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JP4839252B2 - Tunnel excavator - Google Patents
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JP4839252B2 - Tunnel excavator - Google Patents

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Description

本発明は、たとえば道路トンネルやアンダーパス、共同溝といった矩形断面のトンネルを掘削するためのトンネル掘削機に関する。   The present invention relates to a tunnel excavator for excavating a tunnel having a rectangular cross section such as a road tunnel, an underpass, and a common groove.

周知のように、都市域に設けられる上記のような比較的小規模のトンネルの断面形状は円形断面とするよりも矩形断面とすることが合理的である場合が多く、そのような矩形断面のトンネルを掘削するためのトンネル掘削機としては、たとえば特許文献1〜4に示されるように、外周部に切削ビットを有するスクリューカッタの類を掘削方向に対して直交する略水平な方向に配置したもの、特にそのようなスクリューカッタを上下2段に設けたものが知られている。
特許第2502340号公報 特公平7−59878号公報 特開平11−229774号公報 特許第3667717号公報
As is well known, it is often reasonable to make the cross-sectional shape of a relatively small tunnel as described above in an urban area a rectangular cross section rather than a circular cross section. As a tunnel excavator for excavating a tunnel, for example, as shown in Patent Documents 1 to 4, a kind of screw cutter having a cutting bit on the outer peripheral portion is arranged in a substantially horizontal direction perpendicular to the excavation direction. In particular, those having such screw cutters in two upper and lower stages are known.
Japanese Patent No. 2502340 Japanese Patent Publication No. 7-59878 Japanese Patent Laid-Open No. 11-229774 Japanese Patent No. 3667717

上記のような掘削機によれば矩形断面のトンネルをそのまま掘削可能であるので、通常のシールド機によって円形断面に掘削する場合のように必要以上の断面を掘削することがないし、円形のシールド機による場合に比べて浅深度掘削も可能であるので、上記のような各種の都市トンネルを築造する場合に適用するものとして好適である。
しかし、特許文献1〜4に示される従来の掘削機は、特に浅深度の矩形トンネルを掘削するような場合においては上部地盤の崩落に充分に留意する必要もあり、その点で改良の余地も残されている。
According to the excavator as described above, a tunnel having a rectangular cross section can be excavated as it is, and therefore, it is not necessary to excavate a cross section more than necessary as in the case of excavating into a circular cross section by a normal shield machine. As compared with the case of the above, shallow excavation is also possible, which is suitable for application to the construction of various urban tunnels as described above.
However, the conventional excavators shown in Patent Documents 1 to 4 need to pay sufficient attention to the collapse of the upper ground, especially when excavating a rectangular tunnel at a shallow depth, and there is room for improvement in that respect. It is left.

すなわち、上記従来の掘削機はいずれも水平なスクリューカッタにより地盤を幅方向に掘削するものであって、その掘削の際には掘削土砂を切羽において両側から中央側に集めてから後方に移送することを基本としており、したがって切羽においてはその中央部では土圧が高まるものの両側では土圧が低下するという土圧の偏りが少なからず生じる。
このように従来の掘削機においては切羽において掘削土砂が横方向に移送されることに伴う土圧の偏りが不可避であり、そのため、地盤状況や掘削深度によっては切羽両側部での土圧が過度に低下してそこで上部地盤の崩落が想定される場合があり、そのための対策としてたとえば上部地盤に対する地盤改良工事や、切羽上部に対する支保強化が必要とされることもあり、そのことが工期短縮や工費削減を図るうえでの障害ともなっている。
That is, each of the above conventional excavators excavates the ground in the width direction with a horizontal screw cutter, and at the time of excavation, the excavated sediment is collected from both sides to the center side at the face and then transferred backward. Therefore, in the face, there is a considerable unevenness in earth pressure in which the earth pressure increases at the center, but the earth pressure decreases on both sides.
In this way, in conventional excavators, uneven earth pressure due to the lateral movement of excavated sediment at the face is inevitable, so the earth pressure on both sides of the face is excessive depending on the ground conditions and excavation depth. As a countermeasure for this, for example, ground improvement work for the upper ground and support reinforcement for the upper face of the face may be required. It is also an obstacle to reducing the construction cost.

上記事情に鑑み、本発明はこの種のトンネル掘削機によって矩形断面のトンネルを掘削するに際して、切羽における土圧の偏りを防止し得て上部地盤の崩落を確実に防止し得る有効適切なトンネル掘削機を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, when the present invention excavates a tunnel with a rectangular cross section by using this type of tunnel excavator, effective and appropriate tunnel excavation that can prevent uneven earth pressure in the face and surely prevent collapse of the upper ground. The purpose is to provide a machine.

