JPH02176095A - Tunnel excavator - Google Patents
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- JPH02176095A JPH02176095A JP33024288A JP33024288A JPH02176095A JP H02176095 A JPH02176095 A JP H02176095A JP 33024288 A JP33024288 A JP 33024288A JP 33024288 A JP33024288 A JP 33024288A JP H02176095 A JPH02176095 A JP H02176095A
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は複線の地下鉄道路などを地中に構築する場合等
に用いられる多連形のトンネル掘削機に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a multiple tunnel excavator used for constructing underground double-track subway roads and the like.
(従来の技術)
従来、1台のシールド機による−の掘削工事によって、
複線の地下鉄道路のような地中構造物の溝築に通した待
「の断面形状を有する横坑を掘削して形成するトンネル
掘削機は、例えば第3図(a)(b)に示されるように
、中央にセンターシャフト31を有する2基の回転カッ
タ30a、30bが、前面に夫々多数のピッ)32a、
32bを有する略十字状のスポーク33a、33bを備
えていた。そして、前記センターシャフト31は軸受兼
シール34を介して隔壁35に取付けられ、駆動装置3
6により各回転カッタ30a、30bが回転するとき、
相互に接触しないようにスポーク33a、33bを歯車
の歯のように噛み合いの関係に配置していた。(Conventional technology) Conventionally, by excavation work using one shield machine,
For example, a tunnel excavator that excavates and forms a horizontal shaft having a cross-sectional shape of a cross section through the trench of an underground structure such as a double-track subway road is shown in FIGS. 3(a) and 3(b). As shown in FIG.
32b, substantially cross-shaped spokes 33a, 33b were provided. The center shaft 31 is attached to the partition wall 35 via a bearing/seal 34, and the drive device 3
When each rotary cutter 30a, 30b rotates by 6,
The spokes 33a and 33b are arranged in a meshing relationship like the teeth of a gear so that they do not come into contact with each other.
(発明が解決しようとする課題)
しかし、トンネルの切削断面が大きくなると、掘削ビン
)32a、32bの数量を多くしなければならないと共
に、カッタスポーク33a、33bの数も多くしなけれ
ばならなかった。また、隣接する円のカッタスポーク3
3a、33bが歯車のように噛み合う関係上、多数のカ
ッタスポーク33a、33bが回転する場合、衝突しな
いように円を遠ざけることにより、隣接する円の中心が
近い多連形トンネルを横築するのが困難になるという問
題があった。(Problem to be Solved by the Invention) However, as the cutting cross section of the tunnel becomes larger, the number of excavation bins 32a and 32b must be increased, and the number of cutter spokes 33a and 33b must also be increased. . Also, the cutter spoke 3 of the adjacent circle
When a large number of cutter spokes 33a and 33b rotate due to the relationship between cutter spokes 3a and 33b that mesh like gears, it is possible to horizontally build a multiple tunnel where the centers of adjacent circles are close by moving the circles away from each other to avoid collision. The problem was that it became difficult.
更に、掘削ビット32a、32bは、外周になるほど切
削長が増えて摩耗量が大きくなったり、大口径掘削機の
低回転に伴う撹拌作用の低下等、多くの問題があった。Furthermore, the excavation bits 32a and 32b have many problems, such as the cutting length increasing toward the outer periphery and the amount of wear increasing, and the agitation effect decreasing due to the low rotation speed of the large-diameter excavator.
尚、図示及び詳細な説明を省略するが、多連形トンネル
掘削機において、カッタスポークが同一平面にある場合
、衝突の起こらない運動をさせる同期制御は機械的にも
電気的にも既に実用化されている。Although illustrations and detailed explanations are omitted, synchronized control that allows collision-free movement in multiple tunnel excavators when the cutter spokes are on the same plane has already been put into practical use, both mechanically and electrically. has been done.
