JPH10317891A - Shield machine - Google Patents

Shield machine

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Publication number
JPH10317891A
JPH10317891A JP14872097A JP14872097A JPH10317891A JP H10317891 A JPH10317891 A JP H10317891A JP 14872097 A JP14872097 A JP 14872097A JP 14872097 A JP14872097 A JP 14872097A JP H10317891 A JPH10317891 A JP H10317891A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solution
ultrasonic
shield
water
face
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP14872097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuki Nagamura
一樹 長村
Fumihiro Inoue
文宏 井上
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Obayashi Corp
Original Assignee
Obayashi Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Obayashi Corp filed Critical Obayashi Corp
Priority to JP14872097A priority Critical patent/JPH10317891A/en
Publication of JPH10317891A publication Critical patent/JPH10317891A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct excavation by a method, in which durability due to abrasion need not be feared. SOLUTION: In the shield machine 1, a partition wall 4 is installed into the front of a shield body 3 protecting a ground 2 to be excavated, and a solution filling space 6 filled with water as a solution is formed between the partition wall 4 and a facing surface 5. A large number of ultrasonic vibrators 10 are installed crosswise on the facing side of the partition wall 4 at proper pitches so that the whole is arrayed rectangularly while a high-frequency power supply 11 driving the ultrasonic vibrators 10 is mounted at the rear of the partition wall 4, ultrasonic waves are emitted into water filled into the solution filling space 6 by vibrating the ultrasonic vibrators 10 by driving the high-frequency power supply 11, and the facing surface 5 can be excavated by the crushing effect of the ultrasonic waves.

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、あらゆる性状の地
盤に適用されるシールド掘進機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield excavator applied to the ground having various properties.

【0002】[0002]

【従来の技術】都市部におけるトンネル建設は、地下
鉄、上下水道、電力、通信地下工事等を目的として行わ
れるが、山岳トンネルが岩盤掘削用のトンネルボーリン
グマシンを使用して掘削されることが多いのに対し、都
市部においては、沖積層や洪積層といった土砂層に適し
たシールド掘進機を使ってトンネル掘削を行うのが一般
的である。
2. Description of the Related Art Tunnel construction in urban areas is performed for the purpose of subway, water and sewage, electric power, communication underground construction, and the like. Mountain tunnels are often excavated using a tunnel boring machine for rock excavation. In urban areas, on the other hand, tunnel excavation is generally carried out using a shield machine suitable for sedimentary layers such as alluvial and flood deposits.

【0003】このようなシールド工法においては、導入
当初主流であった手掘り式シールドは機械式シールドに
移行し、現在では、不安定な地山でも安定した高速掘進
が得られる泥水・土圧シールドが主流を占めつつある。
[0003] In such a shield method, a hand-digging shield, which was the mainstream at the beginning of the introduction, has been changed to a mechanical shield, and at present, a muddy / earth pressure shield capable of obtaining a stable high-speed excavation even in an unstable ground. Are becoming mainstream.

【0004】ここで、泥水加圧式シールド掘進機や土圧
式シールド掘進機は、シールド本体の先端に取り付けた
カッターを回転させて切羽を破砕する際、シールド本体
内に隔壁を設けてシールド前方内部を塞ぐとともに該隔
壁と切羽との空間を泥水や掘削土砂で満たすことによ
り、該空間内の泥水圧あるいは土圧を切羽の水圧・土圧
とバランスさせて地下水の流入を防止し、切羽の安定を
図りながら掘進できるようになっている。
[0004] Here, the muddy pressurized shield excavator and the earth pressure type shield excavator are provided with a partition wall in the shield main body to cut the inside of the shield front when the cutter attached to the tip of the shield main body is rotated to break the face. By closing and filling the space between the partition wall and the face with muddy water or excavated earth and sand, the muddy water pressure or the earth pressure in the space is balanced with the water pressure and the earth pressure of the face to prevent the inflow of groundwater and to stabilize the face. It is designed to be able to excavate while planning.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、切羽を
破砕するカッターは、掘進が進むにつれて当然のことな
がら徐々に磨耗し、海底トンネルのような長距離トンネ
ルでは、磨耗に対する耐久性がきわめて高いカッターが
要求される。そのため、長距離トンネルでは、シールド
掘進機の製作コストの増大あるいは製作期間の長期化を
招き、ひいてはトンネル工事全体の費用が高くなるとい
う問題を生じていた。
However, the cutter for crushing the face gradually wears as the excavation proceeds, and in a long-distance tunnel such as a submarine tunnel, a cutter having extremely high durability against abrasion is required. Required. Therefore, in the long-distance tunnel, the production cost of the shield machine is increased or the production period is prolonged, which causes a problem that the cost of the entire tunnel construction is increased.

