JP3086422B2 - Shield construction method and shield excavator - Google Patents
Shield construction method and shield excavatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数円の連なった
断面をもつトンネルを一度に掘削するシールド工法(ト
ンネル掘削方法)と、その実施のために使用するシール
ド掘進機とに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield method (tunnel excavation method) for excavating a tunnel having a continuous section of a plurality of circles at a time, and a shield machine used for carrying out the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】シールド掘進機は、円筒状の胴部の前方
に回転式カッターを有し、それを回転駆動手段で駆動す
ることにより地山に円形断面のトンネルを掘削する。推
進手段としてはたとえばシールドジャッキを備えてお
り、支保として後方に構築するセグメント壁の前端面を
後ろへ押すことによって前方への推進力を得る。2. Description of the Related Art A shield excavator has a rotary cutter in front of a cylindrical body, and drives a rotary cutter to excavate a tunnel having a circular cross section in the ground. As the propulsion means, for example, a shield jack is provided, and a forward thrust is obtained by pushing the front end face of the segment wall constructed rearward as a support backward.
【0003】近年、複数円(複数のほぼ円形の部分)が
連なった形の断面をもつトンネルを一度に掘削するシー
ルド掘進機が実用化されつつある。そのような断面のト
ンネルは、電車用の複線軌道を敷設したり多数車線の自
動車道路を通したりするのに好都合だからである。その
ためのシールド掘進機は、基本的には、回転式カッター
を前方に有する複数の胴部を並列に配置したものとして
構成される。各円をもつそれぞれの胴部が円形部分を掘
削することにより、全体としては、複数円の連なった断
面のトンネルを同時に形成するのである。[0003] In recent years, a shield machine for excavating a tunnel having a cross section of a plurality of circles (a plurality of substantially circular portions) at a time has been put into practical use. This is because a tunnel with such a cross section is convenient for laying a double track for a train or passing through a multi-lane motorway. The shield machine for this purpose is basically configured as a plurality of body portions having a rotary cutter in front thereof arranged in parallel. By excavating a circular portion, each trunk having each circle forms a tunnel having a continuous section of a plurality of circles as a whole.
【0004】そのようなシールド掘進機で複数円のトン
ネルを掘削する場合、掘進機自身をローリング−すな
わち前後方向に沿った中心線のまわりで回転すること
−させることにより各円形部分の位置関係(横断面内
での角度)を適宜に変更させることがある。各円の関係
を水平から斜めまたは鉛直などへと変更すれば、たとえ
ば、掘進経路に制約のない場所では二円が水平に並んだ
横二連のトンネルを掘削し、掘進可能部分の狭い場所で
は、二円が上下にある縦二連のトンネルを掘削すること
などが可能になり、都合がよいからである。When excavating a multi-circle tunnel with such a shield excavator, the excavator itself is rolled, that is, rotated around a center line along the front-rear direction. Angle in the cross section) may be changed appropriately. If the relationship of each circle is changed from horizontal to diagonal or vertical, for example, in a place where there is no restriction on the excavation path, a horizontal double tunnel where two circles are arranged horizontally is excavated, This makes it possible to excavate a vertical double tunnel with two circles above and below, which is convenient.
【0005】各円の位置関係を変更するための構造とし
ては、上記した複数の胴部が、各側面の一部を接合した
まま相互間の角度を変更し得るよう、ピン(ボルト等を
含む軸状のもの)によって連結されるのが一般である。
側面の一部を接合させた複数の胴部について相互間の角
度を変更し、そのうえでシールド掘進機を進めると、そ
れぞれの角度の方向に胴部が進もうとするものの胴部間
がピンで連結されているために、シールド掘進機の全体
は螺旋状に(つまりネジのように)ローリングしながら
前進するのである。ピンによって連結される理由は、胴
部相互間の角度変更を可能にする必要上、溶接等による
連結ができないからである。その連結に関しては接合面
に及ぼす締結力を適度に定め、上記の角度変更を妨げる
ほどの大きな摩擦力がその接合面間に発生しないように
するのはもちろんである。なお、胴部間がピンで連結さ
れた構造は、特開平5−93497号公報等に記載され
ている。[0005] As a structure for changing the positional relationship between the circles, pins (including bolts and the like) are provided so that the plurality of body portions can change the mutual angle while partially joining the respective side surfaces. Shafts).
When changing the angle between the multiple torso with a part of the side joined, and then proceeding with the shield excavator, the torso tries to advance in the direction of each angle, but the torso is connected with pins Because of this, the entire shield machine will advance in a spiral (ie, like a screw) rolling motion. The reason for the connection by the pin is that the connection by welding or the like cannot be performed because the angle between the body portions needs to be changed. Regarding the connection, it is a matter of course that the fastening force exerted on the joint surfaces is appropriately determined so that a frictional force large enough to prevent the above-mentioned angle change is not generated between the joint surfaces. The structure in which the trunk portions are connected by pins is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-93497.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】複数の胴部をもつシー
ルド掘進機において胴部間を連結するピンには、掘進機
をローリングさせるときなどに負荷が作用し、やや大き
目の軸力(すなわち軸長方向への引張力。またはそれに
よってピンに生じる引張応力)がはたらくと考えられ
る。しかし、従来はその軸力について具体的な大きさが
明らかにはされていなかった。また、その軸力の大きさ
を積極的に把握し、それをシールド掘進機の製造や運転
に反映させようとする取り組みはなされていなかった。In a shield excavator having a plurality of trunks, a load is applied to a pin connecting the trunks when the excavator is rolled or the like, and a relatively large axial force (that is, an axial force) is generated. It is thought that the tensile force in the longitudinal direction (or the tensile stress generated on the pin thereby) acts. However, conventionally, the specific magnitude of the axial force has not been clarified. In addition, no effort has been made to actively grasp the magnitude of the axial force and reflect it in the manufacture and operation of the shield machine.
【0007】したがって従来は、シールド掘進機を製造
しまたは運転するにあたり種々の無駄が付随していた、
ということができる。たとえば、軸力の大きさを把握で
きないため、十分な強度をもたせるべくピンを極端に太
くするとともに、そのピンで接合される胴部(接合面部
分)に極めて厚い鋼板を使用するケースがある。掘削
中、たとえば地山の土質や運転条件がどの程度のもので
あればピンやその周辺に永久変形等の不都合が生じるの
か把握できないために掘進速度を下げるなど、シールド
掘進機の性能を十分に活かせないこともある。また、ピ
ンや周辺部分の点検のために、とくに運転要員の労力や
時間を割かねばならない場合もある。このような点は、
ピンの軸力を把握しないことに基づいて生じる無駄であ
る、と考えることができる。Therefore, conventionally, various wastes have been involved in manufacturing or operating a shield machine.
It can be said. For example, since the magnitude of the axial force cannot be grasped, there is a case where a pin is extremely thickened to have sufficient strength and an extremely thick steel plate is used for a body (joining surface portion) joined by the pin. During drilling, for example, it is not possible to determine the extent of the soil and the operating conditions of the ground, and if there is any inconvenience such as permanent deformation of the pin and its surroundings, the drilling speed must be reduced, and the performance of the shield drilling machine must be sufficiently improved. Sometimes it can't be used. In addition, there is a case where the labor and time of the operator are particularly required to check the pins and the surrounding parts. Such a point,
It can be considered that the waste is caused by not grasping the axial force of the pin.
