JP2017141590A - Tunnel excavator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地盤掘削機時に、大きな礫を取り込んだ場合であっても、それを破砕して、掘削土砂と共に排出することができるトンネル掘削機に関する。 The present invention relates to a tunnel excavator capable of crushing and discharging together with excavated earth and sand even when large gravel is taken in at the time of excavating the ground.
一般に、シールド掘削機においては、カッタヘッドによって掘削した掘削土砂を、チャンバ内に取り込んだ後、その取り込んだ掘削土砂を、スクリューコンベヤ等の排土装置によって機外に向けて排出しながら、トンネルを掘削するようにしている。 In general, in a shield excavator, after excavating earth and sand excavated by a cutter head is taken into a chamber, the excavated earth and sand is discharged to the outside by an earth removing device such as a screw conveyor, and a tunnel is formed. I try to drill.
また、掘削する地盤によっては、大きな礫が含まれており、チャンバ内に取り込んだその礫の大きさが想定外の大きさとなる場合がある。このような大きな礫は、排土装置によって排出することができないため、チャンバ内に停滞してしまい、掘削に悪影響を与えることになる。 In addition, depending on the ground to be excavated, large gravel is included, and the size of the gravel taken into the chamber may be an unexpected size. Such large gravel cannot be discharged by the earth removing device, so that it stays in the chamber and adversely affects excavation.
そこで、従来から、チャンバ内に取り込んだ大きな礫を破砕可能とする削岩機を備えたシールド掘削機が、種々提供されている。そして、このような、シールド掘削機としては、例えば、特許文献1に開示されている。
Therefore, various shield excavators including a rock drill capable of crushing large gravel taken into the chamber have been conventionally provided. Such a shield excavator is disclosed in
ここで、上記従来のシールド掘削機においては、チャンバ内に取り込んだ大きな礫を、後退させたカッタヘッドと、チャンバを形成する隔壁との間で、挟み込んだり、カッタヘッドの後面から後方に向けて伸長させた押圧部と、隔壁との間で、挟み込んだりした後、その挟み込んだ礫を削岩機によって破砕するようにしている。つまり、上記従来のシールド掘削機においては、大きな礫を破砕する際に、カッタヘッドの回転を停止させる必要があるため、掘進を一旦停止させなくてはならない。 Here, in the above conventional shield excavator, large gravel taken into the chamber is sandwiched between the retracted cutter head and the partition wall forming the chamber, or rearward from the rear surface of the cutter head. After being sandwiched between the extended pressing part and the partition wall, the sandwiched gravel is crushed by a rock drill. That is, in the conventional shield excavator, when crushing large gravel, it is necessary to stop the rotation of the cutter head, so the excavation must be stopped once.
また、カッタヘッドは、大径で、且つ、高剛性の構造物となるため、その重量は非常に大きくなる。これにより、カッタヘッドを前後移動させるためには、非常に大きな駆動力が必要となる。この結果、上記従来のシールド掘削機においては、カッタヘッドを前後移動させるための移動手段を必要とするだけでなく、その移動手段も非常に大掛かりなものとなり、掘削機全体として、複雑な構成となるおそれがある。 Further, since the cutter head is a large-diameter and high-rigidity structure, its weight is very large. As a result, a very large driving force is required to move the cutter head back and forth. As a result, the conventional shield excavator requires not only a moving means for moving the cutter head back and forth, but also the moving means becomes very large, and the entire excavator has a complicated configuration. There is a risk.
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、掘進を停止させることなく、大きな礫を簡素な構成によって破砕することができるトンネル掘削機を提供することを目的とする。 Therefore, this invention solves the said subject, and it aims at providing the tunnel excavator which can crush a big gravel with a simple structure, without stopping excavation.
上記課題を解決する第1の発明に係るトンネル掘削機は、
筒状をなす掘削機本体と、
前記掘削機本体の前端部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられる隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成され、前記カッタヘッドによって掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記隔壁を貫通した排出口から機外に向けて排出する排土装置と、
前記隔壁の前面に設けられると共に、前記排出口の側部まで延在し、前記チャンバ内に取り込まれた礫を、前記排出口の直前に向けて案内する案内板と、
前記案内板に上方から覆われるように当該案内板に支持され、前記案内板によって前記排出口の直前に案内された礫を破砕する削岩機とを備える
ことを特徴とする。
The tunnel excavator according to the first invention for solving the above-described problems is
A tubular excavator body,
A cutter head rotatably supported by the front end of the excavator body;
A partition wall provided behind the cutter head and in the excavator body;
A chamber formed between the cutter head and the partition wall for storing excavated earth and sand excavated by the cutter head;
A soil discharger for discharging the excavated earth and sand stored in the chamber from the discharge port penetrating the partition wall toward the outside of the machine;
A guide plate that is provided on the front surface of the partition wall and extends to the side of the discharge port, and guides gravel taken into the chamber toward the front of the discharge port;
A rock drill supported by the guide plate so as to be covered by the guide plate from above and crushing gravel guided by the guide plate immediately before the discharge port is provided.
