JPS6224597B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6224597B2
JPS6224597B2 JP52086659A JP8665977A JPS6224597B2 JP S6224597 B2 JPS6224597 B2 JP S6224597B2 JP 52086659 A JP52086659 A JP 52086659A JP 8665977 A JP8665977 A JP 8665977A JP S6224597 B2 JPS6224597 B2 JP S6224597B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
face
pressure
cutter head
ground
cutter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP52086659A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5422933A (en
Inventor
Toshio Akesaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iseki Kaihatsu Koki KK
Original Assignee
Iseki Kaihatsu Koki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iseki Kaihatsu Koki KK filed Critical Iseki Kaihatsu Koki KK
Priority to JP8665977A priority Critical patent/JPS5422933A/en
Publication of JPS5422933A publication Critical patent/JPS5422933A/en
Publication of JPS6224597B2 publication Critical patent/JPS6224597B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体加圧式シールドトンネル掘進方法
に関し、特に、切羽における地下水の流動を阻止
しかつ切羽地盤の崩壊および隆起を防ぎながらト
ンネルを掘進する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid pressurized shield tunnel excavation method, and more particularly to a method for excavating a tunnel while blocking the flow of groundwater in a face and preventing collapse and uplift of the ground at the face.

従来、シールドトンネル掘進方法の1つとして
使用されてきた泥水加圧式シールドトンネル掘進
工法は、泥水圧を切羽に作用させながら掘削し、
掘削土砂をカツタスリツト部から泥水室に導入
し、更にこの泥水室から泥水輪送管を介して抗外
へ搬出し、掘進機の速度を抗外へ排出される排土
量に応じて制御するものであつた。
The mud water pressurized shield tunnel excavation method, which has traditionally been used as one of the shield tunnel excavation methods, excavates while applying mud water pressure to the face.
Excavated earth and sand are introduced into the mud chamber from the cutter slit section, and then transported from the mud chamber to the outside of the mine via a mud wheel pipe, and the speed of the excavation machine is controlled according to the amount of soil discharged to the outside of the mine. It was hot.

前記排土量は、一般に地山の密度、泥水輪送管
内を流れる送排泥の比重、および送排泥流量など
を計測し、これらの計測値をコンピユータ等に入
れて計算して算出される。このように、計算によ
つて得られた排土量に応じて掘進機の速度を自動
的に制御するか或は手動により調整する方法がと
られていた。しかし、地山の密度については、予
め土質調査を行つた後仮定の値を計算式に投入し
て計算するため誤差が出る。しかも、この誤差に
流量や比重の誤差も加算されることから全体とし
て排土量の数値に極めて大きな誤差を生じること
がある。これらの誤差は直接掘進速度に影響し、
掘削土量と前記速度とにアンバランスが生じ、そ
の結果切羽の完全な安定を保障できず、地盤の沈
下や隆起の原因となつた。
The amount of soil discharged is generally calculated by measuring the density of the ground, the specific gravity of the mud flowing in the mud wheel pipe, the flow rate of mud being transported and discharged, etc., and inputting these measured values into a computer etc. . In this way, methods have been used in which the speed of the excavator is automatically controlled or manually adjusted depending on the amount of earth removed by calculation. However, the density of the ground is calculated by conducting a soil survey in advance and then inputting an assumed value into the calculation formula, resulting in errors. Moreover, since errors in flow rate and specific gravity are added to this error, an extremely large error may occur in the overall numerical value of the amount of soil removed. These errors directly affect the digging speed,
An imbalance occurred between the amount of excavated soil and the speed, and as a result, complete stability of the face could not be guaranteed, causing ground subsidence and upheaval.

また、従来工法によれば、切羽に作用させる泥
水圧は、これが切羽土圧および地下水圧の双方に
対抗するように、その値が選定されていたことか
ら、切羽の崩壊は防止し得ても地下水圧の流動を
防ぎ得ず、また、地下水の流動を阻止し得る泥水
圧であれば切羽の崩壊を防止し得ないという問題
があり、ことに切羽の崩壊防止を基準として泥水
圧を設定する多くの場合、地下水の流動が生じ
る。地下水の流動は、地下水のシールド本体内へ
の侵入、これによる地盤の崩壊、地盤沈下、その
他井戸のような地下構造物への流入、噴出といつ
た問題を生じる。
In addition, according to the conventional construction method, the mud pressure applied to the face was selected so that it counteracted both the earth pressure of the face and the groundwater pressure, so collapse of the face could be prevented. There is a problem that the flow of groundwater pressure cannot be prevented, and mud water pressure that can prevent the flow of groundwater cannot prevent the collapse of the face. In particular, mud water pressure is set based on prevention of face collapse. Groundwater flows often occur. The flow of groundwater causes problems such as intrusion of groundwater into the shield body, resulting in ground failure, ground subsidence, and other problems such as inflow into underground structures such as wells, and gushing.

従つて、本発明の目的は、地下水に対して液体
を作用させることにより地下水の流動を防止する
と共に、切羽にはカツタヘツドを押圧させること
により地盤の沈下および隆起を防止することによ
り、地盤にそのあるがままの自然の状態を維持さ
せ、これによる切羽の完全な安定下でトンネルを
掘進する方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to prevent the flow of groundwater by applying a liquid to the groundwater, and to prevent subsidence and uplift of the ground by pressing a cut head on the face. The object of the present invention is to provide a method for excavating a tunnel while maintaining the natural state as it is and thereby maintaining complete stability of the face.

本発明の液体加圧式シールドトンネル掘進方法
は、トンネル掘進中、切羽における地下水圧にほ
ぼ等しい圧力で液体を切羽に作用させることによ
り地下水の流動を阻止すると共に、シールド本体
の推進速度、カツタヘツドの回転速度、カツタヘ
ツドとシールド本体との相対的移動量およびカツ
タスリツトの開度の少なくとも1つを制御して切
羽地盤の主働土圧より大きく、受働土圧より小さ
い圧力でカツタヘツドを切羽に押圧することによ
り切羽の地盤の崩壊おおよび隆起防止する。
The liquid pressurized shield tunnel excavation method of the present invention prevents the flow of groundwater by applying liquid to the face at a pressure approximately equal to the groundwater pressure at the face during tunnel excavation, and also increases the propulsion speed of the shield body and the rotation of the cutter head. By controlling at least one of the speed, the amount of relative movement between the cutter head and the shield body, and the opening degree of the cutter slit, the cutter head is pressed against the face with a pressure that is greater than the active earth pressure of the face ground and smaller than the passive earth pressure. Prevents ground collapse and upheaval.

