JP6674859B2 - Disc cutter and drilling equipment - Google Patents

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Description

本発明は、ディスクカッタ及びこのディスクカッタを有する掘削装置に関する。   The present invention relates to a disc cutter and an excavator having the disc cutter.

本件出願人らは、これまで、トンネルボーリングマシン(TBM)を用いて地盤にトンネルを掘削するトンネル方法(TBM工法)として、円筒状の掘削装置により、トンネルの外環部に当たる位置の地盤を先行して円環状に掘削する工程と、掘削装置の内側に円柱状に残留した地盤を掘削装置の内側に配置された重機により掘削する工程とを行うことによりトンネルを構築する方法を提案している。   As a tunnel method (TBM method) for excavating a tunnel in the ground using a tunnel boring machine (TBM), the present applicant has previously used a cylindrical excavator to precede the ground at a position corresponding to the outer ring portion of the tunnel. A method of constructing a tunnel by performing a step of excavating in an annular shape and a step of excavating the ground remaining in a columnar shape inside the excavator by a heavy machine arranged inside the excavator. .

そして、このような方法によりトンネルを掘削するための掘削装置として、装置の先端面に複数の掘削部材が取り付けられた円環状のカッタヘッドを備え、このカッタヘッドを地盤に押し付けながら回転させることにより、地盤を円環状に掘削する装置を提案している(特許文献1〜3参照)。   And, as an excavator for excavating a tunnel by such a method, an annular cutter head having a plurality of excavating members attached to the tip end surface of the device is provided, and the cutter head is rotated while being pressed against the ground. Has proposed an apparatus for excavating the ground in an annular shape (see Patent Documents 1 to 3).

特許第4934234号Patent No. 4934234 特許第5138821号Patent No. 5138821 特開2014−5677号公報JP 2014-5677 A

このような掘削装置の先端面に取り付けられた掘削部材として、ディスクカッタが用いられることがある。ディスクカッタは、円板状を呈し、回転軸を中心として回転可能なカッタである。このようなディスクカッタは、地盤の掘削を続けると徐々に摩耗していく。そして、所定の量以上、摩耗したディスクカッタは新たなディスクカッタと交換される。しかしながら、長距離にわたり掘削すると、ディスクカッタの交換回数も多くなり、ディスクカッタの費用がかさむとともに、交換に手間がかかる。   A disc cutter may be used as a drilling member attached to the tip end surface of such a drilling device. The disk cutter has a disk shape and is rotatable about a rotation axis. Such a disk cutter gradually wears as the excavation of the ground continues. Then, the disc cutter that has been worn by a predetermined amount or more is replaced with a new disc cutter. However, excavation over a long distance increases the number of times the disk cutter needs to be replaced, which increases the cost of the disk cutter and requires time for replacement.

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、地盤掘削時の摩耗が少ないディスクカッタを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a disk cutter with less wear when excavating ground.

本発明は、地盤を掘削するための掘削装置に用いられるディスクカッタであって、回転軸を中心として環状に延びる掘削面を有し、ディスクカッタの掘削面に、地盤を掘削して生じた岩又は土砂を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする。   The present invention relates to a disk cutter used for an excavator for excavating the ground, which has an excavation surface extending annularly around a rotation axis, and a rock formed by excavating the ground on the excavation surface of the disk cutter. Alternatively, a concave portion capable of storing earth and sand is formed.

上記構成の本発明によれば、地盤掘削時には、地盤を掘削して生じた岩又は土砂が掘削面の凹部に収容され、この凹部に収容された岩又は土砂が地盤と接触することになる。これにより、ディスクカッタ自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。   According to the present invention having the above configuration, at the time of excavating the ground, rock or earth and sand generated by excavating the ground is accommodated in the concave portion of the excavation surface, and the rock or earth and sand accommodated in the concave portion comes into contact with the ground. Thereby, it is possible to suppress the disk cutter itself from being worn by excavation of the ground.

本発明において、好ましくは、掘削面の全周にわたって、間隔をあけて複数の凹部が形成されている。
上記構成の本発明によれば、ディスクカッタが回転しても。凹部に収容された岩又は土砂が凹部内に確実に保持されるため、凹部を設けても掘削効率が低下することがない。
In the present invention, preferably, a plurality of recesses are formed at intervals over the entire circumference of the excavation surface.
According to the present invention having the above configuration, even if the disk cutter rotates. Since the rock or earth and sand accommodated in the concave portion is securely held in the concave portion, excavation efficiency does not decrease even if the concave portion is provided.

本発明において、好ましくは、凹部は前記掘削面の全周にわたって延びている。
上記構成の本発明によれば、地盤掘削時に岩又は土砂が地盤と接触する面積を多くすることができ、よりディスクカッタ自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。
In the present invention, preferably, the recess extends over the entire circumference of the excavation surface.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention of the said structure, the area which rocks or earth and sand contact the ground at the time of ground excavation can be increased, and it can suppress that the disk cutter itself wears by excavation of the ground.

本発明の掘削装置は、上記のディスクカッタを有する。   An excavator according to the present invention includes the above-described disc cutter.

本発明によれば、地盤掘削時の摩耗が少ないディスクカッタが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the disk cutter with little abrasion at the time of ground excavation is provided.

本発明の第1実施形態による掘削装置を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the excavator according to the first embodiment of the present invention. 図1に示す掘削装置の長手方向鉛直断面図である。FIG. 2 is a longitudinal vertical sectional view of the excavator shown in FIG. 1. 図7におけるIII−III断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 7. 図1に示す掘削装置の正面図である。It is a front view of the excavator shown in FIG. 図4におけるV−V断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 4. 図1に示す掘削装置のカッタ部の拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a cutter unit of the excavator shown in FIG. 1. 図2におけるVII−VII断面図である。It is VII-VII sectional drawing in FIG. 図2におけるVIII−VIII断面図である。It is VIII-VIII sectional drawing in FIG. 図2におけるIX−IX断面図である。It is IX-IX sectional drawing in FIG. 第1実施形態の掘削装置で用いられているディスクカッタを示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。2A and 2B show a disk cutter used in the excavator according to the first embodiment, wherein FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a front view, and FIG. 1C is a side view. 第1実施形態の掘削装置で用いられているディスクカッタの拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a disk cutter used in the excavator according to the first embodiment. 地盤掘削時における図4におけるV−V断面図である。It is VV sectional drawing in FIG. 4 at the time of ground excavation. 図1に示す掘削装置における掘削土を搬送する方法を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method of transporting excavated soil in the excavator shown in FIG. 1. 本発明の第2実施形態のディスクカッタを示し、(A)は正面図、(B)は側面図である。6A and 6B show a disk cutter according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a front view and FIG.

以下、本発明のトンネル掘削装置及びトンネル掘削方法の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1乃至図9は、本発明の第1実施形態の掘削装置10を示し、図1は斜視図、図2は長手方向鉛直断面図、図3は図7におけるIII−III断面図、図4は正面図、図5は図4におけるV−V断面図、図6はカッタ部の拡大斜視図、図7は図2におけるVII−VII断面図、図8は図2におけるVIII−VIII断面図、図9は図2におけるIX−IX断面図である。
Hereinafter, embodiments of a tunnel digging apparatus and a tunnel digging method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 9 show an excavator 10 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a longitudinal vertical sectional view, FIG. 3 is a III-III sectional view in FIG. 5 is a front view, FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 4, FIG. 6 is an enlarged perspective view of the cutter portion, FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.

図1及び図2に示すように、掘削装置10は、円筒状の殻体12と、殻体12の掘削進行方向(以下、前方という)の先端に設けられた掘削機構14と、地盤を掘削して発生した掘削土を搬出するための掘削土搬出機構16と、掘削機構14を推進させるための推進機構18とを備える。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the excavator 10 includes a cylindrical shell 12, an excavation mechanism 14 provided at a tip of the shell 12 in the excavation traveling direction (hereinafter, referred to as “front”), and excavation of the ground. An excavated soil carrying-out mechanism 16 for carrying out excavated soil generated as a result and a propulsion mechanism 18 for propelling the excavated mechanism 14 are provided.

