JPH09256784A - Excavation method and excavator therefor - Google Patents

Excavation method and excavator therefor

Info

Publication number
JPH09256784A
JPH09256784A JP6485396A JP6485396A JPH09256784A JP H09256784 A JPH09256784 A JP H09256784A JP 6485396 A JP6485396 A JP 6485396A JP 6485396 A JP6485396 A JP 6485396A JP H09256784 A JPH09256784 A JP H09256784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutter
pressure water
high pressure
ultra
excavation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6485396A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3751357B2 (en
Inventor
Kazuyuki Taniguchi
和之 谷口
Hajime Demura
肇 出村
Shiyuuji Kuraki
修二 倉木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sato Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Sato Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sato Kogyo Co Ltd filed Critical Sato Kogyo Co Ltd
Priority to JP6485396A priority Critical patent/JP3751357B2/en
Publication of JPH09256784A publication Critical patent/JPH09256784A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3751357B2 publication Critical patent/JP3751357B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong a cutter life and to promote a boring speed by forming cutting grooves or cracks with super-high pressure water having specific jet pressure along a planned passing line of a disc cutter, and crushing bedrocks or ground such as gravels while rolling the edge of the disc cutter on the cutter grooves or cracks. SOLUTION: A disc cutter 10 is provided with an edge body 10a having a wedge shaped section formed in the shape of a ring on the circumference of a cutter saddle, and it is mounted to a cutter mounting base 11 through a bearing 13 in a rolling state. A super-high pressure water jet device 12 is mounted near to a setting site of the disc cutter 10, and before the bedrock is crushed with the disc cutter 10, super-high pressure water having jet pressure 100-3500kg f/cm<2> is jetted toward a planned passing line of the disc cutter 10 to cutting grooves or cracks are formed in the excavated ground surface. By the constitution, the bedrocks or gorund such as gravels are easy to crush, and the order to prevent the abrasion in the edge of the disc cutter10, a cutter life is prolonged.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、TBM、シールド
機などのトンネル掘削機、大型構造物の基礎杭施工用掘
削機、地下空間用の地下掘削機などの掘削機において、
特にディスクカッタの延命化を図るとともに、岩盤や砂
礫などの地層やコンクリートなどを効率良く破砕できる
ようにした掘削方法およびそのための掘削機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel excavator such as a TBM or a shield machine, an excavator for constructing a foundation pile for a large structure, an underground excavator for an underground space, and the like.
In particular, the present invention relates to an excavation method and an excavator for the purpose of prolonging the life of a disk cutter and efficiently crushing rock formations, gravel and other strata, concrete and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、鉄道、道路、導水路、上下水
道などのトンネルを施工するに当たっては、TBM(Tu
nnel Boring Machin) 、シールド機(Shield Machin) な
どトンネル掘進機が盛んに用いられている。トンネル掘
削機(以下、単に掘削機ともいう。)は、前面のカッタ
ヘッドにより連続的に土砂を切削、破砕しながら掘進す
る掘削機械である。前記TBMは、主に山岳トンネル用
に使用される掘削機で岩盤や礫層などの地層を効率的に
掘削できるようにカッタヘッドはツースカッタ、ディス
クカッタ、インサートカッタ等のローラカッタ方式のカ
ッタ構造を採用している。また、シールド機は含水量の
多い砂質土、粘土などの軟弱地盤を効率的に掘削できる
ように切削ビットを固設したカッタ構造が主に採用され
ているが、岩盤層や砂礫層に突入した場合を考慮して前
記ローラカッタを併用した複合型のものもある。
2. Description of the Related Art For example, when constructing tunnels for railways, roads, headraces, water and sewage systems, TBM (Tu
Tunnel excavators such as nnel Boring Machin) and shield machines (Shield Machin) are widely used. A tunnel excavator (hereinafter, also simply referred to as an excavator) is an excavator that excavates while continuously cutting and crushing earth and sand with a cutter head on the front surface. The TBM is a roller cutter type cutter structure such as a tooth cutter, a disk cutter, an insert cutter, etc. so that the excavator mainly used for mountain tunnels can efficiently excavate rocks and gravel layers. It is adopted. In addition, the shield machine mainly adopts a cutter structure in which cutting bits are fixed so that soft ground such as sandy soil and clay with high water content can be efficiently excavated, but it penetrates into the bedrock layer and gravel layer. In consideration of such a case, there is also a composite type using the roller cutter together.

【0003】また、大型構造物の基礎掘削用削孔機、地
下空間用の地下掘削機などにも同様に岩盤層や砂礫層に
対応するためにローラカッタなどを用いたカッター方式
が採用されている。
In addition, a cutter system using a roller cutter or the like is also adopted in a drilling machine for foundation excavation of a large structure, an underground excavator for underground space, etc. in order to correspond to a rock layer or a gravel layer. There is.

【0004】これらのローラカッタ式のカッタ構造の
内、本発明では特にカッタサドルの外周部にリング状に
断面楔状の刃体を有するディスクカッタを対象とするも
のであり、前記掘削機の掘削ヘッド(カッタヘッド)部
に対しては、最も効率的な掘削を実現するように複数の
ディスクカッタが設計計算に基づいて配置される。そし
て、ディスクカッタを岩盤に対して一定の推力で押し付
けながら掘削ヘッドを回転させることにより、前記ディ
スクカッタが周方向に転動し岩盤を切削・破砕する。
Among these roller cutter type cutter structures, the present invention is particularly directed to a disk cutter having a blade body having a ring-shaped wedge-shaped cross section on the outer peripheral portion of the cutter saddle. For the cutter head portion, a plurality of disc cutters are arranged based on the design calculation so as to realize the most efficient excavation. Then, by rotating the excavation head while pressing the disk cutter against the rock mass with a constant thrust, the disk cutter rolls in the circumferential direction to cut / crush the rock mass.

【0005】この場合において、掘削の進行とともに、
ディスクカッタの刃先が摩耗し削孔速度が徐々に低下す
る。摩耗したカッタをそのまま使用し続けた場合には、
カッタ寿命を延ばすことはできても削孔速度が低下する
ため、削孔機械設備等の運転経費が嵩みトータル的には
削孔単価が上昇する。そこで、削孔単価は削孔速度とカ
ッタの寿命との関数で表されるため、削孔速度を岩石の
種類や強度等の地質的条件、推力、回転速度等の運転条
件、カッタ形式、クリーニング等を考慮した削孔速度公
式から求め、カッタ寿命をカッタ貫入量、回転速度等を
ファクターとしてカッタ刃先および軸受の摩耗率公式か
ら求めることにより、経済的運転条件を決定し、削孔単
価が最低となるところでディスクカッタの交換を行って
いる。
In this case, as the excavation progresses,
The cutting edge of the disc cutter wears and the drilling speed gradually decreases. If you continue to use the worn cutter,
Although the cutter life can be extended, the drilling speed decreases, which increases the operating cost of the drilling machine equipment and the like and increases the drilling unit price as a whole. Therefore, since the unit cost of drilling is expressed as a function of the drilling speed and the life of the cutter, the drilling speed can be defined by geological conditions such as rock type and strength, operating conditions such as thrust and rotation speed, cutter type, cleaning. The tool life is determined from the formula of the drilling speed, and the life of the cutter is calculated from the formula of the wear rate of the cutter blade edge and the bearing, with the cutter penetration amount and the rotation speed as factors. The disk cutter is being replaced where it becomes.