上記課題を解決する第2の発明に係るトンネル掘削機は、
前記削岩機は、礫を破砕する刃具を有し、
前記刃具は、前記案内板から突出可能に支持される
ことを特徴とする。
The tunnel excavator according to the second invention for solving the above-mentioned problems is
The rock drill has a cutting tool for crushing gravel,
The cutting tool is supported so as to protrude from the guide plate.
上記課題を解決する第3の発明に係るトンネル掘削機は、
前記案内板及び前記削岩機は、礫の大きさに応じて、トンネル幅方向に移動可能に支持される
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a third invention for solving the above-described problem is
The guide plate and the rock drill are supported to be movable in the tunnel width direction according to the size of gravel.
上記課題を解決する第4の発明に係るトンネル掘削機は、
前記排出口の側部に位置する前記案内板は、トンネル前方側から後方側に向かうに従って、トンネル幅方向外側に向けて傾斜する
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a fourth invention for solving the above-described problem is
The guide plate located at the side of the discharge port is inclined toward the outer side in the tunnel width direction from the front side of the tunnel toward the rear side.
上記課題を解決する第5の発明に係るトンネル掘削機は、
筒状をなす掘削機本体と、
前記掘削機本体の前端部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられる隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成され、前記カッタヘッドによって掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記隔壁を貫通した排出口から機外に向けて排出する排土装置と、
前記隔壁における前記排出口の左右両側部に、前記チャンバ内に向けて突出可能に支持され、前記チャンバ内に取り込まれた礫を、前記排出口の直前において、トンネル幅方向両側から囲い込む左右一対の礫ずれ防止用ロッドと、
前記カッタヘッドの後部に、前記チャンバ内に向けて突出可能に支持され、前記礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫を破砕する礫破砕用カッタとを備える
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a fifth invention for solving the above-described problem is
A tubular excavator body,
A cutter head rotatably supported by the front end of the excavator body;
A partition wall provided behind the cutter head and in the excavator body;
A chamber formed between the cutter head and the partition wall for storing excavated earth and sand excavated by the cutter head;
A soil discharger for discharging the excavated earth and sand stored in the chamber from the discharge port penetrating the partition wall toward the outside of the machine;
A pair of left and right sides that are supported on both left and right side portions of the discharge port in the partition wall so as to protrude into the chamber, and enclose gravel taken into the chamber from both sides in the tunnel width direction immediately before the discharge port. A rod for preventing gravel slip,
A gravel crushing cutter is provided at a rear portion of the cutter head so as to be able to protrude into the chamber and crush the gravel surrounded by the gravel slip prevention rod.
上記課題を解決する第6の発明に係るトンネル掘削機は、
前記左右一対の礫ずれ防止用ロッドを、複数組備え、
前記複数組の礫ずれ防止用ロッドは、トンネル幅方向外側に配置される程、上方に位置する
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a sixth invention for solving the above-described problem is
A plurality of sets of the left and right pair of gravel slip prevention rods,
The plurality of pairs of gravel slip prevention rods are located higher as they are arranged on the outer side in the tunnel width direction.
上記課題を解決する第7の発明に係るトンネル掘削機は、
前記カッタヘッドの後部に設けられ、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を撹拌する撹拌翼を備え、
前記礫破砕用カッタは、前記撹拌翼から突出可能に支持される
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to a seventh invention for solving the above-described problems is
Provided at the rear of the cutter head, comprising a stirring blade for stirring the excavated earth and sand stored in the chamber;
The gravel crushing cutter is supported so as to protrude from the stirring blade.
上記課題を解決する第8の発明に係るトンネル掘削機は、
前記礫破砕用カッタは、
前記カッタヘッドの回転に伴って、前記礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫に対して転がり接触するディスクカッタである
ことを特徴とする。
A tunnel excavator according to an eighth invention for solving the above-mentioned problems is
The gravel crushing cutter is:
It is a disc cutter that is in rolling contact with the gravel surrounded by the gravel slip prevention rod as the cutter head rotates.
従って、本発明に係るトンネル掘削機によれば、チャンバ内に取り込まれた礫を排出口の直前に案内する案内板と、排出口の直前に案内された礫を破砕する削岩機とを、カッタヘッドの回転に影響を与えることなく設置することができる。これにより、掘進を停止させることなく、大きな礫を簡素な構成によって破砕することができる。 Therefore, according to the tunnel excavator according to the present invention, a guide plate for guiding the gravel taken into the chamber immediately before the discharge port, and a rock drill for crushing the gravel guided just before the discharge port, It can be installed without affecting the rotation of the cutter head. Thereby, a big gravel can be crushed by simple composition, without stopping excavation.