殻体12は、前方から順次接続された回転部殻体20と、第1の固定部殻体22と、第2の固定部殻体24と、第3の固定部殻体26とにより構成される。   The shell 12 includes a rotating shell 20, a first fixed shell 22, a second fixed shell 24, and a third fixed shell 26 which are sequentially connected from the front. You.

回転部殻体20は、先端面を形成する円環状の先端面部20Aと、先端面部20Aの外周縁から後方に延びる円筒状の外筒体20Bと、先端面部20Aの内周縁から後方に延びる円筒状の内筒体20Cと、を有する。   The rotating portion shell 20 includes an annular distal end surface portion 20A forming a distal end surface, a cylindrical outer cylindrical body 20B extending rearward from an outer peripheral edge of the distal end surface portion 20A, and a cylinder extending rearward from an inner peripheral edge of the distal end surface portion 20A. And an inner cylindrical body 20C.

また、第1の固定部殻体22と、第2の固定部殻体24と、第3の固定部殻体26とは、それぞれ、回転部殻体20の外筒体20Bと略同径に形成された円筒状の外筒体22B、24B、26Bと、外筒体22B、24B、26B内に配置され、第1の固定部殻体22の内筒体20Cと略同径に形成された円筒状の内筒体22C、24C、26Cと、内筒体22C、24C、26Cと外筒体22B、24B、26Bを結ぶように設けられた複数の支持部材(図示せず)とにより構成される。これら殻体20、22、24、26はそれぞれ鋼材からなる。なお、回転部殻体20の内筒体20Cの後端は、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間に隙間20Dが形成されるように、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端よりも前方において終端している。   Further, the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 have substantially the same diameter as the outer cylinder 20B of the rotating part shell 20, respectively. The formed cylindrical outer cylinders 22B, 24B, and 26B are disposed in the outer cylinders 22B, 24B, and 26B, and have substantially the same diameter as the inner cylinder 20C of the first fixed shell 22. It is constituted by cylindrical inner cylinders 22C, 24C, 26C, and a plurality of support members (not shown) provided so as to connect the inner cylinders 22C, 24C, 26C and the outer cylinders 22B, 24B, 26B. You. These shells 20, 22, 24, 26 are each made of a steel material. Note that the first fixed portion is formed such that a rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating shell 20 is formed with a gap 20D between the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed shell 22. The shell 22 terminates ahead of the front end of the inner cylinder 22C.

回転部殻体20、第1の固定部殻体22、第2の固定部殻体24、及び第3の固定部殻体26を構成する内筒体20C、22C、24C、26C、及び外筒体20B、22B、24B、26Bは、後に詳述する掘削機構14の回転軸と同心同軸に配置されており、これにより、内筒体20C、22C、24C、26Cと外筒体20B、22B、24B、26Bとの間に環状空間が形成される。支持部材は、棒状又は板状の鋼材からなり、外筒体20B、22B、24B、26Bに作用する土圧を支持可能な本数、内筒体20C、22C、24C、26Cの中心軸を中心として放射状に、周方向及び軸方向に適宜な間隔をあけて、これら内筒体20C、22C、24C、26Cと外筒体20B、22B、24B、26Bを結ぶように設けられている。そして、内筒体20C、22C、24C、26Cと、外筒体20B、22B、24B、26Bとの間の環状空間内に推進機構18が収容されている。   Inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C, and outer cylinder that constitute rotating part shell 20, first fixed part shell 22, second fixed part shell 24, and third fixed part shell 26 The bodies 20B, 22B, 24B, and 26B are arranged concentrically and coaxially with the rotation axis of the excavating mechanism 14, which will be described in detail later, so that the inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C and the outer cylinders 20B, 22B, An annular space is formed between the outer space 24B and the outer space 24B. The supporting member is made of a rod-shaped or plate-shaped steel material, the number of which can support the earth pressure acting on the outer cylinder 20B, 22B, 24B, 26B, and the center of the center axis of the inner cylinder 20C, 22C, 24C, 26C. The inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C and the outer cylinders 20B, 22B, 24B, 26B are provided radially at appropriate intervals in the circumferential and axial directions. The propulsion mechanism 18 is accommodated in an annular space between the inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C and the outer cylinders 20B, 22B, 24B, 26B.

回転部殻体20は第1の固定部殻体22に対して回転可能に接続されている。なお、回転部殻体20と第1の固定部殻体22との間に、ベアリング等を介在させることにより滑りを向上することができる。   The rotating part shell 20 is rotatably connected to the first fixed part shell 22. The slip can be improved by interposing a bearing or the like between the rotating part shell 20 and the first fixed part shell 22.

また、第2の固定部殻体24の内筒体24C及び外筒体24Bの前端部は、第1の固定部殻体22の内筒体22Cと外筒体22Bの後端部の間の空間内に収容されている。かかる構成により、第2の固定部殻体24は第1の固定部殻体22に対して軸方向に摺動可能に接続されている。   The front ends of the inner cylindrical body 24C and the outer cylindrical body 24B of the second fixed part shell 24 are located between the inner cylindrical body 22C of the first fixed part shell 22 and the rear end of the outer cylindrical body 22B. It is housed in the space. With this configuration, the second fixed part shell 24 is connected to the first fixed part shell 22 so as to be slidable in the axial direction.

これと同様に、第3の固定部殻体26の内筒体26C及び外筒体26Bの前端部は、第2の固定部殻体24の内筒体26Cと外筒体26Bの後端部の間に収容されている。かかる構成により、第3の固定部殻体26は第2の固定部殻体24に対して軸方向に摺動可能に接続されている。なお、第1の固定部殻体22と第2の固定部殻体24の接続部、及び、第2の固定部殻体24と第3の固定部殻体26の接続部に、軸方向の摺動を案内するガイド部材を設けてもよい。   Similarly, the front ends of the inner cylinder 26C and the outer cylinder 26B of the third fixed shell 26 are the rear ends of the inner cylinder 26C and the outer cylinder 26B of the second fixed shell 24. Is housed between. With this configuration, the third fixed portion shell 26 is connected to the second fixed portion shell 24 so as to be slidable in the axial direction. The connection between the first fixed part shell 22 and the second fixed part shell 24 and the connection between the second fixed part shell 24 and the third fixed part shell 26 are provided in the axial direction. A guide member for guiding sliding may be provided.

図2に示すように、掘削機構14は、回転部殻体20の先端面部20Aに形成された複数の掘削ビットを含むカッタ部(カッタヘッド)30と、第1の固定部殻体22内に配置された減速機32及びモータ34と、を備える。   As shown in FIG. 2, the excavating mechanism 14 includes a cutter unit (cutter head) 30 including a plurality of excavation bits formed on the distal end surface 20 </ b> A of the rotating unit shell 20 and a first fixed unit shell 22. A reduction gear 32 and a motor 34 arranged.

図2及び図4に示すように、回転部殻体20の先端面部20Aには、周方向に間隔をあけて複数の開口36が形成されており、外部と回転部殻体20内の空間20Eとがこの開口36を通して連通している。   As shown in FIGS. 2 and 4, a plurality of openings 36 are formed in the distal end surface portion 20 </ b> A of the rotating body shell 20 at intervals in the circumferential direction, and a space 20 </ b> E between the outside and the rotating body shell 20. Communicate with each other through the opening 36.

図4に示すように、カッタ部30は、回転部殻体20の平面状の先端面部20Aに周方向に間隔をあけて設けられた複数のディスクカッタ38と、先端面部20Aに形成された開口36の縁に設けられた板状の削孔ビット40と、回転部殻体20の先端面部20Aに取り付けられた突状リブ39と、を備える。   As shown in FIG. 4, the cutter portion 30 includes a plurality of disk cutters 38 provided at intervals in the circumferential direction on a planar distal end surface portion 20A of the rotating portion shell 20 and an opening formed on the distal end surface portion 20A. The rotary member 20 includes a plate-shaped drill bit 40 provided at an edge of the rotary member 36 and a protruding rib 39 attached to the distal end surface portion 20A of the rotating shell 20.