【0008】本出願の発明は、胴部間連結用の上記ピン
に作用する軸力を積極的に把握し、その結果を利用して
無駄が少ないようにシールド掘進機を製造し運転するこ
と、を目的とする。[0008] The invention of the present application is to positively grasp the axial force acting on the pin for connecting the trunks, and to manufacture and operate the shield machine so as to reduce waste by utilizing the result. With the goal.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載したシー
ルド工法は、前方にそれぞれ回転式カッターを有する複
数の胴部が各側面の一部を接合したまま相互間の角度を
変更し得るようピン(ボルトなどを含む軸状のもの)に
よって連結されたシールド掘進機を用い、複数円の連な
った断面のトンネルを掘削するシールド工法であって、
掘削中、上記のピンに作用する軸力(軸長方向への引張
力または引張応力)を計測し、胴部相互間の角度、カッ
ターの回転速度および掘進速度のうち一以上を、当該軸
力が過大にならないように操作することを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, there is provided a shield construction method in which a plurality of body portions each having a rotary cutter in front thereof can change an angle between them while a part of each side surface is joined. A shield construction method that uses a shield machine connected by pins (shafts including bolts and the like) to excavate a tunnel having a continuous cross section of a plurality of circles,
During excavation, the axial force (tensile force or tensile stress in the axial direction) acting on the pin is measured, and one or more of the angle between the trunks, the rotation speed of the cutter, and the excavation speed are measured. Is operated so as not to be excessive.
【0010】このシールド工法は、まず、上記のような
複数の胴部をもつシールド掘進機を用いるため、複数円
の連なった断面をもつトンネルを一度に掘削することが
できる。それらの胴部については、各側面の一部を接合
させたまま相互間を角度変更させることができるため、
掘進機を前述のようにローリングさせながら前進させる
ことが可能である。ローリングさせて掘進機の姿勢を変
えることにより、トンネルの各円形部分間の位置関係
を、横(水平に近く並んだ状態)から縦(鉛直に近く並
んだ状態)へ、またはその逆へと、変化させることがで
きる。In this shield method, first, a tunnel having a continuous section of a plurality of circles can be excavated at a time because the shield excavator having a plurality of trunks as described above is used. For those torso parts, the angle between them can be changed while keeping a part of each side joined,
It is possible to advance the excavator while rolling it as described above. By changing the position of the excavator by rolling, the positional relationship between the circular sections of the tunnel can be changed from horizontal (close to horizontal) to vertical (close to vertical) or vice versa. Can be changed.
【0011】シールド掘進機をローリングさせる場合な
どは、胴部間を連結している上記のピンに軸力が発生す
るが、請求項1のシールド工法では掘削中にその軸力を
計測し、当該軸力が過大にならないように、胴部相互間
の角度、カッターの回転速度および掘進速度のうち一以
上を操作する。このように軸力を計測してそれが過大に
なるのを防止すると、つぎのような利点がもたらされ
る。すなわち、1)ピンやその周辺の接合面に不都合な変
形を生じさせないですむので、掘進機をスムーズにロー
リングさせてトンネルの掘削を常に円滑に行うことがで
きる。2)地山の土質や運転条件等に合わせて、ピンを永
久変形等させない範囲内で掘進機の能力を最大限に発揮
させることができ、トンネルの掘削を従来以上に能率的
に進めることができる。3)ピンやその周辺部分の点検を
作業員等が頻繁に行う必要がなくなるので、作業員の減
少を図ることも可能になる。4)従来は不明であったピン
の負荷を把握できるため、その後のシールド掘進機の設
計・製造の際、ピンを過剰に太くしたり胴部の接合面部
分に極端に厚い鋼板を使用したりする無駄をなくすこと
ができる。When the shield machine is rolled, for example, an axial force is generated in the pins connecting between the trunks. According to the shield method of claim 1, the axial force is measured during excavation and the axial force is measured. Manipulate at least one of the angle between the trunks, the rotation speed of the cutter, and the excavation speed so that the axial force is not excessive. When the axial force is measured in this way to prevent it from becoming excessive, the following advantages are provided. In other words, 1) no undesired deformation of the pin and its surrounding joint surface is required, so that the excavator can be smoothly rolled and the tunnel can be dug smoothly at all times. 2) The ability of the excavator can be maximized within the range that does not cause permanent deformation of the pin according to the soil properties of the ground and operating conditions, etc., and tunnel excavation can be promoted more efficiently than ever it can. 3) Workers and the like do not need to frequently inspect the pins and their surroundings, so that the number of workers can be reduced. 4) Because it is possible to grasp the load of the pin, which was unknown in the past, when designing and manufacturing the shield machine, excessively thick pins and extremely thick steel plates were used for the joint surface of the trunk. Waste can be eliminated.
【0012】ピンの軸力が過大にならないように掘進速
度やカッターの回転速度を定めるのは、従来いわれてい
るようにそれらの変化につれてピンの軸力も変化するか
らである。しかし、発明者らの調査によれば、当該軸力
は胴部相互間の角度が大きいほど大きくなる(調査結果
等は後述する)。したがって、ピンの軸力を計測すると
ともに、胴部相互間の角度、カッターの回転速度および
掘進速度のうち一以上を、適切に操作し設定することに
よって、当該軸力が過大になるのを防止できるわけであ
る。The reason why the excavation speed and the rotation speed of the cutter are determined so that the axial force of the pin does not become excessive is that the axial force of the pin changes with the change as conventionally known. However, according to the investigation by the inventors, the axial force increases as the angle between the trunks increases (the investigation result and the like will be described later). Therefore, while measuring the axial force of the pin, by appropriately operating and setting at least one of the angle between the trunks, the rotational speed of the cutter, and the excavating speed, the axial force is prevented from becoming excessive. You can do it.
【0013】請求項2に記載のシールド工法は、各胴部
の側面に作用する圧力を測定し、その圧力から換算して
上記ピンの軸力を知ることをも特徴とする。ピンの軸力
は、シールド掘進機に作用する外力とつりあうものとし
て発生するが、その外力のうちピンの軸力と強く結び付
いているものは各胴部の側面に作用する圧力(土圧すな
わち土砂等の圧力)である。したがって、各胴部側面で
の圧力を測定し、それをもとに換算することによってピ
ンの軸力を知ることができる。そうして軸力を計測しな
がら上記(請求項1)のように胴部間角度など運転条件
を操作すれば、当然ながら上記1)〜4)と同じ利点がもた
らされる。[0013] The shield method according to claim 2 is characterized in that the pressure acting on the side surface of each trunk is measured, and the axial force of the pin is known from the pressure. The axial force of the pin is generated as a balance with the external force acting on the shield machine, and the external force that is strongly associated with the axial force of the pin is the pressure (earth pressure, Etc. pressure). Therefore, the axial force of the pin can be known by measuring the pressure on the side surface of each body and converting it based on the measured pressure. If the operating conditions such as the angle between the trunks are manipulated as described above (claim 1) while measuring the axial force, the same advantages as those of the above 1) to 4) can be naturally obtained.
