JP6238433B2 - Cutter board of shield machine and shield machine equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘進機およびそれを備えるシールド掘進機に関し、例えば、カッタ盤のビットの配置に関する技術である。 The present invention relates to a shield machine and a shield machine equipped with the shield machine, for example, a technique related to the arrangement of bits of a cutter board.
シールド掘進機は、機器本体の前面に設けられたカッタ盤を地山の切羽に押し当て回転させながら前進することで地山に掘削坑を形成する機器である。 The shield machine is a device that forms an excavation pit in the natural ground by moving forward while rotating the cutter board provided on the front surface of the equipment body against the face of the natural ground.
カッタ盤で掘削された土砂は、カッタ盤と機器本体の隔壁との間に設けられたチャンバ内において添加材と混合された後、機器本体の後方から排出される。 The earth and sand excavated by the cutter board is mixed with the additive in a chamber provided between the cutter board and the partition wall of the equipment body, and then discharged from the rear of the equipment body.
カッタ盤は、中央のハブ部と、そのハブ部から放射状に延在する複数のスポーク部と、複数のスポーク部の延在方向の外周部を連結する外周リング部とを備えている。 The cutter board includes a central hub portion, a plurality of spoke portions extending radially from the hub portion, and an outer peripheral ring portion connecting outer peripheral portions in the extending direction of the plurality of spoke portions.
各スポーク部には、ローラカッタ、先行ビットおよびスクレーパツース等のような各種のビットが配置されている。ローラカッタは、各スポーク部の前面に配置されており、主に玉石等を破砕する。先行ビットは、各スポーク部の前面に複数配置されており、先行掘削を行うとともにスクレーパツースを保護する。さらに、スクレーパツースは、各スポーク部の幅方向の両外縁部、すなわち、掘削土砂の取り込み口の外周角部において各スポーク部の延在方向に沿って複数配置されており、地山を掘削するとともに掘削した土砂をチャンバ内に取り込む(例えば特許文献1〜5参照)。
In each spoke portion, various bits such as a roller cutter, a leading bit, and a scraper tooth are arranged. The roller cutter is disposed in front of each spoke part and mainly crushes cobblestones. A plurality of leading bits are arranged on the front surface of each spoke part, and perform leading excavation and protect the scraper tooth. Furthermore, a plurality of scraper teeth are arranged along the extending direction of each spoke portion at both outer edges in the width direction of each spoke portion, that is, at the outer peripheral corner portion of the intake port for excavating earth and sand, and excavates natural ground. At the same time, the excavated earth and sand is taken into the chamber (see, for example,
ところで、カッタ盤に配置された上記各種のビットにおいてはそれぞれ耐久性(寿命)が異なっており、耐久性が最も低いビットに合わせてビットの交換時期が決定される。特に、玉石層等を掘削する場合、掘削土砂の取り込み口の外周角部に配置されているスクレーパツースは玉石等が当たり易く摩耗し易いので他のビットに比べて耐久性が著しく低い。ビットが摩耗したらその交換が必要であるが、その交換作業は、多大な時間と労力とを要する面倒な作業であり、シールド掘進機の長距離施工を阻害する要因となっている。したがって、シールド掘進機においては、如何にしてカッタ盤のビットの交換時期を延長させるかかが重要な課題となっている。 By the way, the various bits arranged on the cutter board have different durability (life), and the bit replacement time is determined in accordance with the bit having the lowest durability. In particular, when excavating a cobblestone layer or the like, the scraper tooth arranged at the outer peripheral corner of the excavation earth and sand intake is easily hit by a cobblestone or the like and is easily worn, and therefore has extremely low durability compared to other bits. When the bit is worn, it needs to be replaced. However, the replacement is a troublesome operation that requires a lot of time and labor, and is a factor that impedes long-distance construction of the shield machine. Therefore, in the shield machine, how to extend the time for exchanging the bits of the cutter board is an important issue.
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、シールド掘進機において、カッタ盤のビットの交換時期を延長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 above-described technical background, and an object of the present invention is to provide a technique capable of extending the replacement time of a bit of a cutter board in a shield machine.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明のシールド掘進機のカッタ盤は、ハブ部と、前記ハブ部から放射状に延在する複数のスポーク部と、前記複数のスポーク部の延在方向の外周部を連結する外周リング部と、前記複数のスポーク部の各々の前面に設けられた複数の先行ビットと、前記複数のスポーク部の各々の幅方向の両外縁部において前記スポーク部の延在方向の最外周以外の領域に着脱自在に設けられ、前記スポーク部の幅方向の両外縁部を保護する保護板と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the cutter board of the shield machine according to the first aspect of the present invention includes a hub portion, a plurality of spoke portions extending radially from the hub portion, and an extension of the plurality of spoke portions. An outer peripheral ring portion that connects outer peripheral portions in the current direction, a plurality of preceding bits provided on the front surface of each of the plurality of spoke portions, and the spoke portions at both outer edge portions in the width direction of each of the plurality of spoke portions. And a protective plate that is detachably provided in a region other than the outermost periphery in the extending direction of and protects both outer edge portions in the width direction of the spoke portion.