本発明は、掘削機本体の前部に掘削方向と直交する略水平な回転軸をもつカッタを上下方向に並べて配置して複数段平行に取り付けてなるトンネル掘削機であって、それら複数段のカッタのうち、少なくとも最上段のカッタは、掘削土砂を攪拌するための攪拌翼が取り付けられているとともに、該各攪拌翼は螺旋方向が相互に逆向きとされている2枚1対の螺旋羽根からなることを特徴とする。   The present invention is a tunnel excavator formed by arranging a plurality of cutters having a substantially horizontal rotation axis perpendicular to the excavation direction in the front part of the excavator body and arranging them in parallel in a plurality of stages. Among the cutters, at least the uppermost cutter is provided with a pair of spiral blades each provided with a stirring blade for stirring the excavated earth and sand, the spiral directions being opposite to each other. It is characterized by comprising.

本発明においては、最上段のカッタの後方の掘削機本体の内部に、該カッタと略平行に配置されて該カッタの攪拌翼により攪拌された掘削土砂を幅方向に移送するための横移送装置を設け、かつ該横移送装置により移送されてくる掘削土砂を後方側にさらに移送するための主移送装置を設けると良い。
また、複数段のカッタのうち、最上段のカッタを除く他のカッタは、掘削土砂を切羽の幅方向に移送するための螺旋羽根を有してなり、掘削機本体の内部には、それらカッタの螺旋羽根により幅方向に移送されてくる掘削土砂を後方に移送するための主移送装置を設けると良い。
また、掘削機本体の前部に設ける複数段のカッタの少なくとも一部を、前後方向に進退可能に設けると良い。
さらに、掘削機本体の前部に設ける複数段のカッタの前方に、掘削方向と平行な回転軸をもつ回転カッタを設けると良い。
In the present invention, in the excavator body behind the uppermost cutter, the horizontal transfer device for transferring the excavated earth and sand arranged substantially parallel to the cutter and stirred by the stirring blades of the cutter in the width direction And a main transfer device for further transferring the excavated earth and sand transferred by the lateral transfer device to the rear side.
In addition, among the plurality of cutters, other cutters excluding the uppermost cutter have spiral blades for transferring excavated earth and sand in the width direction of the face, and the cutters are disposed inside the excavator body. It is preferable to provide a main transfer device for transferring the excavated earth and sand transferred in the width direction by the spiral blade.
Further, it is preferable that at least a part of a plurality of cutters provided at the front portion of the excavator body is provided so as to be able to advance and retract in the front-rear direction.
Furthermore, a rotary cutter having a rotation axis parallel to the excavation direction may be provided in front of a plurality of stages of cutters provided at the front of the excavator body.

本発明によれば、各段のカッタによって所望の矩形断面のトンネルを効率的に掘削できることはもとより、最上段のカッタには2枚1対の逆向きの螺旋羽根による攪拌翼を設けることにより、そのカッタは掘削土砂を攪拌するのみで幅方向への積極的な移送を行うものではないので、切羽上部においては掘削土砂の横方向への積極的な移送がなされず、したがって従来のこの種の掘削機では不可避な土圧の偏りが自ずと生じ難いものとなり、土圧が過度に低下することに起因する上部地盤の崩落といった事態を未然に防止することができる。
その結果、本発明のトンネル掘削機によれば、従来のこの種の掘削機による矩形断面トンネルの掘削の場合には必要とされていた地盤改良工事や支保強化を不要とすることが可能であり、また浅深度掘削をより安定かつ安全に実施することが可能となる。
According to the present invention, a tunnel having a desired rectangular cross section can be efficiently excavated by each stage cutter, and the uppermost cutter is provided with a pair of agitating blades with a pair of reverse spiral blades. Since the cutter does not actively move the excavated sediment in the width direction only by stirring the excavated sediment, the excavated sediment is not actively transported in the lateral direction at the upper part of the face, so this type of conventional In the excavator, an unavoidable bias of earth pressure is inevitably generated, and it is possible to prevent a situation such as a collapse of the upper ground due to an excessive decrease in earth pressure.
As a result, according to the tunnel excavator of the present invention, it is possible to eliminate the need for ground improvement work and support strengthening that were required in the case of excavation of a rectangular cross-section tunnel with this type of conventional excavator. In addition, it becomes possible to carry out shallow depth drilling more stably and safely.