【0014】請求項3に記載したシールド掘進機は、前
方にそれぞれ回転式カッターを有する複数の胴部が各側
面の一部を接合したまま相互間の角度を変更し得るよう
ピン(ボルトなどを含む軸状のもの)によって連結され
たシールド掘進機であって、上記ピンに軸力(軸長方向
への引張力または引張応力)の計測手段を取り付け、そ
の計測手段(の出力部分)を、胴部相互間の角度変更手
段、カッターの回転駆動手段および推進手段のうち一以
上の制御部に接続したことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a shield machine, wherein a plurality of body portions each having a rotary cutter in front thereof are provided with pins (bolts or the like) so that the angle between them can be changed while a part of each side surface is joined. A shaft excavator connected by a shaft excavator), wherein a measuring means for measuring an axial force (tensile force or tensile stress in the axial length direction) is attached to the pin, and the measuring means (output part) is It is characterized in that it is connected to at least one of the angle changing means between the body parts, the rotation driving means of the cutter and the propulsion means.
【0015】このシールド掘進機は、請求項1に記載し
たシールド工法を円滑に実施することができる。すなわ
ち、上記のように複数の胴部をもつため複数円の断面の
トンネルを掘削できるうえ、胴部相互間が角度変更し得
るので、ローリングしてトンネル断面における複数円の
位置関係を変えることができる。また、ピンに取り付け
た上記計測手段によってそのピンの軸力を把握するの
で、その軸力が過大にならないよう自動制御をしながら
掘削を進めることもできる。ピンの軸力を過大にしない
で掘削ができるのは、この掘進機が、計測手段にてピン
の軸力を検知するとそのデータを上記の制御部に送り、
その制御部により、当該軸力が過大にならないよう胴部
相互間の角度、カッターの回転速度、および推進手段に
よる掘進速度のうち一以上を自動的に操作するからであ
る。なお、胴部相互間の角度変更手段やカッターの回転
駆動手段、推進手段の駆動源としては流体圧シリンダや
モータなどが使用されることが多い。したがって上記の
制御部は、圧力流体や電力を介して当該流体圧シリンダ
やモータの変位もしくは速度をコントロールするように
構成されるのが一般的である。This shield excavator can smoothly implement the shield method described in claim 1. That is, since a tunnel having a plurality of circles can be excavated because of having a plurality of trunks as described above, and the angle between the trunks can be changed, it is possible to change the positional relationship of the plurality of circles in the tunnel cross section by rolling. it can. Further, since the axial force of the pin is grasped by the measuring means attached to the pin, the excavation can be advanced while performing automatic control so that the axial force is not excessive. Excavation can be performed without excessively increasing the axial force of the pin. When the excavator detects the axial force of the pin with the measuring means, it sends the data to the control unit,
This is because the control unit automatically operates one or more of the angle between the trunks, the rotation speed of the cutter, and the excavation speed by the propulsion means so that the axial force does not become excessive. It should be noted that a fluid pressure cylinder, a motor, or the like is often used as a driving source of the angle changing means between the body parts, the rotation driving means of the cutter, and the driving means of the propulsion means. Therefore, the above-described control unit is generally configured to control the displacement or speed of the hydraulic cylinder or the motor via a pressure fluid or electric power.
【0016】請求項4のシールド掘進機は、各胴部の側
面に圧力センサを取り付けるとともに、当該センサの検
出値から上記ピンの軸力を求める換算手段を機内に装備
し、それらをもって上記軸力の計測手段とした点にも特
徴をもつ。このようなシールド掘進機によれば、上記の
圧力センサと換算手段とが、請求項3にいうピンの軸力
の計測手段として機能する。上述のように、圧力センサ
が検出する各胴部側面の圧力(土圧)はピンの軸力と強
く結び付いており、当該軸力に換算され得るからであ
る。したがって、それら圧力センサおよび換算手段を上
記の計測手段として、胴部相互間の角度変更手段、カッ
ターの回転駆動手段および推進手段のうち一以上の制御
部に接続したこの請求項4のシールド掘進機も、請求項
3の掘進機と同様、ピンの軸力が過大にならないよう制
御しながら円滑に掘削を進めることができる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a shield machine wherein a pressure sensor is attached to a side surface of each body, and conversion means for obtaining an axial force of the pin from a detection value of the sensor is provided in the machine. It also has a feature in that it is used as a measuring means. According to such a shield machine, the pressure sensor and the conversion unit function as a pin axial force measurement unit according to claim 3. As described above, the pressure (earth pressure) on each side of the body detected by the pressure sensor is strongly linked to the axial force of the pin, and can be converted to the axial force. 5. The shield machine according to claim 4, wherein said pressure sensor and said converting means are connected to at least one of said angle changing means between said trunk portions, said cutter rotating drive means and said propulsion means as said measuring means. Similarly to the excavator of the third aspect, excavation can be smoothly advanced while controlling the axial force of the pin not to be excessive.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図1〜図7に、発明の実施につい
て一形態を示す。図1はシールド掘進機1とともにその
制御機器の概要を示す斜視図、図2は図1の動作状態に
ある掘進機1の平面図、図3は掘進機1の構造を示す縦
断面図(図3(a))および正面図(同(b))である。ま
た、図4および図5は調査結果を表すデータであり、同
一部分を掘削中の掘進機1において同時に測定した胴部
間の連結ピン40の軸力と胴部間の角度とをそれぞれの
縦軸にとり、横軸に掘進距離をとって描いたオシログラ
フである。1 to 7 show an embodiment of the present invention. 1 is a perspective view showing the outline of the shield machine 1 and its control equipment, FIG. 2 is a plan view of the machine 1 in the operating state of FIG. 1, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the structure of the machine 1 (FIG. 3 (a)) and a front view ((b)). 4 and 5 are data showing the results of the investigation. The axial force of the connecting pin 40 between the trunks and the angle between the trunks, which were simultaneously measured in the excavator 1 during excavation of the same portion, were measured in the respective vertical directions. This is an oscillograph drawn with the excavation distance on the horizontal axis and the horizontal axis.
【0018】シールド掘進機1は、同一径の円が一部を
重ねて二つ連なった形の断面のトンネルを掘削するよ
う、図3(a)・(b)に示すとおり、二組の胴部10およ
び20を前部に並列に連結したものである。胴部10・
20の各横断面の外形は、両者の接合面14・24(後
述)をはさんで対称である。概ね円筒形状をした胴部1
0・20の各前方には回転式のカッター11・21を配
置し、また図3(a)のとおりそれぞれに、油圧モータ1
2a・22aを駆動源とする回転駆動手段12・22を
接続している。各カッター11・21には、図3(b)の
ように多数のカッタービット11a・21aおよびコピ
ーカッタ11b・21bなどを組み込んでいる。回転中
に接触しあうことがないよう、カッター11・21の各
位置は図3(a)のとおり前後にずらせている。カッター
11・21のすぐ後ろには共通の空間としてカッターチ
ャンバー2を形成しており、そこへ向けて後方から送水
管3および排泥管4を接続している。As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the shield machine 1 is configured to excavate a tunnel having a cross section in which two circles having the same diameter are partially overlapped to form a continuous section. The parts 10 and 20 are connected in parallel to the front part. Body 10
The outer shape of each cross section 20 is symmetrical with respect to the joint surfaces 14 and 24 (described later). A generally cylindrical body 1
Rotary cutters 11 and 21 are disposed in front of the hydraulic motors 0 and 20 respectively, and as shown in FIG.