【0006】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、磨耗によるカッターの耐久性を懸念する必要
がないシールド掘進機を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a shield excavator that does not require concern about the durability of the cutter due to wear.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のシールド掘進機は請求項1に記載したよう
に、掘削地山を保護し掘進方向に前進可能なシールド本
体の前方内部に隔壁を設けて該隔壁と切羽面との間に溶
液充満空間が形成されるようにし、該溶液充満空間に満
たされた溶液中に超音波を発射する超音波振動子を前記
シールド本体内に設置するとともに該超音波振動子を駆
動する高周波電源を備え、前記隔壁には前記溶液充満空
間に溶液を供給する供給管及び該空間内の溶液及び掘削
土砂を排出する排出管を貫通させたものである。
In order to achieve the above object, a shield machine according to the present invention protects an excavation ground and protects an excavation ground in a forward inside of a shield body which can be advanced in the excavation direction. A partition is provided so that a solution-filled space is formed between the partition and the face face, and an ultrasonic vibrator that emits ultrasonic waves into the solution filled in the solution-filled space is installed in the shield main body. And a high-frequency power supply for driving the ultrasonic vibrator, and the partition wall is provided with a supply pipe for supplying a solution to the solution-filled space and a discharge pipe for discharging the solution and excavated earth and sand in the space. is there.

【0008】また、本発明のシールド掘進機は、前記超
音波振動子を矩形状に配列したものである。
In the shield machine according to the present invention, the ultrasonic vibrators are arranged in a rectangular shape.

【0009】また、本発明のシールド掘進機は、前記隔
壁に開口を設けるとともに該開口を塞ぐ位置に所定の振
動板を取り付け、該振動板の後面に前記超音波振動子を
接合するようにしたものである。
Further, in the shield machine according to the present invention, an opening is provided in the partition wall, a predetermined diaphragm is attached at a position to close the opening, and the ultrasonic vibrator is joined to a rear surface of the diaphragm. Things.

【0010】本発明のシールド掘進機においては、高周
波電源を作動させて超音波振動子を駆動し、該超音波振
動子から溶液充満空間に満たされた溶液、例えば水中に
超音波を発射する。
In the shield machine according to the present invention, the ultrasonic vibrator is driven by operating the high-frequency power source, and the ultrasonic vibrator emits ultrasonic waves into a solution, for example, water filled in a solution filled space.

【0011】すると、超音波によるキャビテーション、
加速度、直進流などが切羽面に直接的、間接的に作用
し、該切羽面の地盤を破砕する。すなわち、水中に強力
な超音波を照射すると、その超音波振動は、水に対して
減圧力と圧縮力とを交互に作用させるが、減圧の際に水
中に生じた気泡が次の瞬間には圧縮力によって押しつぶ
され、その際に強い衝撃性の音波を水中に発射する。そ
して、この衝撃波が破壊力となって切羽面を破砕する。
また、水中に照射された超音波によって水粒子も当然な
がら振動し、重力加速度よりもはるかに大きな加速度が
発生して切羽面に伝達され、その破砕に寄与する。
Then, cavitation by ultrasonic waves,
Acceleration, straight flow, and the like act directly and indirectly on the face to break the ground of the face. In other words, when strong ultrasonic waves are irradiated into water, the ultrasonic vibrations alternately apply a depressurizing force and a compressive force to the water, but bubbles generated in the water at the time of depressurization at the next moment It is crushed by the compressive force, and emits a strong impact sound wave into the water. And this shock wave becomes a destructive force and crushes the face.
In addition, the ultrasonic waves irradiated into the water naturally cause the water particles to vibrate, and an acceleration much larger than the gravitational acceleration is generated and transmitted to the face, thereby contributing to the crushing.

