JP6600478B2

JP6600478B2 - Tunnel excavator

Info

Publication number: JP6600478B2
Application number: JP2015080561A
Authority: JP
Inventors: 実保苅; 睦夫水野; 雅彦杉山; 茂田中
Original assignee: Ｊｉｍテクノロジー株式会社
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-04-10
Also published as: JP2016199912A

Description

本発明は、掘削機を構成する主要構成部材を回収して再利用可能としたトンネル掘削機に関する。 The present invention relates to a tunnel excavator that can collect and reuse main constituent members constituting an excavator.

一般に、トンネル掘削機においては、掘削が完了すると、解体された後、一部分が回収される一方、その残りの部分が、トンネルの一部として、地中に埋設される。例えば、トンネル掘削機を構成する構成部材の中でも、カッタヘッド、カッタヘッド駆動装置、シールドジャッキ、エレクタ装置等の高価な主要構成部材が、掘削機本体から回収されて、再利用される一方、残りの掘削機本体が、トンネル構造体の一部として、既設のセグメントに連結された状態で、埋設されることになる。このように、再利用できる構成部材が多くなれば、掘削機の製造コストやトンネル施工費用の削減を図ることができる。 Generally, in a tunnel excavator, when excavation is completed, after being dismantled, a part is collected, while the remaining part is buried in the ground as a part of the tunnel. For example, among the components constituting the tunnel excavator, expensive main components such as a cutter head, a cutter head driving device, a shield jack, and an erector device are recovered from the excavator body and reused, while remaining The excavator body is embedded as a part of the tunnel structure in a state of being connected to the existing segment. Thus, if the number of components that can be reused increases, the manufacturing cost of the excavator and the tunnel construction cost can be reduced.

また、トンネル掘削機を解体し、その主要構成部材を回収する際には、狭い空間内においての作業となるだけでなく、周辺地盤が、自立しない軟弱地盤等となる場合には、切羽の崩落を考慮しながら、それらの解体回収作業を効率的に行う必要がある。 Also, when dismantling the tunnel excavator and recovering its main components, not only is the work in a narrow space, but the surrounding ground becomes soft ground that does not stand on its own, etc. Therefore, it is necessary to efficiently perform the dismantling and recovery work.

そこで、近年、切羽の崩落を防止しつつ、カッタヘッドをトンネル後方に向けて引き抜き可能としたトンネル掘削機が、種々提供されている。そして、このような従来のトンネル掘削機としては、例えば、特許文献１，２に開示されている。 Therefore, in recent years, various tunnel excavating machines have been provided in which the cutter head can be pulled out toward the rear of the tunnel while preventing the face from collapsing. Such conventional tunnel excavators are disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2.

特開平４−２７７２９２号公報JP-A-4-277292 特開２０００−１４５３７７号公報JP 2000-145377 A

ここで、上記従来のトンネル掘削機においては、カッタヘッドの後方に、２枚の隔壁を前後に並べた構成を採用しており、カッタヘッドを後側隔壁に支持させると共に、カッタヘッドと前側隔壁との間で、掘削土砂を蓄えるためのチャンバを形成するようにしている。このとき、前側隔壁に、カッタヘッドが通過可能となる開口部を形成すると共に、その開口部を開閉するゲートを備えるようにしている。そして、カッタヘッドを引き抜く場合には、当該カッタヘッドを前側隔壁の開口部内に通過させた後、その開口部をゲートによって閉鎖することにより、切羽側から掘削機本体への土砂の侵入を防止して、掘削機本体内における作業性の向上を図るようにしている。 Here, the conventional tunnel excavator adopts a configuration in which two partition walls are arranged at the front and rear of the cutter head, and the cutter head and the front partition wall are supported by the rear partition wall. And a chamber for storing excavated earth and sand. At this time, an opening through which the cutter head can pass is formed in the front partition, and a gate for opening and closing the opening is provided. And when pulling out the cutter head, the cutter head is passed through the opening of the front partition wall, and then the opening is closed by a gate to prevent the intrusion of earth and sand from the face side to the excavator body. Thus, workability in the excavator body is improved.

しかしながら、上記従来のトンネル掘削機においては、チャンバ内から掘削土砂を排出するためのスクリューコンベヤを、引き抜き対象（回収対象）とはしていない。このスクリューコンベヤには、それを回転駆動させるためのモータ等が一体的に組み込まれており、このようなスクリューコンベヤも、非常に高価なものであって、回収して再利用を図るべきものであると考えられる。 However, in the conventional tunnel excavator, the screw conveyor for discharging excavated sediment from the chamber is not a drawing target (recovery target). This screw conveyor is integrated with a motor for rotating it, and such a screw conveyor is also very expensive and should be recovered and reused. It is believed that there is.

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、切羽前方の地盤改良を行うことなく、掘削機の主要構成部材を容易に回収して再利用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。 Accordingly, the present invention solves the above-described problems, and provides a tunnel excavator that can easily recover and reuse main components of the excavator without improving the ground in front of the face. With the goal.

