JPH09189191A - Excavator and excavating method - Google Patents

Excavator and excavating method

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JPH09189191A
JPH09189191A JP116796A JP116796A JPH09189191A JP H09189191 A JPH09189191 A JP H09189191A JP 116796 A JP116796 A JP 116796A JP 116796 A JP116796 A JP 116796A JP H09189191 A JPH09189191 A JP H09189191A
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pipe
excavator
cutter head
roller
thrust
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誠 楮山
Hideki Uno
秀樹 宇野
Hirotami Ri
浩民 李
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce thrust by loosening the peripheral bedrock of an excavated tunnel when an excavator is arranged into a pipe and both the excavator and the pipe are propelled when a duct is laid without constructing an arrival shaft. SOLUTION: An excavator A is disposed into a pipe C, and both the excavator A and the pipe C are connected by a thrust transmission member D and a shear pin 4 while a pull-out force transmission member E is joined with the excavator A. A cutter head B installed at the front end of the excavator A is composed of a face plate and a cylindrical section, and a tapered surface or a curved surface is formed extending over a center from the outer circumference of the face plate while a plane is formed on the central side. A roller bit, a roller cutter and a scraper are mounted on the face plate, and a bit for crushing gravel and a notch, into which crushed gravel is taken, are shaped to the outer circumferential surface of the cylindrical section.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に管を埋設す
るに際し、管の内部に配置されて地山を掘削しつつ該管
と共に推進され、所定の推進長に到達した後、管の内部
を通って発進立坑側に引き戻される掘進機に関し、特
に、管と掘進機を推進させる際の推力を低減させるため
に掘削されたトンネルに於ける内周部の周辺地山をほぐ
すことを可能とした掘進機と、該掘進機を用いた掘削方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for burying a pipe in the ground. When the pipe is buried inside the pipe, it is propelled together with the pipe while excavating the ground and reaching a predetermined propulsion length. With regard to the excavator that is pulled back to the starting shaft through the inside, in particular, it is possible to loosen the ground around the inner periphery of the excavated tunnel to reduce the thrust when propelling the pipe and excavator. And an excavation method using the excavator.

【0002】[0002]

【従来の技術】地中に下水道管路やガス管路を敷設する
場合、推進工法が採用されることが多い。この推進工法
は、管路の予定敷設線上に発進立坑と到着立坑を構築
し、先端にカッターヘッドを設けた掘進機及び該掘進機
に後続させた管を発進立坑に設置した元押し装置によっ
て推進し、掘進機を到着立坑に到着させて該立坑から排
除することで、発進立坑と到着立坑の間に管路を敷設す
るものである。
2. Description of the Related Art When laying a sewer pipe or a gas pipe in the ground, a propulsion method is often adopted. In this propulsion method, a starting shaft and an arrival shaft are constructed on the planned laying line of the pipeline, and the excavator equipped with a cutter head at the tip and the pipe following the excavator are propelled by the pusher installed in the starting shaft. Then, the excavator arrives at the arrival shaft and is removed from the shaft, thereby laying a pipeline between the starting shaft and the arrival shaft.

【0003】上記の如く、推進工法では発進立坑と到着
立坑の構築が必須となる。発進立坑には元押し装置や掘
削土砂を排除する設備等の装置類を設置し得るスペース
と、元押し装置に掘進機及び該掘進機に後続させる管を
供給する作業を実施し得るスペースが必要であり、また
到着立坑には到着した掘進機を排除し且つこの作業を実
施し得るスペースが必要である。このため、発進立坑及
び到着立坑共に大きな面積が必要となる。
As described above, in the propulsion method, it is essential to construct the starting shaft and the arrival shaft. The starting shaft must have a space where equipment such as a pusher and equipment for removing excavated earth and sand can be installed, and a space where the work can be performed by supplying an excavator and a pipe following the excavator to the pusher. In addition, the incoming shaft requires space to eliminate the excavator that has arrived and to carry out this work. Therefore, a large area is required for both the start shaft and the arrival shaft.

