TWI618849B - 潛盾挖掘機 - Google Patents

Abstract

本發明之課題係在潛盾挖掘機中有效率地注入添加材。

其解決手段係在泥土壓潛盾挖掘機1的刀具頭部2之前表面及外周設置溫度計20a至20e，基於該處所測定出的砂土溫度之資訊，來調整如注入於刀具頭部2之前表面側的添加材之注入量及注入位置等的注入條件。具體而言，以檢測溫度計20a至20e所測定出之砂土溫度值為預先決定的管理溫度值以上之區域作為高溫區域(即塑性流動性之不足區域)，從接近其高溫區域之添加材注入部5a1至5a4增加注入的添加材之量。藉此，可以對塑性流動性之不足區域有效率地注入添加材。

Description

潛盾挖掘機

本發明係關於一種潛盾挖掘機，例如是關於一種掘鑿砂土之塑性流動性管理的技術。

潛盾挖掘機係將設置於機器本體之前表面的刀具(cutter)盤壓抵於天然地基(natural ground)之挖掘面上，一邊使其旋轉一邊前進，藉此在天然地基上形成掘鑿坑的機器。

由刀具盤所掘鑿出的砂土係在設置於刀具盤之後方的腔室(chamber)內，與添加材進行攪拌及混合之後，從機器本體之後方排出。

添加於掘鑿砂土之添加材係藉由降低掘鑿砂土之黏性以促進掘鑿砂土之排出，當發生此添加材不足時，掘鑿砂土將附著且堆積於腔室內之分隔壁等而成為閉塞的原因，另一方面，當添加材過多時，將成為噴發的原因。

在發生閉塞或噴發的情況下，就要中斷掘鑿作業，且開始復原作業，但是其復原作業係需要龐大之時間和勞力的繁雜作業，成為阻礙潛盾挖掘機之長距離施工的要因。

對此，在潛盾掘鑿機之掘鑿工事中，藉由直接目視掘鑿砂土之排土性狀、或是觀測刀具盤之力矩(torque)或推力等的 挖掘資料等，憑感覺判斷腔室內的掘鑿砂土之塑性流動性的良否，且作業者等會依照狀況來調整添加材之注入量、注入率、注入位置及調配成份等的注入條件。

又，有以下的技術：藉由測定腔室內的掘鑿砂土之溫度來檢測閉塞的發生，且特定閉塞部位的技術(例如參照專利文獻1)，或是在刀具盤之前表面設置用以測定泥土阻抗的複數個感測器，且藉由其測定資料來製作挖掘面側的泥土性狀分佈，基於其分佈對添加材之不足部位注入添加劑的技術(例如參照專利文獻2)等。

[專利文獻]

(專利文獻1)日本特開2008-202321號公報

(專利文獻2)日本特開平6-173583號公報

如上述般在潛盾挖掘機中，由於當發生閉塞或噴發時將造成掘鑿作業的障礙，所以為了不使閉塞或噴發發生，如何有效率地注入添加材就成為重要的課題。尤其是，在藉由潛盾挖掘機來掘鑿卵石層等的情況下，多會陷入反覆閉塞和噴發的惡性循環(spiral)中。又，當因嚴酷環境而造成挖掘狀態不安定時就會疏於添加材之注入管理，而容易使得閉塞或噴發更加顯著。因此，在環境嚴酷的條件下之掘鑿作業中，添加材之注入管理亦顯重要。

本發明係有鑑於上述的技術背景而開發完成者，其目的在於提供一種能夠在潛盾挖掘機中有效率地注入添加材的技 術。

為了解決上述課題，申請專利範圍第1項所述之本發明的潛盾挖掘機，其特徵為具備：刀具盤，其係以沿著機器本體之周方向旋轉自如的狀態，被支撐於該機器本體之行進方向的前表面；複數個溫度測定手段，其係設置於前述刀具盤之不同的旋轉軌跡上，且測定掘鑿砂土之溫度；複數個添加材注入部，其係設置於前述刀具盤之不同的旋轉軌跡上，且對掘鑿砂土注入添加材；以及控制部，其係基於藉由前述複數個溫度測定手段所測定出之溫度資訊，來控制從前述添加材注入部注入的添加材之注入條件。

