JPH11101091A - トンネル掘削機及び掘削方法 - Google Patents
トンネル掘削機及び掘削方法Info
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- JPH11101091A JPH11101091A JP26375097A JP26375097A JPH11101091A JP H11101091 A JPH11101091 A JP H11101091A JP 26375097 A JP26375097 A JP 26375097A JP 26375097 A JP26375097 A JP 26375097A JP H11101091 A JPH11101091 A JP H11101091A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トンネル掘削機において、カッタビットの摩
耗量を検出することでカッタビットの交換時期を適切に
把握して掘削効率の低下を防止する。 【解決手段】 スキンプレート１１の前部に複数のカッ
タビット１４が取付けられたカッタヘッド１２を駆動回
転可能に装着し、このカッタビット１４に作用する荷重
を計測するロードセル３１を設けると共に、このロード
セル３１の計測信号を受信する動歪計３５とこの動歪計
３５の検出信号を表示する記録装置３６とを設け、カッ
タビット１４の押付力ＦV と主切削力ＦH を求め、この
押付力ＦVと主切削力ＦH を予め設定された基準値と比
較して摩耗量を求める。
耗量を検出することでカッタビットの交換時期を適切に
把握して掘削効率の低下を防止する。 【解決手段】 スキンプレート１１の前部に複数のカッ
タビット１４が取付けられたカッタヘッド１２を駆動回
転可能に装着し、このカッタビット１４に作用する荷重
を計測するロードセル３１を設けると共に、このロード
セル３１の計測信号を受信する動歪計３５とこの動歪計
３５の検出信号を表示する記録装置３６とを設け、カッ
タビット１４の押付力ＦV と主切削力ＦH を求め、この
押付力ＦVと主切削力ＦH を予め設定された基準値と比
較して摩耗量を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、前部に地盤を掘削
する複数のカッタビットを有するカッタヘッドが装着さ
れたトンネル掘削機及び掘削方法に関する。
する複数のカッタビットを有するカッタヘッドが装着さ
れたトンネル掘削機及び掘削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的なシールド掘削機は、円筒形状を
なすスキンプレートの前部にカッタヘッドが回転自在に
装着されており、このカッタヘッドは駆動モータによっ
て回転駆動することができる。また、スキンプレートの
後部には円周方向に複数のシールドジャッキが並設され
ると共に、セグメントエレクタが設けらている。従っ
て、トンネルを掘削形成する場合、シールドジャッキを
伸長し、既設のセグメントへの押し付け反力によってス
キンプレートを前進させる一方、駆動モータによりカッ
タヘッドを回転させ、前方の地盤を掘削することができ
る。そして、シールドジャッキの何れか一つを縮み方向
に作動して既設のセグメントとの間にセグメントエレク
タによって新しいセグメントを装着する。この作業の繰
り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成してい
く。
なすスキンプレートの前部にカッタヘッドが回転自在に
装着されており、このカッタヘッドは駆動モータによっ
て回転駆動することができる。また、スキンプレートの
後部には円周方向に複数のシールドジャッキが並設され
ると共に、セグメントエレクタが設けらている。従っ
て、トンネルを掘削形成する場合、シールドジャッキを
伸長し、既設のセグメントへの押し付け反力によってス
キンプレートを前進させる一方、駆動モータによりカッ
タヘッドを回転させ、前方の地盤を掘削することができ
る。そして、シールドジャッキの何れか一つを縮み方向
に作動して既設のセグメントとの間にセグメントエレク
タによって新しいセグメントを装着する。この作業の繰
り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成してい
