JP6249519B2 - Shield machine and shield machine method - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘進機およびシールド掘進方法に関し、例えば、シールド掘進機の方向(姿勢)修正制御に関する技術である。 The present invention relates to a shield machine and a shield machine method, for example, a technique related to direction (attitude) correction control of a shield machine.
シールド掘進機は、切羽の安定を図りながら切羽に押し当てられたカッタ盤を回転させることにより地山を掘削する一方、掘削された坑の内周にセグメントを組み付けることによりトンネルを構築する機器である。 A shield machine is a device that constructs a tunnel by assembling a segment on the inner periphery of the excavated mine while excavating a natural ground by rotating a cutter board pressed against the face while stabilizing the face. is there.
シールド掘進機の機器本体は、前胴部と後胴部とを備えている。前胴部は、後胴部の前方端部に屈折自在の状態で接続されている。この機器本体内において前胴部と後胴部との間には、中折れジャッキおよびシールドジャッキが機器本体の周方向に沿って複数配置されている。一般的に、この中折れジャッキやシールドジャッキの選択によりシールド掘進機の掘進方向(姿勢)が制御されている。 The main body of the shield machine has a front body and a rear body. The front body portion is connected to the front end portion of the rear body portion in a refractable state. In the device body, a plurality of folded jacks and shield jacks are arranged between the front body portion and the rear body portion along the circumferential direction of the device body. Generally, the digging direction (posture) of the shield machine is controlled by selecting the bent jack or the shield jack.
なお、シールド掘進機については、例えば、特許文献1に記載があり、前胴部と後胴部とを屈折自在に接続する複数の中折れジャッキを備えるシールド掘進機において、左右両側の中折れジャッキのうちの一方の中折れジャッキを伸長させることにより、他方の中折れジャッキの取付部を中心にして前胴部を後胴部に対して屈折させる構成が開示されている。 The shield machine is described in, for example, Patent Document 1, and in the shield machine provided with a plurality of middle-folded jacks that flexibly connect the front body portion and the rear body portion, both right and left middle-folding jacks are provided. The structure which refracts the front trunk | drum with respect to a rear trunk | drum centering | focusing on the attachment part of the other middle foldd jack is disclosed by extending one middle bent jack.
ところで、軟弱性土地盤においてシールド掘進機の掘進方向(姿勢)を修正するために中折れジャッキを用いると地盤が軟弱なため、前胴部が所期の方向を向かず、後胴部も所期の方向とは反対の方向を向いてしまう結果、シールド掘進機が蛇行し易くなってしまう場合がある。また、シールドジャッキの選択では、地盤が軟弱なためセグメントが移動(蹴られる)する現象が起きる場合がある。 By the way, if the fold jack is used to correct the digging direction (posture) of the shield machine in the soft ground, the ground is soft and the front torso does not face the desired direction, and the back torso is also located. As a result of turning in the direction opposite to the initial direction, the shield machine may be easy to meander. In addition, when the shield jack is selected, there is a case where the segment moves (kicks) because the ground is soft.
そこで、軟弱粘性土地盤においてシールド掘進機の掘進方向(姿勢)を修正する場合は、シールド掘進機の屈折方向側の地盤に予め余堀りを行うことにより前胴部を曲げ易くするとともに、後胴部が移動する量を見込んで中折れジャッキの操作量を通常以上にすることで対処している。しかし、この場合においても、例えば、勾配変化点での水平方向の修正の場合には中折れジャッキの能力が不足し、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を充分に修正することができない場合がある。 Therefore, when correcting the digging direction (posture) of the shield machine in the soft viscous ground, it is easy to bend the front torso by pre-excavating the ground on the refraction direction side of the shield machine, This is dealt with by making the amount of operation of the folding jack more than usual in anticipation of the amount of movement of the torso. However, even in this case, for example, in the case of horizontal correction at the gradient change point, the ability of the folding jack is insufficient, and the digging direction (posture) of the shield machine cannot be corrected sufficiently. is there.
