JP2015155634A

JP2015155634A - Tunnel excavation system

Info

Publication number: JP2015155634A
Application number: JP2014109704A
Authority: JP
Inventors: 武田　光雄; Mitsuo Takeda; 光雄武田; 雅浩株木; Masahiro Kabuki
Original assignee: Kabuki Construction Co Ltd
Current assignee: Kabuki Construction Co Ltd
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2015-08-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tunnel excavation system with a cylindrical excavation unit, which allows excavated soil to be carried out smoothly and a sufficient work space to be secured within the excavation unit.

SOLUTION: An excavated soil carry-out mechanism 16 of a tunnel excavation system 1 comprises a conveyor 82 installed in a space within the excavation system 10 and extends rearward for carrying out the excavated soil rearward, as well as a crushing machine 106 installed above the conveyor 82, and a sieve mechanism installed above the conveyor 82. At least a part of excavated soil 110, which is generated when the excavation unit 10 excavates the ground and is discharged into the inner space of the excavation unit 10, passes through the sieve mechanism 102 and falls on the conveyor 82, while at least a part of the excavated soil generated when a breaker 62 excavates the ground is sent to the crushing machine 106, is crushed by the crushing machine 106 and falls on the conveyor 82.

Description

本発明は、地盤にトンネルを掘削するためのトンネル掘削システムに関する。 The present invention relates to a tunnel excavation system for excavating a tunnel in the ground.

近年、地盤にトンネルを掘削する方法として、環状のカッタ部を備えた円筒状の掘削装置により、トンネルの外環部に当たる位置の地盤を先行して円環状に掘削する工程と、掘削装置の内側に円柱状に残留した地盤を掘削する工程とを行うことによりトンネルを構築する方法が提案されている。
本件出願人らは、このような方法によりトンネルを掘削するためのシステムとして、地盤を円環断面状に掘削する掘削装置と、掘削装置により円環断面状に掘削された部分の内側の地盤を掘削する掘削用重機と、掘削装置及び掘削用重機により掘削された掘削土を後方へ搬出する搬送手段とを備えたシステムを提案している（特許文献１参照）。
そして、このシステムでは、地盤を円環状に掘削することにより発生した掘削土は、掘削装置の先端に取り付けられた回転部殻体内に一端収容され、回転部殻体から掘削装置の内側空間に排出される。そして、回転部殻体から掘削装置の内側空間に排出された掘削土は、掘削用重機により掘削された掘削土とともに、コンベアにより後方へと搬出される。 In recent years, as a method of excavating a tunnel in the ground, a step of excavating the ground at a position corresponding to the outer ring portion of the tunnel in an annular shape with a cylindrical excavator having an annular cutter portion, and the inside of the excavator A method of constructing a tunnel by performing a step of excavating the ground remaining in a cylindrical shape is proposed.
The present applicants, as a system for excavating a tunnel by such a method, an excavator for excavating the ground in an annular cross-section, and the ground inside the portion excavated in an annular cross-section by the excavator A system including a heavy excavating machine for excavation and a conveying means for carrying out excavation soil excavated by the excavating apparatus and the excavating heavy machine backward has been proposed (see Patent Document 1).
In this system, the excavated soil generated by excavating the ground in an annular shape is accommodated at one end in a rotating shell attached to the tip of the excavator, and discharged from the rotating shell to the inner space of the excavator. Is done. And the excavated soil discharged | emitted from the rotary part shell to the inner space of the excavator is carried out by the conveyor together with the excavated soil excavated by the excavator heavy machine.

特開２０１４−５６７７号公報JP 2014-5679 A

ここで、掘削用重機により掘削された掘削土は、コンベアで搬送できる程度に十分に小径に破砕する必要がある。このため、上記のシステムでは、掘削土をコンベアにより搬送する前に、掘削装置により掘削された掘削土と、掘削用重機により掘削された掘削土とが混ざった状態で、掘削土を破砕機により破砕している。しかしながら、地盤が固い岩盤であるなどの理由により、破砕機による掘削土の破砕作業が遅れると、この破砕機の破砕作業の遅れがトンネル掘削の進行の妨げとなるおそれがある。 Here, the excavated soil excavated by the excavating heavy machine needs to be crushed to a sufficiently small diameter to be transported by a conveyor. For this reason, in the above system, before the excavated soil is conveyed by the conveyor, the excavated soil is mixed by the crusher in a state where the excavated soil excavated by the excavator and the excavated soil excavated by the heavy excavator are mixed. It is crushed. However, if the crushing work of the excavated soil by the crusher is delayed due to the ground being a hard rock, the delay of the crushing work of the crusher may hinder the progress of tunnel excavation.

