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JP4036574B2 - Shield tunneling machine for existing tunnel connection construction - Google Patents

Shield tunneling machine for existing tunnel connection construction Download PDF

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JP4036574B2
JP4036574B2 JP21143599A JP21143599A JP4036574B2 JP 4036574 B2 JP4036574 B2 JP 4036574B2 JP 21143599 A JP21143599 A JP 21143599A JP 21143599 A JP21143599 A JP 21143599A JP 4036574 B2 JP4036574 B2 JP 4036574B2
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JP
Japan
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cutter
cutter ring
existing tunnel
shield
cutter head
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP21143599A
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Japanese (ja)
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JP2001032678A (en
Inventor
徹 稲田
勝紀 植田
春夫 高橋
雄次 田中
英世 北島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Zosen Corp
Penta Ocean Construction Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
Penta Ocean Construction Co Ltd
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Publication date
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば既設トンネルの側壁部に別の新しいトンネルをドッキングさせるための既設トンネル接続施工用のシールド掘進機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のシールド掘進機としては、たとえば特開平10−280867号公報に見られる構成が提供されている。
すなわち、この従来構成においてシールド掘進機は、シールド本体の前部の周縁部に沿って環状空間室を形成し、この環状空間室を構成する内側環状板部の内方に、カッタヘッドを回転自在に支持し、環状空間室内に、前縁部の複数箇所に切断ビットが突設されたカッタリングを、シールド本体の周縁部に沿って旋回自在にかつ前後方向で摺動自在に配置し、このカッタリングの周方向の所定位置において、カッタヘッドに設けられたコピーカッタ装置の出退自在なカッタ部に係脱自在な係合穴を形成して構成している。
【0003】
そして、カッタリングのカッタヘッドへの接続は、シリンダー装置により押出部材を作動させ、複数の押出伝達部材を介してカッタリングを間欠的に押出したのちボルトにより固定することで行われ、または、カッタリングの係合穴にカッタヘッド周辺部のシリンダー装置およびノブが間欠的に係合されることで行われる。これらによりカッタリングは、カッタヘッドに固定されてこのカッタヘッドとともに回転し、以て既設トンネル外周部のセグメントの切削が行われる。
【0004】
これにより、既設トンネルの側壁部に対して、枝線として別の新しいトンネルのドッキングを、容易に、かつ既設トンネルに損傷を与えずに構築し得る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来のシールド掘進機によると、カッタリングのカッタヘッドへの接続は、カッタリングを間欠的に押出したり、カッタリングの係合穴にカッタヘッド周辺部のシリンダー装置およびノブを間欠的に係合させたりして行うため、すなわち尺取り状に行うため、カッタリングの広範囲にわたる連続的な進退ができず、効率の悪いものになる。さらに後者では、カッタヘッド駆動部分(特にスライド機構)が複雑となっていた。
【0006】