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、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を良好に制御す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 satisfactorily controlling the digging direction (posture) of the 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は、掘進方向の制御に際して機器本体を構成する前胴部を屈折する場合に、前記前胴部を屈折自在の状態で支持する後胴部から前記前胴部の屈折方向に対して反対面側の地盤に注入材を注入して注入圧力により掘進方向を制御する注入手段を備えることを特徴とする。 To solve the above problem, the shield machine of the present invention as set forth in claim 1, when refracting front section constituting the apparatus body during excavation direction of the control, in the form of bendable said front section It is characterized by comprising injection means for injecting an injection material into the ground on the opposite side to the refraction direction of the front body portion from the supporting rear body portion and controlling the direction of digging by the injection pressure .
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、前記注入手段は、前記後胴部の側面において前記後胴部の外周に沿って分散された状態で配置され、前記後胴部の側面から地盤に対して前記注入材を注入する複数の注入部と、前記複数の注入部のうち、前記前胴部の屈折方向に対して反対側に位置する注入部から前記注入材を注入するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
Further, the present invention according to
また、請求項3に記載の本発明は、上記請求項2記載の発明において、前記注入部は、前記後胴部の外周において少なくとも上下左右に設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the invention of the second aspect, the injection portion is provided at least vertically and horizontally on the outer periphery of the rear body portion .
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記載の発明において、前記注入材が、溶液型薬液注入材であ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 injection material is a solution-type chemical liquid injection material.
また、請求項5に記載の本発明のシールド掘進方法は、シールド掘進機の掘進方向の制御に際して前記シールド掘進機の機器本体を構成する前胴部を屈折する場合に、前記前胴部を屈折自在の状態で支持する後胴部から前記前胴部の屈折方向に対して反対側面の地盤に注入材を注入して注入圧力により掘進方向を制御する工程を有することを特徴とする。 Further, the shield method of the present invention according to claim 5, when the refractive front barrel when controlling excavation direction of the shield machine constituting the device body of the shield machine, the refractive said front section The method includes a step of injecting an injection material from the rear body portion supported in a free state into the ground on the opposite side to the refraction direction of the front body portion, and controlling the digging direction by the injection pressure .
また、請求項6に記載の本発明は、上記請求項5記載の発明において、前記後胴部の側面において前記後胴部の外周に沿って分散された状態で配置され、前記後胴部の側面から地盤に対して前記注入材を注入する複数の注入部と、前記複数の注入部のうち、前記前胴部の屈折方向に対して反対側に位置する注入部から前記注入材を注入するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
Further, the invention of
また、請求項7に記載の本発明は、上記請求項6記載の発明において、前記注入部が、前記後胴部の外周において少なくとも上下左右に設けられていることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to
また、請求項8に記載の本発明は、上記請求項5、6または7記載の発明において、前記注入材が、溶液型薬液注入材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、前胴部を屈折する際に充分な反力をとることができるので、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を良好に制御することが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, a sufficient reaction force can be taken when the front body portion is refracted, so that the digging direction (posture) of the shield machine can be controlled well.
請求項2記載の発明によれば、前胴部を屈折する際に充分な反力をとることができるので、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を良好に制御することが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, a sufficient reaction force can be taken when the front body portion is refracted, so that the digging direction (posture) of the shield machine can be controlled well.
請求項3記載の発明によれば、簡単な構造で、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を良好に制御することが可能になる。
According to invention of
請求項4記載の発明によれば、シールド掘進機に注入材が付着しないので、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を制御する作業を良好に行うことが可能になる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the injection material does not adhere to the shield machine, the work for controlling the direction (posture) of the shield machine can be performed satisfactorily.
請求項5記載の発明によれば、前胴部を屈折する際に充分な反力をとることができるので、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を良好に制御することが可能になる。 According to the fifth aspect of the present invention, a sufficient reaction force can be taken when the front body portion is refracted, so that the digging direction (posture) of the shield machine can be well controlled.