また、本発明に係るトンネル掘削機によれば、チャンバ内に取り込まれた礫を排出口の直前において囲い込む礫ずれ防止用ロッドを、隔壁に設ける一方、礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫を破砕する礫破砕用カッタを、カッタヘッドの後部に設けることにより、カッタヘッドの回転と共に、礫を破砕することができる。これにより、掘削を停止させることなく、大きな礫を簡素な構成によって破砕することができる。 Further, according to the tunnel excavator according to the present invention, the gravel slip prevention rod that surrounds the gravel taken into the chamber immediately before the discharge port is provided on the partition wall, while the gravel slip is surrounded by the gravel slip prevention rod. By providing a cutter for crushing gravel at the rear part of the cutter head, the gravel can be crushed along with the rotation of the cutter head. Thereby, a big gravel can be crushed by simple composition, without stopping excavation.
以下、本発明に係るトンネル掘削機を、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a tunnel excavator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、本発明の実施例1に係るトンネル掘削機について、図1乃至図4を用いて詳細に説明する。
First, a tunnel excavator according to
図1に示すように、トンネル掘削機(例えば、シールド掘削機)1は、円筒状をなす掘削機本体11を有している。掘削機本体11の前端部には、円盤状をなすカッタヘッド12が回転可能に支持されており、このカッタヘッド12の中心部には、カッタ回転軸13の前端が嵌入されている。
As shown in FIG. 1, a tunnel excavator (for example, a shield excavator) 1 has an
そして、カッタヘッド12は、スポーク構造を採用している。このような、カッタヘッドの構造については、図1及び図6を参照しながら、説明する。
The
カッタヘッド12は、外周リング12a、内周リング12b、及び、カッタスポーク12c,12dを有している。外周リング12a及び内周リング12bは、カッタ回転軸13を中心として、同軸状に配置されている。このうち、外周リング12aは、カッタヘッド12の外周部を形成しており、内周リング12bは、外周リング12aよりもカッタ径方向内側に配置されている。
The
また、長尺となる複数のカッタスポーク12c、及び、それと比較して短尺となる複数のカッタスポーク12dは、カッタ回転軸13を中心として、放射状に配置されている。具体的には、カッタスポーク12cは、カッタヘッド12の中心部と外周リング12aとの間を、内周リング12bを介して、カッタ径方向において繋いでいる。一方、カッタスポーク12dは、外周リング12aと内周リング12bとの間を、カッタ径方向において繋いでいる。そして、カッタスポーク12cとカッタスポーク12dとは、カッタ周方向において、交互に配置されている。
Also, the plurality of cut-out
更に、カッタヘッド12における中心部の前面には、フィッシュテールカッタ12eが着脱可能に装着されており、カッタスポーク12c,12の前面には、多数のカッタビット12fが着脱可能に装着されている。
Further, a
そして、カッタヘッド12には、外周リング12a、内周リング12b、及び、カッタスポーク12c,12dによって、複数の開口部が開口されることになる。それらの開口部は、フィッシュテールカッタ12e及びカッタビット12fによって地盤を掘削した際に発生する掘削土砂を、機内(後述するチャンバ20内)に取り込むための掘削土砂取込口12gを、形成している。
A plurality of openings are opened in the
また、図1に示すように、掘削機本体11の前端部内には、隔壁15が設けられている。この隔壁15は、カッタヘッド12の後方に配置されており、その中心部には、カッタ回転軸13が回転可能に支持されている。更に、隔壁15には、リング状をなす回転リング16が、カッタ回転軸13を中心として、回転可能に支持されている。
Further, as shown in FIG. 1, a
そして、回転リング16の前部には、複数の連結ビーム17が、リング周方向において所定の間隔で設けられており、これらの連結ビーム17の前端は、内周リング12bとカッタスポーク12cとの接続部に連結されている。一方、回転リング16の後部には、外歯式のリングギヤ18が設けられている。これに対して、隔壁15の後面には、カッタ旋回用モータ19が設けられており、このカッタ旋回用モータ19の駆動ギヤ19aは、リングギヤ18と噛み合っている。
A plurality of coupling beams 17 are provided at a predetermined interval in the circumferential direction of the ring at the front portion of the