本発明が特徴とするところは、図示の実施例に
ついての以下の説明から一層明らかとなろう。
The features of the invention will become clearer from the following description of the illustrated embodiment.

第1図には、本発明の方法を実施する液体加圧
式シールドトンネル掘進装置が全体を符号10で
概略的に示されている。この液体加圧式シールド
トンネル掘進装置10は、シールド本体12と、
該シールド本体の前部にあつてシールド本体を横
断して取り付けられた隔壁14とを含む。この隔
壁14によりシールド本体12の内部は水圧室1
6と大気圧室18とに区画される。前記隔壁14
には加圧流体の入口および出口のための開口が設
けられ、該開口には水又は泥水のような加圧流体
を水圧室16内に供給する加圧流体管20および
該水圧室内から排出するための流体管22が連結
されている。
In FIG. 1, a liquid pressurized shield tunneling apparatus for carrying out the method of the invention is shown schematically at 10. This liquid pressurized shield tunnel excavation device 10 includes a shield main body 12,
and a bulkhead 14 attached to the front of the shield body and across the shield body. Due to this partition wall 14, the inside of the shield body 12 has a water pressure chamber 1.
6 and an atmospheric pressure chamber 18. The partition wall 14
is provided with openings for the inlet and outlet of pressurized fluid, the openings being provided with pressurized fluid pipes 20 for supplying pressurized fluid, such as water or mud, into the hydraulic chamber 16 and for discharging it from the hydraulic chamber. A fluid pipe 22 is connected thereto.

水圧室16内にはカツタヘツド24が配置さ
れ、該カツタヘツドに固定された駆動シヤフト2
6は隔壁14に設けられた軸受部を介して隔壁1
4の後面に取り付けられたギヤボツクス28内へ
伸長している。このギヤボツクス28内におい
て、駆動シヤフト26にキー止めされた主歯車3
0は、ギヤボツクスの外壁に固定された油圧駆動
モータ32からボツクス内に伸びる軸に取り付け
られた歯車34に噛み合い、これにより駆動シヤ
フト26は油圧駆動モータ32の駆動力が伝達さ
れて回転する。
A cutter head 24 is disposed within the water pressure chamber 16, and a drive shaft 2 fixed to the cutter head 24 is disposed within the water pressure chamber 16.
6 connects to the partition wall 1 through a bearing provided on the partition wall 14.
4 into a gearbox 28 attached to the rear of the vehicle. Inside this gearbox 28, a main gear 3 keyed to the drive shaft 26 is installed.
0 meshes with a gear 34 attached to a shaft extending into the box from a hydraulic drive motor 32 fixed to the outer wall of the gear box, whereby the drive shaft 26 is rotated by the driving force of the hydraulic drive motor 32 being transmitted.

駆動シヤフト26はギヤボツクス28の軸受部
を介して更に伸長し、ギヤボツクス28の後面に
取り付けられたハウジング36内で終端してい
る。該ハウジング36内にはトンネルを掘進しよ
うとする地盤の調査に基づいて算定した主働土圧
と受働土圧との間にある、一定のもしくは一定範
囲の土圧値を予め設定したロードセルを含む負荷
検出器即ち切羽土圧検知装置38がロツド40に
より支持されている。この負荷検出器38は駆動
シヤフト26の終端面に当接して配置されてい
る。ハウジング36の後面には片側ロツド式複動
ピストン・シリンダ装置42が取り付けられ、該
ピストン・シリンダ装置のピストンロツド44は
ロツド40、負荷検出器38および駆動シヤフト
26のそれぞれの内部に形成された通路を通つて
シヤフトの前方端へ伸長している。
The drive shaft 26 extends further through the bearing portion of the gearbox 28 and terminates in a housing 36 attached to the rear face of the gearbox 28. Inside the housing 36 is a load containing a load cell that is preset with a fixed or fixed range of earth pressure values between the active earth pressure and the passive earth pressure calculated based on the survey of the ground where the tunnel is to be dug. A detector or face pressure sensing device 38 is supported by rod 40. This load detector 38 is arranged against the end face of the drive shaft 26 . Attached to the rear surface of the housing 36 is a single-sided rod double-acting piston-cylinder device 42, the piston rod 44 of which communicates with passages formed within each of the rods 40, the load detector 38, and the drive shaft 26. through and extending to the forward end of the shaft.

第2図を参照するに、カツタヘツド24は駆動
シヤフト26の端部に固定されたフエース46を
含み、該フエースはその径方向に間隔をあけて形
成されたカツタスリツト48を備えている。更
に、カツタヘツド24は、フエース46の後面に
位置し且つ駆動シヤフト26上に滑動可能に配置
されたカツタデイスク50を含む。該カツタデイ
スクには複数のカツタビツト52がフエース46
のカツタスリツト48に整合する位置に取り付け
られている。これにより、カツタビツト52は、
駆動シヤフト26上でのカツタデイスク50の滑
動によりカツタスリツト48からその前後方向へ
出入りできる。
Referring to FIG. 2, the cutter head 24 includes a face 46 secured to the end of the drive shaft 26 with cutter slits 48 spaced radially therefrom. Additionally, the cutter head 24 includes a cutter disk 50 located behind the face 46 and slidably disposed on the drive shaft 26. The cutter disk has a plurality of cutter bits 52 on the face 46.
It is attached at a position aligned with the cutter slit 48 of the cutter. As a result, Katsutabitsu 52
Sliding of the cutter disk 50 on the drive shaft 26 allows it to move in and out of the cutter slit 48 in the front and rear directions.

