JP7781496B2 - Installation method of the soil discharge pump that constitutes the soil discharge equipment of a shield tunneling machine - Google Patents
Installation method of the soil discharge pump that constitutes the soil discharge equipment of a shield tunneling machineInfo
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Description
本発明は、シールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの設置方法に関するものである。 The present invention relates to a method for installing an earth removal pump that constitutes the earth removal equipment of a shield tunneling machine .
シールド掘進機は、その前面に設けられたカッタヘッドを地山の切羽に押し当て回転させながら前進することにより地山を掘削するとともに、それにより生じた掘削土砂を切羽とシールド掘進機の隔壁との間のチャンバ内に充満させ、その土圧により切羽の安定を図りながら地山に掘削坑を形成する掘削機器である。 A shield tunneling machine is an excavation machine that excavates the ground by pressing the cutter head attached to its front against the face of the ground and rotating while moving forward. The excavated soil and sand created in this way fills the chamber between the face and the partition wall of the shield tunneling machine, and the resulting earth pressure stabilizes the face while forming an excavated hole in the ground.
このシールド掘進機により掘削されチャンバ内に充満された掘削土砂は、隔壁を貫通して設けられたスクリューコンベアによって後方の排土管に送られ、さらに排土管に接続された圧送ポンプによって地上へ送られるようになっている。圧送ポンプには、スクリューコンベアの後方に設置された圧送ポンプと、その後方に一定距離毎に設置された複数台の中継ポンプとがある。なお、シールド掘進機については、例えば、特許文献1に記載がある。 The excavated soil and sand excavated by this shield machine and filling the chamber is sent to a discharge pipe at the rear by a screw conveyor installed through the partition wall, and is then sent to the ground by a pressure pump connected to the discharge pipe. The pressure pumps include a pressure pump installed behind the screw conveyor and multiple relay pumps installed at regular intervals behind it. Shield machines are described, for example, in Patent Document 1.
ところで、上記した圧送ポンプとその直後の中継ポンプとの間には複数台の後続台車が介在されている関係上、圧送ポンプとその直後の中継ポンプとを連結する排土管は一般的に複数台の後続台車の上方に設置されている。しかし、後続台車の上方の空間は狭く使用可能な範囲に限りがあるため、圧送ポンプとその直後の中継ポンプとを連結する排土管としては内径の細い配管が使用されている。 Since there are multiple trailing carriages between the pressure pump and the relay pump immediately behind it, the discharge pipe connecting the pressure pump and the relay pump immediately behind it is generally installed above the multiple trailing carriages. However, since the space above the trailing carriages is narrow and the usable area is limited, a pipe with a narrow inner diameter is used for the discharge pipe connecting the pressure pump and the relay pump immediately behind it.
このため、圧送ポンプとその直後の中継ポンプとを連結する排土管においては掘削土砂が流れる抵抗が大きくなるので、圧送ポンプによって掘削土砂を有効に送ることができる距離(排土到達距離)が短くなるが、中継ポンプが設置される距離は圧送ポンプの排土到達距離によって決定されてしまうので、排土到達距離が短くなれば掘削坑内に設置される中継ポンプの台数が増えてしまう、という課題がある。この課題は、後続台車の台数が多くなると細い排土管が長くなるため顕著になる。 As a result, the resistance to the flow of excavated soil increases in the discharge pipe connecting the pressure pump to the relay pump immediately behind it, shortening the distance over which the pressure pump can effectively transport excavated soil (discharge reach). However, since the distance at which the relay pump must be installed is determined by the discharge reach of the pressure pump, shortening the discharge reach poses the problem that an increase in the number of relay pumps installed in the excavation shaft is necessary. This problem becomes more pronounced as the number of trailing bogies increases, as the thin discharge pipes become longer.
本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、シールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの数を減らすことを目的とする。 The present invention was made in light of the above technical background, and aims to reduce the number of discharge pumps that make up the discharge equipment of a shield tunneling machine.
請求項1に記載の本発明のシールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの設置方法は、シールド掘進機のチャンバから排出手段によって送られた掘削土砂を第1の排土ポンプによって前記排出手段の後方の複数台の後続台車の上方に配置された第1の排土管を通じて第2の排土ポンプに送るとともに、前記第2の排土ポンプによって送られた掘削土砂を第2の排土管と該第2の排土管において予め決められた距離毎に接続された複数台の中継用の排土ポンプとによって地上に送る際に、前記複数台の後続台車の最後尾車両に前記第2の排土ポンプを設置する過程と、前記シールド掘進機が到達立坑から予め決められた距離に到達する前は前記複数台の後続台車とともに前記第2の排土ポンプを移動させ、前記シールド掘進機が到達立坑から予め決められた距離に到達した時は前記複数台の後続台車から前記最後尾車両を切り離して残置することにより前記最後尾車両に搭載された前記第2の排土ポンプを前記中継用の排土ポンプとして設置する過程と、前記第1の排土管の後端と前記第2の排土ポンプとの間に、前記第1の排土管より内径の大きな第3の排土管を接続する過程と、を有し、到達立坑から予め決められた距離は、前記シールド掘進機が到達立坑に到達した際に、残置された前記第2の排土ポンプまで前記第1の排土ポンプによって泥土を有効に送ることができる距離である排土到達距離である、ことを特徴とする。 The method for installing an earth removal pump constituting the earth removal equipment for a shield tunneling machine of the present invention as set forth in claim 1 comprises the steps of: sending excavated earth and sand sent by a discharge means from a chamber of the shield tunneling machine by a first earth removal pump to a second earth removal pump through a first earth removal pipe arranged above a plurality of trailing carriages behind the discharge means; and sending the excavated earth and sand sent by the second earth removal pump to the ground by a second earth removal pipe and a plurality of relay earth removal pumps connected to the second earth removal pipe at predetermined distances; installing the second earth removal pump on the rearmost vehicle of the plurality of trailing carriages; and and a process of connecting a third soil discharge pipe having an inner diameter larger than that of the first soil discharge pipe between the rear end of the first soil discharge pipe and the second soil discharge pump, wherein the predetermined distance from the arrival shaft is a soil discharge reach distance, which is a distance at which the first soil discharge pump can effectively send mud to the second soil discharge pump that has been left behind when the shield tunneling machine reaches the arrival shaft .
請求項2に記載の本発明のシールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの設置方法は、上記請求項1記載の発明において、前記複数台の後続台車の先頭車両に前記第1の排土ポンプを設置する過程を有する、ことを特徴とする。 The method for installing an earth removal pump that constitutes the earth removal equipment of a shield tunneling machine of the present invention described in claim 2 is characterized in that, in the invention described in claim 1 , it includes a process of installing the first earth removal pump in the leading vehicle of the multiple trailing bogies.
請求項3に記載の本発明のシールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの設置方法は、上記請求項1または2記載の発明において、前記シールド掘進機が泥土圧シールド掘進機であり、前記排出手段がスクリューコンベアである、ことを特徴とする。 The method for installing an earth removal pump constituting the earth removal equipment of a shield tunneling machine of the present invention described in claim 3 is characterized in that, in the invention described in claim 1 or 2 above, the shield tunneling machine is an earth pressure shield tunneling machine and the discharge means is a screw conveyor.
本発明によれば、シールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの数を減らすことが可能となる。 This invention makes it possible to reduce the number of discharge pumps that make up the discharge equipment of a shield tunneling machine.
以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In the drawings used to explain the embodiment, identical components will generally be designated by the same reference numerals, and repeated explanations will be omitted.
