JP5363908B2 - Large-diameter shield machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、推力を向上させた大口径シールド掘進機に関するものである。 The present invention relates to a large-diameter shield machine with improved thrust.
シールド掘進機は、筒状のシールドフレーム内の前部に切羽地山を掘削するカッタ装置を設けると共に、前記シールドフレーム内の後部にトンネルの内壁に沿ってセグメントを組立てるセグメント組立装置と、組立てられたセグメントの端面を押圧して前記シールドフレームを前進させるシールドジャッキとを設けて構成されている(例えば特許文献1参照)。 The shield machine is assembled with a segment assembling device for assembling a segment along the inner wall of the tunnel at the rear of the shield frame, with a cutter device for excavating the face mountain at the front of the cylindrical shield frame. And a shield jack that pushes the end face of the segment and advances the shield frame (see, for example, Patent Document 1).
ところで、大断面のトンネルを施工する場合、大口径のシールド掘進機を用いることが好ましい。その場合、推力を向上させるために、例えば図7に示すように大口径のシールドフレーム2の内周に複数のシールドジャッキ6を密に並べて配置することが考えられる。
By the way, when constructing a tunnel having a large cross section, it is preferable to use a shield tunneling machine having a large diameter. In that case, in order to improve the thrust, for example, as shown in FIG. 7, it is conceivable to arrange a plurality of
しかしながら、大口径シールド掘進機においては、特に大深度の地層を掘削する場合、前部のカッタ装置に比較的大きな土圧が加わるため、通常のシールドジャッキによる図示例のような配置では、推力の向上に限界があり、シールド掘進機が後戻り(バッキング)を引き起こす虞がある。なお、推力を向上させるために大出力のシールドジャッキを採用することも考えられるが、その場合、コストの大幅な増大を招くという問題がある。 However, in a large-diameter shield machine, a relatively large earth pressure is applied to the front cutter device, especially when excavating deep formations. There is a limit to improvement, and there is a risk that the shield machine will cause a back-up (backing). In order to improve the thrust, it is conceivable to employ a high-power shield jack, but in this case, there is a problem that the cost is significantly increased.
本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、コストの増大を抑えて推力を向上させることができ、大深度を施工する場合でも後戻りを防止することができる大口径シールド掘進機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, a large-diameter shield machine that can improve thrust while suppressing an increase in cost, and can prevent reversal even when constructing a large depth. The purpose is to provide.
前記目的を達成するために、本発明は、筒状のシールドフレーム内の前部に切羽地山を掘削するカッタ装置を設けると共に、前記シールドフレーム内の後部にトンネルの内壁に沿ってセグメントを組立てるセグメント組立装置と、組立てられたセグメントの端面を押圧して前記シールドフレームを前進させるシールドジャッキとを設けた大口径シールド掘進機であって、前記シールドジャッキは、シールドフレーム内の径方向外方側において周方向に並んで配設された外側ジャッキと、該外側ジャッキよりも径方向内方側において周方向に並んで配設された内側ジャッキとを備え、隣接する複数個の外側ジャッキと該外側ジャッキよりも少ない個数の内側ジャッキとがグループ化されて共通のスプレッダシューに接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a cutter device for excavating a face mountain in the front part of a cylindrical shield frame, and assembles a segment along the inner wall of the tunnel in the rear part of the shield frame. A large-diameter shield machine provided with a segment assembling apparatus and a shield jack for advancing the shield frame by pressing an end face of the assembled segment, the shield jack being radially outward in the shield frame An outer jack arranged side by side in the circumferential direction and an inner jack arranged side by side in the circumferential direction on the radially inner side of the outer jack, and a plurality of adjacent outer jacks and the outer jack Fewer inner jacks than jacks, grouped together and connected to a common spreader shoe That.
前記外側ジャッキ及び内側ジャッキがそれぞれ偏心金物を介して前記スプレッダシューに接続されることにより、該スプレッダシューの中心が押し中心とされていることが好ましい。 It is preferable that the outer jack and the inner jack are respectively connected to the spreader shoe via an eccentric metal piece, so that the center of the spreader shoe is set as the pushing center.