また、請求項2に記載の本発明は、上記請求項1記載の発明において、前記複数のスポーク部の各々の幅方向の両外縁部において前記スポーク部の延在方向の外周部のみにスクレーパツースを設けたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the scraper tooth is provided only at the outer peripheral portion in the extending direction of the spoke portion at both outer edge portions in the width direction of each of the plurality of spoke portions. Is provided.
また、請求項3に記載の本発明は、上記請求項1または2に記載の発明において、前記複数のスポーク部の各々は、その幅方向の寸法が前記ハブ部から離れるにつれて広くなるように形成されており、前記複数のスポーク部の各々において、該スポーク部の延在方向の外周側に配置される前記先行ビットの列数が、該スポーク部の中央側に配置される前記先行ビットの列数よりも多いことを特徴とする。
Further, the present invention according to
また、請求項4に記載の本発明は、上記請求項1、2または3に記載の発明において、前記複数の先行ビットは、回転方向に隣接する先行ビットの位置が、前記スポーク部の延在方向にずれた状態で配置されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the first, second, or third aspect, the plurality of preceding bits are arranged such that the position of the preceding bit adjacent in the rotation direction is the extension of the spoke portion. It is arranged in a state shifted in the direction.
また、請求項5に記載の本発明のシールド掘進機は、上記請求項1〜4のいずれか1項に記載のカッタ盤を機器本体の前面に回転自在の状態で備えることを特徴とする。 A shield machine according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the cutter board according to any one of the first to fourth aspects is provided on the front surface of the apparatus main body in a rotatable state.
請求項1記載の発明によれば、カッタ盤を構成するスポーク部の幅方向の両外縁部に保護板を設けたことにより、耐久性の低いスクレーパツースを低減または無くせるので、シールド掘進機を構成するカッタ盤のビットの交換時期を延長させることが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, since the protective plates are provided on both outer edge portions in the width direction of the spoke portion constituting the cutter board, the scraper tooth having low durability can be reduced or eliminated. It becomes possible to extend the replacement time of the bits of the cutter board.
請求項2記載の発明によれば、耐久性の低いスクレーパツースを低減することができるので、シールド掘進機を構成するカッタ盤のビットの交換時期を延長させることが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, since the scraper tooth having low durability can be reduced, it is possible to extend the replacement time of the bit of the cutter board constituting the shield machine.
請求項3記載の発明によれば、カッタ盤における先行ビットの数を増やせるので、先行ビットに掛かる負荷を分散することができる。このため、先行ビットの耐久性を向上させることができるので、カッタ盤の先行ビットの交換時期を延長させることが可能になる。 According to the third aspect of the invention, the number of preceding bits in the cutter board can be increased, so that the load on the preceding bits can be distributed. For this reason, since the durability of the preceding bit can be improved, it becomes possible to extend the replacement time of the preceding bit of the cutter board.
請求項4記載の発明によれば、カッタ盤における先行ビットのパス数を増やせるので、各先行ビットの切り込み深さを小さくすることができる。このため、先行ビットの摩耗や欠損を抑制または防止することができるので、カッタ盤の先行ビットの交換時期を延長させることが可能となる。 According to the invention described in claim 4, since the number of passes of the preceding bits in the cutter board can be increased, the cutting depth of each preceding bit can be reduced. For this reason, since wear and loss of the preceding bit can be suppressed or prevented, it is possible to extend the replacement time of the preceding bit of the cutter board.
請求項5記載の発明によれば、カッタ盤のビットの交換時期を延長させることができるので、シールド掘進機の長距離施工を推進することが可能になる。 According to the fifth aspect of the present invention, since it is possible to extend the time for exchanging the bits of the cutter board, it is possible to promote the long distance construction of the shield machine.
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は本実施の形態の泥土圧シールド掘進機の内部を側面から透かして見せた構成図、図2(a)は図1の泥土圧シールド掘進機のカッタヘッドの正面図、図2(b)は図2(a)のカッタヘッドを矢印A1の方向から見た側面図、図3は図1の泥土圧シールド掘進機の位置Xを矢印で示す方向から見た構成図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the interior of the mud pressure shield machine according to the present embodiment as seen through the side, FIG. 2 (a) is a front view of the cutter head of the mud pressure shield machine of FIG. ) Is a side view of the cutter head of FIG. 2A viewed from the direction of the arrow A1, and FIG. 3 is a configuration diagram of the position X of the mud pressure shield machine of FIG. 1 viewed from the direction indicated by the arrow.