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、
筒状をなす外筒と、
前記外筒の前端部内に設けられると共に、カッタスポークのトンネル後方に配置される前側隔壁と、
前記外筒内に配置され、トンネル前後方向に移動可能に支持される可動内筒と、
前記可動内筒の前端部内に設けられると共に、前記前側隔壁のトンネル後方に配置され、前記カッタスポークを回転可能に支持する後側隔壁と、
前記後側隔壁に回転可能に支持されると共に、前記カッタスポークを支持し、開口部をトンネル前後方向に貫通するカッタ回転軸と、
前記外筒の前端部において、前記カッタ回転軸を通過する一直線状に配置されており、径方向外側端部が径方向内側端部を回転中心としてトンネル前方に向けて回動することを可能とし、カッタが装着された、２本の前記カッタスポークと、
前記前側隔壁に形成され、径方向外側端部が径方向内側端部を回転中心としてトンネル前方に向けて回動した２本の前記カッタスポークが、トンネル前後方向に通過可能となる前記開口部と、
前記カッタスポークと前記前側隔壁との間に形成され、前記カッタの掘削に伴って発生した掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記後側隔壁に支持されると共に、前端部が前記開口部をトンネル前後方向に貫通して前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記外筒のトンネル後方に向けて排出する排土手段と、
前記前側隔壁に設けられ、前記開口部を開閉するゲートとを備える
ことを特徴とする。 The tunnel excavator according to the first invention for solving the above-described problems is
A cylindrical outer cylinder ,
A front partition that is provided in the front end portion of the outer cylinder, and is disposed behind the tunnel of the katspoke,
A movable inner cylinder disposed within the outer cylinder and supported so as to be movable in the longitudinal direction of the tunnel;
A rear partition wall provided in a front end portion of the movable inner cylinder, disposed behind the tunnel of the front partition wall, and rotatably supporting the cutter pork;
A cutter rotating shaft that is rotatably supported by the rear partition wall, supports the cutter pork, and penetrates the opening in the longitudinal direction of the tunnel,
It is arranged in a straight line passing through the cutter rotating shaft at the front end of the outer cylinder, and the radially outer end can be rotated toward the front of the tunnel with the radially inner end as a rotation center. , Two of the above-mentioned cutspokes fitted with a cutter,
Is formed on the front bulkhead, two of the cutter spokes radially outer end is pivoted toward the tunnel front as a rotation around the radially inner end, said opening can pass through the tunnel longitudinal direction ,
A chamber that is formed between the cutter pork and the front bulkhead and stores excavated earth and sand generated by excavation of the cutter;
While being supported by the rear partition wall, the front end portion is disposed in the chamber through the opening in the longitudinal direction of the tunnel, and the excavated sediment stored in the chamber is directed toward the rear of the tunnel of the outer cylinder. Soil removal means to discharge,
And a gate provided on the front partition for opening and closing the opening.

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、
前記開口部をトンネル前後方向に通過可能となるように前記カッタ回転軸に支持され、前記カッタスポークの径方向外側端部をトンネル前方に向けて回動させる傾動手段を備える
ことを特徴とする。 The tunnel excavator according to the second invention for solving the above-mentioned problems is
It is supported by the cutter rotation shaft so as to be able to pass through the opening in the longitudinal direction of the tunnel, and is provided with tilting means for rotating the radially outer end of the cutter pork toward the front of the tunnel.

従って、本発明に係るトンネル掘削機によれば、外筒の前側隔壁に、開口部及び当該開口部を開閉するゲートを備える一方、可動内筒の後側隔壁に、カッタスポーク及び排土手段を支持することにより、可動内筒をトンネル後方に向けて移動させて、カッタスポーク及び排土手段を、開口部内にトンネル後方に向けて通過させた後、その開口部をゲートによって閉鎖することができる。これにより、切羽前方の地盤改良を行うことなく、掘削機の主要構成部材を容易に回収して再利用することができる。 Therefore, according to the tunnel excavator according to the present invention, the front partition of the outer cylinder is provided with the opening and the gate for opening and closing the opening, while the cutter pork and the earth removing means are provided on the rear partition of the movable inner cylinder. By supporting, the movable inner cylinder can be moved toward the rear of the tunnel, and the cutter pork and the earth discharging means can be passed through the opening toward the rear of the tunnel, and then the opening can be closed by the gate. . Thereby, the main components of the excavator can be easily recovered and reused without improving the ground in front of the face.

本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a tunnel excavator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の正面図である。1 is a front view of a tunnel excavator according to an embodiment of the present invention. 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG. 図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。It is BB arrow sectional drawing of FIG. 本発明の一実施例に係るトンネル掘削機を用いて掘削する際の動作手順を示した動作説明図であって、掘進直前の様子を示した縦断面図である。It is operation | movement explanatory drawing which showed the operation | movement procedure at the time of excavating using the tunnel excavator which concerns on one Example of this invention, Comprising: It is the longitudinal cross-sectional view which showed the mode just before excavation. 図５に続く動作説明図であって、掘進完了直後の様子を示した縦断面図である。It is operation | movement explanatory drawing following FIG. 5, Comprising: It is the longitudinal cross-sectional view which showed the mode immediately after completion of excavation. 図６に続く動作説明図であって、掘削機の主要構成部材を引き抜く様子を示した縦断面図である。It is operation | movement explanatory drawing following FIG. 6, Comprising: It is the longitudinal cross-sectional view which showed a mode that the main structural member of an excavator was pulled out.

以下、本発明に係るトンネル掘削機について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態においては、本発明に係るトンネル掘削機を、避難坑や機材坑となるトンネルを掘削するためのシールド掘削機に適用した場合について説明する。 Hereinafter, a tunnel excavator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment described below, a case will be described in which the tunnel excavator according to the present invention is applied to a shield excavator for excavating a tunnel serving as an evacuation mine or an equipment mine.

先ず、図１に示したシールド掘削機１は、例えば、円形断面の本線トンネルを施工するための本線用シールド掘削機（トンネル掘削機）内に収納可能となっており、その本線用シールド掘削機によって構築された本線コンクリートＣからその幅方向外側に向けて突出するトンネルＴを掘削するものとなっている。 First, the shield excavator 1 shown in FIG. 1 can be accommodated in, for example, a main line shield excavator (tunnel excavator) for constructing a main tunnel with a circular cross section. The tunnel T which protrudes toward the width direction outer side from the main line concrete C constructed | assembled by this is excavated.