又，申請專利範圍第2項所述之本發明係在上述申請專利範圍第1項所述之發明中，前述複數個溫度測定手段係設置於被配置在前述刀具盤之前表面的複數個鑽頭(bit)之內部。

又，申請專利範圍第3項所述之本發明係在上述申請專利範圍第1項或第2項所述之發明中，前述複數個添加材注入部係設置於前述刀具盤之前表面內的中央、最外周、以及其等之間。

依據申請專利範圍第1項所述之發明，由於可以對刀具盤之高溫區域選擇性地注入添加材，所以能夠在潛盾挖掘機中有效率地注入添加材。

依據申請專利範圍第2項所述之發明，由於可以對刀具盤之前表面內的鑽頭之中高溫的鑽頭選擇性地注入添加材， 所以能夠減低因掘鑿砂土之塑性流動性不足所引起的鑽頭之磨損。

依據申請專利範圍第3項所述之發明，由於可以使添加材之注入控制更多樣化，所以能夠精度更佳且更有效率地進行掘鑿砂土之塑性流動化。

1‧‧‧泥土壓潛盾挖掘機

2‧‧‧刀具頭部

2a‧‧‧輪轂部

2b‧‧‧輪輻部

2c‧‧‧中間環部

2d‧‧‧外周環部

2e‧‧‧貫通孔

2f‧‧‧限制突起

3‧‧‧機器本體

3a‧‧‧前胴板

3b‧‧‧後胴板

4a至4c‧‧‧鑽頭

4d‧‧‧仿形鑽頭

5a1至5a4‧‧‧添加材注入部

5b‧‧‧添加材注入部

5t‧‧‧添加材注入管

5m‧‧‧添加材注入口

5p‧‧‧保護板

6‧‧‧腔室

7‧‧‧分隔壁

8‧‧‧刀具驅動體

9a‧‧‧鉸接千斤頂

9b‧‧‧潛盾千斤頂

10‧‧‧螺旋輸送機

10a‧‧‧砂土引進端部

10b‧‧‧排出端部

10c‧‧‧葉片

11‧‧‧土壓檢測部

15a、15b‧‧‧混練翼

16a、16b‧‧‧混練翼

20a至20e‧‧‧溫度計

21‧‧‧分配器

22‧‧‧貫通孔(第8圖)

22‧‧‧Y型粗濾器(第9圖)

23‧‧‧連接部

24‧‧‧泵浦

25‧‧‧閥

C‧‧‧控制部

D‧‧‧顯示部

L1、L2‧‧‧配線

S1、S2‧‧‧溫度感測器部

SB‧‧‧後續台車

SG‧‧‧環片

T‧‧‧週期時間

Ta‧‧‧注入時間

Tb‧‧‧重疊時間

第1圖係從側面透視看到本發明一實施形態的泥土壓潛盾挖掘機之內部的構成圖。

第2圖(a)係第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之刀具頭部(cutter head)的前視圖；第2圖(b)係從第1圖中的箭頭所示之方向來看第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之位置A的構成圖。

第3圖係第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之刀具頭部的前視圖。

第4圖係第3圖的刀具頭部之主要部分放大前視圖。

第5圖係第4圖之I-I線的剖視圖。

第6圖係設置於第5圖的刀具頭部之正面側的鑽頭及溫度計之放大剖視圖。

第7圖(a)係設置於第5圖的刀具頭部之外周側的溫度計之放大剖視圖；第7圖(b)係第7圖(a)之溫度計的俯視圖。

第8圖(a)係第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之添加材注入部的前視圖；第8圖(b)係第8圖(a)之II-II線的剖視圖。

第9圖係第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之添加材注入系統之一例的構成圖。

第10圖係顯示第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之基本的添加材之 注入時序之一例的圖。

以下，基於圖式，就作為本發明之一例的實施形態加以詳細說明。另外，在用以說明實施形態的圖式中，在同一構成要素原則上附記同一符號，且省略其重複的說明。

第1圖係從側面透視看到本發明一實施形態的泥土壓潛盾挖掘機之內部的構成圖；第2圖(a)係第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之刀具頭部的前視圖；第2圖(b)係從第1圖中的箭頭所示之方向來看第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之位置A的構成圖。

本實施形態之泥土壓潛盾挖掘機1係在泥土充滿於刀具頭部2與機器本體3之間的室內之狀態下進行挖掘而藉此產生泥土壓，並且在使其泥土壓對抗挖掘面之土壓的狀態下構建掘鑿坑的機器。該泥土係藉由對刀具頭部(刀具盤)2所掘鑿出的砂土注入添加材並予以混練，而生成不透水性和塑性流動性(可以自由地變形及移動的性質)。