本実施の形態の泥土圧シールド掘進機1は、カッタヘッド(カッタ盤)2により掘削された土砂に添加材を注入して練り混ぜることで生成された不透水性と塑性流動性(自由に変形および移動できる性質)とを持つ泥土をカッタヘッド2と機器本体3との間の室内に充満した状態で掘進することで泥土圧を発生させ、その泥土圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘削坑を構築する機器である。
The mud
この泥土圧シールド掘進機1は、特に、巨礫が混在する玉石混じり砂礫層や玉石層を含む地山を掘削する場合に好適であるが、巨礫が混在しない玉石混じり砂礫層や玉石層あるいは通常の砂礫層に適用しても良い。
The mud
なお、泥土圧シールド掘進機1の掘削外径は、例えば5900mm程度である。また、泥土圧シールド掘進機1の機長は、例えば7140mm程度である。また、泥土圧シールド掘進機1の運転は、その後方に配置された後続台車SB(図1参照)内の運転室内でオペレータにより制御される。また、その運転室内に設けられた制御部Cにより泥土圧シールド掘進機1の全体動作が制御される。この制御部Cは、運転室内に設けられた表示部Dに電気的に接続されている。表示部Dには、制御部Cから送られた各種の情報が表示される。
In addition, the digging outer diameter of the mud
カッタヘッド2は、地山の切羽を掘削する部材であり、機器本体3の前面に機器本体3の周方向に沿って回転自在の状態で設置されている。このカッタヘッド2には、例えば、円盤状のスポークタイプが採用されている。すなわち、図2(a)に示すように、カッタヘッド2は、中央のハブ部2aと、ハブ部2aから外周に向かって放射状に延びる6本のスポーク部2bと、各スポーク部2bの延在方向の中途部同士を結ぶ中間リング部2cと、各スポーク部2bの先端部同士を結ぶ外周リング部2dと、これらの部材間に形成された貫通穴2eとを備えている。
The
カッタヘッド2の中央のハブ部2aには、センタービット4aが装着されている。なお、ハブ部2aには、コーンヘッド型のローラビット等のような他の掘削部材が装着される場合もある。
A
各スポーク部2bは、その幅方向(カッタヘッド2の回転方向)の寸法が、ハブ部2aから離れるにつれて広くなるように形成されている。各スポーク部2bには、ビット(先行ビット)4bおよびスクレーパツース4sが装着されている。なお、スポーク部2bの前面には、ビット4bの他に、ローラビット等のような他の掘削部材が装着される場合もある。
Each spoke
ビット4bは、玉石等の破砕や地山の掘削を先行して行う他、スクレーパツース4sを保護する役割を有しており、図2(a)に示すように、各スポーク部2bの前面(切羽に対向する面)に複数規則的に並んで設置されている。各ビット4bは、その平面形状が、例えば略長方形状に形成されており、その長辺をスポーク部2bの幅方向に沿わせた状態で配置されている。
The
また、各スポーク部2bにおいて外周側のビット4bの列数が、中央側(ハブ部2a側)のビット4bの列数よりも多くなっている。例えば、スポーク部2bの中央側のビット4bは、スポーク部2bの幅方向に1列、スポーク部2bの延在方向に沿って3行で配置されているのに対して、スポーク部2bの外周側のビット4bは、スポーク部2bの幅方向に2列、スポーク部2bの延在方向に沿って6行で配置されている。これにより、ビット4bの数を増やせるので、ビット4bに掛かる衝撃や負荷を分散することができる。このため、ビット4bの耐久性を向上させることができる。したがって、カッタヘッド2のビット4bの交換時期を延長させることができる。
In each spoke
また、ここでは、カッタヘッド2の回転方向に隣接するビット4bの位置が、同一回転軌跡上に配置されているが、これに限定されるものではなく、カッタヘッド2の回転方向に隣接するビット4bの位置をスポーク部2bの延在方向にずらしても良い。これにより、カッタヘッド2の前面内の掘削パス数を増やすことができる。特に、スポーク部2bの外周部ではビット4bが2列で配置されているので、掘削パス数を中央側よりも増やすことができる。このように掘削パス数を増やすことにより、各ビット4bの切り込み深さを小さくすることができるので、ビット4bの摩耗や欠損を抑制または防止することができる。したがって、カッタヘッド2のビット4bの交換時期を延長させることができる。
Here, the positions of the
また、カッタヘッド2において同一回転軌跡上で隣接するビット4bは、その高さがカッタヘッド2の回転方向に沿って高低を繰り返すように異なっている。カッタヘッド2の中央側では隣接するスポーク部2bの同一回転軌跡上のビット4bの高さが異なっている。また、カッタヘッド2の外周側では、図2(b)に示すように、1つのスポーク部2bの中でも同一回転軌跡上で隣接するビット4bの高さが異なっている。このように同一回転軌跡上のビット4bの高さを回転方向に沿って高低交互に変えることにより、ビット4bに掛かる衝撃や負荷を分散することができるので、ビット4bの耐久性を向上させることができる。したがって、カッタヘッド2のビット4bの交換時期を延長させることができる。また、同一回転軌跡上のビット4bの高さを変えることで、切羽側の玉石等を良好に切り崩すことができる。
