JP7159029B2 - Rotary body for cutting and excavator - Google Patents
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Description
本発明は、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小可能な掘削機の切削用回転体に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cutting rotator for an excavator capable of increasing or decreasing the excavation diameter at any ratio.
従来から、下水道、電力ケーブル、道路トンネルなどを掘削するために、シールド機や推進機を含む掘削機が使用されている。掘削機は、一般に、ビットを有するカッターヘッドを回転させながら掘進していく。そのため、掘削された断面は基本的に円形であり、その外径(掘削径)も一定となる。 Conventionally, excavators including shield machines and propellers are used to excavate sewers, power cables, road tunnels and the like. An excavator generally excavates while rotating a cutter head having a bit. Therefore, the excavated cross section is basically circular, and its outer diameter (excavation diameter) is also constant.
ところで、例えば、電力ケーブル洞道や上下水道トンネルの分岐・接合箇所や、鉄道トンネルの駅部や、道路トンネルの非常駐車帯などにおいて、断面を途中で拡大・縮小する必要が生じることがある。 By the way, for example, it may be necessary to expand/reduce the cross section in the middle of a power cable tunnel, a branch/joint of a water supply and sewage tunnel, a railway station station, an emergency parking zone of a road tunnel, or the like.
断面を拡大する技術として、例えば特許文献1のシールド掘進機では、駆動軸に対して開閉自在に構成されたスポークが開示されている。また、特許文献2では、スポークを折り畳んで後退させることでビット交換できるようにされたシールド掘進機が開示されている。
As a technique for enlarging a cross section, for example, a shield excavator disclosed in
しかしながら、上述した従来のシールド掘進機では、スポークの回転角度を変えると切羽に対するビットの角度も変わってしまうため切削効率が低下する、という問題があった。 However, in the above-described conventional shield machine, if the rotation angle of the spoke is changed, the angle of the bit with respect to the face also changes, so there is a problem that the cutting efficiency is lowered.
そこで、本発明は、切羽に対するビットの角度がほとんど変わらない掘削用回転体、及び、掘削機を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an excavating rotary body and an excavator in which the angle of the bit with respect to the face is almost unchanged.
前記目的を達成するために、第1の発明の切削用回転体は、掘削機の切削用回転体であって、回転中心に設置される駆動軸と、前記駆動軸に放射状に取り付けられる複数のスポークであって、前記駆動軸に対して回動自在に取り付けられる、複数のスポークと、前記複数のスポークの回動角度を変える複数のジャッキと、を備え、前記スポークは、ビットを有する複数のスポークピースと、前記複数のスポークピースに形成された貫通孔に共通して挿通されるスポークロッドと、から構成されており、前記複数のスポークピースの側面は、前記スポークロッドの軸方向に対して斜めに傾斜するように形成されている。 In order to achieve the above object, a cutting rotator of a first invention is a cutting rotator for an excavator, comprising: a drive shaft installed at the center of rotation; A plurality of spokes that are rotatably attached to the drive shaft; spoke pieces, and spoke rods that are commonly inserted through through holes formed in the plurality of spoke pieces, and the side surfaces of the plurality of spoke pieces are arranged with respect to the axial direction of the spoke rods. It is formed so as to incline obliquely.
また、第2の発明の切削用回転体の前記複数のスポークピースには前記貫通孔に面する半円柱状の切欠部が設けられ、前記切欠部には半円柱状の緩衝材が設置されており、前記複数のスポークピースは前記緩衝材を介して前記スポークロッドと接触するようにされている。 In addition, the plurality of spoke pieces of the cutting rotor of the second invention are provided with semi-cylindrical notches facing the through holes, and semi-cylindrical cushioning materials are provided in the notches. and the plurality of spoke pieces are brought into contact with the spoke rod via the cushioning material.
また、第3の発明の切削用回転体の前記ジャッキの一方の端部は、前記駆動軸から離れた前記スポークロッドの先端側に取り付けられ、前記ジャッキの他方の端部は、回転中心の近傍に設置されたリング部材に取り付けられている。 In addition, one end of the jack of the rotating body for cutting of the third invention is attached to the tip side of the spoke rod away from the drive shaft, and the other end of the jack is attached to the vicinity of the center of rotation. attached to a ring member installed in the
また、第4の発明の切削用回転体の前記複数のスポークピースの側面は、切羽側から坑口側に向かって外側から内側に向かって傾斜されるとともに、前記スポークロッドは、前記駆動軸に取り付けられる基端側が切羽側で先端側が坑口側となるように回動するようになっている。 Further, the side surfaces of the plurality of spoke pieces of the cutting rotary body of the fourth invention are inclined from the outside toward the inside from the face side toward the wellhead side, and the spoke rods are attached to the drive shaft. The base end side where it is applied is the face side, and the tip side is turned so that it is the wellhead side.
また、第5の発明の切削用回転体の前記複数のスポークピースの側面は、切羽側から坑口側に向かって内側から外側に向かって傾斜されるとともに、前記スポークロッドは、前記駆動軸に取り付けられる基端側が坑口側で先端側が切羽側となるように回動するようになっている。 Further, the side surfaces of the plurality of spoke pieces of the cutting rotor of the fifth invention are inclined from the inside to the outside from the face side toward the wellhead side, and the spoke rods are attached to the drive shaft. The shaft is rotated so that the proximal end side of the shaft is on the wellhead side and the distal end side is on the face side.
また、第6の発明の掘削機は、上述したいずれかの切削用回転体と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻と、を備えている。 An excavator according to a sixth aspect of the invention includes any one of the cutting rotating bodies described above, a partition wall configured so that the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio, and the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio. a steel shell configured to be collapsible.
なお、本発明において、「外径を任意の比率」で拡大又は縮小できるとは、主として第1の状態(例えば、小さい径の状態)から第2の状態(例えば、大きい径の状態)へと、所定の形状を維持しつつ相似形に連続的に大きさが変化可能であることを意図している。ただし、第1の状態から第2の状態へと形状が変化する場合を除外するものではなく、途中で形状を変化させることももちろん可能である。当然ながら、第1の状態から第2の状態への変形は、断面積が広がるような拡大変形であってもよいし、断面積が狭くなるような縮小変形であってもよい。 In the present invention, "the outer diameter can be expanded or reduced at any ratio" mainly means that the first state (for example, small diameter state) to the second state (for example, large diameter state) , is intended to be continuously variable in size while maintaining a predetermined shape. However, the case where the shape changes from the first state to the second state is not excluded, and it is of course possible to change the shape in the middle. Of course, the deformation from the first state to the second state may be expansion deformation such that the cross-sectional area is widened, or may be reduction deformation such that the cross-sectional area is narrowed.
