘削部材、前記2の掘削部材および前記第3の掘削部材のそれぞれの側面が回転軌跡上で相互に連続しており、これらの側面により形成される掘削ラインが連続的になって前記カッタヘッドの内周から外周に向かって延びている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the tunnel excavator according to the present invention as set forth in claim 1 is a cutter head that is supported at the tip of the excavator body in the traveling direction so as to be rotatable along the circumferential direction of the excavator body. And an excavation site for excavating the ground is directed outward in the radial direction of the cutter head on the outermost first rotation locus in the front surface of the cutter head. The first excavation member provided in such an inclined state and a state in which the excavation can be performed so as to excavate the ground on the second rotation trajectory inside the first rotation trajectory in the front surface of the cutter head. A second excavation member provided such that an excavation site excavating the ground faces the front in the advancing direction of the excavator body, and the first rotation locus in front of the cutter head and the front An inclination angle of the excavation site of the first excavation member is provided in a state where the excavation site can excavate the ground on a third rotation trajectory between the second rotation trajectory and the excavation site excavating the ground. Bei example and a third drilling member provided in an inclined so as to face the radially outer side of the cutter head at a small inclination angle than the first drilling member, the drilling member of the second and the third The side surfaces of the three excavation members are mutually continuous on the rotation locus, and the excavation line formed by these side surfaces is continuous and extends from the inner periphery to the outer periphery of the cutter head. It is characterized by that.
請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、前記カッタヘッドの最外周の掘削部材の形状が円錐台形状であることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、上記請求項1または2に記載の発明において、前記掘削機本体は、反力を得るためにトンネルの内壁面に対して当接可能な状態で設けられたグリッパを備えるTBM本体であることを特徴とする。
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、最外周の掘削部材に加わるストレスを緩和することができるので、トンネル掘削機の掘削部材の寿命を向上させることが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, the stress applied to the outermost digging member can be alleviated, so that the life of the digging member of the tunnel excavator can be improved.
また、請求項2記載の発明によれば、最外周の掘削部材の傾斜角度を、その内側の掘削部材の傾斜角度に対して緩やかにすることができるので、最外周の掘削部材とその内側の掘削部材との間に加わるストレスを緩和することができる。このため、トンネル掘削機の掘削部材の寿命を向上させることが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, since the inclination angle of the outermost drilling member can be made moderate with respect to the inclination angle of the inner drilling member, the outermost drilling member and its inner Stress applied between the excavation member can be reduced. For this reason, it becomes possible to improve the lifetime of the excavation member of a tunnel excavator.
また、請求項3記載の発明によれば、掘削部材の寿命を向上させることができ、その交換頻度を下げることができる。このため、TBMのカッタの稼働率を向上させることができるので、掘削速度が速いというTBMの利点を活かした掘削工事が可能になる。
Moreover, according to the invention of
以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, an embodiment as an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
図1は本実施の形態のトンネル掘削機を構成する掘削機本体を側面から見た全体構成の説明図、図2は図1のII−II線の断面図、図3は図1のIII−III線の断面図、図4は図1のIV−IV線の断面図、図5は図1のV−V線の断面図である。なお、図1では掘削機本体内部を透かして見せている。 FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of the excavator body constituting the tunnel excavator of the present embodiment as viewed from the side, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. In FIG. 1, the inside of the excavator body is shown through.
図1に示す本実施の形態のトンネル掘削機は、例えば複胴式シールド型TBMであり、トンネル掘削機を構成するTBM本体(掘削機本体)1を地中に押し込みながら発電所の水圧管斜坑や各種地下空洞のアクセストンネル等の掘削坑を地盤に構築する機器である。 The tunnel excavator of the present embodiment shown in FIG. 1 is, for example, a double-cylinder shield type TBM, and a hydraulic pipe inclined shaft of a power plant is pushed while a TBM main body (excavator main body) 1 constituting the tunnel excavator is pushed into the ground. And equipment for building excavations such as access tunnels in various underground cavities in the ground.