此泥土壓潛盾挖掘機1特別適合於掘鑿包含混有巨石之混卵石砂礫層或卵石層的天然地基之情況，但是亦可適用於不混有巨石之混卵石砂礫層或卵石層或是一般的砂礫層。

另外，泥土壓潛盾挖掘機1之掘鑿外徑，例如為5900mm左右。又，泥土壓潛盾挖掘機1之機長，例如為7140mm左右。又，泥土壓潛盾挖掘機1之運轉，係在配置於其後方的後續台車SB內之運轉室內由作業者所控制。又，藉由設置於該運轉室內的控制部C來控制泥土壓潛盾挖掘機1之全體動作。此控制部C係電性連接於被設置在運轉室內的顯示部D。顯示部D係 顯示從控制部C送來的各種資訊。

刀具頭部2係掘鑿天然地基之挖掘面的構件，以沿著機器本體3之周方向旋轉自如的狀態設置於機器本體3之前表面。此刀具頭部2係採用例如圓盤狀之輪輻(spoke)型。亦即，如第2圖(a)所示，刀具頭部2係具備：中央的輪轂(hub)部2a；從輪轂部2a朝向外周延伸成輻射狀的6條輪輻部2b；連結輪輻部2b之延伸方向之中途部彼此的中間環部2c；連結輪輻部2b之前端部彼此的外周環部2d；以及形成於此等之構件間的貫通孔2e。

在刀具頭部2之中央的輪轂部2a係裝設有中心鑽頭(center bit)4a。在各輪輻部2b係規則性地並排裝設有複數個鑽頭4b。另外，在輪轂部2a亦有裝設如錐頭型(cone head)的滾動式鑽頭(roller bit)等其他的掘鑿構件之情況。又，在輪輻部2b，除了鑽頭4b以外，亦有裝設如滾動式鑽頭等其他的掘鑿構件之情況。

又，在輪轂部2a及輪輻部2b係設置有添加材注入部5a1、5a2、5a3、5a4。此添加材注入部5a1至5a4係例如朝向刀具頭部2之前表面的挖掘面注入如膨潤土(bentonite)系的添加材之作泥土材料的構成部。另外，從各個添加材注入部5a1至5a4注入的添加材中，可使用氣泡材來取代膨潤土系的添加材，亦可使用膨潤土系的添加材和氣泡材之雙方。

在中間環部2c中，鄰接的輪輻部2b、2b間之中央係設置有限制突起2f。由刀具頭部2所掘鑿出的砂土係通過貫通孔2e而引進於後述的腔室6(參照第1圖)內，但是限制突起2f係藉由限制貫通孔2e之開口面積，來限制地底的巨石或卵石等通過貫通孔2e而進入腔室6內的部分。此限制突起2f之表面亦設置 有鑽頭4b。

在外周環部2d中，靠近挖掘場側之前表面係以其刀刃朝向外周側之狀態並排裝設有複數個鑽頭4c。又，在外周環部2d之外周面，例如有二個仿形鑽頭(copy bit)4d設置於相對極點的位置。此仿形鑽頭4d係具備進行急彎曲線施工時之超挖或泥土壓潛盾挖掘機1之姿態控制等的任務。

另一方面，如第1圖所示，機器本體3係具備：樑脊(girder)部之前胴板3a；以及其後方的尾部(tail)之後動板3b。前胴板3a及後胴板3b係例如由圓筒狀之鋼製板所形成，形成機器本體3之外形，並且在機器本體3之內部形成中空空間的構件。前胴板3a和後胴板3b係藉由在前胴板3a之後端側，以後胴板3b之前端部分接於前胴板3a之內周面的狀態套入而耦合。

在前胴板3a之前面側，從其前面後退至機器本體3之內方的位置係設置有將機器本體3內之中空空間分成挖掘面側和機內側的分隔壁7。在該分隔壁7之挖掘面側，即上述刀具頭部2與分隔壁7之間，係設置有上述腔室6，且在分隔壁7之機內側，係設置有添加材注入部5b、刀具驅動體8、鉸接千斤頂(articulation jack)9a、潛盾千斤頂9b、螺旋輸送機(screw conveyer)10及土壓檢測部11。