このように、本発明の切削用回転体は、掘削機の切削用回転体であって、回転中心に設置される駆動軸と、駆動軸に放射状に取り付けられる複数のスポークであって、駆動軸に対して回動自在に取り付けられる、複数のスポークと、複数のスポークの回動角度を変える複数のジャッキと、を備え、スポークは、ビットを有する複数のスポークピースと、複数のスポークピースに形成された貫通孔に共通して挿通されるスポークロッドと、から構成されており、複数のスポークピースの側面は、スポークロッドの軸方向に対して斜めに傾斜するように形成されている。このような構成であれば、スポークロッドを回動させても、スポークピースが斜めにスライドすることによってビットが切羽に対してほぼ正対するようになるため、切削効率を維持することができる。 Thus, the cutting rotator of the present invention is a cutting rotator for an excavator, which includes a drive shaft installed at the center of rotation and a plurality of spokes radially attached to the drive shaft. a plurality of spokes pivotably mounted to the spokes and a plurality of jacks for changing the pivoting angle of the plurality of spokes, the spokes formed in a plurality of spoke pieces having bits and a plurality of spoke pieces; and spoke rods that are commonly inserted through the through-holes, and the side surfaces of the plurality of spoke pieces are formed so as to be inclined with respect to the axial direction of the spoke rods. With such a configuration, even when the spoke rod is rotated, the spoke piece slides obliquely so that the bit comes to substantially face the face, so cutting efficiency can be maintained.
また、第2の発明の切削用回転体の複数のスポークピースには貫通孔に面する半円柱状の切欠部が設けられ、切欠部には半円柱状の緩衝材が設置されており、複数のスポークピースは緩衝材を介してスポークロッドと接触するようにされている。このように構成すれば、スポークピースがスムーズに回転するようになるため、ビットの向きを安定させて切羽にほぼ正対するように方向付けることができる。 In addition, the plurality of spoke pieces of the cutting rotor of the second invention are provided with semi-cylindrical cutouts facing the through holes, and the cutouts are provided with semi-cylindrical cushioning materials. spoke pieces are brought into contact with the spoke rods through cushioning materials. With this configuration, the spoke piece rotates smoothly, so that the direction of the bit can be stabilized and oriented so as to substantially face the face.
また、第3の発明の切削用回転体のジャッキの一方の端部は、駆動軸から離れたスポークロッドの先端側に取り付けられ、ジャッキの他方の端部は、回転中心の近傍に設置されたリング部材に取り付けられている。このように構成すれば、ジャッキを伸縮することで作用する逆方向の力が、リング部材を介して互いに打ち消し合うようになる。 In addition, one end of the jack of the rotating body for cutting of the third invention is attached to the tip side of the spoke rod away from the drive shaft, and the other end of the jack is installed near the center of rotation. attached to the ring member. According to this structure, forces in opposite directions acting by extending and contracting the jack cancel each other out through the ring member.
また、第4の発明の切削用回転体の前記スポークピースの側面は、切羽側から坑口側に向かって外側から内側に向かって傾斜されるとともに、スポークロッドは、駆動軸に取り付けられる基端側が切羽側で先端側が坑口側となるように回動するようになっている。このように構成すれば、掘削径を任意の比率で変更しながら、地山を円錐状に掘削することができる。 In addition, the side surfaces of the spoke pieces of the cutting rotary body of the fourth invention are inclined from the outside to the inside from the face side toward the wellhead side, and the spoke rods have the base end side attached to the drive shaft. It rotates on the face side so that the tip side is on the pit side. With this configuration, the natural ground can be excavated in a conical shape while changing the excavation diameter at an arbitrary ratio.
また、第5の発明の切削用回転体のスポークピースの側面は、切羽側から坑口側に向かって内側から外側に向かって傾斜されるとともに、スポークロッドは、駆動軸に取り付けられる基端側が坑口側で先端側が切羽側となるように回動するようになっている。このように構成すれば、掘削径を任意の比率で変更しながら、地山を逆円錐状に掘削することができる。 In addition, the side surfaces of the spoke pieces of the cutting rotor of the fifth invention are inclined from the inside toward the wellhead side from the face side toward the wellhead side, and the base end side of the spoke rod attached to the drive shaft is inclined toward the wellhead side. It rotates so that the tip side becomes the face side. With this construction, the natural ground can be excavated in an inverted conical shape while changing the excavation diameter at an arbitrary ratio.
また、第6の発明の掘削機は、上述したいずれかの切削用回転体と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻と、を備えている。このように構成すれば、外径を拡大又は縮小してもビットが切羽に対してほぼ正対するようになるため、切削効率を維持することができる。さらに、大きく段取り替えすることなく掘削径を任意の比率で拡大又は縮小することのできる掘削機となる。 An excavator according to a sixth aspect of the invention includes any one of the cutting rotating bodies described above, a partition wall configured so that the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio, and the outer diameter can be enlarged or reduced at an arbitrary ratio. a steel shell configured to be collapsible. With this configuration, even if the outer diameter is enlarged or reduced, the bit will substantially face the face, so that the cutting efficiency can be maintained. Furthermore, the excavator can expand or reduce the excavation diameter at an arbitrary ratio without a large setup change.
つまり、本実施例の掘削機であれば、切削用回転体、隔壁、及び鋼殻の通常の掘進中にも使用している主要な3つの要素をそのまま使用することによって、作業を中断することなく連続して掘削径を拡大又は縮小することができる。さらに、3つの要素それぞれが、任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されているため、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小することができる。 In other words, in the case of the excavator of this embodiment, the work can be interrupted by using the three major elements that are also used during normal excavation of the cutting rotor, the bulkhead, and the steel shell. It is possible to continuously expand or reduce the excavation diameter. Furthermore, since each of the three elements is configured to be able to expand or contract at any ratio, the excavation diameter can be expanded or reduced at any ratio.