突状リブ39は、例えば、例えば、SS400(旧JIS規格SS41)などの鋼材の角棒からなる。図4乃至図6に示すように、突状リブ39は、回転部殻体20の先端面部20Aに略径方向に内縁から外縁まで延び、さらに、回転部殻体20の側面の前方部を軸方向に延びるように設けられている。そして、この突状リブ39は、後に詳述するように、掘削により発生した土砂を回転部殻体20の先端面部20Aの表面を覆った状態で保持する。   The protruding rib 39 is made of, for example, a square bar made of steel such as SS400 (former JIS standard SS41). As shown in FIGS. 4 to 6, the protruding rib 39 extends from the inner edge to the outer edge in a substantially radial direction on the distal end surface portion 20 </ b> A of the rotating portion shell 20. It is provided to extend in the direction. The projecting rib 39 holds the earth and sand generated by the excavation while covering the surface of the distal end surface portion 20A of the rotating portion shell 20, as described later in detail.

本実施形態では、突状リブ39は、幅30mmかつ高さ30mmの角棒からなり、周方向に隣接する突状リブ39の間隔が200mm程度となるように回転部殻体20の先端面部20Aに取り付けられている。また、これら突状リブ39は、回転部殻体20の回転方向(周方向)を横切るように取り付けられている。土砂を回転部殻体20の先端面部20Aの表面を覆った状態で保持するためには、突状リブ39の径方向に対する角度は30°が以下であることが好ましい。すなわち、突状リブ39の回転方向(周方向)に対する角度は60°〜120°であることが好ましい。なお、本実施形態では、一部の突状リブ39はディスクカッタ38の回転方向と垂直な方向に延びており、他の突状リブ39は、削孔ビット40と平行に延びている。   In the present embodiment, the protruding rib 39 is formed of a square bar having a width of 30 mm and a height of 30 mm, and the distal end surface 20A of the rotating shell 20 is formed so that the interval between the circumferentially adjacent protruding ribs 39 is about 200 mm. Attached to. These protruding ribs 39 are attached so as to cross the rotating direction (circumferential direction) of the rotating shell 20. In order to hold the earth and sand in a state of covering the surface of the tip end surface portion 20A of the rotating portion shell 20, the angle of the protruding rib 39 with respect to the radial direction is preferably 30 ° or less. That is, the angle of the protruding rib 39 with respect to the rotation direction (circumferential direction) is preferably 60 ° to 120 °. In this embodiment, some of the protruding ribs 39 extend in a direction perpendicular to the rotation direction of the disk cutter 38, and the other protruding ribs 39 extend in parallel with the drill bit 40.

なお、突状リブ39の先端面部20Aからの高さは、ディスクカッタ38の高さよりも低く、かつ、削孔ビット40の高さよりも低い。これは、突状リブ39の先端面部20Aからの高さが、ディスクカッタ38及び削孔ビット40よりも高い場合には、掘削対象の地盤に突状リブ39が当たってしまい、これらビットにより地盤を掘削することができないからである。なお、一般的にディスクカッタ38及び削孔ビット40の高さは50mm程度であるので、突状リブ39の高さは50mm以下である必要がある。また、回転部殻体20の先端面部20Aの表面に、回転部殻体20を保護するのに十分な厚さの土砂を保持するように、突状リブ39の高さは10mm以上であることが好ましい。   The height of the protruding rib 39 from the distal end surface 20A is lower than the height of the disk cutter 38 and lower than the height of the drill bit 40. If the height of the protruding rib 39 from the tip end surface 20A is higher than the disc cutter 38 and the drill bit 40, the protruding rib 39 will hit the ground to be excavated, and these bits will Is not excavated. Since the height of the disc cutter 38 and the drill bit 40 is generally about 50 mm, the height of the projecting rib 39 needs to be 50 mm or less. Also, the height of the protruding rib 39 should be 10 mm or more so that the surface of the tip end surface portion 20A of the rotating portion shell 20 holds earth and sand having a thickness sufficient to protect the rotating portion shell 20. Is preferred.

また、図2に示すように、回転部殻体20の後端部には、リング33を介してピンラック35が取り付けられている。第1の固定部殻体22内に配置されたモータ34には減速機32が接続されており、この減速機32にはピニオン37が取り付けられている。そして、減速機32に取り付けられたピニオン37が、回転部殻体20に取り付けられたピンラック35と噛み合っている。これにより、モータ34が回転すると、この回転力が減速機32を介してトルクが増幅されて回転部殻体20に伝達され、回転部殻体20が中心軸を中心として第1〜第3の固定部殻体22、24、26に対して回転する。   As shown in FIG. 2, a pin rack 35 is attached to the rear end of the rotating shell 20 via a ring 33. A reduction gear 32 is connected to a motor 34 disposed in the first fixed portion shell 22, and a pinion 37 is attached to the reduction gear 32. The pinion 37 attached to the speed reducer 32 is engaged with the pin rack 35 attached to the rotating part shell 20. As a result, when the motor 34 rotates, the torque is amplified and transmitted to the rotating shell 20 via the reduction gear 32, and the rotating shell 20 is rotated about the central axis by the first to third rotations. It rotates with respect to the fixed shells 22, 24, 26.

各ディスクカッタ38は、半径方向に異なる位置に配置されている。これにより、回転部殻体20が周方向に回転した際に、各ディスクカッタ38が通過する軌跡が、半径方向に略等間隔な同心円となり、径によらず均質な掘削を行うことができる。   Each disk cutter 38 is arranged at a different position in the radial direction. Accordingly, when the rotating shell 20 rotates in the circumferential direction, the trajectories that the disk cutters 38 pass are concentric circles that are substantially equally spaced in the radial direction, and uniform excavation can be performed regardless of the diameter.

図10は、第1実施形態の掘削装置で用いられているディスクカッタを示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。また、図11は、第1実施形態の掘削装置で用いられているディスクカッタの拡大斜視図である。
図10に示すように、ディスクカッタ38は、鋼材からなり、円板状のカッタ本体90と、カッタ本体90の両側から突出する円柱状の側部91と、側部91の中心から側方に延びる軸部92と、を備える。また、カッタ本体90の外周面から放射状に突出するように複数の歯部93が等角度間隔で設けられている。各歯部93は矩形状の周方向断面を有する。カッタ本体90と、側部91と、軸部92と、歯部93とは一体に構成されている。歯部93は、軸方向幅が20mm程度であり、周方向長さが20mm程度であり、径方向高さが30mm程度である。
FIG. 10 shows a disk cutter used in the excavator of the first embodiment, where (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a side view. FIG. 11 is an enlarged perspective view of a disk cutter used in the excavator according to the first embodiment.
As shown in FIG. 10, the disk cutter 38 is made of a steel material, and has a disk-shaped cutter body 90, a cylindrical side part 91 protruding from both sides of the cutter body 90, and a side part from the center of the side part 91. An extending shaft portion 92. Also, a plurality of teeth 93 are provided at equal angular intervals so as to project radially from the outer peripheral surface of the cutter body 90. Each tooth portion 93 has a rectangular circumferential cross section. The cutter body 90, the side part 91, the shaft part 92, and the tooth part 93 are integrally formed. The tooth portion 93 has an axial width of about 20 mm, a circumferential length of about 20 mm, and a radial height of about 30 mm.

図11に示すように、隣接する歯部93との間には、隣接する歯部93の側縁の間を結ぶように鋼板94が取り付けられている。これら鋼板94は歯部93と等しい径方向高さを有し、また、歯部93の側面と鋼板94の側面とは同一平面となっている。後述するように、ディスクカッタ38はその周面が地盤に接触して地盤を掘削する掘削面96として機能する。そして、隣接する歯部93と、これら歯部93の間に設けられた一対の鋼板94により、掘削面96に開口する複数の断面矩形状の凹部95が等間隔で形成されている。各凹部95は、径方向深さが30mm程度であり、軸方向幅が10〜15mm程度であり、周方向長さが20〜30mm程度である。   As shown in FIG. 11, a steel plate 94 is attached between the adjacent teeth 93 so as to connect between the side edges of the adjacent teeth 93. These steel plates 94 have the same radial height as the teeth 93, and the side surfaces of the teeth 93 and the side surfaces of the steel plate 94 are flush with each other. As will be described later, the disk cutter 38 functions as an excavation surface 96 for excavating the ground when its peripheral surface contacts the ground. A plurality of rectangular recesses 95 having a rectangular cross section opened on the excavation surface 96 are formed at equal intervals by the adjacent teeth 93 and a pair of steel plates 94 provided between the teeth 93. Each recess 95 has a radial depth of about 30 mm, an axial width of about 10 to 15 mm, and a circumferential length of about 20 to 30 mm.