そこで本発明のうち請求項1記載の発明は、カッタリングの広範囲にわたる連続的な進退を可能とし得、しかもカッタヘッド駆動部分を簡略化し得る既設トンネル接続施工用のシールド掘進機を提供することを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうちで請求項1記載の既設トンネル接続施工用のシールド掘進機は、シールド本体の前方部分にカッタヘッドを回転自在に設け、前記シールド本体の前部の周縁部に沿って環状空間室を形成し、この環状空間室内に、前記カッタヘッドに連結する保持部材と、前縁部の複数箇所に切断ビットが突設されたカッタリングとを設け、このカッタリングを前記保持部材により、前後方向で摺動自在にかつ旋回トルクを受け止めて支持することによって、カッタリングをカッタヘッドと一体状に回転自在に構成するとともに、前後摺動させる作動装置を、環状空間室内でカッタヘッド側とカッタリング側との間に配置したことを特徴としたものである。
【0008】
したがって請求項1の発明によると、カッタヘッドを回転させて、このカッタヘッドに保持部材を介して一体状とされたカッタリングを回転させた状態で、作動装置によりカッタリングを前方に突出させることで、カッタリングを、回転させながら前方へ突出させることになり、以てカッタリングを既設トンネル側に押し付けて、既設トンネルの側壁部の掘削を開始し得る。その際にカッタリング側の旋回トルクをカッタヘッド側で好適に受け止め得る。このようにカッタリングをカッタヘッドに初めから設置したことにより、作動装置の作動によって、カッタリングの広範囲に亘る連続的な進退が可能となる。
また本発明の請求項2記載の既設トンネル接続施工用のシールド掘進機は、上記した請求項1記載の構成において、作動装置は、ピストンロッドを前後方向において逆方向として一体化した一対のシリンダー装置からなり、前側をカッタヘッド側に連結するとともに、後側をカッタリング側に連結した状態で、カッタリングの周方向の複数箇所に設けたことを特徴としたものである。
【0009】
したがって請求項2の発明によると、伸展状態にある両シリンダー装置群のうち、前後における一方のシリンダー装置群を同期して収縮させてカッタリングを前方に突出させ、引き続いて他方のシリンダー装置群を同期して収縮させてカッタリングをさらに前方に突出させるることで、カッタリングを回転させながら前方へ突出させ得る。このようにカッタリングの押し出しは、一対のシリンダー装置により2段階で行える。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第1の実施の形態を、図1〜図10に基づいて説明する。
図1〜図3において、1はシールド掘進機における屈折式のシールド本体で、その前方部分には、カッタヘッド2が回転自在に設けられている。前記シールド本体1の前部の周縁部(外周部)に沿っては、外側のスキンプレート3と内側の環状板4とにより環状空間室5が形成されている。そして、前記環状板4の内側には、カッタヘッド2を回転させるための回転駆動装置6が設けられている。
【0011】
この回転駆動装置6は、前記環状板4の内方に配置された支持部7に旋回軸受8を介して旋回自在に配置された回転部9と、前記支持部7側に取り付けられ歯車伝動装置10を介して前記回転部9を回転させる回転駆動部(例えば、油圧モータ)11などから構成されている。そして、前記回転部9の先端部に前記カッタヘッド2が連結されている。
【0012】
このカッタヘッド2は、放射状に設けられるとともに両側縁部に多数のカッタビット21がそれぞれ設けられた複数個のスポーク体22と、これら各スポーク体22の内部に配置された出退用シリンダー装置(出退装置の一例)23によりその先端面から出退自在にされたコピーカッタ24やオーバカッタ25などから構成されている。
【0013】
前記環状空間室5内には、シールド本体1のスキンプレート(外周面)3に沿って環状に形成されたカッタリング31が配置され、このカッタリング31には、その前縁部の複数箇所に切断ビット32が突設されている。そしてカッタリング31は、カッタヘッド2と一体状で回転自在にかつカッタヘッド2に対して前後方向で摺動自在(出退自在)に構成されている。
【0014】
すなわち、図1〜図6に示すように、環状空間室5内の周方向における三箇所(複数箇所)には保持部材33が配設され、この保持部材33は、内側板部33Aと、左右の側板部33Bと、外側板部33Cと、後板部33Dなどにより、前面開放の箱状に形成されるとともに、その前端面が前記カッタヘッド2側に連結されている。
【0015】
そしてカッタリング31は、スキンプレート3と外側板部33Cとの間に位置され、その際にカッタリング31の外周面側は、スキンプレート3の内周面側に設けられた軸受装置34を介して旋回自在にかつ摺動自在に支持されるとともに、カッタリング31の内周面側は、外側板部33Cの外周面側に設けられた支持装置35を介して摺動自在に支持されている。
【0016】
前記環状空間室5内でかつ各保持部材33の部分(カッタリング31の周方向の複数箇所)には、前記カッタリング31を前後摺動させる作動装置41が配置されている。ここで作動装置41は、ピストンロッド42A,43Aを前後方向において逆方向とした一対のシリンダー装置42,43からなり、そのシリンダー本体42B,43Bは、平行され連結部材44を介して一体化されている。
【0017】
そして、第1のシリンダー装置42における前向きのピストンロッド42Aが横ピン45を介して前記カッタヘッド2側に連結され、また、第2のシリンダー装置43における後向きのピストンロッド43Aが、横ピン46やブラケット47を介して前記カッタリング31側に連結されている。ここでブラケット47は、外側板部33Cに形成された前後方向の長穴36を貫通して位置されている。ここで第1のシリンダー装置42群は同期して作動され、また第2のシリンダー装置43群も同期して作動されるように構成されている。