このようにして、本実施例の掘削機は掘削径を随時に拡大又は縮小可能であるから、長距離の下水幹線のように区間によって径が異なる場合であっても、径を随時拡大したり、縮小したりして掘削することが可能となる。したがって、区間ごとに異なる掘削機を準備することなく、1台の掘削機によって掘削可能となるため、コスト低減が可能である。さらに、最大径に合わせて掘削するよりもコストが低減され、発生土量の削減によって環境負荷も低減される。 In this manner, the excavator of this embodiment can enlarge or reduce the excavation diameter at any time. , it becomes possible to excavate by reducing it. Therefore, since excavation can be performed with one excavator without preparing a different excavator for each section, cost reduction is possible. Furthermore, the cost is lower than excavating according to the maximum diameter, and the reduction in the amount of generated soil reduces the environmental load.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施例においては、掘削機としてシールド機1を備えるシールド工法を例として説明するが、これに限定されるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. In the following embodiments, a shield construction method including a
各実施例1~4においては、実施例1で掘削機(シールド機1)の基本的な構成及び掘削工法について説明し、実施例2で別形態の切削用回転体(カッターヘッド20)について説明し、実施例3で別形態の隔壁30Bについて説明し、実施例4で別形態の鋼殻40について説明する。
In each of Examples 1 to 4, Example 1 describes the basic configuration of the excavator (shield machine 1) and an excavation method, and Example 2 describes a different cutting rotor (cutter head 20). In the third embodiment, a
<構成>
(シールド機の全体構成)
まず、図1~図4を用いて本実施例の掘削機としてのシールド機1の全体構成を説明する。シールド機1は、全体として円筒形の切羽側の前胴部1A(フード部及びガーダー部)と坑口側の後胴部1B(テール部)とから構成される。そして、本実施例のシールド機1は、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された切削用回転体としてのカッターヘッド20と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁30と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻40(40A、40B)と、を備えている。
<Configuration>
(Overall configuration of shield machine)
First, the overall construction of a
切削用回転体としてのカッターヘッド20は、センターシャフト11によって支持されており、センターシャフト11をカッターモータ12で回転駆動することで、回転するように構成されている(センター支持方式)。カッターヘッド20の掘削径を拡大又は縮小させる機構については後述する。なお、図示しないが、環状軸受けを回転駆動するように構成することもできる(中間支持方式)。
A
隔壁30は、切羽の安定を図るための泥土又は泥水の圧力を保持するために、フード部(シールド本体の先端部)とガーダー部(シールド本体の中間部)との間に設置される。隔壁30の外径を拡大又は縮小させるための機構については後述する。
The
鋼殻40は、シールド機1本体の外板部を構成しており、シールド機1外部からの土や地下水の流入を防止し、内部の装置群や作業空間を保護している。鋼殻40は、前胴部1Aに対応する前鋼殻40Aと後胴部1Bに対応する後鋼殻40Bとから構成される。鋼殻40の外径を拡大又は縮小させるための機構については後述する。
The
この他、シールド機1は、図1、図3に示すように、シールド機1を切羽方向に推進させるシールドジャッキ13、セグメントを所定の形状に組み立てるエレクタ14、曲線施工や姿勢制御を実施するための中折れジャッキ15、排土装置であるスクリューコンベア16などの装置群を備えている。ここにおいて、中折れジャッキ15は、直線的に掘進する場合には必要ない。さらに、排土装置としては、土圧式や泥土圧式の場合はスクリューコンベア16を使用するが、これに限定されるものではなく、泥水式の場合は送泥管(排泥管)を使用することもできる。
In addition, as shown in FIGS. 1 and 3, the
上述してきたように、シールド機1は、装置群を用いて地山を掘削してトンネル構造物を構築する。例えば、土圧式シールド工法の場合、カッターヘッド20によって掘削した土砂を切羽と隔壁30の間に充満させ、必要に応じて添加剤を注入し、土圧によって切羽の安定を図りながら掘進し、隔壁30を貫通して設置されているスクリューコンベア16で排土していく。
As described above, the
その後、シールドジャッキ13を部分的に解放しながら、エレクタ14によってセグメントをリング状に組み立てる(一次覆工)。さらに、裏込め注入や、必要に応じて二次覆工を施して、トンネル構造物が完成する。 Thereafter, while partially releasing the shield jacks 13, the segments are assembled into a ring shape by the erector 14 (primary lining). Further, backfilling is performed, and secondary lining is applied as necessary to complete the tunnel structure.
そして、本実施例の掘削機としてのシールド機1は、以下に説明するように、シールド機1を構成する主要な要素である、切削用回転体としてのカッターヘッド20、隔壁30、鋼殻40、の3つすべてが任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。
As will be described below, the
(切削用回転体の構成)
次に、図5(a)~(c)、図6(a)、(b)を用いて、本実施例の切削用回転体としてのカッターヘッド20の構成について説明する。本実施例のカッターヘッド20は、地山を切削する複数のビット21を有し、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。
(Structure of rotary body for cutting)
Next, the configuration of the
すなわち、拡大する際には、カッターヘッド20は、センターシャフト11に接続するボス部22に回動自在に取り付けられる複数のスポーク23、・・・(図4参照)が、切羽方向に(スポーク23とセンターシャフト11のなす角度が大きくなるように)回動されることによって、全体として最も縮小された閉じたV字状の状態(図5(a))から、開いたV字状の状態(図5(b))を経て、最も拡大された直線状の状態(図5(c))まで任意の比率で拡大可能である。
That is, when the
逆に、縮小する際には、カッターヘッド20は、センターシャフト11に接続するボス部22に回動自在に取り付けられる複数のスポーク23、・・・が、坑口方向に(スポーク23とセンターシャフト11のなす角度が小さくなるように)回動されることによって、最も拡大された直線状の状態(図5(c))から、開いたV字状の状態(図5(b))を経て、最も縮小された閉じたV字状の状態(図5(a))まで任意の比率で縮小可能である。
Conversely, when the
そして、本実施例では、複数のスポーク23、・・・は、センターシャフト11に取り付けられる基端側(内側)が切羽側で先端側(外側)が坑口側となるように構成されており、全体として中央が切羽側に突き出たV字状に形成されている。すなわち、本実施例では、内周側から先に掘削するようにスポーク23が傾斜している。
In this embodiment, the plurality of
具体的に言うと、カッターヘッド20は、回転中心に設置される駆動軸としてのセンターシャフト11と、センターシャフト11の先端のボス部22に放射状に取り付けられる4本のスポーク23、・・・であってボス部22に対して回動自在に取り付けられる4本のスポーク23、・・・と、4本のスポーク23、・・・の回動角度を変える4本のジャッキ24、・・・と、を備えている。なお、スポーク23、・・・の数は4つに限定されるものではなく、例えば6本や8本であってもよい。
Specifically, the
より詳細に説明すると、スポーク23は、それぞれの基端部がボス部22に回動自在に取り付けられるとともに、それぞれの先端部にはジャッキ24のロッド側が回動自在に取り付けられている。さらに、ジャッキ24のヘッド側は、回転中心近傍に配置されたリング部材25に取り付けられている。そして、対向するジャッキ24を均等に伸縮することで、反力を打ち消し合いながら、スポーク23を回動させるようになっている。
More specifically, the
(ビットの構成)
次に、図5(a)~(c)、図6(a)、(b)を用いて、本実施例のビット21の構成について説明する。本実施例のビット21は、ボス部22に設置されるフィッシュテールビット21Fと、スポーク23に複数設置されるティースビット21T、・・・と、から構成される。すなわち、カッターヘッド20の複数のスポーク23、・・・のそれぞれは、1つずつティースビット21Tを有する複数のスポークピース23P、・・・と、複数のスポークピース23P、・・・に共通して挿通されるスポークロッド23Rと、から構成されている。
(Configuration of bits)
Next, the configuration of the