さらに、上記のシステムでは、円柱状に残留した地盤を掘削するためのブレーカと、掘削土を破砕機へ送り込むためのバックホーを掘削装置内に配置しなければならず、これらブレーカ及びバックホーの作業空間が狭くなってしまう。 Furthermore, in the above system, a breaker for excavating the ground remaining in the columnar shape and a backhoe for sending excavated soil to the crusher must be arranged in the excavator, and the work space of these breakers and backhoes Becomes narrower.

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、円筒状の掘削装置を用いた掘削システムにおいて、掘削土の搬出作業がスムーズに行うことができ、さらに、掘削装置内で十分な作業空間を確保することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an excavation system using a cylindrical excavator, the excavation soil can be smoothly carried out, and a sufficient work space is provided in the excavator. It aims at securing.

本発明のトンネル掘削システムは、地盤にトンネルを掘削するためのトンネル掘削システムであって、地盤を円環断面状に掘削する円筒状の掘削装置と、円筒状の掘削装置の内部空間内に配置され、掘削装置により円環断面状に掘削された部分の内側部分の地盤を掘削する掘削用重機と、掘削装置及び掘削用重機が地盤を掘削して発生した掘削土を後方に向かって搬出する掘削土搬出手段と、を備え、掘削装置は、掘削進行方向の先端部に設けられた円筒状の回転部殻体、及び回転部殻体の後方に接続された円筒状の固定部殻体を含む円筒状の殻体と、回転部殻体の先端面に形成されたカッタ部、及び回転部殻体を固定部殻体に対して回転させる回転機構を含む掘削機構と、回転部殻体を掘削進行方向に推進させる推進機構と、を含み、回転部殻体の先端面には開口が形成され、回転部殻体内には収容空間が形成され、掘削機構により掘削された掘削土は開口を通じて収容空間内に収容され、掘削装置の内側面には、収容空間と掘削装置の内部空間とを連通する隙間が形成され、収容空間内に収容された掘削土は、隙間を通じて掘削装置の内部空間に排出され、掘削土搬出手段は、掘削装置の内側空間内に設けられ、後方に向かって延びる掘削土を後方へ搬送するコンベアと、コンベアの上方に設けられた破砕機と、コンベアの上方に設けられたふるい機構と、を備え、掘削装置により地盤を掘削することにより発生した掘削土の少なくとも一部はふるい機構を通過してコンベア上に落下し、掘削用重機により地盤を掘削することにより生じた掘削土の少なくとも一部は破砕機に送られ、破砕機により破砕されてコンベア上に落下することを特徴とする。 The tunnel excavation system of the present invention is a tunnel excavation system for excavating a tunnel in the ground, and is arranged in a cylindrical excavator for excavating the ground in an annular cross section, and in the internal space of the cylindrical excavator And excavating heavy equipment for excavating the ground inside the portion excavated in an annular cross section by the excavating equipment, and excavating equipment and excavating heavy equipment excavating the ground to carry the excavated soil backward. Excavating soil carrying means, and the excavator includes a cylindrical rotating shell provided at the tip in the excavation traveling direction, and a cylindrical fixed shell connected to the rear of the rotating shell. An excavating mechanism including a cylindrical shell including the rotating part shell, a cutter formed on a tip surface of the rotating part shell, and a rotating mechanism that rotates the rotating part shell relative to the fixed part shell; and a rotating part shell A propulsion mechanism for propulsion in the direction of excavation, and rotation An opening is formed in the front end surface of the shell, an accommodation space is formed in the rotating part shell, and excavated soil excavated by the excavation mechanism is accommodated in the accommodation space through the opening. A gap is formed to connect the accommodation space and the internal space of the excavator, and the excavated soil accommodated in the accommodating space is discharged to the internal space of the excavator through the gap, and the excavated soil unloading means is an inner space of the excavator. And a crusher provided above the conveyor, and a sieving mechanism provided above the conveyor. At least a part of the excavated soil generated by excavating passes through the sieving mechanism and falls onto the conveyor, and at least a part of the excavated soil generated by excavating the ground by the excavating heavy machine is sent to the crusher. Is characterized in that falls onto been crushed conveyor by crusher.