【0006】なお、ディスクカッタで岩盤または礫を破
砕する場合は、予め岩質・土質等の調査を行い、全く割
れ目がない条件から求めたカッタの貫入量に地山の割れ
目の影響による係数を加味して最適なカッタ貫入量を決
定している。
In the case of crushing bedrock or gravel with a disc cutter, the rock quality and soil quality are investigated in advance, and the coefficient due to the effect of the cracks in the ground is added to the amount of intrusion of the cutter obtained under the condition that there are no cracks. Taking into consideration the optimum amount of cutter penetration.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
地山性状のばらつきにより大幅な誤差が生じ易くカッタ
寿命や掘進速度に重大な影響を及ぼしている。すなわ
ち、実際に施工を始めた場合に、著しく短時間でカッタ
の摩耗が進行したり、掘削速度が低下したりすることも
あり、その結果カッタ費用の増大や工程の大幅な遅れが
生じることがある。
However, a large error is apt to occur due to variations in actual ground characteristics, which has a great influence on the cutter life and the excavation speed. That is, when the actual construction is started, the wear of the cutter may progress in a remarkably short time or the excavation speed may decrease, resulting in an increase in the cutter cost and a significant delay in the process. is there.

【0008】また、全削孔費に対して占めるカッタ費の
比率が大きいことから、カッタの交換回数が増えればそ
の分だけ必然的に削孔費が増大することになるため、か
かる掘削技術の分野では掘削効率を低下させることなく
カッタ寿命の延命化を図ること、あるいは削孔効率の向
上などが恒久的な課題として存在する。
Further, since the ratio of the cutter cost to the total drilling cost is large, the drilling cost will inevitably increase as the number of times of exchanging the cutter increases. In the field, there is a permanent problem to extend the life of the cutter without lowering the excavation efficiency, or to improve the drilling efficiency.

【0009】また、掘削機の設計では、予期しない岩質
層への突入や設計以上の強度を有する岩質層との遭遇な
どを考慮して機械的能力に余裕を持たせているが、人為
的にリッパビリティ(その岩の掘削し易さの指標を言
う)を向上させることが出来れば、掘削機の推進力やデ
ィスクカッタの駆動トルクなどの機械的能力を低減でき
るなどの利点がもたらされる。
Further, in the design of the excavator, a mechanical capacity is given a margin in consideration of an unexpected entry into the rock formation and an encounter with the rock formation having a strength higher than the design. If it is possible to improve the rippability (which is an index of the easiness of excavation of the rock), it will bring advantages such as reduction of mechanical power such as propulsion force of excavator and drive torque of disc cutter. .

【0010】その他、従来の開放型TBMの場合には、
岩盤を破砕させる際に粉塵が発生するため、これが作業
環境の悪化を招くなど衛生環境上の問題もある。
In addition, in the case of the conventional open type TBM,
Dust is generated when the bedrock is crushed, which leads to a deterioration of the working environment and has other sanitary and environmental problems.

【0011】そこで、本発明の主たる課題は、先ず第1
にカッタ寿命の延命化を図るとともに、削孔速度の向上
を図ること、第2に人為的にリッパビリティの向上を図
ることにより、従来装置と比較して掘削機能力の縮小を
可能とすること、および掘削時の粉塵を抑え作業環境の
悪化を防止すること等にある。
Therefore, the main problem of the present invention is to first
In addition to extending the life of the cutter, it is possible to reduce the excavation functional force compared with the conventional device by improving the drilling speed and secondly improving the ripperability artificially. , And to prevent dust during excavation and prevent deterioration of the working environment.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、ディスクカッタによる掘削面の破砕中に、
この掘削面に対してディスクカッタの通過予定線に沿っ
て超高圧水により切削溝または割れ目を形成し、ディス
クカッタの刃先が前記切削溝または割れ目線上を転動し
ながら前記破砕を行うようにしたことを特徴とするもの
である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for crushing an excavated surface by a disk cutter,
A cutting groove or a crack was formed by ultra-high pressure water along the expected passage line of the disc cutter on this excavated surface, and the crushing was performed while the cutting edge of the disc cutter rolled on the cutting groove or the crack line. It is characterized by that.

【0013】この場合において、前記超高圧水の噴射圧
の範囲としては1000〜3500kgf/cm2 が好適とさ
れる。また、前記超高圧水を噴射するための噴射ノズル
において、超高圧水の噴射停止時に微細土粒子の流入に
よる噴射ノズルの目詰まりを防止するため、超高圧水の
噴射停止時であっても常時少量の水を噴射し続けながら
掘削を行うようにするのが良い。さらに、前記超高圧水
中に細粒研磨材を混入させることにより、前記切削溝ま
たは割れ目の形成効率を向上させることもできる。
In this case, the range of the injection pressure of the ultra-high pressure water is preferably 1000 to 3500 kgf / cm 2 . Further, in the jet nozzle for jetting the super high pressure water, in order to prevent clogging of the jet nozzle due to the inflow of fine soil particles at the time of stopping the jet of the super high pressure water, even when the jet of the super high pressure water is always stopped It is good practice to continue drilling with a small amount of water spray. Further, by mixing a fine-grained abrasive in the ultra-high pressure water, it is possible to improve the efficiency of forming the cutting grooves or cracks.

【0014】上記のように本発明の場合には、ディスク
カッタによる破砕が行われる前に、予めディスクカッタ
の通過予定線上に沿って超高圧水により切削溝または割
れ目を形成しておく。したがって、岩盤または砂礫層な
どの地盤が破砕し易くなるとともに、ディスクカッタ刃
先の摩耗も減少するためカッタ寿命が長くなる。また当
然に、掘削対象岩石等が破砕し易くなるため掘削速度も
向上する。また、人為的に形成した前記切削溝や割れ目
によりリッパビリティが向上するため、掘削機の推進力
やディスクカッタの駆動トルクなどを減少させることも
できる。
As described above, in the case of the present invention, a cutting groove or a crack is formed in advance by ultra-high pressure water along the expected passage line of the disc cutter before the crushing by the disc cutter is performed. Therefore, the ground such as rock or gravel layer is likely to be crushed, and wear of the blade edge of the disk cutter is reduced, so that the cutter life is extended. Further, as a matter of course, the rock to be excavated is easily broken, so that the excavation speed is also improved. Further, since the rippability is improved by the artificially formed cutting grooves and cracks, the driving force of the excavator and the driving torque of the disc cutter can be reduced.

【0015】さらに、開放型TBMにおいて、掘削面に
向けて噴射した超高圧水により粉塵が捕捉されるため作
業環境も大幅に改善されるようになる。
Further, in the open type TBM, since the dust is captured by the ultra-high pressure water jetted toward the excavation surface, the working environment is greatly improved.