そして、本実施例の複数のスポークピース23Pは、スポークロッド23Rに対する角度を変化させることができるように構成されている。具体的に言うと、図6(a)に示すように、各スポークピース23Pは平行四辺形断面となるように形成されて、貫通孔23Hにスポークロッド23Rが挿通されている。そして、スポークピース23Pの側面は、スポークロッド23Rの軸方向に対して斜めに分割されており、隣接するスポークピース23Pは互いに斜めに接触している。より詳細に言うと、本実施例のスポークピース23Pの側面の角度は、前方(切羽に近い側)から後方に向かって、外側から内側に傾斜するように構成されている。
The plurality of
さらに、各スポークピース23Pとスポークロッド23Rの間には、半円柱形状の緩衝材23Gが挟まれている。すなわち、スポークピース23Pには貫通孔23Hに連続する半円柱状の切欠部23Nが設けられており、切欠部23Nには半円柱状の緩衝材23Gが設置されている。これにより、図6(b)に示すように、スポークロッド23Rを斜めに引き込んだ際に、緩衝材23Gが回転(転動)することで、スポークピース23Pはスポークロッド23Rの傾きに追従せずに、常にティースビット21Tが切羽に正対するようになる。したがって、拡径・縮径の際にスポーク23が角度を変化させても、ティースビット21Tが常に切羽に正対するようになるため、切削効率が維持される。
Furthermore, a
(隔壁の構成)
次に、図7~図9を用いて、本実施例の隔壁30の外径を拡大又は縮小させる機構について説明する。なお、説明の便宜上、駆動手段として図7~図9には駆動シリンダ62が記載されているが、後述するように駆動モータ61であってもよい(図20参照)。
(Structure of partition wall)
Next, a mechanism for enlarging or reducing the outer diameter of the
隔壁30Aは、図7、図8に示すように、中央に配置される円盤状のセンタープレート35と、等円周角ごとに分割した複数の隔壁フラップ32と、から構成され、全体として中央が後方に突き出た略円錐状乃至略円錐台状(すり鉢形状)に組み立てられている。そして、隣接する隔壁フラップ32、32どうしを周方向に重ね合わせ、かつ、トンネル縦断方向に回動させることによって、隙間を空けることなく、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
隔壁フラップ32は、略扇形の平板として形成されており、中心側の端部に、センタープレート35とセンターリング31を介して回動自在に接続されるフラップリング32aを有している。ここにおいて、略扇形状とは、扇形の中心側を円弧状に切り取った形状を意図するものである。なお、各隔壁フラップ32の形状は、略扇形状の平板状の他にも、円錐曲面を周方向に分割した曲面(円錐分割曲面、円錐片)として形成することも好ましい。
The
このフラップリング32aには、図9に示すように、隔壁フラップ32を回動駆動するための駆動シリンダ62が取り付けられている。すなわち、駆動シリンダ62には、長孔を介してリンクアーム63が回動自在に取り付けられ、このリンクアーム63は隔壁フラップ32のフラップリング32aに固定されている。なお、センターリング31は、隔壁フラップ32が回動するための軸であり、軸として機能すれば360度連続する必要はない。
As shown in FIG. 9, the
したがって、駆動シリンダ62が伸縮することによって、リンクアーム63が上下に回動し、リンクアーム63に固定された隔壁フラップ32が回動することになる。具体的には、駆動シリンダ62を縮めると隔壁フラップ32が外向きに開くように回動し、駆動シリンダ62を伸ばすと隔壁フラップ32が内向きに閉じるように回動するようになっている。
Therefore, when the
ここでは、15度ずつ分割された24枚の隔壁フラップ32を備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。隔壁フラップ32の枚数や分割角度はどのようなものであってもよい。 Here, the case in which 24 partition wall flaps 32 are provided divided by 15 degrees has been described, but the present invention is not limited to this. The number of partition wall flaps 32 and the division angle may be any.
より詳細に言うと、本実施例の隔壁フラップ32は、半径方向に延びる分割線によって、内側にせり出す内側片と、外側にせり出す外側片と、に左右に2分割されている。そして、隔壁フラップ32の内側片と外側片とがヒンジ32bによって連結されることで、周方向に折り曲げることができるようになっている。したがって、本実施例では、隔壁フラップ32は、24枚をさらに2分割するため、周方向に48分割されている。これによって、隣接する隔壁フラップ32のフラップキャップ33(後述)の隙間(溝)に入りやすくなっている。
More specifically, the
隔壁30Aは、図示されているものは、半径方向で最大2倍の拡大率を想定しているが、そのうち、隔壁フラップ32について、縮小する際にラップして内側に位置する側の1/2の幅について、隣接する隔壁フラップ32(外側に重なっている)を巻き込むように、半径方向の外側端部にU字状に折り返したフラップキャップ33が形成されている。換言すると、2分割された各隔壁フラップ32の内側にせり出す内側片の外縁部近傍は、隣接する隔壁フラップ32を巻き込むようにU字型に曲げられている。
隔壁30Aは、図7(a)、(b)に示す最小径の状態では、隣接する隔壁フラップ32どうしが円周方向に部分的に重なり合いつつ、切羽側に倒れるようにして回動することで外径を最小にしている。より詳細に言うと、この状態では、隣接する隔壁フラップ32の重なりは最大であり、2分割された隔壁フラップ32の外側片は、隣接する隔壁フラップ32の内側片に重なっていて切羽側からほとんど見えない(図7(a))。
In the minimum diameter state shown in FIGS. 7(a) and 7(b), the
一方、隔壁30Aは、図8(a)、(b)に示す最大径の状態では、隣接する隔壁フラップ32どうしがほとんど重なり合うことなく、略垂直に起立して同一面を構成することで外径を最大にしている。より詳細に言うと、この状態では、隣接する隔壁フラップ32の重なりは最小であり、2分割された隔壁フラップ32の外側片は、切羽側から見ると隣接する隔壁フラップ32の内側片と並ぶように見える(図8(a))。
On the other hand, when the
そして、この最大径の状態では、隔壁フラップ32の外縁は、鋼殻40の内面に対して略垂直に接するようになるため、鋼殻40から反力をとることができなくなる。そこで、鋼殻40の内面には、隔壁フラップ32の外縁を土圧に対して背面側すなわち坑口側から支持する突起45が設置されている。この突起45によって、最大径の状態でも、隔壁フラップ32の外縁が土圧に対して背面側すなわち坑口側から反力を受けることができるようになり、隔壁フラップ32が坑口側に倒れることが防止されるのである。このようにして、隔壁30Aは、最小径から最大径まで、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるようになっている。
In this maximum diameter state, the outer edge of the
(鋼殻の構成)
次に、図10、図11を用いて、本実施例の鋼殻40の外径を拡大又は縮小させる機構について説明する。鋼殻40(40A、40B)は、中央に配置される円環状のセンターリング41と、等円周角ごとに分割した複数の円筒殻片であるプレート片42と、このプレート片42を支持する複数の支柱ジャッキ43と、から構成されている。円筒を等円周角ごとに分割して形成された円筒殻片であるプレート片42には、支柱ジャッキ43が接続される箇所に、円周方向に沿って内側に突出した補強用の凸条が形成されている。したがって、プレート片42の裏側には凹条が形成されている。そして、裏側の凹条に隣接するプレート片42の凸条が入り込むようになっている。
(Structure of steel shell)
Next, a mechanism for enlarging or reducing the outer diameter of the
そして、横断方向については、隣接するプレート片42どうしは、周方向に互いに重ね合わされた状態で、支柱ジャッキ43によって支持されている。つまり、支柱ジャッキ43の一方の端部はプレート片42に回動自在に支持されるとともに、他方の端部はセンターリング41に回動自在に支持されている。さらに、プレート片42は、断面中心に正対する方向から傾斜されて、隣接するプレート片42と重ね合わされている。より詳細に言うと、プレート片42は、断面中心に対して同一方向に傾けて重ね合わされている。例えば、図10、図11では、全体として同じ方向に(右回りの)渦を巻くような方向に各プレート片42が方向づけられている。
In the transverse direction,
そして、鋼殻40は、図10に示す最小径の状態では、支柱ジャッキ43が縮められ、隣接するプレート片42どうしの重なりが最大とされることで、外径を最小にしている。一方、鋼殻40は、図11に示す最大径の状態では、支柱ジャッキ43が伸ばされ、隣接するプレート片42どうしの重なりが最小(又はゼロ、すなわち同一円筒面を構成する状態)とされることで、外径を最大にしている。このようにして、鋼殻40は、最小径から最大径まで、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるようになっている。
In the minimum diameter state shown in FIG. 10, the
<掘削工法>
次に、図12~図15を用いて、本実施例の掘削機としてのシールド機1の掘削工法について説明する。はじめに、図12、図13を用いて掘削径を拡大する掘削工法について説明し、次に、図14、図15を用いて掘削径を縮小する掘削工法について説明する。
<Excavation method>
Next, the excavation method of the
(掘削径を拡大する掘削工法)
掘削径を拡大する場合は、図12(a)に示すように、あらかじめ、断面変化(拡大)予定位置周辺の地山を、薬液注入工法、地盤改良工法、凍結工法等によって改良して地山を自立させておく。
(Excavation method for enlarging the excavation diameter)
When expanding the excavation diameter, as shown in FIG. to stand on its own.