TBM本体1は、例えば円筒状の鋼製筒体により形成されており、その長手方向に沿って前胴部1Fと中胴部1Mと後胴部1Bとを一体的に備えている。TBM本体1の掘削外径は、例えば1500mmであり比較的小径である。また、TBM本体1の全長は、例えば6360mm程度である。掘削速度は、例えば1.5cm/minである。
The TBM main body 1 is formed of, for example, a cylindrical steel cylinder, and integrally includes a
TBM本体1の前胴部1Fの前面(TBM本体1の掘削進行方向の前面)には、カッタヘッド2が前胴部1F内に設置されたカッタ駆動電動機3によりTBM本体1の中心軸を中心にしてTBM本体1の周方向に沿って回転可能な状態で設置されている。
A
カッタヘッド2の外形は、TBM本体1とほぼ等しい円盤状に形成されている。また、カッタヘッド2において切羽に対向する面は略円錐台形状に形成されている。すなわち、カッタヘッド2の前面には、その最外周から中央に向けてテーパ面が形成され、中央部に円形状の平坦面が形成されている。
The outer shape of the
このカッタヘッド2の前面には、複数のローラビット(掘削部材)4が地盤を掘削するように回転可能な状態で規則的に並んで配置されている。ローラビット4は、TBM本体1に与えられる推進力に因って岩盤に押し付けられた状態でカッタヘッド2の回転に伴って切羽を掘削する部材である。このローラビット4の配置については、後ほど詳細に説明する。
A plurality of roller bits (excavating members) 4 are regularly arranged on the front surface of the
また、カッタヘッド2には、前面と後面との間を貫通する開口部(図1〜図5に図示せず)が形成されている。掘削処理により生じた掘削土は、カッタヘッド2の開口部を通じてTBM本体1の内部に設置されたホッパ5内に収容されるようになっている。
Further, the
ホッパ5は、カッタヘッド2の後面近くの下方に設置されている。ホッパ5は、排土管6を介して坑外の排土タンク(図示せず)に接続され、さらにエア併用真空排土方式(バキューム方式)の真空吸引装置(図示せず)に接続されている。ホッパ5内に収容された掘削土は、真空吸引装置により吸引され排土管6を通じて排土タンク内に収容されるようになっている。
The
また、カッタヘッド2の後面には掻き上げ板11が接合されている。掻き上げ板11は、カッタヘッド2の回転に追従して回転する間に、TBM本体1内の底部に溜まった掘削土を掻き上げてホッパ5内に収容する部材である。
A scraping
上記TBM本体1の前胴部1Fの外周には前胴グリッパ12が設置されている。前胴グリッパ12は、地盤の掘削後にTBM本体1を固定するための部材であり、図2に示すように、例えば前胴部1Fの外周に沿って4箇所に設置されている。
A
各前胴グリッパ12には、TBM本体1の径方向に沿って伸縮可能な固定部材12aが設けられており、その固定部材12aが伸びてトンネルの壁面に押し付けられることでTBM本体1が固定されるようになっている。
Each
また、TBM本体1の前胴部1Fと中胴部1Mとの境界領域の内部には方向修正ジャッキ13が設置されている。方向修正ジャッキ13は、前胴部1Fと中胴部1Mとを連結するとともに、TBM本体1の掘削方向を修正する部材である。この方向修正ジャッキ13に圧油を供給し前胴部1Fと中胴部1Mとを予め決められた方向および角度に屈折させた状態でTBM本体1を推進することによりTBM本体1の推進方向を制御することが可能になっている。
In addition, a
また、TBM本体1の中胴部1Mの内部には推進ジャッキ14がTBM本体1の長手方向に沿って伸縮可能な状態で設置されている。推進ジャッキ14は、TBM本体1を推進させるための部材であり、図3に示すように、例えば中胴部1Mの外周に沿って4箇所に設置されている。
Further, a
また、TBM本体1の後胴部1Bの外周には後胴グリッパ15および滑落防止ジャッキ16が設置されている。
Further, a
後胴グリッパ15は、掘削時にTBM本体1を固定して掘進反力を得るための部材である。後胴グリッパ15は、図4に示すように、例えばTBM本体1の外周両側面側の2箇所に設置されている。各後胴グリッパ15には、TBM本体1の径方向に沿って伸縮可能な固定部材15aが設けられており、その固定部材15aが伸びてトンネルの壁面に押し付けられることでTBM本体1が固定されるようになっている。
The
上記滑落防止ジャッキ16は、滑落防止のための反力を得るための部材であり、長手方向に沿って伸縮可能な状態で設置されている。滑落防止ジャッキ16は、図4および図5に示すように、例えばTBM本体1の外周底部の2箇所に配置されている。地質不良部で後胴グリッパ15による反力確保が困難な場合に、TBM本体1内で組み立てたセグメントに滑落防止ジャッキ16を押し付けることで反力が得られるようになっている。このように地質の状態等に応じて掘進反力の取り方を変えることができるので、トンネルを造る速度を速めることができる。また、安全にトンネルを形成することができる。
The
次に、図6は図1のカッタヘッド2の正面図、図7はカッタヘッド2の回転によるローラビット4の回転軌跡を示したカッタヘッドの正面図である。なお、図6および図7においてハッチングは、カッタヘッド2の前後面間を貫通する上記開口部を示している。