また、削孔ビット40は、先端が鋭利なビットからなり、回転部殻体20が回転することにより、ディスクカッタ38により切削された切削面を平坦に整えるように掘削する。   The drill bit 40 is made of a bit having a sharp tip, and excavates so that the surface cut by the disk cutter 38 is made flat by the rotation of the rotating shell 20.

図9に示すように、掘削土搬出機構16は、回転部殻体20内の空間20Eを周方向に複数の室20Fに分割するように回転部殻体20の内部の空間20Eに設けられた複数の板材42と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端部に固定され、回転部殻体20の内筒体20Cの後端に向かって延出するように取り付けられた閉鎖プレート44と、地盤に向かって水を噴射するように、その噴出口が回転部殻体20の先端面部20Aの表面に設けられたジェットノズル(図示せず)と、を備えている。   As shown in FIG. 9, the excavated soil discharge mechanism 16 is provided in the space 20E inside the rotating shell 20 so as to divide the space 20E inside the rotating shell 20 into a plurality of chambers 20F in the circumferential direction. The plurality of plate members 42 are fixed to the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed part shell 22 and attached so as to extend toward the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20. The rotating plate 20 includes a closing plate 44 and a jet nozzle (not shown) whose outlet is provided on the surface of the distal end surface portion 20A of the rotating shell 20 so as to spray water toward the ground.

各板材42は、先端がそれぞれ、回転部殻体20の先端面部20Aの削孔ビット40が取り付けられた箇所の裏面に接続されており、先端面部20Aに対して垂直に設けられている。なお、なお、本実施形態では、板材42は先端面部20Aに対して垂直に設けられているが、これに限らず、後方に向かって回転部殻体20の周方向に傾斜するように設けてもよい。このように、回転部殻体20内に板材42を設けることにより、回転部殻体20の剛性を向上することができる。   Each of the plate members 42 has a distal end connected to the back surface of the distal end surface portion 20A of the rotating portion shell 20 where the drill bit 40 is attached, and is provided perpendicular to the distal end surface portion 20A. In addition, in this embodiment, although the board | plate material 42 is provided perpendicularly with respect to the front-end | tip surface part 20A, it is not restricted to this, It is provided so that it may incline in the peripheral direction of the rotating part shell 20 toward back. Is also good. Thus, by providing the plate member 42 in the rotating part shell 20, the rigidity of the rotating part shell 20 can be improved.

閉鎖プレート44は、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分(本実施形態では、最下部から周方向両側にそれぞれ約120°の部分)を閉鎖するように設けられている。   The closing plate 44 defines a gap 20D between the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20 and the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed part shell 22 from the lowest in the circumferential direction. (In the present embodiment, portions of about 120 ° on both sides in the circumferential direction from the lowermost part) are provided so as to be closed.

図2、図3、図7、図8に示すように、推進機構18は、前方の軸方向ジャッキ52と、後方の軸方向ジャッキ50と、前方の径方向ジャッキ54と、後方の径方向ジャッキ56と、補助用の推進ジャッキ57とにより構成される。   As shown in FIGS. 2, 3, 7, and 8, the propulsion mechanism 18 includes a front axial jack 52, a rear axial jack 50, a front radial jack 54, and a rear radial jack. 56 and an auxiliary propulsion jack 57.

前方の軸方向ジャッキ52は、第1の固定部殻体22から第2の固定部殻体24にわたって、内筒体22C、24Cと外筒体22B、24Bとの間に収容されており、先端が第1の固定部殻体22の支持部材に固定され、後端が第2の固定部殻体24の支持部材に固定されている。   The front axial jack 52 extends from the first fixed part shell 22 to the second fixed part shell 24 and is housed between the inner cylinders 22C, 24C and the outer cylinders 22B, 24B. Are fixed to the support member of the first fixed part shell 22, and the rear end is fixed to the support member of the second fixed part shell 24.

後方の軸方向ジャッキ52は、第2の固定部殻体24から第3の固定部殻体26にわたって、内筒体24C、26Cと外筒体24B、26Bとの間に収容されており、先端が第2の固定部殻体24の支持部材に固定され、後端が第3の固定部殻体26の支持部材に固定されている。   The rear axial jack 52 is housed between the inner cylinders 24C, 26C and the outer cylinders 24B, 26B from the second fixed part shell 24 to the third fixed part shell 26, and has a distal end. Are fixed to the support member of the second fixed portion shell 24, and the rear end is fixed to the support member of the third fixed portion shell 26.

これら、前方の軸方向ジャッキ52、及び、後方の軸方向ジャッキ50は、他の部材と干渉しないように、周方向に適宜な間隔をあけて複数設置されている。   A plurality of these front axial jacks 52 and rear axial jacks 50 are provided at appropriate intervals in the circumferential direction so as not to interfere with other members.

前方の径方向ジャッキ54は、第1の固定部殻体22内に収容されている。第1の固定部殻体22の外筒体22Bは、前方の径方向ジャッキ54に対応した位置に開口が形成されており、前方の径方向ジャッキ54はこの開口から掘削装置10の径方向外方に向かって突出するように伸縮可能である。   The front radial jack 54 is housed in the first fixed part shell 22. An opening is formed in the outer cylindrical body 22B of the first fixed portion shell 22 at a position corresponding to the front radial jack 54, and the front radial jack 54 is outside the drilling device 10 from this opening in the radial direction. It can be extended and contracted so as to protrude toward it.

後方の径方向ジャッキ56は、第3の固定部殻体26内に収容されている。第3の固定部殻体26の外筒体26Bは、後方の径方向ジャッキ56に対応した位置に開口が形成されており、後方の径方向ジャッキ56はこの開口から掘削装置10の径方向外方に向かって突出するように伸縮可能である。   The rear radial jack 56 is housed in the third fixed part shell 26. An opening is formed in the outer cylindrical body 26B of the third fixed portion shell 26 at a position corresponding to the rear radial jack 56, and the rear radial jack 56 is radially outside the excavator 10 from this opening. It can be extended and contracted so as to protrude toward it.

推進ジャッキ57は、掘削装置10の後端部下方に配置されており、掘削装置10の後方に向かって伸縮可能である。
なお、これら前方の軸方向ジャッキ52、後方の軸方向ジャッキ50、前方の径方向ジャッキ54、後方の径方向ジャッキ56、及び、推進ジャッキ57は、制御装置(図示せず)に接続されており、制御装置により油圧が供給される。
掘削装置10の内側空間の後部には、架台70が水平に保持されている。
The propulsion jack 57 is arranged below the rear end of the excavator 10 and is extendable and retractable toward the rear of the excavator 10.
The front axial jack 52, the rear axial jack 50, the front radial jack 54, the rear radial jack 56, and the propulsion jack 57 are connected to a control device (not shown). The hydraulic pressure is supplied by the control device.
At the rear of the inner space of the excavator 10, a gantry 70 is held horizontally.

また、図2に示すように、掘削システム1は、掘削土搬出機構16として、掘削土受板100と、ふるい機構102と、ホッパ104と、岩破砕機106と、コンベア81と、を備える。   As shown in FIG. 2, the excavating system 1 includes an excavated soil receiving plate 100, a sieve mechanism 102, a hopper 104, a rock crusher 106, and a conveyor 81 as the excavated soil carrying mechanism 16.

掘削土受板100は、回転部殻体20の内側から後方に向かって水平に延びる板材である。掘削土受板100は、回転部殻体20の内筒体20Cの内面の下端と等しい高さに設けられており、回転部殻体20及び第1の固定部殻体22の内筒体20C、22Cとの間に隙間が生じないような幅を有している。   The excavated soil receiving plate 100 is a plate material horizontally extending rearward from the inside of the rotating portion shell 20. The excavated soil receiving plate 100 is provided at the same height as the lower end of the inner surface of the inner cylindrical body 20 </ b> C of the rotating shell 20, and the inner cylindrical body 20 </ b> C of the rotating shell 20 and the first fixed shell 22. , 22C so that no gap is formed between them.