【0004】しかし、到着立坑を構築することなく掘進
機及び管を推進し、推進された管が予定長に達したと
き、掘進機のみを発進立坑に引き戻すような推進工法も
開発されている。例えば、本件出願人が開発して既に特
許出願した排水用管路の敷設工法(特願平4-108392号)
は、掘進機の外周に多孔管を配設し、掘進機にさや管を
後続させると共に多孔管にはさや管と等しい長さの多孔
管を後続させ、掘進機と多孔管,さや管と多孔管を同時
に推進し、多孔管を所定長推進した後、さや管及び掘進
機を発進立坑に引き戻すものである。
However, a propulsion method has also been developed in which the excavator and the pipe are propelled without constructing the arrival shaft, and when the propelled pipe reaches a predetermined length, only the excavator is pulled back to the starting shaft. For example, the construction method of the drainage pipeline developed by the applicant and applied for a patent (Japanese Patent Application No. 4-108392)
Is a perforator with a perforated pipe arranged around the perimeter, followed by a sheath pipe with a perforated pipe and a perforated pipe with a perforated pipe of the same length as the sheath pipe. After propelling the pipe at the same time and propelling the perforated pipe for a predetermined length, the sheath pipe and the excavator are returned to the starting shaft.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記技術では掘進機は
多孔管の内部を通って発進立坑に引き戻されるため、カ
ッターヘッドは外径が多孔管の内径よりも小さい径で形
成されている。従って、カッターヘッドによって地山に
掘削されたトンネルは掘進機を通過させるのが精々であ
り、多孔管は作用する推力に応じて先端がトンネルの周
辺地山に刺しこまれ、該地山を崩壊させつつ推進され
る。このため、大きな推力を必要とし、元押し装置の能
力を増大させなければならないという問題がある。
In the above technique, since the excavator is pulled back to the starting shaft through the inside of the perforated pipe, the cutter head is formed with an outer diameter smaller than the inner diameter of the perforated pipe. Therefore, the tunnel excavated in the ground by the cutter head passes through the excavator at best, and the tip of the perforated pipe is pierced into the ground around the tunnel according to the thrust acting, and the ground is collapsed. It is promoted while letting it. Therefore, there is a problem that a large thrust force is required and the capability of the original pushing device must be increased.

【0006】最近では、交通事情や周辺の民家等に与え
る影響を考慮して、マンホール程度の立坑を構築するか
或いは到着立坑を構築することなく管路を敷設すること
が要求されている。
In recent years, it has been required to construct a vertical shaft of about a manhole or to lay a pipeline without constructing an incoming vertical shaft in consideration of traffic conditions and influences on surrounding private houses.

【0007】本発明の目的は、トンネルの周辺地山をほ
ぐすことで、元押し装置の能力を大幅に増大させること
なく管と同時に推進することが出来る掘進機を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide an excavator which can be propelled at the same time as a pipe by unraveling the ground around the tunnel without significantly increasing the capacity of the original pusher.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る掘進機は、地山を掘削するカッターヘッ
ドを有し、該カッターヘッドは、地中に埋設される管の
内径よりも小さな外径を有し、前記管と推力伝達部材及
びシヤーピンを介して接続され、管に作用する推力によ
って該管と共に推進され、管が所定の推進長に達したと
き引抜力伝達部材を介して伝達された引抜力によって前
記シヤーピンを切断して管の内部を通って発進立坑に引
き戻される掘進機であって、前記カッターヘッドは、面
板と、該面板の外周にテーパ部又は曲面部を介して設け
られた筒部とからなるカッターヘッド本体を備え、前記
カッターヘッドの外周部にはローラーカッター又はロー
ラービットがその周面が前記テーパ面又は曲面部に沿う
ように設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an excavator according to the present invention has a cutter head for excavating the natural ground, and the cutter head is larger than the inner diameter of a pipe buried in the ground. Has a small outer diameter, is connected to the pipe through a thrust transmission member and a shear pin, and is propelled together with the pipe by the thrust acting on the pipe, and when the pipe reaches a predetermined propulsion length, the pulling force transmission member is used. In the excavator that cuts the shear pin by the extracted pulling force transmitted through the pipe and is pulled back to the starting shaft through the inside of the pipe, the cutter head has a face plate and a tapered portion or a curved face portion on the outer periphery of the face plate. A cutter head main body composed of a tubular portion provided with a roller cutter or a roller bit on the outer peripheral portion of the cutter head such that the peripheral surface thereof is along the tapered surface or the curved surface portion. And wherein the Rukoto.

【0009】上記掘進機では、カッターヘッドを駆動し
ない状態で管に推力を付与すると、この推力は推力伝達
部材を介して掘進機に作用し、カッターヘッドが切り羽
に圧接する。このため、カッターヘッドの最外周から中
心にかけて形成されたテーパ面又は曲面と対向する部
位、即ち、掘削されたトンネルの内周面と端面が交差す
る部位にテーパ面,曲面に対し垂直方向の分力が作用す
る。
In the above excavator, when thrust is applied to the pipe while the cutter head is not driven, this thrust acts on the excavator via the thrust transmission member, and the cutter head presses against the face. For this reason, the portion facing the tapered surface or the curved surface formed from the outermost periphery to the center of the cutter head, that is, the portion where the inner peripheral surface and the end surface of the excavated tunnel intersect with each other, is divided by the vertical direction with respect to the tapered surface and the curved surface. Power acts.

【0010】上記状態からカッターヘッドを駆動する
と、テーパ面,曲面に対して作用している垂直分力とカ
ッターヘッドの駆動力とが合成される。この合力は、カ
ッターヘッドの回転下流方向で且つトンネルの内周面か
ら外方向に作用し、この力によってトンネル内周面及び
該面から半径方向(深さ方向)の地山をほぐすことが出
来る。
When the cutter head is driven from the above state, the vertical component force acting on the tapered surface and the curved surface is combined with the driving force of the cutter head. This resultant force acts in the downstream direction of rotation of the cutter head and outward from the inner circumferential surface of the tunnel, and this force can loosen the inner circumferential surface of the tunnel and the ground in the radial direction (depth direction). .