Further, the
一方、スクレーパツース4sは、地山を掘削するとともに掘削した土砂をチャンバ6内に取り込む役割を有しており、各スポーク部2bの幅方向の両外縁部においてスポーク部2bの延在方向の最外周のみに設けられている。すなわち、各スポーク部2bの幅方向の両外縁部においてスポーク部2bの延在方向の最外周以外の領域には、スクレーパツース4sは設けられておらず、取付板MAを介して保護板(保護部材)PAが装着されている。これにより、カッタヘッド2において耐久性の低いスクレーパツース4sを大幅に減らせるので、カッタヘッド2のビットの交換時期を延長させることができる。また、保護板PAを設けたことにより、各スポーク部2bの幅方向の両外縁部を保護することができる。なお、スポーク部2bのビット4b、スクレーパツース4sおよび保護板PA等については後ほど詳細に説明する。
On the other hand, the
また、ハブ部2aおよびスポーク部2bには、添加材注入部5a1,5a2,5a3,5a4が設けられている。この添加材注入部5a1〜5a4は、例えばベントナイト系の添加材のような作泥土材をカッタヘッド2の前面の切羽に向けて注入する構成部である。なお、添加材注入部5a1〜5a4の各々から注入される添加材には、ベントナイト系の添加材に代えて気泡材を用いても良いし、ベントナイト系の添加材と気泡材との両方を用いても良い。
The
中間リング部2cにおいて隣接するスポーク部2b,2b間の中央には、制限突起2fが設けられている。カッタヘッド2で掘削された土砂は貫通穴2eを通じて後述のチャンバ6(図1参照)内に取り込まれるが、制限突起2fは、貫通穴2eの開口面積を規制することで、地中の巨礫や玉石等が貫通穴2eを通じてチャンバ6内に入り込むのを規制する部分である。この制限突起2fの表面にもビット4bが設けられている。
A limiting
外周リング部2dにおいて切羽側の前面には、複数のビット4cが並んで装着されている。ビット4cについてもカッタヘッド2の回転方向に隣接するビット4cの高さが、カッタヘッド2の回転方向に沿って高低を繰り返すように異なっている。これにより、ビット4cに掛かる衝撃や負荷を分散することができるので、ビット4cの耐久性を向上させることができる。したがって、カッタヘッド2のビット4cの交換時期を延長させることができる。また、同一回転軌跡上のビット4cの高さを変えることで、切羽の玉石等を良好に切り崩すことができる。
A plurality of
また、外周リング部2dの外周面には、例えば2個のコピービット4dが対極する位置に設けられている。このコピービット4dは、急曲線施工時の余堀りや泥土圧シールド掘進機1の姿勢制御等を行う役割を備えている。
Further, on the outer peripheral surface of the outer
一方、機器本体3は、図1に示すように、ガーダー部の前胴プレート3aと、その後方のテール部の後胴プレート3bとを備えている。前胴プレート3aおよび後胴プレート3bは、例えば円筒状の鋼製板により形成されており、機器本体3の外形を形成するとともに、機器本体3の内部に中空空間を形成する部材である。前胴プレート3aと後胴プレート3bとは、前胴プレート3aの後端側において後胴プレート3bの先端の球面軸受部が前胴プレート3aの内周面に接した状態で入り込むことで係合されている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the device
前胴プレート3aの前面側において、その前面から機器本体3の内方に後退した位置には、機器本体3内の中空空間を切羽側と機内側とに分ける隔壁7が設けられている。この隔壁7の切羽側、すなわち、上記カッタヘッド2と隔壁7との間には、上記チャンバ6が設けられ、隔壁7の機内側には、添加材注入部5bと、カッタ駆動体8と、中折れジャッキ9aと、シールドジャッキ9bと、スクリューコンベア10と、土圧検出部11とが設けられている。
On the front side of the
添加材注入部5bは、機器本体3の外回りやチャンバ6内に向けて添加材を注入する機器であり、添加材注入部5bの注入口を機器本体3の外部に表出させた状態で隔壁7の外周近傍に設けられている。添加材注入部5bから注入される添加材には、例えばベントナイト系の添加材のような作泥土材が使用される。なお、添加材注入部5bから注入される添加材には、ベントナイト系の添加材に代えて気泡材を用いても良いし、ベントナイト系の添加材と気泡材との両方を用いても良い。
The
チャンバ6は、カッタヘッド2により掘削された土砂等が取り込まれる空間である。このチャンバ6内において、隔壁7の前面にはチャンバ6内に突出する円柱状等の練混ぜ翼15a,15bが設けられている一方、カッタヘッド2の背面にはチャンバ6内に突出する円柱状等の練混ぜ翼16a,16bが設けられている。これらの練混ぜ翼15a,15b,16a,16bは、カッタヘッド2の径方向の位置が互いにずれており、カッタヘッド2が回転するとチャンバ6内に入り込んだ土砂とチャンバ6内に注入された添加材とを撹拌混合する役割を備えている。