本発明のトンネル掘削機の一実施形態を図1〜図5に示す。これは、ボックスカルバート等の矩形断面のトンネルを掘削するためのものであって、基本的には通常のシールド機と同様に、地盤を掘削しつつその後方においてコンクリート造のボックス1を組み立て、組み立て済みのボックス1から反力をとって掘進していくように構成されたものである。
すなわち、本実施形態のトンネル掘削機の基本構成は、通常のシールド機とほぼ同様に、築造するべきトンネルの断面形状に合致する掘削機本体2の内部にトンネル掘削に必要な各種の機器類のほぼ全てを収容し、その掘削機本体2の前部には地盤掘削のためのカッタを配置したものとされている。
One embodiment of the tunnel excavator of the present invention is shown in FIGS. This is for excavating a tunnel with a rectangular cross section, such as a box culvert. Basically, like a normal shield machine, a concrete box 1 is assembled and assembled after excavating the ground. It is configured to take a reaction force from a box 1 that has already been used.
That is, the basic configuration of the tunnel excavator of the present embodiment is the same as that of a normal shield machine, with various equipment necessary for tunnel excavation inside the excavator body 2 that matches the cross-sectional shape of the tunnel to be built. Almost everything is accommodated, and a cutter for ground excavation is arranged at the front of the excavator body 2.

具体的には、掘削機本体2は掘削するべきトンネルの断面形状に合致する矩形筒状のスキンプレート5を外殻とし、その後部には施工済みのボックス1を押圧してそこから反力をとって推進するための推進ジャッキ6が多数(図示例では全20台)設けられている。また、掘削機本体2の内部にはボックス1の組み立てに使用するためのエレクタ装置7が備えられている他、トンネル掘削に必要な装置類や補機類が備えられているものである。   Specifically, the excavator main body 2 uses a rectangular cylindrical skin plate 5 that matches the cross-sectional shape of the tunnel to be excavated as an outer shell, and presses the box 1 that has already been constructed at the rear thereof to generate a reaction force therefrom. A number of propulsion jacks 6 for propulsion are provided (20 in the illustrated example). In addition, the excavator body 2 is provided with an erector device 7 for use in assembling the box 1, as well as devices and accessories necessary for tunnel excavation.

本実施形態のトンネル掘削機においては、掘削機本体2の前部に配置されているカッタとして、切羽を矩形断面に掘削するための複数段(図示例では5段)のメインカッタ3と、その前部に配置されたサブカッタ4とが併用されている。   In the tunnel excavator of this embodiment, as a cutter disposed at the front part of the excavator body 2, a main cutter 3 having a plurality of stages (five stages in the illustrated example) for excavating the face into a rectangular cross section, A sub-cutter 4 arranged at the front is also used.

各段のメインカッタ3はいずれも回転軸線が掘削方向と直交する略水平に配置されているものであって、図2〜図4に示すように1組2台のスクリュータイプのものが対称配置されてそれらの両端部がサイドフレーム8とセンターフレーム9に対して回転自在に支持され、それらの端部内側に組み込まれたオイルモータ10によって回転駆動されるようになっている。   The main cutters 3 at each stage are arranged substantially horizontally with the rotation axis orthogonal to the excavation direction. As shown in FIGS. 2 to 4, a set of two screw types are symmetrically arranged. Thus, both end portions thereof are rotatably supported with respect to the side frame 8 and the center frame 9, and are rotationally driven by an oil motor 10 incorporated inside these end portions.

それら各段のメインカッタ3は、それぞれが切羽を幅方向に掘削してそれらの全体で矩形断面のトンネルを掘削するものであるが、全5段のメインカッタ3のうち最上段のものとそれより下段の他の4段のものは構成が若干異なり、掘削土砂の移送機構も異なるものとされている。   Each of the main cutters 3 of each stage excavates the face in the width direction and excavates a tunnel having a rectangular cross section as a whole. The other four stages below are slightly different in configuration, and the excavation earth and sand transfer mechanism is also different.