【0018】
そして両シリンダー装置42,43群が伸展動されることで、カッタリング31は図3の実線に示すように、切断ビット32がカッタヘッド2の後方となるような退入位置となり、また両シリンダー装置42,43群が収縮動されることで、カッタリング31は図3の仮想線に示すように、切断ビット32がカッタヘッド2より所定距離だけ突出した切断位置(突出位置)となるように、出退可能に構成されている。
【0019】
またカッタリング31の出退動と、旋回トルクの受け止めとを円滑に行わせるために、カッタリング31の内周面側には凹状のキー溝38が形成され、そしてキー溝38に係合される凸状のキー体39が、外側板部33Cの外周面側に形成されている。なお、前記カッタリング31の前縁部に設けられる切断ビット32は、鉄筋コンクリート製やスチールセグメント製の既設トンネルTの側壁部を掘削し得るものである。
【0020】
以下に、上記したようにカッタヘッド2の外側にカッタリング31を回転自在に有するシールド掘進機を使用して、既設トンネルTに、枝線として小径の新しいトンネルを接続構築する工法を、図7〜図10に基づいて説明する。
カッタリング31により既設トンネルTの側壁部に貫通穴を形成するに際し、まず図7に示すように、既設トンネルTに小径トンネル掘削用のシールド掘進機が近づくと、このシールド掘進機の掘進(前進)を所定の位置(既設トンネルTへの最接近位置)で停止させる。次いで、カッタヘッド2の外周面からコピーカッタ24やオーバカッタ25を引っ込める(退入させる)。このとき、側面地中接合切削用に、推進用ポンプユニット及びカッタ用ポンプユニットが切り換えセットされる。そして、シールド掘進機による貫通穴の形成が行われる。
【0021】
すなわち、回転駆動装置6によりカッタヘッド2を高速で回転させ、このカッタヘッド2に保持部材33やキー体39などを介して一体状とされているカッタリング31を高速で回転させる。この状態で、伸展状態にある両シリンダー装置42,43群のうち、たとえば第1のシリンダー装置42群を同期して収縮させてカッタリング31を前方に突出させ、引き続いて第2のシリンダー装置43群を同期して収縮させてカッタリング31をさらに前方に突出させる。
【0022】
このようにカッタリング31を、高速回転させながら低速で前方へ突出させることにより、カッタリング31を既設トンネルT側に押し付けて、既設トンネルTの側壁部の掘削を開始する。その際にカッタリング31側のキー溝38に外側板部33C側のキー体39が係合されていることで、カッタリング31の突出動は円滑に行われ、またカッタリング31側の旋回トルクをカッタヘッド2側で好適に受け止め得る。
【0023】
このような既設トンネルTの掘削により、図8に示すように貫通穴形成相当部が貫通して貫通穴Hが形成されたのち、止水を確認した状態で、図9に示すように既設トンネルT内から、カッタリング31内に位置されている既設トンネルTの掘削除去部(切断セグメント部分)の撤去を行う。
このようにして既設トンネルTの側壁部の掘削が終了することで、シールド本体1と既設トンネルTとは、カッタリング31により接続された状態となっている。次いで、カッタリング31やスキンプレート3などを残した状態でシールド掘進機を解体し撤去したのち、図10に示すように、これらカッタリング31やスキンプレート3などの内側にコンクリートを打設して2次巻コンクリート層53を形成し、以てトンネル内壁面に覆工を施こす。これにより、既設トンネルTの所望する箇所に、容易にかつ既設トンネルTに損傷を与えることなく、枝線として小径の新しいトンネルT1を接続構築することができる。
【0024】
なお、既設トンネルTの掘削時において、たとえばカッタリング31の前縁部の水噴出口から水が噴出されるように構成されているときには、掘削屑(切削屑)が水とともに外部に排出され、また同時に、カッタリング31の掘削部の冷却も行える。
次に、本発明の第2の実施の形態におけるシールド掘進機を、図11、図12に基づいて説明する。
【0025】
カッタリング31は前後方向において長尺に形成されるとともに、その前後方向の中間部にブラケット47が設けられている。そして、スキンプレート3と環状板4の後端とを連結する後端壁部61の部分から後方へ後部収納部材62が設けられ、この後部収納部材62の前端部分に、カッタリング31を内外から挟持して、このカッタリング31の旋回と摺動との支持を行う軸受装置63が設けられている。
【0026】
この第2の実施の形態によると、カッタリング31を高速回転させながら低速で前方へ突出させる際に、このカッタリング31は、軸受装置34と支持装置35による前部支持と、内外の軸受装置63による後部支持とが行われることで、その突出動は、より円滑にかつ安定して行われることになる。
次に、本発明の第3の実施の形態におけるシールド掘進機を、図13、図14に基づいて説明する。
【0027】
すなわち、ブラケット(クレビス)47と長穴36とにより、カッタリング31の突出動を円滑に行わせる構成と、カッタリング31側の旋回トルクをカッタヘッド2側で好適に受け止めさせる構成とを兼用させており、これによると、第1の実施の形態で採用したキー溝38とキー体39との構成を省略し得る。