The chamber 6 is a space into which earth and sand excavated by the
また、隔壁7の面内中央側に設けられた練混ぜ翼15bは、その先端側からチャンバ6内に向けて添加材を注入する添加材注入部を兼ねている。隔壁7の前面から離れた練混ぜ翼15bの先端部から添加材を注入することで添加材をチャンバ6内により良く注入することができ、掘削土砂の塑性流動性を向上させることができる。この練混ぜ翼15bから注入される添加材には、例えば気泡材が使用される。なお、練混ぜ翼15bから注入される添加材には、気泡材に代えてベントナイト系の添加材を用いても良いし、ベントナイト系の添加材と気泡材との両方を用いても良い。
Further, the
カッタ駆動体8は、カッタヘッド2を回転させる駆動源である。ここでは、カッタ駆動方式として中間支持駆動方式が例示されており、カッタ駆動体8は、図1に示すように、カッタヘッド2の正面内の中央と外周とのほぼ中央の位置に、カッタヘッド2の周方向に沿って複数個並んで配置されている。
The
中折れジャッキ9aは、前胴プレート3aと後胴プレート3bとを連結するとともに、泥土圧シールド掘進機1の推進方向を修正する機器であり、図1に示すように、機器本体3内において前胴プレート3aと後胴プレート3bとの境界を跨ぐ位置に、泥土圧シールド掘進機1の周方向に沿って複数個並んで配置されている。この中折れジャッキ9aに圧油を供給し前胴プレート3aと後胴プレート3b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泥土圧シールド掘進機1を推進することにより、泥土圧シールド掘進機1の推進方向を制御することが可能になっている。
The middle-folded
シールドジャッキ9bは、機器本体3の後方に設置されたセグメントSGに反力をとって泥土圧シールド掘進機1を前進させるための推進力を発生させる機器であり、図1に示すように、機器本体3内において前胴プレート3aと後胴プレート3bとの境界を跨ぐ位置に、図3に示すように、泥土圧シールド掘進機1の周方向に沿って複数個並んで配置されている。
The
スクリューコンベア10は、チャンバ6内に取り込まれた土砂を機外に排出するための機器であり、図1に示すように、機器本体3の底部において隔壁7を貫通しチャンバ6内に配置された土砂取込端部10aから機器本体3の後方において機器本体3の高さ方向中央より若干高い位置に配置された排出端部10bに向かって斜め上向きに連続的に延在した状態で設けられている。
The
このスクリューコンベア10には、例えば、回転軸を持たない螺旋状のブレード10cを管内に備えるリボン式のスクリューコンベアが使用されている。回転軸を持つスクリューコンベアの場合は礫等により閉塞し易いのに対して、リボン式のスクリューコンベア10の場合は搬送可能な礫等の最大径を搬送路の半径以上とすることができ、回転軸を持つスクリューコンベアでは搬送し得ないような大きさの礫等をも搬送することができる。これにより、本実施の形態の泥土圧シールド掘進機1においては、スクリューコンベア10で排出可能な大きさの玉石等を破砕せずにチャンバ6内に取り込むことが可能な構成となっている。
As the
なお、スクリューコンベア10の排出端部10bには排土管(図示せず)が連結されており、スクリューコンベア10の排出端部10bに搬送された土砂は、排土管を通じて台車等に搬送されるようになっている。
Note that a discharge pipe (not shown) is connected to the
土圧検出部11は、チャンバ6内の泥土による圧力を歪ゲージを介して電気信号に変換するセンサ部分であり、その土圧検出面をチャンバ6内に向けた状態で設けられている。泥土圧シールド掘進機1は、土圧検出部11で検出されたチャンバ6内の泥土圧が予め決められた値の範囲になるように管理することで切羽の安定性を維持しながら掘削処理を進めるようになっている。
The earth
次に、図4は図2のカッタヘッドを構成するスポーク部の拡大平面図、図5(a)は図4のI−I線の断面図、図5(b)は図5(a)のスポーク部を矢印A2の方向から見た要部側面図である。なお、図5(b)は側面図であるが、図面を見易くするために一部にハッチングを付した。 Next, FIG. 4 is an enlarged plan view of the spoke portion constituting the cutter head of FIG. 2, FIG. 5 (a) is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 4, and FIG. 5 (b) is FIG. It is the principal part side view which looked at the spoke part from the direction of arrow A2. In addition, although FIG.5 (b) is a side view, in order to make drawing easy to see, a part was hatched.