すなわち、最上段を除く4段のメインカッタ3としては図3に示すように通常のスクリューカッタ3Bが使用されていて、その軸部11の周囲に一連の螺旋羽根12が設けられているとともに、螺旋羽根12の外周部に切削ビット13が取り付けられたものとなっており、このスクリューカッタ3Bは自身の回転により切削ビット13によって地盤を掘削すると同時に掘削土砂を螺旋羽根12により軸方向に移送可能とされている。そして、これらのスクリューカッタ3Bは中心を挟んで対称配置されていることにより、それらスクリューカッタ3Bにより掘削された掘削土砂はそれぞれ中央側から両側に向かって移送されるようになっている。
さらに、各段のスクリューカッタ3Bの一端部を支持している各段のサイドフレーム8は、各段のスクリューカッタ3Bにより側方に移送されてきた掘削土砂を受け取ってさらに後方に移送して搬出するための排土用の主移送装置としてのスクリューコンベヤ14のケーシングを兼ねるものとされていて、各段のスクリューカッタ3Bによる掘削土砂は図中の矢印で示すようにスクリューカッタ3Bおよびスクリューコンベヤ14によって側方から後方に向けて連続的に移送され、スクリューコンベヤ14の後部に設けられている排土口15から排出されて搬出されるようになっている。
That is, as the four-stage main cutter 3 excluding the uppermost stage, a normal screw cutter 3B is used as shown in FIG. 3, and a series of spiral blades 12 are provided around the shaft portion 11, and A cutting bit 13 is attached to the outer peripheral portion of the spiral blade 12, and this screw cutter 3 </ b> B can excavate the ground by the cutting bit 13 by its own rotation and simultaneously transfer the excavated soil by the spiral blade 12 in the axial direction. It is said that. And since these screw cutters 3B are symmetrically arranged across the center, the excavated earth and sand excavated by these screw cutters 3B are respectively transferred from the center side toward both sides.
Further, each stage side frame 8 supporting one end of the screw cutter 3B of each stage receives the excavated earth and sand transferred to the side by the screw cutter 3B of each stage and further transports it to the rear to carry it out. As the main transfer device for discharging the soil, it also serves as a casing for the screw conveyor 14, and the excavated earth and sand by the screw cutters 3 B at each stage is indicated by the arrows in the figure. Are continuously transferred from the side toward the rear, and are discharged from the earth discharge port 15 provided at the rear portion of the screw conveyor 14 and carried out.

一方、最上段のメインカッタ3としては、図2に示すように軸部16の周囲に攪拌翼17が設けられた構成の攪拌カッタ3Aが採用され、その攪拌翼17は螺旋方向が逆向きとされた2枚1対の螺旋羽根18により構成されたものとなっており、実質的にそれら螺旋羽根18の向きが一定間隔ごとに逆向きとされたものとなっている。
攪拌翼17を構成している各螺旋羽根18の外周部にも切削ビット19が取り付けられていて、この最上段の攪拌カッタ3Aも自身の回転により地盤を掘削可能ではあるものの、掘削土砂は2枚1対の螺旋羽根18により互いに逆方向に移送されようとし、したがって結局はいずれの方向にも移送されずに単に攪拌翼17によって攪拌されるにとどまるものとされている。
また、この最上段の攪拌カッタ3Aの後方には、掘削土砂をさらに攪拌しつつ両側に振り分けて側方に移送するための横移送装置として1組2台のパドルスクリュー20が対称配置されており、それらパドルスクリュー20によって両側に移送された掘削土砂は、下段側のスクリューカッタ3Bに付設されているものと同様にサイドフレーム8内に組み込まれている主移送装置としてのスクリューコンベヤ14により後方に移送されて排出されるようになっている。つまり、最上段の攪拌カッタ3Aはそれ自身では掘削土砂を攪拌するのみでその移送を有効に行い得ないものであることから、その後方に横移送装置としてのパドルスクリュー20が配置されて掘削土砂の側方への移送が支障なく行われるようになっている。
On the other hand, as the uppermost main cutter 3, a stirring cutter 3A having a configuration in which a stirring blade 17 is provided around the shaft portion 16 as shown in FIG. 2 is employed, and the stirring blade 17 has a spiral direction opposite to that of the upper cutter. The two pairs of spiral blades 18 are configured, and the directions of the spiral blades 18 are substantially reversed at regular intervals.
A cutting bit 19 is also attached to the outer peripheral part of each spiral blade 18 constituting the stirring blade 17, and the uppermost stirring cutter 3A can also excavate the ground by its own rotation, but the excavated soil is 2 The pair of spiral blades 18 are intended to be transported in opposite directions, so that eventually they are not transported in any direction and are merely stirred by the stirring blade 17.
Further, behind the uppermost stirring cutter 3A, a set of two paddle screws 20 are symmetrically arranged as a lateral transfer device for transferring the excavated earth and sand to both sides while further stirring them. The excavated earth and sand transferred to both sides by these paddle screws 20 are moved backward by a screw conveyor 14 as a main transfer device incorporated in the side frame 8 in the same manner as that attached to the lower screw cutter 3B. It is transported and discharged. That is, since the uppermost stirring cutter 3A itself cannot stir the excavated sediment and cannot effectively transfer the excavated sediment, a paddle screw 20 as a lateral transfer device is disposed behind the agitated sediment 3A. Transport to the side of the can be performed without any trouble.