【0028】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項1によると、カッタヘッドを回転させて、このカッタヘッドに保持部材を介して一体状とされたカッタリングを回転させた状態で、作動装置によりカッタリングを前方に突出させることで、カッタリングを、回転させながら前方へ突出させることになり、以てカッタリングを既設トンネル側に押し付けて、既設トンネルの側壁部の掘削を開始できる。その際にカッタリング側の旋回トルクをカッタヘッド側で好適に受け止めることができる。このようにカッタリングをカッタヘッドに初めから設置したことにより、作動装置の作動によって、カッタリングの広範囲に亘る連続的な進退を可能にでき、以て接続構築を効率よく行うことができるとともに、カッタヘッド駆動部の構造を簡素化できる。
【0029】
また上記した本発明の請求項2によると、伸展状態にある両シリンダー装置群のうち、前後における一方のシリンダー装置群を同期して収縮させてカッタリングを前方に突出させ、引き続いて他方のシリンダー装置群を同期して収縮させてカッタリングをさらに前方に突出させるることで、カッタリングを回転させながら前方へ突出できる。このようにカッタリングの押し出しは、一対のシリンダー装置により2段階で行うことができ、以て強度を保たすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示し、既設トンネル接続施工用のシールド掘進機の縦断側面図である。
【図2】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機の正面図である。
【図3】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分の縦断側面図である。
【図4】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分の縦断正面図である。
【図5】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分の平面図である。
【図6】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分の横断平面図である。
【図7】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機を使用した既設トンネルへのシールド接続工法における掘進停止時の縦断側面図である。
【図8】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機を使用した既設トンネルへのシールド接続工法における切削時の縦断側面図である。
【図9】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機を使用した既設トンネルへのシールド接続工法における撤去時の縦断側面図である。
【図10】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機を使用した既設トンネルへのシールド接続工法における接合完了時の縦断側面図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態を示し、既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分の縦断側面図である。
【図12】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分の平面図である。
【図13】本発明の第3の実施の形態を示し、既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分の縦断側面図である。
【図14】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分の平面図である。
【符号の説明】
1 シールド本体
2 カッタヘッド
3 スキンプレート
4 環状板
5 環状空間室
6 回転駆動装置
21 カッタビット
24 コピーカッタ
25 オーバカッタ
31 カッタリング
32 切断ビット
33 保持部材
33A 内側板部
33C 外側板部
34 軸受装置
35 支持装置
36 長穴
38 キー溝
39 キー体
41 作動装置
42 第1のシリンダー装置
42A ピストンロッド
43 第2のシリンダー装置
43A ピストンロッド
47 ブラケット
53 2次巻コンクリート層
62 後部収納部材
63 軸受装置
T 既設トンネル
T1 新しいトンネル
H 貫通穴
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shield machine for connecting an existing tunnel, for example, for docking another new tunnel on the side wall of the existing tunnel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of shield machine, for example, a configuration found in JP-A-10-280867 has been provided.