Rotation driving means 12 and 22 using 2a and 22a as driving sources are connected. As shown in FIG. 3B, a number of cutter bits 11a and 21a and copy cutters 11b and 21b are incorporated in each of the cutters 11 and 21. The positions of the cutters 11 and 21 are shifted back and forth as shown in FIG. 3A so that they do not come into contact with each other during rotation. Immediately behind the cutters 11 and 21, a cutter chamber 2 is formed as a common space, to which the water supply pipe 3 and the mud discharge pipe 4 are connected from behind.
【0019】図1および図3(a)のように、各胴部10
・20は、側面の一部に平坦な接合面14・24を形成
しそれらを重ねて接合するとともに、後方部分には共通
の後胴30を接続している。後胴30の側面は、胴部1
0・20の横断面の外形をつなぎ合わせたのと同等な8
の字形の横断面をもつように形成している。そして後胴
30の内側には、トンネルの内面にセグメントSを組み
つけるエレクター(図示省略)を設け、また、組みつけ
たセグメントSの端面に先端スプレッダ32を押し付け
ることにより掘進機1に推進力をもたらす複数のシール
ドジャッキ31を推進手段として配置している。As shown in FIGS. 1 and 3 (a), each body 10
20 has flat joining surfaces 14 and 24 formed on a part of the side surfaces and overlaps and joins them, and a common rear body 30 is connected to the rear portion. The side of the rear trunk 30 is the trunk 1
8 equivalent to connecting the cross-sections of 0.20
It is formed so as to have a U-shaped cross section. An erector (not shown) for assembling the segment S on the inner surface of the tunnel is provided inside the rear trunk 30, and a propulsion force is applied to the excavator 1 by pressing the tip spreader 32 against the end surface of the assembled segment S. The resulting plurality of shield jacks 31 are arranged as propulsion means.
【0020】胴部10・20のそれぞれは、後胴30に
対し、上記の接合面14・24と平行な面内でいわゆる
中折れ(屈曲)をし得るように接続している。すなわち
図3(a)に示すように、後胴30の前部には、接合面1
4・24と垂直な一直線上に複数の中折れピン33を配
置し、胴部の後部に設けたブラケット16・26をこれ
らのピン33に対し回転し得るように結合している。そ
して胴部10と後胴30との間および胴部20と後胴3
0との間に、それぞれ中折れのための力を出す複数の中
折れジャッキ18・28を設けている。各胴部10・2
0ごとに、それら各ジャッキの伸縮量に差を付けること
によって、後胴30に対し胴部10・20をそれぞれ中
折れさせるのである。なお、中折れの際もシールド掘進
機1の内部(回転駆動手段12・22やエレクター等を
配置した空間)に泥水が浸入することのないようにする
ため、ピン33の延長線上を含む位置で後胴30の外周
に球面状の曲面34を形成し、かつ、その曲面34に常
に接触するようパッキン17・27を胴部10・20の
後部にそれぞれ設けてある。Each of the trunks 10 and 20 is connected to the rear trunk 30 so as to be able to make a so-called middle bend (bend) in a plane parallel to the joint surfaces 14 and 24. That is, as shown in FIG.
A plurality of bending pins 33 are arranged on a straight line perpendicular to the lines 4 and 24, and brackets 16 and 26 provided at the rear of the body are rotatably connected to the pins 33. And between the trunk 10 and the rear trunk 30, and between the trunk 20 and the rear trunk 3
A plurality of center folding jacks 18 and 28 each of which provides a force for center folding between 0 and 0 are provided. Each torso 10.2
By making a difference in the amount of expansion and contraction of each of the jacks for each 0, the body portions 10 and 20 are folded in the middle with respect to the rear body 30, respectively. In addition, in order to prevent muddy water from entering the inside of the shield machine 1 (the space in which the rotary driving means 12 and 22 and the erectors are arranged) even at the time of the middle folding, a position including the extension of the pin 33 is used. A spherical curved surface 34 is formed on the outer periphery of the rear trunk 30, and packings 17 and 27 are provided at the rear portions of the trunks 10 and 20 so as to always contact the curved surface 34.
【0021】中折れのための前記のジャッキ18・28
は胴部10・20ごとに独立して駆動するものとしたの
で、胴部10と20とは後胴30に対しそれぞれ独立に
中折れをし、相互間の角度を変更することができる。た
だし、胴部10・20は上述した中折れピン33を中心
に接合面14・24と平行な面内でそれぞれ中折れを
し、それら接合面14・24間は連結ピン40でつなが
っているので、その角度変更の間にも接合面14・24
間の接合状態が保たれる。そのように接合状態を保つの
はトンネルの断面を二円の連なった形状に保ち、また胴
部10・20間に土砂や泥水等が入るのを防止するため
であるが、連結ピン40を用いるのは、溶接等によると
胴部10・20間の角度変更が不可能になってしまうか
らである。ピン40は図3(a)のように、大径の頭部4
1を一端に有し、他方の端部にはナット42を装着して
接合面14・24をはさみ得るものを使用する。なお、
接合面14・24は互いに相当の距離をスライドして相
対移動するため、接合面14・24における連結ピン4
0の貫通穴はそのスライド方向にそれぞれ長く形成して
いる。すなわち、図2のように、接合面14・24のう
ち連結ピン40を通す部分に、中折れピン33を曲率中
心とする曲線に沿う長穴40aをあけたうえ、その長穴
40aのうちに連結ピン40を通している。The above-mentioned jacks 18 and 28 for bending at the center
Are driven independently for each of the torso sections 10 and 20, so that the torso sections 10 and 20 can bend independently of the rear torso 30 to change the angle between them. However, since the body portions 10 and 20 bend in the plane parallel to the joining surfaces 14 and 24, respectively, around the above-described middle bending pin 33, and the joining surfaces 14 and 24 are connected by the connecting pins 40. , The joint surfaces 14 and 24 during the angle change
The joined state between them is maintained. The reason for maintaining such a joint state is to maintain the cross section of the tunnel in a continuous shape of two circles and to prevent earth and sand, muddy water, and the like from entering between the trunk portions 10 and 20. This is because it is impossible to change the angle between the trunks 10 and 20 by welding or the like. The pin 40 is, as shown in FIG.
One having one at one end and a nut 42 attached to the other end to sandwich the joint surfaces 14 and 24 is used. In addition,
Since the joint surfaces 14 and 24 slide relative to each other and relatively move, the connecting pins 4 on the joint surfaces 14 and 24
The 0 through holes are formed to be long in the sliding direction. That is, as shown in FIG. 2, a long hole 40a along a curve centered on the center bending pin 33 is formed in a portion of the joining surfaces 14 and 24 through which the connecting pin 40 passes, and the long hole 40a is formed in the long hole 40a. It passes through the connecting pin 40.