以上で説明したメインカッタ3としての攪拌カッタ3Aおよび各段のスクリューカッタ3Bの前方には、それらメインカッタ3では有効に掘削し得ない範囲を掘削するためのサブカッタ4が配置され、本実施形態ではそれらサブカッタ4として一般的な回転カッタが採用されている。サブカッタ4としての回転カッタは、各段のメインカッタ3の端部を支持しているサイドフレーム8およびセンターフレーム9内に配置された回転軸21の先端部に設けられていて、サイドフレーム8およびセンターフレーム9の前方の地盤を掘削するものである。
なお、センターフレーム9内に組み込まれている回転軸21はサブカッタ4専用のものであって、それはセンターフレーム9の後部に設けられているオイルモータ22によって回転駆動されるものであるが、サイドフレーム8内に組み込まれている回転軸21は上記のスクリューコンベア14を兼用しており(つまり、サブカッタ4の回転軸21に土砂移送用の螺旋羽根を形成している。換言すると、スクリューコンベヤ14をサブカッタ4の回転軸21として利用している)、そのスクリューコンベヤ14兼サブカッタ4はサイドフレーム8の後部に設けられているオイルモータ22により回転駆動されるものである。
In front of the stirring cutter 3A as the main cutter 3 and the screw cutter 3B of each stage described above, the sub cutter 4 for excavating a range that cannot be effectively excavated by the main cutter 3 is disposed. Therefore, a general rotary cutter is adopted as the sub cutter 4. The rotary cutter as the sub-cutter 4 is provided on the side frame 8 supporting the end of the main cutter 3 at each stage and the tip of the rotary shaft 21 disposed in the center frame 9. The ground in front of the center frame 9 is excavated.
The rotating shaft 21 incorporated in the center frame 9 is dedicated to the sub-cutter 4 and is rotated by an oil motor 22 provided at the rear part of the center frame 9. 8 is also used as the screw conveyor 14 (that is, the rotary shaft 21 of the sub cutter 4 is formed with spiral blades for transferring earth and sand. In other words, the screw conveyor 14 is The screw conveyor 14 and the sub cutter 4 are rotated by an oil motor 22 provided at the rear portion of the side frame 8.

さらに、上記のように構成されている各段のメインカッタ3およびサブカッタ4は、図1に示すように上段側のものほどやや前方に位置するように鉛直面に対して傾斜状態で並べられて配置されることが基本とされ、その状態で固定的に設置することでも良いが、図示例のように各段のメインカッタ3およびサブカッタ4をそれぞれが独立に前後方向に進退可能とすることが好ましい。
すなわち、図示例においては、各メインカッタ3の両端部を支持している上記のサイドフレーム8とセンターフレーム9とはさらに後部フレーム23によって連結されていて、それらの全体により各段のメインカッタ3およびサブカッタ4を支持する支持フレーム24が構成されている。なお、最上段では攪拌カッタ3Aとその後方のパドルスクリュー20の双方がともに支持フレーム24に支持されている。
そして、各段の支持フレーム24と掘削機本体2内のメインフレーム25との間には進退ジャッキ26が介装されていて、各段の進退ジャッキ26の操作により各段の支持フレーム24を介して各段のメインカッタ3およびサブカッタ4を前後方向に進退させることによって、地盤状況や掘削作業工程に応じてそれぞれを最適位置に配置することができるようになっており、それにより図示しているように上段側のものほどやや前方に位置するように配置するばかりでなく、逆に下段側のものほどやや前方に位置するように配置したり、全ての位置を揃えることが可能となっている。
なお、上述のように各段の支持フレーム24には主移送装置としてのスクリューコンベヤ14が組み込まれていることから、各段の支持フレーム24を進退させた際には同時に各段のスクリューコンベヤ14も一体に進退することになる。
Further, the main cutter 3 and the sub-cutter 4 of each stage configured as described above are arranged in an inclined state with respect to the vertical surface so that the upper cutter side is located slightly forward as shown in FIG. Although it is basically arranged, it may be fixedly installed in that state, but the main cutter 3 and the sub cutter 4 at each stage can be independently advanced and retracted in the front-rear direction as shown in the illustrated example. preferable.
That is, in the illustrated example, the side frame 8 and the center frame 9 supporting both ends of each main cutter 3 are further connected by the rear frame 23, and the main cutters 3 at each stage are connected by the whole. And the support frame 24 which supports the sub cutter 4 is comprised. In the uppermost stage, both the stirring cutter 3A and the paddle screw 20 behind the stirring cutter 3A are supported by the support frame 24.
An advance / retreat jack 26 is interposed between the support frame 24 of each stage and the main frame 25 in the excavator body 2, and the operation of the advance / retreat jack 26 of each stage causes the support frame 24 of each stage to be interposed. The main cutter 3 and the sub cutter 4 at each stage are moved forward and backward in the forward and backward direction, so that each can be arranged at an optimum position according to the ground condition and the excavation work process. In this way, it is possible to arrange not only the upper side so that it is located slightly forward, but also the lower side so that it is located slightly forward, or all the positions can be aligned. .
In addition, since the screw conveyor 14 as a main transfer device is incorporated in the support frame 24 of each stage as described above, when the support frame 24 of each stage is moved forward and backward, the screw conveyor 14 of each stage is simultaneously provided. Will also move forward and backward.