That is, in this conventional configuration, the shield machine forms an annular space chamber along the peripheral edge of the front portion of the shield body, and the cutter head can freely rotate inside the inner annular plate portion constituting the annular space chamber. In the annular space chamber, a cutter ring having cutting bits protruding at a plurality of locations on the front edge portion is disposed so as to be rotatable along the peripheral edge of the shield body and slidable in the front-rear direction. At a predetermined position in the circumferential direction of the cutter ring, a detachable engagement hole is formed in the detachable cutter portion of the copy cutter device provided in the cutter head.
[0003]
The cutter ring is connected to the cutter head by operating the extrusion member with a cylinder device and intermittently extruding the cutter ring through a plurality of extrusion transmission members and then fixing with a bolt. This is done by intermittently engaging the cylinder device and knob around the cutter head with the engagement hole of the ring. As a result, the cutter ring is fixed to the cutter head and rotates together with the cutter head, so that the segment of the outer peripheral portion of the existing tunnel is cut.
[0004]
Thereby, docking of another new tunnel as a branch line can be easily performed on the side wall portion of the existing tunnel without damaging the existing tunnel.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional shield machine described above, the cutter ring can be connected to the cutter head by intermittently extruding the cutter ring or by intermittently attaching the cylinder device and knob around the cutter head to the engagement hole of the cutter ring. Since it is performed by engaging with each other, i.e., in the form of a scale, it is impossible to continuously advance and retract the cutter ring over a wide range, resulting in inefficiency. Furthermore, in the latter, the cutter head drive part (particularly the slide mechanism) is complicated.
[0006]
Therefore, the invention described in claim 1 of the present invention provides a shield machine for existing tunnel connection construction that can enable continuous advancement and retreat of a wide range of cutter rings and that can simplify the cutter head drive portion. It is intended.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the shield tunneling machine for existing tunnel connection construction according to claim 1 of the present invention is provided with a cutter head rotatably at a front portion of the shield body, and a front portion of the shield body. the peripheral portion of the annular space chamber formed along, in the annular gas chamber, a holding member connected to the Kattahe' de, and a cutter ring cutting bits projecting from the plurality of positions of the leading edge is provided, this The cutter ring is slidable in the front-rear direction by the holding member and receives and supports the turning torque so that the cutter ring can be rotated integrally with the cutter head, and an operating device that slides back and forth is provided. It is characterized in that it is arranged between the cutter head side and the cutter ring side in the annular space chamber.
[0008]
Therefore, according to the first aspect of the invention, the cutter head is rotated, and the cutter ring is protruded forward by the operating device in a state in which the cutter ring integrated with the cutter head via the holding member is rotated. Thus, the cutter ring is projected forward while being rotated, so that the cutter ring can be pressed against the existing tunnel side and excavation of the side wall portion of the existing tunnel can be started. At that time, the turning torque on the cutter ring side can be suitably received on the cutter head side. Since the cutter ring is installed in the cutter head from the beginning as described above, it is possible to continuously advance and retract the cutter ring over a wide range by the operation of the actuator.
Pair Moreover claim 2 existing tunnel connection shield machine for construction according to the present invention, in the configuration of claim 1, wherein the above, the actuator, which is integrated with the opposite direction the piston rod in the longitudinal direction And is provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the cutter ring with the front side connected to the cutter head side and the rear side connected to the cutter ring side .
[0009]
Therefore, according to the invention of claim 2, among the cylinder device groups in the extended state, one of the cylinder device groups in the front and rear is contracted synchronously to project the cutter ring forward, and then the other cylinder device group is By contracting synchronously and causing the cutter ring to protrude further forward, the cutter ring can be protruded forward while rotating. Thus, the cutter ring can be pushed out in two stages by a pair of cylinder devices.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the 1st Embodiment of this invention is described based on FIGS.
1 to 3, reference numeral 1 denotes a refraction type shield main body in a shield machine, and a cutter head 2 is rotatably provided at a front portion thereof. An annular space chamber 5 is formed by the outer skin plate 3 and the inner annular plate 4 along the peripheral edge (outer periphery) of the front portion of the shield body 1. A rotation driving device 6 for rotating the cutter head 2 is provided inside the annular plate 4.