く。
【０００３】このようなシールド掘削機において、カッ
タヘッドの前面には放射状をなしてカッタスポークが固
定され、このカッタスポークに多数のカッタビットが並
んで固定されている。このカッタビットは、カッタスポ
ークにボルトによって固定されており、地盤を破砕する
カッタビットチップとこのカッタビットチップを保持し
てカッタビット本体を構成するカッタビットシャンクか
ら構成されている。そして、このカッタビットチップは
ＷＣ系超硬合金等の対土砂摩耗性に優れた高硬度の材料
で造られる一方、カッタビットシャンクはカッタビット
チップほどの硬度は必要ではないが、土砂の流動摩耗に
耐え得る硬度は必要で、且つ、加工性の良い材料が必要
であって工具鋼などが使用される。
タヘッドの前面には放射状をなしてカッタスポークが固
定され、このカッタスポークに多数のカッタビットが並
んで固定されている。このカッタビットは、カッタスポ
ークにボルトによって固定されており、地盤を破砕する
カッタビットチップとこのカッタビットチップを保持し
てカッタビット本体を構成するカッタビットシャンクか
ら構成されている。そして、このカッタビットチップは
ＷＣ系超硬合金等の対土砂摩耗性に優れた高硬度の材料
で造られる一方、カッタビットシャンクはカッタビット
チップほどの硬度は必要ではないが、土砂の流動摩耗に
耐え得る硬度は必要で、且つ、加工性の良い材料が必要
であって工具鋼などが使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、掘削形成するト
ンネルは長距離化の傾向にあり、シールド掘削機による
掘削作業中にカッタヘッドに装着されたカッタビットが
摩耗し、土砂の掘削抵抗が増大して掘削効率が低下した
り、掘削不能になってしまう。図７に一般的なカッタビ
ットによる掘削状態を示す。図７(ａ)に示すように、カ
ッタヘッドが回転してカッタビット101が矢印方法に移
動すると、チップ102が前方の地盤103を掘削する。この
場合、カッタビット101の押付力ＦV と主切削力ＦH に
よって地盤Ｇを掘削することができる。そして、カッタ
ビット101により長期にわたって地盤Ｇを掘削すると、
図７(ｂ)(ｃ)に示すように、カッタビット101のチップ1
02の先端部に摩耗が発生して先鋭でなくなる。すると、
カッタビット101の刃先角θと逃げ角γが変化し、押付
力ＦV 及び主切削力ＦH が増大することで、切削抵抗が
大きくなってしまい、地盤Ｇの掘削や土砂の排出に支障
をきたしてしまうという問題がある。
ンネルは長距離化の傾向にあり、シールド掘削機による
掘削作業中にカッタヘッドに装着されたカッタビットが
摩耗し、土砂の掘削抵抗が増大して掘削効率が低下した
り、掘削不能になってしまう。図７に一般的なカッタビ
ットによる掘削状態を示す。図７(ａ)に示すように、カ
ッタヘッドが回転してカッタビット101が矢印方法に移
動すると、チップ102が前方の地盤103を掘削する。この
場合、カッタビット101の押付力ＦV と主切削力ＦH に
よって地盤Ｇを掘削することができる。そして、カッタ
ビット101により長期にわたって地盤Ｇを掘削すると、
図７(ｂ)(ｃ)に示すように、カッタビット101のチップ1
02の先端部に摩耗が発生して先鋭でなくなる。すると、
カッタビット101の刃先角θと逃げ角γが変化し、押付
力ＦV 及び主切削力ＦH が増大することで、切削抵抗が
大きくなってしまい、地盤Ｇの掘削や土砂の排出に支障
をきたしてしまうという問題がある。
【０００５】そのため、このカッタビット101が摩耗し
た場合には、掘削作業を停止して摩耗したカッタビット
を交換している。従来は、所定掘削時間や掘削距離ごと
に、シールド掘削機による掘削作業を停止し、カッタビ
ット101の摩耗量を測定し、この摩耗量が大きければ交
換作業を行っていた。この場合、カッタビット101を交
換するシールド掘削機の前方の地盤を薬液の注入や凍結
などにより固化改良し、且つ、完全に止水してからこの
地盤改良地点までトンネル掘削機を掘進させる。ここ
で、シールド掘削機を停止してチャンバ室内の掘削土砂
を全て排出し、作業者がこのチャンバ室内に入り、ま
た、カッタヘッドの前方へ出たりしてカッタビット101
の摩耗量測定作業や交換作業を行っていた。
た場合には、掘削作業を停止して摩耗したカッタビット