本実施形態のトンネル掘削機によれば、メインカッタ3およびサブカッタ4によって所望の矩形断面のトンネルを効率的に掘削できることはもとより、特にメインカッタ3の最上段には攪拌カッタ3Aを使用して、その攪拌カッタ3Aには2枚1対の逆向きの螺旋羽根18による攪拌翼17を設けたので、その最上段の攪拌カッタ3Aによっては掘削土砂の側方への移送が積極的にはなされず、したがって従来のスクリューカッタによる掘削機においては不可避である切羽における幅方向の土圧の偏りが自ずと生じ難いものとなっており、土圧が過度に低下することに起因する上部地盤の崩落といった事態を未然に防止することができるものとなっている。
勿論、最上段の攪拌カッタ3Aは掘削土砂の移送を有効には行い得ないものの掘削機本体2の掘進によって掘削土砂は自ずと掘削機本体2内に取り込まれるし、その後方には横移送装置としてのパドルスクリュー20と主移送装置としてのスクリューコンベヤ14が掘削機本体2内に設けられているので、それらによって切羽の最上段からの掘削土砂の移送は支障なく行われ、その際の上部地盤に対する支保効果はスキンプレート5によって自ずと充分に確保される。
したがって本実施形態のトンネル掘削機によれば、従来のこの種の掘削機による矩形断面トンネルの掘削の場合には必要とされていた地盤改良工事や支保強化を不要とすることが可能となるし、浅深度掘削をより安定かつ安全に実施することが可能となる。
According to the tunnel excavator of the present embodiment, a tunnel having a desired rectangular cross section can be efficiently excavated by the main cutter 3 and the sub cutter 4, and in particular, the stirring cutter 3A is used at the uppermost stage of the main cutter 3. Since the agitating cutter 3A is provided with the agitating blade 17 by a pair of oppositely facing spiral blades 18, the uppermost agitating cutter 3A does not actively transfer the excavated sediment to the side. Therefore, in the conventional excavator using a screw cutter, it is inevitable that the earth pressure in the width direction at the face is inevitably generated, and the situation such as the collapse of the upper ground due to the excessive decrease in the earth pressure. Can be prevented in advance.
Of course, although the uppermost stirring cutter 3A cannot effectively transfer the excavated sediment, the excavated sediment is naturally taken into the excavator main body 2 by the excavation of the excavator main body 2, and as a lateral transfer device behind it. The paddle screw 20 and the screw conveyor 14 as the main transfer device are provided in the excavator body 2, so that the excavation earth and sand can be transferred from the uppermost stage of the face without any trouble, and the upper ground at that time can be transferred. The supporting effect is naturally sufficiently secured by the skin plate 5.
Therefore, according to the tunnel excavator of the present embodiment, it becomes possible to eliminate the ground improvement work and the support strengthening that are necessary in the case of excavation of a rectangular cross-section tunnel with this type of excavator of the related art. In addition, shallow depth drilling can be carried out more stably and safely.

なお、下段側のスクリューカッタ3Bは通常のようにそれ自体で側方への移送を行うものであるから、下段側では土圧の偏りが生じることは想定されるが、上記のように少なくとも最上段においては切羽の全幅にわたって土圧が安定に維持されるし、特に最上段の攪拌カッタ3Aをそれよりも下段側のスクリューカッタ3Bよりも前方に張り出すように配置すれば下段側のスクリューカッタ3Bの上部地盤の土圧は広範囲にわたって安定に維持されることになる。   Since the lower-stage screw cutter 3B performs the lateral transfer as usual, it is assumed that the earth pressure is biased on the lower-stage side, but at least as described above. In the upper stage, the earth pressure is stably maintained over the entire width of the face, and in particular, if the uppermost stirring cutter 3A is arranged so as to protrude forward from the lower screw cutter 3B, the lower screw cutter The earth pressure of the upper ground of 3B will be maintained stably over a wide range.

以上で本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でたとえば以下に列挙するような様々な設計的変更や応用が可能である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is merely a preferred example, and the present invention is not limited to the above embodiment. For example, within the scope of the present invention, for example: Various design changes and applications as listed in (1) are possible.