カツタデイスク50には第2図に示すように複
数のロツド54が取り付けられ、該ロツドはフエ
ース46に形成された通路56を介して駆動シヤ
フト26の前方端へ伸長し、連結部材58に固定
されている。各ロツド54の一端はカツタデイス
ク50に螺合して固定され且つ他端は連結部材5
8によつて相互に結合されている。この連結部材
58には、駆動シヤフト26の中央部に長手方向
に形成された通話60を通つて駆動シヤフトの前
方端へ伸長したピストンロツド44の端部が固定
されている。
A plurality of rods 54 are attached to the cutter disk 50, as shown in FIG. ing. One end of each rod 54 is screwed and fixed to the cutter disk 50, and the other end is connected to the connecting member 5.
8. They are interconnected by 8. Fixed to this coupling member 58 is the end of a piston rod 44 which extends to the forward end of the drive shaft 26 through a passage 60 formed longitudinally in the center of the drive shaft 26.

これにより、カツタデイスク50は、片側ロツ
ド式複動ピストン・シリンダ装置42を動力源と
してピストンロツド44、連結部材58およびロ
ツド54によつて伝達される作用力により駆動シ
ヤフト26上を滑動する。
As a result, the cutter disk 50 slides on the drive shaft 26 by the force transmitted by the piston rod 44, the connecting member 58, and the rod 54, powered by the single-rod double-acting piston-cylinder arrangement 42.

シールド本体12には径方向内方へ突出するフ
ランジ62が形成され、該フランジとシールド本
体12の内面に沿つて後方に組み立てられたトン
ネルのためのセグメント64との間にシールド本
体推進ジヤツキ66が配置され、該ジヤツキはセ
グメント64の端面に反力を取つてシールド本体
12を推進させる。
The shield body 12 is formed with a radially inwardly projecting flange 62, and a shield body propelling jack 66 is provided between the flange and a segment 64 for a tunnel assembled rearward along the inner surface of the shield body 12. The jack applies a reaction force to the end face of the segment 64 to propel the shield body 12.

駆動シヤフト26を回転させるための油圧駆動
モータ32、カツタデイスク50を滑動させてカ
ツタビツト52のスリツト48からの突出量即ち
カツタスリツト開度を調整するピストンシリンダ
装置42、およびシールド本体推進ジヤツキ66
の各々は、油圧供給量可変ポンプ68,70,7
2に接続されている。これらの可変ポンプは油圧
パワーユニツト74によつて作動される。可変ポ
ンプ68,70,72はそれぞれ油圧の供給量を
制御するめの制御用アーム76,78,80を備
えている。これらの制御用アーム76,78,8
0の端部はそれぞれ片側ロツド式複動ピストン・
シリンダ装82,84,86のピストンロツドに
枢着され、該ピストンロツドの運動によつて前記
制御用アームを揺動させ、これにより可変ポンプ
の油圧供給量を制御する。
A hydraulic drive motor 32 for rotating the drive shaft 26, a piston cylinder device 42 for sliding the cutter disk 50 to adjust the amount of protrusion of the cutter bit 52 from the slit 48, that is, the opening degree of the cutter slit, and a shield main body propulsion jack 66.
Each of the variable hydraulic supply amount pumps 68, 70, 7
Connected to 2. These variable pumps are operated by a hydraulic power unit 74. The variable pumps 68, 70, 72 each include control arms 76, 78, 80 for controlling the amount of hydraulic pressure supplied. These control arms 76, 78, 8
0 end is each one side rod type double acting piston.
The control arm is pivotally connected to the piston rods of the cylinder units 82, 84, and 86, and the movement of the piston rods causes the control arm to swing, thereby controlling the amount of hydraulic pressure supplied to the variable pump.

これらのピストン・シリンダ装置82,84,
86は力フイードバツク形式のサーボ弁88,9
0,92を介してポンプ94に連通されている。
このサーボ弁88,90,92は公知のものであ
り、従つて、その詳細な構成の説明は省略する。
各サーボ弁88,90,92の差動変圧部は、電
気信号による前記サーボ弁の制御を行うため電気
的ラインによつて電気制御装置96に接続されて
いる。この電気制御装置96は、負荷検出器38
からの電気的信号も受けるため該負荷検出器と電
気的ラインによつて接続されている。
These piston/cylinder devices 82, 84,
86 is a force feedback type servo valve 88,9
It is connected to a pump 94 via 0 and 92.
These servo valves 88, 90, and 92 are well known, and therefore, detailed explanation of their construction will be omitted.
The differential voltage transformer of each servo valve 88, 90, 92 is connected to an electrical control device 96 by an electrical line for controlling the servo valve using electrical signals. This electrical control device 96 includes a load detector 38
It is connected to the load detector by an electrical line in order to also receive electrical signals from the load detector.

前述した液体加圧式シールドトンネル掘進装置
10によれば、トンネル掘進時、泥水(または清
水)が加圧流体管20から水圧室16内へ供給さ
れ、流体管22を経て排出されるが、加圧流体管
20からの泥水の圧力は、地下水の流動を生じさ
せないように、水圧室16内の泥水圧力が切羽1
00における地下水圧にほぼ等しい圧力になるよ
うに選択される。
According to the liquid pressurized shield tunnel excavation device 10 described above, during tunnel excavation, muddy water (or fresh water) is supplied from the pressurized fluid pipe 20 into the water pressure chamber 16 and is discharged through the fluid pipe 22. The pressure of the muddy water from the fluid pipe 20 is such that the pressure of the muddy water in the water pressure chamber 16 is kept at the face 1 so as not to cause the flow of groundwater.
The pressure is selected to be approximately equal to the groundwater pressure at 0.00.