を交換している。従来は、所定掘削時間や掘削距離ごと
に、シールド掘削機による掘削作業を停止し、カッタビ
ット101の摩耗量を測定し、この摩耗量が大きければ交
換作業を行っていた。この場合、カッタビット101を交
換するシールド掘削機の前方の地盤を薬液の注入や凍結
などにより固化改良し、且つ、完全に止水してからこの
地盤改良地点までトンネル掘削機を掘進させる。ここ
で、シールド掘削機を停止してチャンバ室内の掘削土砂
を全て排出し、作業者がこのチャンバ室内に入り、ま
た、カッタヘッドの前方へ出たりしてカッタビット101
の摩耗量測定作業や交換作業を行っていた。
【０００６】ところが、カッタビット101の交換時期、
即ち、摩耗の進行度は、所定掘削時間や掘削距離に基づ
いて判断しており、掘削地盤の種類や掘削速度などの掘
削条件によって変化するものである。そのため、カッタ
ビット101の交換時期が適切なものとはならず、摩耗の
進行度が早い場合には、掘削抵抗がより増大して掘削効
率を低下させてしまうという問題があった。一方、摩耗
の進行度が遅い場合には、シールド掘削機を停止したに
も拘らず、カッタビット101の交換作業を行わないこと
がある。このシールド掘削機におけるカッタビットの摩
耗量測定作業や交換作業は、地盤の改良を行うために薬
液などの費用がかかり不経済であると共に、作業時間も
長くかかってしまい作業性が良くない。また、作業者は
チャンバ室内の狭い空間やカッタヘッド101の前方の空
間で作業を行うことなり、不自由で危険な作業となって
作業者にかかる負担が大きくなってしまうという問題が
ある。
即ち、摩耗の進行度は、所定掘削時間や掘削距離に基づ
いて判断しており、掘削地盤の種類や掘削速度などの掘
削条件によって変化するものである。そのため、カッタ
ビット101の交換時期が適切なものとはならず、摩耗の
進行度が早い場合には、掘削抵抗がより増大して掘削効
率を低下させてしまうという問題があった。一方、摩耗
の進行度が遅い場合には、シールド掘削機を停止したに
も拘らず、カッタビット101の交換作業を行わないこと
がある。このシールド掘削機におけるカッタビットの摩
耗量測定作業や交換作業は、地盤の改良を行うために薬
液などの費用がかかり不経済であると共に、作業時間も
長くかかってしまい作業性が良くない。また、作業者は
チャンバ室内の狭い空間やカッタヘッド101の前方の空
間で作業を行うことなり、不自由で危険な作業となって
作業者にかかる負担が大きくなってしまうという問題が
ある。
【０００７】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、カッタビットの摩耗量を検出することでカッタ
ビットの交換時期を適切に把握して掘削効率の低下を防
止したトンネル掘削機及び掘削方法を提供することを目
的とする。
あって、カッタビットの摩耗量を検出することでカッタ
ビットの交換時期を適切に把握して掘削効率の低下を防
止したトンネル掘削機及び掘削方法を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め請求項１の発明のトンネル掘削機は、筒状の掘削機本
体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、前記掘削
機本体の前部に駆動回転自在に装着されたカッタヘッド
と、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手
段と、前記カッタヘッドの前面部に装着された複数のカ
ッタビットと、該カッタビットに作用する荷重を計測す
るロードセルと、該ロードセルの計測信号を受信する動
歪計と、該動歪計の検出信号を表示する記録装置とを具
えたことを特徴とするものである。
め請求項１の発明のトンネル掘削機は、筒状の掘削機本
体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、前記掘削
機本体の前部に駆動回転自在に装着されたカッタヘッド
と、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手
段と、前記カッタヘッドの前面部に装着された複数のカ
ッタビットと、該カッタビットに作用する荷重を計測す
るロードセルと、該ロードセルの計測信号を受信する動