上記実施形態では矩形断面に掘削するためのメインカッタ3を5段にわたって配置したが、その段数は任意に増減して良いことは言うに及ばず、各段のメインカッタとしては回転軸線を掘削方向と直交する略水平方向としてその外周部により切羽を幅方向に掘削可能なものであれば良く、その限りにおいて上記実施形態のようなスクリュータイプのものに限らず、それに類する同様の形式の各種のカッタ、たとえばリボンカッタやパドルカッタも同様に採用可能であるし、異種の形式のものを適宜組み合わせても良い。   In the above embodiment, the main cutter 3 for excavation in a rectangular cross section is arranged over five stages, but it goes without saying that the number of stages may be arbitrarily increased and decreased, and the rotation axis is used as the main cutter of each stage in the excavation direction. As long as the face can be excavated in the width direction by its outer peripheral portion as a substantially horizontal direction orthogonal to the above, as long as it is not limited to the screw type as in the above embodiment, various types of similar types A cutter, such as a ribbon cutter or a paddle cutter, can be used in the same manner, and different types of cutters may be appropriately combined.

上記実施形態では土圧の偏りを有効に防止するために、最上段のカッタのみを掘削土砂を積極的には移送しない攪拌専用の攪拌カッタ3Aとして、その後方には横移送装置としてのパドルスクリュー20を設けたが、最上段のカッタのみならず他の段のカッタの一部あるいは全てを同様に攪拌専用のものとしても良く、その場合には他の段のカッタの後方にも同様の横移送装置を設けても良い。   In the above embodiment, in order to effectively prevent uneven earth pressure, only the uppermost cutter is a stirring cutter 3A dedicated to stirring that does not actively transfer excavated earth and sand, and behind that is a paddle screw as a lateral transfer device. However, not only the uppermost cutter but also some or all of the other cutters may be used exclusively for stirring. A transfer device may be provided.

また、上記実施形態では、横移送装置としてのパドルスクリューおよび下段側のスクリューカッタ3Bをいずれも2台1組として対称配置して掘削土砂を中央側から両側に向けて移送するものとしたが、特許文献1〜4に示されるもののように掘削土砂を両側から中央側に向けて横移送して中央部において後方に移送するようにしても良く、あるいは各段を単一のメインカッタにより構成して掘削土砂を単に一方向に移送することでも良い。   In the above embodiment, the paddle screw as the lateral transfer device and the screw cutter 3B on the lower stage side are both symmetrically arranged as a set, and the excavated earth and sand is transferred from the center side toward both sides. As shown in Patent Documents 1 to 4, the excavated earth and sand may be laterally transferred from both sides toward the central side and transferred backward in the central portion, or each stage may be constituted by a single main cutter. The excavated earth and sand may be simply transferred in one direction.

上記実施形態では横移送装置としてパドルスクリュー20を使用し、主移送装置としてスクリューコンベヤ14を使用したが、それら横移送装置や主移送装置の形式は任意であるし、各段のカッタからの掘削土砂を掘削機本体内に支障なく取り込んで後方へ搬送できる場合には主移送装置は必ずしも各段の全てに設けることはない。   In the above embodiment, the paddle screw 20 is used as the horizontal transfer device, and the screw conveyor 14 is used as the main transfer device. However, the types of the horizontal transfer device and the main transfer device are arbitrary, and excavation from the cutters at each stage. When the earth and sand can be taken into the excavator body without any trouble and conveyed to the rear, the main transfer device is not necessarily provided at every stage.

上記実施形態ではサブカッタ4としての回転カッタを併設したが、サブカッタの形式や設置位置については、それを省略することも含めて適宜の変更が可能である。   In the above embodiment, the rotary cutter as the sub cutter 4 is provided together. However, the type and installation position of the sub cutter can be appropriately changed including the omission of the sub cutter.