【0012】破砕掘削された土砂については、隔壁に貫
通された排出管を介して溶液とともにシールド本体の外
部に搬出し、その分、新しい溶液を供給管を介して溶液
充満空間に補充する。そして、シールド本体で周辺地山
の崩壊を防止しつつ該シールド本体を前進させてその先
端では上述した超音波掘削を行い、後端では通常のシー
ルド掘進機と同様、セグメントの組立等を行う。
[0012] The crushed and excavated earth and sand is carried out of the shield body together with the solution through a discharge pipe penetrated through the partition wall, and a new solution is refilled into the solution-filled space through the supply pipe. Then, the shield body is moved forward while preventing the collapse of the surrounding ground with the shield body, and the above-described ultrasonic excavation is performed at the leading end, and segments are assembled at the rear end as in the case of a normal shield excavator.

【0013】溶液の種類としては、超音波によるキャビ
テーションの発生並びにそれがつぶれる際の衝撃波の発
生が実現できるのであればいかなる性質のものでもよ
く、例えば水が考えられるが、切羽面を安定させる必要
があるのであれば、もっと比重の大きな例えば泥水を使
用することもできる。
[0013] The type of solution may be of any nature as long as it can generate cavitation by ultrasonic waves and the generation of shock waves when it is crushed. For example, water may be used, but it is necessary to stabilize the face. If so, a higher specific gravity, such as mud, can be used.

【0014】なお、本発明のシールド掘進機は、切羽を
泥水等で安定させる必要がある場合、例えば間隙水圧が
高い軟弱層を貫通する海底トンネルを掘削するような場
合に最適と言えるが、本発明で溶液を使用するのは、上
述したように超音波によるキャビテーションの発生並び
にそれがつぶれる際の衝撃波の発生を目的とするのであ
って切羽の安定が目的ではない。したがって、切羽の自
立性が高い場合、例えば山岳トンネルの岩盤掘削にも本
発明を適用することができる。
The shield machine according to the present invention can be said to be optimal when the face needs to be stabilized with muddy water, for example, when excavating a submarine tunnel penetrating a soft layer having a high pore water pressure. The purpose of using the solution in the invention is to generate cavitation by ultrasonic waves and to generate a shock wave when it is crushed, but not to stabilize the face as described above. Therefore, when the face is highly self-sustaining, the present invention can be applied to, for example, rock excavation of a mountain tunnel.

【0015】超音波の周波数は、破砕効果に大きな影響
を与えるキャビテーションの強度が周波数が低いほど大
きくなることから、100kHz程度以下を目安とする
のがよい。
[0015] The frequency of the ultrasonic wave is preferably about 100 kHz or less, because the intensity of cavitation that greatly affects the crushing effect increases as the frequency decreases.

【0016】超音波振動子の配置個所としては、隔壁と
切羽に挟まれた溶液充満空間内に超音波を発射できるの
であればどの位置でもよく、例えば隔壁の切羽側に直接
取り付けてもよいが、前記隔壁に開口を設けるとともに
該開口を塞ぐ位置に所定の振動板を取り付け、該振動板
の後面に前記超音波振動子を接合するようにすれば、シ
ールド本体の後方から超音波振動子を修理したり交換し
たりすることが可能となり、メンテナンスに配慮した構
造となる。
The ultrasonic vibrator may be placed at any position as long as ultrasonic waves can be emitted into the solution-filled space between the partition and the face. For example, the ultrasonic vibrator may be directly attached to the face of the partition. If an opening is provided in the partition wall and a predetermined diaphragm is attached at a position to close the opening, and the ultrasonic vibrator is bonded to the rear surface of the diaphragm, the ultrasonic vibrator is provided from behind the shield body. It can be repaired or replaced, and the structure takes care of maintenance.