なお、シールド掘削機１によって掘削されたトンネルＴは、その断面が馬蹄形をなしており、例えば、本線トンネルの利用者が避難時に使用する避難坑や、本線トンネル内で使用する電力の供給源となる電気設備等を設置するための機材坑として、使用されるものとなっている。また、円形断面の本線コンクリートＣは、例えば、本線用シールド掘削機の機体内に設置されたエレクタ装置を用いて、コンクリート製セグメントをリング状に組み付けることによって構築されたものとなっている。 The tunnel T excavated by the shield excavator 1 has a horseshoe shape in cross section. For example, an evacuation pit used by a user of a main tunnel at the time of evacuation, a power supply source used in the main tunnel, It is to be used as an equipment mine for installing electrical equipment. Moreover, the main line concrete C of a circular cross section is constructed by assembling concrete segments in a ring shape using, for example, an erector apparatus installed in the body of a main line shield excavator.

そこで、図１乃至図４に示すように、シールド掘削機１には、筒状をなす外筒１１が設けられており、この外筒１１の内側には、筒状をなす可動内筒１３がトンネル前後方向に移動可能に支持されている。また、外筒１１の前端部内には、前側隔壁１２設けられる一方、可動内筒１３の前端部内には、後側隔壁１４が設けられている。即ち、前側隔壁１２及び後側隔壁１４は、トンネル前後方向に並設されており、前側隔壁１２は、後側隔壁１４よりもトンネル前方側に配置されている。 Therefore, as shown in FIGS. 1 to 4, the shield excavator 1 is provided with a cylindrical outer cylinder 11, and inside the outer cylinder 11, a cylindrical movable inner cylinder 13 is provided. It is supported so that it can move in the longitudinal direction of the tunnel. A front partition 12 is provided in the front end of the outer cylinder 11, while a rear partition 14 is provided in the front end of the movable inner cylinder 13. That is, the front partition 12 and the rear partition 14 are juxtaposed in the tunnel front-rear direction, and the front partition 12 is disposed on the tunnel front side with respect to the rear partition 14.

そして、前側隔壁１２には、開口部１２ａがトンネル前後方向に貫通するように形成されており、この開口部１２ａは、長辺が上下方向に延在するような矩形をなしている。これに対して、前側隔壁１２の後面には、左右一対のゲート２１が、トンネル幅方向にスライド可能に支持されている。更に、ゲート２１のトンネル幅方向左右両側には、左右二対のゲート開閉用ジャッキ２２が上下２段に亘って設けられており、これらのゲート開閉用ジャッキ２２における駆動ロッドの先端は、各ゲート２１に連結されている。 An opening 12a is formed in the front partition 12 so as to penetrate in the longitudinal direction of the tunnel, and the opening 12a has a rectangular shape with long sides extending in the vertical direction. On the other hand, a pair of left and right gates 21 are supported on the rear surface of the front partition 12 so as to be slidable in the tunnel width direction. Further, two pairs of left and right gate opening / closing jacks 22 are provided on the left and right sides of the gate 21 in the tunnel width direction so as to extend vertically, and the tip of the drive rod in these gate opening / closing jacks 22 is connected to each gate. 21 is connected.

従って、ゲート開閉用ジャッキ２２の駆動ロッドを伸長させることにより、左右一対のゲート２１を、トンネル幅方向内側に向けて互いに接近するように、スライドさせることができる。これにより、開口部１２ａをゲート２１によって閉鎖することができる。一方、ゲート開閉用ジャッキ２２の駆動ロッドを短縮させることにより、左右一対のゲート２１を、トンネル幅方向外側に向けて互いに離間するように、スライドさせることができる。これにより、開口部１２ａをゲート２１によって開放することができる。 Accordingly, by extending the drive rod of the gate opening / closing jack 22, the pair of left and right gates 21 can be slid toward each other toward the inner side in the tunnel width direction. As a result, the opening 12 a can be closed by the gate 21. On the other hand, by shortening the drive rod of the gate opening / closing jack 22, the pair of left and right gates 21 can be slid toward the outside in the tunnel width direction so as to be separated from each other. Thereby, the opening 12 a can be opened by the gate 21.

また、外筒１１の前端部には、カッタヘッド１５が回転可能に支持されている。そして、カッタヘッド１５と前側隔壁１２との間には、チャンバ１６が区画形成されている。このチャンバ１６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１６内には、カッタヘッド１５の地盤掘削に伴って発生した掘削土砂が、取り込まれるようになっている。 A cutter head 15 is rotatably supported at the front end of the outer cylinder 11. A chamber 16 is defined between the cutter head 15 and the front partition 12. The chamber 16 is a space (chamber) for temporarily storing excavated earth and sand, and the excavated earth and sand generated by the ground excavation of the cutter head 15 is taken into the chamber 16. ing.

これに対して、後側隔壁１４には、カッタ回転軸１７が回転可能に貫通支持されており、このカッタ回転軸１７の前端部は、カッタヘッド１５の中心部に連結されている。このとき、カッタ回転軸１７は、前側隔壁１２の開口部１２ａ及びチャンバ１６をトンネル前後方向に貫通した状態で、カッタヘッド１５と連結している。 On the other hand, a cutter rotating shaft 17 is rotatably supported through the rear partition wall 14, and a front end portion of the cutter rotating shaft 17 is connected to a center portion of the cutter head 15. At this time, the cutter rotating shaft 17 is connected to the cutter head 15 while passing through the opening 12a of the front partition 12 and the chamber 16 in the longitudinal direction of the tunnel.

更に、カッタ回転軸１７の外周部には、リング状をなすリングギヤ１７ａが嵌装されている。そして、カッタ回転軸１７の周囲には、複数のカッタ旋回用モータ１８が設けられており、これらのカッタ旋回用モータ１８は、後側隔壁１４に支持されている。このとき、カッタ旋回用モータ１８のモータ軸には、駆動ギヤ１８ａが設けられており、各駆動ギヤ１８ａは、リングギヤ１７ａと噛み合っている。従って、カッタ旋回用モータ１８を駆動させることにより、駆動ギヤ１７ａの回転を、リングギヤ１７ａを介して、カッタ回転軸１７に伝達させることができる。これにより、カッタヘッド１５を回転させることができる。 Further, a ring gear 17 a having a ring shape is fitted on the outer peripheral portion of the cutter rotating shaft 17. A plurality of cutter turning motors 18 are provided around the cutter rotating shaft 17, and these cutter turning motors 18 are supported by the rear partition wall 14. At this time, a drive gear 18a is provided on the motor shaft of the cutter turning motor 18, and each drive gear 18a meshes with the ring gear 17a. Accordingly, by driving the cutter turning motor 18, the rotation of the drive gear 17a can be transmitted to the cutter rotating shaft 17 via the ring gear 17a. Thereby, the cutter head 15 can be rotated.