図4に示すように、ビット4bは、上記したように、例えば、スポーク部2bの中央側に1列、外周側に2列で配置されている。これにより、上記した効果に加え、カッタヘッド2の面内のビット4bの数を増やし、スクレーパツース4sを大幅に減らした分を補うようにしている。
As shown in FIG. 4, as described above, the
各ビット4bは、図4および図5に示すように、ビット母材BMに複数の超硬チップBCが部分的に埋め込まれることで構成されている。超硬チップBCは、例えば、炭化タングステン等のような金属炭化物と、ニッケルやコバルト等のような鉄系金属との合金により形成されており、ビット4bの長辺に沿って複数並んで配置されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, each
また、スポーク部2bの幅方向の両外縁部近傍には、ビット4bの端部を取り囲むように、複数の保護板PBが設置されている。保護板PBは、スクレーパツース4sに代わりスポーク部2bの前面を保護する役割を有しており、スポーク部2bの前面に取付板MBを介して接合されている。これにより、スポーク部2bの前面の摩耗を抑制または防止することができる。
A plurality of protective plates PB are installed in the vicinity of both outer edges in the width direction of the
また、図4および図5に示すように、各スポーク部2bの幅方向の両外縁部においてスポーク部2bの延在方向の最外周以外の領域には、上記した取付板MAを介して複数枚の保護板PAが装着されている。これにより、各スポーク部2bの幅方向の両外縁部を保護することができるので、各スポーク部2bの幅方向の両外縁部の摩耗を抑制または防止することができる。なお、各保護板PAは、1つ毎に交換が可能なようにボルトBTにより着脱自在の状態で装着されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of sheets are provided in the region other than the outermost periphery in the extending direction of the
ところで、一般にスクレーパツースには、掘削土砂を取り込む機能があるとされている。このため、通常、泥土圧シールド掘進機においては、スポーク部の幅方向の両外縁部にスポーク部の延在方向に沿って複数のスクレーパツースが所定の間隔毎に配置されている。 By the way, it is generally considered that the scraper tooth has a function of taking excavated earth and sand. For this reason, normally, in the mud pressure shield machine, a plurality of scraper teeth are arranged at predetermined intervals along the extending direction of the spoke portion at both outer edge portions in the width direction of the spoke portion.
しかし、スクレーパツースが無いからといって必ずしも掘削土砂をチャンバ6内に取り込むことができず掘進不能になる、ということはない。ここで、図6はスクレーパツースがあるスポーク部において図4のI−I線に相当する箇所の断面図を示している。 However, just because there is no scraper tooth, it does not necessarily mean that the excavated earth and sand cannot be taken into the chamber 6 and cannot be excavated. Here, FIG. 6 shows a cross-sectional view of a portion corresponding to the line I-I in FIG. 4 in the spoke portion with the scraper tooth.