前記シールドフレームが前胴部と後胴部とに分割され、これら前胴部と後胴部とを屈曲可能に連結する中折れジャッキが周方向に適宜間隔で配設されていると共に、前記外側ジャッキと内側ジャッキとが周方向に千鳥に配置されており、隣り合う内側ジャッキ間の間隙部に前記中折れジャッキが配置されていることが好ましい。 The shield frame is divided into a front body portion and a rear body portion, and bent jacks that connect the front body portion and the rear body portion so as to be bendable are disposed at appropriate intervals in the circumferential direction. It is preferable that the jacks and the inner jacks are arranged in a staggered manner in the circumferential direction, and the folded jack is arranged in a gap portion between adjacent inner jacks.
本発明によれば、コストの増大を抑えて推力を向上させることができ、大深度を施工する場合でも後戻りを防止することができる。 According to the present invention, an increase in cost can be suppressed and thrust can be improved, and backtracking can be prevented even when constructing a large depth.
以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is explained in full detail based on an accompanying drawing.
図1ないし図2に示すように、本実施形態の大口径シールド掘進機1は、筒状(例えば円筒状)のシールドフレーム2内の前部に切羽地山を掘削するカッタ装置3を設けると共に、前記シールドフレーム2内の後部にトンネルの内壁に沿ってセグメント4を組立てるセグメント組立装置5と、組立てられたセグメント4の端面を押圧して前記シールドフレーム2を前進させるシールドジャッキ6とを設けて構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the large-
前記シールドフレーム2は、前胴部2aと後胴部2bとに分割され、これら前胴部2aと後胴部2bとを屈曲(中折れ)可能に連結する中折れジャッキ(中折れ操作用のジャッキ)7が周方向に適宜間隔で配設されている。この場合、前胴部2aにカッタ装置3が設けられ、後胴部2bにセグメント組立装置5が設けられている。後胴部2bには、リング状に組立てられたセグメント4の内周上下面を押圧してセグメント4の形状を保持する形状保持装置8が設けられていると共に、形状を保持されたセグメント4の外周とトンネルの地山内壁面との間に裏込め材を注入する裏込め材注入装置9が設けられている。なお、前記セグメント組立装置5及び形状保持装置8にあっては、周知のものが用いられるため、説明を省略する。
The
前記前胴部2aには内部を前後に仕切る隔壁10が設けられている。この隔壁10は、環状の外周隔壁11とその内側の中央隔壁12とからなっている。外周隔壁11は、所定の間隔をもって前後に配設された前隔壁11aと後隔壁11bと、これら前隔壁11aと後隔壁11bとの間に介設された筒状の内周壁11cとを有している。
The front trunk portion 2a is provided with a
前記カッタ装置3は、中央軸13と中間リング14の間及び中間リング14と外周リング15の間に放射状に設けられたカッタスポーク16と、これらカッタスポーク16に取付けられたカッタビット17とを備えている。カッタ装置3は、その中間リング14から後方に延びる支持ビーム18を介して結合された旋回環19を有し、この旋回環19が軸受20を介して前記隔壁10に支持されている。
The
前記軸受20は、前記隔壁10に設けられた固定側軸受部材20aと、旋回環19に設けられた回転側軸受部材20bとを有し、この回転側軸受部材20bの外周には外歯歯車21が設けられている。前記隔壁10にはその外歯歯車21に噛合するピニオン22aを有する駆動モータ22が設けられている。
The
前記カッタ装置3には、その外周リング15よりも外方に突出して地山を掘削(余掘り)するためのコピーカッタ23、切羽地山に向って薬液(例えば作泥剤)を注入するための図示しない薬液注入ノズル、超音波式地山空洞探査装置、電気式摩耗検知ビット等の各種の機器が設けられている。
A
前記中央隔壁12には前記中央軸13の基端部が軸受24を介して回転可能に支持されている。中央軸13の後端部には、カッタ装置3に設けられた各種の機器に中央軸13の内部を通って油圧、薬剤、電気を固定側から供給するためのロータリジョイント25が設けられている。