【0017】超音波振動子をどのように配列するかは任
意であるが、例えば矩形状に均等配列するようにすれ
ば、矩形断面のトンネルを掘削することができる。な
お、超音波振動子を駆動する高周波電源については、シ
ールド本体内に設置してもよいし、地上に設置してもよ
い。
The arrangement of the ultrasonic transducers is arbitrary. For example, if the ultrasonic transducers are arranged equally in a rectangular shape, a tunnel having a rectangular cross section can be excavated. The high-frequency power supply for driving the ultrasonic vibrator may be installed in the shield body or on the ground.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシールド掘進
機の実施の形態について、添付図面を参照して説明す
る。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については
同一の符号を付してその説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a shield machine according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It is to be noted that the same reference numerals are given to components and the like that are substantially the same as those in the conventional technology, and description thereof will be omitted.

【0019】図1(a)は、本実施形態に係るシールド掘
進機の全体断面図である。同図でわかるように、本実施
形態のシールド掘進機1は、掘削地山2を保護するシー
ルド本体3の前方内部に隔壁4を設け、該隔壁と切羽面
5との間に溶液である水が満たされる溶液充満空間6を
形成してある。ここで、シールド本体3を構成する鋼殻
7の内側には、従来のシールド掘進機と同様、推進ジャ
ッキ8を配設してあり、セグメント9に反力をとること
によってシールド本体3を掘進方向に前進させるように
なっている。
FIG. 1A is an overall sectional view of a shield machine according to this embodiment. As can be seen from the figure, the shield machine 1 of the present embodiment has a partition 4 provided inside the front of a shield body 3 for protecting an excavation ground 2, and a water solution as a solution between the partition and the face 5. Is formed in the solution-filled space 6 in which is filled. Here, a propulsion jack 8 is provided inside the steel shell 7 constituting the shield main body 3 as in the conventional shield excavator. To move forward.

【0020】隔壁4の切羽側には、図2でよくわかるよ
うに、多数の超音波振動子10を全体が矩形状に配列さ
れるよう、適当なピッチで縦横に取り付けてあるととも
に、これらの超音波振動子10には高周波電源11を接
続してあり、該高周波電源を駆動して超音波振動子10
を振動させることにより、溶液充満空間6に満たされた
水中に超音波を発射し、その破砕効果によって切羽面5
を掘削できるようになっている。超音波の周波数は、破
砕効果に大きな影響を与えるキャビテーションの強度が
周波数が低いほど大きくなることから、100kHz程
度以下を目安とするのがよい。
As can be clearly seen in FIG. 2, a large number of ultrasonic transducers 10 are mounted on the face side of the partition wall 4 at an appropriate pitch so that the whole is arranged in a rectangular shape. A high frequency power supply 11 is connected to the ultrasonic vibrator 10, and the high frequency power supply is driven to drive the ultrasonic vibrator 10
Vibrates to emit ultrasonic waves into the water filled in the solution-filled space 6, and the crushing effect of the ultrasonic waves causes
Can be excavated. The frequency of the ultrasonic wave is preferably about 100 kHz or less, because the intensity of cavitation, which greatly affects the crushing effect, increases as the frequency decreases.

【0021】高周波電源11は、例えば図1(b)のブロ
ック図に示すように、発振回路12、電圧増幅器13及
び電力増幅器14から構成すればよい。なお、かかる高
周波電源11の設置場所は、シールド本体3内の隔壁4
の後方位置に設置してもよいし、地上に設置してもよ
い。
The high-frequency power supply 11 may be composed of an oscillating circuit 12, a voltage amplifier 13 and a power amplifier 14, for example, as shown in the block diagram of FIG. The location of the high-frequency power supply 11 is determined by the partition wall 4 in the shield body 3.
May be installed at the rear of the vehicle, or may be installed on the ground.