ふるい機構102は、掘削土受板100の後端から連続して後方に向かって水平に延びている。ふるい機構102は、所定の間隔で格子状あるいは平行に鋼板が配置されてなり、所定の大きさ(例えば、25cm程度以下)の岩石及び土砂は下方に落下し、それ以上の大きさの岩石は落下させないような部材である。ふるい機構102の前端は掘削土受板100の後端に連続して水平方向に延びている。なお、掘削土受板100及びふるい機構102は、架台70よりも低い高さ位置に設けられている。   The sieving mechanism 102 extends horizontally rearward continuously from the rear end of the excavated soil receiving plate 100. In the sieving mechanism 102, steel plates are arranged in a grid or in parallel at predetermined intervals. Rocks and earth and sand of a predetermined size (for example, about 25 cm or less) fall downward, and rocks of a larger size are dropped. It is a member that does not drop. The front end of the sieving mechanism 102 extends horizontally continuously to the rear end of the excavated soil receiving plate 100. The excavated soil receiving plate 100 and the sieving mechanism 102 are provided at a position lower than the gantry 70.

コンベア81は、その先端がふるい機構102の下方に位置し、後方に向かって延びている。なお、第1の固定部殻体22、第2の固定部殻体24、及び第3の固定部殻体26の内筒体22C、24C、26Cの下方は所定の幅にわたって切りかかれており、この切りかかれた部分にコンベア81は配置されている。コンベア81は後方に向かって延び、掘削装置10の後部では斜め上方に向かって傾斜しており、後端が後方のコンベア81の上方に位置している。なお、本発明における掘削装置の内側空間とは、内筒体22C、24C、26Cの内側のみならず。このように、内筒体22C、24C、26Cが切りかかれて装置中心に向かって開口している空間も含む。   The conveyor 81 has a tip located below the sieving mechanism 102 and extends rearward. In addition, the lower part of the inner cylindrical bodies 22C, 24C, 26C of the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 is cut out over a predetermined width, The conveyor 81 is arranged in the cut portion. The conveyor 81 extends rearward, is inclined obliquely upward at the rear of the excavator 10, and has a rear end located above the rear conveyor 81. The inner space of the excavator according to the present invention is not limited to the inside of the inner cylindrical bodies 22C, 24C, and 26C. In this manner, the space including the inner cylinder bodies 22C, 24C, and 26C that are cut out and open toward the center of the apparatus is also included.

ホッパ104は、ふるい機構102の直下、かつ、コンベア81の上方に位置しており、下方に向かって断面積が狭まるような形状を有する。ふるい機構102を通過して落下した掘削土は、ホッパ104によりコンベア81上に落下するように案内される。   The hopper 104 is located immediately below the sieving mechanism 102 and above the conveyor 81, and has a shape such that the cross-sectional area decreases downward. Excavated soil that has fallen through the sieving mechanism 102 is guided by the hopper 104 so as to fall onto the conveyor 81.

破砕機106は、スクリュー形状の破砕ビットを有する2軸形式の破砕機である。このような破砕機としては、例えば、MMD社製のサイザー等を用いることができる。破砕機106は前部上端がふるい機構102の後端に接続され、後端が架台70の下方に位置するように、コンベア81の直上に配置されている。また、破砕機106は前方に比べて後方が高い位置に位置するように、例えば、10度程度、傾斜して設けられている。   The crusher 106 is a two-shaft crusher having a screw-shaped crush bit. As such a crusher, for example, a sizer manufactured by MMD can be used. The crusher 106 is disposed immediately above the conveyor 81 such that the front upper end is connected to the rear end of the sieving mechanism 102 and the rear end is located below the gantry 70. Further, the crusher 106 is provided at an inclination of, for example, about 10 degrees so that the rear is higher than the front.

以下、本実施形態のトンネル掘削システムによりトンネルを構築する方法を説明する。
本実施形態では、先行して、掘削装置10により円環断面状に地盤を掘削し、後から、残された中心部の地盤をブレーカ62によって掘削することにより円形断面のトンネルを構築する。
Hereinafter, a method of constructing a tunnel by the tunnel excavation system of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, the excavator 10 excavates the ground in an annular cross section first, and the excavator 62 excavates the remaining ground at the center, thereby constructing a tunnel having a circular cross section.

以下、掘削装置10により円環断面状に地盤を掘削する方法を説明する。
地盤を掘削する際には、推進機構18により掘削装置10を推進させながら、回転部殻体20を固定部殻体22、24、26に対して回転させ、さらに、掘削土搬出機構16により掘削土を排出させながら行う。
Hereinafter, a method of excavating the ground in an annular cross section by the excavator 10 will be described.
When excavating the ground, the rotating unit shell 20 is rotated with respect to the fixed unit shells 22, 24, and 26 while the excavator 10 is propelled by the propulsion mechanism 18, and further excavated by the excavated soil discharging mechanism 16. Perform while discharging the soil.

掘削装置10を推進させるためには、まず、後方の径方向ジャッキ56を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、後方の径方向ジャッキ56により周囲の地盤に反力をとった状態で、後方の軸方向ジャッキ50を伸長させる。これにより、第3の固定部殻体26に対して、回転部殻体20、第1の固定部殻体22、及び第2の固定部殻体24が前方に押し出される。この際、回転部殻体20を回転することにより、ディスクカッタ38及び削孔ビット40により地盤が円環状に掘削することができる。   In order to propel the excavator 10, first, the rear radial jack 56 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the rear axial jack 50 is extended in a state where a reaction force is applied to the surrounding ground by the rear radial jack 56. Thereby, the rotating part shell 20, the first fixed part shell 22, and the second fixed part shell 24 are pushed forward with respect to the third fixed part shell 26. At this time, the ground can be excavated in an annular shape by the disk cutter 38 and the drill bit 40 by rotating the rotating shell 20.

すなわち、推進機構18により回転部殻体20のカッタ部30を地盤に押し付けた状態で、掘削機構14のモータ34を回転させる。モータ34の回転力は減速機32に伝達されてトルクが増幅され、ピニオン37及びピンラック35を介して回転部殻体20を回転させる。回転部殻体20が回転すると、まず、地盤がカッタ部30のディスクカッタ38により断面鋸形状に掘削され、さらに、削孔ビット40により表面の凹凸が削りとられる。これにより円環状に地盤を掘削することができる。   That is, the motor 34 of the excavating mechanism 14 is rotated while the cutter 30 of the rotating shell 20 is pressed against the ground by the propulsion mechanism 18. The torque of the motor 34 is transmitted to the speed reducer 32 to amplify the torque, and rotates the rotating shell 20 via the pinion 37 and the pin rack 35. When the rotating part shell 20 rotates, first, the ground is excavated in a sawtooth cross section by the disk cutter 38 of the cutter part 30, and further, the surface irregularities are cut by the drill bit 40. Thereby, the ground can be excavated in an annular shape.

ここで、図10及び図11を参照して説明したように、ディスクカッタ38の掘削面96には、複数の凹部95が等角度間隔で形成されている。このため、地盤を掘削して生じた岩や掘削土がこの凹部95に収容される。そして、回転部殻体20が回転すると、ディスクカッタ38が地盤を掘削するが、この際、ディスクカッタ38の歯部93のみならず、凹部95に収容された岩や掘削土が地盤と接触する。そして、凹部95に収容された岩や掘削土が地盤を掘削することとなる。このため、ディスクカッタ38の摩耗が低減される。   Here, as described with reference to FIGS. 10 and 11, a plurality of recesses 95 are formed on the excavation surface 96 of the disk cutter 38 at equal angular intervals. For this reason, rocks and excavated soil generated by excavating the ground are accommodated in the concave portions 95. When the rotating part shell 20 rotates, the disk cutter 38 excavates the ground. At this time, not only the teeth 93 of the disk cutter 38 but also the rocks and excavated soil contained in the recess 95 come into contact with the ground. . Then, the rock or the excavated soil stored in the concave portion 95 excavates the ground. Therefore, wear of the disk cutter 38 is reduced.