また、後側隔壁１４には、スクリューコンベヤ（排土手段）１９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、貫通支持されている。このスクリューコンベヤ１９は、カッタ回転軸１７の下方に配置されており、その前端開口部は、前側隔壁１２の開口部１２をトンネル前後方向に貫通して、チャンバ１６内に挿入されている。従って、スクリューコンベヤ１９を回転駆動させることにより、チャンバ１６内に蓄えられた掘削土砂を、外筒１１のトンネル後方に向けて排出することができる。 Further, a screw conveyor (soil discharging means) 19 is supported by the rear partition wall 14 so as to incline upward as it goes from the front end to the rear end. The screw conveyor 19 is disposed below the cutter rotating shaft 17, and a front end opening thereof is inserted into the chamber 16 through the opening 12 of the front partition 12 in the longitudinal direction of the tunnel. Therefore, by rotating the screw conveyor 19, the excavated earth and sand accumulated in the chamber 16 can be discharged toward the rear of the outer cylinder 11 in the tunnel.

次に、カッタヘッド１５の構成について、図１乃至図４を用いて説明する。 Next, the configuration of the cutter head 15 will be described with reference to FIGS.

図１乃至図４に示すように、カッタヘッド１５の中心部には、矩形状をなすカッタ中心部材３１が設けられている。このカッタ中心部材３１には、カッタ回転軸１７の前端部が嵌入されている。 As shown in FIGS. 1 to 4, a cutter center member 31 having a rectangular shape is provided at the center of the cutter head 15. The front end portion of the cutter rotating shaft 17 is fitted into the cutter center member 31.

また、カッタ中心部材３１の外端部には、２本のカッタスポーク３２が、カッタ回転軸１７の径方向（カッタヘッド１５の径方向）に延在するように支持されている。つまり、２本のカッタスポーク３２は、カッタ回転軸１７を通過するような、一直線状に配置されており、それぞれの径方向内側端部（基端部）が、支持軸３３を介して、カッタ中心部材３１に回転可能に支持されている。 Further, two cutter spokes 32 are supported on the outer end portion of the cutter center member 31 so as to extend in the radial direction of the cutter rotating shaft 17 (the radial direction of the cutter head 15). That is, the two cutter spokes 32 are arranged in a straight line so as to pass through the cutter rotating shaft 17, and the radially inner end portions (base end portions) of the two cutter porks 32 pass through the support shaft 33. The center member 31 is rotatably supported.

なお、カッタスポーク３２の幅は、開口部１２ａの開口幅よりも狭くなっている。更に、一直線状に配置された２本のカッタスポーク３２の連結長さ（径方向長さ）は、開口部１２ａの開口長さ（長手方向長さ）よりも長くなっている。 In addition, the width | variety of the cutter pork 32 is narrower than the opening width of the opening part 12a. Furthermore, the connection length (diameter direction length) of the two cutter spokes 32 arranged in a straight line is longer than the opening length (length in the longitudinal direction) of the opening 12a.

そして、カッタスポーク３２の前面には、多数の先行ビット３４が着脱可能に装着されており、カッタスポーク３２の長手方向左右両縁部には、多数のカッタビット３５が着脱可能に装着されている。更に、カッタスポーク３２の径方向外側端部（先端部）内には、コピーカッタ３６が収納されており、このコピーカッタ３６は、その径方向外側端面に対して、出没可能に支持されている。 A number of leading bits 34 are detachably mounted on the front surface of the cutter pork 32, and a number of cutter bits 35 are detachably mounted on the left and right edges of the cutter pork 32 in the longitudinal direction. . Further, a copy cutter 36 is accommodated in the radially outer end portion (tip portion) of the cutter pork 32, and the copy cutter 36 is supported so as to be able to protrude and retract with respect to the radially outer end surface. .

従って、カッタスポーク３２を、カッタ回転軸１７を中心として、回転させることにより、先行ビット３４及びカッタビット３５によって、前方の地盤に切羽を掘削することができる。このとき、カッタスポーク３２の回転時において、コピーカッタ３６の突出量を制御することにより、馬蹄形断面となるトンネルＴを掘削することができる。 Accordingly, by rotating the cutter pork 32 around the cutter rotation shaft 17, the leading face 34 and the cutter bit 35 can excavate the face on the front ground. At this time, the tunnel T having a horseshoe-shaped cross section can be excavated by controlling the protruding amount of the copy cutter 36 when the cutter pork 32 rotates.

ここで、支持軸３３は、カッタ中心部材３１の外端部とカッタスポーク３２の径方向内側端部との間において、最もトンネル前方側に配置されている。これにより、カッタスポーク３２は、前傾が許容されると共に、後傾が規制されている。 Here, the support shaft 33 is disposed on the most forward side of the tunnel between the outer end portion of the cutter center member 31 and the radially inner end portion of the cutter spoke 32. As a result, the cutter pork 32 is allowed to tilt forward and the rear tilt is restricted.

