JPH0893381A - Variable cross section shield excavator - Google Patents
Variable cross section shield excavatorInfo
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- JPH0893381A JPH0893381A JP20645895A JP20645895A JPH0893381A JP H0893381 A JPH0893381 A JP H0893381A JP 20645895 A JP20645895 A JP 20645895A JP 20645895 A JP20645895 A JP 20645895A JP H0893381 A JPH0893381 A JP H0893381A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シールド掘削機により掘進しながら、掘削径
を漸増、漸減させることができるようにする。
【構成】 カッターヘッド11の外周面から所定拡径量
だけ突出可能なオーバーカッター16で掘削機周辺地山
を拡幅するとともに、掘削機1内部のバルクヘッド20
に、前端が片持ち支持された内筒C1に支持された複数
の断面可変手段30、40を作動させて、胴殻部を構成
する複数の外殻プレート22Aの一部を掘削機1の内方
から押し広げ、該押し広げ動作により生じた外殻プレー
ト22A間の隙間と、バルクヘッド20の周縁部に生じ
た隙間とを拡径プレート及び拡径フランジで閉塞するよ
うにしてトンネル拡径を行う。また、複数の断面可変手
段30、40を作動させて、外殻プレート22A間の隙
間を狭め、トンネル縮径を行い、連続的に変化するトン
ネル径からなるトンネルの掘進を行う。
(57) [Summary] [Purpose] To make it possible to gradually increase and decrease the excavation diameter while excavating with a shield excavator. [Structure] An overcutter 16 capable of projecting from the outer peripheral surface of a cutter head 11 by a predetermined diameter expansion amount widens the ground around the excavator, and at the same time, the bulkhead 20 inside the excavator 1
Then, the plurality of cross-section varying means 30 and 40 supported by the inner cylinder C1 whose front end is supported in a cantilever manner are actuated to partially remove a part of the plurality of outer shell plates 22A constituting the shell from inside the excavator 1. From the other side, and the gap between the outer shell plates 22A generated by the pushing and expanding operation and the gap formed at the peripheral portion of the bulkhead 20 are closed by the diameter expansion plate and the diameter expansion flange to increase the tunnel diameter. To do. In addition, the plurality of cross-section varying means 30 and 40 are operated to narrow the gap between the outer shell plates 22A to reduce the diameter of the tunnel and to excavate a tunnel having a continuously changing tunnel diameter.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は断面可変シールド掘
削機に係り、特に掘削断面直径を漸増あるいは漸減させ
ながら地中を掘進し、断面積の異なるトンネルを連続し
て構築できるようにした断面可変シールド掘削機に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable cross-section shield excavator, and more particularly to a variable cross-section that allows tunnels having different cross-sectional areas to be continuously constructed by excavating the ground while gradually increasing or decreasing the diameter of the excavated cross-section. Shield excavator.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、都市部では、土地の有効利用の観
点から、下水排水のため、また電力供給線、通信線等を
敷設するために地下トンネルが広く掘削されている。こ
のうち下水道では、経済性、排水効率の面から排水計画
等に基づいて、下水幹線の管きょ径を変化させることが
好ましい。このため敷設される管きょの方向、勾配、管
径を変化させる場合には図33に示したように所定箇所
に中間立坑500を構築し、この中間立坑位置で管きょ
501、502、…の方向や管径等を変化させている。
ところで、このような下水幹線では管きょの断面形状が
円形であることからシールド掘削機等の掘削機により連
続的なトンネル掘削が行われるのが一般的である。しか
し、通常のシールド掘削機はあらかじめ掘削径が決まっ
ているため、トンネル径を途中で変更したいような場合
には、中間立坑の位置でシールド掘削機を交換したり、
部分的な範囲での拡幅掘削が可能なオーバーカッターを
装備したシールド掘削機を使用したりしている。2. Description of the Related Art In recent years, in urban areas, underground tunnels have been widely excavated from the viewpoint of effective utilization of land for drainage of sewage and for laying power supply lines, communication lines and the like. In the sewerage system, it is preferable to change the diameter of the sewer trunk line from the viewpoint of economic efficiency and drainage efficiency based on a drainage plan. Therefore, when changing the direction, gradient, and pipe diameter of the pipes to be laid, an intermediate shaft 500 is constructed at a predetermined location as shown in FIG. 33, and pipes 501, 502, The direction, tube diameter, etc. are changed.
By the way, in such a sewer trunk line, since the cross section of the pipe is circular, it is common to perform continuous tunnel excavation by an excavator such as a shield excavator. However, since the diameter of an ordinary shield excavator is determined in advance, if you want to change the tunnel diameter on the way, replace the shield excavator at the position of the intermediate shaft,
We are also using a shield excavator equipped with an overcutter that can perform widening excavation in a partial range.
【0003】図34は、従来のオーバーカッターを備え
たシールド掘削機510の一例を示した部分断面図であ
る(特開平4−31595公報参照)。同図には既に中
間立坑500に到達し、シールド掘削機510の進行方
向の土留壁520の一部が撤去された状態が示されてい
る。このときシールド掘削機510のカッターフェース
511の外周縁の一部からはオーバーカッター512が
外方に伸長しており、その背後には拡幅トンネルの掘削
径に合う外形寸法の刃口部513及び推進ジャッキ51
4から構成された拡幅用掘削機515がシールド掘削機
510の外周に沿って装着されている。この状態からシ
ールド掘削機510のカッターフェース511を回転さ
せ、通常のトンネル断面の外周位置の地山を所定幅に拡
幅掘削する。これにより中間立坑500を挟んで通常の
掘削径のトンネルから同心円状の拡幅トンネルを掘削す
ることが可能である。FIG. 34 is a partial cross-sectional view showing an example of a shield excavator 510 equipped with a conventional overcutter (see Japanese Patent Laid-Open No. 4-31595). The figure shows a state in which the intermediate shaft 500 has already been reached and a part of the earth retaining wall 520 in the traveling direction of the shield excavator 510 has been removed. At this time, an overcutter 512 extends outward from a part of the outer peripheral edge of the cutter face 511 of the shield excavator 510, and behind it is a blade opening portion 513 having an outer size matching the excavation diameter of the widening tunnel and the propulsion. Jack 51
A widening excavator 515 composed of 4 is mounted along the outer periphery of the shield excavator 510. From this state, the cutter face 511 of the shield excavator 510 is rotated to excavate the ground at the outer peripheral position of the normal tunnel cross section to a predetermined width. Thus, it is possible to excavate a concentric widened tunnel from a tunnel having a normal excavation diameter with the intermediate shaft 500 sandwiched therebetween.
【0004】一方、電力線用地下洞道や共同溝では、電
線等の収容物の占有断面が敷設延長に応じて連続的に変
化するので、経済設計のために一定の区間ごとに標準ト
ンネル断面を細かく設定したい。このような場合、採用
されるトンネル構造形式としては開削トンネルによるボ
ックスカルバートが一般的である。On the other hand, in underground caverns for power lines and common ditches, the occupancy cross section of the accommodations such as electric wires continuously changes according to the extension of the laying. I want to make detailed settings. In such a case, a box culvert by an excavation tunnel is generally used as a tunnel structure type adopted.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のオー
バーカッターを備えたシールド掘削機では、拡幅用掘削
機をシールド掘削機の外周に装着するために、中間立坑
を構築しなければならない。ところが都市部では中間立
坑を構築するための建設用地の確保が困難である上、立
坑の掘削と構築には多額の費用がかかり、全体として工
事コストの大幅なアップにつながるという問題がある。By the way, in the shield excavator provided with the above-mentioned over cutter, an intermediate shaft must be constructed in order to mount the widening excavator on the outer periphery of the shield excavator. However, it is difficult to secure a construction site for constructing an intermediate shaft in urban areas, and a large amount of cost is required for excavating and constructing the shaft, which results in a large increase in construction cost as a whole.
【0006】また、拡幅トンネルの掘削のために、前述
のような拡幅径を確保するための拡幅用掘削機を別途製
造して中間立坑内に搬入しなければならない。このよう
に前述のシールド掘削機では掘削設備を重複配置する必
要があり、設備コストのアップにつながるという問題が
ある。Further, for excavation of the widening tunnel, a widening excavator for securing the widening diameter as described above must be separately manufactured and carried into the intermediate shaft. As described above, in the above-described shield excavator, it is necessary to arrange the excavation equipment in an overlapping manner, which leads to an increase in equipment cost.
【0007】一方、ボックスカルバートは延長方向に沿
って複数の設計断面を設定することが可能であるが、開
削工事となるため、線形計画における制約が多い上、路
面覆工上の道路の通行が制限されるとともに、工費が膨
大になるという問題もある。そこで、本発明の目的は上
述した従来の技術が有する問題点を解消し、シールド掘
削機の掘進に伴い、連続的に掘削断面を漸増あるいは漸
減することのできる断面可変シールド掘削機を提供する
ことにある。On the other hand, the box culvert can set a plurality of design sections along the extension direction, but since it is an excavation work, there are many restrictions in the linear plan, and the passage of the road on the road surface lining is restricted. There is a problem that the construction cost is enormous as well as being limited. Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the above-described conventional technology and provide a variable cross-section shield excavator that can continuously increase or decrease the excavation cross section as the shield excavator advances. It is in.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、カッターヘッドの外周面
から所定拡径量だけ突出可能なオーバーカッターで掘削
機周辺地山を拡幅するとともに、該掘削機内部のバルク
ヘッドに前端が固着された内筒に支持された複数の断面
可変手段を作動させて、胴殻部を構成する複数の外殻プ
レートの一部を前記掘削機の内方から押し広げ、該押し
広げ動作により生じた前記外殻プレート間の隙間と、前
記バルクヘッドの周縁部に生じた隙間とを閉塞しながら
してトンネルの拡径を行う一方、前記複数の断面可変手
段を作動させて、前記押し広げ動作により生じた前記外
殻プレート間の隙間を狭めるようにしてトンネル縮径を
行い、連続的に変化するトンネル径からなるトンネルの
掘進を行うことを特徴とするものである。すなわち、具
体的には、複数の断面可変手段を作動させて、胴殻部を
構成する複数の外殻プレートの一部を前記掘削機の内方
から押し広げるには、あらかじめ複数に分割された外殻
プレートの一部に、ジャッキ等の断面可変手段を複数装
備し、掘削機内部に設置された内筒に支持させた状態で
作動させ、前記外殻プレートが押し広げられた際に生じ
た隙間を、前記外殻プレートに一体的に形成された拡径
プレートや、前記外殻プレートの内面位置に接するよう
に設けられた裏当てプレートにより閉塞するとともに、
前記バルクヘッドの周縁に生じた隙間を、前記外殻プレ
ートあるいは裏当てプレートの内周面に形成された拡径
フランジと前記バルクヘッドとで閉塞しながら、トンネ
ル拡径を行う一方、所定の掘削段階で前記拡径されたト
ンネルを所定のトンネル径まで縮径できるようにしたも
のである。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 widens the ground around the excavator with an overcutter capable of projecting from the outer peripheral surface of the cutter head by a predetermined diameter expansion amount. In addition, a plurality of cross-section varying means supported by an inner cylinder having a front end fixed to a bulkhead inside the excavator is operated to partially remove a part of the plurality of outer shell plates constituting the shell portion from the excavator. The inner diameter of the tunnel is expanded by closing the gap between the outer shell plates generated by the pushing and expanding operation and the gap formed in the peripheral portion of the bulkhead while expanding the diameter of the tunnel. The section varying means is operated to reduce the diameter of the tunnel by narrowing the gap between the outer shell plates generated by the spreading operation, and to excavate the tunnel having a continuously changing tunnel diameter. It is an butterfly. That is, specifically, in order to actuate the plurality of cross-section varying means and to spread a part of the plurality of outer shell plates forming the shell from the inside of the excavator, it is divided into a plurality of parts in advance. A part of the outer shell plate was equipped with a plurality of cross-section varying means such as jacks, and it was operated while being supported by an inner cylinder installed inside the excavator, and occurred when the outer shell plate was expanded. The gap is closed by a diameter-expanding plate integrally formed with the outer shell plate and a backing plate provided so as to contact an inner surface position of the outer shell plate,
While enlarging the gap formed at the peripheral edge of the bulkhead with the diameter expansion flange formed on the inner peripheral surface of the outer shell plate or the backing plate and the bulkhead, the tunnel diameter is expanded and predetermined excavation is performed. In the step, the diameter-expanded tunnel can be reduced to a predetermined tunnel diameter.
【0009】請求項2の発明は、外周面から所定拡径量
だけ突出可能なオーバーカッタが設けられたカッターヘ
ッドと、トンネル縦断方向に沿って分割された複数の外
殻プレートからなり、該外殻プレートの長手方向の縁端
の一方に外胴の一部となる拡径プレートが形成され、該
外殻プレートの他の縁端に前記拡径プレートを収容可能
なスリットが形成され、前端近傍の内周面に拡径フラン
ジが形成された胴殻部と、周縁部が前記拡径フランジと
水密性を保持して摺接可能に前記胴殻部内に設けられ、
前記胴殻前面を水密性を保持して閉塞するバルクヘッド
と、該バルクヘッドに前端が固着され、前記胴殻部とほ
ぼ同心円状をなして前記胴殻部内に延設され、後方位置
に前記胴殻部に対する同心位置を保持するグリッパを有
する内筒と、一端が前記外殻プレートの一部に連結さ
れ、他端が前記内筒に支持された第1の断面可変手段
と、少なくとも前記内筒に一端が支持され、他端で前記
外殻プレートを内方から押圧可能な第2の断面可変手段
とを備え、前記拡径プレートが前記スリット内に収容さ
れた縮径状態から、前記オーバーカッターで地山を拡幅
するとともに、前記第1の断面可変手段と第2の断面可
変手段とを作動させて、前記外殻プレートを外方に押し
広げ、前記外殻プレートと前記スリット内から露出した
前記拡径プレートとにより拡径された掘削機の外胴を構
成するとともに、前記バルクヘッドと該バルクヘッドの
周縁部に摺接している前記拡径フランジとにより前記外
胴の前面を閉塞するようにしてトンネル拡径を行う一
方、所定の掘進段階で前記第1の断面可変手段と第2の
断面可変手段とを作動させて前記拡径されたトンネル径
を、所定のトンネル径まで縮径できるようにしたことを
特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a cutter head provided with an overcutter capable of projecting from the outer peripheral surface by a predetermined diameter expansion amount, and a plurality of outer shell plates divided in the tunnel longitudinal direction. A diametrical expansion plate that is a part of the outer shell is formed on one of the longitudinal edges of the shell plate, and a slit capable of accommodating the diametrical expansion plate is formed on the other edge of the outer shell plate. A shell portion in which a diameter-expanding flange is formed on an inner peripheral surface of the shell, and a peripheral edge portion is provided in the shell-shell portion so as to be slidable while maintaining water-tightness with the diameter-expanding flange,
A bulkhead for closing the front surface of the shell in a watertight manner and a front end thereof fixed to the bulkhead, extending substantially in the shape of a concentric circle with the shell portion, and extending in the shell portion, and at a rear position. An inner cylinder having a gripper that holds the concentric position with respect to the shell, a first cross-section varying means having one end connected to a part of the outer shell plate and the other end supported by the inner cylinder; and at least the inner shell. A second cross-section varying means capable of pressing the outer shell plate from the inside with one end supported by the cylinder and the other end of the outer shell plate from the reduced diameter state accommodated in the slit; The ground is widened by a cutter, and the first cross-section varying means and the second cross-section varying means are actuated to push the outer shell plate outward to expose it from the outer shell plate and the slit. With the expanded plate The outer diameter of the excavator is expanded, and the diameter of the tunnel is expanded by closing the front surface of the outer cylinder with the bulkhead and the diameter expansion flange that is in sliding contact with the peripheral portion of the bulkhead. On the other hand, the first cross-section varying means and the second cross-section varying means are actuated in a predetermined excavation stage so that the enlarged diameter of the tunnel can be reduced to a predetermined diameter of the tunnel. It is a feature.