上述の通り、本実施形態では、回転部殻体20の先端面部20Aに、突状リブ39が周方向に延びるように設けられている。そして、回転部殻体20が前方に押圧されているため、回転部殻体20が回転することにより地盤が掘削されて発生した掘削土82は、図12に示すように突状リブ39の間に入り込む。そして、このように突状リブ39の間に入り込んだ掘削土82は、回転部殻体20が回転しても、先端面部20Aを覆った状態で突状リブ39により保持され、回転部殻体20とともに回転する。   As described above, in the present embodiment, the protruding rib 39 is provided on the distal end surface portion 20A of the rotating portion shell 20 so as to extend in the circumferential direction. Since the rotating shell 20 is pressed forward, the excavated soil 82 generated by excavation of the ground due to the rotation of the rotating shell 20 is formed between the projecting ribs 39 as shown in FIG. Get into it. The excavated soil 82 that has thus entered between the protruding ribs 39 is held by the protruding rib 39 in a state of covering the distal end surface 20A even when the rotating portion shell 20 rotates, and Rotates with 20.

ここで、カッタ部30は地盤に向けて加圧されているため、特に強固な岩盤を掘削する場合に、岩盤が回転部殻体20の先端面部20Aに接触するおそれがある。また、回転部殻体20が回転することにより発生した掘削土には、ディスクカッタ38や削孔ビット40により破砕されなかった岩石が含まれていることがある。このような岩石が回転部殻体20の先端面部20Aに衝突すると、先端面部20Aを破損するおそれがある。   Here, since the cutter part 30 is pressurized toward the ground, there is a possibility that the rock may come into contact with the tip end surface portion 20A of the rotating part shell 20 particularly when excavating a solid rock. The excavated soil generated by the rotation of the rotating shell 20 may include rocks that have not been crushed by the disk cutter 38 or the drill bit 40. When such a rock collides with the distal end surface portion 20A of the rotating portion shell 20, there is a possibility that the distal end surface portion 20A may be damaged.

しかしながら、本実施形態では、回転部殻体20の先端面部20Aに突状リブ39が取り付けられているため、岩盤や掘削により生じた岩石は突状リブ39に保持された土砂82に接触することとなる。これにより、岩盤や岩石が先端面部20Aに直接衝突し、カッタ部30が破損することを防止できる。   However, in the present embodiment, since the protruding rib 39 is attached to the tip end surface portion 20A of the rotating portion shell 20, rock produced by rock or excavation comes into contact with the earth and sand 82 held by the protruding rib 39. Becomes Thus, it is possible to prevent the rock or the rock from directly colliding with the tip end surface portion 20A and damaging the cutter portion 30.

なお、回転部殻体20が回転させて地盤を掘削する際、前方の軸方向ジャッキ52のそれぞれを異なる長さ伸長させることにより、掘削装置10の掘削進行方向を調整することができる。すなわち、例えば、装置上方に位置する前方の軸方向ジャッキ52の伸長長さに比べて、装置下方に位置する前方の軸方向ジャッキ52の伸長長さを長くすることにより、回転部殻体20及び第1の固定部殻体22を、第2の固定部殻体24に対して斜め上方に向けることができる。   When excavating the ground by rotating the rotating shell 20, the excavation traveling direction of the excavator 10 can be adjusted by extending each of the front axial jacks 52 by a different length. That is, for example, by making the extension length of the front axial jack 52 located below the device longer than the extension length of the front axial jack 52 located above the device, the rotating shell 20 and The first fixed part shell 22 can be directed obliquely upward with respect to the second fixed part shell 24.

次に、前方の径方向ジャッキ54を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、前方の径方向ジャッキ54により周囲の地盤に反力をとった状態で、後方の軸方向ジャッキ50を収縮させる。これにより、第1の固定部殻体22に対して、第3の固定部殻体26が引き寄せられる。上記の工程を繰り返すことにより、掘削装置10を前進させることができる。   Next, the front radial jack 54 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the rear axial jack 50 is contracted while a reaction force is applied to the surrounding ground by the front radial jack 54. As a result, the third fixed part shell 26 is drawn toward the first fixed part shell 22. By repeating the above steps, the excavator 10 can be advanced.

なお、上記の方法に限らず、推進ジャッキ57を用いて掘削装置10を前進させることも可能である。すなわち、まず、前方及び後方の径方向ジャッキ54、56を退行させる。この状態で、推進ジャッキ57をすでに掘削が完了したトンネル内に取り付けられている内型枠等に反力を取って、伸長させる。これにより、掘削装置10が前進する。そして、前方及び後方の径方向ジャッキ54、56の少なくとも一方を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、推進ジャッキ57を退行させ、推進ジャッキ57の後方位置において新たな内型枠の取付を行う。
上記の工程を繰り返すことによっても、掘削装置10を推進させることができる。
The excavator 10 can be advanced using the propulsion jack 57 without being limited to the above method. That is, first, the front and rear radial jacks 54 and 56 are retracted. In this state, the propulsion jack 57 is extended by applying a reaction force to the inner formwork or the like attached to the already excavated tunnel. Thereby, the excavator 10 moves forward. Then, at least one of the front and rear radial jacks 54, 56 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the propulsion jack 57 is retreated, and a new inner mold is mounted at a position behind the propulsion jack 57.
By repeating the above steps, the excavator 10 can be propelled.

上記の推進作業及び掘削作業とともに、掘削装置10による掘削作業により生じた掘削土を装置後方へと送る。   Along with the above-described propulsion work and excavation work, the excavated soil generated by the excavation work by the excavator 10 is sent to the rear of the apparatus.

カッタ部30により地盤を掘削することで生じた掘削土は、ジェットノズルから噴射される水と攪拌されて、流動性が向上される。そして、掘削土は、回転部殻体20の先端面部20Aに形成された開口36から回転部殻体20内の室20Fに収容される。そして、室20F内に収容された掘削土は、隙間20Dから掘削装置10の内側空間(すなわち、内筒体22Cの内側)へ排出される。   The excavated soil generated by excavating the ground by the cutter unit 30 is stirred with water jetted from the jet nozzle, so that fluidity is improved. Then, the excavated soil is accommodated in the chamber 20 </ b> F in the rotating part shell 20 from the opening 36 formed in the tip end surface part 20 </ b> A of the rotating part shell 20. Then, the excavated soil contained in the chamber 20F is discharged from the gap 20D into the space inside the excavator 10 (that is, inside the inner cylindrical body 22C).

この際、閉鎖プレート44により、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分が閉鎖されているため、所定の高さまで回転した室20F内の掘削土が内筒体の内側空間へ排出される。これにより、装置内側に運ばれた掘削土が、下方にたまってしまい、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを閉塞することを防止できる。   At this time, the gap 20D between the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20 and the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed part shell 22 is minimized by the closing plate 44 in the circumferential direction. Since the portion from the lower portion to the predetermined height is closed, the excavated soil in the chamber 20F rotated to the predetermined height is discharged to the inner space of the inner cylinder. As a result, the excavated soil conveyed to the inside of the device accumulates downward, and the rear end of the inner cylinder 20 </ b> C of the rotating shell 20 and the front end of the inner cylinder 22 </ b> C of the first fixed shell 22. Can be prevented from closing the gap 20D between them.

また、上記の掘削装置10により地盤を円環状に掘削する作業と並行して、掘削装置10により円環状に掘削された部分の内側の地盤をブレーカ62により掘削する。   Further, in parallel with the above-described operation of excavating the ground in an annular shape by the excavator 10, the ground inside the portion excavated in the annular shape by the excavator 10 is excavated by the breaker 62.

次に、このように地盤を掘削することにより生じた掘削土を装置工法へ搬送する方法を説明する。図13は、掘削土を搬送する方法を説明するための概略図である。   Next, a method of transporting the excavated soil generated by excavating the ground to the device construction method will be described. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a method of transporting excavated soil.