請求項6記載の発明によれば、前胴部を屈折する際に充分な反力をとることができるので、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を良好に制御することが可能になる。 According to the sixth aspect of the present invention, since a sufficient reaction force can be taken when the front body portion is refracted, it is possible to favorably control the digging direction (posture) of the shield machine.
請求項7記載の発明によれば、簡単な構造で、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を良好に制御することが可能になる。 According to the seventh aspect of the invention, it is possible to satisfactorily control the digging direction (posture) of the shield machine with a simple structure.
請求項8記載の発明によれば、シールド掘進機に注入材が付着しないので、シールド掘進機の掘進方向(姿勢)を制御する作業を良好に行うことが可能になる。 According to the eighth aspect of the present invention, since the injection material does not adhere to the shield machine, it is possible to perform the work of controlling the digging direction (posture) of the shield machine well.
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.
まず、本実施の形態のシールド掘進機の構成例について図1〜図4を参照して説明する。図1は本実施の形態のシールド掘進機の内部を側面から透かして見せた要部構成図、図2は図1のシールド掘進機のカッタヘッドの正面図、図3の左半分は図1のシールド掘進機のA1−A1線の矢印方向から見た部分正面図、図3の右半分は図1のシールド掘進機のA2−A2線の矢印方向から見た部分正面図、図4は図1のシールド掘進機の薬液注入部の設置位置を示した正面図である。 First, the structural example of the shield machine of this Embodiment is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 1 is a main part configuration diagram showing the inside of the shield machine of the present embodiment as seen through the side, FIG. 2 is a front view of the cutter head of the shield machine of FIG. 1, and the left half of FIG. 3 is a partial front view of the shield machine from the arrow direction of the A1-A1 line, FIG. 3 is a partial front view of the shield machine from the arrow direction of the A2-A2 line of FIG. 1, and FIG. It is the front view which showed the installation position of the chemical | medical solution injection | pouring part of this shield machine.
本実施の形態のシールド掘進機1は、例えば、カッタヘッド(カッタ盤)2と機器本体3との間のチャンバ4内に泥土を充填した状態で掘進することにより泥土圧を発生させ、その泥土圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘進を行う泥土圧シールド掘進機である。なお、チャンバ4内の泥土は、カッタヘッド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により生成されており、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)とを有している。
The shield machine 1 according to the present embodiment, for example, generates mud pressure by digging in a state in which the
このシールド掘進機1の運転は、その後方に配置された後続台車(図示せず)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によりシールド掘進機1の全体動作が制御される。 The operation of the shield machine 1 is controlled by an operator in a cab in a succeeding carriage (not shown) disposed behind the shield machine 1. Moreover, the whole operation | movement of the shield machine 1 is controlled by the control part provided in the cab.
また、このシールド掘進機1により構築されるトンネルは、特に限定されるものではないが、例えば、上水用トンネル、下水用トンネルまたはケーブル用トンネルのような比較的小口径のトンネルであり、トンネルのセグメント外径Rtは、例えば、2150mm程度である。 Further, the tunnel constructed by the shield machine 1 is not particularly limited. For example, the tunnel is a relatively small diameter tunnel such as a water tunnel, a sewage tunnel, or a cable tunnel. The segment outer diameter Rt is, for example, about 2150 mm.