【0016】以下、さらに本発明に係る地盤掘削方法の
作用効果を明らかにするために、超高圧水併用による掘
削方法の破壊メカニズムをディスクカッタのみによる破
壊メカニズムとの対比により詳述する。先ず、図13に
示されるように、ディスクカッタ10の刃先10aを岩
石に対して貫入させたときの破砕メカニズムについて詳
述する(「大口径削孔機械の削孔性に関する研究」昭和
53年3月 建設省土木研究所参照)。図14に示され
るように、一般的に微小2次元断面に2つの応力σ1 、
σ2 が作用するとき、任意の傾斜面に働く垂直応力σお
よび剪断応力は次式(1)、(2)で表される。
In order to further clarify the action and effect of the ground excavation method according to the present invention, the destruction mechanism of the excavation method using the super high pressure water together will be described in detail below in comparison with the destruction mechanism using only the disk cutter. First, as shown in FIG. 13, a detailed description will be given of a crushing mechanism when the cutting edge 10a of the disk cutter 10 is penetrated into rock (“Study on drilling property of large diameter drilling machine”, 1978, 3). (See Ministry of Construction, Civil Engineering Research Institute). As shown in FIG. 14, generally, two stresses σ 1 ,
When σ 2 acts, normal stress σ and shear stress acting on an arbitrary inclined surface are expressed by the following equations (1) and (2).

【0017】[0017]

【数1】 [Equation 1]

【0018】微視的に破壊は応力σ2 が引張強度より大
きくなったとき、または剪断応力が剪断強度よりも大き
くなったときに起こる現象であり、剪断強度はモール・
クーロンの理論から主応力に比例する値であるから、剪
断破壊は上記(2)式においてモール・クーロンの式の
内部摩擦角をφとしたときのλ=π/4−φ/2の角度
で発生する。
Microscopically, fracture is a phenomenon that occurs when the stress σ 2 becomes larger than the tensile strength or when the shear stress becomes larger than the shear strength.
Since it is a value proportional to the principal stress from the Coulomb theory, the shear fracture is an angle of λ = π / 4−φ / 2 where φ is the internal friction angle of the Mohr-Coulomb equation in the above equation (2). appear.

【0019】一方、図15に示されるように、半無限板
上に線荷重Pが作用するとき、任意の点における応力状
態はTimoshenkoとGoodier によって次式(3)によって
与えられている。
On the other hand, as shown in FIG. 15, when the linear load P acts on the semi-infinite plate, the stress state at any point is given by the following equation (3) by Timoshenko and Goodier.

【0020】[0020]

【数2】 [Equation 2]

【0021】最大主応力の方向とλf の角度をなす面で
破壊が起こるものとすれば、載荷点の直下 r0 の点から
出発する破壊線は載荷点を中心とする放射線と常に一定
の角度λf をもつ対数ら線になる。すなわち、次式
(5)で表される。
Assuming that the fracture occurs on the plane forming an angle of λ f with the direction of the maximum principal stress, the fracture line starting from the point r 0 immediately below the loading point is always constant with the radiation centered on the loading point. It becomes a logarithmic helix with an angle λ f . That is, it is expressed by the following equation (5).

【0022】[0022]

【数3】 (Equation 3)

【0023】また、以上の各式から破壊線に沿った剪断
応力τと垂直応力σが、次式で表されるように破壊線は
左右両方向にできる。
Further, from the above equations, the shear stress τ and the normal stress σ along the fracture line can be defined in the left and right directions as represented by the following equations.

【0024】[0024]

【数4】 (Equation 4)

【0025】Maurerは上記(6) 、(7) 式より破壊線に沿
う2応力の比が一定になることから下式(8)を与えて
いる。
Maurer gives the following equation (8) because the ratio of the two stresses along the fracture line becomes constant from the above equations (6) and (7).

【0026】[0026]

【数5】 (Equation 5)

【0027】この関係は最大剪断破壊線(λf =π/
4)で、τ。=σに減少することになり、応力は図16
(a)に示すように、破壊線に沿って変化し、岩石の表
面(θ=±π/2)では0となり、θ=±(π/2−λ
f )のところで最大となる。また、荷重の直下に最大剪
断応力が発生する。図16(b)に示されるクレータの
破壊線は岩石表面では剪断応力が0となるから、破壊線
に沿って破砕帯の近い部分では剪断破壊が起こり、表面
近くでは曲げ荷重による引張破壊が生じていると考える
ことができる。
This relationship is based on the maximum shear fracture line (λ f = π /
In 4), τ. = Σ, and the stress is as shown in FIG.
As shown in (a), it changes along the fracture line and becomes 0 on the rock surface (θ = ± π / 2), and θ = ± (π / 2−λ
It becomes the maximum at f ). Further, the maximum shear stress is generated just below the load. The fracture line of the crater shown in Fig. 16 (b) has a shear stress of 0 on the rock surface, so shear fracture occurs near the fracture zone along the fracture line and tensile fracture due to bending load occurs near the surface. Can be considered.

【0028】ところで、カッタ刃先を岩盤の表面に押し
付けて貫入させるとき、クレータを発生させるのに必要
な最小限の荷重をスレショルド荷重と言う。刃先の貫入
圧力がこのスレショルド荷重に関係するため、刃先が摩
耗して接触面積が増大するとスレショルド荷重が増大す
る関係にある。刃先の摩耗幅とスレショルド荷重との関
係式を調べたものとしては、Maurer,M,Cによる実験結果
がある(The State ofMechanics Knowledge in Drillin
g,8th symposium on Rock Mechanics AIME,University
of Minnesota,Sept.,1966,P.355) 。スレショルド荷重
に対して、刃先幅1/2inのツールをBerea sandstone
に貫入させた実験から、摩耗幅とスレショルド荷重との
関係について図17に示される関係を得ている。同図は
刃先の貫入力が図の直線よりも大きい領域ではクレータ
ができるが、その下の領域では岩石の面に刃先の跡がつ
くだけでクレータができないということを示したもの
で、刃先が僅かに摩耗しただけでスレショルド荷重が大
幅に増加すること、すなわち刃先が摩耗することにより
破砕効率が急激に低下する理由を示している。
By the way, the minimum load required to generate craters when the cutter blade edge is pressed against the surface of the rock to penetrate it is called the threshold load. Since the penetration pressure of the cutting edge is related to this threshold load, the threshold load increases when the cutting edge wears and the contact area increases. As a study of the relational expression between the wear width of the cutting edge and the threshold load, there are experimental results by Maurer, M, C (The State of Mechanics Knowledge in Drillin
g, 8th symposium on Rock Mechanics AIME, University
of Minnesota, Sept., 1966, P.355). Berea sandstone with a tool with a cutting edge width of 1/2 in against the threshold load
The experiment shown in FIG. 17 shows the relationship between the wear width and the threshold load. The figure shows that craters can be formed in the area where the penetration force of the cutting edge is larger than the straight line in the figure, but in the area below that, the crater cannot be formed because only the cutting edge marks on the surface of the rock. It shows the reason why the threshold load is greatly increased by a slight abrasion, that is, the crushing efficiency is drastically lowered due to the abrasion of the cutting edge.

【0029】以上の説明より、岩石表面に垂直方向の荷
重が加わったときの破壊メカニズムが明らかになるとと
もに、掘削に従い刃先に摩耗が生じるとスレショルド荷
重が増加し削孔効率が低下する理由が明らかとなる。す
なわち、ディスクカッタのみによる破壊の場合には、掘
削面に対して垂直にかつ刃先先端から作用するディスク
カッタの貫入力により擬似半楕円状の剪断破壊線に沿っ
て破壊が発生し、また前記スレショルド荷重についての
説明により、破壊能力に関しては刃先先端から岩石側に
伝達される貫入力(貫入応力)の影響が大であることが
判明した。
From the above description, the fracture mechanism when a vertical load is applied to the rock surface is clarified, and the reason why the threshold load increases and the drilling efficiency decreases when the cutting edge wears due to excavation is clarified. Becomes That is, in the case of fracture only by the disc cutter, the fracture occurs along the pseudo semi-elliptical shear fracture line due to the penetration force of the disc cutter acting perpendicularly to the excavation surface and from the tip of the cutting edge, and the threshold From the explanation of the load, it became clear that the breaking force is greatly influenced by the penetration force (penetration stress) transmitted from the tip of the cutting edge to the rock side.