カツタヘツド24は、油圧駆動モータ32から
の駆動力が歯車34、該歯車に噛み合う減速歯車
30および駆動シヤフト26へ伝達されて回転さ
れる。次いで、シールド本体推進ジヤツキ66に
よりシールド本体12が推進され、これにより、
カツタヘツドは切羽地盤にその主働土圧より大き
く且つ受働土圧より小さい圧力で押圧され、切羽
地盤の安定を損うことなく掘削する。
The cutter head 24 is rotated by a driving force from a hydraulic drive motor 32 being transmitted to a gear 34, a reduction gear 30 meshing with the gear, and a drive shaft 26. Next, the shield body 12 is propelled by the shield body propulsion jack 66, and thereby,
The cut head is pressed against the ground face with a pressure greater than its active earth pressure and less than its passive earth pressure, and excavates without impairing the stability of the ground face.

このように、液体加圧式シールドトンネル掘進
装置10は切羽における地下水に対してはその圧
力にほぼ等しく加圧された液体が対抗しまた切羽
地盤に対しては該地盤の安定を損うことのない圧
力でこれに押圧されるカツタヘツドで対抗して、
地下水の流動と地盤の崩壊および隆起を防ぎなが
ら掘進する。
In this way, in the liquid pressurized shield tunnel excavation device 10, the liquid pressurized almost equal to the pressure of groundwater at the face counteracts the underground water, and the liquid pressurized against the ground at the face does not impair the stability of the ground. Counteracting with the cut head pressed against this by pressure,
Excavate while preventing the flow of groundwater and the collapse and uplift of the ground.

こうして切羽地盤の掘削中、カツタヘツドの切
羽地盤に対する押圧力は切羽地盤からの反力とし
てカツタヘツドに及ぼされ、この反力であるカツ
タヘツドに受けた土圧は駆動シヤフト26を介し
て水平方向のスラスト荷重として負荷検出器38
で検知される。すなわち、この負荷検出器38に
よつてカツタヘツドが切羽地盤に対してその主働
土圧より大きく且つ受働土圧より小さい圧力で押
圧しているか否か、すなわち、カツタヘツドに対
する切羽地盤の反力である切羽土圧が負荷検出器
38に予め設定しておいた。主働土圧より大きく
受働土圧より小さい(一般に、受働土圧は主働土
圧の2〜数10倍)、設定土圧より大きいが小さい
かを検知する。
In this way, during excavation of the face ground, the pressing force of the cutter head against the face ground is applied to the cutter head as a reaction force from the face ground, and this reaction force, which is the earth pressure received by the cutter head, is transmitted via the drive shaft 26 to a horizontal thrust load. as load detector 38
detected. That is, the load detector 38 determines whether or not the cutter head is pressing against the face ground with a pressure greater than its active earth pressure and less than its passive earth pressure, that is, the face which is the reaction force of the face ground against the cutter head Earth pressure was set in the load detector 38 in advance. It detects whether the earth pressure is greater than the active earth pressure and less than the passive earth pressure (generally, the passive earth pressure is two to several tens of times the active earth pressure), or whether it is greater or less than the set earth pressure.

例えば、カツタヘツドの押圧力が設定土圧より
小さくなつた時、負荷検出器38からの信号を受
ける電気制御装置96がこの状態を感知してサー
ボ弁88,90,92のいずれか1つの信号を与
える。例えば、サーボ弁88に信号が与えられる
とピストン・シリンダ装置82が作動して制御用
アーム76を揺動させてカツタヘツド24の回転
を遅めるように油圧駆動モータ32の駆動力を制
御する。その結果掘削土量が減少し、シールド本
体推進速度が一定であることからカツタヘツドの
押圧力大きくなりより高い土圧の切羽地盤に対抗
する。
For example, when the pressing force of the cutter head becomes smaller than the set earth pressure, the electric control device 96 that receives a signal from the load detector 38 senses this condition and sends a signal to one of the servo valves 88, 90, and 92. give. For example, when a signal is applied to the servo valve 88, the piston/cylinder device 82 is actuated to swing the control arm 76 and control the driving force of the hydraulic drive motor 32 to slow the rotation of the cutter head 24. As a result, the amount of excavated soil is reduced, and since the propulsion speed of the shield body is constant, the pressing force of the cutter head increases and counteracts the face ground with higher earth pressure.

また、サーボ弁90が制御される場合、同様に
制御用アーム78が揺動されてシールド本体推進
ジヤツキ66の推進力が制御されてその推進速度
が早められ、カツタヘツドの切羽地盤に対する押
圧力が高められる。更に、サーボ弁92が制御さ
れる場合にはピストン・シリンダ装置42の作動
が制御され、ピストンロツド44が第1図でみて
右方へ運動され、これにより第3図に示されるよ
うにカツタデイスク50が第2図でみて右方へ移
動される。この結果、カツタデイスク50に取り
付けられたカツタビツト52は第3図に示される
ようにフエース46のスリツト48から引き込ま
れ、ビツト52の突出量が制御されると同時にカ
ツタスリツト開度が小さく若しくは閉鎖される。
Further, when the servo valve 90 is controlled, the control arm 78 is similarly swung to control the propulsive force of the shield main body propulsion jack 66, increasing its propulsion speed and increasing the pressing force of the cutter head against the face ground. It will be done. Furthermore, when the servo valve 92 is controlled, the operation of the piston and cylinder arrangement 42 is controlled, causing the piston rod 44 to move to the right in FIG. is moved to the right in Figure 2. As a result, the cutter bit 52 attached to the cutter disk 50 is retracted from the slit 48 of the face 46, as shown in FIG. .

これに対し、仮に、カツタヘツド24の切羽地
盤に対する押圧力が受働土圧より大きくなつた
時、言い換えれば切羽土圧がカツタヘツドの押圧
力に相対して受働土圧より大きくなつた時には、
負荷検出器38を介してその状態を電気制御装置
96で感知し、いずれかのサーボ弁を制御してカ
ツタヘツドの回転、シールド本体の推進力、或は
カツタスリツトの開度のいずれかが前述の場合と
は逆の状態に調整される。
On the other hand, if the pressing force of the cutter head 24 against the ground becomes greater than the passive earth pressure, in other words, if the face earth pressure becomes greater than the passive earth pressure relative to the pressing force of the cutter head,
The electric control device 96 senses the state via the load detector 38 and controls one of the servo valves to control the rotation of the cutter head, the propulsion force of the shield body, or the opening degree of the cutter slit in the case described above. is adjusted to the opposite state.