添加材注入部5b係朝向機器本體3之外圍或腔室6內注入添加材的機器，以將添加材注入部5b之注入口顯現於機器本體3之外部的狀態，設置於分隔壁7之外周附近。從添加材注入部5b注入的添加材中，係例如使用如膨潤土系的添加材之作泥土材料。另外，從添加材注入部5b注入的添加材中，可使用氣泡 材來取代膨潤土系的添加材，亦可使用膨潤土系的添加材和氣泡材之雙方。

腔室6係引進由刀具頭部2所掘鑿出的砂土等之空間。在此腔室6內，於分隔壁7之前面係設置有朝向腔室6內突出的圓柱狀等之混練翼15a、15b，另一方面，在刀具頭部2之背面係設置有朝向腔室6內突出的圓柱狀等之混練翼16a、16b。此等的混練翼15a、15b、16a、16b係在刀具頭部2之徑向的位置彼此偏移，當刀具頭部2旋轉時，即具備將進入腔內6內的砂土和注入於腔室6內的添加物予以混合並且攪拌的任務。

又，設置於分隔壁7之面內的中央側的混練翼15b係兼作從其前端側朝向腔室6內注入添加材的添加材注入部。從此混練翼15b注入的添加材中，係例如使用氣泡材。另外，從混練翼15b注入的添加材中，可使用膨潤土系的添加材來取代氣泡材，亦可使用膨潤土系的添加材和氣泡材之雙方。

刀具驅動體8係使刀具頭部2旋轉的驅動源。在此，就刀具驅動方式而言，可例示中間支撐驅動方式，如第1圖所示，刀具驅動體8係在刀具頭部2之正面內的中央與外周之大致中央的位置，沿著刀具頭部2之周方向並排配置有複數個。

鉸接千斤頂9a係連結前胴板3a和後胴板3b，並且修正泥土壓潛盾挖掘機1之推進方向的機器，如第1圖所示，在機器本體3內橫跨前胴板3a與後胴板3b之境界的位置，沿著泥土壓潛盾挖掘機1之周方向並排配置有複數個。在對此鉸接千斤頂9a供應壓油(pressure oil)，使前胴板3a和後胴板3b曲折成預先決定之方向及角度的狀態下，推進泥土壓潛盾挖掘機1，藉此， 控制泥土壓潛盾挖掘機1之推進方向。

潛盾千斤頂9b係從設置於機器本體3之後方的環片(segment)SG取得反作用力而產生使泥土壓潛盾挖掘機1前進之推進力的機器，如第1圖所示，在機器本體3內橫跨前胴板3a和後胴板3b之境界的位置，如第2圖(b)所示，沿著泥土壓潛盾挖掘機1之周方向並排配置有複數個。

螺旋輸送機10係用以將引進於腔室6內的砂土排出至機外的機器，如第1圖所示，設置成為：從在機器本體3之底部貫通分隔壁7而配置於腔室6內的砂土引進端部10a，朝向在機器本體3之後方，配置於比機器本體3之高度方向中央略高之位置的排出端部10b，連續地向上傾斜延伸的狀態。

在此螺旋輸送機10係例如使用管內備置不具有旋轉軸的螺旋狀之葉片(blade)10c的帶(ribbon)式之螺旋輸送機。在具有旋轉軸的螺旋輸送機之情況容易因礫石等而閉塞，相對於此，在帶式之螺旋輸送機的情況，能夠搬運之礫石等的最大徑可為搬運路之半徑以上，且亦可以搬運無法以具有旋轉軸的螺旋輸送機搬運之大小的礫石等。藉此，本實施形態之泥土壓潛盾挖掘機1係成為不用進行破碎就能夠將螺旋輸送機10可排出之大小的卵石等引進於腔室6內的構成。

另外，在螺旋輸送機10之排出端部10b係連結有排土管(未圖示)，而由螺旋輸送機10之排出端部10b所搬運出的砂土係通過排土管而搬運至廢土(muck)搬出台車(未圖示)等。

土壓檢測部11係將腔室6內之泥土所引起的壓力透過應變計(strain gauge)轉換成電信號的感測器部分，以其土壓檢測 面配置於腔室6內的狀態而設置。泥土壓潛盾挖掘機1係由土壓檢測部11所檢測出的腔室6內之泥土壓成為預先決定之值的範圍之方式來管理，藉此一邊維持挖掘面之安定性一邊進展掘鑿處理。