この発明は断る課題を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、カッタスポークの数を多くす
ることなく、又巨大なカッタスポークも不要の上、掘削
ビットの摩耗を均等にかつ少なくすることのできるトン
ネル掘削機を提供することにある。This invention was made to solve the problem of refusing,
The purpose is to provide a tunnel excavator that can uniformly and reduce wear on the excavation bit without increasing the number of cutter spokes or requiring huge cutter spokes.
(課題を解決するための手段)
前記目的を達成するために、本発明は、回転カッタを有
する複数の円がその一部を共有する形状の掘削断面を得
るトンネル掘削機において、各日の外径より小さい1又
は複数個の回転カッタを、v4接する回転カッタと接触
せずに各内向を自転かつ公転可能に配置したことを特徴
とする。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a tunnel excavation machine that obtains an excavation cross section having a shape in which a plurality of circles having a rotary cutter share a part. It is characterized in that one or more rotary cutters smaller than the diameter are arranged so that each inward direction can rotate and revolve without contacting the rotary cutter that is in contact with v4.
(作用)
前記構成により、本発明によれば、回転カッタは自転し
ながら公転を行い掘削断面全体を互いに接触することな
く円滑な掘削を行うことができる。(Function) With the above configuration, according to the present invention, the rotary cutter revolves while rotating on its own axis, and can perform smooth excavation without contacting the entire excavation cross section with each other.
しかも、各回転カッタは外径が各日よりも小さくなって
いるので、カッタスポークに加わる力も少なくなり、こ
のためカッタスポークの大きさを小さくすることが可能
となる。また、回転カッタは前に述べたように、自転か
つ公転を行いながら掘削を行うので、回転カッタに設け
られた個々のビットが平均的な掘削面積を掘ることにな
り、ビットの摩耗が均一化されるという利点を有する。Moreover, since each rotary cutter has a smaller outer diameter than the other rotary cutters, the force applied to the cutter spokes is also reduced, making it possible to reduce the size of the cutter spokes. In addition, as mentioned earlier, the rotary cutter excavates while rotating and revolving around its axis, so each bit installed on the rotary cutter excavates an average excavation area, which equalizes the wear of the bits. It has the advantage of being
(第1実施例)
第1図(a)、 (b)、 (C)には本発明に係るト
ンネル掘削機の全体構成が示されており、本実施例の二
連形トンネル掘削機1は、カッタが同一平面にある場合
、衝突の生じないように運動する2基のカッタ群2,4
2から成る。(First Embodiment) FIGS. 1(a), (b), and (C) show the overall configuration of a tunnel excavating machine according to the present invention, and the double tunnel excavating machine 1 of this embodiment is , two cutter groups 2 and 4 that move so as not to collide when the cutters are on the same plane.
Consists of 2.
すなわち、前記各カンタ群2.42は、夫々その配列が
遊星歯車列にR4Qし、各カッタは実際に噛み合って回
転するものではないが、中心に自転可能に配置された太
陽カッタ3.43と、その同一径線上に配置され自転し
ながら太陽カッタ3.43の周りを公転する2つの遊星
カッタ4a、4b、44a、44bを有している。That is, each of the canter groups 2.42 is arranged in a planetary gear train R4Q, and each cutter does not actually mesh with each other to rotate, but it has a sun cutter 3.43 arranged rotatably at the center. , has two planetary cutters 4a, 4b, 44a, 44b arranged on the same radial line and revolving around the sun cutter 3.43 while rotating.