【0022】一方、隔壁4には供給管15及び排出管1
6を貫通させてあり、該供給管を介して溶液充満空間6
に水を供給するとともに、超音波の破砕効果によって掘
削された土砂を水とともに排出管16を介してトンネル
の外に排出するようになっている。
On the other hand, the supply pipe 15 and the discharge pipe 1
6 through which the solution-filled space 6
And discharges the earth and sand excavated by the crushing effect of the ultrasonic waves together with the water to the outside of the tunnel through the discharge pipe 16.

【0023】なお、図2でよくわかるように排土が容易
に行われるように、供給管15よりも排出管16の径を
大きくするとともに、該排出管の近傍に撹拌羽根17を
設置することにより、下方に沈殿した土砂を舞い上がら
せてスムーズに排土するように構成しておくのがよい。
As can be clearly understood from FIG. 2, the diameter of the discharge pipe 16 is made larger than that of the supply pipe 15 and the stirring blade 17 is installed near the discharge pipe so that the soil can be easily discharged. Therefore, it is preferable that the sediment settled downward is soared to smoothly discharge the soil.

【0024】本実施形態のシールド掘進機1において
は、高周波電源11を駆動して各超音波振動子10を振
動させ、該超音波振動子から溶液充満空間6に満たされ
た水中に超音波を発射する。
In the shield machine 1 according to the present embodiment, the high-frequency power supply 11 is driven to vibrate each of the ultrasonic vibrators 10, and ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic vibrators into the water filled in the solution-filled space 6. Fire.

【0025】すると、超音波によるキャビテーション、
加速度、直進流などが切羽面5に直接的、間接的に作用
し、該切羽面の地盤を破砕する。すなわち、水中に強力
な超音波を照射すると、その超音波振動は、水に対して
減圧力と圧縮力とを交互に作用させるが、減圧の際に水
中に生じた気泡が次の瞬間には圧縮力によって押しつぶ
され、その際に強い衝撃性の音波を水中に発射する。そ
して、この衝撃波が破壊力となって切羽面5を破砕す
る。また、水中に照射された超音波によって水粒子も当
然ながら振動し、重力加速度よりもはるかに大きな加速
度が発生して切羽面5に伝達され、その破砕に寄与す
る。
Then, cavitation by ultrasonic waves,
Acceleration, straight flow and the like act directly and indirectly on the face 5 to crush the ground on the face. In other words, when strong ultrasonic waves are irradiated into water, the ultrasonic vibrations alternately apply a depressurizing force and a compressive force to the water, but bubbles generated in the water at the time of depressurization at the next moment It is crushed by the compressive force, and emits a strong impact sound wave into the water. Then, this shock wave becomes a destructive force and crushes the face 5. In addition, the ultrasonic waves irradiated into the water naturally cause the water particles to vibrate, generating an acceleration much larger than the gravitational acceleration and transmitting the acceleration to the face 5 to contribute to the crushing thereof.

【0026】このように破砕掘削された土砂について
は、隔壁4に貫通された排出管16を介して水とともに
シールド本体3の外部に搬出し、その分、新しい水を供
給管15を介して溶液充満空間6に補充する。そして、
シールド本体3で周辺地山2の崩壊を防止しつつ該シー
ルド本体を前進させ、その先端にて上述したように超音
波掘削を行いながら、後端では通常のシールド掘進機と
同様、セグメント9の組立等を行う。
The crushed and excavated earth and sand is carried out of the shield main body 3 together with water through a discharge pipe 16 penetrated through the partition wall 4, and the new water is supplied to the solution via a supply pipe 15. Refill the filling space 6. And
The shield body 3 is advanced while preventing the collapse of the surrounding ground 2 with the shield body 3, and the ultrasonic excavation is performed at the tip of the shield body as described above. Perform assembling.