玉石層等の掘削の場合、土砂の大部分が玉石STであるが、玉石STには矢印A3で示すように地山側へ押し出される方向に力が作用する場合が多いと考えられ、スクレーパツース4sに玉石STの取り込み機能があるとは言えない。
In excavation of a cobblestone layer, etc., most of the earth and sand is cobblestone ST, but it is considered that a force is often applied to cobblestone ST in the direction of being pushed to the natural ground side as shown by arrow A3, and
また、微粒分の土砂であれば、一般に土砂は矢印A4(破線)で示すように流れると考えられているが、実際には、土砂は矢印A5(実線)で示すようにビット4bの周辺に滞留している。そして、チャンバ6内の全体の土砂の流れは、スクリューコンベア10の排土による泥土の圧力勾配により形成され、排土された分、新たに掘削土砂がチャンバ6内に取り込まれる、と考えるのが合理的である。
In addition, in the case of fine earth and sand, it is generally considered that the earth and sand flows as indicated by an arrow A4 (broken line). However, actually, the earth and sand flows around the
また、玉石層の掘削では、玉石層の地盤は連続体ではないこと、玉石の掘削時にその影響がある一定の範囲までに及び、掘削箇所周辺の地盤も緩むこと等からスクレーパツースが無くてもビット4bで対応できる。
Also, in excavation of cobblestone layers, the ground of cobblestone layers is not a continuous body, to a certain extent that has an effect when excavating cobblestones, and even if there is no scraper tooth because the ground around the excavation site also loosens. This can be handled by
一方、カッタヘッドに配置された各種のビットにおいてはそれぞれ耐久性(寿命)が異なっており、耐久性が最も低いビットに合わせてビットの交換時期が決定される。特に、玉石層等を掘削する場合、掘削土砂の取り込み口の外周角部に配置されているスクレーパツースは玉石等が当たり易く摩耗し易いので他のビットに比べて耐久性が著しく低い。ビットが摩耗したらその交換が必要であるが、その交換作業は、多大な時間と労力とを要する面倒な作業であり、シールド掘進機の長距離施工を阻害する要因となっている。したがって、シールド掘進機においては、如何にしてカッタ盤のビットの交換時期を延長させるかかが重要な課題となっている。 On the other hand, the various bits arranged in the cutter head have different durability (lifetime), and the bit replacement time is determined according to the bit having the lowest durability. In particular, when excavating a cobblestone layer or the like, the scraper tooth arranged at the outer peripheral corner of the excavation earth and sand intake is easily hit by a cobblestone or the like and is easily worn, and therefore has extremely low durability compared to other bits. When the bit is worn, it needs to be replaced. However, the replacement is a troublesome operation that requires a lot of time and labor, and is a factor that impedes long-distance construction of the shield machine. Therefore, in the shield machine, how to extend the time for exchanging the bits of the cutter board is an important issue.
以上のことから本実施の形態においては、図4に示したように、各スポーク部2bの幅方向の両外縁部においてスポーク部2bの延在方向の最外周部のみにスクレーパツース4sを設け、それ以外の領域にはスクレーパツース4sを設けず、代わりに保護板PAを設けている。
From the above, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
これにより、カッタヘッド2におけるビットの中で最も耐久性の低いスクレーパツース4sを大幅に減らすことができ、カッタヘッド2におけるビット配置を耐久性に優れたビット4a,4b,4cで構成することができるので、カッタヘッド2のビットの交換時期を延長させることができる。したがって、泥土圧シールド掘進機1の長距離施工を推進することができる。
As a result, the
また、カッタヘッド2のビットの交換回数を低減することができるので、掘削作業の工期を短縮することができる。また、費用対効果の低いスクレーパツースを低減することができ、また、カッタヘッド2のビットの交換回数を低減することができるので、掘削作業にかかるコストを低減することができる。
Moreover, since the number of times of exchanging the bits of the
さらに、スクレーパツース4sを減らすことができる分、交換用のスクレーパツース4sをも減らすことができるので、交換部品にかかるコストを低減することができる上、交換用のビットの管理をも容易にすることができる。
Further, since the
次に、図1の泥土圧シールド掘進機1による泥土圧シールド工法について説明する。
Next, the mud pressure shield construction method using the mud
図7は掘削対象の地山の粒径加積曲線を示している。ここでは、例えば、粒径2mm未満の細粒(砂分)が20%を超えず、粒径2mm以上の礫石(礫分)が80%を超える地山が掘削対象とされている。 FIG. 7 shows a particle size accumulation curve of a natural ground to be excavated. Here, for example, a natural ground in which fine particles (sand content) having a particle diameter of less than 2 mm do not exceed 20% and gravel stones (gravel content) having a particle diameter of 2 mm or more exceed 80% is targeted for excavation.
このような地山の掘削に際し、本実施の形態の泥土圧シールド掘進機1においては、カッタヘッド2を切羽に押し付け回転させながら機器本体3を推し進めることで地中に掘削抗を構築する。
When excavating such a natural ground, in the mud
この掘削作業に際して、カッタヘッド2で掘削した土砂に上記添加材を添加するとともに、その土砂と添加材とをカッタヘッド2の回転やその回転に追従する練混ぜ翼16a,16b等の動作により撹拌混合して掘削土砂を塑性流動性と不透水性を持つ泥土に変換する。そして、その泥土をチャンバ6内およびスクリューコンベア10内に充満させ、その充満した泥土をシールドジャッキ9bの推進力により加圧して泥土圧を発生させ、この泥土圧を切羽の土圧に対抗させることで切羽の安定性を維持する。また、例えば、カッタヘッド2の回転速度を一定にし、シールドジャッキ9bの伸長速度やスクリューコンベア10の回転速度を調整し、チャンバ6内の泥土圧を上記土圧検出部11により測定しこれが一定になるようにすることで切羽の安定性を維持する。
During the excavation work, the additive is added to the earth and sand excavated by the
添加材として加えるベントナイト系の添加材(作泥土材)は、土砂の塑性流動性や不透水性を高める作用を有する上、巨礫を破砕した礫や玉石等の礫分を掘削土砂とともに包み込んで当該礫分が掘削土砂から分離しないように掘削土砂と礫分との一体性を向上させる作用を有している。 Bentonite-based additive (sludge material) added as an additive has the effect of improving the plastic fluidity and imperviousness of the earth and sand, and envelops gravel such as crushed gravel and cobblestone with excavated earth and sand. It has the effect of improving the integrity of the excavated sediment and gravel so that the gravel is not separated from the excavated sediment.