6 is a front view of the
カッタヘッド2は、例えば、枠体部2Fと、その枠体部2F内に互いに直交するように設置された2つのスポーク部2Sa,2Sbと、スポーク部2Saに接合されたスクレーバツース2Stと、2つのスポーク部2Sa,2Sbの間に張り出すように設置された4つの張出部2hとを備えている。
The
カッタヘッド2の正面中央の回転軌跡R1上においてスポーク部2Sa,2Sbの交点部には、例えば、2個のコーンヘッド型のローラビット4A,4A(4)が回転可能な状態で設置されている。
For example, two cone head
また、中央の回転軌跡R1の1つ外側の回転軌跡R2上のスポーク部2Saには、例えば、ドラム型の2個のローラビット4B,4B(4)が回転可能な状態で設置されている。
Further, for example, two drum-
また、回転軌跡R2の1つ外側の回転軌跡(第2の回転軌跡)R3上のスポーク部2Sbには、例えば、ドラム型の2個のローラビット(第2の掘削部材)4C,4C(4)が回転可能な状態で設置されている。 Further, for example, two drum-type roller bits (second excavation members) 4C, 4C (4) are provided on the spoke portion 2Sb on the rotation locus (second rotation locus) R3 that is one outside of the rotation locus R2. ) Is installed in a rotatable state.
また、回転軌跡R3の1つ外側の回転軌跡(第3の回転軌跡)R4上のスポーク部2Saには、例えば、ドラム型の2個のローラビット(第3の掘削部材)4D,4D(4)が回転可能な状態で設置されている。 Further, for example, two drum-type roller bits (third excavation members) 4D, 4D (4) are provided on the spoke portion 2Sa on the rotation locus (third rotation locus) R4 on the outer side of the rotation locus R3. ) Is installed in a rotatable state.
さらに、カッタヘッド2の正面の最外周の回転軌跡(第1の回転軌跡)R5上の各張出部2hには、例えば、ドラム型のローラビット(第1の掘削部材)4E,4E(4)が回転可能な状態で設置されている。カッタヘッド2の中心軸線に対するローラビット4Eの配置角度θ1は、例えば40°である。
Further, for example, drum-type roller bits (first excavation members) 4E, 4E (4) are provided on each
これらのローラビット4A〜4Eの各々の側面(掘削部位)には、複数の突出刃4sがローラビット4A〜4Eの各々の側面から突出した状態で敷き詰められている。突出刃4sは、例えばタングステンカーバイドのような超硬合金により形成されている。なお、突出刃4sはローラビット4A〜4Eの各々の側面に敷き詰められているが、図6および図7では図面を見易くするために突出刃4sを間引いて示している。
A plurality of protruding
次に、図8および図9は図6のカッタヘッド2の正面中央のローラビット4Aを側面側から見た説明図、図10は図6のローラビット4B〜4Dの説明図、図11は図6のカッタヘッド2の最外周のローラビット4Eの説明図、図12はカッタヘッド2のローラビット4A〜4Eの配列の説明図である。なお、図12においてはローラビット4A〜4Eを重ねて示している。
Next, FIGS. 8 and 9 are explanatory views of the
図8および図9に示す中央のローラビット4A,4Aは、例えば円錐形状に形成されており、図12に示すように、ローラビット4A,4Aの各々の側面(掘削部位)が掘削方向正面を向くように、ローラビット4A,4Aの各々の頂点をカッタヘッド2の正面中心に向けて回転軸を傾けた状態で設置されている。
The
これらのローラビット4A,4Aは、図8に示すように、ボルト20aによってカッタヘッド2に取り付けられており、図9に示すように、カッタヘッド2の後面側から着脱することが可能な構成になっている。
These
次に、図10に示すローラビット4B〜4Dは、例えば円柱状に形成されており、回転軸部4xの外側に軸受け部4rを介して外周部4pが回転可能な状態で設置されている。これらのローラビット4B〜4Dも、ボルト20bによってカッタヘッド2に取り付けられており、カッタヘッド2の後面側から着脱することが可能な構成になっている。
Next, the
また、図12に示すように、ローラビット4B〜4Dのうち、ローラビット4B,4Cは、その側面(掘削部位)が掘削方向正面を向くように設置されている。一方、それらの外側のローラビット4Dは、その側面(掘削部位)がカッタヘッド2の径方向外側を向くように傾斜した状態で設置されている。
Also, as shown in FIG. 12, among the