【0010】請求項3の発明は、外周面から所定拡径量
だけ突出可能なオーバーカッタが設けられたカッターヘ
ッドと、トンネル縦断方向に沿って分割された複数の外
殻プレートと、隣接した外殻プレートの隣接する縁端位
置の内周面に接して配置された裏当てプレートからな
り、該裏当てプレートの前端の内周面に拡径フランジが
形成された胴殻部と、周縁部が前記拡径フランジと水密
性を保持して摺接可能に前記胴殻部内に設けられ、前記
胴殻部の前面を水密性を保持して閉塞するバルクヘッド
と、該バルクヘッドに前端が固着され、前記胴殻部とほ
ぼ同心円状をなして前記胴殻部内に延設された内筒と、
一端が前記内筒に支持され、他端が前記裏当てプレート
を押圧可能な断面可変手段と、一端が前記内筒に支持さ
れ、他端が前記外殻プレートを押圧可能な断面可変手段
とからなる第1の断面可変手段と、前記内筒の後端に連
結可能な支持体に一端が支持され、他端で前記外殻プレ
ートを内方から押圧可能な第2の断面可変手段とを備
え、前記裏当てプレートが前記外殻プレートの隣接する
縁端位置の内周面に接した縮径状態から、前記オーバー
カッターで地山を拡幅するとともに、前記第1の断面可
変手段と第2の断面可変手段とを作動させて、前記裏当
てプレートと前記外殻プレートとを密着させて外方に押
し広げ、前記外殻プレートと隣接した外殻プレート間に
露出した前記裏当てプレートとにより拡径された掘削機
の外胴を構成するとともに、前記バルクヘッドと該バル
クヘッドの周縁部に摺接している前記拡径フランジとに
より、前記外胴の前面を閉塞するようにしてトンネル拡
径を行う一方、所定の掘進段階で前記第1の断面可変手
段と第2の断面可変手段とを作動させて前記拡径された
トンネル径を、所定のトンネル径まで縮径できるように
したことを特徴とするものである。According to a third aspect of the invention, a cutter head provided with an overcutter capable of projecting from the outer peripheral surface by a predetermined diameter expansion amount, a plurality of outer shell plates divided along the tunnel longitudinal direction, and an outer shell adjacent to the outer shell plate. A shell plate portion, which is composed of a backing plate arranged in contact with the inner peripheral surfaces of adjacent edge positions of the shell plate, and a peripheral portion of which is formed with an enlarged flange on the inner peripheral surface of the front end of the backing plate. A bulkhead that is provided in the shell portion so as to be slidably contactable with the enlarged diameter flange while maintaining watertightness, and a front end of the bulkhead that closes the front surface of the shellet portion while maintaining watertightness. An inner cylinder extending substantially concentrically with the shell and extending into the shell,
From the cross-section varying means having one end supported by the inner cylinder and the other end capable of pressing the backing plate, and the cross-section varying means having one end supported by the inner cylinder and the other end capable of pressing the outer shell plate. A first cross-section varying means, and a second cross-section varying means, one end of which is supported by a support body connectable to the rear end of the inner cylinder, and the other end of which can press the outer shell plate from the inside. From the reduced diameter state in which the backing plate is in contact with the inner peripheral surface at the edge position of the outer shell plate adjacent to each other, the ground is widened by the over cutter, and the first cross-section varying means and the second cross-section varying means. The cross-section varying means is actuated to bring the backing plate and the outer shell plate into close contact with each other and push them outward to expand the outer backing plate and the backing plate exposed between the outer shell plates adjacent to each other. When configuring the outer shell of a diameter excavator At the same time, while the bulkhead and the diameter-expanding flange that slidably contacts the peripheral portion of the bulkhead close the front surface of the outer case to increase the diameter of the tunnel, the diameter of the tunnel is increased at a predetermined excavation stage. It is characterized in that the first section varying means and the second section varying means are actuated so that the enlarged tunnel diameter can be reduced to a predetermined tunnel diameter.
【0011】また、前記の発明の好ましい態様として
は、請求項2の発明において、前記第1の断面可変手段
は、少なくとも前記胴殻部の内周面に形成されたフラン
ジに配設支持された周方向ジャッキと、前記内筒に支持
され、前記外殻プレートを押し広げる半径方向ジャッキ
とからなることが好ましい。As a preferred aspect of the invention, in the invention of claim 2, the first cross-section varying means is disposed and supported by at least a flange formed on an inner peripheral surface of the shell. It is preferably composed of a circumferential jack and a radial jack supported by the inner cylinder and expanding the outer shell plate.
【0012】請求項2の発明において、前記第2の断面
可変手段は、前記内筒の外周面に沿ってトンネル軸線方
向に摺動可能な台座上に配設支持された半径方向ジャッ
キであることが好ましい。In the invention of claim 2, the second cross-section varying means is a radial jack arranged and supported on a pedestal slidable in the tunnel axis direction along the outer peripheral surface of the inner cylinder. Is preferred.
【0013】請求項3の発明において、前記第1の断面
可変手段は、一端が前記内筒に支持され、他端が前記裏
当てプレートに連結された半径方向ジャッキと、一端が
前記内筒に支持され、他端が前記外殻プレートに連結さ
れた半径方向ジャッキとからなることが好ましい。In a third aspect of the present invention, the first cross-section varying means has a radial jack whose one end is supported by the inner cylinder and the other end is connected to the backing plate, and one end of which is connected to the inner cylinder. Preferably, it comprises a radial jack supported and the other end connected to said shell plate.
【0014】請求項3の発明において、前記第2の断面
可変手段は、前記内筒の後端に連結可能なパイプレール
に沿ってトンネル軸線方向に走行可能なリング状台車上
に配設支持された半径方向ジャッキであることが好まし
い。In a third aspect of the present invention, the second cross-section varying means is disposed and supported on a ring-shaped carriage that can run in the tunnel axis direction along a pipe rail that can be connected to the rear end of the inner cylinder. It is preferably a radial jack.
【0015】請求項2の発明において、前記胴殻部は、
前記分割された各外殻プレートの後部開放端にテールシ
ールが設けられ、前記拡径プレートの所定位置に、拡径
時に前記テールシールと重なる他のテールシールが設け
られることが好ましい。In the invention of claim 2, the shell portion is
It is preferable that a tail seal is provided at a rear open end of each of the divided outer shell plates, and another tail seal that overlaps with the tail seal when the diameter is expanded is provided at a predetermined position of the diameter expansion plate.
【0016】請求項3の発明において、前記胴殻部は、
前記分割された外殻プレートと裏当てプレートの後部開
放端に、それぞれテールシールが設けられるようにする
ことが好ましい。In the invention of claim 3, the shell portion is
A tail seal is preferably provided at each of the rear open ends of the divided outer shell plate and the backing plate.
【0017】請求項2の発明において、前記内筒は重な
り部で摺動して伸縮可能な入子構造の二重筒状構造から
なることが好ましい。In the second aspect of the present invention, it is preferable that the inner cylinder has a double cylindrical structure having a nesting structure that slides and expands and contracts at the overlapping portion.
【0018】請求項1乃至請求項3の発明のいずれかに
おいて、前記胴殻部及び前記内筒は、所定中間位置に設
けられた中折れ機構により前胴部と後胴部とに分離さ
れ、該分離位置で所定角度に屈曲して掘進可能であるこ
とが好ましい。In any one of the first to third aspects of the invention, the shell portion and the inner cylinder are separated into a front body portion and a rear body portion by a center folding mechanism provided at a predetermined intermediate position, It is preferable to be able to bend and advance at a predetermined angle at the separation position.
【0019】前記中折れ機構により前胴部と後胴部とに
分離された分離位置に泥水チャンバーが設けられるよう
にすることが好ましい。It is preferable that a muddy water chamber is provided at a separation position where the front body portion and the rear body portion are separated by the center folding mechanism.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、第1の発明による断面可変
シールド掘削機(以下、単にシールド掘削機と記す。)
の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図1
は、本発明のシールド掘削機の内部構造を示すため、各
部の断面を模式的に示した斜視図である。本発明のシー
ルド掘削機は、図1に示したように、概略、オーバーカ
ッターを有するカッターヘッド、カッターヘッドを支持
するバルクヘッド、拡径時に胴殻の一部となる拡径プレ
ートを有する胴殻、胴殻の内周位置に設置され後端にグ
リッパを有する内筒、内筒に支持され胴殻の縮径、拡径
を実現する第1の断面可変手段としての複数の拡径ジャ
ッキ、胴殻の後端を拡径する第2の断面可変手段として
の複数のテール拡径ジャッキとから構成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a variable cross-section shield excavator according to the first invention (hereinafter, simply referred to as a shield excavator).
Embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. Figure 1
[Fig. 3] is a perspective view schematically showing the cross-section of each part in order to show the internal structure of the shield excavator of the present invention. As shown in FIG. 1, the shield excavator of the present invention is roughly equipped with a cutter head having an overcutter, a bulkhead supporting the cutter head, and a hull having a diameter-expanding plate which becomes a part of the hull at the time of diameter expansion. An inner cylinder having a gripper at a rear end installed at an inner peripheral position of the shell, a plurality of diameter-increasing jacks as first cross-section varying means for realizing diameter reduction and diameter expansion of the shell supported by the inner cylinder, It is composed of a plurality of tail diameter-increasing jacks as second cross-section varying means for diameter-increasing the rear end of the shell.
【0021】本発明の実施の形態によれば、前記オーバ
ーカッターによる先行掘進を行うとともに、引き続いて
第1の断面可変手段により胴殻の均等な拡径が可能にな
るとともに、このときの前記第1の断面可変手段を支持
する前記内筒が均等に反力を負担することができるとと
もに、内筒を所定位置に保持することにより前記第1の
断面可変手段のスムースな拡径、縮径動作が可能にな
り、さらに第2の断面可変手段により前記胴殻の後部開
放端の均等な拡径、縮径を実現でき、さらに該第2の断
面可変手段を前記内筒に沿ってスライドさせることによ
りセグメント組み立ての効率化を図ることができる。According to the embodiment of the present invention, the forward excavation by the overcutter is performed, and subsequently, the diameter of the shell can be uniformly expanded by the first cross-section varying means. The inner cylinder supporting the first cross-section varying means can evenly bear the reaction force, and the inner cylinder is held at a predetermined position to smoothly expand and reduce the diameter of the first cross-section varying means. Further, it is possible to realize even expansion and contraction of the rear open end of the shell by the second cross-section varying means, and further slide the second cross-section varying means along the inner cylinder. This makes it possible to improve the efficiency of segment assembly.
【0022】カッターヘッド10には、図3に示したよ
うに、面板11を略十字形状に仕切るように4本のスポ
ーク12が設けられている。このカッターヘッド10部
分は、本実施の形態では、後方のバルクヘッド20を貫
通して配置されているセンターシャフト61により回転
駆動可能に支持されている。各スポーク12の両側部に
は、所定間隔をあけて複数個のカッタービット13が配
設されている。カッタービット13は、超硬合金製の切
削チップからなり、シャンク等の公知の固定方法でスポ
ーク12に堅固に固着されている。As shown in FIG. 3, the cutter head 10 is provided with four spokes 12 so as to partition the face plate 11 into a substantially cross shape. In the present embodiment, this cutter head 10 portion is rotatably supported by a center shaft 61 that penetrates the rear bulkhead 20. A plurality of cutter bits 13 are arranged on both sides of each spoke 12 at predetermined intervals. The cutter bit 13 is made of a cutting tip made of cemented carbide, and is firmly fixed to the spoke 12 by a known fixing method such as a shank.
【0023】また、カッタービット13で削られた切羽
の土砂をカッターチャンバ21内に取り込むために、ス
ポーク12の両側に沿って所定幅のスリット14が形成
されている。さらに、カッターフェースの中央位置に
は、矢先端のようなセンターカッター15が形成されて
いる。このセンターカッター15により、シールド掘削
機1が拡径動作、縮径動作を行うときにシールド掘削機
1の先端部分を切羽の地山側に支持することができる。
このセンターカッター15は公知構造、形状からなる。Further, slits 14 having a predetermined width are formed along both sides of the spokes 12 in order to take in the earth and sand of the face scraped by the cutter bit 13 into the cutter chamber 21. Further, a center cutter 15 such as an arrow tip is formed at the center position of the cutter face. The center cutter 15 can support the tip portion of the shield excavator 1 on the natural side of the face when the shield excavator 1 performs the diameter expanding operation and the diameter reducing operation.
The center cutter 15 has a known structure and shape.
【0024】さらにカッターヘッド10の内部には、4
台のオーバーカッター16が収容されている。この各オ
ーバーカッター16は、本実施の形態では、不作動時に
カッターヘッド10部分内に収容される略箱状をなし、
それぞれ2本の油圧ジャッキ18で支持されている。油
圧シリンダジャッキ18のロッドを伸長させることによ
り、オーバーカッター16を、カッターヘッド10の外
周面からシールド掘削機1の半径方向に所定量だけ突出
させることができる(図3(b)、図4参照)。このと
き、オーバーカッター16の外周面及び前面には、所定
数のカッタービット17が配設されている。これによ
り、オーバーカッター16が突出した状態でカッタービ
ット17により地山に対して所定幅の同心円部分の掘削
が可能になる。図3(a)は、オーバーカッター16を
突出させない通常のトンネル径掘削状態を示した図であ
る。図3(b)は、オーバーカッター16の油圧ジャッ
キ18のロッド18aを伸長させ、拡径断面を掘削して
いる状態を示した図である。本実施の形態では、油圧ジ
ャッキ18の1回のロッド伸長量は、50mmに設定さ
れている。この伸長量は、テールシールの構造等を考慮
して適宜設定することができる。Further, inside the cutter head 10, 4
A table overcutter 16 is housed. In the present embodiment, each of the over cutters 16 has a substantially box shape that is housed in the cutter head 10 portion when not operating,
Each is supported by two hydraulic jacks 18. By extending the rod of the hydraulic cylinder jack 18, the overcutter 16 can be made to project from the outer peripheral surface of the cutter head 10 in the radial direction of the shield excavator 1 by a predetermined amount (see FIG. 3B and FIG. 4). ). At this time, a predetermined number of cutter bits 17 are arranged on the outer peripheral surface and the front surface of the overcutter 16. As a result, it is possible to excavate a concentric portion of a predetermined width with respect to the natural ground by the cutter bit 17 with the over cutter 16 protruding. FIG. 3A is a diagram showing a normal tunnel diameter excavation state in which the overcutter 16 is not projected. FIG. 3B is a diagram showing a state in which the rod 18 a of the hydraulic jack 18 of the overcutter 16 is extended to excavate the enlarged diameter section. In the present embodiment, the amount of one rod extension of the hydraulic jack 18 is set to 50 mm. This extension amount can be set as appropriate in consideration of the structure of the tail seal and the like.
【0025】胴殻22は、図5(a)に示したように、
トンネル軸線方向に等分割された複数枚の帯状をなす外
殻プレート22Aに分割されている。以下、本明細書で
は掘削機の外胴を構成するスキンプレート等と称される
鋼製円筒を胴殻22と記す。さらに各外殻プレート22
Aのトンネル長手方向の縁端部の一方には、拡径プレー
ト23が一体的に形成されている。また、他方の縁端部
には、拡径プレート23を収容可能なスリット24が形
成されている。縮径時には、拡径プレート23はこのス
リット内に収容されている。一方、シールド掘削機1の
拡径時に隣接する外殻プレート22A同士の間に生じる
隙間をこの拡径プレート23で閉塞することができる
(図5(b)参照、拡径動作の詳細は後述する)。The shell 22 is, as shown in FIG.
It is divided into a plurality of strip-shaped outer shell plates 22A that are equally divided in the tunnel axis direction. Hereinafter, in the present specification, a steel cylinder that is called a skin plate or the like that forms the outer shell of the excavator is referred to as a shell 22. Further, each outer shell plate 22
A diameter-expanding plate 23 is integrally formed on one of the end portions of A in the longitudinal direction of the tunnel. In addition, a slit 24 capable of accommodating the expanded diameter plate 23 is formed at the other edge portion. When the diameter is reduced, the diameter expansion plate 23 is accommodated in this slit. On the other hand, a gap generated between the outer shell plates 22A adjacent to each other when the shield excavator 1 is expanded in diameter can be closed by the expanded diameter plate 23 (see FIG. 5B, details of the expanding operation will be described later). ).
【0026】バルクヘッド20は、図1及び図2に示し
たように、シールド掘削機1の外殻を構成する胴殻22
の前端近傍でカッターヘッド10の後方位置に設けられ
ている。そして、掘削泥水を貯留するカッターチャンバ
21の仕切壁として機能する。また、バルクヘッド20
は、図5(a)、(b)に示したように、中央位置でセ
ンターシャフト61を回転可能に支持している。The bulkhead 20 is, as shown in FIGS. 1 and 2, a shell 22 which constitutes an outer shell of the shield excavator 1.
Is provided at a rear position of the cutter head 10 near the front end of the. And, it functions as a partition wall of the cutter chamber 21 that stores the drilling mud. In addition, the bulkhead 20
Supports the center shaft 61 rotatably at the central position, as shown in FIGS.
【0027】図6に示したように、バルクヘッド20が
カッターチャンバ21との仕切壁としての機能を果たす
ために、外殻プレート22A及び拡径プレート23の内
周面側にT字形をなす拡径フランジ25、26が一体的
に形成されている。As shown in FIG. 6, in order for the bulkhead 20 to function as a partition wall with the cutter chamber 21, a T-shaped expansion is provided on the inner peripheral surfaces of the outer shell plate 22A and the diameter expansion plate 23. The radial flanges 25 and 26 are integrally formed.
【0028】拡径フランジ25、26は、縮径時(通常
のトンネル径)には、図6に示したように、2枚のフラ
ンジ25間にフランジ26が挟在した状態でバルクヘッ
ド20の外周部に形成された凹所28内に収容されてい
る。そして、拡径時には、この凹所28からスライドし
て引き出されて、フランジ26がフランジ25内の重な
り部分から露出し、バルクヘッド20の一部を構成す
る。このとき仕切壁としての水密性を保持するために、
凹所24内の各摺動面、外殻プレート22A及び拡径プ
レート23の摺動部には、複数本のシール材27が介装
されている。このシール材27は、摺動部に使用される
ため、耐摩耗性に富んだ材質であることが好ましい。When the diameter expansion flanges 25 and 26 are contracted (normal tunnel diameter), as shown in FIG. 6, the bulkhead 20 of the bulkhead 20 is sandwiched between the two flanges 25. It is housed in a recess 28 formed in the outer peripheral portion. Then, when the diameter is expanded, the flange 26 is slid and pulled out from the recess 28, the flange 26 is exposed from the overlapping portion in the flange 25, and forms a part of the bulkhead 20. At this time, in order to maintain the watertightness as a partition wall,
A plurality of sealing materials 27 are provided on the sliding surfaces of the recess 24, the outer shell plate 22 </ b> A, and the expanded diameter plate 23. Since the sealing material 27 is used for the sliding portion, it is preferable that the sealing material 27 is made of a material having high wear resistance.