次に、図12(b)に示すように、断面変化予定位置までの間に、カッターヘッド20を回転させて地山を掘削しながら、カッターヘッド20の外径を拡大する。すなわち、ジャッキ24を伸長させることでスポーク23をセンターシャフト11とのなす角度が大きくなる方向に回動させる。このとき、隔壁30及び鋼殻40は、拡大する前の外径を維持する。
Next, as shown in FIG. 12(b), the outer diameter of the
続いて、図12(c)に示すように、カッターヘッド20の外径が拡大された状態のまま、シールド機1の機長分だけ掘進していく。すなわち、カッターヘッド20を回転させて地山を掘削しつつ、シールドジャッキ13(及びエレクタ14)を駆動させてシールド機1を前方へ押し出していく。このとき、隔壁30及び鋼殻40は、拡大する前の外径を維持する。
Subsequently, as shown in FIG. 12(c), excavation is carried out by the machine length of the
さらに、図13(a)に示すように、シールド機1を拡大可能な位置まで前進掘削させ、坑口側に設置された覆工又はセグメントの略中心に荷重支持用シャフト51を配置し、これを少なくとも3つの方向に張り出されたグリッパ52によって支持する。そして、この荷重支持用シャフト51にシールド機1の自重(主に後胴部1Bの自重)を支持させる。
Further, as shown in FIG. 13(a), the
加えて、切羽側の地山に支持手段としての支持棒53を突き挿し、この支持棒53にシールド機1の自重(主に前胴部1Aの自重)を支持させる。すなわち、支持棒53は、シールド機1のボス部22に固定されており、カッターヘッド20がシールド機1の自重によって後傾するように回動することを防止する。
In addition, a
さらに、掘削によって乱されたシールド機1後方のセグメント露出部の周囲の地山を地盤改良して、土砂除去時(後述する図13(b)参照)にシールド機1内に流入しないようにする。なお、この部分の地山を除去したうえで拡径後に充填することもできる。
Furthermore, the ground around the exposed segment behind the
次に、図13(b)に示すように、シールド機1の機長に対応する周辺の地山を、チャンバー内から伸ばしたホース、又は、機内側面及び機内側面から伸ばしたホースによって吸引除去することで、シールド機1の周囲に鋼殻40が拡大可能な空間を確保する。そうすると、シールド機1の自重は、空間内において支持棒53及び荷重支持用シャフト51とグリッパ52によってその両端が支持された状態となる。
Next, as shown in FIG. 13(b), the surrounding ground corresponding to the length of the
最後に、図13(c)に示すように、鋼殻40の外径を拡大しつつ、これと同調させて隔壁30の外径を拡大する。すなわち、支柱ジャッキ43を少しずつ伸長させることでプレート片42を少しずつ外方向に押し出しながら、これに連動させて駆動ジャッキ(又は駆動モータ)を少しずつ縮めることで隔壁フラップ32を少しずつ図13(c)の場合は切羽側に起こしていく。その後、荷重支持用シャフト51とグリッパ52及び支持棒53を収納し、拡大した径の状態で前方掘削を再開する。
Finally, as shown in FIG. 13(c), while enlarging the outer diameter of the
ここでは、カッターヘッド20を掘進しながら拡径する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、掘進を停止したまま拡径することも可能である。その場合、カッターヘッド20のスポークピース23Pの側面(外向きの面)にもビットを取り付けることが好ましい。このように掘進を停止したまま拡径することができれば、シールド機1後方のセグメント露出部の周囲の地山の地盤改良を省略できるという利点がある。
Although the case where the diameter is expanded while the
さらに、ここでは大きく断面変化させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、以下に説明するように連続的に断面変化させることもできるし、小刻みに不連続的に断面変化させることもできる。 Furthermore, although an example in which the cross section is greatly changed has been described here, the present invention is not limited to this, and the cross section can be changed continuously as described below, or the cross section can be changed discontinuously in small increments. can also
連続して断面変化させる場合は、シールド機1の鋼殻40について、その切羽側端部の径を坑口側端部に比べて1機長分で拡径する分だけ大きくし、シールド機1はそのカッターヘッド20、隔壁30、鋼殻40を連続的に同じ割合で拡径しながら掘削していくことができる。拡縮率の大きい場合、拡径開始箇所及び拡径終了箇所において、鋼殻の径を掘削後に大きく変化させるため、地山改良が必要となる場合がある。
When the cross section is changed continuously, the diameter of the face side end of the
小刻みに断面変化させる場合は、シールド機1のカッターヘッド20のシャフトを1機長分で拡径する分だけ鋼殻40の径より大きく伸ばし、1セグメント分掘削するごとに、切削済みの土砂を押し広げながら、鋼殻40を拡径していく。この場合は鋼殻40の背面の土砂は、拡径時に押し広げられなければ、鋼殻40側面からバキューム等で吸引して除去する必要がある。また、シールド機1後端の地山と接する部分で鋼殻40とセグメントが離間するため、テールシールで土圧を抑えきれない場合、地山改良が必要となる。
In the case of changing the cross section in small increments, the shaft of the
(掘削径を縮小する掘削工法)
掘削径を縮小する場合は、図14(a)に示すように、あらかじめ、断面変化(縮小)予定位置周辺の地山を、薬液注入工法、地盤改良工法、凍結工法等によって改良して地山を自立させておく。
(Excavation method for reducing excavation diameter)
When reducing the excavation diameter, as shown in FIG. to stand on its own.