次に、図11に示す最外周のローラビット4Eは、例えば円錐台形状に形成されており、上記したローラビット4B等と同様に、回転軸部4xの外側に軸受け部4rを介して外周部4pが回転可能な状態で設置されている。このローラビット4Eも、ボルト20cによってカッタヘッド2に取り付けられており、カッタヘッド2の後面側から着脱することが可能な構成になっている。
Next, the
また、図12に示すように、最外周のローラビット4Eは、その側面(掘削部位)がカッタヘッド2の径方向外側を向くように傾斜した状態で設置されている。ただし、最外周のローラビット4Eの側面の傾斜角度は、それよりも1つ内側の上記ローラビット4Dの側面の傾斜角度よりも大きくなっている。
Further, as shown in FIG. 12, the
すなわち、本実施の形態においては、最外周の回転軌跡R5上のローラビット4Eと、中央側の回転軌跡R3上のローラビット4Cとの間の回転軌跡R4上に、側面の傾斜角度が最外周のローラビット4Eの側面の傾斜角度よりも小さく設定されたローラビット4Dが設置されている。
That is, in the present embodiment, the inclination angle of the side surface is on the outermost periphery on the rotation locus R4 between the
このようにローラビット4C,4Eの間に、ローラビット4Dを配置したことにより、カッタヘッド2の外周部においてローラビット4Cからローラビット4Eにわたって各々のローラビット4C〜4Eの側面で形成される掘削ラインがカッタヘッド2の外周に向かって緩やかに傾斜するようになっている。その結果、掘削処理時に最外周のローラビット4Eの内側一部に加わるストレスを緩和することができるので、最外周のローラビット4Eの寿命を向上させることができる。
In this way, by arranging the
また、最外周のローラビット4Eを円柱状にした場合、ローラビット4Eの外側の回転軸部4xがトンネルの内壁面に接触しないようにするためには、最外周のローラビット4Eの側面の傾斜角度が大きくならざるを得ない。したがって、ローラビット4Dの側面の傾斜角度に対するローラビット4Eの側面の傾斜角度が急峻になるため、掘削処理時に最外周のローラビット4Eの内側部分またはローラビット4Dの外側部分にストレスが集中する場合がある。
Further, when the
これに対して、本実施の形態においては、最外周のローラビット4Eを円錐台形状にすることにより、ローラビット4Eの外側の回転軸部4xがトンネルの内壁面に接触しないようにローラビット4Eを配置した上で、最外周のローラビット4Eの側面の傾斜角度を、その内側のローラビット4Dの側面の傾斜角度に対して緩やかにすることができる。このため、掘削処理時に最外周のローラビット4Eの内側部分またはローラビット4Dの外側部分に加わるストレスを緩和することができるので、最外周のローラビット4E,4Dの寿命を向上させることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
このような本実施の形態の構造を採用しない場合、最外周のローラビット4Eの一部が摩耗しただけでも、そのローラビット4Eを交換しなければならなくなるが、最外周のローラビット4Eはその配置位置の観点から着脱が困難な上、1つのローラビット4Eを交換するのにもTBM本体1の内部機器の搬出搬入等の大がかりな作業が必要になる。このため、トンネル掘削工事の工期が大幅に遅れてしまうという問題がある。また、TBM本体1のカッタの稼働率が低下するので、掘削速度が速いというTBM工法の利点を損なうという問題もある。
If the structure of this embodiment is not adopted, the
また、最外周のローラビット4Eの一部が摩耗しただけでも、そのローラビット4E全体を交換しなければならないので、材料費が高くなるという問題もある。特に、TBMは高価なので工事費を如何にして下げるかが重要な課題になっている。
In addition, even if a part of the
これに対して本実施の形態においては、ローラビット4Eの寿命を向上させることができ、その交換頻度を低下させることができるので、トンネル掘削工事の工期を短縮させることができる。特に、TBM本体1のカッタの稼働率を向上させることができるので、掘削速度が速いというTBM工法の利点を活かした掘削工事を行うことができる。
On the other hand, in the present embodiment, the life of the
また、最外周のローラビット4Eの寿命を向上させることができるので、材料費を低減することができ、トンネル掘削工事の費用を低減することができる。このため高価なTBMの使用を推進することができる。
In addition, since the life of the
次に、上記したTBM本体1によるトンネル掘進処理動作について図13のフロー図に沿って図14〜図21を参照して説明する。 Next, the tunnel excavation processing operation by the TBM main body 1 will be described with reference to FIGS. 14 to 21 along the flowchart of FIG.
