JPH01230892A - Shield digging machine - Google Patents
Shield digging machineInfo
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- JPH01230892A JPH01230892A JP63056438A JP5643888A JPH01230892A JP H01230892 A JPH01230892 A JP H01230892A JP 63056438 A JP63056438 A JP 63056438A JP 5643888 A JP5643888 A JP 5643888A JP H01230892 A JPH01230892 A JP H01230892A
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
- E21D9/087—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
- E21D9/0873—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、トンネルを構築するためのシールド掘進機
に関し、特に、掘進直後にトンネル内壁をライニング（
−次覆工）する技術の改良に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a shield tunneling machine for constructing tunnels, and in particular, the present invention relates to a shield tunneling machine for constructing tunnels, and in particular, lining the inner wall of the tunnel (
This relates to the improvement of the technology for lining.
（従来の技術）
シールド掘進機を用いたトンネル工事では、シールド本
体（鋼製の筒）の前面に配したカッターヘッドによって
シールド本体の外径とほぼ同径のトンネルを掘削すると
ともに、掘削した土砂をシールド本体内から後方へ排出
しながらシールド本体を前方へ推進する。シールド本体
の後方においては、すでに設置されているライニング材
を油圧ジヤツキで押して、その反力でシールド本体を前
方へ推進する。これでトンネルが掘進されるが、油圧ジ
ヤツキが延びきったらシールド本体の推進を中断して、
ジヤツキを盛り替えながらシールド本体の後部において
、トンネル内壁を適宜なライニング材でもって覆工する
。この−次覆工は、−般に鋼製あるいは鉄筋コンクリー
ト製などのブロックを組立てて円管状のトンネル壁体を
構築するセグメント方式か、型枠を設置して早強性のコ
ンクリートを打設してトンネルの壁をつくる場所打ちラ
イニング方式によって行なう。(Conventional technology) In tunnel construction using a shield excavator, a cutter head placed in front of the shield body (steel tube) excavates a tunnel with approximately the same diameter as the shield body, and the excavated earth and sand are Propels the shield body forward while discharging it from the shield body backwards. At the rear of the shield body, a hydraulic jack pushes the lining material that has already been installed, and the reaction force propels the shield body forward. The tunnel will now be dug, but once the hydraulic jack is fully extended, the propulsion of the shield body will be interrupted,
While replacing the jack, line the inner wall of the tunnel with an appropriate lining material at the rear of the shield body. This subsequent lining is generally done by the segment method, in which blocks made of steel or reinforced concrete are assembled to construct a circular tunnel wall, or by installing formwork and pouring early-strength concrete. This is done using a cast-in-place lining method for building tunnel walls.
（発明が解決しようとする課題）
上述したようなシールド工法について高速化および省力
化の技術改良が盛んに研究されているが、高速化および
省力化の最大の障害になるのは一次覆工であり、これを
能率よく合理的に行なえるようにすればシールド工法全
体の高速化および省力化が実現できる。また、場所打ち
ライニング方式の一次覆工では、シールド掘進時間内に
覆工を完了することは難しい。(Problem to be solved by the invention) Technological improvements to speed up and save labor for the shield construction method described above are being actively researched, but the biggest obstacle to speed up and labor savings is the primary lining. If this can be done efficiently and rationally, the entire shield construction method can be made faster and save more labor. Furthermore, with the primary lining method using cast-in-place lining, it is difficult to complete the lining within the shield excavation time.
この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、−次覆工をシールド掘進時間内に行なう
ことができるようにしたシールド掘進機を提供すること
にある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to provide a shield excavator that can carry out the next lining within the shield excavation time.