本発明によれば、掘削装置により掘削された掘削土の一部を、破砕機を通すことなく、ふるい機構を通してコンベアに落下させている。このため、破砕機を通過させる掘削土の量が減り、トンネル掘削のスピードが低下することを防止できる。
なお、ここでいう「上方」とは、高さ位置が高いことを意味し、水平方向に離間していてもかまわない。 According to the present invention, a part of the excavated soil excavated by the excavator is dropped onto the conveyor through the sieving mechanism without passing through the crusher. For this reason, it is possible to prevent the amount of excavated soil passing through the crusher from decreasing and the speed of tunnel excavation from decreasing.
Here, “upward” means that the height position is high, and may be spaced apart in the horizontal direction.

また、本発明において、ふるい機構は、破砕機の前方に設けられていることが好ましい。
このような構成の本発明によれば、回転部殻体の隙間から排出された掘削土の大部分を確実にふるい機構に送りこむことができる。 In the present invention, the sieving mechanism is preferably provided in front of the crusher.
According to the present invention having such a configuration, most of the excavated soil discharged from the gap between the rotating shells can be reliably fed to the sieving mechanism.

また、本発明において、破砕機は、前方に比べて後方が高い位置に位置するように傾斜して設けられていることが好ましい。
このような構成の本発明によれば、円柱状に残された地盤が破砕機まで到達すると、円柱状の地盤の下端部が破砕機により破砕される。これにより、円柱状の地盤の掘削及び破砕時間を低減することができる。 Moreover, in this invention, it is preferable that the crusher is inclined and provided so that a back may be located in a position higher than the front.
According to the present invention having such a configuration, when the ground left in the columnar shape reaches the crusher, the lower end portion of the columnar ground is crushed by the crusher. Thereby, excavation and crushing time of the columnar ground can be reduced.

本発明によれば、掘削土の搬出作業がスムーズに行うことができ、さらに、掘削装置内で十分な作業空間を確保できる。 According to the present invention, the excavation soil can be carried out smoothly, and a sufficient work space can be secured in the excavator.

本実施形態のトンネル掘削システムの構成を示す、トンネルの長手方向断面図である。It is a longitudinal direction sectional view of a tunnel showing the composition of the tunnel excavation system of this embodiment. 本実施形態のトンネル掘削システムにおいて地盤の掘削に用いられる掘削装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the excavation apparatus used for ground excavation in the tunnel excavation system of this embodiment. 本実施形態のトンネル掘削システムにおいて地盤の掘削に用いられる掘削装置を示す長手方向鉛直断面図である。It is a longitudinal direction vertical sectional view showing an excavator used for excavation of the ground in the tunnel excavation system of the present embodiment. 図６におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。It is IV-IV sectional drawing in FIG. 本実施形態のトンネル掘削システムにおいて地盤の掘削に用いられる掘削装置を示す正面図である。It is a front view which shows the excavation apparatus used for ground excavation in the tunnel excavation system of this embodiment. 図３におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。It is VI-VI sectional drawing in FIG. 図３におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。It is VII-VII sectional drawing in FIG. 図３におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。It is VIII-VIII sectional drawing in FIG. 掘削土を搬送する方法を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the method to convey excavated soil.

以下、本発明のトンネル掘削システム及びトンネル掘削方法の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態のトンネル掘削システムの構成を示す、トンネルの長手方向断面図である。同図に示すように、本実施形態のトンネル掘削システム１は、トンネル掘削進行方向最前部に設けられた掘削装置１０を用いて地盤の掘削を行うトンネル掘削区域４と、トンネル掘削区域４の後方において一次覆工を行う一次覆工区域６と、一次覆工区域６の後方においてインバートを設置するインバート工区域８と、インバート工区域８の後方においてズリ出しを行うズリ出し工区域９とに区画される。また、本発明のトンネル掘削システム１は、地盤を円環断面状に掘削する円筒状の掘削装置１０と、掘削装置の内部空間内に配置された掘削用重機としてのブレーカ６２と、掘削装置１０の後方に接続され、後方に向かって延びる架台７０と、架台７０に沿って設けられた掘削土搬出機構１６を構成する複数のベルトコンベア８２からなるコンベア群８０とを備える。架台７０は、車輪７１を備え、先端が掘削装置１０に連結されている。また、コンベア群８０は架台７０に支持されている。このため、掘削装置１０が進行すると、架台７０及びコンベア群８０も掘削装置１０とともに進行する。 Hereinafter, an embodiment of a tunnel excavation system and a tunnel excavation method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a tunnel showing the configuration of the tunnel excavation system of the present embodiment. As shown in the figure, the tunnel excavation system 1 of the present embodiment includes a tunnel excavation area 4 for excavating the ground using an excavator 10 provided at the forefront of the tunnel excavation traveling direction, and a rear of the tunnel excavation area 4. The primary lining area 6 for performing the primary lining, the inverting area 8 for installing the invert behind the primary lining area 6, and the slotting area 9 for performing the lagging behind the inverting area 8. Is done. Moreover, the tunnel excavation system 1 of the present invention includes a cylindrical excavator 10 that excavates the ground in an annular cross section, a breaker 62 as a heavy excavator disposed in the internal space of the excavator, and the excavator 10. The gantry 70 is connected to the rear and extends rearward, and a conveyor group 80 including a plurality of belt conveyors 82 constituting the excavated soil carrying mechanism 16 provided along the gantry 70. The gantry 70 includes wheels 71, and the tip is connected to the excavator 10. Further, the conveyor group 80 is supported by the gantry 70. For this reason, when the excavator 10 advances, the gantry 70 and the conveyor group 80 also advance with the excavator 10.