其次，第3圖係第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之刀具頭部的前視圖；第4圖係第3圖的刀具頭部之主要部分放大前視圖；第5圖係第4圖之I-I線的剖視圖；第6圖係設置於第5圖的刀具頭部之正面側的鑽頭及溫度計之放大剖視圖；第7圖(a)係設置於第5圖的刀具頭部之外周側的溫度計之放大剖視圖；第7圖(b)係第7圖(a)之溫度計的俯視圖；第8圖(a)係第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之添加材注入部的前視圖；第8圖(b)係第8圖(a)之II-II線的剖視圖。另外，第5圖雖為剖視圖，但是為了容易觀看圖式而省略剖面線(hatching)。

如第3圖至第5圖所示，在本實施形態之泥土壓潛盾挖掘機1中，於刀具頭部2之正面內及外周面內，配置有複數個溫度計(溫度測定手段)20a至20e，測定於掘鑿之際從砂土傳來之溫度(以下，稱為砂土溫度)。

各溫度計20a至20e係例如由鞘型(sheath type)熱電偶所構成，由於其不易故障、不佔場所且價格低，所以能夠配置複數個於刀具頭部2。因此，可以提高刀具頭部2之前表面及外周側之砂土溫度的測定精度。另外，第3圖雖為俯視圖，但是為了容易觀看圖式而在溫度計20a至20e之配置區域附記網線。

刀具頭部2之正面內的溫度計20a至20d係以分散於預定之輪輻部2b中不同的旋轉軌跡上，即刀具頭部2之徑向之不同的位置之狀態所配置。如第5圖及第6圖所示，各溫度計20a 至20d係具有溫度感測器部S1，以及電性連接於該溫度感測器部S1的配線L1。各溫度計20a至20d之溫度感測器部S1係以埋設於鑽頭4b之內部的狀態所設置。

另一方面，如第5圖及第7圖所示，刀具頭部2之外周面內的溫度計20e係具有溫度感測器部S2以及電性連接於該溫度感測器部S2的配線L2。溫度計20e之溫度感測器部S2係在相鄰鑽頭4b之間的位置，於測定面接觸到外周環部2d之內周面的狀態下，以裝卸自如於外周環部2d之內周面的狀態所設置。

如第5圖所示，各溫度計20a至20e之溫度感測器部S1、S2係通過配線L1、L2電性連接於被配置在刀具頭部2之面內中央側的分配器21，從分配器21沿著刀具頭部2之面內中央的添加材注入管5t延伸，且電性連接於上述之控制部C(參照第1圖)。藉此，能即時測定砂土溫度並發送至控制部C。

在控制部C中，基於從溫度計20a至20e發送來的溫度資訊，將刀具頭部2之前表面內及外周面內的溫度分佈圖表化(可視化)，並且調整添加材之注入條件。有關此添加材之注入條件的調整將於後述。

又，如第3圖所示，在本實施形態之泥土壓潛盾挖掘機1中，添加材注入部5a1至5a4係分散配置於刀具頭部2之正面內之不同的旋轉軌跡上。在此，例如，在刀具頭部2之正面內中央配置有添加材注入部5a1，在刀具頭部2之正面內最外周配置有添加材注入部5a4，在其等之間的二個部位配置有添加材注入部5a2、5a3。藉此，由於可以使添加材之注入控制更多樣化，所以可以精度更佳且更有效率地進行掘鑿砂土之塑性流動化。

又，添加材注入部5a2和添加材注入部5a3、5a4係隔著中央之添加材注入部5a1而遠離配置於左右。藉此，可以使添加材遍及於刀具頭部2之前表面內更廣的範圍。另外，第3圖之虛線係顯示添加材注入部5a2至5a4之旋轉軌跡。

如第8圖所示，各添加材注入部5a1至5a4係具備：添加材注入管5t，其係裝設於貫通刀具頭部2之前表面和背面的貫通孔22；以及保護板5p，其係配置於添加材注入管5t之前端面的添加材注入口5m之前方。

添加材注入管5t係將添加材從泥土壓潛盾挖掘機1之後方導引至刀具頭部2之前表面側的配管。在此添加材注入管5t之添加材注入口5m的前方，於遠離其添加材注入口5m的位置，為了覆蓋添加材注入口5m而設置有保護板5p。