【0027】以上説明したように、本実施形態のシール
ド掘進機1によれば、超音波振動子10を隔壁4に配列
し、該超音波振動子から強力超音波を発射することによ
って切羽5を破砕して掘削を行うように構成したので、
従来のシールド掘進機で不可欠であったカッターが不要
となる。そのため、従来であればカッターの耐久性が乏
しいために掘削不可能な距離と思われる場合であって
も、本実施形態のシールド掘進機によれば、超音波振動
子等の磨耗を懸念することなく、連続掘削することが可
能となる。また、カッター及びその回転駆動機構を省略
することができるので、シールド掘削機の全体重量が軽
減され、取扱いが容易になる。
As described above, according to the shield machine 1 of the present embodiment, the ultrasonic vibrators 10 are arranged on the partition walls 4 and strong ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic vibrators to cut the face 5. Because it was configured to crush and excavate,
The cutter which is indispensable in the conventional shield excavator becomes unnecessary. Therefore, according to the shield machine of the present embodiment, even if it is considered that the distance cannot be excavated because the durability of the cutter is poor in the related art, there is a concern about the wear of the ultrasonic oscillator and the like. And continuous excavation becomes possible. In addition, since the cutter and its rotary drive mechanism can be omitted, the overall weight of the shield excavator is reduced, and handling is facilitated.

【0028】さらに、従来のシールド掘進機では、カッ
ターを回転させてトンネル断面を掘削するため、その断
面形状は必然的に円形となり、利用側で要求される断面
形状が円形でない場合であっても、該断面を含む円形断
面としてトンネル掘削を行わざるを得なかった。そし
て、その結果、かなり余分な掘削を強いられていたが、
本実施形態のシールド掘進機によれば、トンネル断面の
形状に合わせて超音波振動子を配列することによって任
意断面のトンネルを効率よく掘削することが可能とな
る。特に、角形トンネル断面の形状に合わせて多数の超
音波振動子10を矩形状に縦横に配列することにより、
余分な掘削を行うことなく、効率的に角形トンネルを掘
削することが可能となる。
Further, in the conventional shield machine, the tunnel section is excavated by rotating the cutter, so that the sectional shape is necessarily circular, and even if the cross-sectional shape required on the user side is not circular. However, tunnel excavation had to be performed as a circular section including the section. And as a result, he was forced to do extra digging,
According to the shield machine of the present embodiment, it is possible to efficiently excavate a tunnel having an arbitrary cross section by arranging the ultrasonic transducers in accordance with the shape of the cross section of the tunnel. In particular, by arranging a large number of ultrasonic transducers 10 vertically and horizontally according to the shape of the square tunnel cross section,
It is possible to efficiently excavate a rectangular tunnel without performing extra excavation.

【0029】本実施形態では、超音波振動子10を矩形
状に配列することによって角形断面のトンネルを掘削す
るようにしたが、超音波振動子10の配列の仕方をトン
ネルの断面形状に合わせるようにすれば、任意形状のト
ンネル断面を掘削することが可能であり、トンネル用途
に合わせた無駄のない掘削が可能となる。図3は、円形
トンネルを掘削するのに適した超音波振動子10の配列
状況を示した図である。
In the present embodiment, a tunnel having a rectangular cross section is excavated by arranging the ultrasonic transducers 10 in a rectangular shape. However, the arrangement of the ultrasonic transducers 10 is adjusted to match the sectional shape of the tunnel. By doing so, it is possible to excavate a tunnel cross section of an arbitrary shape, and it is possible to perform excavation without waste according to the use of the tunnel. FIG. 3 is a diagram showing an arrangement state of the ultrasonic transducers 10 suitable for excavating a circular tunnel.

【0030】なお、円形に代えて楕円形とすることも可
能である。
Note that an elliptical shape can be used instead of a circular shape.