シールド掘進機1を構成するカッタヘッド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の周方向に沿って正逆方向に回転自在の状態で設置されている。
The
カッタヘッド2の種類は、例えば、円盤状のスポークタイプである。すなわち、図2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4本のスポーク部2bと、スポーク部2bの先端部を連結する外周リング部2cと、こられの部材間に形成された貫通孔2dとを備えている。
The type of the
ハブ部2aの前面(切羽に対向する面)には、センタービット5aが設置されている。また、各スポーク部2bの前面には、複数のビット5bおよびスクレーパツース5cが設置されている。
A
また、ハブ部2aおよびスポーク部2bには、添加材注入部(図示せず)が設けられている。この添加材注入部は、例えばベントナイトのような添加材(作泥土材)を切羽に向けて注入する部分である。なお、添加材には、例えば、ベントナイトに代えて気泡材を用いても良いし、ベントナイトと気泡材との両方を用いても良い。
The
また、外周リング部2cには、ビット5dおよびコピーカッタ5eが設置されている。ビット5dは支障物を切削する役割を備えている。また、コピーカッタ5eは、急曲線施工時の余堀りやシールド掘進機1の姿勢制御等を行う役割を備えている。
In addition, a
さらに、図1に示すように、カッタヘッド2の裏面には、練混ぜ翼6が設置されている。練混ぜ翼6は、例えば、円柱状に形成されており、カッタヘッド2が回転するとチャンバ4内の土砂と添加材とを撹拌混合する役割を備えている。
Furthermore, as shown in FIG. 1, a
一方、図1に示すように、シールド掘進機1を構成する機器本体3は、前胴プレート(前胴部)3aと、その後方の後胴プレート(後胴部)3bと、その後方のテールシール3cとを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the apparatus
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分である。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。
The
テールシール3cは、掘進作業中に機器本体3の後部から機器本体3内に地下水等が入り込むのを防止する封止部材であり、後胴プレート3bの後端部に後胴プレート3bの内周に沿って枠状に設置されている。
The
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が設置されている。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、上記チャンバ4が設けられている。チャンバ4には、カッタヘッド2により掘削された土砂等がカッタヘッド2の貫通孔2dを通じて取り込まれる。
On the front side of the
シールド掘進機1において隔壁7の機内側には、カッタ駆動体8、中折れジャッキ9a、シールドジャッキ9b、スクリューコンベア10、エレクタ11、土圧検出部12、添加材注入部13aおよび薬液注入部(注入部)13b等が設置されている。
In the shield machine 1, the
カッタ駆動体8は、カッタヘッド2を正逆方向に回転させるモータ(駆動源)である。ここでは、カッタ駆動方式として外周支持駆動方式が例示されている。すなわち、カッタ駆動体8は、カッタヘッド2の正面内の外周近傍位置に、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(図1および図3左半分参照)。
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、シールド掘進機1の推進方向や姿勢を修正する機器である。中折れジャッキ9aは、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との境界を跨ぐように、機器本体3の周方向に沿って複数個並んで配置されている(図1および図3左半分参照)。
The
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シールド掘進機1を推進することにより、シールド掘進機1の推進方向や姿勢を制御することが可能になっている。
By supplying pressure oil to the
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る。シールドジャッキ9bは、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との境界を跨ぐように、機器本体3の周方向に沿って複数個並んで配置されている(図1および図3右半分参照)。
The
セグメントSGは、掘削坑の内周を覆う部材であり、掘削坑の周方向に沿って複数設置されている。セグメントSGは、例えば、鋼製の箱型セグメントやコンクリート製のセグメントにより構成されている。なお、セグメントSGの幅(掘削坑の長手方向に沿う寸法)は、例えば、1000mm程度、高さ(厚さ)は、例えば、75mm程度である。 The segment SG is a member that covers the inner periphery of the excavation mine, and a plurality of segments SG are installed along the circumferential direction of the excavation mine. The segment SG is composed of, for example, a steel box segment or a concrete segment. Note that the width of the segment SG (the dimension along the longitudinal direction of the excavation mine) is, for example, about 1000 mm, and the height (thickness) is, for example, about 75 mm.