此保護板5p係預防添加材注入口5m因掘鑿砂土等而堵塞的構件，如第8圖(b)所示，形成為剖面ㄈ字狀。保護板5p係為了覆蓋添加材注入口5m而將凹部側朝向刀具頭部2之前表面，且以長邊方向兩端之腳部熔接於刀具頭部2之前表面的狀態所設置。又，從正面觀看保護板5p，則在保護板5p之短邊方向兩側面形成有連通添加材注入口5m和外部的開口部，從添加材注入口5m吐出的添加材係通過該開口部而朝向外部吐出。

在此，第9圖係顯示第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之添加材注入系統之一例。

各添加材注入部5a1至5a4之添加材注入管5t係依序透過Y型粗濾器(strainer)22及連接部23而機械性地連接於添加材注入用的泵浦24。添加材注入用的泵浦24係設置於上述之後 續台車SB內。

在此，添加材之注入系統係例如分成以下的二個系統：刀具頭部2之前表面內之最外周及內周的添加材注入部5a4、5a2；以及刀具頭部2之前表面內之中央及中間的添加材注入部5a1、5a3。但是，添加材之注入系統並不限定於圖示者而是能夠進行各種變更。

又，在各添加材注入部5a1至5a4之添加材注入管5t的流路途中，係設置有電動式或氣動式的閥25。各閥25係電性連接於控制部C，能藉由控制部C來控制閥25之開閉動作。亦即，可藉由來自後續台車SB之運轉室的遠端操作或自動控制來進行添加材之注入條件的控制。

在此，第10圖係顯示第1圖的泥土壓潛盾挖掘機之基本的添加材之注入時序之一例。

從各添加材注入部5a1至5a4往挖掘面之添加材的注入，係例如以取決於定時器(timer)控制的循環(rotation)注入為基本。亦即，依每一段時間改變添加材之注入部位。若將添加材之注入部位固定時，會有在使用頻度較少的添加材注入口5m發生閉塞的情況，但是藉由如上述般地依每一段時間改變添加材之注入部位，就可以抑制或防止添加材注入口5m之閉塞。

但是，添加材之注入控制並不限定於上述之定時器控制而是能夠進行各種變更，例如亦可採用程式控制或是利用刀具頭部2之位置檢測功能的角度控制方式等。在採用角度控制方式的情況，例如僅指定刀具頭部2之上半部來注入添加材，或是針對每一刀具角度進行切換來注入添加材。僅指定刀具頭部2之 上半部來注入添加材時，由於添加材之注入位置會遠離螺旋輸送機10之下端的砂土引進口，所以可以提高添加材與掘鑿砂土之攪拌混合的效果。因此，可以提高掘鑿砂土之塑性流動性。

添加材之注入量(注入時間)，係按照挖掘速度或挖掘資料而自動控制，在開始挖掘前，藉由指定目標注入率來自動地控制。在第10圖中，各添加材注入部5a1至5a4之注入時間Ta係例如為0.5分鐘，由於有四個部位，所以週期時間(cycle time)T係例如為2分鐘。又，在進行各添加材注入部5a1至5a4之切換時，係例如具有5秒左右的重疊時間(lap time)Tb。

又，添加材之注入量或注入位置等的注入條件，除了能基於刀具力矩、推力、推進速度、螺旋輸送機10之力矩來控制以外，在本實施形態中，係成為能夠基於由上述溫度計20a至20e所測定出的砂土溫度來控制添加材之注入條件的構成。有關基於該砂土溫度的添加材之注入控制將於後述。

其次，就第1圖的泥土壓潛盾挖掘機1之泥土壓潛盾工法加以說明。

在本實施形態之泥土壓潛盾挖掘機1中，係將刀具頭部2推壓於挖掘面且一邊使其旋轉一邊推進機器本體3，藉此在地底構建掘鑿坑。在此，例如，以粒徑未滿2mm的細粒(砂子部分)不超過20%，而粒徑2mm以上之礫石(礫石部分)超過80%的天然地基作為掘鑿對象。

在進行該掘鑿作業時，對由刀具頭部2所掘鑿出的砂土添加上述添加材，並且將其砂土和添加材藉由刀具頭部2之旋轉或依循其旋轉的混練翼16a、16b等之動作進行攪拌混合，以 將掘鑿砂土轉換成具有塑性流動性和不透水性的泥土。然後，使其泥土充滿於腔室6內及螺旋輸送機10內，將其充滿的泥土藉由潛盾千斤頂9b之推進力來加壓以產生泥土壓，且以此泥土壓對抗挖掘面之土壓，藉此維持挖掘面之安定性。又，例如，將刀具頭部2之旋轉速度設為一定，且調整潛盾千斤頂9b之伸長速度或螺旋輸送機10之旋轉速度等，並藉由上述土壓檢測部11來測定腔室6內的泥土壓，藉由此泥土壓成為一定之方式來維持挖掘面之安定性。