【0030】ところで、本発明の場合には、カッタ刃先
を岩石に貫入させる直前に該貫入位置に超高圧水により
切削溝または割れ目を形成するため、上記した破壊メカ
ニズムと若干異なる破壊メカニズムを採る。すなわち、
図11に示されるように、ディスクカッタによる破砕に
先立って、予め切削溝または割れ目14が形成されるた
め、ディスクカッタ刃体10aの刃先Sは掘削対象の岩
石等に接触しないか、或いは接触したとしても該刃先S
から岩石等に伝達される貫入力は支配的でない当接状態
となる。ディスクカッタからの貫入力は主に、刃体10
aの側部傾斜面と前記切削溝または割れ目14との肩部
との接触部位U,Uから岩石側に伝達される。このよう
な当接態様を採る場合には、図12に示されるように、
斜方向の楔貫入力PU により破壊線K上に垂直応力σN
と破壊線Kに沿う剪断力τとが作用し、この剪断力τに
より直接的にすべり破壊が行われる。つまり、基本的に
掘削対象面に対して垂直方向の貫入力は作用せず、刃先
面から斜め方向に楔貫入力PU が直接作用し、両側の破
壊部分15、15を夫々横に押し出すようにして破砕す
る。したがって、剪断力が直接的作用する点で効果的に
破砕が行われるようになるともに、同図に示すように、
刃先Sは岩石等に接触しないか、または接触したとして
も刃先部分に作用する貫入力は小さいため刃先の摩耗が
少なくなる。
By the way, in the case of the present invention, a cutting groove or a crack is formed at the penetration position by ultra-high pressure water immediately before the cutting edge is penetrated into the rock, and therefore, a fracture mechanism slightly different from the above-mentioned fracture mechanism is adopted. That is,
As shown in FIG. 11, since the cutting groove or the crack 14 is formed in advance prior to the crushing by the disc cutter, the cutting edge S of the disc cutter blade body 10a does not contact the rock or the like to be excavated or has contacted with it. As the cutting edge S
The penetrating force transmitted from the rock to the rock becomes a non-dominant contact state. The penetration force from the disc cutter is mainly the blade 10.
It is transmitted to the rock side from the contact points U between the side inclined surface of a and the shoulder of the cutting groove or the crack 14. When such a contact mode is adopted, as shown in FIG.
The vertical stress σ N on the fracture line K due to the diagonal wedge penetration input P U
And a shearing force τ along the breaking line K act, and the shearing force τ directly causes slip failure. That is, basically, the penetration force in the vertical direction does not act on the surface to be excavated, but the wedge penetration force P U directly acts in an oblique direction from the cutting edge surface to push out the fractured portions 15, 15 on both sides sideways. And crush. Therefore, the crushing can be effectively performed at the point where the shear force directly acts, and as shown in the figure,
The blade edge S does not come into contact with rocks or the like, or even if it comes into contact, the penetration force acting on the blade edge portion is small, so that the blade edge wear is reduced.

【0031】また、本発明では刃先10a先端が直接的
に破壊に寄与しない。したがって、前述したような、刃
先摩耗によるスレショルド荷重の増大といった現象が起
きないかまたは小さいため、長期間に亘り掘削性能を維
持し得るようになる。
Further, in the present invention, the tip of the cutting edge 10a does not directly contribute to the breakage. Therefore, the phenomenon such as the increase of the threshold load due to the wear of the cutting edge as described above does not occur or is small, so that the excavation performance can be maintained for a long period of time.

【0032】他方、前記掘削方法を行うための本発明掘
削機は、掘削ヘッド部に1または複数のディスクカッタ
を備え、少なくともこの掘削ヘッド部が掘削方向軸回り
に回転することにより前記ディスクカッタを転動させ掘
削面の破砕を行うようにした掘削機において、前記ディ
スクカッタの一部または全部を対象として、ディスクカ
ッタによる掘削面の破砕中に、この掘削面に対してディ
スクカッタの通過予定線に沿う切削溝または割れ目を形
成するための超高圧水噴射装置を設けたことを特徴とす
るものである。
On the other hand, the excavator according to the present invention for carrying out the excavating method comprises one or a plurality of disc cutters in the excavating head portion, and at least the excavating head portion rotates around the axis in the excavating direction to remove the disc cutters. In an excavator that rolls to crush the excavation surface, a part of or all of the disk cutter is targeted, and during the crushing of the excavation surface by the disk cutter, a planned passage line of the disk cutter with respect to the excavation surface It is characterized in that an ultra-high pressure water jet device for forming a cutting groove or a crack along the line is provided.

【0033】この場合、前記超高圧水噴射装置におい
て、超高圧水の噴射停止時に微細土粒子の流入による噴
射ノズルの目詰まりを防止するため、噴射口に開閉自在
の蓋体を設けることもできるし、また噴射ノズル部分を
球体としその回動位置制御によって噴射ノズルの目詰ま
りを防止することもできる。他方、前記ディスクカッタ
が、カッタサドルの外周に複数の刃体を有する場合は、
前記超高圧水噴射装置を前記各刃体に対してそれぞれ設
けるようにする。
In this case, in the above-mentioned ultra-high pressure water injection device, in order to prevent clogging of the injection nozzle due to the inflow of fine soil particles when the injection of the ultra-high pressure water is stopped, an opening / closing lid can be provided at the injection port. In addition, it is possible to prevent clogging of the injection nozzle by controlling the rotational position of the injection nozzle portion with a spherical shape. On the other hand, when the disc cutter has a plurality of blades on the outer periphery of the cutter saddle,
The ultra-high pressure water jet device is provided for each of the blade bodies.