このように、切羽土圧(すなわちカツタ押圧
力)が予め設定しておいた切羽土圧より高いか低
いかに応じて、カツタヘツドの回転速度、シール
ド本体の推進速度、カツタスリツト或は後に説明
するカツタヘツドとシールド本体との相対的移動
量の開度のいずれか一つを制御することにより、
掘削土量を変化させ、これによりカツタヘツドを
切羽地盤に対して常にその主働土圧より大きく且
つ受働土圧より小さい圧力で押圧することがで
き、その結果、切羽地盤の崩壊および隆起を防止
しつつトンネルを掘進することができる。
In this way, the rotational speed of the cutter head, the propulsion speed of the shield body, the cutter slit, or the cutter head described later, depending on whether the face earth pressure (that is, the cutter pressing force) is higher or lower than the preset face earth pressure. By controlling one of the opening degrees of the amount of movement relative to the shield body,
By changing the amount of excavated soil, it is possible to press the cutter head against the ground face with a pressure that is always greater than its active earth pressure and less than its passive earth pressure, and as a result, it is possible to prevent collapse and upheaval of the face ground. Can dig tunnels.

第4図に示された本発明の方法を実施する液体
加圧式シールドトンネル掘進装置110は、シー
ルド本体12と、該シールド本体の前部にあつて
シールド本体を横断して取り付けられた隔壁14
とを含み、該隔壁により前記シールド本体12の
内部は水圧室16と大気圧室18とに区画され
る。この装置110も第1図に示された装置10
と同様に、隔壁14に取り付けられた供給用の加
圧流体管20および排出用の流体管22と、水圧
室16内に配置されたカツタヘツド24、該カツ
タヘツドに固定され隔壁の後面に取り付けられた
ギヤボツクス28内へ伸長する駆動シヤフト2
6、ギヤボツクス28内において駆動シヤフト2
6に固定された主歯車30、およびギヤボツクス
の外壁に固定された油圧駆動モータ32からギヤ
ボツクス内に伸長する軸に固定され主歯車30に
噛み合う歯車34を含む。
A liquid pressurized shield tunneling apparatus 110 for carrying out the method of the present invention shown in FIG.
The interior of the shield body 12 is divided into a water pressure chamber 16 and an atmospheric pressure chamber 18 by the partition wall. This device 110 is also the device 11 shown in FIG.
Similarly, there are a supply pressurized fluid pipe 20 and a discharge fluid pipe 22 attached to the bulkhead 14, a cutter head 24 disposed within the hydraulic chamber 16, and a cutter head 24 fixed to the cutter head and attached to the rear surface of the bulkhead. Drive shaft 2 extending into gearbox 28
6. Drive shaft 2 in gear box 28
6, and a gear 34 that meshes with the main gear 30 and is fixed to a shaft that extends into the gearbox from a hydraulic drive motor 32 that is fixed to the outer wall of the gearbox.

装置110における駆動シヤフト26は、第4
図に示すよう回転および直線運動可能に隔壁14
に支承されている。この駆動シヤフト26はギヤ
ボツクス28の後部に固定されたシリンダ112
内を通過し、該シリンダ内の前記駆動シヤフト2
6にはピストンとしての作用に供するフランジ部
114が設けられている。このフランジ部即ちピ
ストン部114によつて区画される前記シリンダ
内の後方のシリンダ室116は液圧導管118に
よつて油圧サーボ装置120に連通されている。
これにより、カツタヘツド24は前記シリンダ1
12のシリンダ室116への液圧供給によつて切
羽地盤100に対して押圧される。
The drive shaft 26 in the device 110 has a fourth
The bulkhead 14 is rotatably and linearly movable as shown in the figure.
is supported by. This drive shaft 26 has a cylinder 112 fixed to the rear of the gearbox 28.
the drive shaft 2 inside the cylinder;
6 is provided with a flange portion 114 that serves as a piston. A rear cylinder chamber 116 within the cylinder defined by this flange or piston portion 114 is communicated with a hydraulic servo device 120 by a hydraulic conduit 118 .
As a result, the cutter head 24 is attached to the cylinder 1.
The cylinder face 100 is pressed against the face ground 100 by supplying hydraulic pressure to the twelve cylinder chambers 116 .

前記シリンダ112から更に後方へ伸長した駆
動シヤフト26の終端には、第1図に示された装
置10におけると同様なピストン・シリンダ装置
42が取り付けられ、該ピストン・シリンダ装置
内のピストンロツド44は駆動シヤフト26の内
部に形成された通路内をカツタヘツド24の方向
へ伸長している。このカツタヘツド24と該ヘツ
ドと前記ピストンロツド44との関係は第2図に
示された構造と同じである。
At the terminal end of the drive shaft 26 extending further rearward from the cylinder 112, a piston-cylinder arrangement 42 similar to that in the apparatus 10 shown in FIG. It extends in the direction of the cutter head 24 within a passage formed within the shaft 26 . The relationship between the cutter head 24 and the piston rod 44 is the same as that shown in FIG.

ピストン・シリンダ装置42の後方に、シール
ド本体12に固定された別のピストン・シリンダ
装置122が配置されている。このピストン・シ
リンダ装置が伸長するるピストンロツド124の
端部は前記カツタスリツト開度調整用のピスト
ン・シリンダ装置42のシリンダ部分に固定され
ている。これは、本装置110におけるカツタヘ
ツド24がシールド本体12の推進とは無関係に
軸方向に移動できるように構成されていることに
よつて生じるカツタヘツド24とシールド本体1
2との相対的な移動量即ちスライド量aを検出す
るために作用する。従つて、前記ピストン・シリ
ンダ装置122はスライド量検出器である。この
スライド量検出器122のシリンダ室も液圧導管
126により油圧サーボ装置120に連結されて
いる。
A further piston-cylinder arrangement 122 is arranged behind the piston-cylinder arrangement 42 and is fixed to the shield body 12 . The end of the piston rod 124 through which this piston/cylinder device extends is fixed to the cylinder portion of the piston/cylinder device 42 for adjusting the opening of the cutter slit. This occurs because the cutter head 24 in the device 110 is configured to be able to move in the axial direction independently of the propulsion of the shield body 12.
2, that is, the slide amount a. Therefore, the piston-cylinder device 122 is a sliding amount detector. The cylinder chamber of this slide amount detector 122 is also connected to the hydraulic servo device 120 through a hydraulic pressure conduit 126.