従って、カッタ旋回用モータ19を駆動させることにより、その駆動ギヤ19aの回転を、リングギヤ18から回転リング16及び連結ビーム17に伝達させることができるので、カッタヘッド12を、カッタ回転軸13を回転中心として、回転させることができる。これにより、フィッシュテールカッタ12e及びカッタビット12fは、カッタヘッド12が回転すると、カッタ回転軸13を旋回中心として旋回することになり、このように旋回したフィッシュテールカッタ12e及びカッタビット12fによって、トンネルを地盤に掘削することができる。
Therefore, by driving the
そして、カッタヘッド12と隔壁15との間には、チャンバ20が区画形成されている。このチャンバ21は、掘削土砂を一時的に蓄えるための空間(室)となっており、当該チャンバ20内には、フィッシュテールカッタ12e及びカッタビット12fの地盤掘削に伴って発生した掘削土砂が、掘削土砂取込口12gを介して、取り込まれるようになっている。
A
また、掘削機本体11内には、スクリューコンベヤ(排土装置)21が、前端から後端に向かうに従って、上方に向けて傾斜するように設けられている。このとき、スクリューコンベヤ21の前端開口部となる排出口21aは、隔壁15の下部を貫通して、チャンバ20内に挿入されている。従って、スクリューコンベヤ21を回転駆動させることにより、チャンバ20内に蓄えられた掘削土砂を、掘削機本体11の後方に向けて排出することができる。
Further, in the
更に、掘削機本体11の内周面には、複数のシールドジャッキ(推進ジャッキ)22が、その内周面の周方向に沿って並設されている。これらのシールドジャッキ22は、トンネル後方に向けて伸長可能となっており、トンネルの内壁面に沿ってリング状に組み付けられた複数のセグメント(図示省略)を押圧可能となっている。
Further, a plurality of shield jacks (propulsion jacks) 22 are arranged in parallel on the inner peripheral surface of the
従って、シールドジャッキ22を、トンネル後方に向けて伸長させて、既設のセグメントに押し付けることにより、掘削機本体11に推進反力を与えることができる。即ち、掘削機本体11を、シールドジャッキ22がセグメントを押圧したときに発生する推進反力によって、前進させることができる。
Therefore, a propulsion reaction force can be applied to the
ここで、図1乃至図3に示すように、本発明に係るトンネル掘削機1には、削岩機31が設けられている。この削岩機31は、チャンバ20内に取り込まれた大きな礫を、破砕することが可能となっている。また、削岩機31によって破砕する礫は、その大きさが、スクリューコンベヤ21によって排出することができない程の大きさとなっており、例えば、スクリューコンベヤ21の回転半径よりも大きな直径を有している。
Here, as shown in FIG. 1 thru | or FIG. 3, the
そこで、上述したような、大きな礫を、以下、大礫Wと称して、下記において、削岩機31及びこれを収納する収納部32の構成について、詳細に説明する。
Thus, the large gravel as described above is hereinafter referred to as a large gravel W, and in the following, the configuration of the
図1乃至図3に示すように、チャンバ20の底部には、左右一対の収納部32が設けられている。これらの収納部32は、排出口21aのトンネル幅方向両側部に配置されており、掘削機本体11の内周面と隔壁15の前面とに連結されている。即ち、収納部32は、掘削機本体11の内周面と隔壁15の前面とに跨るようにして設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a pair of left and
具体的には、収納部32は、中空状をなしており、前壁32a、上壁を形成する上案内板32b、及び、側壁を形成する下案内板32cを有している。なお、上案内板32b及び下案内板32cは、本発明に係る案内板を構成するものとなっている。
Specifically, the
上案内板32bは、トンネル幅方向外側から内側に向かうに従って、下方に向けて傾斜しており、排出口21aよりも上方に配置されている。また、下案内板32cは、トンネル幅方向外側から内側に向かうに従って、下方に向けて傾斜しており、排出口21aよりもトンネル幅方向外側に配置されている。このとき、下案内板32cの傾斜角度は、上案内板32bの傾斜角度よりも大きくなっている。
The
つまり、上案内板32bは、排出口21aの左右両側に配置されており、その案内面は、トンネル幅方向において対向して、排出口21aの直前(正面)に向けて傾斜している。また、下案内板32cは、上案内板32bの内端(下端)に連続して形成されると共に、排出口21aの左右両側に配置されており、その案内面は、トンネル幅方向において対向して、排出口21aの直前(正面)に向けて傾斜している。
That is, the
これにより、上案内板32b及び下案内板32cは、チャンバ20内に取り込まれた大礫Wを、排出口21aの直前に向けて案内することができる。更に、下案内板32cは、自ら排出口21aの直前に案内した大礫Wを、チャンバ20の最底部となるその位置に保持することができる。
Thereby, the
そして、収納部32内には、削岩機31がそれぞれ収納されており、これらの削岩機31は、上案内板32b及び下案内板32cの裏面に支持されている。また、削岩機31は、大礫Wを破砕するための刃具31aを有しており、この刃具31aは、出没可能に支持されている。即ち、刃具31aは、下案内板32cに形成される挿通孔32dから、排出口21aの直前に向けて、突出可能に支持されており、このように、下案内板32cから突出することにより、出口21aの直前に案内された大礫Wを、破砕可能となっている。
And the