[0011]
The rotation drive device 6 includes a rotation portion 9 disposed on a support portion 7 disposed inward of the annular plate 4 via a swivel bearing 8, and a gear transmission mounted on the support portion 7 side. A rotation drive unit (for example, a hydraulic motor) 11 that rotates the rotation unit 9 via 10 is configured. The cutter head 2 is connected to the tip of the rotating part 9.
[0012]
The cutter head 2 includes a plurality of spoke bodies 22 provided radially and having a plurality of cutter bits 21 provided on both side edges thereof, and a cylinder device for exit and withdrawal (inside each of the spoke bodies 22). An example of an exit / withdrawal device) is constituted by a copy cutter 24, an overcutter 25, and the like which are made to be retractable from the front end surface thereof by 23.
[0013]
In the annular space 5, a cutter ring 31 formed in an annular shape along the skin plate (outer peripheral surface) 3 of the shield body 1 is disposed, and the cutter ring 31 has a plurality of locations on the front edge thereof. A cutting bit 32 is projected. The cutter ring 31 is configured integrally with the cutter head 2 so as to be rotatable and slidable (retractable) in the front-rear direction with respect to the cutter head 2.
[0014]
That is, as shown in FIGS. 1 to 6, holding members 33 are disposed at three places (a plurality of places) in the circumferential direction in the annular space 5, and the holding members 33 are connected to the inner plate portion 33 </ b> A and the left and right sides. The side plate portion 33B, the outer plate portion 33C, the rear plate portion 33D, and the like are formed in a box shape with an open front, and the front end surface thereof is connected to the cutter head 2 side.
[0015]
The cutter ring 31 is positioned between the skin plate 3 and the outer side plate portion 33C. At this time, the outer peripheral surface side of the cutter ring 31 is interposed via a bearing device 34 provided on the inner peripheral surface side of the skin plate 3. The cutter ring 31 is supported slidably via a support device 35 provided on the outer peripheral surface side of the outer plate 33C. .
[0016]
Actuators 41 that slide the cutter ring 31 back and forth are arranged in the annular space 5 and at portions of the holding members 33 (a plurality of locations in the circumferential direction of the cutter ring 31). Here, the actuating device 41 is composed of a pair of cylinder devices 42 and 43 in which the piston rods 42A and 43A are reversed in the front-rear direction, and the cylinder bodies 42B and 43B are parallel and integrated through a connecting member 44. Yes.
[0017]
Then, a forward piston rod 42A in the first cylinder device 42 is connected to the cutter head 2 side via a horizontal pin 45, and a rearward piston rod 43A in the second cylinder device 43 is connected to the horizontal pin 46 or The bracket 47 is connected to the cutter ring 31 side. Here, the bracket 47 is positioned through the long hole 36 in the front-rear direction formed in the outer side plate portion 33C. Here, the first cylinder device 42 group is operated in synchronism, and the second cylinder device 43 group is also operated in synchronism.
[0018]
Then, as both cylinder devices 42 and 43 are extended, the cutter ring 31 is in the retracted position so that the cutting bit 32 is behind the cutter head 2 as shown by the solid line in FIG. As the devices 42 and 43 are contracted, the cutter ring 31 is set to a cutting position (protruding position) in which the cutting bit 32 protrudes from the cutter head 2 by a predetermined distance, as indicated by a virtual line in FIG. It is configured to be able to leave and exit.
[0019]
Further, in order to smoothly move the cutter ring 31 back and forth and to receive the turning torque, a concave key groove 38 is formed on the inner peripheral surface side of the cutter ring 31 and is engaged with the key groove 38. A convex key body 39 is formed on the outer peripheral surface side of the outer side plate portion 33C. The cutting bit 32 provided at the front edge of the cutter ring 31 can excavate the side wall of the existing tunnel T made of reinforced concrete or steel segment.
[0020]
A construction method for connecting and constructing a new tunnel having a small diameter as a branch line to the existing tunnel T using the shield machine having the cutter ring 31 rotatably outside the cutter head 2 as described above will be described below with reference to FIG. Description will be made with reference to FIG.
When forming a through-hole in the side wall of the existing tunnel T by the cutter ring 31, as shown in FIG. 7, when the shield tunneling machine for small-diameter tunnel excavation approaches the existing tunnel T, the shield tunneling machine advances (forward). ) At a predetermined position (closest position to the existing tunnel T). Next, the copy cutter 24 and the over cutter 25 are retracted (retracted) from the outer peripheral surface of the cutter head 2. At this time, the propulsion pump unit and the cutter pump unit are switched and set for side ground joint cutting. And the formation of the through hole is performed by the shield machine.