装置110の油圧駆動モータ32、ピストン・
シリンダ装置42およびシールド本体推進ジヤツ
キ66は、それぞれ、操作弁128,130,1
32を介して導管134,136,138により
各可変ポンプ140,142,144にに接続さ
れている。これらの可変ポンプは油圧サーボ装置
120に接続され、該油圧サーボ装置からの油圧
信号により変化量が制御される。
Hydraulic drive motor 32 of device 110, piston
The cylinder device 42 and the shield main body propulsion jack 66 are operated by operating valves 128, 130, 1, respectively.
32 to each variable pump 140, 142, 144 by conduits 134, 136, 138. These variable pumps are connected to a hydraulic servo device 120, and the amount of change is controlled by a hydraulic signal from the hydraulic servo device.

このように、装置110は、カツタヘツド24
がシールド本体12と完全に切り放されているた
め該シールド本体の推進とは無関係にカツタヘツ
ド24に対抗土圧を発生させておくことができ
る。そのためピストン・シリンダ装置112のシ
リンダ室116内には常に設定された負荷即ちカ
ツタヘツド24が切羽地盤100をその主働土圧
より大きく且つ受働土圧より小さい圧力で押圧す
るような負荷を掛けておくことができ、シールド
本体12の推進速度とカツタヘツド24の掘削速
度とが同期するように制御すればよい。
In this way, the device 110 can be used with the cutter head 24.
Since the cutter head 24 is completely separated from the shield body 12, counter-earth pressure can be generated in the cutter head 24 regardless of the propulsion of the shield body. Therefore, a set load is always applied in the cylinder chamber 116 of the piston-cylinder device 112, that is, a load such that the cutter head 24 presses the face ground 100 with a pressure greater than its active earth pressure and less than its passive earth pressure. It is only necessary to control so that the propulsion speed of the shield body 12 and the excavation speed of the cutter head 24 are synchronized.

この制御の方法は第1図に示した装置10に関
して説明したと同様な方法によつて行われる。す
なわち、カツタヘツドとシールド本体との相対的
スライド量に応じて、カツタヘツドの回転速度、
カツタスリツトの開度、シールド本体の推進速度
或いは前記相対的スライド量自体のいずれか1つ
を制御することにより、カツタヘツド24を常に
シールド本体に対して所定の位置関係即ちカツタ
ヘツドが前述のような押圧力で切羽地盤を押圧し
ている時のシールド本体に相対した位置にあるよ
うにする。しかし、切羽地盤100が礫のような
場合はカツタスリツトの開度を指定しておく必要
があり、また、本装置110のスタート或いは停
止などの場合掘進速度も不規則になりがちである
のでこれも指定しておく必要がある。このような
場合には、カツタヘツドの回転速度のみを制御す
ることによつて掘削土量を変化させる。
This method of control is performed in a manner similar to that described with respect to the apparatus 10 shown in FIG. In other words, the rotational speed of the cutter head varies depending on the relative sliding amount between the cutter head and the shield body.
By controlling any one of the opening degree of the cutter slit, the propulsion speed of the shield body, or the relative sliding amount itself, the cutter head 24 is always kept in a predetermined positional relationship with respect to the shield body, that is, the cutter head is kept in a pressing force as described above. so that it is in a position relative to the shield body when pressing the face ground. However, if the face ground 100 is gravel, it is necessary to specify the opening degree of the cutter slit, and the excavation speed tends to be irregular when starting or stopping the device 110, so this also applies. Must be specified. In such a case, the amount of excavated soil is changed by controlling only the rotational speed of the cutting head.

このように、装置110は第1図に示されたよ
うな装置のようにカツタヘツドの対抗圧力を直接
制御するのではなく、カツタヘツドとシールド本
体との相対的なスライド量から間接的に制御する
ため非常に安定した圧力でカツタヘツドを切羽地
盤に押圧することができる。
In this manner, the device 110 does not directly control the counterpressure of the cutter head as in the device shown in FIG. 1, but indirectly controls it from the relative sliding amount of the cutter head and the shield body. The cutter head can be pressed against the face ground with very stable pressure.

このスライド量は、シールド本体の推進速度と
カツタヘツドの掘削速度との差から直接的に取出
して制御することもできる。このような装置は第
5図に示されている。
The sliding amount can also be controlled by directly determining the difference between the propulsion speed of the shield body and the excavation speed of the cutter head. Such a device is shown in FIG.

第5図に示された液体加圧式シールドトンネル
掘進装置150は、カツタヘツド加圧用のピスト
ン・シリンダ装置112から伸長した駆動シヤフ
ト26の終端部に該シヤフトの回転を許すように
取り付けられたブラケツト152を有する。駆動
シヤフト26に駆動力を与えるための油圧駆動モ
ータ32は該モータの速度を制御するための変速
レバー154を有し、該レバーの上端とブラケツ
ト152とは駆動シヤフト26に平行なロツド1
56によつて連結されている。
A liquid pressurized shield tunnel excavation device 150 shown in FIG. 5 has a bracket 152 attached to the terminal end of a drive shaft 26 extending from a piston/cylinder device 112 for pressurizing a cutter head so as to allow rotation of the shaft. have A hydraulic drive motor 32 for providing drive power to the drive shaft 26 has a speed change lever 154 for controlling the speed of the motor, the upper end of which lever and a bracket 152 being connected to a rod 1 parallel to the drive shaft 26.
56.