以上より、トンネル掘削機1によってトンネル構造体を施工する場合には、先ず、カッタヘッド12を回転させながら、複数のシールドジャッキ22を伸長させて既設のセグメントに押し付けることにより、掘削機本体11が、その既設のセグメントから推進反力を得て、前進すると共に、回転するカッタヘッド12に装着されたフィッシュテールカッタ12e及びカッタビット12fが、前方の地盤に切羽を形成して、トンネルを掘削する。
From the above, when constructing a tunnel structure by the
このとき、地盤掘削によって発生した掘削土砂は、カッタヘッド12の掘削土砂取込口12gを介して、チャンバ20内に充填されることになり、そのチャンバ20は、充填された掘削土砂によって、所定の内圧に維持される。そして、チャンバ20内に充填された掘削土砂は、スクリューコンベヤ21の回転駆動によって、トンネル後方に向けて排出される。つまり、掘削土砂をチャンバ20内に充填させて、そのチャンバ20の内圧を切羽から受ける土圧に対抗させながら、当該チャンバ20内から掘削土砂を排出する。
At this time, the excavated soil generated by the ground excavation is filled into the
これと同時に、短縮したシールドジャッキ22のトンネル後方においては、エレクタ装置(図示省略)の駆動によって、これに保持されたセグメントが、トンネルの内壁面に沿って、リング状に順次組み立てられる。
At the same time, behind the shortened
即ち、カッタヘッド12の掘削による掘削量に見合う土砂量を、スクリューコンベヤ21によって円滑に排出して、チャンバ20内を常に掘削土砂によって充満させることにより、切羽の安定化を図りつつ、トンネルを掘削する。これと同時に、シールドジャッキ22の伸長によって、既設のセグメントから推進反力を取って掘進しながら、短縮させたシールドジャッキ22のトンネル後方において、新設のセグメントを組み立てる。
That is, the amount of earth and sand that corresponds to the amount of excavation by excavation of the
続いて、トンネル掘削機1が、多くの礫を含む礫地盤に遭遇し、スクリューコンベヤ21によって排出不可能となる大礫Wが、カッタヘッド12の掘削土砂取込口12gからチャンバ20内に取り込まれた場合には、トンネル掘削機1の掘進を停止させることなく(トンネル掘削機1を掘進させながら)、当該大礫Wを、削岩機31によって細かく破砕して、掘削土砂と共にスクリューコンベヤ21によって排出する。
Subsequently, the
詳細には、チャンバ20内に取り込まれた大礫Wは、カッタヘッド12が回転していると、当該チャンバ20に充填された掘削土砂の中を、その底部に向けて次第に落下していく。
Specifically, when the
次いで、その落下した大礫Wは、上案内板32bに当接した後、当該上案内板32b及び下案内板32cによって順に案内されて、チャンバ20の最底部となる排出口21aの直前に到達する。あるいは、その落下した大礫Wは、下案内板32cに当接した後、当該下案内板32cによって案内されて、チャンバ20の最底部となる排出口21aの直前に到達する。
Next, the fallen gravel W comes into contact with the
そして、図1乃至図3に示すように、大礫Wが、排出口21aの直前に案内されて、下案内板32cによって、チャンバ20の最底部となるその位置に保持されると、削岩機31を駆動して、その刃具31aを突出させる。これにより、削岩機31は、刃具31aによって、大礫Wをその左右両側から突き刺すように破砕する。
Then, as shown in FIGS. 1 to 3, when the gravel W is guided just before the
このとき、刃具31aによる破砕動作(出没動作)は、大礫Wの大きさが、スクリューコンベヤ21によって排出することができる程の大きさになるまで、行われる。例えば、大礫Wの直径がスクリューコンベヤ21の回転半径よりも小さくなるまで、刃具31aの破砕動作を繰り返す。
At this time, the crushing operation (infestation operation) by the cutting
次いで、大礫Wが削岩機31によって細かく破砕されると、その破砕後の礫片は、掘削土砂と共に排出口21a内に取り込まれて排出される。
Next, when the gravels W are finely crushed by the
従って、本発明に係るトンネル掘削機1によれば、チャンバ20内に取り込まれた大礫Wを排出口21aの直前に案内する案内板32b,32cと、排出口21aの直前に案内された大礫Wを破砕する削岩機31とを、回転するカッタヘッド12に干渉させることなく設置することができる。これにより、掘進を停止させることなく、大礫Wを簡素な構成によって破砕することができる。
Therefore, according to the
また、削岩機31を収納可能とした収納部32を、掘削機本体11の内周面と隔壁15の前面との亘って設けることにより、当該削岩機31及び収納部32を、既存のトンネル掘削機に容易に適用することができる。これにより、大礫Wを含んだ礫地盤に対応していないトンネル掘削機を、大礫Wを含んだ礫地盤に対応したトンネル掘削機に、容易に変更することができる。
Further, by providing a
更に、図4に示すように、削岩機31を収納部32内に設置する場合には、下案内板32c及び削岩機31を、大礫Wの大きさ(径)に応じて、トンネル幅方向において移動可能に支持するようにしても構わない。これにより、大礫Wの大きさに制限なく、当該大礫Wを、排出口21aの直前に案内して、容易に破砕することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, when the