【0029】次に、バルクヘッド20の後方位置に配置
された各種シールド設備について簡単に説明する。内筒
C1、C2は、図1及び図2に示したように、シールド
掘削機の胴殻22の内部に収容されている。これら内筒
C1、C2は、所定直径をなす鋼製筒状体である。この
うち内筒C1の先端はバルクヘッド20に固着され、後
端はシールド掘削機後端からさらに延出し、セグメント
組立位置まで延設されている。そして、この内筒C1の
後端位置に、内筒C2が摺動可能に入子構造をなす二重
筒状構造として外嵌されている。なお、両者の重なり量
は、セグメント1リング分以上に設定されている。内筒
C1と内筒C2との間の重なり部の境には、スライドジ
ャッキ80が装備されている。スライドジャッキ80の
先端80aは、内筒C1の後端位置に固着され、ジャッ
キ本体及び後端80bは、内筒C2側に固着されてい
る。Next, various shield equipments arranged at the rear position of the bulkhead 20 will be briefly described. The inner cylinders C1 and C2 are housed inside the shell 22 of the shield excavator as shown in FIGS. 1 and 2. The inner cylinders C1 and C2 are steel cylindrical bodies having a predetermined diameter. The inner cylinder C1 has a tip fixed to the bulkhead 20, and a rear end further extending from the rear end of the shield excavator and extending to the segment assembly position. An inner cylinder C2 is slidably fitted onto the rear end position of the inner cylinder C1 as a double cylindrical structure having a nested structure. The overlapping amount of both is set to be equal to or larger than one segment ring. A slide jack 80 is provided at the boundary of the overlapping portion between the inner cylinder C1 and the inner cylinder C2. The tip 80a of the slide jack 80 is fixed to the rear end position of the inner cylinder C1, and the jack body and the rear end 80b are fixed to the inner cylinder C2 side.
【0030】内筒C1内のシールド設備について説明す
る。内筒C1の内部には、先端位置にセンターシャフト
61の後端が突出している。このセンターシャフト61
には、所定のギヤ列からなる駆動力伝達部62を介して
複数台のカッタ旋回用モータ63からの回転駆動力が伝
達されるようになっている。カッタ旋回用モータ63
は、内筒C1の内周の所定位置に固定手段(図示せず)
により固定保持されている。The shield equipment in the inner cylinder C1 will be described. The rear end of the center shaft 61 projects at the tip position inside the inner cylinder C1. This center shaft 61
The rotary driving force from a plurality of cutter turning motors 63 is transmitted to the motor through a driving force transmitting portion 62 including a predetermined gear train. Cutter turning motor 63
Is a fixing means (not shown) at a predetermined position on the inner circumference of the inner cylinder C1.
It is fixedly held by.
【0031】また、本実施の形態におけるシールド掘削
機1の掘削機構は、泥水加圧式である。このため、切羽
に泥水を供給する送泥管64およびカッターチャンバ2
1内の掘削泥水を回収する排泥管65が、内筒C1内に
組み込まれている。送泥管64及び排泥管65の管後端
64a、65aは、シールド掘削機後方の泥水処理部
(図示せず)まで延設されている。さらに、シールド掘
削機1のテール部に相当する内筒C1の一部には、セグ
メント搬入用の開口66が形成されている。この開口6
6までセグメント70を搬入するために、セグメント搬
入装置67が装備されている。このセグメント搬入装置
67は、搬入レール68と、セグメント70を吊持して
搬入レール68上を走行する搬送ホイスト69とからな
る。この搬送ホイスト69により、内筒C1の開口66
まで搬入されたセグメント70は、エレクタ装置71に
積み替えれ、順次筒状のトンネル覆工72として組み立
てられる。なお、真円保持装置等の設備は、公知構造の
ものを使用することができる。Further, the excavation mechanism of the shield excavator 1 in the present embodiment is a mud pressure type. For this reason, the mud pipe 64 and the cutter chamber 2 for supplying muddy water to the face
A mud discharge pipe 65 for collecting the drilling mud in 1 is incorporated in the inner cylinder C1. The pipe rear ends 64a and 65a of the mud sending pipe 64 and the mud discharging pipe 65 are extended to a muddy water treatment unit (not shown) behind the shield excavator. Further, a segment carrying-in opening 66 is formed in a part of the inner cylinder C1 corresponding to the tail portion of the shield excavator 1. This opening 6
A segment loading device 67 is provided for loading the segments 70 up to 6. The segment carry-in device 67 includes a carry-in rail 68 and a transport hoist 69 that holds the segment 70 and travels on the carry-in rail 68. With this transport hoist 69, the opening 66 of the inner cylinder C1
The segments 70 that have been carried in are reloaded into the erector device 71, and are sequentially assembled as a tubular tunnel lining 72. The equipment such as the perfect circle holding device may have a known structure.
【0032】一方、胴殻22の内周面には、円周方向に
沿ってシールド掘削機1を推進させるシールドジャッキ
73が配設されている。このシールドジャッキ73は、
前端73aが胴殻22の内周面に固着されるとともに、
ロッド74先端には押圧プレート75が装着され、ロッ
ド74を伸長して先端の押圧プレート75で組み立てが
完了したセグメント70の端面を押圧してシールド掘削
機全体を切羽方向に推進させることができる。On the other hand, the inner peripheral surface of the shell 22 is provided with a shield jack 73 for propelling the shield excavator 1 along the circumferential direction. This shield jack 73
The front end 73a is fixed to the inner peripheral surface of the shell 22,
A pressing plate 75 is attached to the tip of the rod 74, and the rod 74 can be extended to press the end surface of the assembled segment 70 with the pressing plate 75 at the tip to propel the entire shield excavator in the cutting face direction.
【0033】次に、各断面可変手段の構成及び拡径、縮
径動作について図面を参照して説明する。第1の断面可
変手段としての第1及び第2の拡径ジャッキ30は、と
もに同一動作を行うジャッキ群から構成されている。各
拡径ジャッキ30は、トンネル軸線方向に長いシールド
掘削機1の外殻プレート22Aを均等な拡径量(縮径
量)で拡径(縮径)するために、図2に示したように、
トンネル軸線方向に所定間隔をあけて内筒C1に支持さ
れている。以下、VII-VII断面線に沿って配設されてい
る第2拡径ジャッキ30を例に第1の断面可変手段につ
いて説明する。Next, the structure of each cross-section varying means and the diameter expansion and contraction operations will be described with reference to the drawings. The first and second expanded diameter jacks 30 as the first cross-section varying means are both composed of a group of jacks that perform the same operation. As shown in FIG. 2, each of the diameter expansion jacks 30 expands (reduces) the outer shell plate 22A of the shield excavator 1 which is long in the tunnel axis direction by an even amount of expansion (reduction). ,
The inner cylinder C1 is supported at predetermined intervals in the tunnel axis direction. Hereinafter, the first cross-section varying means will be described by taking the second expanded diameter jack 30 arranged along the VII-VII cross-section line as an example.
【0034】第2拡径ジャッキ30は、図1及び図7
(a)に示したように、放射状に配設された8本の半径
方向ジャッキ32と、各外殻プレート22Aの内周位置
に形成された取付フランジ33に取着された8本の周方
向ジャッキ34とから構成されている。このうち半径方
向ジャッキ32は、等角度間隔をあけて下端が内筒C1
の外周面に固着される一方、ロッド先端が取付フランジ
33のほぼ中央位置にピン接合されている。これに対し
て周方向ジャッキ34は、その両端が隣接する外殻プレ
ート22Aの取付フランジ33にそれぞれピン接合さ
れ、半径方向ジャッキのロッド伸長に同期してロッド伸
長させることができる。これにより、両拡径ジャッキ3
2、34の動作によって、図7(b)に示したように、
胴殻22部分の拡径動作をスムースに行うことができ
る。このとき、半径方向ジャッキ32のロッド伸長量と
周方向ジャッキ34のロッド伸長量とは、ジャッキ制御
部(図示せず)により制御され、設定された拡径量、縮
径量に応じた動作量が与えられるようになっている。The second expanded diameter jack 30 is shown in FIGS.
As shown in (a), the eight radial jacks 32 arranged radially and the eight circumferential directions attached to the mounting flanges 33 formed at the inner circumferential position of each outer shell plate 22A. It is composed of a jack 34. Of these, the radial jacks 32 are equiangularly spaced and the lower end is the inner cylinder C1.
While being fixed to the outer peripheral surface of the rod, the tip of the rod is pin-joined to the mounting flange 33 at a substantially central position. On the other hand, the circumferential jack 34 has its both ends pin-joined to the mounting flanges 33 of the outer shell plate 22A adjacent to each other, and the rod can be extended in synchronization with the rod extension of the radial jack. As a result, both diameter expansion jacks 3
As shown in FIG. 7B, by the operations of 2 and 34,
The diameter expanding operation of the shell 22 portion can be smoothly performed. At this time, the rod extension amount of the radial jack 32 and the rod extension amount of the circumferential jack 34 are controlled by a jack control unit (not shown), and the operation amount according to the set diameter expansion amount and diameter reduction amount. Is given.
【0035】次に、第2の断面可変手段としてのテール
拡径ジャッキ40について図1、2及び図8(a)〜
(c)を参照して説明する。テール拡径ジャッキ40
は、本実施の形態では、内筒C1にスライド可能に外嵌
されたスライド台座41上に配設された半径方向ジャッ
キ42からなる。この半径方向ジャッキ42のロッド先
端には、外殻プレート22Aを内方から押圧可能な押圧
プレート43が固着されている。スライド台座41は、
内筒C1の所定位置に形成されたスライド溝44に沿っ
て摺動可能なスライダ(図示せず)を備えている。この
ため、所定タイミングで外殻プレート22Aの押圧位置
とリング状に組み立てが完了したセグメント70の内側
位置との間をスライドすることができる。拡径時には、
胴殻22のテール部において、外殻プレート22Aを均
等に拡径することができるとともに、セグメント70の
組み立て時には、スライド台座41の後退によりセグメ
ント70の組み立てスペースを確保することができる。Next, regarding the tail diameter-increasing jack 40 as the second cross-section varying means, as shown in FIGS.
This will be described with reference to (c). Tail diameter jack 40
In the present embodiment, is composed of a radial jack 42 disposed on a slide base 41 slidably fitted on the inner cylinder C1. A pressing plate 43 that can press the outer shell plate 22A from the inside is fixed to the rod tip of the radial jack 42. The slide base 41 is
A slider (not shown) slidable along a slide groove 44 formed at a predetermined position of the inner cylinder C1 is provided. Therefore, it is possible to slide at a predetermined timing between the pressing position of the outer shell plate 22A and the inner position of the ring-shaped assembled segment 70. When expanding,
In the tail portion of the shell 22, the outer shell plate 22A can be uniformly expanded in diameter, and when the segment 70 is assembled, the slide pedestal 41 can be retracted to secure an assembly space for the segment 70.
【0036】なお、このテール拡径ジャッキ40のロッ
ド先端は、外殻プレート22Aの内周面に固着されてい
ない。このため、第1、第2拡径ジャッキ30と異な
り、ロッド伸長状態を保持することで胴殻22の拡径状
態を保持できない。そこで、テール拡径ジャッキ40位
置では、図8(b)に示したように、拡径プレート23
部分にスペーサ45を挟在させて、外殻プレート22A
の拡径状態を保持させている。同図(b)では、コマ状
のスペーサ45を装着するようになっているが、この所
定寸法の間詰めをできる部材であれば、種々の形状のも
のを適用できることはいうまでもない。このように拡径
状態を保持したまま、図9に示したように、半径方向ジ
ャッキ42のロッドを縮退することができる。そしてセ
グメント組み立て時にはロッド縮退状態のまま切羽後方
のセグメント組み立て完了位置までスライド台座41を
後退させれば良い。The tip of the rod of the tail diameter expanding jack 40 is not fixed to the inner peripheral surface of the outer shell plate 22A. For this reason, unlike the first and second expanded diameter jacks 30, the expanded state of the shell 22 cannot be maintained by maintaining the rod extended state. Therefore, at the position of the tail diameter expansion jack 40, as shown in FIG.
The spacer 45 is sandwiched between the outer shell plate 22A and the outer shell plate 22A.
The expanded state of is maintained. In FIG. 2B, the frame-shaped spacers 45 are mounted, but it goes without saying that various shapes can be applied as long as they are members that can be padded with the predetermined size. Thus, the rod of the radial jack 42 can be retracted as shown in FIG. 9 while maintaining the expanded state. Then, at the time of segment assembly, the slide base 41 may be retracted to the segment assembly completion position behind the face with the rod retracted.
【0037】以上の第1及び第2の断面可変手段の動作
により、外殻プレート22Aは1枚1枚が確実に間隔を
あけるように広がり、この結果、トンネルの拡径を実現
することができる。このとき、各周方向ジャッキの作用
反力は、内筒C1で支持されるが、周方向ジャッキの伸
長量が均等になるように内筒C1の中心位置とトンネル
中心軸位置とを一致させることも重要である。そこで、
第1の発明では、内筒C2の後端位置にセグメントグリ
ッパ46を設けた。このセグメントグリッパ46は、ロ
ッド伸長時にロッド先端でセグメント内面を押圧可能な
油圧ジャッキである。そして、図1、図2に示したよう
に、ロッドストロークに対して押圧部面積が大きい偏平
な円筒形状をなしている。本実施の形態では、3本のセ
グメントグリッパ46が内筒C2の周方向に等角度間隔
をあけて内筒C2に固定されている。したがって、内筒
C2はセグメントグリッパ46を均等にセグメント側に
伸長させることで、セグメントに対して同心円位置を保
持できる。そして、第1、第2拡径ジャッキ30とテー
ル拡径ジャッキ40のロッドが伸長した状態(胴殻22
の拡径状態)でシールドジャッキ73を推進させると、
スライドジャッキ80のロッドをフリーにしてやること
により、内筒C1のみがシールド掘削機1の胴殻22と
ともに前進する。このとき内筒C2の軸線は、トンネル
軸線と一致している。このため、内筒C1すなわちシー
ルド掘削機1は、シールド機械中心とトンネル軸線を一
致させながら、推進することができる。そしてシールド
掘削機1のセグメント1リング当たりの推進が完了した
ら、セグメントグリッパ46のロッドを縮退させてスラ
イドジャッキ80のロッド81を縮退させることで次回
の推進に備えることができる。なお、カッターフェース
のほぼ中央位置に設けられているセンターカッター15
によりシールド掘削機前端部分の安定が確保されるよう
になっている。By the operations of the first and second cross-section varying means described above, the outer shell plates 22A are spread one by one so that they are surely spaced apart from each other, and as a result, the diameter of the tunnel can be increased. . At this time, the acting reaction force of each circumferential jack is supported by the inner cylinder C1, but the center position of the inner cylinder C1 and the tunnel central axis position should be aligned so that the extension amounts of the circumferential jack are equal. It is also important. Therefore,
In the first invention, the segment gripper 46 is provided at the rear end position of the inner cylinder C2. The segment gripper 46 is a hydraulic jack that can press the inner surface of the segment with the tip of the rod when the rod extends. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, it has a flat cylindrical shape having a large pressing portion area with respect to the rod stroke. In the present embodiment, three segment grippers 46 are fixed to the inner cylinder C2 at equal angular intervals in the circumferential direction of the inner cylinder C2. Therefore, the inner cylinder C2 can hold the concentric position with respect to the segment by uniformly extending the segment gripper 46 to the segment side. Then, the rods of the first and second diameter-expanding jacks 30 and the tail diameter-expanding jack 40 are extended (the shell 22
When the shield jack 73 is propelled in the expanded state of
By freeing the rod of the slide jack 80, only the inner cylinder C1 advances together with the shell 22 of the shield excavator 1. At this time, the axis of the inner cylinder C2 coincides with the tunnel axis. Therefore, the inner cylinder C1, that is, the shield excavator 1 can be propelled while the shield machine center is aligned with the tunnel axis. When the propulsion of the shield excavator 1 per ring is completed, the rod of the segment gripper 46 is retracted to retract the rod 81 of the slide jack 80 to prepare for the next propulsion. It should be noted that the center cutter 15 provided almost at the center of the cutter face
This ensures the stability of the front end of the shield excavator.