【0034】また、TBMやシールド機などのように、
複数のディスクカッタを備えた地盤当接部位が中心軸回
りに回転自在とされる構造において、前記地盤当接部位
の回転中心軸を基準として相対的に遠距離位置に配置さ
れたディスクカッタ群に対してのみ前記超高圧水噴射装
置を設けることもできる。回転中心軸部から相対的に遠
距離位置に配置されたディスクカッタ群は、前記カッタ
ーヘッドの1回転当りの転動距離が相対的に長くなるた
め、中心側のディスクカッタよりも掘削負荷が大きくな
り刃先摩耗の程度も大きくなる。そのため、一般にはデ
ィスクカッタの負荷がいくらかでも均等になるように、
外周側に取付けるディスクカッタの数を増やすようにし
ているが、本発明では切削溝または割れ目の形成により
掘削負荷の調整が可能であるため、上記のように掘削負
荷の大きい外周側のディスクカッタ群のみに超高圧水噴
射設備を設けることにより、掘削負荷の均一化を図るこ
とが可能となる。
Also, like TBM and shield machines,
In a structure in which a ground contact portion provided with a plurality of disk cutters is rotatable about a central axis, in a disk cutter group arranged at a relatively long distance position with reference to the rotation center axis of the ground contact portion. It is also possible to provide the ultra-high pressure water injection device only for the above. The disk cutter group arranged relatively far from the central axis of rotation has a relatively long rolling distance per one rotation of the cutter head, so that the excavating load is larger than that of the disk cutter on the center side. The degree of wear of the cutting edge also increases. Therefore, in general, make sure that the load on the disc cutter is evenly distributed,
Although the number of disc cutters attached to the outer peripheral side is increased, the excavating load can be adjusted by forming cutting grooves or cracks in the present invention, and thus the disc cutter group on the outer peripheral side having a large excavating load as described above. It is possible to make the excavation load uniform by installing ultra-high pressure water injection equipment only in the area.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき詳述する。図1は本発明に係るカッタ部
構造を採用したTBMの概略図であり、図2および図3
はディスクカッタ部の拡大図である。図1に示されるよ
うに、トンネル掘削機1はマシン本体の前面部にカッタ
ヘッド(本発明にいう掘削ヘッド)2を備え、このカッ
タヘッド2面に取付けられた複数のディスクカッタ1
0、10…により地山を連続的に破砕して掘進する。前
記ディスクカッタ10は、図2および図3に示されるよ
うに、カッタサドル10bの外周にリング状に形成した
断面楔形状の刃体10aを有するカッタ構造であり、カ
ッタヘッド2面に固設されたカッタ取付台11に対して
軸受13を介して転動自在に取り付けられる。地盤掘削
に当たっては、掘削機1内に設けられたスラストジャッ
キ8によりカッタヘッド2に岩盤当接方向の推進力が与
えられた状態で、カッタヘッド2がカッタ駆動用モータ
24からの回転駆動力により掘削方向軸回りに回転す
る。そして、前記ディスクカッタ10、10…が円周方
向に転動することにより刃体10aが岩盤、砂礫等の破
砕を行う。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a TBM adopting the cutter structure according to the present invention, and FIGS.
FIG. 7 is an enlarged view of a disc cutter unit. As shown in FIG. 1, a tunnel excavator 1 is provided with a cutter head (excavation head according to the invention) 2 on the front surface of a machine body, and a plurality of disc cutters 1 attached to the surfaces of the cutter heads 2.
The ground is continuously crushed by 0, 10 ... As shown in FIGS. 2 and 3, the disk cutter 10 has a cutter structure having a blade body 10a having a wedge-shaped cross section formed on the outer periphery of a cutter saddle 10b, and is fixed to the surface of the cutter head 2. It is rotatably attached to the cutter attachment base 11 via a bearing 13. When excavating the ground, the thrust head 8 provided in the excavator 1 applies a propulsive force in the rock contact direction to the cutter head 2 while the cutter head 2 is rotated by the cutter driving motor 24. Rotate around the axis of excavation. The disk cutters 10, 10 ... Roll in the circumferential direction, so that the blade 10a crushes bedrock, gravel and the like.

【0036】他方、トンネル掘削機1の胴部は前記カッ
タヘッド2に続く前胴部3と、後胴部4とからなり、こ
れら前胴部3と後胴部4との接続部に屈折可能な中折れ
部5が形成され曲線施工も可能となっている。前記ディ
スクカッタ10、10…により削り取られた掘削ズリは
カッタチャンバ25内に取り込まれ、送水管20を通じ
て流入した水とともに、排泥管21により地上側まで排
出される。
On the other hand, the body portion of the tunnel excavator 1 is composed of a front body portion 3 following the cutter head 2 and a rear body portion 4 and can be bent at a connecting portion between the front body portion 3 and the rear body portion 4. The middle bent portion 5 is formed to allow curved construction. The excavation scraps scraped off by the disk cutters 10, 10 ... Are taken into the cutter chamber 25, and are discharged to the ground side by the mud pipe 21 together with the water that has flowed in through the water supply pipe 20.

【0037】また、前記前胴部3にフロントグリッパ
6、6を備えるとともに、後方側にメイングリッパ7、
7を備え、かつ前胴部3とメイングリッパ7部分とがス
ラストジャッキ8により連結されている。トンネル掘進
機1の推進は、フロントグリッパ6による坑壁支持を開
放し、かつメイングリッパ7を伸ばして坑壁に対して反
力を取り、スラストジャッキ8を伸長させ前胴部3を前
進させることにより掘削を行う。1サイクル長の掘削が
完了したならば、前記フロントグリッパ6を伸ばして坑
壁に反力を取るとともに、メイングリッパ7による坑壁
支持を開放し、スラストジャッキ8を収縮させることに
より後胴部4を前方に移動させることにより前進する。
トンネル掘削機1の後方ではエレクター22によりセグ
メント23が組み立てられる。
The front body 3 is provided with front grippers 6 and 6, and the main gripper 7 is provided on the rear side.
The front body 3 and the main gripper 7 are connected by a thrust jack 8. The tunnel machine 1 is propelled by releasing the support of the pit wall by the front gripper 6 and extending the main gripper 7 to take a reaction force against the pit wall, extending the thrust jack 8 and advancing the front body part 3. To excavate. When the excavation for one cycle length is completed, the front gripper 6 is extended to apply a reaction force to the pit wall, and the pit wall support by the main gripper 7 is released, and the thrust jack 8 is contracted, whereby the rear trunk portion 4 is pulled. Move forward to move forward.
The segment 23 is assembled by the erector 22 behind the tunnel excavator 1.

【0038】本発明トンネル掘進機1においては、図2
および図3に示されるように、前記ディスクカッタ1
0、10…の配設部位に近接して、前記ディスクカッタ
10により岩盤破砕が行われる直前に、このディスクカ
ッタ10の通過予定線上に向けて超高圧水を噴射し掘削
地盤面に対して切削溝または割れ目を形成するための超
高圧水噴射装置12が設けられている。前記超高圧水噴
射装置12は、図4に示されるように、ノズルヘッド1
2bと、このノズルヘッド12bの先端に固定された噴
射ノズル12aと、好ましくは超高圧水のオンオフ制御
を行う制御バルブ12cとから構成される。前記噴射ノ
ズル12aのノズル径は通常0.1〜1.0mm程度であ
り、材質的にはダイヤモンドが使用されている。
In the tunnel machine 1 of the present invention, FIG.
As shown in FIG. 3 and FIG.
Immediately before the rock crushing is performed by the disk cutter 10 in the vicinity of the locations where 0, 10 ... Are arranged, ultra-high pressure water is jetted toward the planned passage line of the disk cutter 10 to cut the excavated ground surface. An ultra-high pressure water jet device 12 is provided for forming grooves or crevices. As shown in FIG. 4, the ultra-high pressure water jetting device 12 includes a nozzle head 1
2b, an injection nozzle 12a fixed to the tip of the nozzle head 12b, and preferably a control valve 12c for performing on / off control of ultra-high pressure water. The nozzle diameter of the jet nozzle 12a is usually about 0.1 to 1.0 mm, and diamond is used as the material.