図２乃至図８は、本実施形態のトンネル掘削システムにおいて地盤の掘削に用いられる掘削装置１０を示し、図２は分解斜視図、図３は長手方向鉛直断面図、図４は図６におけるＩＶ−ＩＶ断面図、図５は正面図、図６は図３におけるＶＩ−ＶＩ断面図、図７は図３におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図、図８は図３におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 2 to 8 show an excavation apparatus 10 used for excavation of the ground in the tunnel excavation system of the present embodiment, FIG. 2 is an exploded perspective view, FIG. 3 is a longitudinal vertical sectional view, and FIG. 4 is an IV in FIG. 5 is a front view, FIG. 6 is a VI-VI cross-sectional view in FIG. 3, FIG. 7 is a VII-VII cross-sectional view in FIG. 3, and FIG. 8 is a VIII-VIII cross-sectional view in FIG.

図２及び図３に示すように、掘削装置１０は、円筒状の殻体１２と、殻体１２の掘削進行方向（以下、前方という）の先端に設けられた掘削機構１４と、地盤を掘削して発生した掘削土を搬出するための掘削土搬出機構１６と、掘削機構１４を推進させるための推進機構１８とを備える。 As shown in FIGS. 2 and 3, the excavation apparatus 10 excavates the ground with a cylindrical shell 12, a drilling mechanism 14 provided at the tip of the shell 12 in the excavation progress direction (hereinafter referred to as the front), and the ground. The excavation soil carry-out mechanism 16 for carrying out the excavated soil generated in this manner and the propulsion mechanism 18 for propelling the excavation mechanism 14 are provided.

殻体１２は、前方から順次接続された回転部殻体２０と、第１の固定部殻体２２と、第２の固定部殻体２４と、第３の固定部殻体２６とにより構成される。 The shell 12 is composed of a rotating part shell 20, a first fixed part shell 22, a second fixed part shell 24, and a third fixed part shell 26 that are sequentially connected from the front. The

回転部殻体２０は、先端面を形成する円環状の先端面部２０Ａと、先端面部２０Ａの外周縁から後方に延びる円筒状の外筒体２０Ｂと、先端面部２０Ａの内周縁から後方に延びる円筒状の内筒体２０Ｃと、を有する。 The rotating portion shell 20 includes an annular tip surface portion 20A that forms a tip surface, a cylindrical outer cylinder 20B that extends rearward from the outer periphery of the tip surface portion 20A, and a cylinder that extends rearward from the inner periphery of the tip surface portion 20A. A cylindrical inner cylinder 20C.

また、第１の固定部殻体２２と、第２の固定部殻体２４と、第３の固定部殻体２６とは、それぞれ、回転部殻体２０の外筒体２０Ｂと略同径に形成された円筒状の外筒体２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂと、外筒体２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂ内に配置され、第１の固定部殻体２２の内筒体２０Ｃと略同径に形成された円筒状の内筒体２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃと、内筒体２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃと外筒体２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂを結ぶように設けられた複数の支持部材（図示せず）とにより構成される。これら殻体２０、２２、２４、２６はそれぞれ鋼材からなる。なお、回転部殻体２０の内筒体２０Ｃの後端は、第１の固定部殻体２２の内筒体２２Ｃの前端との間に隙間２０Ｄが形成されるように、第１の固定部殻体２２の内筒体２２Ｃの前端よりも前方において終端している。 Further, the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 have substantially the same diameter as the outer cylindrical body 20B of the rotating part shell 20, respectively. The formed cylindrical outer cylinders 22B, 24B, 26B and the outer cylinders 22B, 24B, 26B are arranged in substantially the same diameter as the inner cylinder 20C of the first fixed portion shell 22. The cylindrical inner cylinders 22C, 24C, 26C, and a plurality of support members (not shown) provided to connect the inner cylinders 22C, 24C, 26C and the outer cylinders 22B, 24B, 26B. The These shells 20, 22, 24, and 26 are each made of steel. The first fixed portion is formed such that a gap 20D is formed between the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell 20 and the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell 22. The shell 22 terminates in front of the front end of the inner cylindrical body 22C.