図中11は、例えば鋼板から成るシールド外筒で、同径
の2つの円をそれらの中心間の距離がその円の半径より
も大きいが、直径よりも小さくなるようにして横に並べ
た場合、前記2つの円の外周縁が形成するいわゆるまゆ
形、あるいはダルマ形状をなしている。また、13はこ
のシールド外筒11の前端側に形成される切羽泥土室で
あり、2.42は前述したように、外筒11の断面外形
を形成する2つの円の中心を回転中心とする2基の回転
カッタ群で、これらの回転カッタ群2,42は1つの太
陽カッタ3.43と2つの遊星カッタ4a、4b、44
a、44bを有している。In the figure, 11 is a shield outer cylinder made of, for example, a steel plate, and when two circles with the same diameter are placed side by side so that the distance between their centers is larger than the radius of the circle but smaller than the diameter. The outer circumferential edges of the two circles form a so-called cocoon or daruma shape. Further, 13 is a face mud chamber formed on the front end side of this shield outer cylinder 11, and 2.42 is a face mud chamber formed on the front end side of this shield outer cylinder 11, and 2.42 is a rotation center centered on the two circles forming the cross-sectional outline of the outer cylinder 11, as described above. Two rotary cutter groups, these rotary cutter groups 2, 42 include one solar cutter 3.43 and two planetary cutters 4a, 4b, 44.
a, 44b.
ここで、前記2基のカッタ群2.42はその構成が全く
同一であるので、以下、一方のカッタ群2の構成につい
て説明することとする。Here, since the configurations of the two cutter groups 2.42 are completely the same, the configuration of one of the cutter groups 2 will be explained below.
前記遊星カッタ4a、4bは、夫々中央にシャフト5a
、5bを備え、このシャフト5a、5bはシール兼軸受
6a、6bを介して後述する回転隔壁15に取付けられ
、かつ略十字状のカッタスポーク7a、7bと、各カン
タスポーク7a、7bの前面に取付けられた複数のビッ
トHa、8bと、当該カッタスポーク7a、7bの後面
に取付けられた複数の撹拌翼9a、9bと、前記カンタ
スポーク7a、7bの外周部を連結し前面に多数のビッ
ト8a、8bが設けられた環状部材10a、 lObに
て構成されている。The planetary cutters 4a and 4b each have a shaft 5a in the center.
, 5b, and these shafts 5a, 5b are attached to a rotating bulkhead 15 (described later) via seals/bearings 6a, 6b, and are provided with approximately cross-shaped cutter spokes 7a, 7b, and a front surface of each canter spoke 7a, 7b. A plurality of attached bits Ha, 8b, a plurality of stirring blades 9a, 9b attached to the rear surfaces of the cutter spokes 7a, 7b, and a plurality of bits 8a connected to the outer peripheries of the cutter spokes 7a, 7b on the front surface. , 8b are provided with annular members 10a and 10b.
また、前記太陽カッタ3は、前述の遊星カッタ4a、4
bの中央部前面に設けられ、遊星カッタ4a、4bにて
掘り残した掘削断面を補うものである。この太陽カッタ
3は、中央にシャフト16を備え、このシャツH6はシ
ール兼軸受20を介して後述の回転隔壁15に取付けら
れ、かつ略X字状のカッタスポーク17と、このカッタ
スポーク17の前面に取付けられた複数のビット18と
、カッタスポーク17の外周部を連結し前面に多数のビ
ット18が設けられた環状部材19にて構成されている
。Further, the solar cutter 3 includes the aforementioned planetary cutters 4a, 4.
It is provided at the front of the central part of the hole 4b to supplement the excavated cross section left uncut by the planetary cutters 4a and 4b. This sun cutter 3 is equipped with a shaft 16 in the center, and this shirt H6 is attached to a rotating bulkhead 15, which will be described later, via a seal/bearing 20, and has an approximately X-shaped cutter spoke 17 and a front surface of this cutter spoke 17. The cutter spoke 17 has a plurality of bits 18 attached thereto, and an annular member 19 that connects the outer periphery of the cutter spoke 17 and has a plurality of bits 18 on its front surface.
なお、前記シールド外筒11の前方には隔壁12が設け
られ、この隔壁12とシールド外筒11前方の内周壁と
によって前記切羽泥土室13が区画形成されている。こ
の隔壁12は、シールド外筒11の内周壁から内側に向
は立設された外周隔壁14と、軸受兼シール2Sを介し
てこの外周隔壁14の内側に位置し遊星カッタ4a、4
bおよび太陽カッタ3を夫々支持すると共に、駆動され
る回転隔壁15によって構成されている。A partition wall 12 is provided in front of the shield outer cylinder 11, and the face mud chamber 13 is defined by the partition wall 12 and the inner peripheral wall in front of the shield outer cylinder 11. This partition wall 12 is connected to an outer circumferential partition wall 14 that stands upright inward from the inner circumferential wall of the shield outer cylinder 11, and is located inside this outer circumferential partition wall 14 via a bearing/seal 2S.
b and solar cutter 3, respectively, and is constituted by a rotating partition wall 15 that is driven.