スクリューコンベア10は、チャンバ4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る。スクリューコンベア10は、機器本体3の底部において隔壁7を貫通しチャンバ4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
エレクタ11は、セグメントSGを把持して掘削坑の内周方向に旋回し、掘削坑の内周方向の組立位置に移送する組立装置である。エレクタ11は、エレクタ駆動用の油圧モータ11m(図3右半分側参照)により掘削坑の周方向に沿って回転自在の状態で後胴プレート3b内に設置されている。
The
土圧検出部12(図1参照)は、チャンバ4内の泥土圧を検出するセンサである。シールド掘進機1は、土圧検出部12により検出されたチャンバ4内の泥土圧を管理することによって切羽の安定性を維持しながら掘進作業を行う。
The earth pressure detection unit 12 (see FIG. 1) is a sensor that detects the mud pressure in the
添加材注入部13aは、シールド掘進機1の外周や切羽に上記した添加材(作泥土材)を注入する部分である。この添加材注入部13aは、前胴プレート3aの周方向に沿って複数箇所に配置されている。
The
薬液注入部(注入手段)13bは、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を制御する場合に、シールド掘進機1の前胴プレート3aの屈折方向に対して反対側の地盤に後述の溶液型薬液注入材を注入する部分である。
The chemical solution injection part (injection means) 13b is a solution type described later on the ground opposite to the refraction direction of the
この薬液注入部13bは、図4に示すように、例えば、後胴プレート3bの内周の上下左右の4箇所に分散された状態で配置されている。各薬液注入部13bは、それぞれ図示しない配管(注入手段)を通じて共通の薬液供給部(注入手段)に接続されている。この各配管の途中には、図示しない切換弁(注入手段)が接続されている。この切換弁の開閉動作を上記後続台車の運転室内の制御部(注入手段)により制御することにより、4箇所のうちのいずれの薬液注入部13bに溶液型薬液注入材を供給するかが選択される。また、薬液供給部から各薬液注入部13bへの溶液型薬液注入材の供給は、油圧ポンプ等(図示せず)により行われる。なお、図4の矢印B1は溶液型薬液注入材の注入方向を示している。
As shown in FIG. 4, the
薬液注入部13bの配置数は上記に限定されるものではなく種々変更可能であるが、あまり多く配置すると配管や切換弁が増え機器の大型化や機内設備の煩雑化を招く虞がある。これに対して薬液注入部13bを4箇所に配置することによりシールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を良好に制御できる上、構造を簡単化でき機器の大型化や機内設備の煩雑化を回避することができる。
The number of the chemical
上記した溶液型薬液注入材は、例えば、任意に固化時間を調整できる材料であり、水ガラス系薬液を主体としている。この溶液型薬液注入材は、ゲルタイムが5〜15秒程度と短く、配合によりゲルタイムを容易に調整することができる。また、懸濁型薬液注入材を用いた場合、シールド掘進機1に付着する弊害があるのに対して、溶液型薬液注入材は、単体の強度がほとんどないため前胴プレート3aや後胴プレート3bへの付着等の弊害がない。さらに、溶液型薬液注入材は、予め決められた時間の経過後に固化するので地盤の強度を確保することができる。しかも、溶液型薬液注入材は、固化後もシールド掘進機1に対する接触抵抗が小さく、シールド掘進機1の掘進動作の妨げにならない。
The above-described solution-type chemical solution injection material is, for example, a material that can arbitrarily adjust the solidification time, and mainly includes a water glass-based chemical solution. This solution type chemical solution injection material has a gel time as short as about 5 to 15 seconds, and the gel time can be easily adjusted by blending. In addition, when the suspension type chemical solution injection material is used, there is an adverse effect of adhering to the shield machine 1, whereas the solution type chemical solution injection material has almost no single strength, so the
なお、隔壁7の面内には、添加材注入部(図示せず)が設置されている。この隔壁7の添加材注入部は、上記した添加材(作泥土材)をチャンバ4内に注入する部分である。
In the plane of the partition wall 7, an additive material injection portion (not shown) is installed. The additive material injection portion of the partition wall 7 is a portion for injecting the additive material (mud clay material) into the
次に、発明者が検討した一般的なシールド掘進機の方向(姿勢)修正制御について図5〜図7を参照しながら説明する。図5(a),(b)は一般的なシールド掘進機の掘進方向(姿勢)の修正工程における平面図である。 Next, a general shield machine direction (posture) correction control studied by the inventors will be described with reference to FIGS. FIGS. 5A and 5B are plan views in a process of correcting the digging direction (posture) of a general shield machine.