具体的に、カッタスポーク３２の径方向外側端部は、径方向内側端部の支持軸３３を回転中心として、トンネル前後方向に回動するものの、径方向内側端部よりもトンネル前方側への回転が許容される一方、径方向内側端部よりもトンネル後方への回動が規制されている。即ち、カッタスポーク３２の傾動方向は、切羽からトンネル後方に向けて発生する土水圧及び掘削反力の発生方向と反対方向となっている。 Specifically, the radially outer end portion of the cutter pork 32 rotates in the longitudinal direction of the tunnel with the support shaft 33 of the radially inner end portion as the center of rotation, but is more toward the tunnel front side than the radially inner end portion. While rotation is allowed, rotation to the rear of the tunnel is restricted from the radially inner end. That is, the tilting direction of the cutter pork 32 is opposite to the direction in which the soil water pressure and the excavation reaction force generated from the face toward the rear of the tunnel are generated.

また、カッタ中心部材３１の後部には、ジャッキ支持部材３７が固定されており、このジャッキ支持部材３７の中央部には、カッタ回転軸１７が嵌入されている。そして、ジャッキ支持部材３７は、カッタ回転軸１７の径方向に延在すると共に、カッタスポーク３２の後面とトンネル前後方向において対向している。 Further, a jack support member 37 is fixed to the rear portion of the cutter center member 31, and the cutter rotating shaft 17 is fitted into the center portion of the jack support member 37. The jack support member 37 extends in the radial direction of the cutter rotating shaft 17 and faces the rear surface of the cutter spoke 32 in the tunnel front-rear direction.

更に、ジャッキ支持部材３７の内部には、２つのスポーク傾動用ジャッキ（傾動手段）３８が収納されており、各スポーク傾動用ジャッキ３８における駆動ロッドの先端は、カッタスポーク３２の後部にそれぞれ連結されている。つまり、スポーク傾動用ジャッキ３８は、カッタスポーク３２のそれぞれとトンネル前後方向において対向すると共に、当該カッタスポーク３２と共に、カッタ回転軸１７周りに回転する。 Further, two spoke tilting jacks (tilting means) 38 are accommodated in the jack support member 37, and the tip of the drive rod in each spoke tilting jack 38 is connected to the rear portion of the cutter spoke 32. ing. That is, the spoke tilting jack 38 opposes each of the cutter spokes 32 in the tunnel front-rear direction, and rotates around the cutter rotation axis 17 together with the cutter spoke 32.

従って、スポーク傾動用ジャッキ３８の駆動ロッドを伸長させることにより、カッタスポーク３２を、径方向外側端部が最も径方向外側に位置した起立状態から、径方向外側端部が最も径方向内側に位置した前傾状態（折り畳み状態）に、移行させることができる。一方、スポーク傾動用ジャッキ３８の駆動ロッドを短縮させることにより、前傾状態から起立状態に移行させることができる。 Accordingly, by extending the drive rod of the spoke tilting jack 38, the cutter spoke 32 is moved from the standing state in which the radially outer end is located on the most radially outer side, and the radially outer end is located on the most radially inner side. It is possible to shift to the forward tilted state (folded state). On the other hand, by shortening the drive rod of the spoke tilting jack 38, the forward tilt state can be shifted to the standing state.

そして、カッタスポーク３２が前傾状態になると、その径方向外側端部は、前側隔壁１２の開口部１２ａにおける外側開口縁よりも、径方向内側に配置されることになる。つまり、カッタスポーク３２は、トンネル掘削時において、起立状態となる一方、後述する引き抜き時において、前傾状態となっており、このように前傾状態になることにより、前側隔壁１２の開口部１２ａ内をトンネル前後方向に通過可能となる。 Then, when the cutter pork 32 is tilted forward, its radially outer end is disposed radially inward from the outer opening edge of the opening 12a of the front partition 12. That is, the cutter pork 32 is in an upright state during tunnel excavation, and is in a forward inclined state in pulling out, which will be described later, and thus in the forward inclined state, the opening 12a of the front partition 12 is formed. It is possible to pass through the tunnel in the longitudinal direction of the tunnel.

なお、図１及び図５に示すように、シールド掘削機１においては、これを前進させるための推進手段として、推進ジャッキ４１、推進管４２、及び、押し管４３を使用する。推進ジャッキ４１は、本線コンクリートＣの内周面に固定されるものであって、外筒１１に推進力を与えるものとなっている。また、推進管４２は、推進ジャッキ４１における駆動ロッドの先端に装着されており、押し管４３を押圧可能となっている。このとき、推進管４２及び押し管４３は、外筒１１の外形形状と一致した外形形状を有する既成管（コンクリート管や鋼管）となっている。 As shown in FIGS. 1 and 5, in the shield excavator 1, a propulsion jack 41, a propulsion pipe 42, and a push pipe 43 are used as propulsion means for moving the shield excavator 1 forward. The propulsion jack 41 is fixed to the inner peripheral surface of the main line concrete C, and imparts propulsive force to the outer cylinder 11. The propulsion tube 42 is attached to the tip of the drive rod in the propulsion jack 41 so that the push tube 43 can be pressed. At this time, the propulsion pipe 42 and the push pipe 43 are pre-formed pipes (concrete pipes or steel pipes) having an outer shape that matches the outer shape of the outer cylinder 11.

よって、シールド掘削機１を掘進させる場合には、推進ジャッキ４１の駆動ロッドを伸長させて、推進管４２の前端面と外筒１１の後端面との間に隙間を形成させた後、その隙間内に押し管４３を挿入した状態で、推進ジャッキ４１の駆動ロッドを短縮させる。これにより、外筒１１を、挿入した押し管４３の幅の分だけ、前進することになる。そして、上述した動作を繰り返し行うことにより、シールド掘削機１を、順次挿入した押し管４３の幅の分ずつ、掘進させることができる。 Therefore, when the shield excavator 1 is excavated, the drive rod of the propulsion jack 41 is extended to form a gap between the front end surface of the propulsion pipe 42 and the rear end surface of the outer cylinder 11, and then the gap With the push tube 43 inserted therein, the drive rod of the propulsion jack 41 is shortened. As a result, the outer cylinder 11 is moved forward by the width of the inserted push tube 43. Then, by repeatedly performing the above-described operation, the shield excavator 1 can be excavated by the width of the push tube 43 inserted sequentially.