前記シャフト16は、回転隔壁15の中央部を貫通して
駆動装置21に接続されており、またシャフト5a、5
bは回転隔壁15の周辺部を貫通して自転用の駆動装置
22.22に接続されている。また、23はセンターシ
ャフトであって前記回転隔壁15と一体的に接続され、
軸受兼シール24を介して支詩板25に取付けられてい
る。このセンターシャフト23は駆動装置26に接続さ
れており、遊星カッタ4a4bはこのセンターシャフト
23によって太陽カッタ3の周りを公転する。なお、2
7はシールドジヤツキであって、二連形トンネル掘削機
1全体を前進させる役目をなす。The shaft 16 passes through the center of the rotating bulkhead 15 and is connected to the drive device 21, and the shafts 5a, 5
b passes through the periphery of the rotating partition wall 15 and is connected to an autorotation drive device 22.22. Further, 23 is a center shaft which is integrally connected to the rotating partition wall 15,
It is attached to a support plate 25 via a bearing/seal 24. This center shaft 23 is connected to a drive device 26, and the planetary cutter 4a4b revolves around the sun cutter 3 by this center shaft 23. In addition, 2
7 is a shield jack, which serves to move the entire double tunnel excavating machine 1 forward.
次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
この二連形トンネル掘削機lにおいて、前述のように、
太陽カッタ3は駆動装置21により駆動され、また遊星
カッタ4a、4bは駆動装置22.22によって駆動(
自転)されると共に、駆動装置26によって太陽カッタ
3の周りを公転する。このとき、2つの円内の回転カッ
タ群2.42は、互いに反対方向に回転しながら掘削断
面全体を接触することなく掘削することができる。In this double tunnel excavator l, as mentioned above,
The sun cutter 3 is driven by a drive device 21, and the planetary cutters 4a, 4b are driven by drive devices 22, 22 (
The solar cutter 3 is rotated (on its own axis) and also revolves around the sun cutter 3 by the drive device 26. At this time, the two circular rotary cutter groups 2.42 can excavate the entire excavation cross section without contacting each other while rotating in opposite directions.
第1図(C1に示されるように、2基のカッタ群2゜4
2の各駆動装置22a、22bもセンターシャフト23
゜23を中心として夫々公転するが、これらの各駆動装
置22a、22bも互いに歯車の歯のように噛み合いの
関係となるので、接触しないで公転することができる。Figure 1 (as shown in C1, two cutter groups 2°4
Each drive device 22a, 22b of 2 also has a center shaft 23.
The driving devices 22a and 22b are also meshed with each other like the teeth of a gear, so they can revolve without contacting each other.
また、前記太陽カッタ3およびmMカッタ4a。Also, the solar cutter 3 and the mm cutter 4a.
4bは、夫々の円よりも小さいカッタであるので、各円
全体を掘削する回転カッタよりも径が小さいので、カッ
タスポーク7a、7b、17に加わる力も小さくなり、
従ってスポーク7a、7b、17の大きさも小さくて済
むことになる。更に、遊星カッタ4a、4bの裏面に取
付けられている撹拌翼9a、9bは、カッタの回転数が
増加する分だけ撹拌能力も大きくなり、1つの撹拌翼で
広範囲な撹拌を行うことが可能となる。Since 4b is a cutter smaller than each circle, its diameter is smaller than that of a rotary cutter that excavates the entire circle, so the force applied to cutter spokes 7a, 7b, and 17 is also smaller.