このとき、下案内板32cを、トンネル前方側から後方側に向かうに従って、トンネル幅方向外側に向けて傾斜させることにより、大礫Wをトンネル前方側から排出口21aに向けて案内させることができる。これにより、大礫Wの破砕を、トンネル前後方向において、排出口21aにより近い位置で行うことができるので、その破砕後の礫片を、飛散させることなく、速やかに排出することができる。
At this time, the gravel W can be guided from the front side of the tunnel toward the
次に、本発明の実施例2に係るトンネル掘削機について、図5乃至図10を用いて詳細に説明する。なお、実施例2における実施例1に示した部材と対応した部材については、実施例1に示した部材の符号と同一の符号を付して、説明を省略している。
Next, a tunnel excavator according to
図5、図7、図8に示すように、隔壁15の下部には、左右一対のロッド(礫ずれ防止用ロッド)41が、チャンバ20内に向けて突出可能に支持されている。これらのロッド41は、排出口21aのトンネル幅方向両側部に配置されており、トンネル前後方向に延設されている。
As shown in FIGS. 5, 7, and 8, a pair of left and right rods (gravel misalignment prevention rods) 41 are supported below the
即ち、左右一対のロッド41は、チャンバ20内に突出することにより、大礫Wを、排出口21aの直前(正面)において、トンネル幅方向両側(左右両側)から囲い込むことが、可能となっている。これにより、大礫Wが排出口21の直前からトンネル幅方向外側にずれることを、防止することができる。このとき、大礫Wの大きさ(径)によっては、左右一のロッド41によって、大礫Wをトンネル幅方向両側から挟み込んで固定することができる。
In other words, the pair of left and
また、ロッド41の後方には、ロッド出没用ジャッキ42が隔壁15に支持されている。このロッド出没用ジャッキ42は、トンネル前後方向に向けて伸縮可能となっており、そのジャッキ先端は、ロッド41の基端と接続している。即ち、ロッド出没用ジャッキ42を伸縮させることにより、ロッド41のトンネル前後方向への押し出し及び引き込みが可能となっている。
Further, a
従って、ロッド出没用ジャッキ42を、トンネル前方側に向けて伸長させることにより、ロッド41を、隔壁15内からチャンバ20内に向けて突出させることができる。一方、ロッド出没用ジャッキ42を、トンネル後方側に向けて短縮させることにより、ロッド41を、チャンバ20内から隔壁15内に向けて没入させることができる。
Therefore, the
なお、図8においては、左右一対のロッド41のうち、左側に位置するロッド41を、最も突出させた状態(ジャッキ伸長状態)とする一方、右側に位置するロッド41を、最も没入させた状態(ジャッキ短縮状態)としている。
In FIG. 8, among the pair of left and
これに対して、図5、図6、図8、図9に示すように、各カッタスポーク12cの後部には、撹拌翼43がそれぞれ設けられている。更に、各撹拌翼43内には、礫破砕用のディスクカッタ44及びカッタ出没用ジャッキ45がそれぞれ収納されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 5, 6, 8, and 9, a
カッタ出没用ジャッキ45は、トンネル前後方向に向けて伸縮可能となっており、そのジャッキ先端には、ディスクカッタ44が回転可能に支持されている。即ち、カッタ出没用ジャッキ45を伸縮させることにより、ディスクカッタ44のトンネル前後方向への押し出し及び引き込みが可能となっている。
The
従って、カッタ出没用ジャッキ45を、トンネル後方側に向けて伸長させることにより、ディスクカッタ44を、撹拌翼43内(カッタスポーク12c内)からチャンバ20内に向けて突出させることができる。一方、カッタ出没用ジャッキ45を、トンネル前方側に向けて短縮させることにより、ディスクカッタ44を、チャンバ20内から撹拌翼43内(カッタスポーク12c内)に向けて没入させることができる。
Therefore, the
なお、図5及び図8においては、ディスクカッタ44を最も突出させた状態(ジャッキ伸長状態)とする一方、図9においては、ディスクカッタ44を最も没入させた状態(ジャッキ短縮状態)としている。
5 and 8, the
そして、図5及び図8に示すように、ディスクカッタ44は、ロッド41よりも、若干、トンネル径方向外側に配置されているため、カッタヘッド12の回転時において、ロッド41よりもトンネル径方向外側を通過する。また、ロッド41及びディスクカッタ44の各最大突出量は、カッタヘッド12の回転時及び回転停止時に関わらず、最も突出した状態のロッド41と、最も突出した状態のディスクカッタ44とが、接触しないように設定されている。
As shown in FIGS. 5 and 8, the
つまり、ディスクカッタ44は、カッタヘッド12の回転に伴って、左右一対のロッド41間に囲まれた大礫Wのうち、ロッド41の先端よりもトンネル前方側に突出した突出部分のみに対して、転がり接触することにより、当該突出部分を破砕する。このとき、ディスクカッタ44は、大礫Wに対して、トンネル幅方向外側から転がり接触することになるが、大礫Wがロッド41によってトンネル幅方向両側から挟まれるように囲まれているため、当該大礫Wの排出口21の直前からの逸脱が防止されることになる。
That is, the
以上より、トンネル掘削機1が、多くの礫を含む礫地盤に遭遇し、スクリューコンベヤ21によって排出不可能となる大礫Wが、カッタヘッド12の掘削土砂取込口12gからチャンバ20内に取り込まれた場合には、トンネル掘削機1の掘進を停止させることなく(トンネル掘削機1を掘進させながら)、当該大礫Wを、ディスクカッタ44によって細かく破砕して、掘削土砂と共にスクリューコンベヤ21によって排出する。
As described above, the