次に、シールド掘削機１の動作について、図５乃至図７を用いて説明する。 Next, operation | movement of the shield excavator 1 is demonstrated using FIG. 5 thru | or FIG.

先ず、図５に示すように、本線コンクリートＣ内における上部及び下部に、エントランス部材５１及び発進架台５２を設置した後、これらのエントランス部材５１と発進架台５２と間に、シールド掘削機１を構成する構成部材を順次組み込んで、当該シールド掘削機１を組み立てる。続いて、推進ジャッキ４１を、ジャッキ固定部材５３を介して、エントランス部材５１に固定した後、その推進ジャッキ４１の駆動ロッドに、推進管４２を取り付ける。 First, as shown in FIG. 5, after installing the entrance member 51 and the starting stand 52 in the upper part and the lower part in the main line concrete C, the shield excavator 1 is comprised between these entrance members 51 and the starting stand 52. The shield excavator 1 is assembled by sequentially incorporating the components to be performed. Subsequently, after the propulsion jack 41 is fixed to the entrance member 51 via the jack fixing member 53, the propulsion pipe 42 is attached to the drive rod of the propulsion jack 41.

次いで、推進ジャッキ４１の駆動ロッドを伸長させて、外筒１１の後端面と推進管４２の前端面との間に、隙間を形成した後、その隙間内に、１段目の押し管４３を挿入する。 Next, the drive rod of the propulsion jack 41 is extended to form a gap between the rear end surface of the outer cylinder 11 and the front end surface of the propulsion tube 42, and then the first-stage push tube 43 is inserted into the gap. insert.

そして、外筒１１と推進管４２との間に押し管４３を介在させた状態で、推進ジャッキ４１を徐々に短縮させて、１段目の押し管４２を推進管４２によってトンネル前方に向けて押圧しながら、カッタ旋回用モータ１８を駆動させて、カッタヘッド１５を回転させると共に、スクリューコンベヤ１９を回転駆動させる。 Then, with the push tube 43 interposed between the outer cylinder 11 and the propulsion tube 42, the propulsion jack 41 is gradually shortened so that the first-stage push tube 42 is directed forward of the tunnel by the propulsion tube 42. While pressing, the cutter turning motor 18 is driven to rotate the cutter head 15 and to rotate the screw conveyor 19.

これにより、外筒１１に対して、推進ジャッキ４１による駆動ロッドの引き込み力（推進管４２による押圧力）が推進力として作用するため、当該外筒１１が発進架台５２上を前進すると共に、回転するカッタスポーク３２に装着された先行ビット３４、カッタビット３５、及び、コピーカッタ３６が、前方の地盤に切羽を掘削する。 As a result, the pulling force of the drive rod by the propulsion jack 41 (the pressing force by the propulsion pipe 42) acts as the propulsive force on the outer cylinder 11, so that the outer cylinder 11 moves forward on the start stand 52 and rotates. The leading bit 34, the cutter bit 35, and the copy cutter 36 attached to the cutter pork 32 excavate the face on the front ground.

また、地盤掘削によって発生した掘削土砂は、チャンバ１６内に充填されることになり、このチャンバ１６は、その充填された掘削土砂によって、所定の内圧に維持される。その後、チャンバ１６内に充填された掘削土砂は、スクリューコンベヤ１９の回転駆動によって、トンネル後方に向けて排出される。 Further, the excavated earth and sand generated by the ground excavation is filled in the chamber 16, and the chamber 16 is maintained at a predetermined internal pressure by the filled excavated earth and sand. Thereafter, the excavated earth and sand filled in the chamber 16 is discharged toward the rear of the tunnel by the rotational drive of the screw conveyor 19.

つまり、掘削土砂をチャンバ１６内に充填させて、そのチャンバ１６の内圧を切羽からの土水圧に対抗させながら、当該チャンバ１６内から排土することにより、切羽の安定化を図りつつ、トンネルＴを掘進することができる。 In other words, the tunnel T is filled with excavated earth and sand and discharged from the chamber 16 while the internal pressure of the chamber 16 is opposed to the soil water pressure from the face, thereby stabilizing the face, and the tunnel T Can dig up.

次いで、シールド掘削機１が、１段目の押し管４３の幅の分だけ、掘進すると、推進ジャッキ４１の駆動ロッドを伸長させて、１段目の押し管４２の後端面と推進管４２の前端面との間に、隙間を形成した後、その隙間内に、２段目の押し管４３を挿入する。 Next, when the shield excavator 1 excavates by the width of the first-stage push tube 43, the drive rod of the propulsion jack 41 is extended, and the rear end face of the first-stage push tube 42 and the propulsion tube 42 are extended. After forming a gap between the front end surface, the second-stage push tube 43 is inserted into the gap.

そして、図６に示すように、上述したような、推進ジャッキ４１の伸長、押し管４３の挿入、及び、推進ジャッキ４１の短縮を、順次繰り返し行って、所定段数の押し管４３が挿入されると、シールド掘削機１によるトンネルＴの掘削が完了する。 Then, as shown in FIG. 6, the push jack 43 having a predetermined number of stages is inserted by repeatedly repeating the extension of the propulsion jack 41, the insertion of the push tube 43, and the shortening of the push jack 41 as described above. Then, excavation of the tunnel T by the shield excavator 1 is completed.

なお、上述したトンネル掘削時においては、土水圧及び掘削反力が切羽からトンネル後方に向けて発生することになり、それらの土水圧及び掘削反力は、カッタヘッド１５の前面に作用する。このとき、カッタスポーク３２の傾動方向は、トンネル前方に向かう方向となっているため、その傾動方向と土水圧及び掘削反力の発生方向とは、トンネル前後方向において逆向きとなっている。これにより、カッタスポーク３２は、トンネル前方に向けて倒れることは無く、起立状態が維持される。 In the tunnel excavation described above, soil water pressure and excavation reaction force are generated from the face toward the rear of the tunnel, and these soil water pressure and excavation reaction force act on the front surface of the cutter head 15. At this time, since the tilting direction of the cutter pork 32 is a direction toward the front of the tunnel, the tilting direction and the generation direction of the soil water pressure and the excavation reaction force are opposite to each other in the longitudinal direction of the tunnel. As a result, the cutter pork 32 does not fall toward the front of the tunnel, and the standing state is maintained.