【0011】従って、カッターヘッドの外径よりも大き
い内径を持った管は先端部分がカッターヘッドによって
ほぐされた地山に差しこまれることとなり、付与すべき
推力を低減させることが出来る。
Therefore, the tip of the tube having the inner diameter larger than the outer diameter of the cutter head is inserted into the ground loosened by the cutter head, and the thrust to be applied can be reduced.

【0012】また管が所定長推進された後、引抜力伝達
部材を介して掘進機に引抜力を伝達すると、この引抜力
によってシヤーピンが切断されて管の内部を通って発進
立坑に引き戻される。このとき、カッターヘッドの外径
が管の内径よりも小さい径をもって形成されるため、該
ヘッドが管と干渉することがなく、容易に引き戻すこと
が出来る。
After the pipe has been propelled for a predetermined length, when the pulling force is transmitted to the excavator via the pulling force transmitting member, the shearing pin is cut by the pulling force and is pulled back to the starting shaft through the inside of the pipe. At this time, since the outer diameter of the cutter head is formed to be smaller than the inner diameter of the tube, the head does not interfere with the tube and can be easily pulled back.

【0013】上記掘進機に於いて、カッターヘッドの外
周面に礫破砕用ビットを設けることが好ましく、更に、
カッターヘッドの外周面に礫取込み用の切欠を設けるこ
とが好ましい。
In the above machine, it is preferable to provide a gravel crushing bit on the outer peripheral surface of the cutter head.
It is preferable to provide a notch for capturing gravel on the outer peripheral surface of the cutter head.

【0014】上記の如く構成された掘進機では、掘進機
に作用する推力とカッターヘッドの駆動力との合力によ
ってトンネルの内周面及び該面から深さ方向の地山をほ
ぐすことが困難な礫を含む地山或いは岩盤層を有する地
山に適用することが出来、トンネルの内周面の近傍にあ
る礫を礫破砕用ビットで破砕して切欠から取り込むこと
が出来る。
In the excavator constructed as described above, it is difficult to loosen the inner peripheral surface of the tunnel and the ground in the depth direction from the inner peripheral surface of the tunnel due to the combined force of the thrust acting on the excavator and the driving force of the cutter head. It can be applied to rocks containing gravel or rocks having rock layers, and gravel in the vicinity of the inner surface of the tunnel can be crushed by a gravel crushing bit and taken from the notch.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、上記掘進機の好ましい実施
形態について図を用いて説明する。図1は掘進機の全体
構成を説明する図であり、管の内部に配置された状態を
示す図、図2はカッターヘッドの正面図、図3はカッタ
ーヘッドの断面図、図4はカッターヘッドと管の先端部
分を含む斜視図、図5は掘進機及び管を推進する状態を
説明する図、図6は所定長の管を推進した後、掘進機を
引き戻す際の初期状態を説明する図、図7は掘進機を引
き戻す際の状態を説明する図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the excavator will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of the excavator, showing a state in which it is arranged inside a pipe, FIG. 2 is a front view of a cutter head, FIG. 3 is a sectional view of the cutter head, and FIG. 4 is a cutter head. And FIG. 5 is a perspective view including a tip portion of the pipe, FIG. 5 is a diagram illustrating a state of propelling the excavator and the pipe, and FIG. 6 is a diagram illustrating an initial state when the excavator is pulled back after propelling a pipe of a predetermined length. FIG. 7 is a diagram illustrating a state when the excavator is pulled back.

【0016】先ず、図1により掘進機Aの概略構成及び
管Cとの接続構成について説明する。この掘進機Aは、
先端にカッターヘッドBを回転可能に取り付けたシール
ド本体1とテールシールド2を複数の方向制御ジャッキ
3及び図示しないロッドによって接続して構成されてい
る。シールド本体1とテールシールド2は地中に埋設す
べき管Cの内部に配置されており、テールシールド2と
管Cは推力伝達部材Dを介して接続され、シールド本体
1と管Cはシヤーピン4を介して接続されている。また
掘進機Aのテールシールド2には、該掘進機Aに引抜力
を伝達する引抜力伝達部材Eが接続されている。
First, a schematic structure of the excavator A and a connection structure with the pipe C will be described with reference to FIG. This machine A is
A shield body 1 having a cutter head B rotatably attached to its tip and a tail shield 2 are connected by a plurality of direction control jacks 3 and a rod (not shown). The shield body 1 and the tail shield 2 are arranged inside a pipe C to be buried in the ground, the tail shield 2 and the pipe C are connected via a thrust transmission member D, and the shield body 1 and the pipe C are connected to each other by a shear pin 4. Connected through. The tail shield 2 of the excavator A is connected to a pulling force transmission member E that transmits a pulling force to the excavator A.