【0038】次に、拡径時の外殻プレート22Aの後端
部分に取り付けられたテールシール50の構造について
図10を参照して説明する。通常のシールド掘削機のテ
ールシールでは、胴殻後端の全周にわたり同図(a)に
示したタイプのワイヤブラシ型テールシールが取り付け
られていることが多い。このワイヤブラシ型テールシー
ルは多数のワイヤを束ねて構成したブラシを保護プレー
トで挟持し、胴殻後端に周状に取り付けるようになって
いる。また、テール部に確実な止水性を実現するために
複数段にわたり、テールシールを配置する場合もある。
ところで、本発明のように拡径動作により胴殻22の外
周長が大きくなるような場合には固定タイプのテールシ
ールでは対応することができない。そこで、本発明で
は、拡径動作により段差が生じたセグメント70の外周
と胴殻22の内周との間に位置し、全体形状がセグメン
トを囲むリング状をなす円環状のエアシール51を装着
している。このエアシール51は図10に示したように
接続されているエア供給ホース52から空気を供給する
ことにより膨張し、胴殻22の内周面と組み立てが完了
したセグメント70との間を閉塞し、地下水圧、裏込め
注入圧に抵抗可能なシール部材として機能することがで
きる。Next, the structure of the tail seal 50 attached to the rear end portion of the outer shell plate 22A when expanding the diameter will be described with reference to FIG. In a typical tail seal of a shield excavator, a wire brush type tail seal of the type shown in FIG. 4A is often attached over the entire circumference of the rear end of the shell. In this wire brush type tail seal, a brush formed by bundling a large number of wires is sandwiched by a protective plate and attached to the rear end of the shell in a circumferential shape. In addition, the tail seals may be arranged in a plurality of stages in order to realize a reliable waterproofing at the tail portion.
By the way, in the case where the outer peripheral length of the shell 22 is increased due to the diameter expanding operation as in the present invention, the fixed type tail seal cannot handle it. Therefore, in the present invention, an annular air seal 51, which is located between the outer circumference of the segment 70 and the inner circumference of the shell 22, which has a step due to the diameter expansion operation, and which has a ring-like overall shape and surrounds the segment is attached. ing. The air seal 51 expands by supplying air from the air supply hose 52 connected as shown in FIG. 10, and closes the inner peripheral surface of the shell 22 and the assembled segment 70, It can function as a seal member that can resist groundwater pressure and backfill injection pressure.
【0039】さらに、従来の形状と同等のワイヤブラシ
型テールシール53が各外殻プレート22Aの内周面に
取り付けられている。そして、拡径時に対応するために
同図(b)に示したように胴殻22の一部に切欠部24
が設けられ、この切欠部24から露出した拡径プレート
23に拡径テールシール55が設けられている。これに
より、拡径時にテールシール53が離れて隙間が生じた
部分は、拡径テールシール55でカバーすることができ
る。また、止水性を高めるために、テールシール50を
胴殻22の内面に複数段設けたり、公知技術からなるグ
リース供給装置を併設しても良いことは言うまでもな
い。Furthermore, a wire brush type tail seal 53 equivalent to the conventional shape is attached to the inner peripheral surface of each outer shell plate 22A. Then, in order to deal with the case of expanding the diameter, a cutout 24 is formed in a part of the shell 22 as shown in FIG.
The enlarged diameter plate 23 exposed from the cutout portion 24 is provided with the enlarged diameter tail seal 55. Thus, the expanded tail seal 55 can cover the portion where the tail seal 53 is separated and a gap is generated during expansion. In addition, it goes without saying that a plurality of tail seals 50 may be provided on the inner surface of the shell 22 or a grease supply device of a known technique may be additionally provided in order to enhance the waterproofness.
【0040】なお、シールド掘削機の拡径動作に伴い、
組み立てるセグメント70の寸法を変化させる必要があ
るが、本実施の形態では組み立て後のトンネル径の違い
を吸収可能な特殊セグメントを使用している。この特殊
セグメントは鋼製セグメントからなり、トンネル縦断方
向に隣合うセグメントの継手フランジ74同士が締め付
けボルト75により確実に接合できるようにボルト孔位
置等が設定されている。また、拡径により生じた地山と
の間の空隙を閉塞するために本実施の形態ではセグメン
トの背面に注入袋73を有する注入袋付きセグメントが
使用されている。これによりセグメント背面への裏込め
注入がテールシールに与える影響を小さくすることがで
きる。Incidentally, with the diameter expansion operation of the shield excavator,
Although it is necessary to change the dimensions of the segment 70 to be assembled, in this embodiment, a special segment that can absorb the difference in tunnel diameter after assembly is used. The special segment is made of steel, and the bolt hole position and the like are set so that the joint flanges 74 of the adjacent segments in the tunnel longitudinal direction can be reliably joined by the tightening bolt 75. Further, in order to close the gap between the ground and the natural ground caused by the diameter expansion, in the present embodiment, the segment with the injection bag having the injection bag 73 on the back surface of the segment is used. This makes it possible to reduce the influence of backfill injection on the rear surface of the segment on the tail seal.
【0041】以上に説明した構成を備えたシールド掘削
機1の掘進に伴う拡径動作及び掘進に伴う縮径動作につ
いて図11〜図14のフローチャート、図15、図16
の動作状態図を参照して説明する。まず、通常径トンネ
ルでセグメント70を組み上げた位置でのシールド掘削
機1の先端を拡径開始点として拡径掘進区間に入る。ま
ず、図15(a)に示した初期状態からカッターヘッド
10に収容されているオーバーカッター16を拡径量d
=50mmだけ突出させ、カッターヘッド10とオーバ
ーカッター16による掘削によりシールド掘削機1機長
だけ掘進する。((ステップ100,110)、図15
(b)参照)。この掘進作業によりトンネル径は2×d
分増加する。With respect to the diameter expansion operation associated with the excavation and the diameter reduction operation associated with the excavation of the shield excavator 1 having the above-described configuration, the flowcharts of FIGS. 11 to 14, FIG. 15 and FIG.
The operation state diagram will be described with reference to FIG. First, the diameter expansion start section is entered with the tip of the shield excavator 1 at the position where the segment 70 is assembled in the normal diameter tunnel as the diameter expansion start point. First, the over cutter 16 housed in the cutter head 10 is expanded from the initial state shown in FIG.
= 50 mm is projected, and the shield head is excavated by the cutter head 10 and the over cutter 16 to advance by the length of one shield excavator. ((Steps 100, 110), FIG.
(B)). The tunnel diameter is 2 x d due to this excavation work.
Increase by.
【0042】次いで、再度オーバーカッター16を拡径
量d=50mmだけ突出させるとともに、胴殻22の拡
径動作を行う(ステップ120、130)。この胴殻2
2の拡径動作は前述した第1の断面可変手段たる第1、
第2拡径ジャッキ30及び第2の断面可変手段たるテー
ル拡径ジャッキ40のロッド伸長動作により実現する。
このときの胴殻22の拡径寸法はd1=25mmとし、
特殊セグメントを組み立てた後、さらに1リング分掘進
し、この段階で2回目の胴殻22拡径を行う((ステッ
プ120〜140)、図15(c)参照)。このように
胴殻22部分の拡径動作を2回に分けて行うことにより
胴殻22後端のテールシール部分への負担を軽減するこ
とができる。その後、拡径された直径のトンネル径(D
0+2d)の普通セグメントを組立ながらシールド掘削
機1機長分の掘進を行う(ステップ150、160)。
以後、ステップ120〜170の掘進、拡径動作を行
い、所定の拡径寸法となるまで掘進拡径動作を繰り返し
て行う。図15(d)はオーバーカッター16伸長によ
る2回(2×2d)の掘進拡径を行い、併せて胴殻22
の拡径動作を完了した状態を作業状態図である。Next, the overcutter 16 is projected again by the amount of diameter expansion d = 50 mm, and the diameter of the shell 22 is expanded (steps 120 and 130). This shell 2
The diameter-expanding operation of 2 is performed by the first and second first cross-section varying means described above.
This is realized by the rod expanding operation of the second diameter-increasing jack 30 and the tail diameter-increasing jack 40 that is the second cross-section varying means.
The expanded diameter of the shell 22 at this time is d1 = 25 mm,
After assembling the special segment, one ring is further excavated, and at this stage, the diameter of the shell 22 is expanded for the second time ((steps 120 to 140), see FIG. 15C). In this way, by performing the diameter expanding operation of the shell 22 portion in two steps, it is possible to reduce the load on the tail seal portion at the rear end of the shell 22. Then, the tunnel diameter (D
While assembling the ordinary segment of 0 + 2d), the excavation for one length of the shield excavator is performed (steps 150 and 160).
After that, the excavation / diameter expansion operation of steps 120 to 170 is performed, and the excavation / diameter expansion operation is repeatedly performed until a predetermined diameter expansion dimension is achieved. FIG. 15D shows that the over-cutter 16 is extended to perform double (2 × 2d) diameter expansion.
FIG. 7 is a work state diagram showing a state in which the diameter expanding operation is completed.
【0043】このような掘進拡径動作において、所定の
拡径されたトンネル径(DE)寸法まで拡径を行うのに
必要な掘進距離Lは以下のように求めることができる。 シールド掘削機長S=5000mm、 拡径量 ΔD=(DE−D0)=1000mmのと
き、 拡径動作回数 N=ΔD/(2d)=1000/(2×
50)=10 掘進距離 L=S×N=5000×10/1000
=50mIn such a digging and expanding operation, the digging distance L required to expand the tunnel diameter (DE) to a predetermined diameter can be obtained as follows. When the shield excavator length S = 5000 mm and the amount of diameter expansion ΔD = (DE−D0) = 1000 mm, the number of diameter expansion operations N = ΔD / (2d) = 1000 / (2 ×
50) = 10 excavation distance L = S × N = 5000 × 10/1000
= 50m
【0044】ここで、図13を参照して胴殻22の拡径
動作における各拡径ジャッキ30、40のロッド伸長動
作について説明する。まず、オーバーカッター16を突
出させた状態でシールド掘削機を1機長分掘進させる。
オーバーカッター16部分での地山掘削によりシールド
掘削機1の胴殻22と周囲の地山との間に幅dのクリア
ランスが形成される(図15(b)参照)。次いでシー
ルド掘削機1を前進させたシールドジャッキのロッドを
引き込み(ステップ121)、同時に後退位置に位置す
るテール拡径ジャッキ40を胴殻22の後端位置まで移
動するために、スライド台座41を前進移動しておく
(ステップ122)。この状態で第1、第2拡径ジャッ
キ30の半径方向ジャッキ32、周方向ジャッキ34及
びテール拡径ジャッキ40のロッドを同時に伸長させる
(ステップ123)。各ジャッキのロッド伸長のタイミ
ング及び伸長量はジャッキ制御装置(図示せず)により
コントロールできるようになっている。本実施の形態で
は各ロッドの1回の伸長量を25mmに設定している。
したがってトンネル径(胴殻22)の拡大量(直径増
分)としては50mmとなる。Now, with reference to FIG. 13, a rod expanding operation of the diameter expanding jacks 30 and 40 in the diameter expanding operation of the shell 22 will be described. First, the shield excavator is advanced by one machine length with the overcutter 16 protruding.
The ground excavation at the portion of the overcutter 16 forms a clearance having a width d between the shell 22 of the shield excavator 1 and the surrounding ground (see FIG. 15B). Next, the rod of the shield jack that has advanced the shield excavator 1 is retracted (step 121), and at the same time, the slide pedestal 41 is advanced to move the tail expansion jack 40 located in the retracted position to the rear end position of the shell 22. It is moved (step 122). In this state, the rods of the radial jack 32, the circumferential jack 34 and the tail diameter jack 40 of the first and second diameter-expanding jacks 30 are simultaneously extended (step 123). The timing of rod extension and the amount of extension of each jack can be controlled by a jack control device (not shown). In this embodiment, the extension amount of each rod once is set to 25 mm.
Therefore, the expansion amount (diameter increment) of the tunnel diameter (shell 22) is 50 mm.
【0045】また、胴殻22の拡径に伴い、筒状をなす
胴殻22の開放端であるテールシール50部分の水密性
を保持するためにエアシール(図10参照)を拡径動作
に追従するように膨張展開する(ステップ124)。こ
れにより拡径時の地下水圧や裏込め圧に対処することが
できる。さらに外殻プレート22A間に露出した拡径プ
レート23部分にスペーサ45を装着し、胴殻22後端
部の拡径状態を保持する(ステップ125)。さらにこ
の状態からテール拡径ジャッキ40のロッドを縮退さ
せ、セグメント組立位置との干渉を避けるように、スラ
イド台座41を内筒C1に沿ってトンネルの後方位置に
後退させる(ステップ126)。なお、胴殻22拡径動
作において、各半径方向ジャッキが反力をとるために内
筒C1は、その断面中心位置がトンネル断面中心に一致
するようにセグメントグリッパにより位置保持されてい
る。また、切羽圧による胴殻22のバックリングも内筒
C1とセグメントグリッパ46とで対応することができ
る。Further, as the diameter of the shell 22 increases, the air seal (see FIG. 10) follows the diameter expanding operation in order to maintain the watertightness of the tail seal 50 portion which is the open end of the cylindrical shell 22. Inflate and deploy as if to do (step 124). This makes it possible to deal with groundwater pressure and backfill pressure when the diameter is expanded. Further, the spacer 45 is attached to the portion of the diameter expansion plate 23 exposed between the outer shell plates 22A to maintain the diameter expansion state of the rear end of the shell 22 (step 125). Further, from this state, the rod of the tail diameter expansion jack 40 is retracted, and the slide base 41 is retracted to the rear position of the tunnel along the inner cylinder C1 so as to avoid interference with the segment assembly position (step 126). In the expanding operation of the shell 22, the inner cylinder C1 is held by the segment gripper so that the center position of the cross section of the inner cylinder C1 coincides with the center of the tunnel cross section because each radial jack takes a reaction force. Further, the backing of the shell 22 due to the cutting face pressure can be handled by the inner cylinder C1 and the segment gripper 46.
【0046】次に、拡径されたトンネル径(DE)から
通常トンネル径(D0)まで縮径しながら掘進する動作
について図12、図16を参照して説明する。まず、縮
径開始点において、所定拡径量だけ伸長したオーバーカ
ッター16の伸長ジャッキのロッドをカッター縮径量が
d=25mmとなるように縮退させると同時に胴殻22
もd2=25mmだけ縮径する(ステップ200、21
0)。この状態でシールド掘削機をセグメント1リング
分だけ掘進させ、縮径寸法に合致した特殊セグメントを
掘進に合わせて組み立てていくようになっている(ステ
ップ230)。ステップ200〜230の縮径動作を繰
り返しながら、掘進することで縮径掘進動作を完了する
ことができる。Next, the operation of digging while reducing the diameter from the enlarged tunnel diameter (DE) to the normal tunnel diameter (D0) will be described with reference to FIGS. 12 and 16. First, at the diameter reduction start point, the rod of the extension jack of the overcutter 16 extended by a predetermined diameter expansion amount is retracted so that the cutter diameter reduction amount is d = 25 mm, and at the same time, the shell 22
Is reduced by d2 = 25 mm (steps 200 and 21)
0). In this state, the shield excavator is excavated by one ring, and a special segment matching the reduced diameter dimension is assembled according to the excavation (step 230). The diameter reduction operation can be completed by excavating while repeating the diameter reduction operation of steps 200 to 230.
【0047】このような掘進縮径動作において、拡径さ
れたトンネル径(D0)まで縮径するのに必要な掘進距
離Lは以下のように求めることができる。 シールドセグメント幅B=1m、 縮径量 ΔD=(DE−D0)=1000mmのと
き、 縮径動作回数 N=ΔD/(2d)=1000/(2×
25)=20 掘進距離 L=B×N=1×20=20mIn such a digging / reducing operation, the digging distance L required to reduce the diameter to the enlarged tunnel diameter (D0) can be obtained as follows. When the shield segment width B = 1 m and the amount of diameter reduction ΔD = (DE−D0) = 1000 mm, the number of diameter reduction operations N = ΔD / (2d) = 1000 / (2 ×
25) = 20 excavation distance L = B × N = 1 × 20 = 20 m
【0048】ここで、図14、図16(構造部分の符号
は図2参照)を参照して胴殻22の縮径動作における各
拡径ジャッキ30、40の縮退動作について説明する。
まず、シールド掘削機1が1リング分前進した状態での
シールドジャッキ(図示せず)のロッドを引き込む(ス
テップ211、図16(a)参照)。この状態から縮径
動作を開始する。セグメント組み立て時に後退していた
テール拡径ジャッキ40をスライド台座41を内筒C1
のスライドレールに沿って移動させることで胴殻22後
端の所定位置にセットする(ステップ212)。Here, with reference to FIGS. 14 and 16 (see FIG. 2 for the reference numerals of the structural parts), the retracting operation of the diameter-expanding jacks 30 and 40 in the diameter-reducing operation of the shell 22 will be described.
First, the rod of the shield jack (not shown) in the state in which the shield excavator 1 has advanced by one ring is pulled in (step 211, see FIG. 16A). The diameter reducing operation is started from this state. The tail expansion jack 40, which was retracted at the time of segment assembly, was attached to the slide pedestal 41 and the inner cylinder C1.
By moving it along the slide rail of No. 2, it is set at a predetermined position at the rear end of the shell 22 (step 212).