施加作為添加材的膨潤土系之添加材(作泥土材料)，係具有提高砂土之塑性流動性或不透水性的作用，而且具有以下的作用：和掘鑿砂土一起將破碎巨石後的礫石或卵石等的礫石部分包入，並提高掘鑿砂土和礫石部分之一體性，以免該礫石部分從掘鑿砂土分離。

另一方面，施加作為添加材的氣泡材，係具有抑制上述礫石部分附著於刀具頭部2或分隔壁7的分離作用，而且具有以下的作用：藉由無法在膨潤土系之添加材中獲得的緩衝作用來提高掘鑿砂土或作泥土材料之壓縮性，以抑制礫石部分在腔室6內或螺旋輸送機10內滾動移動，又，即便滾動移動，亦可藉由緩衝作用來抑制泥土壓之急劇變動。

因此，即便是在掘鑿存在混有如不宜引進於腔室6內之巨石的混卵石砂礫層或卵石層之天然地基的情況下，亦可以將泥土壓安定化，且可以維持挖掘面之安定性，而且可以使由螺旋輸送機10進行的礫石部分之排土順利地移動以防止閉塞的發生，且可以防止噴發的發生。

另外，當藉由泥土壓潛盾挖掘機1進行掘鑿作業之際，掘鑿砂土正在流動的情況，雖然砂土溫度能大致均一地保持，但是在掘鑿砂土之塑性流動性降低的場所，因發生掘鑿砂土與刀具頭部2之摩擦所引起的熱，故而砂土溫度會相對地上升。

因此，在本實施形態之泥土壓潛盾挖掘機1中，係在挖掘動作中藉由溫度計20a至20e來測定刀具頭部2之前表面及外周的砂土溫度，且將其資訊發送至控制部C。

控制部C中係比較由溫度計20a至20e所測定出的砂土溫度值和預先決定的管理溫度值，且檢測出砂土溫度值成為管理溫度值以上的區域作為高溫區域，進而將其高溫區域當作塑性流動性之不足區域來檢測，並且將刀具頭部2之前表面內及外周面內的溫度分佈即時圖表化(可視化)並顯示於顯示部D。亦即，藉由刀具頭部2之前表面內及外周面內的溫度分佈圖，將掘鑿砂土之塑性流動性不足的區域，或是鑽頭4a至4d之磨損進行中的區域可視化。藉此，在刀具頭部2之前表面內及外周面內，可以掌握掘鑿砂土之塑性流動性的不足區域，或是鑽頭4a至4d之磨損的進行區域。因此，可以更早且更定量地管理刀具頭部2之前表面內及外周面內的掘鑿砂土之塑性流動性的狀態，以及鑽頭4a至4d之磨損狀態。

又，控制部C係在檢測出上述高溫區域(塑性流動性之不足區域)的情況，以中斷第10圖所例示的添加材之基本的注入控制，且提高高溫區域的掘鑿砂土之塑性流動性的方式，調整如添加材之注入量、注入位置或是調配成份等的添加材之注入條件。具體而言，藉由控制泵浦24或閥25(參照第9圖)等之動作， 從接近高溫區域(塑性流動性之不足區域)之添加材注入部5a1至5a4，注入僅需要增加的添加材之量，來進行調整。為了從預定之添加材注入部5a1至5a4增加添加材之注入量，例如只要在第10圖所示的週期時間T中，相對地加長從該當的添加材注入部注入添加材之注入時間Ta即可。藉此，可以對掘鑿砂土的塑性流動性之不足區域，注入用以提高其塑性流動性之必要量的添加材。亦即，可以有效率地注入添加材以免發生添加材之過多與不足。

上述之管理溫度值，係例如設定為複數個階段。在此，管理溫度值，係例如假設為30度以下、31度至33度、34度以上。然後，若由各溫度計20a至20e所測定出的砂土溫度值為30度以下的話，則推定為「維持良好之塑性流動性的挖掘狀態」。又，若由各溫度計20a至20e所測定出的砂土溫度值為31度至33度之範圍的話，則推定為「掘鑿砂土之塑性流動性有降低的傾向，要注意」。再者，若由各溫度計20a至20e所測定出的砂土溫度值為34度以上的話，則推定為「掘鑿砂土之塑性流動性不足，需要採取對策」。在此情況，則如上述般地調整添加材之注入條件。