【0017】シールド本体1の所定位置には隔壁5が設
けられており、この隔壁5の前方側(図1の左側)に削
土室6が形成され、また隔壁5の後方側(図1の右側)
であってテールシールド2の内部に機内室7が形成され
ている。削土室6側にカッターヘッドB及びコーンロー
ター8が配置されており、機内室7にカッターヘッドB
を駆動するモーター9及び掘進機Aの予定敷設線からの
ズレを監視する光学系10,その他必要な計器類が配置さ
れている。
A partition wall 5 is provided at a predetermined position of the shield body 1, a soil cutting chamber 6 is formed on the front side (left side in FIG. 1) of this partition wall 5, and a rear side (in FIG. 1) of the partition wall 5 is formed. (Right side)
Therefore, the in-machine room 7 is formed inside the tail shield 2. The cutter head B and the cone rotor 8 are arranged on the side of the earth cutting chamber 6, and the cutter head B is installed in the machine chamber 7.
A motor 9 for driving the machine, an optical system 10 for monitoring a deviation of the excavator A from a planned laying line, and other necessary instruments are arranged.

【0018】テールシールド2の後端にはブラケット11
が設けられており、このブラケット11に推力伝達部材
D,引抜力伝達部材Eが取り付けられている。
A bracket 11 is provided at the rear end of the tail shield 2.
The thrust transmission member D and the extraction force transmission member E are attached to the bracket 11.

【0019】管Cは、掘進機Aを引き戻した後、地中に
残置されて管路の一部を構成するものであり、目的の管
路の仕様を満足し得るものであれば良く、長さを限定す
るものではない。即ち、管Cは掘進機Aと略等しいか或
いはより長いものであって良い。しかし、掘進機A及び
管Cの推進に伴って発生する虞のある予定敷設線からの
ズレを制御し得るように構成することが好ましい。
After the excavator A is pulled back, the pipe C is left in the ground to form a part of the pipe line, and may be any pipe as long as it can meet the intended pipe line specifications. It is not a limitation. That is, the pipe C may be substantially equal to or longer than the excavator A. However, it is preferable that the deviation from the planned laying line that may occur with the propulsion of the excavator A and the pipe C can be controlled.

【0020】このため、本実施形態では、管Cを掘進機
Aのシールド本体1に対応するフロントケーシング21
と、テールシールド2に対応するテールケーシング22と
によって構成し、掘進機Aの方向制御を行う場合、夫々
のケーシング21,22が対応するシールド本体1,テール
シールド2と共に互いに屈折し得るように構成してい
る。
Therefore, in the present embodiment, the pipe C is connected to the front casing 21 corresponding to the shield body 1 of the excavator A.
And a tail casing 22 corresponding to the tail shield 2, so that when the direction control of the excavator A is performed, the respective casings 21 and 22 can bend together with the corresponding shield body 1 and tail shield 2. doing.

【0021】各ケーシング21,22の内周には長手方向に
沿って表面が平坦なレール21a,22aが固着されてお
り、シールド本体1及びテールシールド2の外周には、
前記レール21a,22aと接触して摺動する摺動部材1
a,2aが固着されている。
Rails 21a and 22a having flat surfaces are fixed to the inner circumferences of the casings 21 and 22 along the longitudinal direction, and the outer circumferences of the shield body 1 and the tail shield 2 are
Sliding member 1 that slides in contact with the rails 21a, 22a
a and 2a are fixed.

【0022】フロントケーシング21の先端部分には外側
に向けて径が拡大するテーパ面が形成され、このテーパ
面によって鋭い先端部21bが形成されている。従って、
推力が付与されたとき、先端部21bはカッターヘッドB
によって掘削されたトンネルの内周面から半径方向に離
隔した位置に刺しこまれ、該内周面を削りとって土砂を
削土室6に導入することが可能である。
A taper surface whose diameter increases toward the outside is formed at the tip of the front casing 21, and a sharp tip 21b is formed by this taper surface. Therefore,
When the thrust is applied, the tip 21b is the cutter head B.
It is possible to stab at a position radially separated from the inner peripheral surface of the excavated tunnel, scrape off the inner peripheral surface, and introduce the earth and sand into the earth cutting chamber 6.

【0023】推力伝達部材Dは、元押し装置によって管
Cに付与された推力を掘進機Aに伝達するものであり、
この機能を有するものであれば特に構成を限定するもの
ではない。本実施形態では、テールケーシング22の内周
面に固着したブラケット23と、このブラケット23に取り
付けられ先端がテールシールド2の後端に設けたブラケ
ット11に接続されたロッド24とによって構成されてい
る。しかし、前記構成以外であっても良く、例えばテー
ルシールド2の外周に複数の油圧ジャッキを配置してお
き、この油圧ジャッキを駆動してテールケーシング22に
押圧力を作用させて両者を接続するように構成すること
も可能である。
The thrust transmission member D is for transmitting the thrust applied to the pipe C by the original pushing device to the excavator A,
The structure is not particularly limited as long as it has this function. In this embodiment, the bracket 23 is fixed to the inner peripheral surface of the tail casing 22, and the rod 24 is attached to the bracket 23 and has a tip connected to the bracket 11 provided at the rear end of the tail shield 2. . However, a configuration other than the above may be used, for example, a plurality of hydraulic jacks are arranged on the outer periphery of the tail shield 2, and the hydraulic jacks are driven to apply a pressing force to the tail casing 22 to connect the two. It is also possible to configure.