図5(a)には、シールド掘進機1が掘進計画線CLに対して若干左側にずれている(左蛇行)場合が例示されている。シールド掘進機1の前胴プレート3aは矢印B2で示すように前方を向いている。
FIG. 5A illustrates a case where the shield machine 1 is slightly shifted to the left with respect to the drilling plan line CL (left meander). The
この左蛇行状態を修正するには、図5(b)に示すように、シールド掘進機1の左側の中折れジャッキを矢印B3の方向に延ばす。これにより、シールド掘進機1の前胴プレート3aが矢印B4で示すように右を向き、シールド掘進機1の先端(カッタヘッド)が右に寄るため、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を修正することができる。
In order to correct the left meandering state, as shown in FIG. 5 (b), the left bent jack of the shield machine 1 is extended in the direction of arrow B3. As a result, the
次に、図6(a)〜(c)は軟弱粘性土地盤における一般的なシールド掘進機の掘進方向(姿勢)の修正工程中の平面図である。なお、図6(b),(c)においては地盤G1,G2にハッチングを付した。 Next, FIGS. 6A to 6C are plan views of a general shield machine in a digging direction (posture) correction process in a soft viscous ground. In FIGS. 6B and 6C, the ground G1 and G2 are hatched.
図6(a)には、図5(a)と同様に、シールド掘進機1が左蛇行している場合が例示されている。ここで、図6(b)に示すように、シールド掘進機1の左側の中折れジャッキを上記と同様に矢印B3の方向に延ばすと、後胴プレート3bの側面の地盤G1が軟らかいため、前胴プレート3aが右を向かず、後胴プレート3bが左を向いてしまう結果、シールド掘進機1は、さらに左に蛇行し易くなってしまう。
FIG. 6A illustrates the case where the shield machine 1 is meandering to the left as in FIG. 5A. Here, as shown in FIG. 6 (b), if the middle folding jack on the left side of the shield machine 1 is extended in the direction of the arrow B3 in the same manner as described above, the ground G1 on the side surface of the
そこで、図6(c)に示すように、シールド掘進機1のシールドジャッキにより修正を行うと、シールドジャッキの反力となるセグメントSGの側面の地盤G2が軟らかいため左に移動する(蹴られる)結果、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)の修正がさらに難しくなってしまう場合がある。 Therefore, as shown in FIG. 6 (c), when the correction is made by the shield jack of the shield machine 1, the ground G2 on the side surface of the segment SG which is the reaction force of the shield jack is soft and moves to the left (kicked). As a result, the correction of the excavation direction (posture) of the shield machine 1 may become more difficult.
次に、図7(a)〜(c)は軟弱粘性土地盤における別の一般的なシールド掘進機の掘進方向(姿勢)の修正工程中の平面図である。なお、図7(b),(c)においては地盤G1および余堀り領域Dにハッチングを付した。 Next, Fig.7 (a)-(c) is a top view in the correction process of the digging direction (attitude | position) of another general shield machine in a soft viscous ground. In FIGS. 7B and 7C, the ground G1 and the extra excavation area D are hatched.
図7(a)には、上記と同様に、シールド掘進機1が左蛇行している場合が例示されている。ここでは、図7(b)に示すように、前胴プレート3aの右側の地盤に前胴プレート3aの長さ分の余堀り領域Dを形成して前胴プレート3aが右を向き易くしておくとともに、後胴プレート3bが左に向く量を見込んで通常以上に左側の中折れジャッキを矢印B3の方向に延ばす。これにより、図7(c)に示すように、シールド掘進機1の前胴プレート3aが矢印B5で示すように右を向き、シールド掘進機1の先端(カッタヘッド)が右に寄るため、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を修正することができる。
FIG. 7A illustrates a case where the shield machine 1 is meandering to the left, as described above. Here, as shown in FIG. 7B, an excavation region D corresponding to the length of the
しかし、この場合においても、例えば、勾配変化点での水平方向の蛇行修正の場合には、中折れジャッキの能力が不足する。中折れジャッキのストロークは、例えば、上下方向に30mmのため、勾配変化のために上下方向に20mmを必要とすると、左右の修正に10mmしか使用できなくなる。このため、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を上手く修正できなくなってしまう場合がある。 However, even in this case, for example, in the case of correcting the meandering in the horizontal direction at the gradient change point, the ability of the folding jack is insufficient. For example, the stroke of the bent jack is 30 mm in the vertical direction, and if 20 mm is required in the vertical direction for changing the gradient, only 10 mm can be used for left and right correction. For this reason, the digging direction (posture) of the shield machine 1 may not be properly corrected.