一方、添加材として加える気泡材は、上記礫分がカッタヘッド2や隔壁7に付着するのを抑制する分離作用を有する上、ベントナイト系の添加材では得られないクッション作用により掘削土砂や作泥土材の圧縮性を高めてチャンバ6内やスクリューコンベア10内で礫分が転がり移動するのを抑制し、また、転がり移動したとしてもクッション作用により泥土圧の急激な変動を抑制する作用を有している。
On the other hand, the foam material added as an additive has a separating action for suppressing the above-mentioned gravel from adhering to the
このため、チャンバ6内への取り込みが好ましくないような巨礫が混在する玉石混じり砂礫層や玉石層が存在する地山を掘削する場合でも、泥土圧を安定化することができ、切羽の安定性を維持できる上、スクリューコンベア10による礫分の排土を円滑に移動させて閉塞の発生を防止でき、噴出が発生するのを防止することができる。
For this reason, even when excavating a cobble with a boulder-mixed boulder layer or a boulder layer where boulders that are not preferable to be taken into the chamber 6 are excavated, the mud pressure can be stabilized, and the stability of the face is achieved. In addition, the gravel drainage by the
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においては、リボンスクリュー型のスクリューコンベアを用い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種々変更可能であり、例えばリボン型と軸付き型とを組み合わせたスクリューコンベアを用いても良い。 For example, in the above-described embodiment, the case where a ribbon screw type screw conveyor is used has been described. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made. For example, a screw conveyor combining a ribbon type and a shaft type May be used.
以上の説明では、本発明を中間支持駆動方式の泥土圧シールド掘進機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、例えばセンターシャフト駆動方式や外周支持駆動方式の泥土圧シールド掘進機等、他のシールド掘進機にも適用される。 In the above description, the case where the present invention is applied to an intermediate support drive type mud pressure shield excavator has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, a center shaft drive type or an outer periphery support drive type mud pressure shield. It is also applied to other shield machines such as excavators.
1 泥土圧シールド掘進機
2 カッタヘッド
2a ハブ部
2b スポーク部
2c 中間リング部
2d 外周リング部
2e 貫通穴
2f 制限突起
3 機器本体
4a センタービット
4b,4c ビット
4d コピービット
4s スクレーパツース
6 チャンバ
10 スクリューコンベア
PA 保護板
PB 保護板
MA 取付板
MB 取付板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ハブ部から放射状に延在する複数のスポーク部と、
前記複数のスポーク部の延在方向の外周部を連結する外周リング部と、
前記複数のスポーク部の各々の前面に設けられた複数の先行ビットと、
前記複数のスポーク部の各々の幅方向の両外縁部において前記スポーク部の延在方向の最外周以外の領域に着脱自在に設けられ、前記スポーク部の幅方向の両外縁部を保護する保護板と、
を備えることを特徴とするシールド掘進機のカッタ盤。 A hub,
A plurality of spoke portions extending radially from the hub portion;
An outer ring part for connecting outer peripheral parts in the extending direction of the plurality of spoke parts;
A plurality of preceding bits provided in front of each of the plurality of spoke portions;
Protective plates that are detachably provided in regions other than the outermost periphery in the extending direction of the spoke portions at both outer edge portions in the width direction of each of the plurality of spoke portions, and protect both outer edge portions in the width direction of the spoke portions. When,
A cutter machine for a shield machine, comprising:
前記複数のスポーク部の各々において、該スポーク部の延在方向の外周側に配置される前記先行ビットの列数が、該スポーク部の中央側に配置される前記先行ビットの列数よりも多いことを特徴とする請求項1または2記載のシールド掘進機のカッタ盤。 Each of the plurality of spoke portions is formed such that the dimension in the width direction increases as the distance from the hub portion increases.
In each of the plurality of spoke portions, the number of columns of the preceding bits arranged on the outer peripheral side in the extending direction of the spoke portions is larger than the number of columns of the preceding bits arranged on the center side of the spoke portions. The cutter board of a shield machine according to claim 1 or 2, wherein
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