【0049】次いで、テール拡径ジャッキ40のロッド
を伸長して外殻プレート22A間の拡径プレート23の
露出位置に装着されていたスペーサ45が緩む程度に外
殻プレート22Aを内側から押圧し、スペーサ45を抜
き取り、さらに幅の狭いスペーサ45に交換しておく
(ステップ213、214)。その後、第1、第2拡径
ジャッキ及びテール拡径ジャッキ40のロッドを同時に
縮退させるとともに、エアシール51の空気を抜いて収
縮させ、外殻プレート22A間の拡径プレート23を互
いに隣接する外殻プレート22Aの凹所に収容させるよ
うにして胴殻22全体を縮径する(ステップ215、2
16)。縮径動作が完了した段階で、テール拡径ジャッ
キ40を支持しているスライド台座41をトンネル後方
へ後退させる(ステップ217)。Next, the rod of the tail diameter-expanding jack 40 is extended to press the outer shell plate 22A from the inner side to such an extent that the spacer 45 mounted at the exposed position of the diameter expansion plate 23 between the outer shell plates 22A is loosened. The spacer 45 is removed and replaced with a spacer 45 having a narrower width (steps 213 and 214). After that, the rods of the first and second diameter-expanding jacks and the tail-expanding jack 40 are simultaneously retracted, and the air seal 51 is evacuated and contracted so that the diameter-increasing plates 23 between the outer shell plates 22A are adjacent to each other. The entire shell 22 is reduced in diameter so as to be housed in the recess of the plate 22A (steps 215, 2).
16). When the diameter reducing operation is completed, the slide base 41 supporting the tail diameter increasing jack 40 is retracted to the rear of the tunnel (step 217).
【0050】次に、第2の発明としてのシールド掘削機
の実施の形態における構成について、図17〜図27を
参照して説明する。図17は、第2の発明のシールド掘
削機の胴殻の一部を切り欠き、内部構造を示した概略斜
視図である。本図において、シールド掘削機の概略構成
について説明する。そして、図18〜図21の各横断面
図を参照してシールド掘削機の胴殻縮径時(通常のトン
ネル径)及び拡径時における各部位の動作状態、位置関
係について説明する。なお、この発明の実施の形態で
は、シールド掘削機の胴殻の中間位置に中折れ機構が設
けられている。この中折れ機構によれば、シールド掘削
機の胴殻を、この中間位置で屈曲させることができる。
この中折れ機構についても併せて説明を加える。Next, the configuration of the shield excavator according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 to 27. FIG. 17 is a schematic perspective view showing the internal structure by cutting out a part of the shell of the shield excavator of the second invention. In this figure, the schematic configuration of the shield excavator will be described. Then, the operating state and the positional relationship of the respective parts at the time of diameter reduction of the shell of the shield excavator (normal tunnel diameter) and at the time of diameter expansion will be described with reference to the cross-sectional views of FIGS. 18 to 21. In the embodiment of the present invention, the center folding mechanism is provided at an intermediate position of the shell of the shield excavator. According to this center folding mechanism, the shell of the shield excavator can be bent at this intermediate position.
The center folding mechanism will also be described.
【0051】図17に示したように、本発明のシールド
掘削機は、概略、オーバーカッターを有するカッターヘ
ッド、カッターヘッドを支持するバルクヘッド、2重構
造の胴殻、胴殻の内周位置に設置された内筒、内筒に支
持され胴殻の縮径、拡径を実現する第1の断面可変手段
としての複数の拡径ジャッキ、胴殻の後端を拡径する第
2の断面可変手段としての複数のテール拡径ジャッキと
から構成されている。As shown in FIG. 17, the shield excavator of the present invention is roughly equipped with a cutter head having an overcutter, a bulkhead supporting the cutter head, a double-structured shell, and an inner circumferential position of the shell. Inner cylinder installed, a plurality of diameter-expanding jacks as first cross-section changing means for realizing diameter reduction and diameter expansion of the shell supported by the inner cylinder, second cross-section variable for expanding the rear end of the shell It is composed of a plurality of tail expansion jacks as a means.
【0052】カッターヘッド110は、シールド掘削機
1の先端に位置する。このカッターヘッド110には、
センターカッター115位置から放射状に延在する6本
のスポーク112が設けられている。なお、図17では
説明のために、1本のスポークを取り除いた状態が示さ
れている。各スポーク112の前面の両側部には所定間
隔あけて複数個のカッタービット113が配設されてい
る。カッタービット113は、超硬合金製の切削チップ
であり、公知の固定方法でスポーク112の所定位置に
堅固に固着されている。The cutter head 110 is located at the tip of the shield excavator 1. This cutter head 110 has
Six spokes 112 extending radially from the position of the center cutter 115 are provided. Note that FIG. 17 shows a state in which one spoke is removed for the sake of explanation. A plurality of cutter bits 113 are arranged on both sides of the front surface of each spoke 112 at predetermined intervals. The cutter bit 113 is a cutting tip made of cemented carbide, and is firmly fixed to a predetermined position of the spoke 112 by a known fixing method.
【0053】各スポーク112の先端位置には、内蔵さ
れた油圧シリンダジャッキの伸長により半径方向に伸縮
可能なロッドが設けられている。このロッド先端には、
オーバーカッター116が固着されている。オーバーカ
ッター116は、略直方体状をなし、常時にはカッター
ヘッド110の凹所内に収容されている。拡径時には内
蔵の油圧シリンダジャッキのロッド伸長により、カッタ
ーヘッド110の外周面からシールド掘削機1の半径方
向に所定量だけ突出させることができる(図19参
照)。オーバーカッター116の機能は、第1の発明と
同様であり、オーバーカッター116が突出した状態で
カッターヘッド110を回転することにより、掘削機周
辺の地山を、所定幅の同心円状に掘削できる。At the tip of each spoke 112, there is provided a rod which can be expanded and contracted in the radial direction by the extension of the built-in hydraulic cylinder jack. At the end of this rod,
The overcutter 116 is fixed. The overcutter 116 has a substantially rectangular parallelepiped shape and is normally housed in the recess of the cutter head 110. When the diameter is increased, the rod of the built-in hydraulic cylinder jack can be extended so that the shield excavator 1 can be projected from the outer peripheral surface of the cutter head 110 in the radial direction by a predetermined amount (see FIG. 19). The function of the overcutter 116 is the same as that of the first invention, and by rotating the cutter head 110 with the overcutter 116 protruding, the ground around the excavator can be excavated in concentric circles with a predetermined width.
【0054】図17に示したように、カッターヘッド1
10は、センターシャフト161により回転駆動可能に
支持されている。後述するバルクヘッド120に取り付
けられたカッタ旋回用モータ163の回転力を、図示し
ない減速ギヤトレインを介してセンターシャフト161
に伝達し、カッターヘッド110を回転するようになっ
ている。なお、公知の中間支持方式によりカッターヘッ
ド110を回転させる駆動機構を備えるようにしても良
いことは言うまでもない。As shown in FIG. 17, the cutter head 1
The reference numeral 10 is rotatably supported by the center shaft 161. The rotational force of a cutter turning motor 163 attached to the bulkhead 120, which will be described later, is applied to the center shaft 161 via a reduction gear train (not shown).
And the cutter head 110 is rotated. It goes without saying that a drive mechanism for rotating the cutter head 110 may be provided by a known intermediate support method.
【0055】バルクヘッド120は、カッターヘッド1
10の背面に位置する。カッターヘッド110とバルク
ヘッド120とで区画された空間には、カッターチャン
バ121が形成されている。すなわち、バルクヘッド1
20は、カッターチャンバ121とシールド掘削機1の
推進機構部分とを区画する隔壁となっている。カッター
チャンバ121内に取り込まれた切羽の土砂は、バルク
ヘッド120上部に連結された送泥管164からの泥水
の循環に伴い、排泥管165によりシールド掘削機1の
後方に搬出されるようになっている。バルクヘッド12
0の周縁部は、図25(a)、25(b)に示したよう
に、後述する胴殻先端部の内面に所定の離れをあけて固
着された拡径フランジ125a、125b間に摺動可能
に挿入されるようになっている。また、シールパッキン
128が拡径フランジ125とバルクヘッド120との
間に装着され、水密性が保持されている。これにより、
カッターチャンバ121内を循環する泥水は、カッター
チャンバ121外に漏出しない。なお、拡径フランジ1
25とバルクヘッド120周縁部との重なり部分は、最
大拡径時にも両者の間に重なり部分ができるような寸法
に設定されている。なお、拡径時に生じた拡径フランジ
125a、125b間の空間位置には充填材としてグリ
ース等を圧入し、作用土圧に抵抗できるようにすること
が好ましい。The bulkhead 120 is the cutterhead 1.
Located on the back of 10. A cutter chamber 121 is formed in a space defined by the cutter head 110 and the bulkhead 120. That is, the bulkhead 1
20 is a partition that partitions the cutter chamber 121 and the propulsion mechanism portion of the shield excavator 1. The earth and sand of the cutting face taken into the cutter chamber 121 is carried out to the rear of the shield excavator 1 by the mud discharge pipe 165 along with the circulation of the muddy water from the mud pipe 164 connected to the upper part of the bulkhead 120. Has become. Bulkhead 12
As shown in FIGS. 25 (a) and 25 (b), the peripheral edge portion of 0 slides between the diameter-enlarging flanges 125a and 125b that are fixed to the inner surface of the tip of the shell, which will be described later, at a predetermined distance. It is designed to be inserted as much as possible. Further, the seal packing 128 is mounted between the diameter-expanding flange 125 and the bulkhead 120 to maintain watertightness. This allows
The muddy water circulating in the cutter chamber 121 does not leak out of the cutter chamber 121. Expanded flange 1
The overlapping portion of 25 and the peripheral portion of the bulkhead 120 is set to a size such that an overlapping portion can be formed between the two even when the maximum diameter is increased. In addition, it is preferable that grease or the like is press-fitted as a filling material into a space position between the diameter-enlarging flanges 125a and 125b generated during the diameter-enlarging so as to resist the working earth pressure.
【0056】胴殻122は、この発明の実施の形態で
は、図17、図20及び図21に示したように、内外周
に2重構造をなす複数枚の円弧状プレートに分割されて
いる。これらの円弧状プレートは、外周位置に配置され
た外殻プレート123と、この外殻プレート123同士
が周方向に隣接する辺部分の内周位置に配置された裏当
てプレート124とから構成されている。このうち外殻
プレート123は、本実施の形態では、外胴122を周
方向に12分割した12枚のプレートで構成されてい
る。裏当てプレート124は、外殻プレート123の隣
接辺部の内側に位置し、常に外殻プレート123の内面
に接した状態が保持されている。このため、拡径時にす
べての外殻プレート123が一様に半径方向外方にスラ
イドし、外殻プレート123同士の隣接辺部に隙間が生
じた際にも、裏当てプレート124の表面の一部が胴殻
122の外周面に露出して外殻プレート123と一体的
に外胴の一部を構成するようになっている。裏当てプレ
ート124の周方向の幅は、外殻プレート123の幅よ
り狭く、図20(b)、図21(b)に示したように、
拡径時に胴殻122に生じる隙間幅よりも広い幅に設定
されている。また、外殻プレート123及び裏当てプレ
ート124は、胴殻122の長手方向に関して中折れ機
構200位置で前胴部Aと後胴部Bとに分割されてい
る。(以下、外殻プレート123、裏当てプレート12
4、内筒100において、前胴部Aと後胴部Bとの区別
をつける場合には、たとえば符号123A等として表
す。) 後胴部Bの後端は図18、19に示したように、エレク
ター171の設置位置の後方のセグメント170組立完
了位置まで延設されている。この後胴部Bの後端には、
第1の発明と同様に、公知のテールシール150が取り
付けられている。このテールシール150は、外殻プレ
ート123の後端と裏当てプレート124の後端とにそ
れぞれ独立して取り付けられている。このため、拡径時
に外殻プレート123の端面が離れた場合にも、裏当て
プレート124に取り付けられたテールシール150に
よりテール部分の閉塞を図ることができる。In the embodiment of the present invention, the shell 122 is divided into a plurality of arcuate plates having a double structure on the inner and outer circumferences, as shown in FIGS. 17, 20 and 21. These arc-shaped plates are composed of an outer shell plate 123 arranged at an outer peripheral position and a backing plate 124 arranged at an inner peripheral position of a side portion where the outer shell plates 123 are circumferentially adjacent to each other. There is. Of these, the outer shell plate 123 is composed of twelve plates obtained by dividing the outer shell 122 into 12 in the circumferential direction in the present embodiment. The backing plate 124 is located inside the adjacent side portion of the outer shell plate 123, and is always held in contact with the inner surface of the outer shell plate 123. Therefore, even when all the outer shell plates 123 slide radially outwardly when the diameter is expanded, and even when a gap is created between adjacent outer shell plates 123, one of the surfaces of the backing plate 124 is The part is exposed on the outer peripheral surface of the shell 122 and constitutes a part of the outer shell integrally with the outer shell plate 123. The width of the backing plate 124 in the circumferential direction is narrower than the width of the outer shell plate 123, and as shown in FIGS. 20 (b) and 21 (b),
The width is set to be wider than the gap width generated in the shell 122 when the diameter is expanded. Further, the outer shell plate 123 and the backing plate 124 are divided into a front body portion A and a rear body portion B at the position of the center folding mechanism 200 in the longitudinal direction of the body shell 122. (Hereinafter, outer shell plate 123, backing plate 12
4. In the inner cylinder 100, in order to distinguish between the front torso part A and the back torso part B, for example, the reference numeral 123A or the like is used. 18) As shown in FIGS. 18 and 19, the rear end of the rear trunk portion B extends to the segment 170 assembly completion position behind the installation position of the erector 171. At the rear end of this rear body part B,
As in the first invention, a known tail seal 150 is attached. The tail seals 150 are independently attached to the rear end of the outer shell plate 123 and the rear end of the backing plate 124. Therefore, even when the end surface of the outer shell plate 123 separates when the diameter is expanded, the tail portion can be closed by the tail seal 150 attached to the backing plate 124.
【0057】内筒100は、その一端がバルクヘッド1
20の切羽背面側に、胴殻122と同心円状に固着され
た鋼製円筒からなる。後端位置にはセグメントエレクタ
171が設置されており、内筒100の内周面をガイド
としてセグメントエレクタ171のラジアルローラーが
走行できるようになっている。そして、この中間位置に
中折れ機構200が設けられ、この中折れ機構200で
前胴部100Aと後胴部100Bとに分割されている。
前胴部100Aの前端部は、バルクヘッド120の切羽
背面に固着され、後端部は中折れ機構200を構成する
泥水チャンバー204の前隔壁101に固着されてい
る。また、後胴部100Bは、泥水チャンバー204の
後隔壁102位置からエレクター171設置位置まで延
設され、後端部は開放端となっている。One end of the inner cylinder 100 is the bulkhead 1
It is made of a steel cylinder that is concentrically attached to the shell 122 on the rear face side of the facet 20. A segment elector 171 is installed at the rear end position so that the radial roller of the segment elector 171 can travel using the inner peripheral surface of the inner cylinder 100 as a guide. A middle folding mechanism 200 is provided at this intermediate position, and the middle folding mechanism 200 divides the front body portion 100A and the rear body portion 100B.
The front end portion of the front body portion 100A is fixed to the back face of the face of the bulkhead 120, and the rear end portion is fixed to the front partition wall 101 of the muddy water chamber 204 constituting the center folding mechanism 200. Further, the rear body part 100B extends from the rear partition 102 position of the muddy water chamber 204 to the erector 171 installation position, and the rear end part is an open end.
【0058】第1の断面可変手段たる拡径ジャッキ13
0は、実施の一形態として、すべてトンネル半径方向に
配置され、内筒100に支持された油圧シリンダジャッ
キから構成されている。油圧シリンダジャッキの構造
は、複動式シリンダタイプであり、図示しない油圧制御
部からの指令により伸長ストロークを変位制御すること
ができる。拡径ジャッキ130の配列例としては、図1
8、図20及び図21に示したように、トンネル軸線方
向に沿って前胴部100Aに3列、後胴部100Bに3
列が支持され、トンネル周方向に沿って10基ないし1
2基が等間隔に配置されている。拡径ジャッキ130
は、図20に示したように、シリンダカバーの固定側1
30aが内筒100の貫通部に堅固に支持されている。
また、作動部としてのシリンダ先端部130bは、配置
列ごとに、外殻プレート123の内面と裏当てプレート
124の内面とそれぞれ固着されている。なお、図17
では、図の簡単化のために、拡径ジャッキ130の図示
を一部省略している。The diameter-expanding jack 13 as the first cross-section varying means.
In the embodiment, 0 is a hydraulic cylinder jack arranged in the tunnel radial direction and supported by the inner cylinder 100. The structure of the hydraulic cylinder jack is a double-acting cylinder type, and the extension stroke can be displacement-controlled by a command from a hydraulic control unit (not shown). An example of the arrangement of the diameter expansion jack 130 is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, FIG. 20 and FIG. 21, three rows are formed on the front body 100A and three rows are formed on the rear body 100B along the tunnel axis direction.
Rows are supported and 10 to 1 along the circumference of the tunnel
Two units are arranged at equal intervals. Expanding jack 130
Is the fixed side 1 of the cylinder cover, as shown in FIG.
30a is firmly supported by the penetrating portion of the inner cylinder 100.