詳細には、チャンバ20内に取り込まれた大礫Wは、カッタヘッド12が回転していると、当該チャンバ20に充填された掘削土砂の中を、その底部に向けて次第に落下していく。
Specifically, when the
また、このように、大礫Wがチャンバ20内に取り込まれると同時に、出没用ジャッキ42,45を伸長させて、ロッド41及びディスクカッタ44をチャンバ20内に突出させる。
Further, in this way, the gravel W is taken into the
次いで、図7に示すように、その落下した大礫Wは、チャンバ20の最底部となる排出口21aの直前に到達した後、突出したロッド41間に挟まれる。
Next, as shown in FIG. 7, the fallen gravel W is sandwiched between the protruding
そして、図5及び図8に示すように、カッタヘッド12の回転に伴って、カッタ回転軸13を旋回中心として旋回するディスクカッタ44が、ロッド41間に挟まれた大礫Wに接触する。即ち、大礫Wにおける上記突出部分のみが、ディスクカッタ44の転がり接触によって破砕される。このとき、ディスクカッタ44による破砕動作(旋回)は、大礫Wにおける突出部分が無くなるまで、行われる。
As shown in FIGS. 5 and 8, as the
次いで、大礫Wがディスクカッタ44によって細かく破砕されると、その破砕後の礫片は、掘削土砂と共に排出口21a内に取り込まれて排出される。
Next, when the gravels W are finely crushed by the
従って、本発明に係るトンネル掘削機1よれば、チャンバ20内に取り込まれた大礫Wを排出口21aの直前において囲うロッド41を、隔壁15に設ける一方、41ロッドによって囲まれた大礫Wを破砕するディスクカッタ44を、カッタヘッド12の後部に設けることにより、カッタヘッド12の回転と共に、大礫Wを破砕することができる。これにより、掘削を停止させることなく、大きな礫Wを簡素な構成によって破砕することができる。
Therefore, according to the
また、図10に示すように、左右一対のロッド41を複数組設けるようにしても構わない。このとき、複数組のロッド41は、トンネル幅方向外側に配置される程、上方に設けられている。これにより、大礫Wの大きさ(径)に応じて、ロッド41の組を使い分けることができるので、大礫Wの大きさに制限なく、当該大礫Wを容易に破砕することができる。
Further, as shown in FIG. 10, a plurality of pairs of left and
1 トンネル掘削機
11 掘削機本体
12 カッタヘッド
15 隔壁
19 カッタ旋回用モータ
20 チャンバ
21 スクリューコンベヤ
31 削岩機
31a 刃具
32 収納部
32a 前壁
32b 上案内板
32c 下案内板
32d 挿通孔
41 ロッド
42 ロッド出没用ジャッキ
43 撹拌翼
44 ディスクカッタ
45 カッタ出没用ジャッキ
W 大礫
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記掘削機本体の前端部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられる隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成され、前記カッタヘッドによって掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記隔壁を貫通した排出口から機外に向けて排出する排土装置と、
前記隔壁の前面に設けられると共に、前記排出口の側部まで延在し、前記チャンバ内に取り込まれた礫を、前記排出口の直前に向けて案内する案内板と、
前記案内板に上方から覆われるように当該案内板に支持され、前記案内板によって前記排出口の直前に案内された礫を破砕する削岩機とを備える
ことを特徴とするトンネル掘削機。 A tubular excavator body,
A cutter head rotatably supported by the front end of the excavator body;
A partition wall provided behind the cutter head and in the excavator body;
A chamber formed between the cutter head and the partition wall for storing excavated earth and sand excavated by the cutter head;
A soil discharger for discharging the excavated earth and sand stored in the chamber from the discharge port penetrating the partition wall toward the outside of the machine;
A guide plate that is provided on the front surface of the partition wall and extends to the side of the discharge port, and guides gravel taken into the chamber toward the front of the discharge port;
A tunnel excavator comprising: a rock drill supported by the guide plate so as to be covered from above by the guide plate, and crushing gravel guided by the guide plate immediately before the discharge port.