A base end portion of the
前記カッタ装置3と隔壁10との間には掘削土砂を取り込むカッタ室26が形成され、カッタ装置3や隔壁10にはカッタ室26内に取り込まれた掘削土砂を攪拌するための攪拌翼27a,27bが適宜配設されている。また、前記隔壁10の下方にはカッタ室26内の掘削土砂をシールドフレーム2内の後方に搬出するためのスクリューコンベヤ28が外周隔壁11を斜めに貫通するように設けられている。
A
前記シールドジャッキ6は、シールドフレーム内の径方向外方側において周方向に並んで配設された外側ジャッキ6aと、該外側ジャッキ6aよりも径方向内方側において周方向に並んで配設された内側ジャッキ6bとを備え、隣接する複数個(図3の図示例では3個)の外側ジャッキ6aと該外側ジャッキ6aよりも少ない個数(同、2個)の内側ジャッキ6bとがグループ化されて共通のスプレッダシュー29に接続されている。
The
外側ジャッキ6a、内側ジャッキ6bとしては、出力が例えば2140kN(250t)の一般的なものが用いられる。シールドフレーム2の内径が例えば16mの場合、一組計5本の内外側ジャッキ6a,6bが30組すなわち150本用いられるため、全体の推力は、2140kN×150本=321000kNになる。
As the outer jack 6a and the inner jack 6b, general ones having an output of, for example, 2140 kN (250 t) are used. When the inner diameter of the
シールドフレーム2の後胴部2bの内周にはリングガーダ30が設けられ、このリングガーダ30に外側ジャッキ6aと内側ジャッキ6bがそれぞれ取付フランジ31a,31bを介してボルト締結により取付けられる。この場合、取付フランジ31a,31bは、四角形(正方形)であるが、図3に示すように90度回転させた菱形の状態で外側ジャッキ6a、内側ジャッキ6bにそれぞれ取付けが行われる。これにより隣接する外側ジャッキ6aの両取付フランジ31a,31a間に内側ジャッキ6bの取付フランジ31bが係合状態に納まっていると共に、外側ジャッキ6aと内側ジャッキ6bが周方向に千鳥に配置されている。この場合、一つのグループにおいて、外側ジャッキ6aと内側ジャッキ6bがW字状(図3では逆W字状ないしM字状)配置されている。
A
また、前記外側ジャッキ6a及び内側ジャッキ6bがそれぞれ偏心金物32a,32bを介して前記スプレッダシュー29に接続されることにより、該スプレッダシュー29の中心(正面から見た図芯)が押し中心33となるように設定されている。その場合、例えば中央の外側ジャッキ6aの偏心金物32aのみがスプレッダシュー29に固定されており、他の4個の内外側ジャッキ6a,6bの偏心金物32a,32bはスプレッダシュー29に単に当接されることがジャッキ同士の干渉による損傷を防止する上で好ましい。なお、スプレッダシュー29は、後胴部2bの内周面により回転が規制されている。
Further, the outer jack 6a and the inner jack 6b are connected to the
前記中折れジャッキ7は、外側ジャッキ6a及び内側ジャッキ6bと干渉しない位置に配置されるが、この場合、隣り合うグループの内側ジャッキ6b,6b間の間隙部34に前記中折れジャッキ7が配置されることが好ましい(図2、図3参照)。
The folded
以上の構成からなる本実施形態の作用を説明する。本実施形態によれば、前記シールドジャッキ6は、シールドフレーム2内の径方向外方側において周方向に並んで配設された外側ジャッキ6aと、該外側ジャッキ6aよりも径方向内方側において周方向に並んで配設された内側ジャッキ6bとを備え、隣接する複数個の外側ジャッキ6aと該外側ジャッキ6aよりも少ない個数の内側ジャッキ6bとがグループ化されて共通のスプレッダシュー29に接続されているため、高価な大出力のシールドジャッキが不要で、コストの増大を抑えて推力を向上させることができ、大深度で大口径のトンネルを施工する場合でも土圧による大口径シールド掘進機1の後戻りを防止することができる。
The operation of the present embodiment having the above configuration will be described. According to this embodiment, the
また、前記外側ジャッキ6a及び内側ジャッキ6bがそれぞれ偏心金物32a,32bを介して前記スプレッダシュー29に接続されることにより、該スプレッダシュー29の中心が押し中心33とされているため、複数のジャッキで大きな推力を出力することができる。
Further, since the outer jack 6a and the inner jack 6b are connected to the
前記シールドフレーム2が前胴部2aと後胴部2bとに分割され、これら前胴部2aと後胴部2bとを屈曲可能に連結する中折れジャッキ7が周方向に適宜間隔で配設されていると共に、前記外側ジャッキ6aと内側ジャッキ6bとが周方向に千鳥に配置されており、隣り合う内側ジャッキ6b,6b間の間隙部34に前記中折れジャッキ7が配置されているため、中折れジャッキ7を複数の外側ジャッキ6a及び内側ジャッキ6bと干渉することなく好適な位置に容易に配置することができる。