Further, the cylinder tip portion 130b as an operating portion is fixed to the inner surface of the outer shell plate 123 and the inner surface of the backing plate 124 for each arrangement row. Note that FIG.
Then, for simplification of the drawing, the illustration of the enlarged diameter jack 130 is partially omitted.
【0059】このように配置されている拡径ジャッキ1
30では、各列において、周方向のすべてのシリンダロ
ッドは、伸長動作の指令を受けて同一ストローク量で伸
長できるようになっている。このため、シールド掘削機
1の胴殻122の拡径を行うには、図20に例示した前
胴部A第1列の拡径ジャッキ(左半図)、後胴部B第1
列の拡径ジャッキ(右半図)のように、すべての拡径ジ
ャッキ130のシリンダロッドを伸長させる。このと
き、外殻プレート123を押圧する拡径ジャッキ130
に対して裏当てプレート124を押圧する拡径ジャッキ
130をわずかに先行させて伸長させることが好まし
い。これにより、伸長時に常に裏当てプレート124の
外面を外殻プレート123の内面に常に密着させること
ができる。これにより、外殻プレート123と裏当てプ
レート124とが確実に摺接しながら、拡径できる。ま
た、同時にトンネル軸線方向に沿って配設された各拡径
ジャッキ130のシリンダロッド伸長量も同時に制御さ
れているので、トンネル軸線方向においても、一様な拡
径速度および拡径量を確保することができる。Expanding jack 1 arranged in this way
In No. 30, all the cylinder rods in the circumferential direction in each row can be extended by the same stroke amount in response to the instruction of the extension operation. For this reason, in order to perform the diameter expansion of the shell 122 of the shield excavator 1, the diameter expansion jack (left half view) of the front body A first row and the rear body B first shown in FIG.
Extend the cylinder rods of all the diameter expansion jacks 130 like the diameter expansion jacks (right half figure). At this time, the diameter expansion jack 130 that presses the outer shell plate 123
On the other hand, it is preferable that the diameter-enlarging jack 130 that presses the backing plate 124 be slightly advanced and extended. Thereby, the outer surface of the backing plate 124 can be always brought into close contact with the inner surface of the outer shell plate 123 during extension. As a result, the outer shell plate 123 and the backing plate 124 can be expanded in diameter while surely slidingly contacting each other. At the same time, since the cylinder rod extension amounts of the respective diameter expansion jacks 130 arranged along the tunnel axis direction are also controlled at the same time, a uniform diameter expansion speed and diameter expansion amount are secured in the tunnel axis direction. be able to.
【0060】シールドジャッキ173は、図17、図1
8に示したように、各外殻プレート123の内面に沿っ
て固定されている。この状態でシールドジャッキ173
の前端は、外殻プレート後胴部第1列の拡径ジャッキ1
30Bに連結され、後端の作動部には、図21(a)、
(b)の右半図に示したように、組み立て完了したセグ
メント端面を押圧するためのスプレッダー175が取り
付けられている。ところで、内筒100に支持された多
数の拡径ジャッキ130のうち、外殻プレート123の
後胴部123B第1列に固着された拡径ジャッキ130
Bのシリンダ本体には、この外殻プレート後胴部123
Bの内面に取り付けられたシールドジャッキ173の一
端が連結されている。これにより、シールドジャッキ1
73から伝達されるシールド掘削機1の推力は、拡径ジ
ャッキ130を介して内筒100に伝達される。推力を
確実に伝達するために、この後胴部第1列の拡径ジャッ
キ130Bは、他の拡径ジャッキ130に比し、シリン
ダ径が太く設定されている。The shield jack 173 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 8, it is fixed along the inner surface of each outer shell plate 123. Shield jack 173 in this state
The front end of the outer shell plate is the diameter-increasing jack 1 in the first row
FIG. 21 (a) is connected to the operation part at the rear end, which is connected to 30B.
As shown in the right half diagram of (b), a spreader 175 for pressing the end surface of the assembled segment is attached. By the way, among the large number of diameter expansion jacks 130 supported by the inner cylinder 100, the diameter expansion jacks 130 fixed to the rear trunk portion 123B first row of the outer shell plate 123.
In the cylinder body of B, the outer shell plate rear body portion 123
One end of a shield jack 173 attached to the inner surface of B is connected. As a result, the shield jack 1
The thrust of the shield excavator 1 transmitted from 73 is transmitted to the inner cylinder 100 via the diameter expansion jack 130. In order to reliably transmit the thrust, the diameter-expanding jack 130B on the rear trunk first row is set to have a larger cylinder diameter than the other diameter-expanding jacks 130.
【0061】第2の断面可変手段としてのテール拡径ジ
ャッキ140は、図23に示したように、シリンダ軸が
トンネル中心軸から放射状に配置されるように、リング
状台車141の外周位置に取り付けられた油圧シリンダ
ジャッキである。リング状台車141は、図23に示し
たように、台車内周部分に車輪146を有し、この車輪
146を介してパイプレール142に嵌合されている。
これにより、リング状台車141は、このパイプレール
142の外周に沿ってトンネル軸線方向を走行すること
ができる(図22(a)、(b)参照)。パイプレール
142の前端には、内筒支持フレーム143が固着され
ている。この内筒支持フレーム143は、内筒100の
直径に等しい外径を有し、エレクター171を撤去した
状態で内筒100の後端部に連結することができる。こ
れにより、トンネル中心軸とパイプレール中心軸とが一
致するように合わせてパイプレール142の前端を内筒
100に支持させることができる。拡径時には、パイプ
レール142前端の内筒支持フレーム143を内筒10
0に固定し、パイプレール142の所定位置とセグメン
トの定着端との間に、タイロッドからなるパイプレール
支持具144を架設する。そして、リング状台車141
をパイプレール142前端まで移動させる。さらに、リ
ング状台車141に搭載されたテール拡径ジャッキ14
0のシリンダロッドを伸長させて胴殻122のテール部
を所定量だけ拡径する。縮径時には、テール拡径ジャッ
キ140のシリンダロッドを伸長させてテール部を僅か
に拡径し、後述するスペーサ部材145を所定の大きさ
のものに交換する。また、その後、図22(a)、図2
3(a)に示したように、リング状台車141をセグメ
ント組み立て完了位置まで後退させる。そして、リング
状台車141のテール拡径ジャッキ140のシリンダロ
ッド先端でセグメント170を押圧してパイプレール1
42を所定位置に固定させておくことができる。なお、
本発明のパイプレール142は、機能的には第1の発明
の内筒C2に相当し、リング状台車141がスライド台
座41に相当する。As shown in FIG. 23, the tail diameter expansion jack 140 as the second section varying means is attached to the outer peripheral position of the ring-shaped carriage 141 so that the cylinder axis is arranged radially from the tunnel central axis. It is a hydraulic cylinder jack. As shown in FIG. 23, the ring-shaped carriage 141 has wheels 146 on the inner peripheral portion of the carriage, and is fitted to the pipe rail 142 via the wheels 146.
As a result, the ring-shaped carriage 141 can travel in the tunnel axis direction along the outer circumference of the pipe rail 142 (see FIGS. 22A and 22B). An inner cylinder support frame 143 is fixed to the front end of the pipe rail 142. The inner cylinder support frame 143 has an outer diameter equal to the diameter of the inner cylinder 100, and can be connected to the rear end portion of the inner cylinder 100 with the erector 171 removed. Accordingly, the front end of the pipe rail 142 can be supported by the inner cylinder 100 such that the tunnel center axis and the pipe rail center axis are aligned with each other. When expanding the diameter, the inner cylinder support frame 143 at the front end of the pipe rail 142 is moved to the inner cylinder 10
It is fixed to 0, and a pipe rail supporting member 144 made of a tie rod is installed between a predetermined position of the pipe rail 142 and the fixing end of the segment. Then, the ring-shaped carriage 141
Is moved to the front end of the pipe rail 142. Further, the tail diameter expansion jack 14 mounted on the ring-shaped carriage 141
The cylinder rod of 0 is extended to expand the tail portion of the shell 122 by a predetermined amount. When the diameter is reduced, the cylinder rod of the tail diameter expansion jack 140 is elongated to slightly increase the diameter of the tail portion, and the spacer member 145 described later is exchanged for a predetermined size. In addition, after that, FIG.
As shown in FIG. 3A, the ring-shaped carriage 141 is retracted to the segment assembly completion position. Then, the segment 170 is pressed by the tip of the cylinder rod of the tail diameter expansion jack 140 of the ring-shaped carriage 141 to press the pipe rail 1
42 can be fixed in place. In addition,
The pipe rail 142 of the present invention functionally corresponds to the inner cylinder C2 of the first invention, and the ring-shaped carriage 141 corresponds to the slide pedestal 41.
【0062】ところで、胴殻122の拡径状態を保持す
るために、すべての拡径ジャッキに作用する油圧を負荷
状態にホールドさせておくのでは、機器への負担が大き
くなる。そこで、第1の断面可変手段としての拡径ジャ
ッキ130では、伸長状態にあるシリンダロッド部分に
半割りリングからなるロッド長保持具131を装着する
ことが好ましい。また、テール部の拡径時の真円形状を
保持するために保形治具たるスペーサ部材145を使用
することが好ましい。スペーサ部材145の構成につい
ては、図27を参照して後述する。By the way, in order to maintain the expanded state of the shell shell 122, if the hydraulic pressure acting on all the expanded diameter jacks is held in the load state, the load on the equipment becomes large. Therefore, in the diameter-expanding jack 130 as the first cross-section varying means, it is preferable to attach the rod length holder 131 formed of a half ring to the extended cylinder rod portion. Further, it is preferable to use a spacer member 145 as a shape-maintaining jig in order to maintain a perfect circular shape when the diameter of the tail portion is expanded. The structure of the spacer member 145 will be described later with reference to FIG.
【0063】ここで、胴殻122、内筒100を前胴部
A、後胴部Bに分割している中折れ機構200につい
て、図24を参照して説明する。図24(a)に示した
ように、内筒100の前胴部100Aの後端と後胴部1
00B前端には、それぞれ前隔壁101及び後隔壁10
2が固着されている。また、外殻プレート123A、1
23B及び裏当てプレート124A、124Bの端部か
らは、それぞれ内筒100に向かって拡径フランジ12
5、126が固着されている。これら拡径フランジ12
5、126間には、前隔壁101及び後隔壁102をそ
れぞれ収容可能なスリット127が設けられている。拡
径フランジ125、126とスリット127との摺接面
の所定位置にはシール部材128が装着されており、後
述する泥水チャンバー204内に満たされた泥水の漏出
を防止することができる。Now, the center folding mechanism 200 that divides the shell 122 and the inner cylinder 100 into a front body portion A and a rear body portion B will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 24A, the rear end of the front body portion 100A of the inner cylinder 100 and the rear body portion 1
00B has a front partition 101 and a rear partition 10 at the front end.
2 is stuck. In addition, outer shell plates 123A, 1
23B and the backing plates 124A, 124B from the ends thereof, respectively, toward the inner cylinder 100, and the enlarged diameter flange 12
5, 126 are fixed. These expanded flanges 12
A slit 127 capable of accommodating the front partition 101 and the rear partition 102 is provided between 5 and 126. A seal member 128 is mounted at a predetermined position on the sliding contact surface between the diameter-expanding flanges 125 and 126 and the slit 127 to prevent leakage of muddy water filled in the muddy water chamber 204 described later.
【0064】また、外殻プレート前胴部123Aと後胴
部123Bとの間には、合成ゴム製ベローズ201が装
着されている。この合成ゴム製ベローズ201は断面形
が略L字形をなすリング状体で、外胴を構成する胴殻1
22の全周を覆うように装着されている。すなわち、前
胴部A及び後胴部Bを屈曲自在に連結している。また、
内筒100部分には球面座部202が設けられている。
この球面座部202は外周面が所定の曲率の凸状面に仕
上げられたリング状体で、トンネル切羽に向かって後端
は内筒後胴部100Bに固着され、前端は内筒前胴部1
00Aの内周位置にもぐり込むように延設されている。
このとき前胴部100Aの後端には、合成ゴム製シール
材203が装着されており、前胴部100Aが後述する
中折れジャッキ210の動作によりトンネル軸線に対し
て屈曲した場合に、前胴部100Aの後端部が球面座部
202に沿ってスライドできるようになっている。この
ように前後の隔壁101、102と合成ゴム製ベローズ
201と球面座部202とに囲まれた部分が泥水チャン
バー204を構成する。この泥水チャンバー内204に
は、送泥管205から土圧バランス用の泥水が供給され
る。A bellows 201 made of synthetic rubber is mounted between the front body portion 123A and the rear body portion 123B of the outer shell plate. This synthetic rubber bellows 201 is a ring-shaped body having a substantially L-shaped cross section, and is a shell 1 constituting an outer shell.
It is attached so as to cover the entire circumference of 22. That is, the front body portion A and the rear body portion B are flexibly connected. Also,
A spherical seat portion 202 is provided in the inner cylinder 100 portion.
The spherical seat portion 202 is a ring-shaped body whose outer peripheral surface is finished to be a convex surface having a predetermined curvature. The rear end of the spherical seat portion 202 is fixed to the inner cylinder rear body portion 100B toward the tunnel face, and the front end thereof is the inner cylinder front body portion. 1
It is extended so as to dig into the inner peripheral position of 00A.
At this time, a synthetic rubber seal member 203 is attached to the rear end of the front body portion 100A, and when the front body portion 100A is bent with respect to the tunnel axis by the operation of the center folding jack 210 described later, The rear end portion of the portion 100A can slide along the spherical seat portion 202. In this way, the portion surrounded by the front and rear partitions 101, 102, the synthetic rubber bellows 201, and the spherical seat portion 202 constitutes the muddy water chamber 204. The mud water for supplying earth pressure is supplied from the mud pipe 205 into the mud chamber 204.
【0065】球面座部202の内周位置には補剛フレー
ム206が全周にわたり、固着されている。この補剛フ
レーム206は、球面座部202を所定間隔で支持する
フランジ207と、中折れジャッキ210のロッド端を
回転自在に支持する定着部208とを有する。中折れジ
ャッキ210の前端は、内筒前胴部100Aの所定位置
に定着されている。この中折れジャッキ210は一例と
して、周方向に沿って10本が配設されているが、これ
ら10本のジャッキ210は独立してあるいは同期をと
りながら、図示しない制御部によりシリンダロッド伸長
量が制御できる。これにより、各ジャッキに所定の伸長
量、伸長タイミングを設定することにより、シールド掘
削機1の前胴部Aを、トンネル軸線から所定の方向に任
意の角度で屈曲させることができる。これにより、本発
明のシールド掘削機1では、線形が所定の曲率の曲線を
なすトンネルの施工を容易に行える。中折れジャッキ2
10は、内筒後胴部100Bと前胴部100Aとに跨っ
て支持されているため、シールドジャッキ173から内
筒後胴部100Bに伝達されたシールド掘削機1の推力
は、この中折れジャッキ210を介して内筒前胴部10
0Aに伝達される。この中折れ機構は、図24(b)に
示したように、拡径時にも有効に機能し、泥水チャンバ
ー204も拡径に合わせて容積が大きくなるが、泥水を
追加供給することで、確実に外圧に抵抗することができ
る。A stiffening frame 206 is fixed to the inner circumferential position of the spherical seat portion 202 over the entire circumference. The stiffening frame 206 has a flange 207 that supports the spherical seat portion 202 at a predetermined interval, and a fixing portion 208 that rotatably supports the rod end of the center folding jack 210. The front end of the center folding jack 210 is fixed to a predetermined position of the inner cylinder front body portion 100A. As an example, ten of the middle-folded jacks 210 are arranged along the circumferential direction. These ten jacks 210 are independently or synchronized, and the cylinder rod extension amount is controlled by a control unit (not shown). You can control. Accordingly, by setting a predetermined extension amount and extension timing for each jack, the front trunk portion A of the shield excavator 1 can be bent in a predetermined direction from the tunnel axis at an arbitrary angle. Thereby, in the shield excavator 1 of the present invention, it is possible to easily construct a tunnel whose linear shape is a curve having a predetermined curvature. Middle broken jack 2
Since 10 is supported astride the inner barrel rear trunk 100B and the front barrel 100A, the thrust force of the shield excavator 1 transmitted from the shield jack 173 to the inner barrel rear trunk 100B is the center-folded jack. The inner barrel front body portion 10 via 210
It is transmitted to 0A. As shown in FIG. 24 (b), this center folding mechanism effectively functions even when the diameter is expanded, and the volume of the muddy water chamber 204 also increases in accordance with the diameter expansion. Can resist external pressure.
【0066】次に、図25〜図27を参照して本発明の
シールド掘削機1の詳細構造について簡単に説明する。
図25(a)は、バルクヘッド120前方位置の保護プ
レート129の構成を示した正面図である。バルクヘッ
ド120前方位置には、外殻プレート123の内面位置
に裏当てプレート124が設けられていない。このた
め、拡径時に外殻プレート123間の隙間から崩壊土砂
が入り込まないように、保護プレート129が設けられ
ている。この保護プレート129は、外殻プレート12
3内面に固着された拡径フランジ125前面位置から外
殻プレート123先端位置まで延設され、図25(a)
に示したように、外殻プレート123の内面に溶接され
ている。この保護プレート129の外面と外殻プレート
123の内面とは、拡径、縮径時に摺接する。この摺接
面には、シールパッキン128が装着されている。ま
た、縮径時にこの摺接面の間に土砂が侵入しないよう
に、外殻プレートの端部にスクレーパーを設けることも
好ましい。スクレーパーの構造としては、公知のプレー
トタイプ、ワイヤタイプ等、種々のタイプが適用でき、
使用材質としてもスチール、合成樹脂、合成ゴム、各種
複合材を使用することができる。Next, the detailed structure of the shield excavator 1 of the present invention will be briefly described with reference to FIGS. 25 to 27.