歪計と、該動歪計の検出信号を表示する記録装置とを具
えたことを特徴とするものである。
【０００９】また、請求項２の発明のトンネル掘削方法
は、掘削機本体の前部に装着されたカッタヘッドを駆動
回転しながら該掘削機本体を前進することで、前記カッ
タヘッドの前面部に固定された複数のカッタビットによ
って前方の地盤を掘削する一方、ロードセルが前記カッ
タビットに作用する荷重を計測し、動歪計によって該ロ
ードセルの計測信号に基づいて前記カッタビットの主切
削力及び押付力を求め、該主切削力及び押付力を予め設
定された基準値と比較することで前記カッタビットの摩
耗量を検出することを特徴とするものである。
は、掘削機本体の前部に装着されたカッタヘッドを駆動
回転しながら該掘削機本体を前進することで、前記カッ
タヘッドの前面部に固定された複数のカッタビットによ
って前方の地盤を掘削する一方、ロードセルが前記カッ
タビットに作用する荷重を計測し、動歪計によって該ロ
ードセルの計測信号に基づいて前記カッタビットの主切
削力及び押付力を求め、該主切削力及び押付力を予め設
定された基準値と比較することで前記カッタビットの摩
耗量を検出することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１１】図１に本発明の一実施形態に係るトンネル
掘削機としてのシールド掘削機に装着されたカッタビッ
ト摩耗検出機構の概略、図２にカッタビットの概略、図
３にカッタビットの摩耗検出工程のフローチャート、図
４にカッタビットの摩耗量を求めるための試験方法を表
す概略、図５にカッタビットの摩耗量を表すグラフ、図
６にシールド掘削機の概略断面を示す。
掘削機としてのシールド掘削機に装着されたカッタビッ
ト摩耗検出機構の概略、図２にカッタビットの概略、図
３にカッタビットの摩耗検出工程のフローチャート、図
４にカッタビットの摩耗量を求めるための試験方法を表
す概略、図５にカッタビットの摩耗量を表すグラフ、図
６にシールド掘削機の概略断面を示す。
【００１２】本実施形態のシールド掘削機において、図
６に示すように、掘削機本体としての円筒形状をなすス
キンプレート１１の前部にはカッタヘッド１２が回転自
在に装着されている。このカッタヘッド１２の前面には
放射状をなしてカッタスポーク１３が固定され、このス
ポーク１３に多数のカッタビット１４が並んで装着され
ている。また、スキンプレート１１の前部にはカッタヘ
ッド１２の後方に位置してバルクヘッド１５が取付けら
れており、このバルクヘッド１５には油圧モータ１６が
取付けられ、このカッタヘッド駆動手段としての駆動モ
ータ１６の駆動軸１７がカッタヘッド１２の中心部に固
結されている。
６に示すように、掘削機本体としての円筒形状をなすス
キンプレート１１の前部にはカッタヘッド１２が回転自
在に装着されている。このカッタヘッド１２の前面には
放射状をなしてカッタスポーク１３が固定され、このス
ポーク１３に多数のカッタビット１４が並んで装着され
ている。また、スキンプレート１１の前部にはカッタヘ
ッド１２の後方に位置してバルクヘッド１５が取付けら
れており、このバルクヘッド１５には油圧モータ１６が
取付けられ、このカッタヘッド駆動手段としての駆動モ
ータ１６の駆動軸１７がカッタヘッド１２の中心部に固
結されている。
【００１３】そして、スキンプレート１１にバルクヘッ
ド１５が取付けられることで、カッタヘッド１２とこの
バルクヘッド１５との間にチャンバ室１８が形成されて
いる。そして、スキンプレート１１内に設けられたスク
リューコンベヤ１９の前端部がバルクヘッド１５を貫通
してこのチャンバ室１８に開口しており、スクリューコ
ンベヤ１９の後端部はベルトコンベヤ２０に連結されて
いる。
ド１５が取付けられることで、カッタヘッド１２とこの
バルクヘッド１５との間にチャンバ室１８が形成されて
いる。そして、スキンプレート１１内に設けられたスク
リューコンベヤ１９の前端部がバルクヘッド１５を貫通
してこのチャンバ室１８に開口しており、スクリューコ
ンベヤ１９の後端部はベルトコンベヤ２０に連結されて
いる。
【００１４】また、スキンプレート１１の後部外周辺に
は円周方向に推進手段としての複数のシールドジャッキ
２１が並設されており、このシールドジャッキ２１がシ
ールド掘削機の掘進方向後方に伸長して掘削したトンネ