【0039】また、前記超高圧水噴射装置12はカッタ
ヘッド2に設けられた全てのディスクカッタ10、10
…に対して設けることもできるし、またその一部群に対
してのみ配設することもできる。この一部群に対して設
ける場合の例としては、たとえば各ディスクカッタ1
0、10…間での摩耗度の偏りを防止するために、カッ
タヘッド2の回転中心軸を基準として相対的に遠距離位
置に配置されたディスクカッタ群に対してのみ設けるこ
とができる。また、ディスクカッタ10が2つの刃体1
0a、10aを有するダブルディスク構造やそれ以上の
刃体を有する場合には、図5に示されるように、各刃体
10a、10a…に対して夫々超高圧水噴射装置12、
12…を設けるようにする。
Further, the ultra-high pressure water jetting device 12 has all the disc cutters 10 and 10 provided on the cutter head 2.
Can be provided for ... Or can be provided only for a part thereof. As an example of the case of providing this part group, for example, each disk cutter 1
In order to prevent the deviation of the degree of wear between 0, 10, ..., It can be provided only for the disk cutter group arranged at a relatively long distance position with respect to the rotation center axis of the cutter head 2. Further, the disc cutter 10 has two blade bodies 1.
In the case of having a double disk structure having 0a, 10a or more blade bodies, as shown in FIG. 5, for each blade body 10a, 10a ...
12 is provided.

【0040】なお、超高圧水噴射装置12の他の態様と
しては、図示のようにカッタ取付台11を支持台として
取付ける方法の他、カッタ取付台11に溝孔を形成して
直接的に噴射ノズル12aを取付けることもできる。
As another mode of the ultra-high pressure water jetting device 12, in addition to the method of mounting the cutter mounting base 11 as a supporting base as shown in the figure, a groove hole is formed in the cutter mounting base 11 to directly spray water. The nozzle 12a can also be attached.

【0041】さらに、前記ノズルヘッド12b部分に研
磨材を供給し、研磨材を超高圧水とともに掘削面に噴射
することもできる。なお、前記研磨材としては一般的に
珪砂(60メッシュ程度)、ガーネット(60〜100
メッシュ程度)の他、アルミナ系、鋳鉄グリッド、コラ
ンダム等の研磨材が用いられる。
Further, it is also possible to supply an abrasive to the nozzle head 12b portion and jet the abrasive together with the ultra-high pressure water onto the excavated surface. In addition, as the abrasive, silica sand (about 60 mesh) and garnet (60-100) are generally used.
In addition to (mesh)), abrasive materials such as alumina, cast iron grids, corundum, etc. are used.

【0042】他方、本発明トンネル掘削機1の掘削済み
坑道内には超高圧水ユニット9が設備される。この超高
圧水発生ユニット9で製造された超高圧水が前記超高圧
水噴射装置12に送られる。前記超高圧水ユニット9
は、油圧ユニット30と給水ユニット31とブースター
(増圧機)32とアキュムレータ33とから構成され、
油圧ユニット30から吐出された作動油によりブースタ
ー32内のピストンが左右に動作され、ウォーターチャ
ンバー内にある水が圧縮され超高圧水となる。また、ア
キュムレータ33を介在させることにより超高圧水の圧
力が一定に保たれるようになっている。通常は、前記超
高圧水ユニット9により1000〜4000kgf/cm2 の
超高圧水が発生させることができる。
On the other hand, an ultrahigh pressure water unit 9 is installed in the already-excavated tunnel of the tunnel excavator 1 of the present invention. The ultrahigh pressure water produced by the ultrahigh pressure water generation unit 9 is sent to the ultrahigh pressure water injection device 12. The ultra high pressure water unit 9
Is composed of a hydraulic unit 30, a water supply unit 31, a booster (pressure booster) 32, and an accumulator 33,
The hydraulic oil discharged from the hydraulic unit 30 moves the piston in the booster 32 to the left and right to compress the water in the water chamber into ultra-high pressure water. Further, the pressure of the super high pressure water is kept constant by interposing the accumulator 33. Normally, the ultra-high pressure water unit 9 can generate 1000-4000 kgf / cm 2 of ultra-high pressure water.

【0043】前記ディスクカッタ10による岩盤等の破
砕は、図2に示されるように、前記ディスクカッタ10
による破砕が行われる直前に、前記ディスクカッタ10
の通過予定線上に超高圧水噴射装置12から噴射される
超高圧水を衝突させて掘削面に切削溝または割れ目14
を形成し、ディスクカッタ10の刃先10aが切削溝ま
たは割れ目14線上を通過しながら前記破砕が行われる
ようにする。
As shown in FIG. 2, the crushing of a rock bed or the like by the disc cutter 10 is performed by the disc cutter 10 as shown in FIG.
Immediately before crushing with the disk cutter 10
The ultra high pressure water jetted from the ultra high pressure water jetting device 12 collides with the expected passage line of the cutting water to cause a cutting groove or a crack 14 on the excavation surface.
Is formed so that the crushing is performed while the cutting edge 10a of the disk cutter 10 passes over the cutting groove or the crack 14 line.

【0044】前記超高圧水噴射装置12の取付けおよび
噴射態様としては、図2に示されるようにカッタ取付台
11に取り付けた前記超高圧水噴射装置12から掘削面
に向けて垂直に超高圧水を衝突させることもできるし、
また図6に示されるように、傾斜角をもって衝突させる
こともできる。また、カッタヘッド2の面盤に前記超高
圧水噴射装置12を取付け掘削面に対して噴射すること
もできる。さらに、図8に示されるように、ディスクカ
ッタ10の刃体10a線上から側方にずらした位置に前
記超高圧水噴射装置12を取付け、該斜め位置から通過
予定線に対して噴射することもできる。
As the installation and injection mode of the ultra high pressure water injection device 12, as shown in FIG. 2, the ultra high pressure water injection device 12 attached to the cutter mount 11 vertically extends to the excavation surface. Can be made to collide,
Further, as shown in FIG. 6, it is possible to collide with an inclination angle. Further, the ultra-high pressure water jetting device 12 can be attached to the face plate of the cutter head 2 and jetted to the excavation surface. Further, as shown in FIG. 8, it is also possible to attach the ultra-high pressure water jetting device 12 at a position laterally offset from the line of the blade 10a of the disc cutter 10 and jet from the diagonal position to the planned passage line. it can.

【0045】ところで、前記超高圧水を併用した掘削方
法は、基本的には岩盤、砂礫層などを対象とするもので
あり、掘進中に軟弱層に突入した場合には超高圧水を併
用することなくディスクカッタのみで掘削を行ってもよ
い。超高圧水の噴射を停止した場合には、泥水や泥土中
の微細土粒子が前記噴射ノズル12aに入り込み、目詰
まりを起こす場合があるため、超高圧水の噴射停止時で
あっても常時少量の水を噴射し続けながら地盤の掘削を
行うようにするのが望ましい。また、噴射ノズル12a
に開閉自在の蓋体を設けることでノズル目詰まりを防止
してもよい。さらに、図9に示されるように、噴射ノズ
ル26を球体とし、これを水圧または油圧により回動位
置制御できるようにしておき(図示しない)、超高圧水
噴射時には同図の回動位置に位置決めして超高圧水の噴
射を行い、噴射停止時には、図10に示されるように、
球体ノズル26を回動させることによりノズル口を内部
に仕舞い込むようにしてもよい。なお、図9および図1
0のノズル構造例では別途洗浄水流路27を設け、噴射
停止時に逆流水により超高圧水路の洗浄ができるように
してある。
By the way, the excavation method using the above-mentioned ultra-high pressure water is basically intended for a rock bed, a gravel layer, etc., and when the soft layer is rushed during excavation, the ultra-high pressure water is also used together. You may excavate only with a disk cutter without it. When the injection of ultra-high pressure water is stopped, muddy water or fine soil particles in the mud may enter the injection nozzle 12a and cause clogging. It is desirable to excavate the ground while continuously injecting the above water. In addition, the injection nozzle 12a
Nozzle clogging may be prevented by providing an openable and closable lid. Further, as shown in FIG. 9, the injection nozzle 26 is a sphere, and its rotational position can be controlled by hydraulic pressure or hydraulic pressure (not shown), and it is positioned at the rotational position shown in FIG. Then, the super high pressure water is injected, and when the injection is stopped, as shown in FIG.
The nozzle opening may be closed inside by rotating the spherical nozzle 26. Note that FIG. 9 and FIG.
In the example of the nozzle structure of No. 0, the washing water flow passage 27 is separately provided so that the super high pressure water passage can be washed by the backflow water when the injection is stopped.