次いで、図７に示すように、トンネルＴの掘削が完了すると、シールド掘削機１の主要構成部材を、トンネル後方に向けて引き抜くことになる。 Next, as shown in FIG. 7, when the excavation of the tunnel T is completed, the main constituent members of the shield excavator 1 are pulled out toward the rear of the tunnel.

具体的に、先ず、カッタヘッド１５を回転させて、そのカッタスポーク３２を、上下方向に延在するように配置させる。即ち、カッタスポーク３２の延在方向を、前側隔壁１２の開口部１２ａにおける開口長さ方向と一致させる。 Specifically, first, the cutter head 15 is rotated, and the cutter pork 32 is disposed so as to extend in the vertical direction. That is, the extending direction of the cutter pork 32 is made to coincide with the opening length direction in the opening 12 a of the front partition 12.

次いで、スポーク傾動用ジャッキ３８の駆動ロッドを徐々に伸長させて、カッタスポーク３８をトンネル前方に向けて折り畳みながら、可動内筒１３をトンネル後方に向けて移動させる。これにより、カッタ回転軸１７、前傾状態のカッタスポーク３８、スポーク傾動用ジャッキ３８、及び、スクリューコンベヤ１９が、前側隔壁１２の開口部１２ａ内をトンネル後方に向けて通過する。つまり、可動内筒１３、カッタヘッド１５、カッタ回転軸１７、カッタ旋回用モータ１８、及び、スクリューコンベヤ１９は、外筒１１からトンネル後方に向けて引き抜かれて回収され、例えば、次のトンネルＴを掘削する際に、再利用される。 Next, the drive rod of the spoke tilting jack 38 is gradually extended to move the movable inner cylinder 13 toward the rear of the tunnel while folding the cutter spoke 38 toward the front of the tunnel. As a result, the cutter rotating shaft 17, the forwardly tilted cutter pork 38, the spoke tilting jack 38, and the screw conveyor 19 pass through the opening 12 a of the front partition 12 toward the rear of the tunnel. That is, the movable inner cylinder 13, the cutter head 15, the cutter rotating shaft 17, the cutter turning motor 18, and the screw conveyor 19 are pulled out from the outer cylinder 11 toward the rear of the tunnel and collected, for example, the next tunnel T Will be reused when drilling.

そして、カッタスポーク３８及びスクリューコンベヤ１９が前側隔壁１２の開口部１２ａ内を通過し終えると、直ちに、ゲート開閉用ジャッキ２２の駆動ロッドを伸長させて、ゲート２１を閉鎖する。これにより、開口部１２ａがゲート２１によって閉鎖されるため、前側隔壁１２を境にして、切羽側と外筒１１内とが遮断される。よって、外筒１１内への土砂の侵入が防止される。 Then, as soon as the cutter pork 38 and the screw conveyor 19 have passed through the opening 12a of the front partition 12, the drive rod of the gate opening / closing jack 22 is extended to close the gate 21. Thereby, since the opening part 12a is closed by the gate 21, the face side and the inside of the outer cylinder 11 are interrupted | blocked on the front side partition 12 as a boundary. Therefore, intrusion of earth and sand into the outer cylinder 11 is prevented.

更に、ゲート２１を閉じた後、ゲート開閉用ジャッキ２２を取り外して回収すると共に、推進ジャッキ４１、推進管４２、押し管４３、エントランス部材５１、発進架台５２、及び、ジャッキ固定部材５３を取り外して回収する。取り外されたそれらも、再利用されることになる。 Further, after the gate 21 is closed, the gate opening / closing jack 22 is removed and collected, and the propulsion jack 41, the propulsion pipe 42, the push pipe 43, the entrance member 51, the start frame 52, and the jack fixing member 53 are removed. to recover. Those that have been removed will also be reused.

従って、本発明に係るシールド掘削機１によれば、外筒１１の前側隔壁１２に、開口部１２ａ及び当該開口部１２ａを開閉するゲート２１を備える一方、可動内筒１３の後側隔壁１４に、スクリューコンベヤ１９及びカッタスポーク３２を支持することにより、可動内筒１３をトンネル後方に向けて移動させて、スクリューコンベヤ１９及びカッタスポーク３２を、開口部１２ａ内にトンネル後方に向けて通過させた後、その開口部１２ａをゲート２１によって閉鎖することができる。 Therefore, according to the shield excavator 1 according to the present invention, the front partition 12 of the outer cylinder 11 includes the opening 12a and the gate 21 for opening and closing the opening 12a, while the rear partition 14 of the movable inner cylinder 13 is provided. By supporting the screw conveyor 19 and the cutter pork 32, the movable inner cylinder 13 is moved toward the rear of the tunnel, and the screw conveyor 19 and the cutter pork 32 are passed through the opening 12a toward the rear of the tunnel. Thereafter, the opening 12 a can be closed by the gate 21.

これにより、スクリューコンベヤ１９及びカッタスポーク３２を引き抜くための開口部１２ａを形成しても、その開口部１２ａをゲート２１によって閉鎖することにより、切羽側から外筒１１内への土砂の侵入を防止することができるため、切羽前方の地盤改良を行う必要が無くなる。また、可動内筒１３をトンネル後方に後退させるだけで、掘削機の主要構成部材となるスクリューコンベヤ１９及びカッタスポーク３２を容易に回収して再利用することができる。 As a result, even if the opening 12a for pulling out the screw conveyor 19 and the cutter pork 32 is formed, the opening 12a is closed by the gate 21 to prevent intrusion of earth and sand from the face side into the outer cylinder 11. This eliminates the need for ground improvement in front of the face. Moreover, the screw conveyor 19 and the cutter pork 32, which are the main components of the excavator, can be easily recovered and reused simply by retracting the movable inner cylinder 13 to the rear of the tunnel.