【0024】引抜力伝達部材Eは、平行に配置された複
数本の棒鋼(PC棒鋼)25によって構成されており、該
PC棒鋼25の一端はテールシールド2に設けたブラケッ
ト11に接続され、他端は元押し装置の押し輪に接続され
ている。このPC棒鋼25はテールケーシング22に後続す
る管26と略等しい長さを有しており、既に推進された管
26に新たな管26を接続する毎に延長される。
The pull-out force transmitting member E is composed of a plurality of steel bars (PC steel bars) 25 arranged in parallel, one end of the PC steel bars 25 is connected to the bracket 11 provided on the tail shield 2, and the other. The end is connected to the push wheel of the pusher. This PC steel bar 25 has a length substantially equal to that of the pipe 26 following the tail casing 22, and has already been propelled.
It is extended every time a new pipe 26 is connected to 26.

【0025】次に、図2〜図4によりカッターヘッドB
の構成について詳細に説明する。カッターヘッドBは、
円盤状の面板31と、面板31の外周に設けられた筒部32
と、モーター9の駆動力を伝達する図示しない軸を嵌合
するボス33と、ボス33と面板31,筒部32を接続するリブ
34とを有して構成されており、充分に高い剛性を有して
いる。
Next, the cutter head B will be described with reference to FIGS.
Will be described in detail. The cutter head B is
A disk-shaped face plate 31 and a cylindrical portion 32 provided on the outer periphery of the face plate 31.
And a boss 33 that fits a shaft (not shown) that transmits the driving force of the motor 9, and a rib that connects the boss 33 to the face plate 31 and the tubular portion 32.
34, and has sufficiently high rigidity.

【0026】面板31は、外周側から中心側にかけて所定
の角度を持ったテーパ部31aが形成されており、このテ
ーパ部31aに連続して平面部31bが形成されている。前
記テーパ部31aの角度は特に限定するものではない。し
かし、30度〜45度程度であることが好ましい。また本実
施形態では面板31の外周部分にテーパ部31aを形成した
が、必ずしもテーパ状である必要はなく曲面であっても
良い。
The face plate 31 is formed with a taper portion 31a having a predetermined angle from the outer peripheral side to the center side, and a flat surface portion 31b is formed continuously with the taper portion 31a. The angle of the tapered portion 31a is not particularly limited. However, it is preferably about 30 to 45 degrees. Further, although the tapered portion 31a is formed on the outer peripheral portion of the face plate 31 in the present embodiment, the tapered portion 31a does not necessarily have to be tapered and may be a curved surface.

【0027】テーパ部31aには該テーパ部31aの傾斜角
度と平行に配置されたローラービット35及びローラーカ
ッター36が夫々回転可能に取り付けられている。また平
面部31bには複数のローラービット35が夫々回転可能に
取り付けられている。更に、テーパ部31aから平面部31
bにかけてスクレーパー37が取り付けられている。
A roller bit 35 and a roller cutter 36, which are arranged parallel to the inclination angle of the tapered portion 31a, are rotatably attached to the tapered portion 31a. A plurality of roller bits 35 are rotatably attached to the flat surface portion 31b. Furthermore, from the tapered portion 31a to the flat portion 31
The scraper 37 is attached to b.

【0028】また面板31には、地山を掘削した土砂や礫
をコーンローター8側に取り込むための穴38が形成され
ている。
Further, the face plate 31 is formed with a hole 38 for taking in earth and sand or gravel excavated from the ground to the side of the corn rotor 8.

【0029】筒部32の外周面には礫破砕用のビット39が
所定の間隔を持って取り付けられている。図2に二点鎖
線で示すように、ビット39の頂部を結ぶ円の直径は、面
板31のテーパ部31aに取り付けたローラービット35,ロ
ーラーカッター36の最も外側に位置する部分を結ぶ円の
直径と等しい値を有しており、前記円の直径が管Cの内
径よりも小さい径となるように設定されている。
Bits 39 for crushing gravel are attached to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 32 at a predetermined interval. As shown by the chain double-dashed line in FIG. 2, the diameter of the circle connecting the tops of the bits 39 is the diameter of the circle connecting the outermost parts of the roller bit 35 and the roller cutter 36 attached to the tapered portion 31a of the face plate 31. And the diameter of the circle is smaller than the inner diameter of the pipe C.