ル内周面に構築された図示しない既設のセグメントＳに
押し付けることで、その反力によりスキンプレート１
１、即ち、シールド掘削機全体を前進することができ
る。なお、スキンプレート１１の後部中央部には図示し
ないセグメントエレクタが設けられており、このセグメ
ントエレクタはシールドジャッキ２１によって前進した
スキンプレート１１と既設のセグメントＳとの間の空所
に新しいセグメントＳを装着してトンネルを構築するこ
とができる。
は円周方向に推進手段としての複数のシールドジャッキ
２１が並設されており、このシールドジャッキ２１がシ
ールド掘削機の掘進方向後方に伸長して掘削したトンネ
ル内周面に構築された図示しない既設のセグメントＳに
押し付けることで、その反力によりスキンプレート１
１、即ち、シールド掘削機全体を前進することができ
る。なお、スキンプレート１１の後部中央部には図示し
ないセグメントエレクタが設けられており、このセグメ
ントエレクタはシールドジャッキ２１によって前進した
スキンプレート１１と既設のセグメントＳとの間の空所
に新しいセグメントＳを装着してトンネルを構築するこ
とができる。
【００１５】このように構成されたシールド掘削機にお
いて、本実施形態にあっては、カッタビット１４の摩耗
量を検出できるようになっている。即ち、図１及び図２
に示すように、カッタスポーク１３にはカッタビット１
４の３成分荷重を計測するロードセル３１が固定されて
おり、このロードセル３１はバルクヘッド１５に固定さ
れた支持軸３２内に挿通されたケーブル３３及びスリッ
プリング３４を介して動歪計３５に接続されており、こ
の動歪計３５は記録装置３６に接続されている。なお、
ロードセル３１には歪ゲージ３１ａが内蔵されている。
いて、本実施形態にあっては、カッタビット１４の摩耗
量を検出できるようになっている。即ち、図１及び図２
に示すように、カッタスポーク１３にはカッタビット１
４の３成分荷重を計測するロードセル３１が固定されて
おり、このロードセル３１はバルクヘッド１５に固定さ
れた支持軸３２内に挿通されたケーブル３３及びスリッ
プリング３４を介して動歪計３５に接続されており、こ
の動歪計３５は記録装置３６に接続されている。なお、
ロードセル３１には歪ゲージ３１ａが内蔵されている。
【００１６】従って、カッタビット１４の掘削作業中
に、ロードセル３１がカッタビット１４の３成分荷重を
計測し、動歪計３５はロードセル３１の計測信号を受信
して増幅し、記録装置３６は動歪計３５の検出信号を受
信して記録する。この場合、記録される計測データはカ
ッタビット１４の押付力ＦV と主切削力ＦH であり、こ
の押付力ＦV と主切削力ＦH を予め設定された基準値と
比較することで、カッタビット１４の摩耗量を推定する
ようにしている。
に、ロードセル３１がカッタビット１４の３成分荷重を
計測し、動歪計３５はロードセル３１の計測信号を受信
して増幅し、記録装置３６は動歪計３５の検出信号を受
信して記録する。この場合、記録される計測データはカ
ッタビット１４の押付力ＦV と主切削力ＦH であり、こ
の押付力ＦV と主切削力ＦH を予め設定された基準値と
比較することで、カッタビット１４の摩耗量を推定する
ようにしている。
【００１７】ところで、カッタビット１４における押付
力ＦV と主切削力ＦH の基準値を求める方法として、図
４に示すように、回転治具４１の支持体４２に３成分荷
重を計測するロードセル３１を介してカッタビット１４
を取付け、この回転治具４１を回転させながら、カッタ
ビット１４をコンクリート供試体４３に押し付け、この
ときの切削抵抗（押付力ＦV と主切削力ＦH ）と摩耗量
を調べるようにしており、カッタビット１４を複数種類
行うことで多数の基準値が得られる。
力ＦV と主切削力ＦH の基準値を求める方法として、図
４に示すように、回転治具４１の支持体４２に３成分荷
重を計測するロードセル３１を介してカッタビット１４
を取付け、この回転治具４１を回転させながら、カッタ
ビット１４をコンクリート供試体４３に押し付け、この
ときの切削抵抗（押付力ＦV と主切削力ＦH ）と摩耗量
を調べるようにしており、カッタビット１４を複数種類
行うことで多数の基準値が得られる。
【００１８】このようにして求めたものが図５に表すグ
ラフである。図５(ａ)のグラフは切削抵抗（押付力ＦV
と主切削力ＦH ）に対する摩耗量を表すものであり、図