【0022】後胴30に対し胴部10・20を揃って同
じ方向に中折れさせた場合には、シールド掘進機1の全
体を一定の曲線に沿って進行させ、全体的にカーブした
トンネルを形成することができるが、上記の構成に基づ
いて胴部10・20をそれぞれ独立に中折れさせる場合
には、シールド掘進機1をローリングさせることができ
る。二つの胴部10・20のうち一方のみを後胴30に
対して中折れさせ、または双方を異なる方向(螺旋の一
部を形成する向き)に中折れさせることによって胴部1
0・20の相互間に角度をつけると、異なる方向(螺旋
状)に胴部10・20が進み、あたかもスクリューのご
とくシールド掘進機1の全体が回転しながら前進するか
らである。こうしてローリングさせると、シールド掘進
機1は、二つの胴部10・20が互いに水平に並んだ横
2連の状態や上下に並んだ縦2連の状態などに変化しな
がら、断面の二円の位置関係を適宜に変更した望ましい
トンネルを掘削することができる。When the trunks 10 and 20 are aligned and bent in the same direction with respect to the rear trunk 30, the entire shield excavator 1 is advanced along a fixed curve, and the entire curved tunnel is formed. The shield excavator 1 can be rolled in the case where the trunks 10 and 20 are bent independently of each other based on the above configuration. By making only one of the two trunks 10 and 20 bend with respect to the rear trunk 30, or making both of them bend in different directions (directions forming a part of the spiral),
This is because, if an angle is formed between 0 and 20, the trunks 10 and 20 advance in different directions (spirals), and the entire shield excavator 1 advances as if rotating like a screw. When rolling is performed in this manner, the shield machine 1 changes into a state of two horizontal sections where the two trunks 10 and 20 are horizontally aligned with each other, and a state of two vertical sections vertically arranged with each other. It is possible to excavate a desirable tunnel whose positional relationship is appropriately changed.
【0023】シールド掘進機1をローリングさせる場
合、連結ピン40には相当の軸力(つまり引張力もしく
は引張応力)が作用する。角度を違えた二つの胴部10
・20が、分離してそれぞれの軸心の方向に進むのでは
なく螺旋状に回転しながら前進するのは、ピン40にて
胴部10・20間が引き付けられているからであり、そ
の引き付け力に相当する軸力がローリング中、ピン40
に作用するのである。過大な軸力を受けると、ピン40
やその付近の接合面14・24が、伸びまたは曲がりの
永久変形をするなど不都合の生じる恐れがある。When the shield machine 1 is rolled, a considerable axial force (ie, tensile force or tensile stress) acts on the connecting pin 40. Two torso 10 at different angles
The reason why the body 20 advances while rotating helically instead of separating and proceeding in the direction of each axis is that the body 40 is pulled by the pin 40, During rolling, an axial force corresponding to the force
It acts on If an excessive axial force is applied, the pin 40
There is a possibility that inconveniences such as permanent deformation such as elongation or bending of the joint surfaces 14 and 24 in the vicinity thereof may occur.
【0024】この掘進機1においては、掘進中に連結ピ
ン40にかかる軸力の大きさを計測し、それが過大にな
らないように運転条件を定めている。具体的には、図1
のように、ピン40に歪みゲージ46を取り付け、その
出力信号を制御盤51にインプットしている。ピン40
の外周面は接合面14・24の長穴40aの内側と接し
ているため、その外周面の一部に浅い凹部(図示せず)
を形成し、歪みゲージ46はその凹部に貼り付けること
により長穴40aとの接触を避けている。歪みゲージ4
6はピン40の歪みを検知するので、制御盤51はその
検知信号にピン40の弾性係数を乗じるなどしてピン4
0の応力を算出する。いわゆる軸力(引張力)は、この
応力にピン40の断面積を乗じることによって求められ
るが、図示の場合にはピン40上の二箇所について以上
のように引張応力σP を算出し、それらをそのまま軸力
として扱っている。In the excavator 1, the magnitude of the axial force applied to the connecting pin 40 during excavation is measured, and operating conditions are determined so as not to be excessive. Specifically, FIG.
A strain gauge 46 is attached to the pin 40 as shown in FIG. Pin 40
Is in contact with the inside of the elongated hole 40a of the joint surfaces 14 and 24, so that a shallow concave portion (not shown) is formed in a part of the outer peripheral surface.
Is formed, and the strain gauge 46 is attached to the concave portion to avoid contact with the elongated hole 40a. Strain gauge 4
6 detects the distortion of the pin 40, the control panel 51 multiplies the detection signal by the elastic coefficient of the pin 40, etc.
Calculate a stress of 0. The so-called axial force (tensile force) is obtained by multiplying this stress by the cross-sectional area of the pin 40. In the illustrated case, the tensile stress σ P is calculated for two places on the pin 40 as described above. Is treated as axial force as it is.
【0025】制御盤51は、掘進機1の種々の運転条件
をコントロールするもので、図1のようにカッター11
・21の回転駆動手段12・22(の油圧モータ12a
・22a)やシールドジャッキ31および中折れジャッ
キ18・28(の各油圧装置)にもつながっていて、そ
れぞれの回転速度・伸長速度(つまり掘進速度)・伸長
量を操作する。掘進機1の中折れは、前述のように胴部
10・20ごとに複数ある中折れジャッキ18・28に
ついて各伸長量に差をつけることにより実現するので、
当該伸長量を操作することにより中折れ角度を任意に定
めることができる。このような制御盤51に、ピン40
上の歪みゲージ46の出力をインプットし、そのうえ
で、ピン40の軸力を表示させるとともにそれが過大に
ならないように上記の運転条件を操作させることとした
のである。The control panel 51 controls various operating conditions of the excavator 1, and as shown in FIG.
.21 (the hydraulic motor 12a)
22a), the shield jack 31, and the middle bending jacks 18 and 28 (each of the hydraulic devices), and operate the respective rotation speed, extension speed (that is, excavation speed), and extension amount. As described above, the center bending of the excavator 1 is realized by providing a difference between the extension amounts of the plurality of center bending jacks 18 and 28 for each of the trunks 10 and 20.
By manipulating the amount of elongation, the angle of the middle fold can be arbitrarily determined. Such a control panel 51 has a pin 40
The output of the above strain gauge 46 is input, and the axial force of the pin 40 is displayed, and the above operating conditions are operated so as not to be excessive.
【0026】中折れ角度が同じであるとき、カッター1
1・21の回転速度が低く掘進機1の掘進速度が高いほ
ど掘進のための推進力は大きく、したがって掘進機1を
ローリングさせる力も大きいことになるので、連結ピン
40に生じる軸力は当然に大きくなる。しかし、上記の
ように歪みゲージ46等を配置した掘進機1等による発
明者らの調査によれば、それらの回転速度や掘進速度が
同じである場合、中折れ角度の差、つまり胴部10・2
0の相互間の角度が大きいほどピン40の軸力も大きく
なる。When the folding angle is the same, the cutter 1
The lower the rotation speed of the excavator 1, the higher the excavation speed of the excavator 1, the greater the propulsive force for excavation, and therefore the greater the force for rolling the excavator 1, so that the axial force generated on the connecting pin 40 is naturally growing. However, according to the investigation by the inventors of the excavator 1 and the like in which the strain gauges 46 and the like are arranged as described above, when the rotation speed and the excavation speed are the same, the difference in the angle of the middle bending, that is, the trunk 10・ 2
The greater the angle between the zeros, the greater the axial force of the pin 40.