如此的添加材之注入條件的調整，係持續至由溫度計20a至20e所測定出的砂土溫度值成為管理溫度值以下為止，若成為管理溫度值以下的話，則推定掘鑿砂土之塑性流動性已恢復，且回到第10圖所例示之基本的注入控制。另一方面，當即便增加添加材之量，砂土溫度值仍上升的情況時，就中斷泥土壓潛盾挖掘機1之挖掘動作，且實施檢驗補修。

又，添加材之注入條件的調整，可為自動，亦可由作業者按照顯示部D所顯示的砂土溫度分佈圖來對操作面板進行 操作，從控制部C對各部(閥25或是泵浦24等)發出指示。又，添加材之注入條件的調整，可在挖掘動作中進行，亦可為在挖掘動作停止後才進行。

另外，由於管理溫度值係依天然地基之狀態或潛盾挖掘機之規格而異，所以較佳是在每次進行工事時，基於挖掘初始階段之區間所得的資料來進行修正。又，各管理溫度值及測定溫度值係顯示於顯示部D，作業者可以目視確認雙方的溫度值。

如此，在本實施形態中，由於可以在泥土壓潛盾挖掘機1之刀具頭部2之前表面內及外周面內對掘鑿砂土的塑性流動性之不足區域有效率地注入添加材，所以可以有效率地提高掘鑿砂土之塑性流動性。並且，可以進行精度更高的添加材之注入管理、和掘鑿砂土之塑性流動化的管理。

因此，可以抑制或是防止因掘鑿砂土所引起的閉塞。又，由於可以對複數個鑽頭4a至4d之中高溫的鑽頭選擇性地注入添加材，所以可以減低因塑性流動性不足所引起的鑽頭之磨損。再者，由於可以抑制或防止添加材之過多與不足，所以不僅是閉塞，亦可抑制或防止噴發的發生。

因此，可以減低因閉塞、噴發及鑽頭4a至4d之磨損所引起的掘鑿作業之中斷，且因可以進行更有效率的掘鑿動作，所以可以縮短掘鑿作業之工期，且可以推展泥土壓潛盾挖掘機1之長距離施工。又，由於可以減低閉塞、噴發及鑽頭4a至4d之磨損，所以可以減低花在掘鑿作業的成本。

以上，雖然已基於實施形態具體地說明本發明人所開發完成的發明，但是本說明書中所揭示的實施形態應視為全部 的點之例示，而並不限定於所揭示的技術。亦即，本發明之技術範圍，並非基於前述的實施形態之說明而受限制地解釋，而是按照申請專利範圍之記載來解釋，並且包含與申請專利範圍之記載技術均等的技術，以及未脫離申請專利範圍之要旨的全部變更。

例如在前述實施形態中，雖然已就使用帶式螺旋型之螺旋輸送機的情況加以說明，但不限定於此而能夠進行各種變更，例如亦可使用組合帶式和附軸式的螺旋輸送機。

(產業上之可利用性)

在以上之說明中，雖然已就將本發明適用於中間支撐驅動方式之泥土壓潛盾挖掘機的情況加以說明，但並不限於此，例如亦能適用於中心軸(center shaft)驅動方式或外周支撐驅動方式之泥土壓潛盾挖掘機等、以及其他的潛盾挖掘機。

Claims (3)

1. 一種潛盾挖掘機，其特徵為具備：刀具盤，其係以沿著機器本體之周方向旋轉自如的狀態，被支撐於該機器本體之行進方向的前表面；複數個溫度測定手段，其係設置於前述刀具盤之不同的旋轉軌跡上，對於掘鑿砂土，隔著被配置在前述刀具盤的鑽頭來測定溫度；複數個添加材注入部，其係設置於前述刀具盤之不同的旋轉軌跡上，且對掘鑿砂土注入添加材；以及控制部，其係基於藉由前述複數個溫度測定手段所測定出之溫度資訊，來控制從前述添加材注入部注入的添加材之注入條件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之潛盾挖掘機，其中，前述複數個溫度測定手段係設置於被配置在前述刀具盤之前表面的複數個前述鑽頭之內部。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之潛盾挖掘機，其中，前述複數個添加材注入部係設置於前述刀具盤之前表面內的中央、最外周、以及其等之間。