５(ｂ)のグラフは摩耗量に対する主切削力ＦH ／押付力
ＦV を表すものである。図５(ａ)のグラフからわかるよ
うに、摩耗量の増加に伴って切削抵抗（押付力ＦVと主
切削力ＦH ）も大きくなる傾向を示すが、押付力ＦV が
主切削力ＦH よりも大きくなっている。また、図５(ｂ)
のグラフからわかるように、摩耗量に対して主切削力Ｆ
H ／押付力ＦV の比が０．８程度まで低下している。
ラフである。図５(ａ)のグラフは切削抵抗（押付力ＦV
と主切削力ＦH ）に対する摩耗量を表すものであり、図
５(ｂ)のグラフは摩耗量に対する主切削力ＦH ／押付力
ＦV を表すものである。図５(ａ)のグラフからわかるよ
うに、摩耗量の増加に伴って切削抵抗（押付力ＦVと主
切削力ＦH ）も大きくなる傾向を示すが、押付力ＦV が
主切削力ＦH よりも大きくなっている。また、図５(ｂ)
のグラフからわかるように、摩耗量に対して主切削力Ｆ
H ／押付力ＦV の比が０．８程度まで低下している。
【００１９】ここで、上述した本実施形態のシールド掘
削機によるトンネルの掘削作業について説明する。
削機によるトンネルの掘削作業について説明する。
【００２０】図６に示すように、トンネルを掘削形成す
るには、まず、複数のシールドジャッキ２１を伸長し、
既設のセグメントＳへの押し付け反力によってスキンプ
レート１１を前進させる一方、駆動モータ１６によりカ
ッタヘッド１２を回転させ、多数のカッタビット１４に
よって前方の地盤Ｇを掘削する。そして、カッタビット
１４によって掘削された土砂はチャンバ室１８内に取り
込まれ、スクリューコンベヤ１９及びベルトコンベヤ２
０により外部に排出される。次に、シールドジャッキ２
１の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメント
Ｓとの間に空所を形成し、セグメントエレクタによって
この空所に新しいセグメントＳを装着する。この作業の
繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成してい
く。
るには、まず、複数のシールドジャッキ２１を伸長し、
既設のセグメントＳへの押し付け反力によってスキンプ
レート１１を前進させる一方、駆動モータ１６によりカ
ッタヘッド１２を回転させ、多数のカッタビット１４に
よって前方の地盤Ｇを掘削する。そして、カッタビット
１４によって掘削された土砂はチャンバ室１８内に取り
込まれ、スクリューコンベヤ１９及びベルトコンベヤ２
０により外部に排出される。次に、シールドジャッキ２
１の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメント
Ｓとの間に空所を形成し、セグメントエレクタによって
この空所に新しいセグメントＳを装着する。この作業の
繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成してい
く。
【００２１】このシールド掘削機による掘削作業中にカ
ッタビット１４の摩耗量を検出している。図１及び図３
に示すように、掘削が開始されると、カッタビット１４
による掘削抵抗の計測を開始し、ロードセル３１はカッ
タビット１４の３成分荷重を計測し、動歪計３５はロー
ドセル３１の計測信号を受信して増幅し、記録装置３６
は動歪計３５の検出信号を受信して記録する。このと
き、カッタビット１４の押付力ＦV と主切削力ＦH を用
いて図５に表すグラフからカッタビット１４の摩耗量を
推定する。そして、このカッタビット１４の摩耗量を推
定は掘削中、常時、あるいは定期的に行っており、カッ
タビット１４の摩耗量が限界値を越えた場合には磨耗し
たカッタビット１４を新しいものと交換する。
ッタビット１４の摩耗量を検出している。図１及び図３
に示すように、掘削が開始されると、カッタビット１４
による掘削抵抗の計測を開始し、ロードセル３１はカッ
タビット１４の３成分荷重を計測し、動歪計３５はロー
ドセル３１の計測信号を受信して増幅し、記録装置３６
は動歪計３５の検出信号を受信して記録する。このと
き、カッタビット１４の押付力ＦV と主切削力ＦH を用
いて図５に表すグラフからカッタビット１４の摩耗量を
推定する。そして、このカッタビット１４の摩耗量を推
定は掘削中、常時、あるいは定期的に行っており、カッ