Therefore, the sizes of the spokes 7a, 7b, and 17 can also be reduced. Furthermore, the stirring capacity of the stirring blades 9a and 9b attached to the back surfaces of the planetary cutters 4a and 4b increases as the rotational speed of the cutters increases, making it possible to perform a wide range of stirring with one stirring blade. Become.
更にまた、各回転カッタに設けられた個々の掘削ビット
8a、8b、1Bがほぼ平均的な掘削面積を掘ることに
なるので、摩耗量も均一になり掘削ビットが有効に使用
されるという利点を有する。Furthermore, since the individual excavation bits 8a, 8b, 1B provided on each rotary cutter excavate a substantially average excavation area, the amount of wear is uniform and the excavation bits are used effectively. have
ところで、掘削された切羽の土砂は、切羽泥土室13に
入り込み、他山が砂層や砂礫層のような砂質土層の場合
は、図示しない作泥土材注入管から切羽泥土室13内に
、例えばベントナイトやCMC水溶液、又は気泡が混合
された空気連行剤の如き作泥土材が注入され、これによ
って切羽泥土室13内に入り込んだ掘削土砂が撹拌翼9
a、9bにて撹拌され、流動性と不透水性の泥土に変換
される。By the way, the excavated earth and sand from the face enters the face mud chamber 13, and if the other pile is a sandy soil layer such as a sand layer or gravel layer, it is poured into the face mud chamber 13 from a mud material injection pipe (not shown). For example, a mud material such as bentonite, a CMC aqueous solution, or an air-entraining agent mixed with air bubbles is injected, and the excavated soil that has entered the face mud chamber 13 is transferred to the stirring blade 9.
It is stirred at points a and 9b and converted into fluid and impermeable mud.
この泥土は、切羽泥土室13内に充満し、泥土の圧力が
切羽の土圧および地下水圧と同等になるように圧力計(
図示せず)により管理され、シールドジヤツキ27によ
ってシールド外筒11が推進される。このとき、例えば
スクリューコンベア29等の排土装置によって排土量を
調整しながら、切羽の崩壊が防止され掘削管理が行われ
る。This mud fills the face mud chamber 13, and a pressure gauge (
(not shown), and the shield jacket 11 is propelled by the shield jack 27. At this time, excavation management is performed to prevent the face from collapsing while adjusting the amount of soil removed by an earth removal device such as the screw conveyor 29, for example.
以上の実施例において、太陽カッタ3または遊星カッタ
4a、4bの自転方向は互いに同方向でも逆方向でも良
い。しかし、2基のカッタ#2゜42の公転方向は、互
いに同方向であると衝突してしまうため、逆方向となる
。In the above embodiments, the rotation directions of the solar cutter 3 or the planetary cutters 4a, 4b may be the same or opposite to each other. However, if the two cutters #2.42 revolve in the same direction, they will collide, so they will be in opposite directions.
(第2実施例)
第2図(a)、 (b)には本発明の他の実施例による
トンネル掘削機の全体構成が示されている。(Second Embodiment) FIGS. 2(a) and 2(b) show the overall configuration of a tunnel excavator according to another embodiment of the present invention.
この実施例によれば、二連形トンネル掘削ii。According to this embodiment, dual tunnel excavation ii.
は2基の回転カッタ2°、42″を備えており、各回転
カッタ2’、42° は各々の円の外径より小さくなっ
ている。そして、これらのシャフト5’、 5’は回転
隔壁15°のセンターシャフト23゛に対し偏心状態で
取付けられており、自転しながら公転するようになって
いる。is equipped with two rotary cutters 2', 42", each rotary cutter 2', 42" being smaller than the outer diameter of each circle, and these shafts 5', 5' are connected to the rotary bulkhead. It is mounted eccentrically with respect to the center shaft 23' at a 15° angle, and revolves while rotating on its own axis.
すなわち、各回転カッタ2’、 42°は互いに接触す
ることなく回転することができ、これによって掘削断面
全体を掘削することができる。That is, each rotary cutter 2', 42° can rotate without contacting each other, thereby making it possible to excavate the entire excavation cross section.