前記削岩機は、礫を破砕する刃具を有し、
前記刃具は、前記案内板から突出可能に支持される
ことを特徴とするトンネル掘削機。 The tunnel excavator according to claim 1,
The rock drill has a cutting tool for crushing gravel,
The cutting tool is supported so as to protrude from the guide plate.
前記案内板及び前記削岩機は、礫の大きさに応じて、トンネル幅方向に移動可能に支持される
ことを特徴とするトンネル掘削機。 The tunnel excavator according to claim 1 or 2,
The guide plate and the rock drill are supported so as to be movable in the tunnel width direction according to the size of gravel.
前記排出口の側部に位置する前記案内板は、トンネル前方側から後方側に向かうに従って、トンネル幅方向外側に向けて傾斜する
ことを特徴とするトンネル掘削機。 The tunnel excavator according to claim 3,
The tunnel excavator characterized in that the guide plate located at the side of the discharge port is inclined outward in the tunnel width direction from the tunnel front side toward the rear side.
前記掘削機本体の前端部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられる隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成され、前記カッタヘッドによって掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記隔壁を貫通した排出口から機外に向けて排出する排土装置と、
前記隔壁における前記排出口の左右両側部に、前記チャンバ内に向けて突出可能に支持され、前記チャンバ内に取り込まれた礫を、前記排出口の直前において、トンネル幅方向両側から囲い込む左右一対の礫ずれ防止用ロッドと、
前記カッタヘッドの後部に、前記チャンバ内に向けて突出可能に支持され、前記礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫を破砕する礫破砕用カッタとを備える
ことを特徴とするトンネル掘削機。 A tubular excavator body,
A cutter head rotatably supported by the front end of the excavator body;
A partition wall provided behind the cutter head and in the excavator body;
A chamber formed between the cutter head and the partition wall for storing excavated earth and sand excavated by the cutter head;
A soil discharger for discharging the excavated earth and sand stored in the chamber from the discharge port penetrating the partition wall toward the outside of the machine;
A pair of left and right sides that are supported on both left and right side portions of the discharge port in the partition wall so as to protrude into the chamber, and enclose gravel taken into the chamber from both sides in the tunnel width direction immediately before the discharge port. A rod for preventing gravel slip,
A tunnel excavator comprising a gravel crushing cutter that crushes gravel surrounded by the gravel slip prevention rod and supported at the rear part of the cutter head so as to protrude into the chamber.
前記左右一対の礫ずれ防止用ロッドを、複数組備え、
前記複数組の礫ずれ防止用ロッドは、トンネル幅方向外側に配置される程、上方に位置する
ことを特徴とするトンネル掘削機。 The tunnel excavator according to claim 5,
A plurality of sets of the left and right pair of gravel slip prevention rods,
The tunnel excavator according to claim 1, wherein the plurality of pairs of gravel slip prevention rods are positioned higher as they are arranged on the outer side in the tunnel width direction.
前記カッタヘッドの後部に設けられ、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を撹拌する撹拌翼を備え、
前記礫破砕用カッタは、前記撹拌翼から突出可能に支持される
ことを特徴とするトンネル掘削機。 The tunnel excavator according to claim 5 or 6,
Provided at the rear of the cutter head, comprising a stirring blade for stirring the excavated earth and sand stored in the chamber;
The gravel crushing cutter is supported so as to protrude from the stirring blade.
前記礫破砕用カッタは、
前記カッタヘッドの回転に伴って、前記礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫に対して転がり接触するディスクカッタである
ことを特徴とするトンネル掘削機。 The tunnel excavator according to any one of claims 5 to 7,
The gravel crushing cutter is:
A tunnel excavator characterized by being a disk cutter that is in rolling contact with the gravel surrounded by the gravel slip prevention rod as the cutter head rotates.
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