また、カッタスポーク３２をトンネル前方に向けて傾動可能に支持することにより、カッタスポーク３２の回転半径が前側隔壁１２の外形よりも大きくなっても、そのカッタスポーク３２を、前側隔壁１２の開口部１２ａ内に通過させることができる。 Further, by supporting the cutter pork 32 so as to be tiltable toward the front of the tunnel, even if the radius of rotation of the cutter pork 32 becomes larger than the outer shape of the front partition wall 12, the cutter pork 32 can be used as an opening portion of the front partition wall 12. 12a can be passed through.

更に、カッタスポーク３２を傾動させるためのスポーク傾動用ジャッキ３７を、開口部１２ａ内にトンネル後方に向けて通過させることができるので、スポーク傾動用ジャッキ３７についても、容易に回収して再利用することができる。 Further, since the spoke tilting jack 37 for tilting the cutter pork 32 can be passed through the opening 12a toward the rear of the tunnel, the spoke tilting jack 37 can be easily recovered and reused. be able to.

本発明に係るトンネル掘削機は、主要構成部材を回収して再利用することができるため、トンネル施工費用の削減対策に、極めて有益に利用することができる。 Since the tunnel excavator according to the present invention can recover and reuse the main components, it can be used extremely beneficially for measures for reducing tunnel construction costs.

１シールド掘削機
１１外筒
１２前側隔壁
１２ａ開口部
１３可動内筒
１４後側隔壁
１５カッタヘッド
１６チャンバ
１７カッタ回転軸
１８カッタ旋回用モータ
１９スクリューコンベヤ
２１ゲート
２２ゲート開閉用ジャッキ
３２カッタスポーク
３３支持軸
３８スポーク傾動用ジャッキ
４１推進ジャッキ
Ｃ本線コンクリート
Ｔトンネル 1 shield excavator 11 outer cylinder 12 front partition 12a opening 13 movable inner cylinder 14 rear partition 15 cutter head 16 chamber 17 cutter rotating shaft 18 cutter turning motor 19 screw conveyor 21 gate 22 gate opening / closing jack 32 cutter pork 33 support Shaft 38 Spoke tilt jack 41 Propulsion jack C Main line concrete T Tunnel

Claims

筒状をなす外筒と、
前記外筒の前端部内に設けられると共に、カッタスポークのトンネル後方に配置される前側隔壁と、
前記外筒内に配置され、トンネル前後方向に移動可能に支持される可動内筒と、
前記可動内筒の前端部内に設けられると共に、前記前側隔壁のトンネル後方に配置され、前記カッタスポークを回転可能に支持する後側隔壁と、
前記後側隔壁に回転可能に支持されると共に、前記カッタスポークを支持し、開口部をトンネル前後方向に貫通するカッタ回転軸と、
前記外筒の前端部において、前記カッタ回転軸を通過する一直線状に配置されており、径方向外側端部が径方向内側端部を回転中心としてトンネル前方に向けて回動することを可能とし、カッタが装着された、２本の前記カッタスポークと、
前記前側隔壁に形成され、径方向外側端部が径方向内側端部を回転中心としてトンネル前方に向けて回動した２本の前記カッタスポークが、トンネル前後方向に通過可能となる前記開口部と、
前記カッタスポークと前記前側隔壁との間に形成され、前記カッタの掘削に伴って発生した掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記後側隔壁に支持されると共に、前端部が前記開口部をトンネル前後方向に貫通して前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記外筒のトンネル後方に向けて排出する排土手段と、
前記前側隔壁に設けられ、前記開口部を開閉するゲートとを備える
ことを特徴とするトンネル掘削機。 A cylindrical outer cylinder ,
A front partition that is provided in the front end portion of the outer cylinder, and is disposed behind the tunnel of the katspoke,
A movable inner cylinder disposed within the outer cylinder and supported so as to be movable in the longitudinal direction of the tunnel;
A rear partition wall provided in a front end portion of the movable inner cylinder, disposed behind the tunnel of the front partition wall, and rotatably supporting the cutter pork;
A cutter rotating shaft that is rotatably supported by the rear partition wall, supports the cutter pork, and penetrates the opening in the longitudinal direction of the tunnel,
It is arranged in a straight line passing through the cutter rotating shaft at the front end of the outer cylinder, and the radially outer end can be rotated toward the front of the tunnel with the radially inner end as a rotation center. , Two of the above-mentioned cutspokes fitted with a cutter,
Is formed on the front bulkhead, two of the cutter spokes radially outer end is pivoted toward the tunnel front as a rotation around the radially inner end, said opening can pass through the tunnel longitudinal direction ,
A chamber that is formed between the cutter pork and the front bulkhead and stores excavated earth and sand generated by excavation of the cutter;
While being supported by the rear partition wall, the front end portion is disposed in the chamber through the opening in the longitudinal direction of the tunnel, and the excavated sediment stored in the chamber is directed toward the rear of the tunnel of the outer cylinder. Soil removal means to discharge,
A tunnel excavator, comprising: a gate provided on the front partition and opening and closing the opening.

請求項１に記載のトンネル掘削機において、
前記開口部をトンネル前後方向に通過可能となるように前記カッタ回転軸に支持され、前記カッタスポークの径方向外側端部をトンネル前方に向けて回動させる傾動手段を備える
ことを特徴とするトンネル掘削機。 The tunnel excavator according to claim 1 ,
A tunnel comprising tilting means that is supported by the cutter rotation shaft so as to be able to pass through the opening in the longitudinal direction of the tunnel, and that rotates the radially outer end of the cutter pork toward the front of the tunnel. Excavator.