FIG. 25A is a front view showing the configuration of the protection plate 129 at the front position of the bulkhead 120. At the front position of the bulkhead 120, the backing plate 124 is not provided at the inner surface position of the outer shell plate 123. Therefore, the protective plate 129 is provided so that the collapsed earth and sand do not enter from the gap between the outer shell plates 123 when the diameter is expanded. This protective plate 129 is the outer shell plate 12
3 (a) is extended from the front surface position of the diameter-expanding flange 125 fixed to the inner surface to the tip position of the outer shell plate 123.
As shown in FIG. 5, the inner surface of the outer shell plate 123 is welded. The outer surface of the protective plate 129 and the inner surface of the outer shell plate 123 are in sliding contact with each other when the diameter is expanded or reduced. A seal packing 128 is attached to this sliding contact surface. Further, it is also preferable to provide a scraper at the end of the outer shell plate so that earth and sand do not enter between the sliding contact surfaces when the diameter is reduced. As the structure of the scraper, various types such as well-known plate type and wire type can be applied,
As the material to be used, steel, synthetic resin, synthetic rubber, and various composite materials can be used.
【0067】図26の各図は、シール部材230、24
0の取り付け状態を示した部分図である。シール部材2
30、240は、外殻プレート123と裏当てプレート
124との摺接面に設けられている。シール部材230
は、外殻プレート123が隣接する側面にトンネル軸線
方向に沿って止めネジ231及び押さえプレート232
を介して固着されている。このシール部材230は板状
をなし、先端が裏当てプレート124の外周面を押圧す
るように外殻プレート123に固定されている。裏当て
プレート124に取り付けられたシール部材240は、
図26(a)に示したように、裏当てプレート124の
外周面の周縁部に形成された切欠部241に装着されて
いる。そして、切欠部241をカバープレート242で
覆うようにしてシール部材240が外部に露出しないよ
うにしている。シール部材240の断面形状は、略L字
形をなし、L字形を僅かに屈曲するようにして外殻プレ
ート123の内周面に押圧させて切欠部241に収容さ
れている(図26(c)参照)。シール部材の材質とし
ては、耐油性に富むNBR(アクリロニトリルブタジエ
ンゴム)が用いられているが、仕様が適合すれば、ネオ
プレンゴム、多硫化ゴム等、種々の合成ゴム材料を使用
することができる。26 shows the sealing members 230 and 24.
It is a partial view showing the attachment state of 0. Seal member 2
30 and 240 are provided on the sliding contact surface between the outer shell plate 123 and the backing plate 124. Sealing member 230
Is a set screw 231 and a pressing plate 232 on the side surface adjacent to the outer shell plate 123 along the tunnel axis direction.
It is fixed through. The seal member 230 has a plate shape and is fixed to the outer shell plate 123 such that the tip end presses the outer peripheral surface of the backing plate 124. The seal member 240 attached to the backing plate 124 is
As shown in FIG. 26A, the backing plate 124 is attached to the notch 241 formed in the peripheral portion of the outer peripheral surface thereof. The notch 241 is covered with the cover plate 242 so that the seal member 240 is not exposed to the outside. The cross-sectional shape of the seal member 240 is a substantially L-shape, and the L-shape is slightly bent to be pressed against the inner peripheral surface of the outer shell plate 123 and housed in the notch 241 (FIG. 26C). reference). As the material of the seal member, NBR (acrylonitrile butadiene rubber) having high oil resistance is used, but various synthetic rubber materials such as neoprene rubber and polysulfide rubber can be used if the specifications are met.
【0068】図27は、テール部の拡径時の真円形状を
保持するために使用した保形治具たるスペーサ部材14
5の一例を示した部分断面図である。同図に示したよう
に、外殻プレート123の内周面位置に、隣接する裏当
てプレート124間にわたってスペーサ部材145をは
め込むようになっている。このスペーサ部材145は、
外殻プレート123の内周面の曲率に等しく湾曲加工さ
れた円弧部材で、胴殻122を拡径した際に、外殻プレ
ート123の内周面に沿ってこのスペーサ部材145を
装着することにより、外殻プレート123後端の開放端
の真円形状を保持することができる。なお、このスペー
サ部材145は、第1の発明のシールド掘削機1のスペ
ーサ45(図8参照)と同等の機能を有するものであ
る。FIG. 27 shows a spacer member 14 which is a shape-maintaining jig used to maintain the perfect circular shape of the tail portion when the diameter is enlarged.
5 is a partial cross-sectional view showing an example of No. 5 of FIG. As shown in the figure, a spacer member 145 is fitted in the inner peripheral surface position of the outer shell plate 123 between adjacent backing plates 124. This spacer member 145 is
An arc member that is curved so as to have the same curvature as the inner peripheral surface of the outer shell plate 123, and by mounting the spacer member 145 along the inner peripheral surface of the outer shell plate 123 when the diameter of the shell 122 is expanded. It is possible to maintain the perfect circular shape of the open end at the rear end of the outer shell plate 123. The spacer member 145 has the same function as the spacer 45 (see FIG. 8) of the shield excavator 1 of the first invention.
【0069】次に、比較的、小径のシールド掘削機1に
本発明による拡径機構を適用した実施の形態について、
図28〜図32を参照して説明する。図28に示したよ
うに、本実施の形態によるシールド掘削機は、概略、オ
ーバーカッターを有するカッターヘッド、カッターヘッ
ドを支持するバルクヘッド、2重構造の胴殻、胴殻の内
周位置に設置された内筒、内筒に支持され胴殻の縮径、
拡径を実現する第1の断面可変手段としての複数の拡径
ジャッキ、胴殻の後端を拡径する第2の断面可変手段と
しての複数のテール拡径ジャッキとから構成されてい
る。なお、符号は、図17に示したシールド掘削機1に
示した構成と同一構成については、同一符号を付して説
明する。Next, an embodiment in which the diameter expanding mechanism according to the present invention is applied to the shield excavator 1 having a relatively small diameter will be described.
This will be described with reference to FIGS. 28 to 32. As shown in FIG. 28, the shield excavator according to the present embodiment is roughly installed at a cutter head having an overcutter, a bulkhead supporting the cutter head, a double-structured shell, and an inner circumferential position of the shell. The inner cylinder, the diameter of the shell that is supported by the inner cylinder,
It is composed of a plurality of diameter expansion jacks as first cross-section varying means for achieving diameter expansion and a plurality of tail diameter expansion jacks as second cross-section variation means for expanding the rear end of the shell. In addition, about a code | symbol, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the same structure as the structure shown in the shield excavator 1 shown in FIG.
【0070】カッターヘッド110は、本形態では、図
30(a)に示したように、3本のスポーク112が設
けられており、各スポーク112の先端には、半径方向
に伸縮自在なオーバーカッター116が取り付けられい
る。また、カッターヘッド110の周縁部の所定位置に
はコピーカッターも併せて装備されている。拡径時に
は、図30(b)に示したように、オーバーカッター1
16部分を地山側に伸長させ、掘進するようになってい
る。第1の断面可変手段としての拡径ジャッキ130
は、図29に示したように、シールドジャッキ173の
推力を内筒100に伝達する第1列の太径拡径ジャッキ
130と、胴殻122を半径方向に押し広げるために寄
与する2列の拡径ジャッキ130とから構成されてい
る。本実施の形態では、第1列の太径拡径ジャッキ13
0は、図31に示したように内筒100に支持され、ロ
ッド作動部が、外殻プレート123を外方に押し広げる
ようになっている。また、図32には、裏当てプレート
124を外方に押し広げる拡径ジャッキ130が示され
ている。また、同図右半図に示したように、シールドジ
ャッキ173のスプレッダーは、外殻プレート123の
内周部分に沿ってセグメントを押圧することができる。
なお、テール拡径ジャッキ140は図示を省略してい
る。In the present embodiment, the cutter head 110 is provided with three spokes 112 as shown in FIG. 30 (a), and the tip of each spoke 112 is an over-cutter that can expand and contract in the radial direction. 116 is attached. A copy cutter is also installed at a predetermined position on the peripheral edge of the cutter head 110. At the time of expanding the diameter, as shown in FIG.
The 16 parts are extended to the natural ground side, and are dug forward. Expanding diameter jack 130 as first cross-section varying means
As shown in FIG. 29, the first row of large-diameter expanding jacks 130 for transmitting the thrust of the shield jack 173 to the inner cylinder 100, and the two rows of the large-diameter expanding jacks 130 contributing to spread the shell 122 in the radial direction. It is composed of a diameter expansion jack 130. In the present embodiment, the first row large diameter expansion jack 13
0 is supported by the inner cylinder 100 as shown in FIG. 31, and the rod operating portion pushes the outer shell plate 123 outward. Further, FIG. 32 shows the enlarged diameter jack 130 that pushes the backing plate 124 outward. Further, as shown in the right half of the figure, the spreader of the shield jack 173 can press the segment along the inner peripheral portion of the outer shell plate 123.
The tail diameter expansion jack 140 is not shown.
【0071】以上の説明において。図18に示したシー
ルド掘削機1におけるトンネル径としての拡径量は、最
大300mm程度に設定することができ、図29に示し
たシールド掘削機1では、拡径量75mmに規定されて
いる。掘進に伴う拡径動作、縮径動作の動作フローは、
第1の発明のシールド掘削機1の拡径動作、縮径動作と
同様に行うことができる。このとき、第2の発明では、
内筒支持フレーム143とパイプレール支持具144と
により、パイプレール142の中心軸をトンネル中心軸
と一致させ保持することができる。この点、第1の発明
では、内筒C2は、前端が内筒C1に外嵌しており、後
端がセグメントグリッパ46で支持される点で異なる。
なお、上述の各拡径ジャッキ130のシリンダロッドの
伸長、縮退動作及びシールド掘削機1の推進動作は、シ
ールド掘削機1の後方に位置する運転指令室からの遠隔
操作により実施できる。また、各拡径ジャッキ130の
動作タイミング、動作量は公知の制御手段により実現す
ることができ、部分的な位置の拡径ジャッキのみの単独
操作を行ったりすることも可能であることは言うまでも
ない。In the above description. The maximum diameter expansion amount as a tunnel diameter in the shield excavator 1 shown in FIG. 18 can be set to about 300 mm at maximum, and in the shield excavator 1 shown in FIG. 29, the diameter expansion amount is specified to be 75 mm. The operation flow of diameter expansion operation and diameter reduction operation accompanying excavation is
The diameter expansion operation and the diameter reduction operation of the shield excavator 1 of the first invention can be performed in the same manner. At this time, in the second invention,
With the inner cylinder support frame 143 and the pipe rail support 144, the central axis of the pipe rail 142 can be held in alignment with the central axis of the tunnel. In this respect, in the first aspect of the invention, the inner cylinder C2 is different in that the front end is fitted onto the inner cylinder C1 and the rear end is supported by the segment gripper 46.
The expansion and contraction operations of the cylinder rod of each of the diameter expansion jacks 130 and the propulsion operation of the shield excavator 1 described above can be performed by remote operation from the operation command room located behind the shield excavator 1. Further, it is needless to say that the operation timing and the operation amount of each diametrical expansion jack 130 can be realized by a known control means, and only the diametrical expansion jack at a partial position can be operated independently. .
【0072】以上に、説明したように各拡径ジャッキの
ロッド伸長動作により胴殻プレートを外方に押し広げる
ようにして所定距離を掘進しながら設定されたトンネル
径まで連続的に拡径することができる一方、各拡径ジャ
ッキのロッド縮退動作により広げられた状態にある胴殻
プレートをシールド掘削機の径を狭めるようにして所定
距離を掘進しながら設定されたトンネル径まで連続的に
縮径することができ、効率よく断面可変手段のトンネル
を容易に構築でき、中間立坑等の付帯構造物や重複した
掘削設備を用いずに、経済的なトンネル掘削を実現でき
るという効果を奏する。As described above, the rod expanding operation of each of the diameter-expanding jacks pushes the shell plate outward to continuously expand the tunnel diameter to the set tunnel diameter while excavating the predetermined distance. While the diameter of the shield excavator is narrowed, the diameter of the shell shell plate that has been expanded by the rod retracting operation of each diameter expansion jack is reduced by a predetermined distance, and the diameter is continuously reduced to the set tunnel diameter. Therefore, it is possible to efficiently and easily construct a tunnel having a variable cross-section, and it is possible to realize economical tunnel excavation without using auxiliary structures such as intermediate shafts and redundant excavation equipment.
【図1】第1の発明による断面可変シールド掘削機の一
実施の形態を、所定断面を示して説明した部分断面斜視
図。FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view illustrating an embodiment of a variable cross-section shield excavator according to the first invention by showing a predetermined cross section.
【図2】図1に示した断面可変シールド掘削機の縦断面
図。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the variable cross-section shield excavator shown in FIG.
【図3】図2に示した断面可変シールド掘削機のIII-II
I端面線によるカッターヘッドの端面を示した正面図。FIG. 3 is a III-II of the variable cross section shield excavator shown in FIG.
The front view which showed the end surface of the cutter head by I end surface line.
【図4】図3に示したオーバーカッター部分の概略構造
を示した部分側面図。FIG. 4 is a partial side view showing a schematic structure of an overcutter portion shown in FIG.
【図5】図2に示した断面可変シールド掘削機のV-V端
面線によるバルクヘッドの端面を示した正面図。5 is a front view showing the end surface of the bulkhead along the VV end surface line of the variable cross-section shield excavator shown in FIG. 2;
【図6】図5に示したバルクヘッドと胴殻からのフラン
ジ部分との摺動部分の断面形状を示した部分断面図。6 is a partial cross-sectional view showing the cross-sectional shape of the sliding portion between the bulkhead shown in FIG. 5 and the flange portion from the shell.
【図7】図2に示した断面可変シールド掘削機のVII-VI
I断面線による第1の断面可変手段の配置及び動作状態
を示した横断面図。FIG. 7: VII-VI of the variable cross section shield excavator shown in FIG.
FIG. 6 is a transverse cross-sectional view showing an arrangement and an operating state of the first cross-section varying means along the I-section line.
【図8】図2に示したシールド掘削機のVIII-VIII断面
線による第2の断面可変手段の配置及び動作状態を示し
た横断面図。8 is a transverse cross-sectional view showing the arrangement and operating state of the second cross-section varying means taken along the line VIII-VIII of the shield excavator shown in FIG.
【図9】図2に示したシールド掘削機のVIII-VIII断面
線による第2の断面可変手段固定構造及び動作状態を示
した横断面図。FIG. 9 is a transverse cross-sectional view showing a second cross-section varying means fixing structure and an operating state by the VIII-VIII cross-section line of the shield excavator shown in FIG.
【図10】胴殻後端位置のテールシールの構造の詳細を
示した部分拡大断面図。FIG. 10 is a partially enlarged sectional view showing the details of the structure of the tail seal at the rear end position of the shell.
【図11】シールド掘削機の拡径掘進動作の一連の動作
順序を示したフローチャート。FIG. 11 is a flow chart showing a series of operation sequence of a diameter expanding and advancing operation of the shield excavator.
【図12】シールド掘削機の縮径掘進動作の一連の動作
順序を示したフローチャート。FIG. 12 is a flow chart showing a series of operation sequences of a diameter reduction advancing operation of the shield excavator.
【図13】第1の断面可変手段及び第2の断面可変手段
の拡径時のジャッキ動作順序を示したフローチャート。FIG. 13 is a flowchart showing a jack operation sequence when expanding the diameters of the first cross-section varying means and the second cross-section varying means.
【図14】第1の断面可変手段及び第2の断面可変手段
の縮径時のジャッキ動作順序を示したフローチャート。FIG. 14 is a flowchart showing a jacking operation sequence of the first cross-section varying means and the second cross-section varying means when the diameter is reduced.
【図15】シールド掘削機の拡径掘進時の動作状態を示
した動作状態図。FIG. 15 is an operation state diagram showing an operation state of the shield excavator at the time of advancing the diameter.
【図16】シールド掘削機の縮径掘進時の動作状態を示
した動作状態図。FIG. 16 is an operation state diagram showing an operation state of the shield excavator during the diameter reduction digging.
【図17】第2の発明による断面可変シールド掘削機の
一実施の形態を、所定断面を示して説明した部分断面斜
視図。FIG. 17 is a partial cross-sectional perspective view illustrating an embodiment of a variable cross-section shield excavator according to the second invention by showing a predetermined cross section.
【図18】図17に示した断面可変シールド掘削機の縮
径時の縦断面図。18 is a vertical cross-sectional view of the variable cross-section shield excavator shown in FIG. 17 when the diameter is reduced.