【0030】筒部32の所定位置には複数の切欠40が形成
されており、ビット39によって破砕した礫や管Cの先端
部21bで削り取った土砂を切欠40を通してコーンロータ
ー8側に取り込むように構成されている。
A plurality of notches 40 are formed at predetermined positions of the tubular portion 32 so that the gravel crushed by the bit 39 and the earth and sand scraped by the tip portion 21b of the pipe C are taken into the cone rotor 8 side through the notches 40. It is configured.

【0031】上記の如く構成されたカッターヘッドBで
は、図4に示すように、掘進機Aに推力Sが作用する
と、面板31のテーパ部31a及び該テーパ部31aに取り付
けたローラービット35,ローラーカッター36にはテーパ
部31aの傾斜角度に応じた分力Pが発生する。そしてカ
ッターヘッドBを駆動力Fで駆動すると、この駆動力F
と分力Pとの合力Rが発生し、この合力Rが掘削された
トンネルの内周面の深さ方向に作用して地山に於ける所
定深さ部分をほぐすことが可能である。
In the cutter head B constructed as described above, when the thrust S acts on the excavator A, as shown in FIG. 4, the taper portion 31a of the face plate 31, the roller bit 35 attached to the taper portion 31a, the roller A component force P corresponding to the inclination angle of the tapered portion 31a is generated in the cutter 36. When the cutter head B is driven by the driving force F, this driving force F
The resultant force R of the component force P and the component force P acts in the depth direction of the inner peripheral surface of the excavated tunnel, and it is possible to loosen a predetermined depth portion in the natural ground.

【0032】特に、地山が礫を含む層であるような場
合、カッターヘッドBの筒部32に取り付けた礫破砕用の
ビット39によって、該ヘッドBの外周部に存在する礫を
破砕することが可能である。このため、掘削されたトン
ネルの内周面の近傍は礫を含むことがなく、管Cを構成
するフロントケーシング21の先端部21bをトンネルの内
周面の刺し込む際の障害物を除去することが可能であ
る。
Particularly, when the ground is a layer containing gravel, the gravel existing on the outer peripheral portion of the head B is crushed by the gravel crushing bit 39 attached to the tubular portion 32 of the cutter head B. Is possible. Therefore, the vicinity of the inner peripheral surface of the excavated tunnel does not contain gravel, and the obstacle when the tip end portion 21b of the front casing 21 forming the pipe C is pierced on the inner peripheral surface of the tunnel is removed. Is possible.

【0033】上記ビット39によって破砕された礫及び先
端部21bによって削り取られた土砂はカッターヘッドB
の筒部32に形成した切欠40を通って破砕室6に導入さ
れ、該室6の内部でコーンローター8によって圧密され
ると共に外部に排出される。また切り羽から掘削された
礫及び土砂は面板31に形成された穴38を通って破砕室6
に導入され、コーンローター8によって圧密されると共
に外部に排出される。
The gravel crushed by the bit 39 and the earth and sand scraped off by the tip portion 21b are the cutter head B.
It is introduced into the crushing chamber 6 through the notch 40 formed in the cylindrical portion 32, is compacted inside the chamber 6 by the cone rotor 8, and is discharged to the outside. Further, the gravel and the earth and sand excavated from the cutting face pass through the hole 38 formed in the face plate 31 and the crushing chamber 6
Is discharged to the outside while being compacted by the cone rotor 8.

【0034】従って、掘進機A及び管Cを推進する際
に、管Cを構成するフロントケーシング21の先端部21b
は予めカッターヘッドBによってほぐされたトンネルの
内周面に刺しこまれることとなり、小さい推力で容易に
推進することが可能となる。
Therefore, when the excavator A and the pipe C are propelled, the tip 21b of the front casing 21 forming the pipe C is formed.
Will be stabbed in the inner peripheral surface of the tunnel that has been loosened by the cutter head B in advance, and it will be possible to easily propel it with a small thrust.

【0035】次に、上記の如く構成された掘進機Aと管
Cを推進し、且つ管Cの内部を通して掘進機Aを引き戻
す手順について図5〜図7により説明する。
Next, a procedure for propelling the excavator A and the pipe C configured as described above and for retracting the excavator A through the inside of the pipe C will be described with reference to FIGS.

【0036】管C及び該管Cの内部に配置されフロント
ケーシング21とシヤーピン4を介して接続されると共に
テールケーシング22と推力伝達部材Dを介して接続され
た掘進機Aは、図示しない発進立坑に設置された元押し
装置によってテールケーシング22或いは該ケーシング22
に後続する管26に推力Sが付与される。前記推力Sの付
与と同時にカッターヘッドBを駆動し、該ヘッドBに取
り付けたローラービット35,ローラーカッター36,スク
レーパー37によって切り羽を掘削すると共に、掘削され
たトンネルの内周面から所定深さ部分をテーパ部31aに
取り付けたローラービット35,ローラーカッター36によ
ってほぐす(図5参照)。
The pipe C and the excavator A arranged inside the pipe C and connected to the front casing 21 via the shear pin 4 and the tail casing 22 via the thrust transmission member D are the starting shaft (not shown). The tail casing 22 or the casing 22 is
A thrust S is applied to the pipe 26 following the pipe. Simultaneously with the application of the thrust S, the cutter head B is driven to excavate the face with the roller bit 35, the roller cutter 36, and the scraper 37 attached to the head B, and a predetermined depth from the inner peripheral surface of the excavated tunnel. The part is loosened by the roller bit 35 and the roller cutter 36 attached to the taper part 31a (see FIG. 5).