本発明の実施形態であるトンネル掘削機の概略構成を示す側面図である。It is a side view showing a schematic structure of a tunnel excavator which is an embodiment of the present invention. 同、最上段のカッタを示す平断面図(図1におけるII−II線視図)である。FIG. 2 is a plan sectional view (II-II line view in FIG. 1) showing the uppermost cutter. 同、下段側のカッタを示す平断面図(図1におけるIII−III線視図)である。FIG. 3 is a plan sectional view (a view taken along line III-III in FIG. 1) showing the lower stage side cutter. 同、正面図である。FIG. 同、背面図である。FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ボックス
2 掘削機本体
3 メインカッタ(複数段のカッタ)
3A 攪拌カッタ(最上段のカッタ)
3B スクリューカッタ(下段側のカッタ)
4 サブカッタ(回転カッタ)
5 スキンプレート
6 推進ジャッキ
7 エレクタ装置
8 サイドフレーム
9 センターフレーム
10 オイルモータ
11 軸部
12 螺旋羽根
13 切削ビット
14 スクリューコンベヤ(主移送装置)
15 排土口
16 軸部
17 攪拌翼
18 螺旋羽根
19 切削ビット
20 パドルスクリュー(横移送装置)
21 回転軸
22 オイルモータ
23 後部フレーム
24 支持フレーム
25 メインフレーム
26 進退ジャッキ
1 Box 2 Excavator body 3 Main cutter (multi-stage cutter)
3A Stirring cutter (top cutter)
3B Screw cutter (lower cutter)
4 Sub cutter (Rotating cutter)
5 Skin Plate 6 Propulsion Jack 7 Elector Device 8 Side Frame 9 Center Frame 10 Oil Motor 11 Shaft 12 Spiral Blade 13 Cutting Bit 14 Screw Conveyor (Main Transfer Device)
15 Discharge port 16 Shaft 17 Stirring blade 18 Spiral blade 19 Cutting bit 20 Paddle screw (lateral transfer device)
21 Rotating shaft 22 Oil motor 23 Rear frame 24 Support frame 25 Main frame 26 Advance / retreat jack

Claims (5)

掘削機本体の前部に掘削方向と直交する略水平な回転軸をもつカッタを上下方向に並べて配置して複数段平行に取り付けてなるトンネル掘削機であって、
それら複数段のカッタのうち、少なくとも最上段のカッタは、掘削土砂を攪拌するための攪拌翼が取り付けられているとともに、該各攪拌翼は螺旋方向が相互に逆向きとされている2枚1対の螺旋羽根からなることを特徴とするトンネル掘削機。
A tunnel excavator in which a cutter having a substantially horizontal rotation axis orthogonal to the excavation direction is arranged in the vertical direction at the front of the excavator main body and is mounted in parallel in a plurality of stages,
Among these multi-stage cutters, at least the uppermost cutter is provided with a stirring blade for stirring the excavated earth and sand, and each of the stirring blades has a spiral direction opposite to each other. Tunnel excavator characterized by consisting of a pair of spiral blades.
請求項1記載のトンネル掘削機であって、
最上段のカッタの後方の掘削機本体の内部に、該カッタと略平行に配置されて該カッタの攪拌翼により攪拌された掘削土砂を幅方向に移送するための横移送装置を設け、かつ該横移送装置により移送されてくる掘削土砂を後方側にさらに移送するための主移送装置を設けてなることを特徴とするトンネル掘削機。
The tunnel excavator according to claim 1,
A lateral transfer device is provided in the excavator main body behind the uppermost cutter for transferring the excavated earth and sand agitated by the agitating blades of the cutter in the width direction, substantially parallel to the cutter, and A tunnel excavator comprising a main transfer device for further transferring the excavated earth and sand transferred by the horizontal transfer device to the rear side.
請求項1または2記載のトンネル掘削機であって、
複数段のカッタのうち、最上段のカッタを除く他のカッタは、掘削土砂を切羽の幅方向に移送するための螺旋羽根を有してなり、掘削機本体の内部には、それらカッタの螺旋羽根により幅方向に移送されてくる掘削土砂を後方に移送するための主移送装置を設けてなることを特徴とするトンネル掘削機。
The tunnel excavator according to claim 1 or 2,
Among the multi-stage cutters, the other cutters except the uppermost one have spiral blades for transferring excavated earth and sand in the width direction of the face, and the inside of the excavator body has spirals of these cutters. A tunnel excavator comprising a main transfer device for transferring the excavated earth and sand transferred in the width direction by blades to the rear.
請求項1〜3のいずれかに記載のトンネル掘削機であって、
掘削機本体の前部に設ける複数段のカッタの少なくとも一部を、前後方向に進退可能に設けてなることを特徴とするトンネル掘削機。
The tunnel excavator according to any one of claims 1 to 3,
A tunnel excavator characterized in that at least a part of a plurality of cutters provided at a front portion of an excavator body is provided so as to be able to advance and retreat in the front-rear direction.
請求項1〜4のいずれかに記載のトンネル掘削機であって、
掘削機本体の前部に設ける複数段のカッタの前方に、掘削方向と平行な回転軸をもつ回転カッタを設けてなることを特徴とするトンネル掘削機。
The tunnel excavator according to any one of claims 1 to 4,
A tunnel excavator characterized in that a rotary cutter having a rotation axis parallel to the excavation direction is provided in front of a plurality of cutters provided at the front of the excavator main body.
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