次に、図14(b)に示すように、カッターヘッド20の外径が縮小前の状態のまま、シールド機1の機長分だけ掘進していく。
Next, as shown in FIG. 14(b), excavation is carried out by the machine length of the
続いて、図14(c)に示すように、シールド機1を縮小可能な位置まで前進掘進させ、坑口側に荷重支持用シャフト51及びグリッパ52を設置するとともに、切羽側に支持棒53を突き挿すことによって、断面縮小時のシールド機1の自重を支持できるようにしておく。
Subsequently, as shown in FIG. 14(c), the
さらに、図15(a)に示すように、切羽側の支持棒53及び坑口側の荷重支持用シャフト51及びグリッパ52にシールド機1の自重を支持させた状態で、カッターヘッド20を回転掘削しながら縮小し、その後、切羽側の土圧・水圧を支持しながら、隔壁30及び鋼殻40を縮小する。
Further, as shown in FIG. 15(a), the
次に、図15(b)に示すように、鋼殻40を縮小してできた空隙を泥土、流動化処理土、気泡モルタル等で充填し、必要に応じて鋼殻40の周囲については、滑剤等を注入し、シールド機1が前進掘削できるようにする。
Next, as shown in FIG. 15(b), the voids formed by shrinking the
最後に、図15(c)に示すように、切羽側の支持棒53及び坑口側の荷重支持用シャフト51及びグリッパ52を撤去し、縮小した径の状態で前方掘削を再開する。
Finally, as shown in FIG. 15(c), the
さらに、ここでは大きく断面変化させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、以下に説明するように連続的に断面変化させることもできるし、小刻みに不連続的に断面変化させることもできる。 Furthermore, although an example in which the cross section is greatly changed has been described here, the present invention is not limited to this, and the cross section can be changed continuously as described below, or the cross section can be changed discontinuously in small increments. can also
連続して断面変化させる場合は、シールド機1の鋼殻40について、その切羽側端部の径を坑口側端部に比べて1機長分で拡径する分だけ小さくし、シールド機1はそのカッターヘッド20、隔壁30、鋼殻40を連続的に同じ割合で縮径しながら掘削していくことができる。縮径率の大きい場合、縮径開始箇所及び縮径終了箇所において、鋼殻の径を掘削後に大きく変化させるため、地山の改良が必要となる可能性がある。
When the cross section is changed continuously, the diameter of the
小刻みに断面変化させる場合は、1セグメント分掘削するごとに、鋼殻40を縮径しながら、縮径時に発生する地山の空隙を掘削土又は裏込材等で充填していく。この場合、地山強度によっては、地山の改良が必要となる。
In the case of changing the cross section in small increments, the diameter of the
<別形態の切削用回転体>
次に、図16、図17を用いて、実施例1とは別の形態の切削用回転体としてのカッターヘッド20について説明する。なお、実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
<Different form of rotary body for cutting>
16 and 17, a
まず、図16(a)、(b)を用いて、本実施例の切削用回転体としてのカッターヘッド20の構成について説明する。本実施例のカッターヘッド20は、地山を切削する複数のビット21(21T、21F)を有し、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。
First, the configuration of the
すなわち、カッターヘッド20は、全体として最も縮小された閉じた逆V字状の状態(図16(a))から、最も拡大された直線状の状態(図16(b))まで任意の比率で拡大可能である。逆に、カッターヘッド20は、最も拡大された直線状の状態(図16(b))から、最も縮小された閉じた逆V字状の状態(図16(a))まで任意の比率で縮小可能である。
That is, the
そして、本実施例では、複数のスポーク23、・・・は、センターシャフト11に取り付けられる基端側(内側)が坑口側で先端側(外側)が切羽側となるように構成されており、全体として中央が坑口側に突き出た逆V字状に形成されている。すなわち、本実施例では、外周側から先に掘削するようにスポーク23が傾斜している。
In this embodiment, the plurality of
具体的に言うと、カッターヘッド20は、回転中心に設置される駆動軸としてのセンターシャフト11と、センターシャフト11の先端に固定されたボス部22と、ボス部22を貫通する十字形に取り付けられる二組(4本)のスポーク23、・・・であってボス部22に対してスライド移動自在に取り付けられる二組(4本)のスポーク23、・・・と、二組(4本)のスポーク23、・・・の回動角度を変える二組(4本)のジャッキ24、・・・と、を備えている。なお、スポーク23、・・・やジャッキ24、・・・の数は二組(4つ)に限定されるものではなく、例えば、三組(6本)や四組(8本)であってもよい。
Specifically, the
より詳細に説明すると、図16(b)(A-A)に示すように、ボス部22には、二組のスポーク23(スポークロッド23R)、・・・が貫通するための十字形の切欠きが形成されている。二組のスポーク23、・・・が貫通する2つの切欠きは前後にずれて形成されており、縦と横のスポーク23、・・・が干渉しないようになっている。さらに、スポーク23は、先端部が自由端とされるとともに、基端部がボス部22を貫通してその坑口側まで延びている。そして、対向する一組のスポーク23は、ボス部22内において交差するようになっており、この交差箇所の断面が複数に分割されて、互い違いに交差するようにされている。
More specifically, as shown in FIG. 16(b)(AA), the
スポーク23の後端側(中心側)は、L字形に曲げられており、互いに対向するスポーク23との干渉を防止するようになっている。すなわち、スポーク23の坑口側端部は、リンク26に回動自在に連結されており、対向する一組のリンク26、26どうしの末端は、中央リンク27を介して互いに接続されている。すなわち、スポーク23、23と、リンク26、26と、中央リンク27と、によって五角形のリンク機構が形成されており、トンネル縦断方向の幅を抑えて干渉を防止している。
The rear end sides (center sides) of the
そして、ボス部22には、2本のジャッキ24のロッド側が連結されており、ボス部22を切羽側に押し出すようにされている。他方で、2本のジャッキ24のシリンダ側は、回転中心近傍に配置されたリング部材25に取り付けられている。したがって、ジャッキ24を伸ばすことによって2つのスポーク23、23のなす角が開いてカッターヘッド20の外径が大きくなり、ジャッキ24を縮めることによって2つのスポーク23、23のなす角が閉じてカッターヘッド20の外径が小さくなる。
The rod sides of two
次に、図17(a)、(b)を用いて、本実施例のビット21の構成について説明する。本実施例の複数のスポークピース23Pは、スポークロッド23Rに対する角度を変化させることができるように構成されている。具体的に言うと、各スポークピース23Pは平行四辺形断面となるように形成されて、貫通孔23Hにスポークロッド23Rが挿通されている。そして、スポークピース23Pの側面は、スポークロッド23Rの軸方向に対して斜めに分割されており、隣接するスポークピース23Pは互いに斜めに接触している。より詳細に言うと、本実施例のスポークピース23Pの側面の角度は、前方(切羽に近い側)から後方に向かって、内側から外側に傾斜するように構成されている。
Next, the configuration of
なお、この他の構成については、実施例1と略同様であるため説明を省略する。 Note that the rest of the configuration is substantially the same as that of the first embodiment, so description thereof will be omitted.