図14〜図21はトンネル掘進処理工程中のTBM本体1の説明図である。ここでは、例えば上向き斜方トンネルの掘進処理について説明する。なお、上向き斜方トンネルの傾斜角度θ2は、例えば20°程度である。また、符号SGは滑落防止部材として機能するセグメントを示している。 14-21 is explanatory drawing of the TBM main body 1 in a tunnel excavation process. Here, for example, an upward oblique tunnel excavation process will be described. Note that the inclination angle θ2 of the upward oblique tunnel is, for example, about 20 °. Moreover, the code | symbol SG has shown the segment which functions as a sliding prevention member.
まず、図14に示すように、後胴グリッパ15の固定部材15aを伸ばしトンネルの内壁面に押し当ててTBM本体1を固定した後(図13の工程100)、図15に示すように、推進ジャッキ14をTBM本体1の長手方向前方に伸ばして掘進動作を行う(図13の工程101)。これにより、カッタヘッド2の前面の複数のローラビット(掘削部材)4を地盤に押し付けた状態でカッタヘッド2を回転させて地盤を掘削する。
First, as shown in FIG. 14, the fixing
続いて、推進ジャッキ14が伸びきったところでカッタヘッド2の回転を停止し、図16に示すように、後胴グリッパ15で反力を得たまま、前胴グリッパ12の固定部材12aを伸ばしトンネルの内壁面に押し当てTBM本体1を固定する(図13の工程102)。
Subsequently, when the
その後、図17に示すように、後胴グリッパ15の固定部材15aを縮めて後胴グリッパ15による固定状態を解除した後(図13の工程103)、図18に示すように、推進ジャッキ14を縮めて中胴部1Mおよび後胴部1Bを前方に引き寄せるとともに、TBM本体1の滑落を防止するため滑落防止ジャッキ16をTBM本体1の長手方向後方に伸ばしてセグメントSGに押し当てる(図13の工程104)。
After that, as shown in FIG. 17, the fixing
次いで、図19に示すように、前胴グリッパ12でTBM本体1を固定した状態で、後胴グリッパ15の固定部材15aを伸ばしトンネルの内壁面に押し当てTBM本体1を固定する(図13の工程105)。
Next, as shown in FIG. 19, in a state where the TBM main body 1 is fixed by the
続いて、図20に示すように、前胴グリッパ12および後胴グリッパ15でTBM本体1を固定した状態で滑落防止ジャッキ16を縮めて前方に引き寄せた後、滑落防止ジャッキ16の後方の空き領域に新たなセグメントSGを挿入した後(図13の工程106)、図21に示すように、前胴グリッパ12の固定部材12aを縮めて前胴グリッパ12によるTBM本体1の固定状態を解除する(図13の工程107)。
Next, as shown in FIG. 20, after the TBM body 1 is fixed with the
その後、掘進作業の終了を確認し(図13の工程108)、掘進作業が終了でなければ工程101〜107を繰り返し、掘進作業が終了であれば掘進作業を完了する(図13の工程109)。
Thereafter, the completion of the excavation work is confirmed (
このように本実施の形態においては、上向き斜方トンネルであってもTBM本体1により安全かつ高速に掘進作業を行うことができる。 Thus, in the present embodiment, excavation work can be performed safely and at high speed by the TBM body 1 even in an upward oblique tunnel.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the embodiment disclosed in this specification is an example in all respects and is limited to the disclosed technology. It should be considered not a thing. That is, the technical scope of the present invention should not be construed restrictively based on the description in the above-described embodiment, but should be construed according to the description of the scope of claims. All modifications are included without departing from the technical scope equivalent to the described technique and the gist of the claims.