【0027】図4および図5は、発明者らによるその調
査結果を表すデータである。二つのグラフは、同時に測
定した連結ピン40の軸力σP (前記の引張応力)と胴
部10・20の中折れ角度θ1、θ2とをそれぞれ縦軸に
表している。この角度θ1 、θ2 は、たとえば図2のよ
うに、8の字形の横断面をもつ後胴30の上下の軸心G
1・G2の前方延長線に対して、中折れさせた胴部10・
20の中心線F1・F2がなす角度であり、胴部相互間
の角度θはθ=θ1+θ2によって表される。FIG. 4 and FIG. 5 are data showing the results of the investigation by the inventors. The two graphs show the axial force σ P (the above-described tensile stress) of the connecting pin 40 and the bending angles θ 1 and θ 2 of the body portions 10 and 20 measured on the vertical axis, respectively, at the same time. The angles θ 1 and θ 2 are, for example, as shown in FIG. 2, the upper and lower axes G of the rear trunk 30 having a figure-eight cross section.
1・ G 2 front extension line
20 are the angles formed by the center lines F 1 and F 2 , and the angle θ between the trunks is represented by θ = θ 1 + θ 2 .
【0028】図4と図5とを比較すると、角度θ(=θ
1+θ2)が大きいときほど軸力σPも大きいことがわか
る。軸力σp には、掘進機1の運転条件のほか掘削部分
の土質等も影響し、土質が変わったときには掘進速度も
多少変化する等の事情があるので、単純には比較できな
いが、調査区間の前半(両図の左方)において角度θを
大きくとった場合には軸力σp も大きくなっている。そ
のほか、同様の調査により、シールドジャッキ31(の
全数)による掘進機1の推力が約20トンであっても、
連結ピン40には最大約200トンの軸力が作用するこ
とも明らかになった。FIG. 4 and FIG. 5 show that the angle θ (= θ
It can be seen that the axial force σ P increases as 1 + θ 2 ) increases. The axial force σ p is affected not only by the operating conditions of the excavator 1 but also by the soil quality of the excavated part, etc. When the soil quality changes, the excavation speed slightly changes. When the angle θ is large in the first half of the section (left side in both figures), the axial force σ p is also large. In addition, according to the same investigation, even if the thrust of the excavator 1 by the shield jacks 31 (all of them) is about 20 tons,
It has also been found that a maximum of about 200 tons of axial force acts on the connecting pin 40.
【0029】このシールド掘進機1では、以上のように
連結ピン40に作用する軸力を計測し、かつそれが過大
にならないように運転条件を操作するため、ピン40や
その周辺の接合面14・24に不都合な変形が生じな
い。たとえば、軸力が一定以上になった場合には、イ)ト
ンネルの経路(線形)が厳密に定められていて変更でき
ないときは、中折れ角度をそのままにして掘進速度を下
げる(もしくはカッターの回転速度を上げる)ことによ
りその軸力を下げ、ロ)線形を多少でも変更できるとき
は、中折れ角度(上記の角度θ)を(場合によっては掘
進速度等とともに)変更することにより軸力を下げると
よい。掘進機1をこのように運転できることは、掘進機
1の能力を最大限に発揮させるとともに円滑にトンネル
の掘削を進め得ることにつながる。正確な把握ができな
いために軸力をもし小さめに予想しておれば、大きな軸
力によってピン40等が変形する結果その後の掘削に支
障が生じる恐れがあり、また逆に大きめに予想しておれ
ば、安全を優先しすぎて掘進機1の能力を十分に引き出
せないことになる恐れもあるが、上記のように軸力を把
握できれば、そのような不利益をいずれも回避し得るか
らである。計測した軸力についてのデータを、今後のシ
ールド掘進機の設計やその運転方法(つまりシールド工
法)の改善に役立て得ることは言うまでもない。In the shield machine 1, as described above, the axial force acting on the connecting pin 40 is measured and the operating conditions are controlled so that the axial force does not become excessive. No undesired deformation of 24 occurs. For example, if the axial force exceeds a certain level, a) If the tunnel path (linear) is strictly determined and cannot be changed, lower the excavation speed while maintaining the angle of the middle bend (or rotate the cutter). B) When the linearity can be changed to some extent, the axial force is reduced by changing the angle (the above angle θ) (and possibly the excavation speed, etc.) Good. The ability to operate the excavator 1 in this manner leads to maximizing the performance of the excavator 1 and smoothly proceeding with excavation of the tunnel. If the axial force is expected to be small because accurate grasping is not possible, the pin 40 and the like may be deformed by a large axial force, which may hinder subsequent excavation. If the priority is given to safety too much, there is a possibility that the ability of the excavator 1 may not be fully drawn out, but if the axial force can be grasped as described above, any of such disadvantages can be avoided. . It goes without saying that the data on the measured axial force can be used to improve the design of the shield machine and the operation method (that is, the shield method) in the future.
【0030】続いて示す図6は、胴部10・20に作用
する圧力(土圧すなわち土砂等の圧力)の分布を示す模
式図である。また図7は、掘進距離を横軸にとり、縦軸
に土圧をとって表した調査結果(オシログラフ)であ
る。図1等に示したシールド掘進機1においては、前記
のとおり連結ピン40に歪みゲージを取り付けるととも
に、各胴部10・20の側面上の多数箇所に圧力センサ
(図示せず)を試験的に取り付け、それらを介してピン
40の軸力を計測してみた。圧力センサとしてはたとえ
ば、セラミックスや水晶からなる圧電素子式のものが耐
摩耗性にすぐれていて好ましい。そのようなセンサを胴
部10・20の側面からできるだけ突出させないように
配置すれば、土砂等との接触による摩耗が抑制され、長
期間にわたっての使用が可能になる。FIG. 6 is a schematic diagram showing the distribution of the pressure (earth pressure, ie, the pressure of earth and sand) acting on the trunks 10 and 20. FIG. 7 shows a survey result (oscillograph) in which the excavation distance is plotted on the horizontal axis and the earth pressure is plotted on the vertical axis. In the shield machine 1 shown in FIG. 1 and the like, a strain gauge is attached to the connection pin 40 as described above, and pressure sensors (not shown) are experimentally provided at a number of positions on the side surfaces of the body portions 10 and 20. Attachment was performed, and the axial force of the pin 40 was measured through them. As the pressure sensor, for example, a piezoelectric element made of ceramics or quartz is preferable because of its excellent wear resistance. By arranging such a sensor so as not to protrude from the side surfaces of the body parts 10 and 20 as much as possible, wear due to contact with earth and sand or the like is suppressed, and long-term use is possible.