<別形態の隔壁>
次に、図18~図21を用いて、実施例1とは別の形態の隔壁30Bについて説明する。なお、実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
<Different form of partition wall>
Next, a
コの字型の隔壁30Bは、図18、図19に示すように、中央に配置される円盤状のセンタープレート35と、等円周角ごとに分割した複数の隔壁フラップである固定フラップ36及び複数の折り畳みフラップ37と、から構成され、全体として中央が坑口側に突き出た略円錐状乃至略円錐台状(すり鉢形状)になっている。そして、折り畳みフラップ37を折り畳み、かつ、折り畳みフラップ37及び固定フラップ36をトンネル縦断方向に回動させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。
As shown in FIGS. 18 and 19, the
すなわち、隔壁30Bは、円周方向に交互に固定フラップ36と折り畳みフラップ37とを備えている。このうち、固定フラップ36は、略扇形状に形成されており、中心側の端部にセンタープレート35と回動自在に接続されるフラップリング32aを有している。ここにおいて、略扇形状とは、扇形の中心側を円弧状に切り取った形状を意図するものである。なお、各固定フラップ36及び折り畳みフラップ37の形状は、略扇形状の平板状の他にも、円錐曲面を周方向に分割した曲面(円錐分割曲面、円錐片)として形成することも好ましい。
That is, the
センタープレート35には、固定フラップ36及び折り畳みフラップ37を回動駆動するための駆動モータ61が取り付けられている。具体的に言うと、図20に示すように、駆動モータ61には、ウォームギヤ61aが取り付けられ、他方でフラップリング32aの外周には、直交する軸(食い違い軸)に(ホイール)ギヤ36bが取り付けられている。
A
そして、駆動モータ61を回転させることで、駆動モータ61とともにウォームギヤ61aが回転することによって、ギヤ36bとともにフラップリング32a及び固定フラップ36が回動することになる。例えば、駆動モータ61を正回転させると固定フラップ36が外向きに開くように回動し、駆動モータ61を逆回転させると固定フラップ36が内向きに閉じるように回動するようになっている。
By rotating the driving
一方、折り畳みフラップ37は、半径方向の折れ線に沿って中央付近でさらに2つに折り曲げられるようにされている。そして、半径方向の折れ線箇所と両側の固定フラップ36、36との接続箇所は、ヒンジによって回動自在に連結されている。したがって、折り畳みフラップ37は、固定フラップ36をトンネル縦断方向に回動させることで、固定フラップ36とともにトンネル縦断方向に回動することになる。このようにして、固定フラップ36及び折り畳みフラップ37は、折り畳まれつつ、トンネル縦断方向に回動することができるようになっている。さらに、折り畳みフラップ37には、後述するように、折り畳まれた状態での隙間を塞ぐために、鋼殻40に近い最外縁に端部フラップ38が取り付けられている。
On the other hand, the
ここでは、本実施例では15度ずつ分割された24枚ずつの固定フラップ36及び折り畳みフラップ37を備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。固定フラップ36及び折り畳みフラップ37の枚数や分割角度はどのようなものであってもよい。
Here, in this embodiment, the case where 24 fixed
隔壁30Bは、図18(a)、(b)に示す最小径の状態では、隣接する折り畳みフラップ37が二つ折りに折り畳まれつつ、折り畳みフラップ37及び固定フラップ36が前方向に回動することで外径を最小にしている。より詳細に言うと、この状態では、折り畳みフラップ37は、完全に二つ折りにされており、センタープレート35とのなす角度は90度に近くなっている(図21(e)も参照)。
18(a) and 18(b), the
一方、隔壁30Bは、図19(a)、(b)に示す最大径の状態では、折り畳みフラップ37が折り畳まれることなく、固定フラップ36と同一面を構成することで、外径を最大にしている。より詳細に言うと、この状態では、折り畳みフラップ37は、完全に平面状に広げられており、センタープレート35とのなす角度は0度に近く、略同一平面をなしている。このようにして、コの字型の隔壁30Bは、最小径から最大径まで、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるようになっている(図21(a)も参照)。
On the other hand, in the state of the maximum diameter shown in FIGS. 19(a) and 19(b), the
ここで、図21(a)~(f)を用いて、隔壁30Bが最大径の状態から最小径の状態へと変化する様子を斜視図を用いて説明する。隔壁30Bは、図21(a)、(b)に示す最大径の状態から、図21(c)、(d)に示す中間径の状態を経て、図21(e)、(f)に示す最小径の状態へと変化する。図21(a)(b)~(c)(d)~(e)(f)と外径が小さくなるとともに、固定フラップ36及び折り畳みフラップ37が内向きに倒れて、センタープレート35となす角度が大きくなっていることがわかる。
Here, with reference to FIGS. 21(a) to 21(f), how the
そして、中間径の状態では、折り畳みフラップ37の最外縁に、三角形の隙間が生じていることがわかる(図21(d)参照)。このような隙間が生じると、シールド機1内に切羽側から土砂が流入することになる。そこで、この三角形の隙間を塞ぐために、折り畳みフラップ37の最外縁に折り畳みフラップ37と略直角に端部フラップ38が取り付けられている。端部フラップ38は、直角二等辺三角形の底角の近傍を切り落とした五角形状の板である。この端部フラップ38の内面には、折り畳みフラップ37の最外縁から突出した突起が嵌合する嵌合溝が形成されて両者が連結されていることが好ましい。この他、端部フラップ38は、固定フラップ36に固定することもできる。
In the state of the intermediate diameter, it can be seen that a triangular gap is generated at the outermost edge of the folding flap 37 (see FIG. 21(d)). If such a gap occurs, earth and sand will flow into the
なお、この他の構成については、実施例1と略同様であるため説明を省略する。 Note that the rest of the configuration is substantially the same as that of the first embodiment, so description thereof will be omitted.