【0046】ところで、上記実施の形態では、トンネル
掘削機を例に挙げ本発明を説明したが、本発明は他に岩
石、コンクリート面などのはつり作業(チッピング作
業)、舗装面の剥離作業など、他のディスクカッタを用
いた切削、破砕、剥離作業に対しても適用できる。
In the above embodiment, the present invention has been described by taking the tunnel excavator as an example. However, the present invention can be applied to other works such as chipping work for rocks and concrete surfaces, peeling work for pavement surfaces, etc. It can also be applied to cutting, crushing, and peeling work using other disc cutters.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、デ
ィスクカッタによる破砕に先立って、予め切削溝または
割れ目を形成するようにしたため、カッタ寿命の延命化
を図ることができるようになる。また、岩石等が破砕し
易くなるため削孔速度が向上するとともに、従来装置と
比較して掘削機能力を縮小化することも可能となる。さ
らに、掘削時の粉塵を抑え作業環境の悪化を防止するこ
とができるようになるなど種々の利点がもたらされる。
As described above in detail, according to the present invention, the cutting groove or the crack is formed in advance before the crushing by the disc cutter, so that the life of the cutter can be extended. Further, since rocks and the like are easily crushed, the drilling speed is improved, and the excavation functional force can be reduced as compared with the conventional device. Furthermore, various advantages are brought about, such as being able to suppress dust during excavation and prevent deterioration of the working environment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】トンネル掘削機の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a tunnel excavator.

【図2】本発明に係るディスクカッタ部構造の側面図で
ある。
FIG. 2 is a side view of a disc cutter portion structure according to the present invention.

【図3】本発明に係るディスクカッタ部構造の平面図で
ある。
FIG. 3 is a plan view of a disc cutter portion structure according to the present invention.

【図4】超高圧水噴射装置の詳細図である。FIG. 4 is a detailed view of an ultra-high pressure water injection device.

【図5】ダブルディスク構造の場合の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a double disk structure.

【図6】他の超高圧水噴射態様図である。FIG. 6 is another ultra-high pressure water injection mode diagram.

【図7】他の超高圧水噴射態様図である。FIG. 7 is another ultra-high pressure water injection mode diagram.

【図8】他のノズル構造例における超高圧水噴射時の縦
断面図である。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view at the time of jetting ultra-high pressure water in another nozzle structure example.

【図9】他のノズル構造例における超高圧水停止時の縦
断面図である。
FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of another nozzle structure example when the ultra-high pressure water is stopped.

【図10】他の超高圧水噴射態様図である。FIG. 10 is another ultra-high pressure water injection mode diagram.

【図11】本掘削方法の場合の破砕概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram of crushing in the case of the present excavation method.

【図12】破砕部分の拡大模式図である。FIG. 12 is an enlarged schematic view of a crushed portion.

【図13】ディスクカッタのみにより破砕概念図であ
る。
FIG. 13 is a conceptual diagram of crushing using only a disc cutter.

【図14】ディスクカッタのみによる破壊メカニズムの
説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a destruction mechanism by only the disc cutter.

【図15】ディスクカッタのみによる破壊メカニズムの
説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a destruction mechanism only by the disc cutter.

【図16】ディスクカッタのみによる破壊メカニズムの
説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a destruction mechanism only by the disc cutter.

【図17】スレショルド荷重の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a threshold load.

【符号の説明】 1…トンネル掘削機、2…カッタヘッド、3…前胴部、
4…後胴部、5…中折れ部、6…フロントグリッパ、7
…メイングリッパ、8…スラストジャッキ、9…超高圧
水発生ユニット、10…ディスクカッタ、11…カッタ
取付台、12…超高圧水噴射装置、12a…噴射ノズ
ル、12b…ノズルヘッド、12c…オンオフバルブ、
30…油圧ユニット、31…給水ユニット、32…ブー
スター、33…アキュムレータ
[Explanation of Codes] 1 ... Tunnel excavator, 2 ... Cutter head, 3 ... Front body,
4 ... rear torso part, 5 ... middle bent part, 6 ... front gripper, 7
... Main gripper, 8 ... Thrust jack, 9 ... Ultra high pressure water generating unit, 10 ... Disk cutter, 11 ... Cutter mount, 12 ... Ultra high pressure water injection device, 12a ... Injection nozzle, 12b ... Nozzle head, 12c ... On-off valve ,
30 ... Hydraulic unit, 31 ... Water supply unit, 32 ... Booster, 33 ... Accumulator