【図19】図17に示した断面可変シールド掘削機の拡
径時の縦断面図。FIG. 19 is a vertical cross-sectional view of the variable cross-section shield excavator shown in FIG. 17 when the diameter is expanded.
【図20】図17、図18のXXa-XXa、XXb-XXb断面線に
よる断面図。20 is a cross-sectional view taken along line XXa-XXa and XXb-XXb in FIGS. 17 and 18.
【図21】図17、図18のXXIa-XXIa、XXIb-XXIb断面
線による断面図。21 is a cross-sectional view taken along the line XXIa-XXIa, XXIb-XXIb in FIG. 17 and FIG.
【図22】第2の発明の第2の断面可変手段の一形態を
示した部分縦断面図。FIG. 22 is a partial vertical cross-sectional view showing one form of a second cross-section varying means of the second invention.
【図23】図22のXXIIIa-XXIIIa、XXIIIb-XXIIIb断面
線による断面図。23 is a cross-sectional view taken along the line XXIIIa-XXIIIa, XXIIIb-XXIIIb in FIG.
【図24】中折れ機構の実施の一形態を示した部分断面
図。FIG. 24 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of a center folding mechanism.
【図25】胴殻先端部分の実施の一形態を示した部分断
面図。FIG. 25 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the tip portion of the shell.
【図26】外殻プレートと裏当てプレートとの間のシー
ル部材の実施の一形態を示した部分断面図。FIG. 26 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the seal member between the outer shell plate and the backing plate.
【図27】外殻プレートと裏当てプレートとの間に介装
されるスペーサ部材の実施の一形態を示した部分断面
図。FIG. 27 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of a spacer member interposed between the outer shell plate and the backing plate.
【図28】第2の発明による断面可変シールド掘削機の
他の実施の形態を示した部分縦断面図(縮径時)。FIG. 28 is a partial vertical cross-sectional view (when the diameter is reduced) showing another embodiment of the variable cross-section shield excavator according to the second invention.
【図29】図28に示した断面可変シールド掘削機の拡
径時の縦断面図。29 is a longitudinal sectional view of the variable cross-section shield excavator shown in FIG. 28 when the diameter is expanded.
【図30】図28、図29のXXXa-XXXa、XXXb-XXXb断面
線による断面図。30 is a sectional view taken along a section line XXXa-XXXa, XXXb-XXXb in FIGS. 28 and 29.
【図31】図28、図29のXXXIa-XXXIa、XXXIb-XXXIb
断面線による断面図。FIG. 31 is a schematic diagram of XXXIa-XXXIa and XXXIb-XXXIb of FIGS. 28 and 29;
Sectional drawing by a section line.
【図32】図28、図29のXXXIIa-XXXIIa、XXXIIb-XX
XIIb断面線による断面図。FIG. 32 shows XXXIIa-XXXIIa, XXXIIb-XX in FIGS. 28 and 29.
Sectional drawing by the XIIb section line.
【図33】中間立坑を用いてトンネル径を変化させるよ
うにした従来のトンネル構築例の一例を示したトンネル
概略配置断面図。FIG. 33 is a schematic tunnel layout sectional view showing an example of a conventional tunnel construction example in which the tunnel diameter is changed by using an intermediate shaft.
【図34】従来の拡径掘削手段を備えたシールド掘削機
の一例を示した部分断面図。FIG. 34 is a partial cross-sectional view showing an example of a shield excavator having a conventional diameter-expanding excavating means.
1 シールド掘削機 10,110 カッターヘッド 16,116 オーバーカッター 20,120 バルクヘッド 22,122 胴殻(外胴) 1 Shield excavator 10,110 Cutter head 16,116 Over cutter 20,120 Bulkhead 22,122 Shell (outer shell)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 正木 浩太郎 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 伊澤 利夫 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 望月 崇 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 上原 正敏 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 後藤 武彦 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 稲田 義和 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 藤原 雅博 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 真中 弘 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 杉江 清 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 石田 保明 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 山田 信一 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 羽鳥 俊司 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 清水 光雄 兵庫県神戸市中央区東川崎町1丁目1番3 号 川崎重工業株式会社神戸本社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kotaro Masaki, 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo, Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Toshio Izawa, 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo, Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Mochizuki 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Masatoshi Uehara 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo Toshima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Takehiko Goto 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo Within Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yoshikazu Inada In Sanbocho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Fujiwara Chiyoda-ku, Tokyo Sanbancho No. 2 Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Manaka No. 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Sugie Tokyo 2nd Sanbancho, Shirota-ku, Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yasuaki Ishida 2nd Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside 72, Tobishima Construction Co., Ltd. Shinichi Yamada Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo No. 2 In the Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Shunji Hatori No. 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo No. 2 In the Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Mitsuo Shimizu 1-3 1-3 Higashikawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries, Ltd.Kobe Head Office
Claims (12)
け突出可能なオーバーカッターで掘削機周辺地山を拡幅
するとともに、該掘削機内部のバルクヘッドに前端が固
着された内筒に支持された複数の断面可変手段を作動さ
せて、胴殻部を構成する複数の外殻プレートの一部を前
記掘削機の内方から押し広げ、該押し広げ動作により生
じた前記外殻プレート間の隙間と、前記バルクヘッドの
周縁部に生じた隙間とを閉塞しながらトンネル拡径を行
う一方、前記複数の断面可変手段を作動させて、前記押
し広げ動作により生じた前記外殻プレート間の隙間を狭
めるようにしてトンネル縮径を行い、連続的に変化する
トンネル径からなるトンネルの掘進を行うことを特徴と
する断面可変シールド掘削機。1. A ground excavator ground is widened by an overcutter capable of protruding by a predetermined diameter expansion amount from the outer peripheral surface of a cutter head, and is supported by an inner cylinder whose front end is fixed to a bulkhead inside the excavator. By operating the plurality of cross-section varying means, a part of the plurality of outer shell plates constituting the shell portion is spread from the inside of the excavator, and the gap between the outer shell plates generated by the spreading operation is generated. While expanding the tunnel while closing the gap formed in the peripheral portion of the bulkhead, the plurality of cross-section varying means are operated to reduce the gap between the outer shell plates generated by the pushing and expanding operation. A variable cross-section shield excavator, which is characterized in that the diameter of a tunnel is reduced in such a manner as to narrow it, and a tunnel having a continuously changing tunnel diameter is excavated.
バーカッタが設けられたカッターヘッドと、 トンネル縦断方向に沿って分割された複数の外殻プレー
トからなり、該外殻プレートの長手方向の縁端の一方に
外胴の一部となる拡径プレートが形成され、該外殻プレ
ートの他の縁端に前記拡径プレートを収容可能なスリッ
トが形成され、前端近傍の内周面に拡径フランジが形成
された胴殻部と、 周縁部が前記拡径フランジと水密性を保持して摺接可能
に前記胴殻部内に設けられ、前記胴殻前面を水密性を保
持して閉塞するバルクヘッドと、 該バルクヘッドに前端が固着され、前記胴殻部とほぼ同
心円状をなして前記胴殻部内に延設され、後方位置に前
記胴殻部に対する同心位置を保持するグリッパを有する
内筒と、 一端が前記外殻プレートの一部に連結され、他端が前記
内筒に支持された第1の断面可変手段と、 少なくとも前記内筒に一端が支持され、他端で前記外殻
プレートを内方から押圧可能な第2の断面可変手段とを
備え、 前記拡径プレートが前記スリット内に収容された縮径状
態から、前記オーバーカッターで地山を拡幅するととも
に、前記第1の断面可変手段と第2の断面可変手段とを
作動させて、前記外殻プレートを外方に押し広げ、前記
外殻プレートと前記スリット内から露出した前記拡径プ
レートとにより拡径された掘削機の外胴を構成するとと
もに、前記バルクヘッドと該バルクヘッドの周縁部に摺
接している前記拡径フランジとにより前記外胴の前面を
閉塞するようにして所定トンネル径まで拡径を行う一
方、所定の掘進段階で前記第1の断面可変手段と第2の
断面可変手段とを作動させて前記拡径されたトンネル径
を、所定のトンネル径まで縮径できるようにしたことを
特徴とする断面可変シールド掘削機。2. A cutter head provided with an overcutter capable of projecting from the outer peripheral surface by a predetermined diameter expansion amount, and a plurality of outer shell plates divided along the tunnel longitudinal direction, the outer shell plate having a longitudinal direction. A diametrical expansion plate that is a part of the outer shell is formed at one of the edge ends of the outer shell plate, and a slit that can accommodate the diametrical expansion plate is formed at the other edge of the outer shell plate, and the inner peripheral surface near the front end is formed. A shell portion formed with a diameter-expanding flange and a peripheral portion thereof are provided inside the shell shell so as to be in sliding contact with the diameter-expansion flange while maintaining water-tightness, and the front surface of the shell is closed while maintaining water-tightness. A bulkhead and a gripper having a front end fixed to the bulkhead, extending substantially in the shape of a concentric circle with the shell and extending into the shell, and holding a concentric position with respect to the shell at the rear position. Inner cylinder, one end is the outer shell play A first cross-section varying means that is connected to a part of the inner cylinder and the other end of which is supported by the inner cylinder; and at least one end of which is supported by the inner cylinder and the other end of which can press the outer shell plate from the inside. A second cross-section varying means, wherein the over-cutter widens the ground from a reduced-diameter state in which the diameter-expanding plate is accommodated in the slit, and the first cross-section varying means and the second cross-section By actuating the variable means, the outer shell plate is expanded outward, and the outer shell of the excavator having a diameter increased by the outer shell plate and the diameter expansion plate exposed from inside the slit, The bulkhead and the diameter-increasing flange that is in sliding contact with the peripheral edge of the bulkhead close the front surface of the outer case to increase the diameter to a predetermined tunnel diameter, and at the same time, perform the first excavation step at a predetermined excavation stage. Cross section changing means Sectional variable shield excavator, wherein a second tunnel diameter as the enlarged diameter by operating the cross-section varying means, and to be reduced in diameter to a predetermined tunnel diameter.
バーカッタが設けられたカッターヘッドと、 トンネル縦断方向に沿って分割された複数の外殻プレー
トと、隣接した外殻プレートの隣接する縁端位置の内周
面に接して配置された裏当てプレートからなり、該裏当
てプレートの前端の内周面に拡径フランジが形成された
胴殻部と、 周縁部が前記拡径フランジと水密性を保持して摺接可能
に前記胴殻部内に設けられ、前記胴殻部の前面を水密性
を保持して閉塞するバルクヘッドと、 該バルクヘッドに前端が固着され、前記胴殻部とほぼ同
心円状をなして前記胴殻部内に延設された内筒と、 一端が前記内筒に支持され、他端が前記裏当てプレート
を押圧可能な断面可変手段と、一端が前記内筒に支持さ
れ、他端が前記外殻プレートを押圧可能な断面可変手段
とからなる第1の断面可変手段と、 前記内筒の後端に連結可能な支持体に一端が支持され、
他端で前記外殻プレートを内方から押圧可能な第2の断
面可変手段とを備え、 前記裏当てプレートが前記外殻プレートの隣接する縁端
位置の内周面に接した縮径状態から、前記オーバーカッ
ターで地山を拡幅するとともに、前記第1の断面可変手
段と第2の断面可変手段とを作動させて、前記裏当てプ
レートと前記外殻プレートとを密着させながら外方に押
し広げ、前記外殻プレートと隣接した外殻プレート間に
露出した前記裏当てプレートとにより拡径された掘削機
の外胴を構成するとともに、前記バルクヘッドと該バル
クヘッドの周縁部に摺接している前記拡径フランジとに
より前記外胴の前面を閉塞するようにして所定トンネル
径まで拡径を行う一方、所定の掘進段階で前記第1の断
面可変手段と第2の断面可変手段とを作動させて前記拡
径されたトンネル径を、所定のトンネル径まで縮径でき
るようにしたことを特徴とする断面可変シールド掘削
機。3. A cutter head provided with an overcutter capable of projecting by a predetermined diameter expansion amount from an outer peripheral surface, a plurality of outer shell plates divided along a tunnel longitudinal direction, and adjacent outer shell plates adjacent to each other. A shell portion formed of a backing plate arranged in contact with the inner peripheral surface at the edge position, and a shell shell portion having a diameter-expanding flange formed on the inner peripheral surface of the front end of the backing plate; A bulkhead that is provided inside the shell so as to be slidable while maintaining watertightness, and that closes the front surface of the shell while maintaining watertightness, and a front end is fixed to the bulkhead, An inner cylinder extending substantially concentrically with the inside of the shell, one end supported by the inner cylinder, the other end capable of pressing the backing plate, and one end having the inner cylinder. Supported by the other end, and the other end can press the outer shell plate. A first cross-section varying means including an effective cross-section varying means, and one end supported by a support body connectable to a rear end of the inner cylinder,
A second cross-section varying means capable of pressing the outer shell plate from the inner side at the other end, wherein the backing plate is in a reduced diameter state in which the backing plate is in contact with the inner peripheral surface of the adjacent edge position of the outer shell plate. , While widening the ground with the overcutter and actuating the first cross-section varying means and the second cross-section varying means to push the backing plate and the outer shell plate in close contact with each other. The outer shell of the excavator, which is expanded and has a diameter increased by the outer shell plate and the backing plate exposed between the outer shell plates adjacent to each other, is configured and slidably contacts the bulkhead and the peripheral portion of the bulkhead. While expanding the diameter to a predetermined tunnel diameter so as to close the front surface of the outer shell with the expanded diameter flange that is present, the first cross-section varying means and the second cross-section varying means are operated in a predetermined excavation stage. Let me before A variable cross-section shield excavator characterized in that the diameter of the enlarged tunnel can be reduced to a predetermined tunnel diameter.
記胴殻部の内周面に形成されたフランジに配設支持され
た周方向ジャッキと、前記内筒に支持され、前記外殻プ
レートを押し広げる半径方向ジャッキとからなることを
特徴とする請求項2記載の断面可変シールド掘削機。4. The first cross-section varying means includes a circumferential jack disposed and supported by at least a flange formed on an inner peripheral surface of the shell, and the outer shell plate supported by the inner cylinder. 3. The variable cross-section shield excavator according to claim 2, further comprising:
周面に沿ってトンネル軸線方向に摺動可能な台座上に配
設支持された半径方向ジャッキであることを特徴とする
請求項2記載の断面可変シールド掘削機。5. The second cross-section varying means is a radial jack arranged and supported on a pedestal slidable in the tunnel axis direction along the outer peripheral surface of the inner cylinder. Item 2. A variable cross-section shield excavator according to item 2.
筒に支持され、他端が前記裏当てプレートに連結された
半径方向ジャッキと、一端が前記内筒に支持され、他端
が前記外殻プレートに連結された半径方向ジャッキとか
らなることを特徴とする請求項3記載の断面可変シール
ド掘削機。6. A radial jack having one end supported by the inner cylinder and the other end connected to the backing plate, and one end of the first cross-section varying means supported by the inner cylinder and the other end. 4. The variable cross-section shield excavator according to claim 3, further comprising a radial jack connected to the outer shell plate.
端に連結可能なパイプレールに沿ってトンネル軸線方向
に走行可能なリング状台車上に配設支持された半径方向
ジャッキであることを特徴とする請求項3記載の断面可
変シールド掘削機。7. The second cross-section varying means is a radial jack arranged and supported on a ring-shaped carriage that can travel in the tunnel axis direction along a pipe rail connectable to the rear end of the inner cylinder. The variable cross-section shield excavator according to claim 3, wherein
ートの後部開放端にテールシールが設けられ、前記拡径
プレートの所定位置に、拡径時に前記テールシールと重
なる他のテールシールが設けられたことを特徴とする請
求項2記載の断面可変シールド掘削機。8. The body shell portion is provided with a tail seal at a rear open end of each of the divided outer shell plates, and another tail which overlaps with the tail seal at the time of expanding the diameter at a predetermined position of the diameter expanding plate. The variable cross-section shield excavator according to claim 2, wherein a seal is provided.
トと裏当てプレートの後部開放端にそれぞれテールシー
ルが設けられたことを特徴とする請求項3記載の断面可
変シールド掘削機。9. The variable cross-section shield excavator according to claim 3, wherein the shell shell portion is provided with tail seals at the rear open ends of the divided outer shell plate and backing plate, respectively.
な入子構造の二重筒状構造からなることを特徴とする請
求項2記載の断面可変シールド掘削機。10. The variable cross-section shield excavator according to claim 2, wherein the inner cylinder has a double-cylindrical structure having a nested structure capable of sliding and expanding and contracting at an overlapping portion.
置に設けられた中折れ機構により前胴部と後胴部とに分
離され、該分離位置で所定角度に屈曲して掘進可能であ
ることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1
項記載の断面可変シールド掘削機。11. The body shell and the inner cylinder are separated into a front body and a rear body by a center folding mechanism provided at a predetermined intermediate position, and can be bent and advanced at a predetermined angle at the separated position. It is any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
Section variable shield excavator according to the item.
に分離された分離位置に泥水チャンバーが設けられたこ
とを特徴とする請求項11記載の断面可変シールド掘削
機。12. The variable cross-section shield excavator according to claim 11, wherein a mud chamber is provided at a separation position where the front body portion and the rear body portion are separated by the center folding mechanism.
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