図1は本実施の形態の泥土圧シールド掘進機の要部を透かして見せた要部側面図、図2(a)は図1の泥土圧シールド掘進機のカッタヘッドの正面図、図2(b)は図1の泥土圧シールド掘進機の位置A1を矢印で示す方向から見た正面図である。 Figure 1 is a side view of the essential parts of the earth shield machine of this embodiment, with the essential parts visible through the viewfinder; Figure 2(a) is a front view of the cutter head of the earth shield machine of Figure 1; and Figure 2(b) is a front view of the earth shield machine of Figure 1, viewed from the direction indicated by the arrow at position A1.
本実施の形態の泥土圧シールド掘進機1は、カッタヘッド(カッタ盤)2により掘削された土砂をカッタヘッド2と機器本体3との間のチャンバCR内に充満させ、これに添加材を注入して混錬することにより土砂を塑性流動性(自由に変形および移動できる性質)および止水性の高い泥土にし、その土圧により切羽の安定性を図りながら掘削坑を構築する掘削機器である。 The mud pressure shield machine 1 of this embodiment is an excavation machine that fills the chamber CR between the cutter head (cutter board) 2 and the main body 3 with soil and sand, and then injects and mixes the soil and sand to give it plastic fluidity (the ability to deform and move freely) and high water-tightness. It then uses this earth pressure to build an excavation shaft while stabilizing the face.
特に限定されるものではないが、泥土圧シールド掘進機1の掘削外径は、例えば5900mm程度、機長は、例えば7140mm程度である。また、泥土圧シールド掘進機1の運転は、その後方の後続台車SBx内の運転室内でオペレータにより制御される。また、その運転室内に設けられた制御部Cにより泥土圧シールド掘進機1の全体の動作が制御される。この制御部Cは、運転室内に設けられた表示部Dに電気的に接続されており、表示部Dには、制御部Cから送られた各種情報が表示される。 Although not particularly limited, the excavation outer diameter of the earth pressure shield machine 1 is, for example, approximately 5900 mm, and the machine length is, for example, approximately 7140 mm. The operation of the earth pressure shield machine 1 is controlled by an operator from within the cab of the trailing bogie SBx behind it. The overall operation of the earth pressure shield machine 1 is controlled by a control unit C located within the cab. This control unit C is electrically connected to a display unit D located within the cab, and various information sent from the control unit C is displayed on the display unit D.
カッタヘッド2は、地山の切羽を掘削する部材であり、機器本体3の前面に機器本体3の周方向に沿って回転自在の状態で設置されている。このカッタヘッド2には、例えば、円盤状のスポーク型が採用されている。すなわち、図2(a)に示すように、カッタヘッド2は、中央のハブ部2aと、ハブ部2aから外周に向かって放射状に延びる6本のスポーク部2bと、スポーク部2bの延在方向の中途部同士を結ぶ中間リング部2cと、スポーク部2bの先端部同士を結ぶ外周リング部2dと、これらの部材間に形成された貫通孔2eとを備えている。このように本実施の形態においては、カッタヘッド2の一例として開口率の大きなスポーク型を採用することにより、チャンバCR内に礫を極力割らずに取り込むことができる。 The cutter head 2 is a component used to excavate the natural ground face and is installed on the front surface of the main body 3 in a state where it can rotate freely around the periphery of the main body 3. This cutter head 2 is, for example, a disk-shaped spoke-type cutter. As shown in FIG. 2(a), the cutter head 2 includes a central hub portion 2a, six spoke portions 2b extending radially from the hub portion 2a toward the outer periphery, an intermediate ring portion 2c connecting the midpoints of the spoke portions 2b in the extension direction, an outer ring portion 2d connecting the tips of the spoke portions 2b, and through holes 2e formed between these components. In this embodiment, by using a spoke-type cutter head 2 with a large opening ratio as an example, gravel can be introduced into the chamber CR without breaking it as much as possible.
カッタヘッド2の掘削面には、複数のカッタビット(以下、単にビットという)4a~4dが設置されている。カッタヘッド2の中央のハブ部2aには、センタービットと称するビット4aが設置されている。また、各スポーク部2bには、複数のビット4bが規則的に並んで設置されている。なお、ハブ部2aには、コーンヘッド型のローラビット等のような他の掘削部材が設置される場合もある。また、スポーク部2bには、ビット4bの他に、ローラビット等のような他の掘削部材が設置される場合もある。 Multiple cutter bits (hereinafter simply referred to as bits) 4a-4d are installed on the excavation surface of the cutter head 2. Bit 4a, known as the center bit, is installed in the central hub portion 2a of the cutter head 2. Multiple bits 4b are installed in a regular pattern on each spoke portion 2b. Note that other excavation components, such as cone head roller bits, may be installed on the hub portion 2a. In addition to bits 4b, other excavation components, such as roller bits, may be installed on the spoke portions 2b.
図1および図2(a)に示すように、外周リング部2dにおいて切羽側の前面には、複数のビット4cがその刃を外周側に向けた状態で並んで装着されている。また、外周リング部2dの外周面には、例えば、コピービットと称する2個のビット4dが対極となるように設置されている。このビット4dは、急曲線施工時の余掘りや泥土圧シールド掘進機1の姿勢制御等を行う役割を備えている。 As shown in Figures 1 and 2(a), multiple bits 4c are mounted side by side on the front face of the outer ring portion 2d on the face side, with their blades facing the outer periphery. In addition, two bits 4d, known as copy bits, are installed on the outer periphery of the outer ring portion 2d, with each bit facing the opposite pole. These bits 4d are responsible for over-excavating when constructing sharp curves and for controlling the posture of the earth pressure shield machine 1.
また、図2(a)に示すように、ハブ部2aおよびスポーク部2bには、添加材注入部5a1,5a2,5a3,5a4が設けられている。これらの添加材注入部5a1~5a4は、例えばベントナイト系の添加材のような作泥土材をカッタヘッド2の前面の切羽に向けて注入する構成部であり、カッタヘッド2の正面内の異なる回転軌跡上に分散された状態で配置されている。これにより、添加材の注入制御をより多様化させることができるので、掘削土砂の塑性流動化をより精度良く効率的に行うことができる。また、添加材注入部5a2と、添加材注入部5a3,5a4とは、中央の添加材注入部5a1を挟んで左右に離れて配置されている。これにより、添加材をカッタヘッド2の前面内においてより広い範囲に行き渡らせることができる。なお、添加材注入部5a1~5a4の各々から注入される添加材には、ベントナイト系の添加材に代えて気泡材を用いてもよいし、ベントナイト系の添加材と気泡材との両方を用いてもよい。 As shown in FIG. 2(a), the hub portion 2a and the spoke portions 2b are provided with additive injection sections 5a1, 5a2, 5a3, and 5a4. These additive injection sections 5a1-5a4 are components that inject soil-making materials, such as bentonite-based additives, toward the cutting face at the front of the cutter head 2. They are arranged in a dispersed manner along different rotational trajectories within the front of the cutter head 2. This allows for more diversified control of additive injection, thereby enabling more accurate and efficient plastic fluidization of the excavated soil. The additive injection section 5a2 and the additive injection sections 5a3 and 5a4 are arranged separately on either side of the central additive injection section 5a1. This allows the additive to be distributed over a wider area within the front of the cutter head 2. The additive injected from each of the additive injection sections 5a1-5a4 may be aerated instead of bentonite-based additives, or both bentonite-based additives and aerated additives may be used.