【0031】胴部10・20の側面上に作用する圧力を
測定することによりピン40の軸力を知り得るのは、当
該軸力が、側面上に作用する圧力等との力学的なつりあ
いによって決まるものだからである。たとえば、胴部1
0・20の側面上に図6のように圧力が分布していたと
すると、そのとき連結ピン40に作用する軸力P(引張
力。引張応力σP とピン40の横断面積との積)は、理
論的には下記の数1にしたがって求められる。The axial force of the pin 40 can be obtained by measuring the pressure acting on the side surfaces of the body portions 10 and 20 because the axial force is mechanically balanced with the pressure acting on the side surfaces. Because it is decided. For example, torso 1
Assuming that the pressure is distributed as shown in FIG. 6 on the side surface of 0.22, the axial force P (tensile force; product of tensile stress σ P and cross-sectional area of pin 40) acting on connecting pin 40 at that time is as follows. Theoretically, it is obtained according to the following equation 1.
【数1】 ただし、上記圧力分布のうちとくに重要であるのは、二
つの胴部10・20の各中心線F1 ・F2 よりもそれぞ
れ内側の部分(図6における中ほどの部分)の面上の圧
力である。なぜなら、中心線F1 ・F2 よりも外側の部
分(図6の上部1/4と下部1/4の各部分)の圧力
は、胴部10・20をそれぞれ中折れさせて掘進機1を
ローリングさせる場合にも変化が小さいうえ、変化して
も上下間(すなわち胴部10・20の間)で概ねつりあ
うが、上記した内側の部分の圧力は変化しやすく、しか
もこの圧力こそが接合面14・24を引き離す向きに作
用してピン40の軸力となるからである。そこで、当該
内側の部分として図6のように一点10Aをとり、そこ
での圧力pn1を、図4および図5に係る調査の際に同時
に測定した。その結果が図7である。この図7を先の図
4と比較すれば(同時に測定したものであるため両図の
横軸は共通である)、ピン40の軸力σp は圧力pn1と
強い相関関係にあることが確かめられる。したがって、
このように一点10Aでの圧力(もしくは中心線F1・
F2 よりも内側の部分での圧力pn1とpn2)を測定し、
または望ましくは胴部10・20の全側面上における圧
力分布を計測すれば、その結果から、適切な換算手段
(図示せず)によってピン40の軸力を知ることができ
る。そうすれば、直接的な計測によらずともピン40の
軸力を知ることができる。以上、実施の一形態を紹介し
たが、出願に係る発明は以上の形態に限って実施できる
というものではない。たとえば、シールド掘進機が、図
1等に示す後胴30などを胴部の後ろに連結されてはい
ない場合や、胴部間の連結ピンが一本ではなく複数本あ
る場合、さらには胴部の数が3以上である場合などに
も、発明を実施することができる。ピンの軸力の計測手
段として歪みゲージ以外のものを使用することももちろ
ん可能である。また、胴部を中折れさせるための手段
も、図示した中折れジャッキ18・28に限ることはな
い。一例として、胴部10・20の接合面14・24の
間を、左右(つまり胴部10・20の首振りの方向)に
向けて配置した油圧シリンダ等により接続しておき、当
該シリンダを伸縮させることによって胴部10・20を
中折れさせる、といった手段をとることも可能である。(Equation 1) However, what is particularly important in the above pressure distribution is the pressure on the surface of the portion (the middle portion in FIG. 6) inside each of the center lines F 1 and F 2 of the two body portions 10 and 20. It is. This is because the pressure in the portions outside the center lines F 1 and F 2 (upper quarter and lower quarter in FIG. 6) causes the body portions 10 and 20 to bend in the middle, and the excavator 1 Even when rolling, the change is small, and even if the change is made, the pressure generally balances between the upper and lower sides (that is, between the trunks 10 and 20). This is because they act in a direction in which the pins 14 and 24 are separated from each other to produce an axial force of the pin 40. Therefore, one point 10A was taken as the inner part as shown in FIG. 6, and the pressure pn1 there was measured at the same time as the investigations shown in FIGS. FIG. 7 shows the result. If FIG. 7 is compared with the previous FIG. 4 (the horizontal axis of both figures is common because they are measured simultaneously), the axial force σ p of the pin 40 has a strong correlation with the pressure pn1. You can be sure. Therefore,
Thus, the pressure at one point 10A (or the center line F 1.
Measuring the pressures p n1 and p n2 ) in the part inside F 2 ,
Alternatively, if the pressure distribution on all the side surfaces of the body parts 10 and 20 is measured, the axial force of the pin 40 can be known from the result by an appropriate conversion means (not shown). Then, the axial force of the pin 40 can be known without using direct measurement. As described above, an embodiment has been described, but the invention according to the application is not limited to the above embodiment. For example, when the shield machine is not connected to the rear trunk 30 shown in FIG. 1 or the like behind the trunk, or when there are a plurality of connecting pins between the trunks instead of one, The invention can be carried out also when the number of is three or more. Of course, it is also possible to use something other than the strain gauge as the means for measuring the axial force of the pin. Also, the means for bending the body part in the middle is not limited to the illustrated middle bending jacks 18 and 28. As an example, the joint surfaces 14 and 24 of the trunks 10 and 20 are connected by a hydraulic cylinder or the like arranged to the left and right (that is, the direction of the swing of the trunks 10 and 20), and the cylinder is expanded and contracted. It is also possible to take a measure such that the body portions 10 and 20 are bent in the middle by doing so.
【発明の効果】請求項1のシールド工法は、複数円が連
なった断面をもつトンネルを一度に掘削できるほか、シ
ールド掘進機をローリングさせることにより各円形部分
間の位置関係を変化させることができる。そしてそのロ
ーリングの際、掘進機における胴部間連結用のピンの軸
力を計測し、当該軸力が過大にならないように掘進機の
運転条件を定めるため、つぎのような利点をもたらす。 1) ピンや接合面に不都合な永久変形等を生じさせない
ので、掘進機をスムーズにローリングさせてトンネルの
掘削を常に円滑に行うことができる。 2) ピンを永久変形等させない範囲内で掘進機の能力を
最大限に発揮させることができ、トンネルの掘削を従来
以上に能率的に進めることができる。 3) ピンやその周辺部分の点検を作業員等が頻繁に行う
必要がなくなるので、作業員の減少を図ることも可能に
なる。 4) 従来は不明であったピンの負荷を把握できるため、
その後のシールド掘進機において製造上の無駄をなくす
ことができる。 請求項2のシールド工法では、各胴部の側面に作用する
圧力を測定することによって上記ピンの軸力を知り、上
記1)〜4)の利点を得る。したがってこの工法は当該ピン
の軸力の測定が難しい場合などに好適である。請求項3
に記載したシールド掘進機は、請求項1に記載したシー
ルド工法を円滑に、しかも自動的に実施することができ
る。したがって、やはり上記1)〜4)の利点をもたらす。
また一般的には、制御部の構成をとくに複雑なものにす
る恐れがない。請求項4のシールド掘進機は、上記ピン
の軸力の計測に代えて、圧力センサと換算手段とで各胴
部の側面に作用する圧力を測定するので、請求項2のシ
ールド工法を実現して上記1)〜4)の利点をもたらすとと
もに、ピンの軸力を直接測定することが難しい場合など
の対応をも可能にする。According to the shield method of the first aspect, a tunnel having a cross-section in which a plurality of circles are connected can be excavated at once, and the positional relationship between the circular portions can be changed by rolling the shield machine. . During the rolling, the axial force of the pin for connecting the trunks of the excavator is measured, and the operating conditions of the excavator are determined so that the axial force does not become excessive. Therefore, the following advantages are provided. 1) Since undesired permanent deformation or the like does not occur on the pins and the joint surfaces, the tunnel machine can be smoothly rolled and the tunnel excavation can always be performed smoothly. 2) The ability of the excavator can be maximized within the range where the pins are not permanently deformed, and tunnel excavation can be promoted more efficiently than ever. 3) Workers do not need to frequently check the pins and their surroundings, so the number of workers can be reduced. 4) Because it is possible to grasp the load of the pin, which was previously unknown,
Manufacturing waste can be eliminated in the subsequent shield machine. In the shield method according to the second aspect, the axial force of the pin is known by measuring the pressure acting on the side surface of each body, thereby obtaining the advantages 1) to 4). Therefore, this method is suitable when it is difficult to measure the axial force of the pin. Claim 3
The shield machine described in the above can smoothly and automatically implement the shield method described in the first aspect. Therefore, the advantages of the above 1) to 4) are also brought.