これにより、掘削土量が増大してカツタヘツド
24がシールド本体12の推進速度より早く前進
し相対的にaだけスライドしたとすると、駆動シ
ヤフト26が第5図でみて左方へ移動するため、
変速レバー154がロツド156によつて揺動さ
れ、油圧駆動モータ32の回転を遅める。しか
し、シールド本体12は常に一定の速度で推進さ
れているためスライド量aは次第に元の状態へ回
復し、同時に油圧駆動モータ32の回転もまた早
められる。
As a result, if the amount of excavated soil increases and the cutter head 24 moves forward faster than the propulsion speed of the shield body 12 and relatively slides by a, the drive shaft 26 moves to the left as seen in FIG.
A shift lever 154 is swung by a rod 156 to slow the rotation of the hydraulic drive motor 32. However, since the shield body 12 is always propelled at a constant speed, the sliding amount a gradually returns to its original state, and at the same time, the rotation of the hydraulic drive motor 32 is also accelerated.

第6図に示されたシールドトンネル掘進装置1
60は、シールド本体12とカツタヘツド24と
の相対的なスライド量に基づいてカツタスリツト
の開度を自動的に制御するものである。すなわ
ち、カツタヘツド加圧用のピストン・シリンダ装
置112から伸長した駆動シヤフト26の終端部
には下方へ伸びるブラケツト162が前記駆動シ
ヤフトの回転を許すように取り付けられている。
また、シールド本体12には一端を枢着されたリ
ンク部材164が取り付けられ、該リンク部材の
他端は前記ブラケツト162に枢着され駆動シヤ
フト26に平行なロツド166の端部と枢着され
ている。そして、駆動シヤフト26の内部通路を
介して伸長したカツタスリツトの開度を調整する
ためのロツド44の端部はリンク部材164に枢
着されている。
Shield tunnel excavation device 1 shown in Figure 6
Reference numeral 60 automatically controls the opening degree of the cutter slit based on the relative sliding amount between the shield body 12 and the cutter head 24. That is, a downwardly extending bracket 162 is attached to the terminal end of the drive shaft 26 extending from the piston/cylinder device 112 for pressurizing the cutter head to permit rotation of the drive shaft.
A link member 164 is attached to the shield body 12, and the other end of the link member is pivotally connected to the end of a rod 166 that is pivotally connected to the bracket 162 and parallel to the drive shaft 26. There is. The end of a rod 44 extending through the internal passage of the drive shaft 26 for adjusting the opening degree of the cutter slit is pivotally connected to a link member 164.

この構成によれば、カツタヘツド24を切羽地
盤100にその主働土圧より大きく且つ受働土圧
より小さい予め設定された圧力で押圧すべくピス
トン・シリンダ装置122に予め設定した圧力を
付与しておき、掘削中、切羽地盤100における
掘削土量が増大してカツタヘツドがシールド本体
よりも速く前進し、シールド本体12に相対して
スライドした時、駆動シヤフト26は第6図でみ
て左方へ移動し且つ同時にリンク部材164を揺
動させる。これによつて、ロツド44は駆動シヤ
フト26の移動量即ちスライド量aに比例した量
だけ押し込まれるが駆動シヤフトの移動に相対し
てみれば該シヤフトから後方へ引き出される。そ
の結果、第2図および第3図で説明したように、
フエース46のスリツト48からカツタビツト5
2が引き込まれスリツト開度が小さくなる。これ
により、カツタヘツドによる切羽地盤100の掘
削土量を減少させて掘削速度を遅め、シールド本
体との相対的な位置を所定の状態にまで回復させ
る。
According to this configuration, a preset pressure is applied to the piston/cylinder device 122 in order to press the cutter head 24 against the face ground 100 with a preset pressure that is greater than its active earth pressure and smaller than its passive earth pressure, During excavation, when the amount of excavated soil in the face ground 100 increases and the cutter head advances faster than the shield body and slides relative to the shield body 12, the drive shaft 26 moves to the left as seen in FIG. At the same time, the link member 164 is swung. As a result, the rod 44 is pushed in by an amount proportional to the amount of movement or slide amount a of the drive shaft 26, but is pulled out rearwardly from the shaft relative to the movement of the drive shaft. As a result, as explained in Figures 2 and 3,
Katsutabitsu 5 from slit 48 of face 46
2 is pulled in and the slit opening becomes smaller. This reduces the amount of soil excavated in the face ground 100 by the cutter head, slows down the excavation speed, and restores the position relative to the shield body to a predetermined state.