上述の通り、カッタ部30により円環状に地盤が掘削されると、掘削により生じた岩石等を含む掘削土110は、回転部殻体20内に収容され、隙間20Dの閉鎖プレートにより閉鎖されていない部分から落下して、掘削装置10の内側空間へ排出される。   As described above, when the ground is excavated in an annular shape by the cutter unit 30, the excavated soil 110 including rocks and the like generated by the excavation is accommodated in the rotating shell 20 and closed by the closing plate of the gap 20D. It falls from the part which does not exist, and is discharged | emitted to the inside space of the excavator 10.

上述の通り、ディスクカッタ38が通過する軌跡が、半径方向に略等間隔(例えば、8cm程度)な同心円であるため、このように回転部殻体20から排出された掘削土110の大きさは8cm程度である。そして、回転部殻体20から排出された掘削土110は掘削土受板100上に堆積し、掘削が進行するとふるい機構102へと送られる。   As described above, since the trajectory through which the disk cutter 38 passes is a concentric circle having substantially equal intervals (for example, about 8 cm) in the radial direction, the size of the excavated soil 110 discharged from the rotating shell 20 in this manner is It is about 8 cm. The excavated soil 110 discharged from the rotating shell 20 accumulates on the excavated soil receiving plate 100, and is sent to the sieving mechanism 102 as the excavation proceeds.

ふるい機構102へと送られた掘削土110の大部分は小径であるため、掘削土110の大部分はふるい機構102を通って落下し、さらにホッパ104により案内されてコンベア81上に落下する。   Since most of the excavated soil 110 sent to the sieving mechanism 102 has a small diameter, most of the excavated soil 110 falls through the sieving mechanism 102, and is further guided by the hopper 104 and falls onto the conveyor 81.

このように、回転部殻体20から排出された掘削土110の大部分はふるい機構102を通り、コンベア81上に落下し、コンベア81により装置後方に運ばれる。   As described above, most of the excavated soil 110 discharged from the rotating shell 20 falls through the sieving mechanism 102 onto the conveyor 81, and is conveyed to the rear of the apparatus by the conveyor 81.

また、カッタ部30により円環状に地盤が掘削されて残った円柱状の地盤120は、ブレーカ62により破砕される。なお、このようにブレーカ62により地盤120を破砕することにより生じた掘削土は1m程度の径の岩石等を含む。そして、ブレーカ62により地盤120を破砕することにより生じた掘削土は、破砕機106へと送られ、25cm以下の径まで細かく破砕される。このようにして破砕機106により破砕された掘削土は、コンベア81上に落下し、ふるい機構102を通りコンベア81に落下した掘削土とともに後方へと送られる。なお、この際、ブレーカ62により地盤120を破砕することにより生じた掘削土がふるい機構102を通してコンベア81上に落下してもよい。   The columnar ground 120 left after the ground is excavated in an annular shape by the cutter unit 30 is crushed by the breaker 62. The excavated soil generated by crushing the ground 120 by the breaker 62 in this way includes rocks having a diameter of about 1 m. The excavated soil generated by crushing the ground 120 by the breaker 62 is sent to the crusher 106 and crushed finely to a diameter of 25 cm or less. The excavated soil crushed by the crusher 106 in this manner falls on the conveyor 81, and is sent to the rear along with the excavated soil dropped on the conveyor 81 through the sieving mechanism 102. At this time, the excavated soil generated by crushing the ground 120 by the breaker 62 may fall on the conveyor 81 through the sieving mechanism 102.

さらに、掘削が進行して掘削装置10が前進すると、円柱状に残った地盤120の端部(後端)が破砕機106まで到達する。上述の通り、破砕機106は前端が回転部殻体20の内筒体20Cと同程度の高さであり、前方に比べて後方が高い位置に位置するように傾斜して設けられているため、円柱状の地盤120の端部(後端)が破砕機106まで到達すると、破砕機106により円柱状の地盤120の下端部が破砕され、破砕された掘削土はコンベア81に落下する。   Further, as the excavation proceeds and the excavator 10 moves forward, the end (rear end) of the ground 120 remaining in a columnar shape reaches the crusher 106. As described above, the crusher 106 has a front end approximately the same height as the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell 20, and is provided to be inclined so that the rear is higher than the front. When the end (rear end) of the columnar ground 120 reaches the crusher 106, the lower end of the columnar ground 120 is crushed by the crusher 106, and the crushed excavated soil falls onto the conveyor 81.

なお、回転部殻体20から排出された掘削土110に大きな岩石等が含まれていた場合には、円柱状の地盤120を破砕して生じた掘削土とともに破砕機106へと送り込めばよい。   If the excavated soil 110 discharged from the rotating shell 20 contains large rocks or the like, the excavated soil 110 may be sent to the crusher 106 together with the excavated soil generated by crushing the columnar ground 120. .

このようにしてコンベア81上に落下した掘削土は、コンベア81により装置後方に運ばれ、ダンプカー等によりトンネル外へ排出される。   The excavated soil that has fallen on the conveyor 81 in this way is transported to the rear of the device by the conveyor 81 and discharged out of the tunnel by a dump truck or the like.

以上説明したように、本実施形態によれば、ディスクカッタ38の掘削面96に凹部95が形成されているため、地盤掘削時には、地盤を掘削して生じた岩又は土砂が掘削面96の凹部95に収容され、この凹部95に収容された岩又は土砂が地盤と接触することになる。これにより、凹部95に収容された岩又は土砂が地盤を掘削するため、ディスクカッタ38自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the concave portion 95 is formed in the excavation surface 96 of the disk cutter 38, rocks or earth and sand generated by excavating the ground during the excavation of the ground will The rock or earth and sand contained in the concave portion 95 comes into contact with the ground. Thus, the rock or earth and sand contained in the concave portion 95 excavates the ground, so that the disk cutter 38 itself can be prevented from being worn by the excavation of the ground.

また、本実施形態では、掘削面96の全周にわたって、間隔をあけて複数の凹部95が形成されている。このため、凹部95に収容された岩又は土砂が、凹部95内に確実に保持されるため、凹部95を設けても掘削効率が低下することがない。   In the present embodiment, a plurality of recesses 95 are formed at intervals over the entire circumference of the excavation surface 96. For this reason, the rock or earth and sand contained in the concave portion 95 is securely held in the concave portion 95, so that even if the concave portion 95 is provided, the excavation efficiency does not decrease.

なお、第1実施形態では、円環状のカッタヘッドを備えた円筒状の掘削装置について説明したが、これに限らず、円形のカッタヘッドを備えた円柱状の掘削装置にも本発明を適用できる。   In the first embodiment, a cylindrical excavator having an annular cutter head has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a cylindrical excavator having a circular cutter head. .

また、第1実施形態では、掘削面であるディスクカッタの周面に凹部を設けているが、掘削面の断面形状は限定されない。すなわち、例えば、湾曲面等の断面形状を有するディスクカッタであっても、本発明を適用できる。   Further, in the first embodiment, the concave portion is provided on the peripheral surface of the disk cutter which is the excavation surface, but the cross-sectional shape of the excavation surface is not limited. That is, for example, the present invention can be applied to a disk cutter having a cross-sectional shape such as a curved surface.

また、第1実施形態では、複数の凹部を間隔をあけて掘削面に形成したが、凹部の形状はこれに限られない。図14は、本発明の第2実施形態のディスクカッタを示し、(A)は正面図、(B)は側面図である。同図に示すように、第2実施形態のディスクカッタ138は、鋼材からなり、円板状のカッタ本体190と、カッタ本体190の両側から突出する円柱状の側部191と、側部191の中心から側方に延びる軸部192と、を備える。また、カッタ本体190の外周面には、周方向に延びるように円環状の一対の側壁部193が間隔をあけて立設されている。第1実施形態と同様に、ディスクカッタ138も、その周面が地盤に接触して地盤を掘削する掘削面196として機能する。そして、一対の側壁部193の間にディスクカッタ138の周面の全周にわたって断面矩形状の凹部195が延びている。凹部195は、径方向深さが20〜30mm程度である。なお、本実施形態では、ディスクカッタの凹部の形状が第1実施形態と異なるが、掘削装置等のその他の構成は同一である。   Further, in the first embodiment, a plurality of recesses are formed on the excavation surface at intervals, but the shape of the recesses is not limited to this. 14A and 14B show a disk cutter according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 14A is a front view and FIG. 14B is a side view. As shown in the figure, the disk cutter 138 of the second embodiment is made of a steel material and has a disc-shaped cutter body 190, a cylindrical side portion 191 protruding from both sides of the cutter body 190, and a side portion 191. A shaft 192 extending laterally from the center. In addition, a pair of annular side wall portions 193 are provided upright on the outer peripheral surface of the cutter body 190 at intervals so as to extend in the circumferential direction. Similarly to the first embodiment, the disk cutter 138 also functions as an excavation surface 196 for excavating the ground by contacting its peripheral surface with the ground. A recess 195 having a rectangular cross section extends between the pair of side walls 193 over the entire circumference of the peripheral surface of the disk cutter 138. The concave portion 195 has a radial depth of about 20 to 30 mm. In this embodiment, the shape of the concave portion of the disk cutter is different from that of the first embodiment, but the other components such as the excavator are the same.