中間リング部2cにおいて隣接するスポーク部2b,2b間の中央には、制限突起2fが設けられている。カッタヘッド2で掘削された土砂は貫通孔2eを通じてチャンバCR(図1参照)内に取り込まれるが、制限突起2fは、貫通孔2eの開口面積を規制することで、地中の巨礫や玉石等が貫通孔2eを通じてチャンバCR内に入り込むのを規制する部分である。この制限突起2fの表面にもビット4bが設けられている。 A limiting protrusion 2f is provided in the middle of the intermediate ring portion 2c between adjacent spoke portions 2b, 2b. Soil excavated by the cutter head 2 is taken into the chamber CR (see Figure 1) through the through-hole 2e, but the limiting protrusion 2f restricts the opening area of the through-hole 2e, thereby preventing boulders and boulders from underground from entering the chamber CR through the through-hole 2e. A bit 4b is also provided on the surface of this limiting protrusion 2f.
一方、機器本体3は、図1に示すように、ガーダー部の前胴プレート3aと、その後方のテール部の後胴プレート3bとを備えている。前胴プレート3aおよび後胴プレート3bは、例えば円筒状の鋼製板により形成されており、機器本体3の外形を形成するとともに、機器本体3の内部に中空空間を形成する外装体である。前胴プレート3aと後胴プレート3bとは、前胴プレート3aの後端側において後胴プレート3bの先端部分が前胴プレート3aの内周面に接した状態で入り込むことで係合されている。 As shown in Figure 1, the equipment body 3 comprises a forward fuselage plate 3a in the girder section and an aft fuselage plate 3b in the tail section behind it. The forward fuselage plate 3a and the aft fuselage plate 3b are formed, for example, from cylindrical steel plates, and are exterior bodies that form the outer shape of the equipment body 3 and create a hollow space inside the equipment body 3. The forward fuselage plate 3a and the aft fuselage plate 3b are engaged with each other by inserting the tip of the aft fuselage plate 3b into the aft end of the forward fuselage plate 3a while contacting the inner circumferential surface of the forward fuselage plate 3a.
前胴プレート3aの前面側において、その前面から機器本体3の内方に後退した位置には、機器本体3内の中空空間を切羽側と機内側とに分ける隔壁板(隔壁部)7が設けられている。この隔壁板7よりも切羽側(すなわち、上記カッタヘッド2と隔壁板7との間の空間)には上記チャンバCRが設けられ、隔壁板7よりも機内側には、添加材注入部5bと、カッタ駆動体8と、中折れジャッキ9aと、シールドジャッキ9bと、スクリューコンベア10とが設けられている。 On the front side of the front barrel plate 3a, at a position set back from the front into the main body 3, there is a partition plate (partition portion) 7 that divides the hollow space within the main body 3 into a face side and an inboard side. The chamber CR is located closer to the face than this partition plate 7 (i.e., the space between the cutter head 2 and the partition plate 7), and on the inboard side than the partition plate 7 there are an additive injection section 5b, a cutter driver 8, a center bending jack 9a, a shield jack 9b, and a screw conveyor 10.
チャンバCRは、カッタヘッド2により掘削された土砂等が取り込まれる空間である。このチャンバCR内において、隔壁板7の前面にはチャンバCR内に突出する円柱状等の練混ぜ棒15が設けられている。すなわち、練混ぜ棒15は隔壁板7に固定され不動である。 The chamber CR is a space into which soil and sand excavated by the cutter head 2 are taken. Within this chamber CR, a cylindrical mixing rod 15 that protrudes into the chamber CR is provided on the front surface of the partition plate 7. In other words, the mixing rod 15 is fixed to the partition plate 7 and is immovable.
一方、カッタヘッド2の裏面にはチャンバCR内に突出する円柱状等の練混ぜ棒16R(回転移動側)と三角柱状等の練混ぜ翼16Wとが設けられている。すなわち、練混ぜ棒16Rおよび練混ぜ翼16Wはカッタヘッド2に固定されカッタヘッド2の回転とともに回転移動するようになっている。 On the other hand, the back surface of the cutter head 2 is provided with a cylindrical or other shaped mixing rod 16R (rotating side) that protrudes into the chamber CR, and a triangular prism or other shaped mixing blade 16W. In other words, the mixing rod 16R and mixing blade 16W are fixed to the cutter head 2 and rotate with the rotation of the cutter head 2.
これらの練混ぜ棒15,16Rおよび練混ぜ翼16Wは、カッタヘッド2が回転するとチャンバCR内に入り込んだ土砂とチャンバCR内に注入された添加材とを混合するとともに撹拌する役割を備えている。なお、練混ぜ棒15から添加材を注入させるようにしてもよい。 These mixing rods 15, 16R and mixing blades 16W have the role of mixing and stirring the soil and sand that has entered the chamber CR with the additives that have been injected into the chamber CR when the cutter head 2 rotates. The additives may also be injected from the mixing rod 15.
添加材注入部5bは、機器本体3の外回りやチャンバCR内に向けて添加材を注入する部分であり、添加材注入部5bの注入口を機器本体3の外部に表出させた状態で隔壁板7の外周近傍に設けられている。添加材注入部5bから注入される添加材には、例えばベントナイト系の添加材のような作泥土材が使用される。なお、添加材注入部5bから注入される添加材には、ベントナイト系の添加材に代えて気泡材を用いてもよいし、ベントナイト系の添加材と気泡材との両方を用いてもよい。 The additive injection section 5b is a section that injects additive toward the outside of the device main body 3 and into the chamber CR. It is located near the outer periphery of the partition plate 7, with the injection port of the additive injection section 5b exposed to the outside of the device main body 3. The additive injected from the additive injection section 5b is a mud-making material such as a bentonite-based additive. Note that aerated additive may be used instead of bentonite-based additive, or both aerated additive and bentonite-based additive may be used.
カッタ駆動体8は、カッタヘッド2を回転させる駆動源である。ここでは、カッタ駆動方式として中間支持駆動方式が例示されており、カッタ駆動体8は、図1に示すように、カッタヘッド2の正面内の中央と外周とのほぼ中央の位置に、カッタヘッド2の周方向に沿って複数個並んで配置されている。なお、符号8TAはトルクアームを示している。 The cutter driver 8 is a drive source that rotates the cutter head 2. Here, an intermediate support drive system is used as the cutter drive system, and as shown in Figure 1, multiple cutter drivers 8 are arranged in a row along the circumferential direction of the cutter head 2, approximately in the center between the center of the front surface of the cutter head 2 and the outer periphery. The symbol 8TA indicates a torque arm.
中折れジャッキ9aは、前胴プレート3aと後胴プレート3bとを連結するとともに、泥土圧シールド掘進機1の推進方向を修正する機器であり、図1に示すように、機器本体3内において前胴プレート3aと後胴プレート3bとの境界を跨ぐ位置に、泥土圧シールド掘進機1の周方向に沿って複数個並んで配置されている。この中折れジャッキ9aに圧油を供給し前胴プレート3aと後胴プレート3bとを予め決められた方向および角度に屈折させた状態で泥土圧シールド掘進機1を推進することにより、泥土圧シールド掘進機1の推進方向を制御することが可能になっている。 The articulating jacks 9a are devices that connect the front and rear drum plates 3a and 3b and correct the forward movement direction of the earth shield machine 1. As shown in Figure 1, multiple articulating jacks 9a are arranged in a line along the circumferential direction of the earth shield machine 1, straddling the boundary between the front and rear drum plates 3a and 3b within the main body 3 of the equipment. By supplying pressure oil to these articulating jacks 9a and propelling the earth shield machine 1 with the front and rear drum plates 3a and 3b bent in a predetermined direction and angle, it is possible to control the forward movement direction of the earth shield machine 1.