例えば、前記実施の形態のローラビット4Dの形状を円錐楕円形にしても良い。これにより、ローラビット4Dの側面の外向きの傾斜角度を調整することができる。
For example, the shape of the
また、カッタヘッド2の正面の中央側のローラビット4Cと最外周のローラビット4Eの間に複数のローラビット4Dを配置しても良い。この場合も複数のローラビット4Dの各側面(切削部位)の傾斜角度が外周に向かって次第に大きくなるようにする。
Further, a plurality of
以上の説明では、本発明を上向き斜方トンネルの掘削処理に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく水平トンネルの掘削処理に適用することもできる。 In the above description, the case where the present invention is applied to the excavation process of the upward oblique tunnel has been described, but the present invention is not limited to this and can also be applied to the excavation process of the horizontal tunnel.
1 TBM本体(掘削機本体)
2 カッタヘッド
3 カッタ駆動電動機
4,4A〜4E ローラビット(掘削部材)
4p 外周部
4r 軸受け部
4s 突出刃
4x 回転軸
5 ホッパ
6 排土管
11 掻き上げ板
12 前胴グリッパ
13 方向修正ジャッキ
14 推進ジャッキ
15 後胴グリッパ
16 滑落防止ジャッキ
1 TBM body (excavator body)
2
4p outer
Claims (3)
前記カッタヘッドの前面内における最外周の第1の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記カッタヘッドの径方向外側を向くように傾斜した状態で設けられた第1の掘削部材と、
前記カッタヘッドの前面内における前記第1の回転軌跡よりも内側の第2の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記掘削機本体の進行方向の正面を向くように設けられた第2の掘削部材と、
前記カッタヘッドの前面内における前記第1の回転軌跡と前記第2の回転軌跡との間の第3の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記第1の掘削部材の掘削部位の傾斜角度よりも小さな傾斜角度で前記カッタヘッドの径方向外側を向くように傾斜した状態で設けられた第3の掘削部材と、
を備え、
前記第1の掘削部材、前記2の掘削部材および前記第3の掘削部材のそれぞれの側面が回転軌跡上で相互に連続しており、これらの側面により形成される掘削ラインが連続的になって前記カッタヘッドの内周から外周に向かって延びている、
ことを特徴とするトンネル掘削機。 A cutter head supported at a tip of the excavator main body in a traveling direction so as to be rotatable along a circumferential direction of the excavator main body;
It is provided in a rotatable state so as to excavate the ground on the outermost first rotation trajectory in the front surface of the cutter head so that the excavation site for excavating the ground faces the radially outer side of the cutter head. A first excavation member provided in an inclined state;
The excavator is provided in a rotatable state so as to excavate the ground on a second rotational trajectory inside the first rotational trajectory in the front surface of the cutter head, and an excavation site for excavating the ground is the excavator body A second drilling member provided to face the front of the traveling direction of
It is provided in a rotatable state so as to excavate the ground on a third rotational trajectory between the first rotational trajectory and the second rotational trajectory in the front surface of the cutter head, and excavates the ground. A third excavation member provided in a state where the excavation site is inclined so as to face the radially outer side of the cutter head at an inclination angle smaller than the inclination angle of the excavation site of the first excavation member;
Bei to give a,
The side surfaces of the first excavation member, the second excavation member, and the third excavation member are continuous with each other on the rotation locus, and the excavation line formed by these side surfaces is continuous. Extending from the inner periphery of the cutter head toward the outer periphery,
Tunnel excavator characterized by that.
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