タビット１４の摩耗量が限界値を越えた場合には磨耗し
たカッタビット１４を新しいものと交換する。
【００２２】このように本実施形態のシールド掘削機に
あっては、掘削作業中にロードセル３１がカッタビット
１４の掘削抵抗（押付力ＦV と主切削力ＦH ）を計測し
て摩耗量を推定することで、カッタビット１４の摩耗量
に応じて適切な時期にカッタビット１４を新しいものと
交換できる。
あっては、掘削作業中にロードセル３１がカッタビット
１４の掘削抵抗（押付力ＦV と主切削力ＦH ）を計測し
て摩耗量を推定することで、カッタビット１４の摩耗量
に応じて適切な時期にカッタビット１４を新しいものと
交換できる。
【００２３】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明のトンネル掘削機によれば、筒状
の掘削機本体を推進手段によって前進可能とすると共
に、この掘削機本体の前部に複数のカッタビットが取付
けられたカッタヘッドをカッタヘッド駆動手段によって
駆動回転可能に装着し、カッタビットに作用する荷重を
計測するロードセルを設けると共に、このロードセルの
計測信号を受信する動歪計と動歪計の検出信号を表示す
る記録装置とを設けたので、掘削作業中にロードセルが
カッタビットの掘削抵抗を検出して摩耗量を求めること
で、カッタビットの交換時期を適切に把握して掘削効率
の低下を防止することができる。
ように請求項１の発明のトンネル掘削機によれば、筒状
の掘削機本体を推進手段によって前進可能とすると共
に、この掘削機本体の前部に複数のカッタビットが取付
けられたカッタヘッドをカッタヘッド駆動手段によって
駆動回転可能に装着し、カッタビットに作用する荷重を
計測するロードセルを設けると共に、このロードセルの
計測信号を受信する動歪計と動歪計の検出信号を表示す
る記録装置とを設けたので、掘削作業中にロードセルが
カッタビットの掘削抵抗を検出して摩耗量を求めること
で、カッタビットの交換時期を適切に把握して掘削効率
の低下を防止することができる。
【００２４】また、請求項２の発明のトンネル掘削方法
によれば、カッタヘッドを駆動回転しながら掘削機本体
を前進することで複数のカッタビットによって前方の地
盤を掘削する一方、ロードセルがカッタビットに作用す
る荷重を計測し、動歪計がロードセルの計測信号に基づ
いてカッタビットの主切削力及び押付力を求め、主切削
力及び押付力を予め設定された基準値と比較することで
カッタビットの摩耗量を検出するようにしたので、掘削
作業中にロードセルがカッタビットの掘削抵抗を検出し
て摩耗量を求めて基準値と比較することで、カッタビッ
トの交換時期を適切に把握して掘削効率の低下を防止す
ることができる。
によれば、カッタヘッドを駆動回転しながら掘削機本体
を前進することで複数のカッタビットによって前方の地
盤を掘削する一方、ロードセルがカッタビットに作用す
る荷重を計測し、動歪計がロードセルの計測信号に基づ
いてカッタビットの主切削力及び押付力を求め、主切削
力及び押付力を予め設定された基準値と比較することで
カッタビットの摩耗量を検出するようにしたので、掘削
作業中にロードセルがカッタビットの掘削抵抗を検出し
て摩耗量を求めて基準値と比較することで、カッタビッ
トの交換時期を適切に把握して掘削効率の低下を防止す
ることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機とし
てのシールド掘削機に装着されたカッタビット摩耗検出
機構の概略図である。
てのシールド掘削機に装着されたカッタビット摩耗検出
機構の概略図である。
【図２】カッタビットの概略図である。
【図３】カッタビットの摩耗検出工程のフローチャート
である。
である。
【図４】カッタビットの摩耗量を求めるための試験方法
を表す概略図である。
を表す概略図である。
【図５】カッタビットの摩耗量を表すグラフ図である。
【図６】シールド掘削機の概略断面図である。
【図７】一般的なカッタビットによる掘削状態図であ
る。
る。
１１ スキンプレート（掘削機本体） １２ カッタヘッド １３ カッタスポーク １４ カッタビット １６ 駆動モータ（カッタヘッド駆動手段） ２１ シールドジャッキ（推進手段） ３１ ロードセル ３３ ケーブル ３４ スリップリング ３５ 動歪計 ３６ 記録装置 Ｓ セグメント