前述したように、本発明の液体加圧式シールド
トンネル掘進方法によれば、カツタヘツドを切羽
地盤にその主働土圧より大きく且つ受働土圧より
小さい圧力で押圧して切羽地盤の崩壊および隆起
を防ぐと共に、水圧室内に切羽地盤における地下
水圧にほぼ等しい圧力の泥水又は清水を供給して
地下水の流動を阻止することから、地盤および地
下水を自然の状態下に維持しつつ、すなわち、切
羽地盤の完全な安定下でトンネルを掘進すること
ができる。
As described above, according to the liquid pressurized shield tunnel excavation method of the present invention, the cut head is pressed against the face ground with a pressure greater than its active earth pressure and less than its passive earth pressure, thereby preventing collapse and uplift of the face ground. Since the flow of groundwater is blocked by supplying mud or fresh water with a pressure almost equal to the groundwater pressure at the face ground into the hydraulic chamber, the ground and groundwater are maintained in their natural state, that is, the face ground is completely drained. Tunnels can be excavated under stable conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の方法を実施する液体加圧式シ
ールドトンネル掘進装置を概略的に示す断面図、
第2図はカツタヘツドの構造を示す断面図、第3
図は第2図の2−2線に沿つて得た断面図、第
4,5および6図はそれぞれ本発明の方法を実施
する他の液体加圧式シールドトンネル掘進装置を
概略的に示す断面図である。 10,110,150,160:液体加圧式シ
ールドトンネル掘進装置、12:シールド本体、
14:隔壁、24:カツタヘツド、26:駆動シ
ヤフト、32:油圧駆動モータ、38:切羽土圧
検出器、48:カツタスリツト、52:カツタビ
ツト、66:シールド本体推進ジヤツキ、96:
電気制御装置、100:切羽地盤。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid pressurized shield tunnel excavation device implementing the method of the present invention;
Figure 2 is a sectional view showing the structure of the cutter head, Figure 3
The figure is a cross-sectional view taken along line 2-2 in Figure 2, and Figures 4, 5, and 6 are cross-sectional views schematically showing other liquid pressurized shield tunnel excavation equipment implementing the method of the present invention, respectively. It is. 10, 110, 150, 160: Liquid pressurized shield tunnel excavation device, 12: Shield main body,
14: bulkhead, 24: cutter head, 26: drive shaft, 32: hydraulic drive motor, 38: face earth pressure detector, 48: cutter slit, 52: cutter bit, 66: shield main propulsion jack, 96:
Electrical control device, 100: Face ground.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 液体加圧式トンネル掘進方法であつて、トン
ネル掘進中、切羽における地下水圧にほぼ等しい
圧力で液体を切羽に作用させることにより地下水
の流動を阻止すると共に、シールド本体の推進速
度、カツタヘツドの回転速度、カツタヘツドとシ
ールド本体との相対的移動量およびカツタスリツ
トの開度の少なくとも1つを制御して切羽地盤の
主働土圧より大きく、受働土圧より小さい圧力で
カツタヘツドを切羽に押圧することにより切羽地
盤の崩壊および隆起を防止することを特徴とす
る、液体加圧式トンネル掘進方法。 2 切羽地盤に清水を作用させる、特許請求の範
囲第1項に記載の液体加圧式トンネル掘進方法。 3 切羽地盤に泥水を作用させる、特許請求の範
囲第1項に記載の液体加圧式トンネル掘進方法。
[Scope of Claims] 1. A liquid pressurized tunnel excavation method, which prevents the flow of groundwater by applying a liquid to the face at a pressure approximately equal to the groundwater pressure at the face during tunnel excavation, and also promotes the shield body. By controlling at least one of the following: speed, rotational speed of the cutter head, relative movement between the cutter head and the shield body, and opening degree of the cutter slit, the cutter head is moved to the face with a pressure greater than the active earth pressure of the face ground and less than the passive earth pressure. A liquid pressurized tunnel excavation method characterized by preventing collapse and uplift of the face ground by applying pressure. 2. The liquid pressurized tunnel excavation method according to claim 1, wherein fresh water is applied to the face ground. 3. The liquid pressurized tunnel excavation method according to claim 1, wherein muddy water is applied to the face ground.
JP8665977A 1977-07-21 1977-07-21 Method and device for liquid pressurized shielding tunnel excavation Granted JPS5422933A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8665977A JPS5422933A (en) 1977-07-21 1977-07-21 Method and device for liquid pressurized shielding tunnel excavation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8665977A JPS5422933A (en) 1977-07-21 1977-07-21 Method and device for liquid pressurized shielding tunnel excavation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5422933A JPS5422933A (en) 1979-02-21
JPS6224597B2 true JPS6224597B2 (en) 1987-05-29

Family

ID=13893151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8665977A Granted JPS5422933A (en) 1977-07-21 1977-07-21 Method and device for liquid pressurized shielding tunnel excavation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5422933A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6411097U (en) * 1987-07-10 1989-01-20
JPS6425297U (en) * 1987-08-05 1989-02-13

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61152097U (en) * 1985-03-12 1986-09-19
JP4807576B2 (en) * 2006-07-07 2011-11-02 株式会社大林組 Water pressure setting method and shield system using it in cracked rock excavation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5244037A (en) * 1975-10-03 1977-04-06 Shimizu Construction Co Ltd Muddy water pressurizing shield machine
JPS5296459A (en) * 1976-02-06 1977-08-13 Bauer Bros Co Refining mill of disc type
JPS5296460A (en) * 1976-02-06 1977-08-13 Cumpston Edward H Jr Method of dispersing minute solid into liquid

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5244037A (en) * 1975-10-03 1977-04-06 Shimizu Construction Co Ltd Muddy water pressurizing shield machine
JPS5296459A (en) * 1976-02-06 1977-08-13 Bauer Bros Co Refining mill of disc type
JPS5296460A (en) * 1976-02-06 1977-08-13 Cumpston Edward H Jr Method of dispersing minute solid into liquid

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6411097U (en) * 1987-07-10 1989-01-20
JPS6425297U (en) * 1987-08-05 1989-02-13

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5422933A (en) 1979-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0042993B1 (en) Shield tunneling method and machine therefor
EP0185857B1 (en) Shield tunneling machine
US4176985A (en) System and method for installing production casings
US4121673A (en) Drilling and installation system
JP4495114B2 (en) Tunnel excavator and tunnel excavation method
JPS6224597B2 (en)
JP7449634B2 (en) Mud water type shield excavator and its excavation method
JPH10246091A (en) Shield tunneling method and shield excavator
GB2091316A (en) Tunnelling
JPH0378918B2 (en)
JP3260715B2 (en) Mud pressure shield excavator and its excavation method
JPH0452397A (en) Controlling method for excavation of shield machine
JP2898966B1 (en) Shield excavator for rectangular tunnel
JPH0216439B2 (en)
CN212359771U (en) Air pressure balance shield machine
JP2757699B2 (en) Hydraulic system for multiple cutter excavator
JPH0734781A (en) Machine for driving pipe of small diameter
JPS5891297A (en) Shielding excavator
JPS5847898A (en) Shield excavator
JPH0781511B2 (en) Control device for excavator for small-diameter pipe propulsion
JPH08284591A (en) Muddy-water pressure type bedrock excavator and adjusting method of sealing force thereof
JPS6126461Y2 (en)
JP2023015919A (en) Face soil water pressure measuring method and face soil water pressure measuring device for shield machine
JPH0434677B2 (en)
JPH11107685A (en) Pilot cutter for backfilling material grouting pipe for shield excavator