（課題を解決するだめの手段）
この発明に係るシールド掘進機は、シールド本体の前面
に配したカッターヘッドによってトンネルを掘削すると
ともに、掘削した土砂を前記シールド本体内から後方へ
搬出する掘削手段と、前記シールド本体より大径の回転
ドラムを前記シールド本体の中間部に同軸に設けて回転
駆動し、このドラムの外周カッタで前記トンネルの外周
部の地山を緩めるための掘削をしてトンネルの径を拡大
する拡径掘削手段と、前記回転ドラムの背部において、
掘削されて緩められた土砂内に急結性コンクリートを混
入、撹拌して固化させる一次覆工手段と、前記掘削、拡
径掘削および一次覆工を行ないながら前記シールド本体
を前方へ推進する推進手段と、前記シールド本体の推進
に伴ってその後方に現われる前記コンクリートで一次覆
工されたトンネル内壁にラジアル方向の力を加えてスラ
スト方向の固定力を得て、この部分で前記推進手段の推
進反力を得るグリップ手段とを備えたものである。(Means for Solving the Problem) A shield excavator according to the present invention excavates a tunnel using a cutter head disposed on the front side of a shield body, and has an excavating means for carrying out the excavated earth and sand from inside the shield body to the rear. A rotating drum having a diameter larger than the shield body is installed coaxially in the middle of the shield body and is driven to rotate, and the outer circumferential cutter of this drum is used to excavate to loosen the ground on the outer circumferential part of the tunnel. a diameter-expanding excavation means for enlarging the diameter; and at the back of the rotating drum,
a primary lining means for mixing quick-setting concrete into excavated and loosened soil and stirring it to solidify; and a propulsion means for propelling the shield body forward while performing the excavation, diameter-expanding excavation, and primary lining. Then, a radial force is applied to the inner wall of the tunnel, which is primarily lined with the concrete, which appears behind the shield main body as it is propelled, to obtain a fixing force in the thrust direction, and in this part, the thrust reaction of the propulsion means is and grip means for obtaining force.
（作 用）
前カッターヘッドによってトンネルを掘削しながら前記
シールド本体を推進していくと、その中間部に設けであ
る前記回転ドラムの外周カッタによって掘削され緩めら
れた他山が、該外周カッタ後方に形成される。この緩み
領域に前記−次覆工手段によって急結性のコンクリート
が打設され、すぐに固化する。(Function) When the shield main body is propelled while excavating a tunnel with the front cutter head, the other thread excavated and loosened by the outer circumferential cutter of the rotary drum provided in the middle part is moved behind the outer circumferential cutter. is formed. Rapidly setting concrete is poured into this loosened area by the secondary lining means and hardens immediately.
前記シールド本体が前方へ推進すると、その後方に前記
コンクリートで一次覆工されたトンネル内壁が現われる
。このトンネル内壁に前記グリップ手段が作用し、前記
推進手段の推進反力が得られる。この際、密閉型シール
ド掘進機の場合、加圧室内、カッタヘッドと地山間、シ
ールド本体外周に気泡を注入しながら行うと、所要の推
進反力が少なくなるので都合が良い。When the shield main body is propelled forward, the tunnel inner wall, which is primarily lined with the concrete, appears behind it. The grip means acts on the inner wall of the tunnel, and a propulsive reaction force of the propulsion means is obtained. At this time, in the case of a closed type shield tunneling machine, it is convenient to inject air bubbles into the pressurized chamber, between the cutter head and the ground, and around the outer periphery of the shield body, since the required propulsion reaction force is reduced.
（実施例）
図は本発明の一実施例によるシールド掘進機の概略構成
を示している。１はシールド本体で、これは前胴１ａと
後胴１ｂとに分かれ、その中間部分に後述する回転ドラ
ム５が設けられている。前胴１ａと後胴１ｂとは連結部
材９で一体的に連結されており、シールド本体１を構成
している。(Embodiment) The figure shows a schematic configuration of a shield tunneling machine according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a shield body, which is divided into a front body 1a and a rear body 1b, and a rotating drum 5, which will be described later, is provided in the middle portion thereof. The front body 1a and the rear body 1b are integrally connected by a connecting member 9, and constitute a shield body 1.
シールド本体１の前方の開口部分にカッターヘッド２が
ベアリング３を介して回転自在に取り付けられている。A cutter head 2 is rotatably attached to the front opening of the shield body 1 via a bearing 3.
カッターヘッド２はシールド本体１の内部に配置された
カッターモータ４によって回転駆動され、その前面のビ
ットによって円形のトンネルを掘削する。カッターヘッ
ド２で掘削された土砂はシールド本体１内のスクリュー
コンベア８やバイブ（図示省略）を通して抗日へと排出
される。The cutter head 2 is rotationally driven by a cutter motor 4 disposed inside the shield body 1, and excavates a circular tunnel using a bit on its front surface. The earth and sand excavated by the cutter head 2 is discharged to the sun shelter through a screw conveyor 8 and a vibrator (not shown) inside the shield body 1.