シールドジャッキ9bは、機器本体3の後方に設置されたセグメントSGに反力をとって泥土圧シールド掘進機1を前進させるための推進力を発生させる機器であり、図1に示すように、機器本体3内において前胴プレート3aと後胴プレート3bとの境界を跨ぐ位置に、図2(b)に示すように、泥土圧シールド掘進機1の周方向に沿って複数個並んで配置されている。 The shield jack 9b is a device that generates a driving force to advance the earth pressure shield machine 1 by receiving a reaction force from the segment SG installed at the rear of the equipment main body 3. As shown in Figure 1, multiple shield jacks 9b are arranged in a row along the circumferential direction of the earth pressure shield machine 1 at a position straddling the boundary between the front body plate 3a and the rear body plate 3b within the equipment main body 3, as shown in Figure 2(b).
スクリューコンベア10は、チャンバCR内に取り込まれた土砂を機外に排出するための排出手段であり、図1に示すように、隔壁板7を貫通してチャンバCR内に配置された土砂取込端部10aから機器本体3の後方に配置された排出後端部10bに向かって斜め上向きに連続的に延在した状態で設けられている。なお、特に限定されるものではないが、スクリューコンベア10の外径は、例えば、850mm程度である。 The screw conveyor 10 is a discharge means for discharging the soil and sand taken into the chamber CR outside the machine. As shown in Figure 1, it extends continuously diagonally upward from the soil and sand intake end 10a located inside the chamber CR through the partition plate 7 to the discharge rear end 10b located behind the main body 3 of the machine. While not particularly limited, the outer diameter of the screw conveyor 10 is, for example, approximately 850 mm.
このスクリューコンベア10としては、例えば、リボン式のスクリューコンベアが使用されている。すなわち、スクリューコンベア10の管内には回転軸を持たない螺旋状のブレード10cが回転自在の状態で設置されている。回転軸を持つスクリューコンベアの場合は礫等により閉塞し易いのに対して、リボン式のスクリューコンベア10の場合は搬送可能な礫等の最大径を搬送路の半径以上とすることができるので、回転軸を持つスクリューコンベアでは搬送できない大きな礫等をも搬送することができる。このため、スクリューコンベア10によって巨礫を排出することができるので、チャンバCR内に巨礫を極力割らずに取り込むことができる。 For example, a ribbon-type screw conveyor is used as this screw conveyor 10. That is, a spiral blade 10c without a rotating shaft is installed in a freely rotatable state within the pipe of the screw conveyor 10. While screw conveyors with a rotating shaft are prone to clogging with pebbles, the ribbon-type screw conveyor 10 can transport pebbles with a maximum diameter equal to or greater than the radius of the transport path, making it possible to transport large pebbles that cannot be transported by screw conveyors with a rotating shaft. As a result, large pebbles can be discharged by the screw conveyor 10, and can be taken into the chamber CR without breaking them as much as possible.
また、本実施の形態の泥土圧シールド掘進機1は、図示しない土圧検出部および温度センサ等のようなセンサ部を備えている。土圧検出部は、チャンバCR内の泥土による圧力を検出するセンサ部であり、土圧検出面をチャンバCR内に向けた状態で設置されている。この土圧検出部によりチャンバCR内の泥土圧を計測することができるとともに、その計測値が予め決められた値の範囲になるように管理することによって切羽の安定性を図りながら掘削処理を進めることができる。 The mud pressure shield machine 1 of this embodiment also includes sensor units such as an earth pressure detection unit and a temperature sensor (not shown). The earth pressure detection unit is a sensor unit that detects the pressure caused by the mud inside the chamber CR, and is installed with its earth pressure detection surface facing inside the chamber CR. This earth pressure detection unit can measure the mud pressure inside the chamber CR, and by managing the measured value to fall within a predetermined range, it is possible to proceed with the excavation process while ensuring the stability of the face.
また、温度センサは、掘削土砂の温度(以下、土砂温度という)を検出するセンサ部であり、カッタヘッド2の正面内および外周面内に設置されている。温度センサは、例えば、シース型熱電対により構成されている。このシース型熱電対で構成される温度センサは、故障に強い上、場所をとらず安価なので、カッタヘッド2に複数配置することができる。このため、カッタヘッド2の前面および外周の土砂温度の測定精度を向上させることができる。この複数の温度センサは、カッタヘッド2の正面内において異なる回転軌跡上(すなわち、カッタヘッド2の径方向の異なる位置)に分散された状態で配置されている。 The temperature sensors detect the temperature of the excavated soil (hereinafter referred to as soil temperature) and are installed within the front and outer periphery of the cutter head 2. The temperature sensors are composed of, for example, sheathed thermocouples. Temperature sensors composed of sheathed thermocouples are resistant to failure, do not take up much space, and are inexpensive, so multiple sensors can be installed on the cutter head 2. This improves the accuracy of measuring the soil temperature on the front and outer periphery of the cutter head 2. These multiple temperature sensors are distributed along different rotational trajectories within the front of the cutter head 2 (i.e., different radial positions of the cutter head 2).
また、温度センサは、上記した制御部C(図1参照)に電気的に接続されている。そして、制御部Cにおいては、土砂温度をリアルタイムで計測するとともに、温度センサから送信された温度情報に基づいて、カッタヘッド2の前面内および外周面内の温度分布をグラフ化(可視化)し、さらに、添加材の注入条件を調整するようになっている。 The temperature sensor is also electrically connected to the control unit C (see Figure 1). The control unit C measures the soil temperature in real time, graphs (visualizes) the temperature distribution within the front and outer surfaces of the cutter head 2 based on the temperature information transmitted from the temperature sensor, and adjusts the injection conditions for the additive material.
次に、図3は図1の泥土圧シールド掘進機の後方の排土設備を含む構成を透かして見せた要部側面図、図4は図3の泥土圧シールド掘進機の位置A2を矢印で示す方向から見た正面図、図5は図3の泥土圧シールド掘進機の位置A3を矢印で示す方向から見た正面図、図6は図3の泥土圧シールド掘進機の位置A4を矢印で示す方向から見た正面図である。 Next, Figure 3 is a side view of the essential parts of the mud shield machine of Figure 1, showing through the configuration including the soil removal equipment at the rear; Figure 4 is a front view of position A2 of the mud shield machine of Figure 3, seen from the direction indicated by the arrow; Figure 5 is a front view of position A3 of the mud shield machine of Figure 3, seen from the direction indicated by the arrow; and Figure 6 is a front view of position A4 of the mud shield machine of Figure 3, seen from the direction indicated by the arrow.
図3~図6に示すように、坑SHは泥土圧シールド掘進機1により掘削された掘削坑であり、その坑SH内には、その幅方向(図4~図6の横方向)に沿って2条のレールR1,R2が敷設されている。各レールR1,R2は、坑SHの長手方向に沿って延在している。なお、図4および図5に示すように、坑SH内の天井部には坑SHの長手方向に沿って延在するように坑内風管WDが設置されている。 As shown in Figures 3 to 6, the tunnel SH is an excavation tunnel excavated by an earth pressure shield machine 1, and two rails R1, R2 are laid within the tunnel SH along its width (horizontal direction in Figures 4 to 6). Each rail R1, R2 extends along the longitudinal direction of the tunnel SH. In addition, as shown in Figures 4 and 5, an underground air duct WD is installed on the ceiling of the tunnel SH, extending along the longitudinal direction of the tunnel SH.