なお、機構の詳細は前述した第1実施例の場合と同様で
あるので、その説明は省略する。Note that the details of the mechanism are the same as those of the first embodiment described above, so a description thereof will be omitted.
(発明の効果)
以上説明した通り、本発明は、回転カッタを有する複数
の円がその一部を共有する形状の掘削断面を得るトンネ
ル掘削機において、各日の外径より小さいl又は複数個
の回転カッタが隣接する回転カッタと接触せずに各円内
を自転かつ公転可能に配置したことにより、カッタスポ
ークの数を多くすることなく、又巨大なカッタスポーク
も不要な上、掘削ビットの摩耗を均等にかつ少なくする
ことができる。(Effects of the Invention) As explained above, the present invention provides a tunnel excavation machine that obtains an excavation cross section having a shape in which a plurality of circles having a rotary cutter share a part of the cutter. By arranging the rotary cutter so that it can rotate and revolve within each circle without contacting adjacent rotary cutters, there is no need to increase the number of cutter spokes or huge cutter spokes, and the drilling bit can be easily Wear can be evened out and reduced.
第1図(a)は本発明に係るトンネル掘削機の正面図、
第1図(b)は縦断面図、第1図(C)は第1図ら)の
A−A断面図、第2図(a)は他の実施例を示すトンネ
ル掘削機の正面図、第2開山)は縦断面図、第3図(a
lは従来の二連形トンネル掘削機の正面図、第3図fb
lは縦断面図である。
!・・・・・・・・二連形トンネル掘削機2、2’、4
2.42’・・カンタ群
3.43・・・・・・太陽カッタ
4 a、 4 b、 44a、44b H遊星カッタ5
a、5b、16.5°・・シャフト
7a、7b、17 ・・・カッタスポーク8a、8b
、 18 ・・・ビット
9a、9b ・・・・・撹拌翼
10a、 lOb、 19 ・・・環状部材15、15
’ ・・・・・回転隔壁FIG. 1(a) is a front view of a tunnel excavation machine according to the present invention;
FIG. 1(b) is a longitudinal sectional view, FIG. 1(C) is a sectional view taken along line A-A in FIG. 2) is a longitudinal cross-sectional view, Figure 3 (a
l is a front view of a conventional double tunnel excavator, Fig. 3 fb
1 is a longitudinal cross-sectional view. !・・・・・・Double tunnel boring machine 2, 2', 4
2.42'...Canter group 3.43...Sun cutter 4 a, 4 b, 44a, 44b H planetary cutter 5
a, 5b, 16.5°...Shaft 7a, 7b, 17...Cutter spoke 8a, 8b
, 18... Bits 9a, 9b... Stirring blades 10a, lOb, 19... Annular members 15, 15
' ・・・Rotating bulkhead
Claims (1)
の掘削断面を得るトンネル掘削機において、 各円の外径より小さい1又は複数個の回転カッタを、隣
接する回転カッタと接触せずに各円内を自転かつ公転可
能に配置したことを特徴とするトンネル掘削機。[Claims] In a tunnel excavation machine that obtains an excavation cross section having a shape in which a plurality of circles having rotary cutters share a part, one or more rotary cutters smaller than the outer diameter of each circle are connected to adjacent rotary cutters. A tunnel excavator characterized by being arranged so that it can rotate and revolve within each circle without contacting the cutter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP33024288A JP2640849B2 (en) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | Tunnel excavator |
Applications Claiming Priority (1)
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JP33024288A JP2640849B2 (en) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | Tunnel excavator |
Publications (2)
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-
1988
- 1988-12-27 JP JP33024288A patent/JP2640849B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007138599A (en) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Kajima Corp | Drilling unit for tunnel excavator |
JP4703380B2 (en) * | 2005-11-21 | 2011-06-15 | 鹿島建設株式会社 | Excavator for tunnel excavator |
Also Published As
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