【0037】掘進機Aを管Cの内部に配置したとき、カ
ッターヘッドBはフロントケーシング21の先端部21bよ
りも前方に配置される。このため、前記先端部21bはカ
ッターヘッドBによって掘削され且つ内周面がほぐされ
たトンネルに刺しこまれることとなり、小さい推力Sに
よって容易に推進される。
When the excavator A is arranged inside the pipe C, the cutter head B is arranged in front of the tip portion 21b of the front casing 21. Therefore, the tip portion 21b is excavated by the cutter head B and stabbed in a tunnel whose inner peripheral surface is loosened, and is easily propelled by a small thrust S.

【0038】管26の推進長が予め設定された長さと一致
したとき、掘進機Aを管C及び管26の内部を通して発進
立坑に引き戻す操作を実施する。この操作は、推力伝達
部材Dによる管Cのテールケーシング22と掘進機Aのテ
ールシールド2との接続を解除し、PC棒鋼25を元押し
装置に接続して引き戻すことで行われる。
When the propulsion length of the pipe 26 matches the preset length, the excavator A is pulled back through the pipe C and the pipe 26 to the starting shaft. This operation is performed by releasing the connection between the tail casing 22 of the pipe C and the tail shield 2 of the excavator A by the thrust transmission member D, connecting the PC steel bar 25 to the original pushing device, and pulling it back.

【0039】掘進機AにPC棒鋼25を介して引抜力を伝
達すると、この引抜力はテールシールド2からシールド
本体1に伝達され、更に、シヤーピン4を介してフロン
トケーシング21に伝達される。そしてシヤーピン4が切
断されてシールド本体1とフロントケーシング21の接続
が解除される(図6参照)。
When the pulling force is transmitted to the excavator A through the PC steel bar 25, the pulling force is transmitted from the tail shield 2 to the shield body 1 and further to the front casing 21 via the shear pin 4. Then, the shear pin 4 is cut and the connection between the shield body 1 and the front casing 21 is released (see FIG. 6).

【0040】シヤーピン4の切断後、引き続き付与され
る引抜力によって掘進機Aは管C及び管26の内部を通っ
て発進立坑に引き戻され、地中に残置された管C及び管
26によって管路が敷設される(図7参照)。
After cutting the shear pin 4, the excavator A is pulled back to the starting shaft through the insides of the pipe C and the pipe 26 by the pulling force continuously applied, and the pipe C and the pipe left in the ground.
A pipeline is laid by 26 (see FIG. 7).

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
掘進機では、カッターヘッドの外周から中心にかけてテ
ーパ面或いは曲面を形成することによって、掘進機に作
用する推力及びテーパ面,曲面に応じた外向きの分力を
発生させると共に、該分力とカッターヘッドの駆動力と
の合力を発生させてトンネルの内周面から所定の深さ部
分の地山をほぐすことが出来る。このため、推進される
管の先端部分は予めほぐされた地山に刺しこまれること
となり、小さい推力で容易に推進することが出来る。
As described in detail above, in the excavator according to the present invention, a taper surface or a curved surface is formed from the outer periphery to the center of the cutter head so that the thrust acting on the excavator and the tapered surface or the curved surface can be adjusted. It is possible to loosen the ground at a predetermined depth from the inner peripheral surface of the tunnel by generating an outward component force and a resultant force of the component force and the driving force of the cutter head. For this reason, the tip end portion of the propelled pipe is stabbed into the ground that has been loosened in advance, and it can be easily propelled with a small thrust.

【0042】またカッターヘッドの外周面に礫破砕用の
ビットを設けることによって、トンネルの内周面の近傍
にある礫を破砕して管の先端部の地山への刺し込みを容
易に行うことが出来る。
Further, by providing a gravel crushing bit on the outer peripheral surface of the cutter head, the gravel in the vicinity of the inner peripheral surface of the tunnel can be crushed to easily insert the tip of the pipe into the ground. Can be done.

【0043】またカッターヘッドの外周面に破砕された
礫を取り込む切欠を設けることで、ビットによって破砕
された礫、及びトンネルに刺しこまれた管の先端部によ
って削り取られた土砂を破砕室に取り込むことが出来る
等の特徴を有するものである。
Further, by providing a notch on the outer peripheral surface of the cutter head for taking in the crushed gravel, the gravel crushed by the bit and the earth and sand scraped by the tip of the pipe stuck in the tunnel are taken into the crushing chamber. It has features such as being able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】掘進機の全体構成を説明する図であり、管の内
部に配置された状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a machine, showing a state in which it is arranged inside a pipe.

【図2】カッターヘッドの正面図である。FIG. 2 is a front view of a cutter head.