泥土圧シールド掘進機1のスクリューコンベア10の後方において、レールR1,R1上には、複数台の後続台車SB0,SB1~SBn-1,SBnが、泥土圧シールド掘進機1の掘進動作に追従して移動可能な状態で配置されている。これらの後続台車SB0,SB1~SBn-1,SBnは、泥土圧シールド掘進機1の後続設備を備えた台車であり、例えば、クラッシャ台車、分流器台車、操作台車、シールド油圧ユニット台車、カッタ油圧ユニット台車、カッタオイルタンク台車、制御盤台車、裏込プラント台車、休息台車、トイレ台車、バルブセット台車、トランス台車、高圧ケーブル台車、低圧ケーブル台車、ホースリール台車、テールグリスポンプ台車、加泥台車、エア圧送および材料台車、計装ケーブル台車、カプセル風管台車等がある。なお、図1に示した後続台車SBxは、操作台車であり、図3に示した複数台の後続台車SB0,SB1~SBn-1,SBnのうちの1つである。 Behind the screw conveyor 10 of the earth shield machine 1, multiple trailing carriages SB0, SB1 to SBn-1, SBn are arranged on rails R1, R1, so that they can move in accordance with the excavation operation of the earth shield machine 1. These trailing carriages SB0, SB1 to SBn-1, SBn are carriages equipped with the trailing equipment of the earth shield machine 1, such as crusher carriages, diverter carriages, operation carriages, shield hydraulic unit carriages, cutter hydraulic unit carriages, cutter oil tank carriages, control panel carriages, backfill plant carriages, rest carriages, toilet carriages, valve set carriages, transformer carriages, high-voltage cable carriages, low-voltage cable carriages, hose reel carriages, tail grease pump carriages, mud pump carriages, air pumping and material carriages, instrumentation cable carriages, capsule air pipe carriages, etc. Note that the trailing bogie SBx shown in Figure 1 is an operating bogie, and is one of the multiple trailing bogies SB0, SB1 to SBn-1, and SBn shown in Figure 3.
また、泥土圧シールド掘進機1のスクリューコンベア10の後方において、レールR2,R2上には、セグメントSGを運ぶための複数台の運搬台車CBが走行可能な状態で配置されている。運搬台車CBは、セグメントSGの他に、レール、枕木、配管またはボルト等のような資材を運搬する場合もある。なお、レールR2,R2上にはバッテリロコ等のような電動機関車(図示せず)が走行可能な状態で配置されており、このバッテリロコによって運搬台車CBが牽引される。 Furthermore, behind the screw conveyor 10 of the mud pressure shield machine 1, multiple transport carriages CB for transporting segments SG are arranged in a drivable state on rails R2, R2. In addition to segments SG, transport carriages CB may also transport materials such as rails, sleepers, pipes, or bolts. In addition, an electric locomotive (not shown), such as a battery locomotive, is arranged in a drivable state on rails R2, R2, and the transport carriages CB are towed by this battery loco.
このような泥土圧シールド掘進機1による掘削処理によって生じた掘削土砂は、チャンバCR内で塑性流動性と不透水性を持つ泥土に変換されてから排土設備REを構成するスクリューコンベア10と、複数台の排土ポンプP0,P1,P2と、複数本の排土管EP0,EP1,EP2とを通じて地上に運ばれるようになっている。これにより、泥土をベルトコンベアによって地上に運ぶ場合に比べて、初期発進時や急曲線施工時の排土設備の変更が著しく少なく、施工性を向上させることができる。また、セグメントSGの組立作業のための空間を広く確保でき、作業環境および安全性を向上させることができる。さらに、高水圧下においても後方に延長した排土管EP0,EP1,EP2が止水ゾーンとして機能するので、排土ポンプP0,P1,P2の止水性と併せて高い土圧でも安定して施工ができる。 The excavated soil produced by the excavation process using this earth pressure shield machine 1 is converted into plastically fluid and impermeable mud in the chamber CR, and then transported to the ground via the screw conveyor 10, multiple earth discharge pumps P0, P1, P2, and multiple earth discharge pipes EP0, EP1, EP2 that make up the earth discharge equipment RE. This significantly reduces the need for changes to the earth discharge equipment during initial start-up or construction of sharp curves compared to when transporting mud to the ground via a belt conveyor, improving construction efficiency. It also ensures ample space for assembling the segments SG, improving the work environment and safety. Furthermore, the earth discharge pipes EP0, EP1, EP2 extended rearward function as a watertight zone even under high water pressure, so combined with the watertight properties of the earth discharge pumps P0, P1, P2, construction can be carried out stably even under high earth pressure.
スクリューコンベア10の後端の排出口に接続された排土管EP0は、スクリューコンベア10と排土ポンプP0とを接続する配管であり、スクリューコンベア10によって送られた泥土は排土管EP0を通じて排土ポンプP0に送られるようになっている。排土管EP0の内径は、例えば、6インチ(152.4mm)程度である。 The discharge pipe EP0, connected to the discharge outlet at the rear end of the screw conveyor 10, is a pipe that connects the screw conveyor 10 to the discharge pump P0, and the mud transported by the screw conveyor 10 is sent to the discharge pump P0 through the discharge pipe EP0. The inner diameter of the discharge pipe EP0 is, for example, approximately 6 inches (152.4 mm).
排土ポンプ(第1の排土ポンプ)P0は、泥土を後方の排土ポンプP1に圧送するための油圧式の一次ポンプである。排土ポンプP0は、複数台の後続台車SB0,SB1~SBn-1,SBnのうちの先頭の後続台車SB0に搭載されている。ただし、排土ポンプP0をスクリューコンベア10の後端の排出口に直接接続してもよい。 The soil discharge pump (first soil discharge pump) P0 is a hydraulic primary pump for pressurizing mud to the rear soil discharge pump P1. The soil discharge pump P0 is mounted on the leading trailing carriage SB0 of the multiple trailing carriages SB0, SB1 to SBn-1, SBn. However, the soil discharge pump P0 may also be connected directly to the discharge outlet at the rear end of the screw conveyor 10.
この排土ポンプP0の排出口に接続された排土管(第1の排土管)EP1は、排土ポンプP0と排土ポンプP1とを接続する配管であり、排土ポンプP0から送られた泥土は排土管EP1を通じて排土ポンプP1に送られるようになっている。この排土管EP1は、複数台の後続台車SB1~SBn-1の上方に設置されているが、後続台車SB1~SBn-1の上方の空間は狭く使用可能な範囲に限りがあるため(図5参照)、内径の細い配管で構成されている。排土管EP1の内径は、上記した排土管EP0の内径と同じである。 The soil discharge pipe (first soil discharge pipe) EP1 connected to the discharge outlet of this soil discharge pump P0 is a pipe that connects the soil discharge pump P0 and the soil discharge pump P1, and the mud sent from the soil discharge pump P0 is sent to the soil discharge pump P1 through the soil discharge pipe EP1. This soil discharge pipe EP1 is installed above several trailing bogies SB1 to SBn-1, but because the space above the trailing bogies SB1 to SBn-1 is narrow and the usable area is limited (see Figure 5), it is made of piping with a narrow inner diameter. The inner diameter of the soil discharge pipe EP1 is the same as the inner diameter of the soil discharge pipe EP0 described above.