[0021]
That is, the cutter head 2 is rotated at a high speed by the rotation driving device 6, and the cutter ring 31 integrated with the cutter head 2 via the holding member 33 and the key body 39 is rotated at a high speed. In this state, of the two cylinder devices 42 and 43 in the extended state, for example, the first cylinder device 42 group is contracted synchronously to project the cutter ring 31 forward, and then the second cylinder device 43. The group is contracted in synchronism to cause the cutter ring 31 to protrude further forward.
[0022]
In this way, the cutter ring 31 is protruded forward at a low speed while rotating at a high speed, whereby the cutter ring 31 is pressed against the existing tunnel T side and excavation of the side wall portion of the existing tunnel T is started. At this time, since the key body 39 on the outer plate 33C side is engaged with the key groove 38 on the cutter ring 31 side, the protruding movement of the cutter ring 31 is performed smoothly, and the turning torque on the cutter ring 31 side is also achieved. Can be suitably received on the cutter head 2 side.
[0023]
By excavating such an existing tunnel T, as shown in FIG. 8, after the through-hole formation equivalent part has penetrated and the through-hole H is formed, the existing tunnel is shown in FIG. The excavation removal part (cutting segment part) of the existing tunnel T located in the cutter ring 31 is removed from T.
Thus, when the excavation of the side wall portion of the existing tunnel T is completed, the shield body 1 and the existing tunnel T are connected by the cutter ring 31. Next, after disassembling and removing the shield machine while leaving the cutter ring 31 and the skin plate 3, etc., as shown in FIG. 10, concrete is placed inside the cutter ring 31 and the skin plate 3 and the like. A secondary winding concrete layer 53 is formed, and thus the inner wall surface of the tunnel is covered. Thus, a new tunnel T1 having a small diameter as a branch line can be connected and constructed at a desired location of the existing tunnel T easily and without damaging the existing tunnel T.
[0024]
When excavating the existing tunnel T, for example, when water is ejected from the water outlet at the front edge of the cutter ring 31, excavation waste (cutting waste) is discharged to the outside together with water. At the same time, the excavation part of the cutter ring 31 can be cooled.
Next, a shield machine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0025]
The cutter ring 31 is formed long in the front-rear direction, and a bracket 47 is provided at an intermediate part in the front-rear direction. A rear housing member 62 is provided rearward from a portion of the rear end wall portion 61 that connects the skin plate 3 and the rear end of the annular plate 4. The cutter ring 31 is connected to the front end portion of the rear housing member 62 from the inside and outside. A bearing device 63 is provided to support the turning and sliding of the cutter ring 31 while sandwiching it.
[0026]
According to the second embodiment, when the cutter ring 31 is protruded forward at a low speed while rotating at a high speed, the cutter ring 31 is supported by the bearing device 34 and the support device 35, and the inner and outer bearing devices. By performing the rear support by 63, the protruding movement is performed more smoothly and stably.
Next, a shield machine according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0027]
In other words, the bracket (clevis) 47 and the elongated hole 36 are used both for the structure in which the cutter ring 31 is smoothly projected and the structure in which the turning torque on the cutter ring 31 side is suitably received on the cutter head 2 side. Accordingly, the configuration of the key groove 38 and the key body 39 employed in the first embodiment can be omitted.
[0028]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention described above, the cutter head is rotated forward by the operating device in a state where the cutter head is rotated and the cutter ring integrated with the cutter head via the holding member is rotated. By doing so, the cutter ring is projected forward while rotating, so that the cutter ring can be pressed against the existing tunnel side and excavation of the side wall portion of the existing tunnel can be started. At that time, the turning torque on the cutter ring side can be suitably received on the cutter head side. By installing the cutter ring in the cutter head from the beginning as described above , the operation of the operation device enables continuous advancement and retraction over a wide range of the cutter ring, thereby enabling efficient connection construction. The structure of the cutter head drive unit can be simplified.