<別形態の鋼殻>
以下、図22、図23を用いて、実施例1とは別の形態の鋼殻40について説明する。なお、実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
<Another form of steel shell>
A
はじめに、図22、図23を用いて、本実施例の鋼殻40の構成について説明する。なお、図22(a)、図23(a)では、鋼殻40の重なり合いは省略して描いている。以下、横断方向の構成については実施例1と略同様であるから説明を省略し、縦断方向の構成についてのみ説明する。
First, the structure of the
本実施例では、図22、図23に示すように、円筒殻片としてのプレート片42は、実施例1と略同様に、切羽側を支持する第1支柱ジャッキ431と、坑口側を支持する第2支柱ジャッキ432と、によって支持されている。そして、本実施例では、実施例1と異なって、第1支柱ジャッキ431と第2支柱ジャッキ432とが、縦断方向の第3支柱ジャッキ433によって互いに接続されている。すなわち、切羽側のセンターリング41Fと坑口側のセンターリング41Rとが、さらにトンネル縦断方向に沿って配置された第3支柱ジャッキ433によって接続されている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 22 and 23, a
より具体的に言うと、第1支柱ジャッキ431の一方の端部は、プレート片42の切羽側に接続されるとともに、他方の端部は、切羽側のセンターリング41Fに接続されている。同様に、第2支柱ジャッキ432の一方の端部は、プレート片42の坑口側に接続されるとともに、他方の端部は、坑口側のセンターリング41Rに接続されている。そして、切羽側のセンターリング41Fと坑口側のセンターリング41Rとが、第3支柱ジャッキ433によって互いに接続されている。
More specifically, one end of the
そして、鋼殻40は、図22に示す最小径の状態では、第1支柱ジャッキ431、第2支柱ジャッキ432、及び、第3支柱ジャッキ433が縮められ、隣接するプレート片42どうしの重なりが最大とされることで、外径を最小にしている。すなわち、第1支柱ジャッキ431及び第2支柱ジャッキ432によって半径方向に縮径するとともに、第3支柱ジャッキ433によって縦断方向にも変形させることで、さらに半径方向に縮径している。
When the
一方、鋼殻40は、図23に示す最大径の状態では、第1支柱ジャッキ431、第2支柱ジャッキ432、及び、第3支柱ジャッキ433が伸ばされ、隣接するプレート片42どうしの重なりが最小とされることで、外径を最大(又はゼロ、すなわち同一円筒面を構成する状態)にしている。すなわち、第1支柱ジャッキ431及び第2支柱ジャッキ432によって半径方向に拡径するとともに、第3支柱ジャッキ433によって縦断方向にも拡径している。このようにして、鋼殻40は、最小径から最大径まで、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるようになっている。
On the other hand, when the
また、本実施例では、第3支柱ジャッキ433を備える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、第3支柱ジャッキ433はなくてもよく、その場合、ジャッキ群は3つ以上連結することが可能である。さらに、第3支柱ジャッキ433を備える場合であっても、各ジャッキを電子的に制御することで、3つ以上連結することが可能である。
Also, in this embodiment, the case where the third support jacks 433 are provided has been described, but the present invention is not limited to this, and the third support jacks 433 may be omitted, in which case three or more jack groups are connected. It is possible to Furthermore, even when the
なお、この他の構成については、実施例1と略同様であるため説明を省略する。 Note that the rest of the configuration is substantially the same as that of the first embodiment, so description thereof will be omitted.
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes to the extent that they do not depart from the gist of the present invention can be applied to the present invention. included.
例えば、実施例では隔壁30の外縁部が切羽側で中央部が坑口側となるすり鉢形状となって投影面積を縮小する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、隔壁は外縁部が後方で中央部が前方となるコーン形状であってもよい。
For example, in the embodiment, the outer edge of the
また、実施例では、地山に突き挿さる支持手段としての支持棒53が、ボス部22から前方の地山に突き挿される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、鋼殻40に設けた孔から周囲の地山に突き挿されるものであってもよい。その場合の支持手段は、棒状や板状のものの他、ソリ状のものであってもよい。
In addition, in the embodiment, the case where the
さらに、実施例では、掘削工法において、掘削径を不連続に1ステップで拡大又は縮小する例について説明したが、これに限定されるものではなく、掘削径は例えば5段階など段階的に少しずつ(漸増/漸減させて)拡大又は縮小することも好ましい。さらに、掘削径を拡大した後に縮小することも可能である。 Furthermore, in the embodiment, in the excavation method, an example in which the excavation diameter is discontinuously increased or decreased in one step has been described, but the excavation diameter is not limited to this, and the excavation diameter is gradually increased step by step, for example, in five steps. Expanding or contracting (increasing/decreasing) is also preferred. Furthermore, it is also possible to reduce the excavation diameter after enlarging it.
なお、本実施例の掘削機としてのシールド機1によって構築されるトンネル構造物の種類は、どのようなものであってもよい。例えば、道路、鉄道、電力、通信、ガス、上下水道、地下河川等の使用目的に応じて、車両、歩行者、列車、電線、ガス管、水道用水、雨水、汚水等を安全かつ適切に通すことができる。
Any type of tunnel structure may be constructed by the
1 :シールド機(掘削機)
1A :前胴部
1B :後胴部
11 :センターシャフト
12 :カッターモータ
13 :シールドジャッキ
14 :エレクタ
15 :中折れジャッキ
16 :スクリューコンベア
20 :カッターヘッド(切削用回転体)
21 :ビット
21F :フィッシュテールビット
21T :ティースビット
22 :ボス部
23 :スポーク
23G :緩衝材
23H :貫通孔
23N :切欠部
23P :スポークピース
23R :スポークロッド
24 :ジャッキ
25 :リング部材
26 :リンク
27 :中央リンク
28 :伸縮棒
30 :隔壁
30A :隔壁
30B :隔壁
31 :センターリング
32 :隔壁フラップ
32a :フラップリング
32b :ヒンジ
33 :フラップキャップ
35 :センタープレート
36 :固定フラップ
36b :ギヤ
37 :折り畳みフラップ
38 :端部フラップ
40 :鋼殻
40A :前鋼殻
40B :後鋼殻
41 :センターリング
41F :切羽側センターリング
41R :坑口側センターリング
42 :プレート片(円筒殻片)
43 :支柱ジャッキ
431 :第1支柱ジャッキ
432 :第2支柱ジャッキ
433 :第3支柱ジャッキ
45 :突起
51 :荷重支持用シャフト
52 :グリッパ
53 :支持棒
61 :駆動モータ
61a :ウォームギヤ
62 :駆動シリンダ
63 :リンクアーム
1: shield machine (excavator)
1A:
21 :
43 : Strut jack 431 : First strut jack 432 : Second strut jack 433 : Third strut jack 45 : Protrusion 51 : Load supporting shaft 52 : Gripper 53 : Support rod 61 : Drive
Claims (6)
回転中心に設置される駆動軸と、
前記駆動軸に放射状に取り付けられる複数のスポークであって、前記駆動軸に対して回動自在に取り付けられる、複数のスポークと、
前記複数のスポークの回動角度を変える複数のジャッキと、を備え、
前記スポークは、ビットを有する複数のスポークピースと、前記複数のスポークピースに形成された貫通孔に共通して挿通されるスポークロッドと、から構成されており、前記複数のスポークピースの側面は、前記スポークロッドの軸方向に対して斜めに傾斜するように形成されている、切削用回転体。 A cutting rotating body for an excavator,
a drive shaft installed at the center of rotation;
a plurality of spokes radially attached to the drive shaft, the spokes being rotatably attached to the drive shaft;
and a plurality of jacks that change the rotation angles of the plurality of spokes,
The spokes are composed of a plurality of spoke pieces having bits, and spoke rods commonly inserted through through-holes formed in the plurality of spoke pieces, and the side surfaces of the plurality of spoke pieces are A rotary body for cutting formed so as to be inclined with respect to the axial direction of the spoke rod.
外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁と、
外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻と、を備える、掘削機。 a rotating body for cutting according to any one of claims 1 to 5;
a partition configured so that the outer diameter can be enlarged or reduced at any ratio;
an excavator comprising a steel shell configured such that the outer diameter can be increased or decreased by any ratio.
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JP3145901B2 (en) * | 1994-07-25 | 2001-03-12 | 飛島建設株式会社 | Variable section shield excavator |
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