【0031】また、本実施形態では、トンネルの掘削に
適用した場合について説明したが、トンネルに代えて例
えばシールドマシンの発進基地となる立坑、山岳トンネ
ルの換気口その他の鉛直孔を掘削する場合にも本発明を
適用することができることは言うまでもない。
In this embodiment, a case where the present invention is applied to tunnel excavation has been described. However, for example, in the case of excavating a vertical shaft serving as a starting base of a shield machine, a ventilation opening of a mountain tunnel, and other vertical holes instead of the tunnel, Needless to say, the present invention can also be applied.

【0032】また、本実施形態では、超音波振動子10
を隔壁4の切羽側に取り付けるようにしたが、超音波を
水中に照射することができるのであれば、その取付け位
置は任意である。特に、図4に示すように、隔壁4に開
口21を設けるとともに該開口を塞ぐ位置に振動板22
を取り付け、該振動板の後面(溶液充満空間6と反対の
側)に超音波振動子10を接合するようにすれば、シー
ルド本体3の後方から超音波振動子10を修理したり交
換したりすることが可能となり、メンテナンスに配慮し
た構造となる。なお、振動板22の板厚は、振動的には
極力薄い方がよいが、泥水圧や機械的強度を考慮して例
えば数mm程度のステンレス鋼で構成するのがよい。
In the present embodiment, the ultrasonic vibrator 10
Is mounted on the face side of the partition wall 4, but the mounting position is arbitrary as long as ultrasonic waves can be irradiated into water. In particular, as shown in FIG. 4, the diaphragm 21 is provided with an opening 21 and the diaphragm 22 is located at a position to close the opening.
If the ultrasonic vibrator 10 is bonded to the rear surface of the vibration plate (the side opposite to the solution-filled space 6), the ultrasonic vibrator 10 can be repaired or replaced from behind the shield body 3. And a structure that takes into account maintenance. The thickness of the vibration plate 22 is preferably as thin as possible in terms of vibration, but is preferably made of, for example, about several mm of stainless steel in consideration of muddy water pressure and mechanical strength.

【0033】また、本実施形態では、隔壁4と切羽面5
との間に満たす溶液として水を採用したが、水に代えて
例えば泥水を用いることもできる。この場合、水を使用
するよりも比重が大きくなるので、掘削地山の自立性が
乏しい場合には、切羽面を安定させることが可能とな
る。
In the present embodiment, the partition 4 and the face 5
Although water is used as the solution to be filled between the above and the above, for example, muddy water can be used instead of water. In this case, since the specific gravity becomes larger than when water is used, when the independence of the excavation ground is poor, the face face can be stabilized.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、請求項1に係る本発
明のシールド掘進機によれば、従来のシールド掘進機で
不可欠であったカッターが不要となり、従来であればカ
ッターの耐久性が乏しいために掘削不可能な距離と思わ
れる場合であっても、連続掘削することが可能となる。
また、トンネル断面の形状に合わせて超音波振動子を配
列することによって任意断面のトンネルを効率よく掘削
することが可能となる。
As described above, according to the shield excavator of the present invention according to the first aspect, the cutter which is indispensable in the conventional shield excavator becomes unnecessary, and the durability of the conventional cutter is reduced. It is possible to continuously excavate even if it is considered that the distance is too small to be excavated.
Further, by arranging the ultrasonic transducers in accordance with the shape of the tunnel cross section, it is possible to efficiently excavate a tunnel having an arbitrary cross section.

【0035】また、請求項2に係る本発明のシールド掘
進機によれば、請求項1の効果に加えて、角形トンネル
断面の形状に合わせて多数の超音波振動子を矩形状に縦
横に配列することにより、余分な掘削を行うことなく、
効率的に角形トンネルを掘削することが可能となるとい
う効果も奏する。
According to the shield machine of the present invention according to the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, a large number of ultrasonic transducers are vertically and horizontally arranged in a rectangular shape according to the shape of the rectangular tunnel cross section. By doing so, without extra drilling
There is also an effect that the rectangular tunnel can be efficiently excavated.