排土ポンプ(第2の排土ポンプ)P1は、泥土を後方の排土ポンプP2に圧送するための油圧式の二次ポンプである。本実施の形態においては、排土ポンプP1が複数台の後続台車SB0,SB1~SBn-1,SBnのうちの最後尾の後続台車SBnに搭載されており、後続台車SBnと一緒に移動するようになっている。 The soil discharge pump (second soil discharge pump) P1 is a hydraulic secondary pump for pressurizing mud to the rear soil discharge pump P2. In this embodiment, the soil discharge pump P1 is mounted on the rearmost trailing bogie SBn among the multiple trailing bogies SB0, SB1 to SBn-1, SBn, and moves together with the trailing bogie SBn.
この排土ポンプP1の排出口に接続された排土管(第2の排土管)EP2は、排土ポンプP1から送られた泥土を地上に運ぶ配管である。上記したように本実施の形態においては、排土ポンプP1を最後尾の後続台車SBnに搭載したことにより、排土管EP2の設置空間を広く確保することができるので、排土管EP0,EP1よりも内径の大きな配管を排土管EP2として使用することができる。排土管EP2の内径は、例えば、8インチ(203.2mm)程度である。 The soil discharge pipe (second soil discharge pipe) EP2 connected to the discharge outlet of this soil discharge pump P1 is a pipe that transports the mud sent from the soil discharge pump P1 to the ground. As described above, in this embodiment, by mounting the soil discharge pump P1 on the rearmost trailing bogie SBn, a large installation space for the soil discharge pipe EP2 can be secured, so a pipe with a larger inner diameter than the soil discharge pipes EP0 and EP1 can be used as the soil discharge pipe EP2. The inner diameter of the soil discharge pipe EP2 is, for example, approximately 8 inches (203.2 mm).
この排土管EP2には、予め決められた距離毎に複数台の排土ポンプP2が接続されている。この複数台の排土ポンプP2は、泥土を地上に圧送するための油圧式の中継ポンプであり、坑SH内の底部に設置されている。上記したように本実施の形態においては、排土管EP2の内径を大きくすることができるので、排土管EP2内において泥土が流れる抵抗を下げることができる。このため、排土ポンプP1によって泥土を有効に送ることができる距離(排土到達距離)を長くすることができるので、中継用の排土ポンプP2の設置距離を長くすることができる。したがって、坑SH内に設置される中継用の排土ポンプP2の台数を減らすことができる。このため、中継用の排土ポンプP2を設置するための労力を低減できる。また、中継用の排土ポンプP2の総設置時間を短縮することができるので、掘削工期を短縮することができる。なお、排土ポンプP1からその直後の排土ポンプP2までの距離L1(すなわち、中継用の排土ポンプP2の設置距離)は、例えば、500m程度である。 Multiple soil discharge pumps P2 are connected to this soil discharge pipe EP2 at predetermined intervals. These multiple soil discharge pumps P2 are hydraulic relay pumps for pumping mud to the surface and are installed at the bottom of the tunnel SH. As described above, in this embodiment, the inner diameter of the soil discharge pipe EP2 can be increased, thereby reducing the resistance to mud flow within the soil discharge pipe EP2. This increases the distance over which mud can be effectively transported by the soil discharge pump P1 (soil discharge reach), allowing for longer installation distances for the relay soil discharge pumps P2. This allows for a reduction in the number of relay soil discharge pumps P2 installed within the tunnel SH. This reduces the labor required to install the relay soil discharge pumps P2. Furthermore, the total installation time for the relay soil discharge pumps P2 can be shortened, thereby shortening the excavation period. The distance L1 from the soil discharge pump P1 to the immediately succeeding soil discharge pump P2 (i.e., the installation distance of the relay soil discharge pump P2) is, for example, approximately 500 m.
このような複数台の排土ポンプP0,P1,P2は、図1に示した後続台車SBxの制御部Cに電気的に接続されており、一元管理されている。また、各排土管EP0,EP1,EP2の途中には、管内を流れる泥土の流量を計測するための流量計(図示せず)が設置されている。この流量計は、図1に示した後続台車SBxの制御部Cに電気的に接続されており、その計測値を表示部Dに表示したり、流量データを記録部に記録したりすることが可能になっている。 These multiple soil discharge pumps P0, P1, and P2 are electrically connected to the control unit C of the trailing bogie SBx shown in Figure 1 and are centrally managed. In addition, a flow meter (not shown) is installed midway through each soil discharge pipe EP0, EP1, and EP2 to measure the flow rate of mud flowing through the pipe. This flow meter is electrically connected to the control unit C of the trailing bogie SBx shown in Figure 1, and its measurement value can be displayed on the display unit D and the flow rate data can be recorded in the recording unit.
また、排土ポンプP0,P1,P2としては、例えば、スラッジポンプが使用されている。スラッジポンプは、いわゆる揺動弁方式の全油圧式ダブルピストンポンプであり機構が簡単で消耗品が少なく維持管理が容易である。また、小容量から大容量まで機種が豊富にあるので、小口径から大口径のトンネル工事に広く対応できる。また、揺動弁に特殊な自動調整リングを取り付けているため、シール性が高く泥土等の圧送に適している。また、スクリューコンベア10からの排土を検知し、各排土ポンプP0,P1,P3を連動させることが可能である。 Sludge pumps, for example, are used as the soil discharge pumps P0, P1, and P2. Sludge pumps are fully hydraulic double-piston pumps with a so-called swing valve system, which means they have a simple mechanism, few consumables, and are easy to maintain. A wide range of models are available, from small to large capacities, making them suitable for a wide range of tunnel construction projects, from small to large diameters. A special automatic adjustment ring is also attached to the swing valve, providing excellent sealing properties and making them suitable for pumping mud and other materials. It is also possible to detect soil discharge from the screw conveyor 10 and link the soil discharge pumps P0, P1, and P3.
次に、図1の泥土圧シールド掘進機1による泥土圧シールド工法の一例について図7および図8を参照して説明する。図7および図8は掘削作業時における図1の泥土圧シールド掘進機の排土設備を含む構成を透かして見せた要部側面図である。 Next, an example of an earth pressure shield tunneling method using the earth pressure shield machine 1 of Figure 1 will be described with reference to Figures 7 and 8. Figures 7 and 8 are side views of the main parts of the earth pressure shield machine of Figure 1 during excavation work, showing through the configuration including the soil removal equipment.
図7に示すように、本実施の形態の泥土圧シールド掘進機1においては、カッタヘッド2を切羽に押し付け回転させながら機器本体3を推し進めることで地中に掘削抗を構築する。特に限定されるものではないが、例えば、粒径2mm未満の細粒(砂分)が20%を超えず、粒径2mm以上の礫石(礫分)が80%を超える地山が掘削対象とされている。 As shown in Figure 7, the earth pressure shield machine 1 of this embodiment constructs an excavation shaft in the ground by pushing the cutter head 2 against the working face and rotating it while advancing the main body 3. While not particularly limited, the excavation target is, for example, a ground mass containing no more than 20% fine particles (sand fraction) with a particle size of less than 2 mm and more than 80% gravel (gravel fraction) with a particle size of 2 mm or more.