Claims (2)
- 【請求項１】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前
進させる推進手段と、前記掘削機本体の前部に駆動回転
自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆
動回転するカッタヘッド駆動手段と、前記カッタヘッド
の前面部に装着された複数のカッタビットと、該カッタ
ビットに作用する荷重を計測するロードセルと、該ロー
ドセルの計測信号を受信する動歪計と、該動歪計の検出
信号を表示する記録装置とを具えたことを特徴とするト
ンネル掘削機。 - 【請求項２】 掘削機本体の前部に装着されたカッタヘ
ッドを駆動回転しながら該掘削機本体を前進すること
で、前記カッタヘッドの前面部に固定された複数のカッ
タビットによって前方の地盤を掘削する一方、ロードセ
ルが前記カッタビットに作用する荷重を計測し、動歪計
によって該ロードセルの計測信号に基づいて前記カッタ
ビットの主切削力及び押付力を求め、該主切削力及び押
付力を予め設定された基準値と比較することで前記カッ
タビットの摩耗量を検出することを特徴とするトンネル
掘削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26375097A JPH11101091A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | トンネル掘削機及び掘削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26375097A JPH11101091A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | トンネル掘削機及び掘削方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101091A true JPH11101091A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17393778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26375097A Pending JPH11101091A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | トンネル掘削機及び掘削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101091A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009221802A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Kajima Corp | シールド掘進機の掘削断面土層判定装置および判定方法 |
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| CN109098729A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-28 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种中心双刃盘形滚刀测力结构 |
-
1997
- 1997-09-29 JP JP26375097A patent/JPH11101091A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10641093B2 (en) | 2015-01-13 | 2020-05-05 | Hitachi Zosen Corporation | Tunnel boring machine |
| WO2016114026A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 日立造船株式会社 | トンネル掘進機 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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