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ディスクカッタによる掘削面の破砕中に、
この掘削面に対してディスクカッタの通過予定線に沿っ
て超高圧水により切削溝または割れ目を形成し、ディス
クカッタの刃先が前記切削溝または割れ目線上を転動し
ながら前記破砕を行うようにしたことを特徴とする掘削
方法。
1. During crushing of an excavated surface by a disk cutter,
A cutting groove or a crack was formed by ultra-high pressure water along the expected passage line of the disc cutter on this excavated surface, and the crushing was performed while the cutting edge of the disc cutter rolled on the cutting groove or the crack line. An excavation method characterized by the above.
【請求項2】前記超高圧水の噴射圧が1000〜350
0kgf/cm2 である請求項1記載の掘削方法。
2. The injection pressure of the ultra-high pressure water is 1000 to 350.
The excavating method according to claim 1, wherein the excavating method is 0 kgf / cm 2 .
【請求項3】前記超高圧水を噴射するための噴射ノズル
において、超高圧水の噴射停止時に微細土粒子の流入に
よる噴射ノズルの目詰まりを防止するため、超高圧水の
噴射停止時であっても常時少量の水を噴射し続けながら
掘削を行うようにする請求項1、2記載の掘削方法。
3. In the jet nozzle for jetting the ultra-high pressure water, in order to prevent clogging of the jet nozzle due to inflow of fine soil particles when the jet of the super-high pressure water is stopped, the jet nozzle is used only when the jet of the super-high pressure water is stopped. 3. The excavation method according to claim 1, wherein the excavation is performed while constantly ejecting a small amount of water.
【請求項4】前記超高圧水中に研磨材を混入させること
により、前記切削溝または割れ目の形成効率の向上を図
る請求項1〜3記載の掘削方法。
4. The excavating method according to claim 1, wherein the efficiency of forming the cutting groove or the crack is improved by mixing an abrasive in the ultrahigh pressure water.
【請求項5】掘削ヘッド部に1または複数のディスクカ
ッタを備え、少なくともこの掘削ヘッド部が掘削方向軸
回りに回転することにより前記ディスクカッタを転動さ
せ掘削面の破砕を行うようにした掘削機において、 前記ディスクカッタの一部または全部を対象として、デ
ィスクカッタによる掘削面の破砕中に、この掘削面に対
してディスクカッタの通過予定線に沿う切削溝または割
れ目を形成するための超高圧水噴射装置を設けたことを
特徴とする掘削機。
5. An excavation system comprising one or a plurality of disc cutters in an excavation head part, wherein at least the excavation head part rotates about an axis in the excavation direction to roll the disc cutters to crush the excavation surface. In the machine, during the crushing of the excavation surface by the disk cutter for a part or all of the disk cutter, an ultra high pressure for forming a cutting groove or a crack along the expected passage line of the disk cutter with respect to the excavation surface An excavator equipped with a water injection device.
【請求項6】前記超高圧水噴射装置において、超高圧水
噴射口に開閉自在の蓋体を設け、噴射停止時における噴
射ノズルの目詰まりを防止した請求項5記載の掘削機。
6. The excavator according to claim 5, wherein in the ultra-high pressure water injection device, a lid that can be opened and closed is provided at the ultra-high pressure water injection port to prevent clogging of the injection nozzle when the injection is stopped.
【請求項7】前記超高圧水噴射装置において、噴射ノズ
ル部分を球体としその回動位置制御により、噴射停止時
における噴射ノズルの目詰まりを防止した請求項5記載
の掘削機。
7. The excavator according to claim 5, wherein in the ultra-high-pressure water jetting device, the jetting nozzle portion is a sphere and its rotational position is controlled to prevent the jetting nozzle from being clogged when the jetting is stopped.
【請求項8】前記ディスクカッタが、カッタサドルの外
周に複数の刃体を有する場合は前記超高圧水噴射装置を
前記各刃体に対してそれぞれ設けた請求項5〜7記載の
掘削機。
8. The excavator according to claim 5, wherein when the disc cutter has a plurality of blades on the outer periphery of the cutter saddle, the ultra-high pressure water jetting device is provided for each blade.
【請求項9】複数のディスクカッタを備えた掘削ヘッド
部において、回転中心軸を基準として相対的に遠距離位
置に配置されたディスクカッタ群に対してのみ前記超高
圧水噴射装置を設けた請求項5〜8記載の掘削機。
9. An excavating head section having a plurality of disc cutters, wherein the ultra-high pressure water jetting device is provided only for a group of disc cutters arranged at a long distance relative to a rotation center axis. Item 5-8 excavator.
JP6485396A 1996-03-21 1996-03-21 Excavation method and excavator therefor Expired - Lifetime JP3751357B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6485396A JP3751357B2 (en) 1996-03-21 1996-03-21 Excavation method and excavator therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6485396A JP3751357B2 (en) 1996-03-21 1996-03-21 Excavation method and excavator therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09256784A true JPH09256784A (en) 1997-09-30
JP3751357B2 JP3751357B2 (en) 2006-03-01

Family

ID=13270173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6485396A Expired - Lifetime JP3751357B2 (en) 1996-03-21 1996-03-21 Excavation method and excavator therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3751357B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010196356A (en) * 2009-02-25 2010-09-09 Maeda Corp Shield machine
CN107165651A (en) * 2017-05-25 2017-09-15 中国铁建重工集团有限公司 A kind of Hob for cutting rock, cutter head of shield machine and shield machine
JP2018080513A (en) * 2016-11-17 2018-05-24 N.Jetエンジニアリング株式会社 Superhigh pressure injection nozzle, boring machine, cutting obstacle system and method of using superhigh pressure injection nozzle
CN110821510A (en) * 2019-10-25 2020-02-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 High-pressure water jet edge cutter and combined rock breaking and trapped-freeing TBM cutter head and method thereof
CN112160762A (en) * 2020-10-13 2021-01-01 盾构及掘进技术国家重点实验室 Tunneling machine cutter head for rock breaking by combining high-pressure water jet and hobbing cutter
CN116517571A (en) * 2023-04-27 2023-08-01 山东大学 Cutter mounting seat for assisting mechanical continuous rock breaking, combined rock breaking cutter and method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010196356A (en) * 2009-02-25 2010-09-09 Maeda Corp Shield machine
JP2018080513A (en) * 2016-11-17 2018-05-24 N.Jetエンジニアリング株式会社 Superhigh pressure injection nozzle, boring machine, cutting obstacle system and method of using superhigh pressure injection nozzle
CN107165651A (en) * 2017-05-25 2017-09-15 中国铁建重工集团有限公司 A kind of Hob for cutting rock, cutter head of shield machine and shield machine
CN107165651B (en) * 2017-05-25 2023-07-14 中国铁建重工集团股份有限公司 Rock breaking hob, shield machine cutterhead and shield machine
CN110821510A (en) * 2019-10-25 2020-02-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 High-pressure water jet edge cutter and combined rock breaking and trapped-freeing TBM cutter head and method thereof
CN112160762A (en) * 2020-10-13 2021-01-01 盾构及掘进技术国家重点实验室 Tunneling machine cutter head for rock breaking by combining high-pressure water jet and hobbing cutter
CN116517571A (en) * 2023-04-27 2023-08-01 山东大学 Cutter mounting seat for assisting mechanical continuous rock breaking, combined rock breaking cutter and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3751357B2 (en) 2006-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101963874B1 (en) Hydromill wheel with single disc cutting rollers
CN110821510A (en) High-pressure water jet edge cutter and combined rock breaking and trapped-freeing TBM cutter head and method thereof
CN109441468B (en) A shield excavation surface impact loosening and crushing device and its working method
CN210564541U (en) Quick heading machine
TWI378169B (en) Cutter head for dredging soil and method for dredging by means of this cutter head
CN112682057B (en) Heading machine cutter head suitable for extremely hard rock stratum
JP3751357B2 (en) Excavation method and excavator therefor
CN211342922U (en) High-pressure water jet edge cutter and hydraulic-mechanical combined rock breaking and trapping TBM cutter head
KR101571123B1 (en) Tunnel construction method using tunnel boring machine of ring type (ring tbm) and horizontal boring machine
CN112709579A (en) Quick-forming development machine for river and canal
CN117703254A (en) Hard rock layer pore-forming method of rotary drilling rig
JP2002371790A (en) Lateral hole boring machine
JP7396709B1 (en) Ground drilling method, drilling control device for ground drilling equipment, and its program
JP2918500B2 (en) Excavator
JP2002115490A (en) Tunnel excavation apparatus
CN222121516U (en) A mechanical diffusion drilling device for weak surrounding rock
JP2002213183A (en) Side hole excavator
CN215408650U (en) Cutter head with shock absorption function for slurry balance push bench
JP7396708B1 (en) Ground drilling method, drilling control device for ground drilling equipment, and its program
JP2548870B2 (en) In-place drilling equipment
CN223410842U (en) A replaceable tearing knife
JPH10259692A (en) Ground propulsive excavating device
JP2510463B2 (en) Ground excavation method and auger head used for the method
JP2520117Y2 (en) Blade structure of the top pipe for casing method
JPH08277695A (en) Hard ground jacking device and jacking method using it

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050422

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050621

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050719

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050812

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050920

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051207

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081216

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091216

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111216

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111216

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121216

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121216

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131216

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term