回転ドラム５はベアリング６ａと６ｂでシールド本体１
の前胴１ａと後胴１ｂとの間にこれらと同軸で回転自在
に取付けられており、前胴１ａ内に配置されたドラムモ
ータ７によって回転駆動される。回転ドラム５の径はシ
ールド本体１より大きく、前胴１ａと後胴１ｂとの間に
ドラム５の外周部分が歯車状に突出している。ドラム５
のこの突出部分は外周カッタ５ａとなっている。The rotating drum 5 is connected to the shield body 1 by bearings 6a and 6b.
It is rotatably mounted coaxially between the front body 1a and the rear body 1b, and is rotationally driven by a drum motor 7 disposed within the front body 1a. The diameter of the rotating drum 5 is larger than that of the shield body 1, and the outer peripheral portion of the drum 5 protrudes like a gear between the front body 1a and the rear body 1b. drum 5
This protruding portion serves as an outer circumferential cutter 5a.
後述する推進手段によってシールド本体１を前方へ推進
しながらカッターヘッド２でトンネルを掘削し、同時に
回転ドラム５を回転駆動すると、ドラム５の突出部分の
外周カッタ５ａによって掘削したシールド本体外側の土
砂が掘削され、緩められ、ドラム５の外径と等しい寸法
にトンネル外周が拡径される。When a tunnel is excavated by the cutter head 2 while the shield body 1 is propelled forward by a propulsion means to be described later, and at the same time the rotary drum 5 is rotationally driven, the earth and sand excavated by the outer peripheral cutter 5a of the protruding portion of the drum 5 on the outside of the shield body is removed. The tunnel is excavated, loosened, and the outer circumference of the tunnel is expanded to a size equal to the outer diameter of the drum 5.
シールド本体１の後胴１ｂの前端外周部分には、多数の
コンクリート打設管１５が回転ドラム５の背部に向けて
取付けられている。このコンクリート打設管１５には抗
日側に配置されたコンクリート供給設備からホース（い
ずれも図示省略）を通して矢印Ａのようにコンクリート
などが圧送されてくるとともに、矢印Ｂのように急結剤
、もしくは瞬結剤が供給されてコンクリートと混合され
る。A large number of concrete pouring pipes 15 are attached to the front end outer circumferential portion of the rear body 1b of the shield body 1 so as to face the back of the rotating drum 5. Concrete, etc. is pumped into this concrete pouring pipe 15 as shown by arrow A through a hose (both not shown) from concrete supply equipment placed on the anti-Japan side, and quick-setting agent or A setting agent is supplied and mixed with the concrete.
このように急結剤などを混入したコンクリートが打設管
１５から回転ドラム５の背部に噴出する。In this way, concrete mixed with an accelerating agent etc. is ejected from the pouring pipe 15 to the back of the rotating drum 5.
噴出した急結性コンクリートは拡径され緩められた土砂
間に混入され、フィン５ｂにより土砂と良く撹拌される
。また、急結剤の作用によって短時間で固化する。なお
、トンネルの用途に応じて、スチールファイバ、グラス
ファイバをコンクリートに予め混合して用いる。以上が
一次覆工手段の構成と動作である。The ejected quick-setting concrete is expanded in diameter and mixed between the loosened earth and sand, and is well mixed with the earth and sand by the fins 5b. In addition, it solidifies in a short time due to the action of the quick-setting agent. Depending on the purpose of the tunnel, steel fibers or glass fibers may be mixed with concrete in advance. The above is the configuration and operation of the primary lining means.
シールド本体１の後胴１ｂの後方にはグリッパ１０が配
置されている。グリッパ１０の基本構造体はシールド本
体１より小径のベースドラム１１であり、このベースド
ラム１１とシールド本体１の後胴１ｂとが複数本の推進
ジヤツキ１４で連結されている。ベースドラム１１の周
囲には多数のフランジ１２が適宜間隔をおいて配設され
ており、各フランジ１２の間隔部分に自動車のタイヤチ
ューブのようなフレキシブルバック１３がドラム１１の
全周にわたって取付けられている。また図示省略してい
るが、各バッグ１３はパイプを介して後方の圧力流体（
オイル、水あるいは空気）の供給装置につながっており
、バルブ制御によって各バッグ１３に圧力流体を注入し
たりバッグ１３から圧力流体を排出することができるよ
うになっている。A gripper 10 is arranged behind the rear body 1b of the shield body 1. The basic structure of the gripper 10 is a base drum 11 having a smaller diameter than the shield body 1, and the base drum 11 and the rear body 1b of the shield body 1 are connected by a plurality of propulsion jacks 14. A large number of flanges 12 are arranged at appropriate intervals around the base drum 11, and a flexible bag 13, such as an automobile tire tube, is attached to the space between each flange 12 over the entire circumference of the drum 11. There is. Although not shown, each bag 13 is connected to a rear pressure fluid (
It is connected to a supply device (oil, water, or air), and can inject pressure fluid into or discharge pressure fluid from each bag 13 by controlling a valve.