【図3】カッターヘッドの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a cutter head.

【図4】カッターヘッドと管の先端部分を含む斜視図で
ある。
FIG. 4 is a perspective view including a cutter head and a tip portion of a tube.

【図5】掘進機及び管を推進する状態を説明する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a machine and a pipe are propelled.

【図6】所定長の管を推進した後、掘進機を引き戻す際
の初期状態を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an initial state when the excavator is pulled back after propelling a pipe of a predetermined length.

【図7】掘進機を引き戻す際の状態を説明する図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating a state when the excavator is pulled back.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 掘進機 B カッターヘッド C 管 D 推力伝達部材 E 引抜力伝達部材 1 シールド本体 2 テールシールド 3 方向制御ジャッキ 4 シヤーピン 5 隔壁 6 削土室 7 機内室 8 コーンローター 9 モーター 10 光学系 11 ブラケット 21 フロントケーシング 21b 先端部 22 テールケーシング 23 ブラケット 24 ロッド 25 PC棒鋼 26 管 31 面板 31a テーパ部 31b 平面部 32 筒部 33 ボス 34 リブ 35 ローラービット 36 ローラーカッター 37 スクレーパー 38 穴 39 ビット 40 切欠 A Excavator B Cutter head C Pipe D Thrust transmission member E Extraction force transmission member 1 Shield body 2 Tail shield 3 Directional control jack 4 Shear pin 5 Partition wall 6 Soil chamber 7 Machine room 8 Cone rotor 9 Motor 10 Optical system 11 Bracket 21 Front Casing 21b Tip part 22 Tail casing 23 Bracket 24 Rod 25 PC steel bar 26 Tube 31 Face plate 31a Tapered part 31b Flat part 32 Cylindrical part 33 Boss 34 Rib 35 Roller bit 36 Roller cutter 37 Scraper 38 Hole 39 Bit 40 Notch

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地山を掘削するカッターヘッドを有し、
該カッターヘッドは、地中に埋設される管の内径よりも
小さな外径を有し、前記管と推力伝達部材及びシヤーピ
ンを介して接続され、管に作用する推力によって該管と
共に推進され、管が所定の推進長に達したとき引抜力伝
達部材を介して伝達された引抜力によって前記シヤーピ
ンを切断して管の内部を通って発進立坑に引き戻される
掘進機であって、前記カッターヘッドは、面板と、該面
板の外周にテーパ部又は曲面部を介して設けられた筒部
とからなるカッターヘッド本体を備え、前記カッターヘ
ッドの外周部にはローラーカッター又はローラービット
がその周面が前記テーパ面又は曲面部に沿うように設け
られていることを特徴とする掘進機。
1. A cutter head for excavating a natural ground,
The cutter head has an outer diameter smaller than the inner diameter of a pipe buried in the ground, is connected to the pipe through a thrust transmission member and a shear pin, and is propelled together with the pipe by the thrust acting on the pipe. Is an excavator that cuts the shear pin by the pulling force transmitted through the pulling force transmitting member when it reaches a predetermined propulsion length and is pulled back to the starting shaft through the inside of the pipe, wherein the cutter head is A cutter head main body composed of a face plate and a cylindrical portion provided on the outer periphery of the face plate via a tapered portion or a curved surface portion is provided, and a roller cutter or a roller bit is provided on the outer peripheral portion of the cutter head. An excavator characterized by being provided along a surface or a curved surface portion.
【請求項2】 前記カッターヘッドの外周面に礫破砕用
ビットを設けたことを特徴とする請求項1記載の掘進
機。
2. The excavator according to claim 1, wherein a gravel crushing bit is provided on an outer peripheral surface of the cutter head.
【請求項3】 前記カッターヘッドの外周面に礫取込み
用の切欠を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載
の掘進機。
3. The excavator according to claim 1, wherein a notch for taking in gravel is provided on an outer peripheral surface of the cutter head.
【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載された掘進
機を用い、該掘進機に作用する推力に応じてローラーカ
ッター又はローラービットに掘進方向に対する傾斜角度
に応じた分力を発生させると共に、該分力とカッターヘ
ッドの駆動力との合力を発生させ、この合力により前記
カッターヘッドの外周部に対応する地山部分をほぐしな
がら掘削することを特徴とする掘削方法。
4. The excavator according to any one of claims 1 to 3 is used, and a component force corresponding to an inclination angle with respect to the excavation direction is generated in a roller cutter or a roller bit according to a thrust acting on the excavator. At the same time, a resultant force of the component force and the driving force of the cutter head is generated, and the resultant force excavates while unraveling a natural ground portion corresponding to the outer peripheral portion of the cutter head.
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CN107916939A (en) * 2017-10-27 2018-04-17 陈南南 A kind of tunneling boring hard rock tunnel development machine cutterhead and driving method
CN107916939B (en) * 2017-10-27 2023-12-22 陈南南 Cutter head of full-section hard rock tunnel boring machine and boring method

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