【0036】また、請求項3に係る本発明のシールド掘
進機によれば、請求項1の効果に加えて、シールド本体
の後方から超音波振動子を修理したり交換したりするこ
とが可能となり、メンテナンスに配慮した構造となると
いう別の効果も奏する。
According to the shield machine of the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, it becomes possible to repair or replace the ultrasonic vibrator from behind the shield body. Another effect is that the structure takes into account maintenance.

【0037】[0037]

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

【図1】本実施形態に係るシールド掘進機の図であり、
(a)は全体断面図、(b)は、超音波振動子及びそれに接続
された高周波電源のブロック回路図。
FIG. 1 is a diagram of a shield machine according to an embodiment;
(a) is an overall cross-sectional view, and (b) is a block circuit diagram of an ultrasonic oscillator and a high-frequency power supply connected thereto.

【図2】図1のA―A線方向から見たシールド掘進機の
断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the shield machine seen from the line AA of FIG.

【図3】変形例に係る超音波振動子の配置状況を示した
断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing an arrangement state of an ultrasonic transducer according to a modification.

【図4】変形例に係る超音波振動子の取付け状況を示し
た詳細断面図。
FIG. 4 is a detailed cross-sectional view showing a state of attachment of an ultrasonic transducer according to a modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールド掘進機 3 シールド本体 4 隔壁 5 切羽面 6 溶液充満空間 10 超音波振動子 11 高周波電源 15 供給管 16 排出管 21 開口 22 振動板 31 カッター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield machine 3 Shield main body 4 Partition wall 5 Face surface 6 Solution filled space 10 Ultrasonic vibrator 11 High frequency power supply 15 Supply pipe 16 Discharge pipe 21 Opening 22 Vibrating plate 31 Cutter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 掘削地山を保護し掘進方向に前進可能な
シールド本体の前方内部に隔壁を設けて該隔壁と切羽面
との間に溶液充満空間が形成されるようにし、該溶液充
満空間に満たされた溶液中に超音波を発射する超音波振
動子を前記シールド本体内に設置するとともに該超音波
振動子を駆動する高周波電源を備え、前記隔壁には前記
溶液充満空間に溶液を供給する供給管及び該空間内の溶
液及び掘削土砂を排出する排出管を貫通させたことを特
徴とするシールド掘進機。
A shield is provided in the front of a shield body that protects an excavation ground and can be advanced in a digging direction, so that a solution-filled space is formed between the partition and a face face, and the solution-filled space is formed. An ultrasonic oscillator for emitting ultrasonic waves into the solution filled in the shield body, and a high-frequency power supply for driving the ultrasonic oscillator, and supplying the solution to the solution-filled space in the partition walls. And a discharge pipe for discharging the solution and excavated earth and sand in the space.
【請求項2】 前記超音波振動子を矩形状に配列した請
求項1記載のシールド掘進機。
2. The shield machine according to claim 1, wherein said ultrasonic transducers are arranged in a rectangular shape.
【請求項3】 前記隔壁に開口を設けるとともに該開口
を塞ぐ位置に所定の振動板を取り付け、該振動板の後面
に前記超音波振動子を接合するようにした請求項1記載
のシールド掘進機。
3. The shield machine according to claim 1, wherein an opening is provided in said partition and a predetermined diaphragm is attached at a position closing said opening, and said ultrasonic vibrator is joined to a rear surface of said diaphragm. .
JP14872097A 1997-05-22 1997-05-22 Shield machine Withdrawn JPH10317891A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105422114A (en) * 2016-01-24 2016-03-23 吉林大学 TBM (Tunnel Boring Machine) high-efficient rock-crushing cutter head with ultrasonic vibrator
US10851650B2 (en) * 2019-02-27 2020-12-01 Bouygues Travaux Publics Unclogging of a discharge opening of a tunnel boring machine by ultrasonic waves

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