フレキシブルバッグ１３に圧力流体が供給されると、そ
の圧力によってバッグ１３が膨らむ。膨らんだバッグ１
３はベースドラム１１の外周と一次覆工済のトンネル内
壁との間にラジアル方向に大きな力を加える。バッグ１
３の外周面にはトンネル内壁と接して大きな摩擦を発生
するように、タイヤのトレッド面のような凹凸が形成さ
れている。従って、バッグ１３を膨脹させた状態では、
ベースドラム１１をスラスト方向に移動させない大きな
固定力が発生する。このようにグリッパ１０をトンネル
内壁に固定した状態でシールド本体１の推進ジヤツキ１
４を延ばすと、グリッパ１０が反力点となってシールド
本体１が前方へ推進される。When pressure fluid is supplied to the flexible bag 13, the pressure causes the bag 13 to inflate. bulging bag 1
3 applies a large force in the radial direction between the outer periphery of the base drum 11 and the primary lining tunnel inner wall. bag 1
The outer peripheral surface of No. 3 has irregularities similar to the tread surface of a tire so as to generate large friction when coming into contact with the inner wall of the tunnel. Therefore, when the bag 13 is inflated,
A large fixing force is generated that prevents the base drum 11 from moving in the thrust direction. With the gripper 10 fixed to the tunnel inner wall in this way, the propulsion jack 1 of the shield body 1
4, the gripper 10 becomes a point of reaction force and the shield body 1 is propelled forward.
推進ジヤツキ１４が延びきったならば、グリッパ１０の
フレキシブルバッグ１３から圧力流体を排出し、グリッ
パ１０の固定を解除する。その状態でジヤツキ１４を縮
めると、グリッパ１０がシールド本体１側に引き寄せら
れる。When the propulsion jack 14 is fully extended, the pressure fluid is discharged from the flexible bag 13 of the gripper 10, and the gripper 10 is released. When the jack 14 is retracted in this state, the gripper 10 is drawn toward the shield body 1 side.
上記のようにしてトンネルの掘削と一次覆工とが同時進
行する。なお、フレキシブルバッグ１３を用いたグリッ
パ１０によれば、バッグ１３とトンネル内壁との接触面
積が非常に大きくなり、トンネル内壁に局部的に過大な
力を加えずにシールド本体１の推進反力を得ることがで
き、−次覆工によるライニング材の強度が十分でなくて
も必要な推進反力を得ることができる。Tunnel excavation and primary lining proceed simultaneously as described above. In addition, according to the gripper 10 using the flexible bag 13, the contact area between the bag 13 and the tunnel inner wall becomes very large, and the propulsive reaction force of the shield body 1 can be absorbed without locally applying excessive force to the tunnel inner wall. The necessary propulsion reaction force can be obtained even if the strength of the lining material provided by the secondary lining is not sufficient.
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、この発明に係るシールド掘
進機では、シールドの掘進時にシールド本体の中間部分
に設けた大径の回転ドラムの外周カッタによってシール
ド切羽断面を拡大掘削して得られる緩んだドーンツ状の
地山土砂内に急結性のコンクリートを混入、撹拌して固
化させ、これを−次覆工のライニング材とするように構
成したので、掘削の進行と一次覆工とが並行して行われ
、シールド掘進時間内で一次覆工をできること、小径の
掘進機で内空断面の大きなトンネルを構築できること、
シールド坑外に搬出する土砂は少なくて済むこと、−次
覆工に伴なう人力作業が軽減すること、適宜注入する気
泡によってシールドの推進力を軽減して、−次覆工され
たライニング材への応力が小さくなりひびわれの危険が
少なくなることなど、従来のシールド施工には見られな
い手法を提供できるシールド掘進機である。(Effects of the Invention) As explained in detail above, in the shield excavation machine according to the present invention, when excavating the shield, the cross section of the shield face is enlarged and excavated by the outer circumferential cutter of the large-diameter rotating drum provided in the middle part of the shield body. Rapidly setting concrete is mixed into the loose donut-shaped earth and sand obtained by the excavation process, stirred and solidified, and this is used as the lining material for the secondary lining, so that the progress of excavation and the primary lining can be easily controlled. The primary lining can be completed within the shield excavation time, and a tunnel with a large internal cross-section can be constructed using a small-diameter excavator.