次に、本実施の形態のシールド掘進機1における方向(姿勢)修正制御例について図8を参照しながら説明する。図8(a)〜(c)は、軟弱粘性土地盤における本実施の形態のシールド掘進機の方向(姿勢)修正制御工程中の平面図である。なお、図8(b),(c)においては溶液型薬液注入材の注入領域にハッチングを付した。 Next, an example of direction (posture) correction control in the shield machine 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIGS. 8A to 8C are plan views during the direction (posture) correction control process of the shield machine according to the present embodiment in the soft and viscous land. In FIGS. 8B and 8C, the injection region of the solution type chemical solution injection material is hatched.
図8(a)には、上記と同様に、シールド掘進機1が左蛇行している場合が例示されている。本実施の形態においては、上記と同様に、シールド掘進機1の左側の中折れジャッキ9a(図1等参照)を延ばして前胴プレート3aを右方向に屈折するとともに、図8(b)の矢印B6に示すように、シールド掘進機1の後胴プレート3bの左側(シールド掘進機1の前胴プレート3aの屈折方向に対して反対側)の外周側面の薬液注入部13b(図1および図4参照)から溶液型薬液注入材を地盤に注入する。これにより、後胴プレート3bの左側の側面に溶液型薬液注入材の注入圧力がかかるので、前胴プレート3aが右側を向き易くなる。また、後胴プレート3bの後端はセグメントSGで拘束されているため動くことがない。これらの結果、図8(c)に示すように、シールド掘進機1の前胴プレート3aが矢印B5で示すように右を向き、シールド掘進機1の先端(カッタヘッド2)が右に寄るため、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を良好に修正することができる。
FIG. 8A illustrates a case where the shield machine 1 is meandering to the left, as described above. In the present embodiment, similarly to the above, the left
すなわち、本実施の形態においては、シールド掘進機1の掘進方向とは反対側に位置する薬液注入部13bからの溶液型薬液注入材の注入圧力によりシールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を制御することにより、軟弱粘性土地盤の勾配変化点においてもシールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を良好に修正することができる。
That is, in the present embodiment, the digging direction (posture) of the shield machine 1 is controlled by the injection pressure of the solution type chemical solution injection material from the chemical
また、薬液注入部13bから注入される注入材として溶液型薬液注入材を用いることにより、シールド掘進機1に溶液型薬液注入材が付着しないので、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を修正する作業を良好に行うことができる。
Moreover, since the solution type chemical solution injection material does not adhere to the shield machine 1 by using the solution type chemical solution injection material as the injection material injected from the chemical
また、溶液型薬液注入材は予め決められた時間の経過後に固化するので掘削抗外周の地盤の強度を確保することができる。しかも、溶液型薬液注入材は、固化後もシールド掘進機1に対する接触抵抗が小さく、シールド掘進機1の掘進動作の妨げにならない。 Moreover, since the solution type chemical solution injection material is solidified after elapse of a predetermined time, it is possible to ensure the strength of the ground on the outer periphery of the excavation. Moreover, the solution-type chemical injection material has a small contact resistance with respect to the shield machine 1 even after solidification, and does not hinder the digging operation of the shield machine 1.