The
シールドジャッキの推力が追従できなくなるシールドフレームの口径があるかどうかについて検討した。口径Dと推力の関係は、単位面積当たりの推力はD2に比例し、推力となるシールドジャッキの装備可能本数はDに比例する。シールド掘進機の口径Dにより1本当たりのシールドジャッキの推力の選定に違いはあるものの、ジャッキ間の取付スペースを考慮した上で、口径と単位面積当たりの推力の関係を表すと図6のグラフのようになる。土木条件(水圧、土圧)やセグメントの桁厚により一概に判定はできないが、図6のグラフから口径Dは20m程度までは可能と考えられる。また、大口径(超大口径)となると、セグメントの桁厚も大きくなるため、シールドジャッキを千鳥に配置にすることが可能となり、口径Dが10m〜20mのものと同様の推力の装備が可能となる。 We examined whether there was a diameter of the shield frame that could not follow the thrust of the shield jack. Regarding the relationship between the diameter D and the thrust, the thrust per unit area is proportional to D 2 , and the number of shield jacks that can be equipped with thrust is proportional to D. Although there is a difference in the selection of the thrust per shield jack depending on the diameter D of the shield machine, the relationship between the diameter and the thrust per unit area in consideration of the mounting space between jacks is shown in the graph of FIG. become that way. Although it is impossible to make a general determination based on the civil engineering conditions (water pressure, earth pressure) and the girder thickness of the segment, it is considered possible from the graph of FIG. Also, if the diameter is large (extra large diameter), the girder thickness of the segment also increases, so it becomes possible to arrange the shield jacks in a staggered manner, and it is possible to equip with the same thrust as those with a diameter D of 10 m to 20 m. Become.
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。図5は、シールジャッキの他の配置例を示す拡大図であり、この実施形態では、隣接する2個の外側ジャッキ6a,6aに対して1個の内側ジャッキ6bを配置することにより、外側ジャッキ6aと内側ジャッキ6bがV字状(逆V字状)に配置されている。また、隣り合う内側ジャッキ6b,6b間の間隙部34に中折れジャッキ7が配置されている。
The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the gist of the present invention. . FIG. 5 is an enlarged view showing another arrangement example of the seal jack. In this embodiment, one inner jack 6b is arranged with respect to two adjacent outer jacks 6a, 6a, thereby providing an outer jack. 6a and the inner jack 6b are arranged in a V shape (inverted V shape). In addition, the
1 大口径シールド掘進機
2 シールドフレーム
3 カッタ装置
4 セグメント
5 セグメント組立装置
6 シールドジャッキ
7 中折れジャッキ
29 スプレッダシュー
32a,32b 偏心金物
33 押し中心
34 間隙部
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