[0029]
According to the second aspect of the present invention described above , among the cylinder device groups in the extended state, one of the cylinder device groups in the front and rear is contracted synchronously to project the cutter ring forward, and then the other cylinder device By contracting the device group synchronously and causing the cutter ring to protrude further forward, it is possible to protrude forward while rotating the cutter ring. In this manner, the cutter ring can be pushed out in two stages by a pair of cylinder devices, and the strength can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view of a shield machine for tunnel connection construction according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the shield machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 3 is a longitudinal side view of a portion where an actuator is provided in the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 4 is a longitudinal front view of a portion where an actuator is provided in the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 5 is a plan view of a portion where an operating device is disposed in the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 6 is a cross-sectional plan view of the operating device arrangement portion in the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 7 is a longitudinal side view at the time of excavation stop in the shield connection construction method to the existing tunnel using the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 8 is a longitudinal side view at the time of cutting in the shield connection method to the existing tunnel using the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 9 is a longitudinal side view at the time of removal in a shield connection method for an existing tunnel using the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 10 is a longitudinal side view at the time of completion of joining in the shield connection construction method to the existing tunnel using the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention and is a longitudinal side view of an operating device arrangement portion in a shield tunneling machine for existing tunnel connection construction.
FIG. 12 is a plan view of a portion where an actuator is provided in the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
FIG. 13 shows a third embodiment of the present invention, and is a vertical side view of an operating device arrangement portion in a shield tunneling machine for existing tunnel connection construction.
FIG. 14 is a plan view of a portion where an operating device is disposed in the shield tunneling machine for the existing tunnel connection construction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield body 2 Cutter head 3 Skin plate 4 Annular plate 5 Annular space chamber 6 Rotation drive device 21 Cutter bit 24 Copy cutter 25 Overcutter 31 Cutter ring 32 Cutting bit 33 Holding member 33A Inner plate portion 33C Outer plate portion 34 Bearing device 35 Support Device 36 Long hole 38 Key groove 39 Key body 41 Actuating device 42 First cylinder device 42A Piston rod 43 Second cylinder device 43A Piston rod 47 Bracket 53 Secondary winding concrete layer 62 Rear housing member 63 Bearing device T Existing tunnel T1 New tunnel H Through hole

Claims (2)

シールド本体の前方部分にカッタヘッドを回転自在に設け、前記シールド本体の前部の周縁部に沿って環状空間室を形成し、この環状空間室内に、前記カッタヘッドに連結する保持部材と、前縁部の複数箇所に切断ビットが突設されたカッタリングとを設け、このカッタリングを前記保持部材により、前後方向で摺動自在にかつ旋回トルクを受け止めて支持することによって、カッタリングをカッタヘッドと一体状に回転自在に構成するとともに、前後摺動させる作動装置を、環状空間室内でカッタヘッド側とカッタリング側との間に配置したことを特徴とする既設トンネル接続施工用のシールド掘進機。Rotatably mounted a cutter head in front portion of the shield body, said shield along the periphery of the front of the body to form an annular space chamber, in the annular gas chamber, a holding member connected to the Kattahe' de, before and a cutter ring cutting bits projecting a plurality of locations of the edge is provided by the cutter ring the retaining member, by supporting receiving a slidably and pivotably torque in the back-and-forth direction, the cutter the cutter ring Shield drilling for existing tunnel connection construction, characterized in that an operating device that is configured to rotate integrally with the head and to slide back and forth is arranged between the cutter head side and the cutter ring side in the annular space chamber Machine. 作動装置は、ピストンロッドを前後方向において逆方向として一体化した一対のシリンダー装置からなり、前側をカッタヘッド側に連結するとともに、後側をカッタリング側に連結した状態で、カッタリングの周方向の複数箇所に設けたことを特徴とする請求項1記載の既設トンネル接続施工用のシールド掘進機。  The actuating device consists of a pair of cylinder devices in which the piston rods are integrated in the reverse direction in the front-rear direction, with the front side connected to the cutter head side and the rear side connected to the cutter ring side, with the circumferential direction of the cutter ring The shield tunneling machine for existing tunnel connection construction according to claim 1, wherein the shield tunneling machine is provided at a plurality of locations.
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