本実施形態の掘削装置により地盤を掘削する際には、ディスクカッタ138の掘削面196に全周にわたって凹部195が形成されているため、地盤を掘削して生じた岩や掘削土がこの凹部195に収容される。そして、回転部殻体20が回転すると、ディスクカッタ138が地盤を掘削するが、この際、ディスクカッタ138の側壁部193のみならず、凹部195に収容された岩や掘削土が地盤と接触する。そして、凹部195に収容された岩や掘削土が地盤を掘削することとなる。このため、ディスクカッタ138の摩耗が低減される。   When the ground is excavated by the excavator according to the present embodiment, since the concave portion 195 is formed on the excavated surface 196 of the disk cutter 138 over the entire circumference, rocks and excavated soil generated by excavating the ground are formed by the concave portion 195. To be housed. When the rotating shell 20 rotates, the disk cutter 138 excavates the ground. At this time, not only the side wall 193 of the disk cutter 138 but also the rock or excavated soil accommodated in the concave portion 195 comes into contact with the ground. . Then, the rock or excavated soil stored in the concave portion 195 excavates the ground. Therefore, wear of the disk cutter 138 is reduced.

本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、凹部95に収容された岩又は土砂が地盤を掘削するため、ディスクカッタ38自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。   According to the present embodiment, as in the first embodiment, the rock or earth and sand contained in the concave portion 95 excavates the ground, so that the disk cutter 38 itself can be prevented from being worn by the excavation of the ground.

さらに、本実施形態によれば、凹部95が掘削面の全周にわたって設けられているため、地盤掘削時に岩又は土砂が地盤と接触する面積を多くすることができ、よりディスクカッタ138自体が地盤の掘削により摩耗するのを抑えることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, since the concave portion 95 is provided over the entire circumference of the excavation surface, the area where the rock or the earth and sand comes into contact with the ground at the time of excavating the ground can be increased, and the disk cutter 138 itself can be further grounded. Wear due to excavation can be suppressed.

10 掘削装置
12 殻体
14 掘削機構
16 掘削土搬出機構
18 推進機構
20 回転部殻体
20A 先端面部
20B、22B、24B、26B 外筒体
20C、22C、24C、26C 内筒体
20D 隙間
20E 空間
20F 室
22 第1の固定部殻体
24 第2の固定部殻体
26 第3の固定部殻体
30 カッタ部
32 減速機
33 リング
34 モータ
35 ピンラック
36 開口
38 ディスクカッタ
39 突状リブ
40 削孔ビット
42 板材
44 閉鎖プレート
50 後方の軸方向ジャッキ
52 前方の軸方向ジャッキ
54 前方の径方向ジャッキ
56 後方の径方向ジャッキ
57 推進ジャッキ
62 ブレーカ
70 架台
81 コンベア
82 掘削土(土砂)
90 カッタ本体
91 側部
92 軸部
93 歯部
94 鋼板
95 凹部
96 掘削面
100 掘削土受板
102 ふるい機構
104 ホッパ
106 破砕機
110 掘削土
120 地盤
138 ディスクカッタ
190 カッタ本体
191 側部
192 軸部
193 側壁部
195 凹部
196 掘削面
REFERENCE SIGNS LIST 10 excavating device 12 shell 14 excavating mechanism 16 excavated soil unloading mechanism 18 propulsion mechanism 20 rotating part shell 20A tip surface 20B, 22B, 24B, 26B outer cylinder 20C, 22C, 24C, 26C inner cylinder 20D gap 20E space 20F Chamber 22 First fixed part shell 24 Second fixed part shell 26 Third fixed part shell 30 Cutter part 32 Reducer 33 Ring 34 Motor 35 Pin rack 36 Opening 38 Disk cutter 39 Projected rib 40 Drilling bit 42 plate material 44 closing plate 50 rear axial jack 52 front axial jack 54 front radial jack 56 rear radial jack 57 propulsion jack 62 breaker 70 mount 81 conveyor 82 excavated soil (sand)
90 Cutter body 91 Side part 92 Shaft part 93 Tooth part 94 Steel plate 95 Recess 96 Excavation surface 100 Excavated soil receiving plate 102 Sieve mechanism 104 Hopper 106 Crusher 110 Excavated soil 120 Ground 138 Disk cutter 190 Cutter body 191 Side part 192 Shaft part 193 Side wall 195 Concavity 196 Excavation surface

Claims (4)

地盤を掘削するための掘削装置に用いられるディスクカッタであって、
回転軸を中心として環状に延びる掘削面を有し、
前記ディスクカッタの掘削面に、地盤を掘削して生じた岩又は土砂を収容可能な凹部が形成されており、
前記ディスクカッタは、
円板状のカッタ本体と、
前記カッタ本体の径方向外周面から放射状に突出する複数の歯部と、
前記複数の歯部の間に設けられた一対の板部と、を有し、
前記凹部は、隣接する歯部と、当該隣接する歯部の間に設けられた一対の板部で囲まれた空間内に形成されている、
ことを特徴とする、ディスクカッタ。
A disk cutter used for an excavator for excavating the ground,
A digging surface extending annularly around the axis of rotation,
On the excavation surface of the disk cutter, a recess capable of accommodating rock or earth and sand generated by excavating the ground is formed ,
The disk cutter is
A disk-shaped cutter body,
A plurality of teeth protruding radially from a radially outer peripheral surface of the cutter body,
And a pair of plate portions provided between the plurality of tooth portions,
The concave portion is formed in a space surrounded by adjacent teeth and a pair of plates provided between the adjacent teeth.
A disk cutter, characterized in that:
地盤を掘削するための掘削装置に用いられるディスクカッタであって、  A disk cutter used for an excavator for excavating the ground,
回転軸を中心として環状に延びる掘削面を有し、  A digging surface extending annularly around the axis of rotation,
前記ディスクカッタの掘削面に、地盤を掘削して生じた岩又は土砂を収容可能な凹部が形成されており、  On the excavation surface of the disk cutter, a recess capable of accommodating rock or earth and sand generated by excavating the ground is formed,
前記ディスクカッタは、  The disk cutter is
円板状のカッタ本体と、  A disk-shaped cutter body,
前記カッタ本体の径方向外周面に周方向に延びるように立設された一対の側壁部を有し、  The cutter body has a pair of side wall portions erected so as to extend in a circumferential direction on a radially outer peripheral surface of the cutter body,
前記凹部は前記一対の側壁部の間に形成されており、  The concave portion is formed between the pair of side wall portions,
前記一対の側壁部の径方向高さは等しく、全周にわたって一定の径であり、  Radial height of the pair of side wall portions is equal, a constant diameter over the entire circumference,
前記一対の側壁部及び前記凹部の底面は、窪み又は突部のない平坦面として形成されている、ことを特徴とする、ディスクカッタ。  The disk cutter according to claim 1, wherein a bottom surface of the pair of side wall portions and the concave portion is formed as a flat surface having no depression or protrusion.
前記掘削面の全周にわたって、間隔をあけて複数の凹部が形成されている、
請求項1に記載のディスクカッタ。
A plurality of recesses are formed at intervals over the entire circumference of the excavation surface,
The disk cutter according to claim 1.
請求項1〜3の何れか1項に記載のディスクカッタを有する、掘削装置。   An excavator having the disk cutter according to claim 1.
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