また、勾配変化点以外においても、急曲線施工中に左右方向の中折れジャッキ9aの能力を上限まで使用している場合に、シールド掘進機1の上下の掘進方向(姿勢)を良好に修正することができる等、中折れジャッキ9aやシールドジャッキ9bの選択の余地が少ない状況においてシールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を良好に修正することができる。
In addition to the slope change point, the upper and lower digging directions (postures) of the shield machine 1 are properly corrected when the capability of the right-and-left
さらに、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)を修正する場合に余堀り等の作業を削減することができるので、シールド掘進機1の掘進方向(姿勢)修正作業を容易にすることができる。また、シールド掘進機1によるトンネル掘削工期を短縮することができる。 Furthermore, since the excavation work or the like can be reduced when the excavation direction (posture) of the shield machine 1 is corrected, the excavation direction (posture) correction operation of the shield excavator 1 can be facilitated. . Moreover, the tunnel excavation construction period by the shield machine 1 can be shortened.
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、外周支持駆動方式の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種々変更可能であり、例えばセンターシャフト駆動方式や中間支持駆動方式のシールド掘進機に適用しても良い。 For example, in the above-described embodiment, the case where it is applied to the outer periphery support drive type shield machine has been described. However, the present invention is not limited to this and can be variously modified. For example, the center shaft drive method and the intermediate support drive method It may be applied to other shield machines.
また、前記実施の形態においては、中折れジャッキを延ばすとともに、前胴部の屈折方向とは反対側の地盤に溶液型薬液注入材を注入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、前胴部を屈折させるのに先立って前胴部の屈折方向に対して反対側の地盤に溶液型薬液注入材を注入し地盤を硬化させた後、中折れジャッキを延ばし硬化した地盤により反力をとることで中折れジャッキを効かせるようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, the case has been described in which the bent jack is extended and the solution type chemical injection material is injected into the ground opposite to the refraction direction of the front trunk portion, but the present invention is not limited thereto. For example, prior to refracting the front torso, after injecting a solution-type chemical injection material into the ground opposite to the refraction direction of the front torso and curing the ground, the bent jack was extended and cured. It is also possible to make the jack bendable by taking the reaction force from the ground.
以上の説明では、本発明を泥土圧式の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、カッタヘッドの後方の機器本体内に設けられた泥水室に送泥ポンプにより泥水を圧送し、泥水室内の泥水の圧力を切羽の土圧および地下水圧に見合う圧力にして切羽の安定を図りながらカッタヘッドを切羽に押し当て回転させることにより地山に掘削坑を形成する泥水式のシールド掘進機等、他のシールド掘進機にも適用できる。 In the above description, the case where the present invention is applied to a mud pressure shield shield machine has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is applied to a muddy water chamber provided in the apparatus main body behind the cutter head. The mud pump pumps the mud, and the pressure of the mud in the mud chamber matches the earth pressure and groundwater pressure of the face. It can also be applied to other shield machines such as a muddy water shield machine.
1 シールド掘進機
2 カッタヘッド
3 機器本体
3a 前胴プレート
3b 後胴プレート
3c テールシール
4 チャンバ
9a 中折れジャッキ
9b シールドジャッキ
13a 添加材注入部
13b 薬液注入部
SG セグメント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記後胴部の側面において前記後胴部の外周に沿って分散された状態で配置され、前記後胴部の側面から地盤に対して前記注入材を注入する複数の注入部と、
前記複数の注入部のうち、前記前胴部の屈折方向に対して反対側に位置する注入部から前記注入材を注入するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1記載のシールド掘進機。 The injection means includes
A plurality of injection unit for injecting said rear barrel are arranged in a state of being distributed along the periphery of the injection member against the ground from the side of the rear barrel portion on the side surface of the rear trunk portion,
Of the plurality of injection units, a control unit that controls to inject the injection material from an injection unit located on the opposite side to the refractive direction of the front body part;
The shield machine according to claim 1, comprising:
前記複数の注入部のうち、前記前胴部の屈折方向に対して反対側に位置する注入部から前記注入材を注入するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項5記載のシールド掘進方法。 A plurality of injection unit for injecting said rear barrel are arranged in a state of being distributed along the periphery of the injection member against the ground from the side of the rear barrel portion on the side surface of the rear trunk portion,
Of the plurality of injection units, a control unit that controls to inject the injection material from an injection unit located on the opposite side to the refractive direction of the front body part;
The shield excavation method according to claim 5, further comprising:
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