この掘削工事に際して、カッタヘッド2で掘削した土砂に上記添加材を添加するとともに、図1に示したように、カッタヘッド2の回転により練混ぜ棒16R等を回転移動させて練混ぜ棒15,16Rにより土砂と添加材とを撹拌し混合して掘削土砂を塑性流動性と不透水性を持つ泥土に変換する。そして、その泥土をチャンバCR内およびスクリューコンベア10内に充満させ、その充満した泥土をシールドジャッキ9bの推進力により加圧して泥土圧を発生させ、この泥土圧を切羽の土圧に対抗させることで切羽の安定性を維持する。この際、例えば、カッタヘッド2の回転速度を一定にし、シールドジャッキ9bの伸長速度やスクリューコンベア10の回転速度を調整し、チャンバCR内の泥土圧を上記土圧検出部により測定しこれが一定になるようにすることで切羽の安定性を維持する。 During this excavation work, the additives are added to the soil excavated by the cutter head 2. As shown in Figure 1, the rotation of the cutter head 2 rotates the mixing rods 16R and other components, stirring and mixing the soil and additives with the mixing rods 15, 16R to convert the excavated soil into mud with plastic fluidity and impermeability. The mud is then filled into the chamber CR and the screw conveyor 10, and the filled mud is pressurized by the driving force of the shield jack 9b to generate mud pressure. This mud pressure counteracts the earth pressure at the face, maintaining face stability. In this process, for example, the rotational speed of the cutter head 2 is kept constant, the extension speed of the shield jack 9b and the rotational speed of the screw conveyor 10 are adjusted, and the mud pressure in the chamber CR is measured by the earth pressure detector and maintained constant, thereby maintaining face stability.
添加材として加えるベントナイト系の添加材(作泥土材)は、土砂の塑性流動性や不透水性を高める作用を有する上、巨礫を破砕した礫や玉石等の礫分を掘削土砂とともに包み込んで当該礫分が掘削土砂から分離しないように掘削土砂と礫分との一体性を向上させる作用を有している。一方、添加材として加える気泡材は、上記礫分がカッタヘッド2や隔壁板7に付着するのを抑制する分離作用を有する上、ベントナイト系の添加材では得られないクッション作用により掘削土砂や作泥土材の圧縮性を高めてチャンバCR内やスクリューコンベア10内で礫分が転がり移動するのを抑制し、また、転がり移動したとしてもクッション作用により泥土圧の急激な変動を抑制する作用を有している。このため、チャンバCR内への取り込みが好ましくない巨礫が混在する玉石混じり砂礫層や玉石層が存在する地山を掘削する場合でも、泥土圧を安定化することができ、切羽の安定性を維持できる上、スクリューコンベア10による礫分の排土を円滑に移動させて閉塞の発生を防止でき、噴出が発生するのを防止することができる。 The bentonite-based additive (mud-making material) added as an additive not only increases the plastic fluidity and impermeability of the soil, but also enhances the integrity of the excavated soil and gravel by enveloping crushed boulders, boulders, and other gravel components along with the excavated soil, preventing them from separating from the excavated soil. Meanwhile, the aerated material added as an additive not only has a separating effect by preventing the gravel components from adhering to the cutter head 2 and partition plate 7, but also provides a cushioning effect not available with bentonite-based additives, increasing the compressibility of the excavated soil and mud-making material and preventing the gravel components from rolling within the chamber CR and screw conveyor 10. Even if the gravel does roll, the cushioning effect also serves to suppress sudden fluctuations in mud pressure. As a result, even when excavating ground containing boulders and gravel layers or boulder layers containing boulders that are undesirable for being drawn into the chamber CR, mud pressure can be stabilized, maintaining face stability, and the screw conveyor 10 can smoothly move the gravel discharged from the excavator, preventing blockages and eruptions.
また、掘削工事に際して泥土圧シールド掘進機1のチャンバCR内の泥土は、スクリューコンベア10によって排出され、排土管EP0を通じて先頭の後続台車SB0の排土ポンプP0に送られる。この排土ポンプP0に送られた泥土は、排土ポンプP0から排土管EP1を通じて最後尾の後続台車SBnの排土ポンプP1に送られる。この排土ポンプP1に送られた泥土は、排土ポンプP1から排土管EP2に送られ、さらに、排土管EP2に接続された複数台の排土ポンプP2(図3参照)によって地上に送られる。 During excavation work, the mud inside the chamber CR of the earth pressure shield machine 1 is discharged by the screw conveyor 10 and sent via a discharge pipe EP0 to the discharge pump P0 of the leading trailing bogie SB0. The mud sent to this discharge pump P0 is then sent via a discharge pipe EP1 from the discharge pump P0 to the discharge pump P1 of the last trailing bogie SBn. The mud sent to this discharge pump P1 is then sent from the discharge pump P1 to a discharge pipe EP2, and is then sent to the ground by multiple discharge pumps P2 connected to the discharge pipe EP2 (see Figure 3).
ここで、泥土圧シールド掘進機1の掘進動作が進み泥土圧シールド掘進機1の先頭が到達立坑VHから予め決められた距離L2に到達したら、複数台の後続台車SB0~SBn-1の一群から最後尾の後続台車SBnを切り離す。なお、距離L2は、例えば、発進立坑から到達立坑VHまでの設計上の距離から泥土圧シールド掘進機1が進んだ距離を引くことで算出する。 Here, as the excavation operation of the earth pressure shield machine 1 progresses and the head of the earth pressure shield machine 1 reaches a predetermined distance L2 from the arrival shaft VH, the last trailing bogie SBn is detached from the group of multiple trailing bogies SB0 to SBn-1. Note that distance L2 is calculated, for example, by subtracting the distance traveled by the earth pressure shield machine 1 from the designed distance from the departure shaft to the arrival shaft VH.
その後、図8に示すように、泥土圧シールド掘進機1を掘進して掘削処理を実施する。この時、泥土圧シールド掘進機1の後方の複数台の後続台車SB0~SBn―1はシールド掘進機1の前進移動とともに前進移動するが、最後尾の後続台車SBnは前進することなく残置される。すなわち、最後尾の後続台車SBnに搭載された排土ポンプP1を残置することにより、その排土ポンプP1を中継用の排土ポンプとして坑SH内に設置する。 Then, as shown in Figure 8, the earth pressure shield machine 1 excavates to carry out the excavation process. At this time, the multiple trailing bogies SB0 to SBn-1 behind the earth pressure shield machine 1 move forward as the shield machine 1 moves forward, but the last trailing bogie SBn is left behind without moving forward. In other words, by leaving the soil discharge pump P1 mounted on the last trailing bogie SBn behind, that soil discharge pump P1 is installed in the tunnel SH as a relay soil discharge pump.