In general, there is no fear that the configuration of the control unit is particularly complicated. The shield machine according to the fourth aspect measures the pressure acting on the side surface of each body using a pressure sensor and a conversion means instead of measuring the axial force of the pin. In addition to providing the above advantages 1) to 4), it is also possible to cope with cases where it is difficult to directly measure the axial force of the pin.
【図1】シールド掘進機1とともにその制御機器の概要
を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a control device together with a shield machine 1;
【図2】図1の動作状態にあるシールド掘進機1の平面
図である。FIG. 2 is a plan view of the shield machine 1 in the operation state of FIG.
【図3】図3(a)はシールド掘進機1の構造を示す縦断
面図、同(b)はその正面図である。FIG. 3A is a longitudinal sectional view showing the structure of the shield machine 1 and FIG. 3B is a front view thereof.
【図4】掘削中のシールド掘進機1において実測した胴
部間の連結ピン40の軸力を示すデータであり、縦軸は
そのピン40の軸力、横軸は掘進距離である。FIG. 4 is data showing the axial force of the connection pin 40 between the trunks actually measured in the shield machine 1 during excavation, the vertical axis represents the axial force of the pin 40, and the horizontal axis represents the excavation distance.
【図5】掘削中のシールド掘進機1における実測データ
を示す図であり、縦軸は各胴部の中折れ角度、横軸は図
4の横軸と同じ掘進距離である。5 is a diagram showing actual measurement data of the shield machine 1 during excavation, in which the vertical axis represents the angle at which each body part is bent, and the horizontal axis represents the same excavation distance as the horizontal axis in FIG.
【図6】胴部10・20の側面に作用する圧力の分布を
示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a distribution of pressure acting on the side surfaces of the trunks 10 and 20.
【図7】掘削中のシールド掘進機1における実測データ
を示す図であり、縦軸は胴部10の側面上の一点に作用
する圧力、横軸は図4の横軸と同じ掘進距離である。7 is a diagram showing actual measurement data of the shield machine 1 during excavation, in which the vertical axis represents pressure acting on one point on the side surface of the body 10, and the horizontal axis represents the same excavation distance as the horizontal axis in FIG. .
1 シールド掘進機 10・20 胴部 11・21 回転式カッター 14・24 接合面 18・28 中折れジャッキ(胴部相互間の角度変更手
段) 31 シールドジャッキ(推進手段) 40 ピン 46 歪みゲージ(軸力の計測手段) 51 制御盤 θ1 、θ2 中折れ角度DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield excavator 10.20 Body 11.21 Rotary cutter 14.24 Joining surface 18.28 Center bending jack (angle changing means between body parts) 31 Shield jack (propulsion means) 40 pin 46 Strain gauge (shaft) Force control means) 51 Control panel θ 1 , θ 2
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 京力 裕文 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 (72)発明者 吉村 宗男 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 氷澤 幸彦 大阪府大阪市西区阿波座一丁目3番15号 鹿島建設株式会社 関西支店内 (72)発明者 上木 泰裕 東京都港区元赤坂一丁目3番8号 鹿島 建設株式会社 東京支店内 (56)参考文献 特開 平5−93498(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/08 E21D 9/06 301 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hirofumi Kyoriki 1-3-1, Higashikawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Kobe Head Office (72) Inventor Muneo Yoshimura Motoichi Akasaka, Minato-ku, Tokyo No. 2-7 Kashima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yukihiko Hizawa 1-3-15 Awaza, Nishi-ku, Osaka-shi, Osaka Kashima Construction Co., Ltd.Kansai Branch (72) Inventor Yasuhiro Ueki, Minato-ku, Tokyo 1-3-8 Akasaka Kashima Construction Co., Ltd. Tokyo Branch (56) References JP-A-5-93498 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) E21D 9/08 E21D 9/06 301
Claims (4)
複数の胴部が各側面の一部を接合したまま相互間の角度
を変更し得るようピンによって連結されたシールド掘進
機を用い、複数円の連なった断面のトンネルを掘削する
シールド工法であって、 掘削中、上記のピンに作用する軸力を計測し、胴部相互
間の角度、カッターの回転速度および掘進速度のうち一
以上を、当該軸力が過大にならないように操作すること
を特徴とするシールド工法。1. A plurality of circular bodies each having a plurality of circular bodies using a shield excavator in which a plurality of body parts each having a rotary cutter in front thereof are connected by pins so as to be able to change an angle between the body parts while partially joining each side surface. A shield construction method for excavating a tunnel having a continuous cross section, wherein during the excavation, the axial force acting on the pins is measured, and one or more of the angle between the trunks, the rotation speed of the cutter, and the excavation speed are determined. A shield method characterized by operating so that the axial force does not become excessive.
その圧力から換算して上記ピンの軸力を知ることを特徴
とする請求項1に記載のシールド工法。2. The pressure acting on the side of each body is measured,
The shield method according to claim 1, wherein the axial force of the pin is known by converting the pressure.
複数の胴部が各側面の一部を接合したまま相互間の角度
を変更し得るようピンによって連結されたシールド掘進
機であって、 上記のピンに軸力の計測手段を取り付け、その計測手段
を、胴部相互間の角度変更手段、カッターの回転駆動手
段および推進手段のうち一以上の制御部に接続したこと
を特徴とするシールド掘進機。3. A shield machine wherein a plurality of body portions each having a rotary cutter in front thereof are connected by pins so as to be able to change an angle between the body portions while partially joining each side surface, A shield excavator wherein an axial force measuring means is attached to a pin, and the measuring means is connected to at least one control unit among an angle changing means between body parts, a rotation driving means of a cutter and a propulsion means. .
とともに、当該センサの検出値から上記ピンの軸力を求
める換算手段を機内に装備し、それらをもって上記軸力
の計測手段とした請求項3に記載のシールド掘進機。4. A pressure sensor is attached to a side surface of each body, and conversion means for obtaining an axial force of the pin from a detected value of the sensor is provided in the machine, and these are used as the means for measuring the axial force. 3. The shield machine described in 3.
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| JPH1096394A JPH1096394A (en) | 1998-04-14 |
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