The amount of earth and sand carried out of the shield pit can be reduced, - The manual work associated with the next lining can be reduced, and the propulsion force of the shield can be reduced by appropriately injecting air bubbles, so that - the next lining material can be easily removed. This shield excavator can provide methods not found in conventional shield construction, such as reducing the stress on the shield and reducing the risk of cracking.
図は本発明の一実施例によるシールド掘進機の概略構成
図である。
１・・・シールド本体
１ａ・・・前 胴 １ｂ・・・後 胴２・・・カ
ッターヘッド
５・・・回転ドラム ５ａ・・・外周カッタ８・・
・スクリューコンベアThe figure is a schematic configuration diagram of a shield tunneling machine according to an embodiment of the present invention. 1...Shield body 1a...Front body 1b...Rear body 2...Cutter head 5...Rotating drum 5a...Outer circumference cutter 8...
・Screw conveyor
Claims (2)
ってトンネルを掘削するとともに、掘削した土砂を前記
シールド本体内から後方へ搬出する掘削手段と、 前記シールド本体より大径の回転ドラムを前記シールド
本体の中間部に同軸に設けて回転駆動し、このドラムの
外周カッタで前記トンネル外周の土砂をドーナツ状に掘
削してトンネルの径を拡大する拡径掘削手段と、 前記回転ドラムの背部において、拡径された前記トンネ
ル外周部と前記シールド本体の外周との緩んだ土砂に急
結性コンクリートを混入、撹拌して固化させる一次覆工
手段と、 前記掘削、外周の掘削および一次覆工を行ないながら前
記シールド本体を前方へ推進する推進手段と、 前記シールド本体の推進に伴ってその後方に現われる前
記コンクリートで一次覆工されたトンネル内壁にラジア
ル方向の力を加えてスラスト方向の固定力を得て、この
部分で前記推進手段の推進反力を得るグリップ手段と、 を備えたシールド掘進機。(1) Excavating means for excavating a tunnel using a cutter head disposed on the front side of the shield body and carrying out the excavated earth and sand from inside the shield body to the rear; and a rotating drum having a diameter larger than the shield body. a diameter-expanding excavation means provided coaxially in an intermediate portion and driven to rotate, and for enlarging the diameter of the tunnel by excavating earth and sand on the outer periphery of the tunnel in a donut shape with an outer circumferential cutter of the drum; primary lining means for mixing quick-setting concrete into loosened earth and sand at the outer periphery of the tunnel and the outer periphery of the shield body, stirring and solidifying the same; a propulsion means for propelling the shield body forward; and applying force in the radial direction to the inner wall of the tunnel, which is primarily lined with the concrete, which appears behind the shield body as the shield body is propelled, to obtain a fixing force in the thrust direction; A shield excavator comprising: a grip means for obtaining a propulsive reaction force of the propulsion means in this part;
小径のベースドラムと、このベースドラムの外周面に装
着されたフレキシブルバッグと、このフレキシブルバッ
グに圧力流体を供給してこれを膨脹させるとともに、前
記圧力流体を前記バッグから排出してこれを縮小させる
制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載
のシールド掘進機。(2) The gripping means includes a base drum having a diameter slightly smaller than the shield main body, a flexible bag attached to the outer circumferential surface of the base drum, and supplying pressure fluid to the flexible bag to inflate the flexible bag; 2. A shield excavator according to claim 1, further comprising control means for discharging pressure fluid from said bag to reduce its size.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63056438A JPH0647911B2 (en) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | Shield machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63056438A JPH0647911B2 (en) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | Shield machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01230892A true JPH01230892A (en) | 1989-09-14 |
| JPH0647911B2 JPH0647911B2 (en) | 1994-06-22 |
Family
ID=13027090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63056438A Expired - Lifetime JPH0647911B2 (en) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | Shield machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0647911B2 (en) |
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1988
- 1988-03-11 JP JP63056438A patent/JPH0647911B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0647911B2 (en) | 1994-06-22 |
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