この場合、複数台の後続台車SB0~SBn-1のうちの先頭の後続台車SB0に搭載された排土ポンプP0は、排土管EP1,EP3を通じて、残置された最後尾の後続台車SBnに搭載された排土ポンプP1に接続されている。ここで、この段階における最後尾の後続台車SBn-1と、残置された後続台車SBnとの間には後続台車が介在されないので、後続台車SBn-1と後続台車SBnとの間の排土管(第3の排土管)EP3の設置空間を広く確保することができる。このため、排土管EP3の内径を排土管EP0,EP1の内径より大きくすることができるので、排土管EP3内において泥土が流れる抵抗を下げることができる。したがって、排土ポンプP0によって泥土を有効に送ることができる距離(排土到達距離)を長くすることができ、排土ポンプP0から排土ポンプP1までの距離L3を長くすることができるので、坑SH内に設置される中継用の排土ポンプP2の台数を減らすことができる。このため、中継用の排土ポンプP2を設置するための労力を低減できる。また、中継用の排土ポンプP2の総設置時間を短縮することができるので、掘削工期を短縮することができる。なお、排土管EP3の内径は、例えば、8インチ(203.2mm)程度である。また、排土ポンプP0からその直後の排土ポンプP1までの距離L3は、例えば、200m~300m程度である。 In this case, the soil discharge pump P0 mounted on the leading trailing bogie SB0 of the multiple trailing bogies SB0 to SBn-1 is connected to the soil discharge pump P1 mounted on the trailing, last trailing bogie SBn that remains through soil discharge pipes EP1 and EP3. Because no trailing bogies are interposed between the trailing, last trailing bogie SBn-1 and the remaining trailing bogie SBn at this stage, ample space can be secured for the installation of the soil discharge pipe (third soil discharge pipe) EP3 between the trailing bogie SBn-1 and the trailing bogie SBn. Therefore, the inner diameter of the soil discharge pipe EP3 can be made larger than the inner diameters of the soil discharge pipes EP0 and EP1, thereby reducing the resistance to the flow of mud within the soil discharge pipe EP3. This increases the distance over which the soil discharge pump P0 can effectively transport mud (soil discharge reach distance), and increases the distance L3 from the soil discharge pump P0 to the soil discharge pump P1, allowing for a reduction in the number of relay soil discharge pumps P2 installed in the pit SH. This reduces the labor required to install the relay soil discharge pumps P2. Furthermore, the total installation time for the relay soil discharge pumps P2 can be shortened, thereby shortening the excavation period. The inner diameter of the soil discharge pipe EP3 is, for example, approximately 8 inches (203.2 mm). The distance L3 from the soil discharge pump P0 to the immediately following soil discharge pump P1 is, for example, approximately 200 to 300 meters.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。 The invention made by the inventor has been specifically described above based on the embodiments, but the embodiments disclosed in this specification are illustrative in all respects and are not limited to the disclosed technology. In other words, the technical scope of the present invention should not be interpreted restrictively based on the description of the above embodiments, but should be interpreted solely in accordance with the claims, and includes technologies equivalent to the technologies described in the claims and all modifications that do not deviate from the spirit of the claims.
前記実施の形態においては、泥土圧シールド掘進機に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、チャンバ内の泥水に所定の圧力を加えることにより切羽を安定させ、泥水を循環させることにより掘削土砂を輸送する仕組みを持つ泥水式シールド掘進機にも適用することができる。この場合、チャンバ内の泥水を排出する排出手段は排泥管となる。 In the above embodiment, we have described the application to a mud pressure shield machine, but this is not limited to this. For example, it can also be applied to a mud pressure shield machine that stabilizes the face by applying a predetermined pressure to the mud in the chamber and transports the excavated earth by circulating the mud. In this case, the discharge means for discharging the mud from the chamber is a mud discharge pipe.
また、前記実施の形態においては、リボンスクリュー型のスクリューコンベアを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、リボン型と軸付き型とを組み合わせたスクリューコンベアを用いてもよい。 In addition, while the above embodiment describes the use of a ribbon screw type screw conveyor, this is not limited to this and various modifications are possible. For example, a screw conveyor that combines a ribbon type and a shaft type may also be used.
以上の説明では、本発明を中間支持駆動方式の泥土圧シールド掘進機に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばセンターシャフト駆動方式や外周支持駆動方式の泥土圧シールド掘進機等、他のシールド掘進機にも適用できる。 The above explanation has been given of the application of the present invention to an intermediate support drive type earth pressure shield machine, but it is not limited to this and can also be applied to other shield machines, such as center shaft drive type or peripheral support drive type earth pressure shield machines.
1 泥土圧シールド掘進機
2 カッタヘッド
2a ハブ部
2b スポーク部
2c 中間リング部
2d 外周リング部
2e 貫通孔
2f 制限突起
3 機器本体
4a~4c ビット
4d コピービット
5a1~5a4 添加材注入部
5b 添加材注入部
7 隔壁板
15 練混ぜ棒
16R 練混ぜ棒
16W 練混ぜ翼
CR チャンバ
SH 坑
VH 到達立坑
SG セグメント
R1,R2 レール
SB0~SBn,SBx 後続台車
C 制御部
D 表示部
CB 運搬台車
WD 坑内風管
RE 排土設備
P0,P1,P2 排土ポンプ
EP0,EP1,EP2,EP3 排土管
1 Mud pressure shield machine 2 Cutter head 2a Hub portion 2b Spoke portion 2c Intermediate ring portion 2d Outer ring portion 2e Through hole 2f Limiting protrusion 3 Equipment body 4a to 4c Bit 4d Copy bit 5a1 to 5a4 Additive injection portion 5b Additive injection portion 7 Partition plate 15 Mixing rod 16R Mixing rod 16W Mixing blade CR Chamber SH Pit VH Arrival shaft SG Segment R1, R2 Rail SB0 to SBn, SBx Following cart C Control unit D Display unit CB Transport cart WD Mine wind pipe RE Soil discharge equipment P0, P1, P2 Soil discharge pump EP0, EP1, EP2, EP3 Soil discharge pipe
Claims (3)
前記複数台の後続台車の最後尾車両に前記第2の排土ポンプを設置する過程と、
前記シールド掘進機が到達立坑から予め決められた距離に到達する前は前記複数台の後続台車とともに前記第2の排土ポンプを移動させ、前記シールド掘進機が到達立坑から予め決められた距離に到達した時は前記複数台の後続台車から前記最後尾車両を切り離して残置することにより前記最後尾車両に搭載された前記第2の排土ポンプを前記中継用の排土ポンプとして設置する過程と、
前記第1の排土管の後端と前記第2の排土ポンプとの間に、前記第1の排土管より内径の大きな第3の排土管を接続する過程と、
を有し、
到達立坑から予め決められた距離は、前記シールド掘進機が到達立坑に到達した際に、残置された前記第2の排土ポンプまで前記第1の排土ポンプによって泥土を有効に送ることができる距離である排土到達距離である、
ことを特徴とするシールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの設置方法。 When the excavated earth and sand sent from the chamber of the shield machine by the discharge means is sent by the first earth and sand pump to the second earth and sand pump through the first earth and sand pipe arranged above the multiple trailing carriages behind the discharge means, and when the excavated earth and sand sent by the second earth and sand pump is sent to the ground by the second earth and sand pipe and multiple relay earth and sand pumps connected at predetermined distances to the second earth and sand pipe,
a step of installing the second soil removal pump on the rearmost vehicle of the plurality of trailing bogies;
a process of moving the second soil discharge pump together with the plurality of trailing carriages before the shield tunneling machine reaches a predetermined distance from the arrival shaft, and detaching the rearmost vehicle from the plurality of trailing carriages and leaving it behind when the shield tunneling machine reaches a predetermined distance from the arrival shaft, thereby installing the second soil discharge pump mounted on the rearmost vehicle as the relay soil discharge pump;
A step of connecting a third discharge pipe having an inner diameter larger than that of the first discharge pipe between the rear end of the first discharge pipe and the second discharge pump;
and
The predetermined distance from the arrival shaft is an earth discharge reach distance, which is a distance at which the first earth discharge pump can effectively send mud to the remaining second earth discharge pump when the shield machine reaches the arrival shaft .
A method for installing an earth removal pump that constitutes the earth removal equipment of a shield tunneling machine.
ことを特徴とする請求項1記載のシールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの設置方法。 a step of installing the first soil removal pump in a leading car of the plurality of trailing bogies,
2. A method for installing an earth removal pump constituting the earth removal equipment of a shield tunneling machine according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2記載のシールド掘進機の排土設備を構成する排土ポンプの設置方法。 The shield machine is an earth pressure shield machine, and the discharge means is a screw conveyor.
3. A method for installing an earth removal pump constituting the earth removal equipment of a shield tunneling machine according to claim 1 or 2.
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