回転部殻体２０、第１の固定部殻体２２、第２の固定部殻体２４、及び第３の固定部殻体２６を構成する内筒体２０Ｃ、２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃ、及び外筒体２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂは、後に詳述する掘削機構１４の回転軸と同心同軸に配置されており、これにより、内筒体２０Ｃ、２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃと外筒体２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂとの間に環状空間が形成される。支持部材は、棒状又は板状の鋼材からなり、外筒体２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂに作用する土圧を支持可能な本数、内筒体２０Ｃ、２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃの中心軸を中心として放射状に、周方向及び軸方向に適宜な間隔をあけて、これら内筒体２０Ｃ、２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃと外筒体２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂを結ぶように設けられている。そして、内筒体２０Ｃ、２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃと、外筒体２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂとの間の環状空間内に推進機構１８が収容されている。 Inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C and outer cylinders constituting the rotary part shell 20, the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 The bodies 20B, 22B, 24B, and 26B are arranged concentrically and coaxially with the rotation shaft of the excavation mechanism 14 described in detail later, whereby the inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, An annular space is formed between 24B and 26B. The support member is made of a rod-like or plate-like steel material, the number capable of supporting earth pressure acting on the outer cylinders 20B, 22B, 24B, 26B, with the central axis of the inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C as the center The inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, 24B, and 26B are provided so as to radiate at appropriate intervals in the circumferential direction and the axial direction. The propulsion mechanism 18 is accommodated in an annular space between the inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, 24B, and 26B.

回転部殻体２０は第１の固定部殻体２２に対して回転可能に接続されている。なお、回転部殻体２０と第１の固定部殻体２２との間に、ベアリング等を介在させることにより滑りを向上することができる。 The rotating part shell 20 is rotatably connected to the first fixed part shell 22. Note that slipping can be improved by interposing a bearing or the like between the rotating portion shell 20 and the first fixed portion shell 22.

また、第２の固定部殻体２４の内筒体２４Ｃ及び外筒体２４Ｂの前端部は、第１の固定部殻体２２の内筒体２２Ｃと外筒体２２Ｂの後端部の間の空間内に収容されている。かかる構成により、第２の固定部殻体２４は第１の固定部殻体２２に対して軸方向に摺動可能に接続されている。 Further, the front end portions of the inner cylindrical body 24C and the outer cylindrical body 24B of the second fixed portion shell body 24 are located between the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell body 22 and the rear end portion of the outer cylindrical body 22B. It is housed in the space. With this configuration, the second fixed portion shell 24 is connected to the first fixed portion shell 22 so as to be slidable in the axial direction.

これと同様に、第３の固定部殻体２６の内筒体２６Ｃ及び外筒体２６Ｂの前端部は、第２の固定部殻体２４の内筒体２６Ｃと外筒体２６Ｂの後端部の間に収容されている。かかる構成により、第３の固定部殻体２６は第２の固定部殻体２４に対して軸方向に摺動可能に接続されている。なお、第１の固定部殻体２２と第２の固定部殻体２４の接続部、及び、第２の固定部殻体２４と第３の固定部殻体２６の接続部に、軸方向の摺動を案内するガイド部材を設けてもよい。 Similarly, the front end portions of the inner cylinder body 26C and the outer cylinder body 26B of the third fixed portion shell body 26 are the rear end portions of the inner cylinder body 26C and the outer cylinder body 26B of the second fixed portion shell body 24, respectively. Is housed between. With this configuration, the third fixed portion shell 26 is connected to the second fixed portion shell 24 so as to be slidable in the axial direction. The connecting portion between the first fixed portion shell 22 and the second fixed portion shell 24 and the connecting portion between the second fixed portion shell 24 and the third fixed portion shell 26 are axially connected. A guide member for guiding the sliding may be provided.

図２及び図３に示すように、掘削機構１４は、回転部殻体２０の先端面部２０Ａに形成された複数の削孔ビットを含むカッタ部３０と、第１の固定部殻体２２内に配置された減速機３２及びモータ３４と、を備える。 As shown in FIGS. 2 and 3, the excavation mechanism 14 includes a cutter unit 30 including a plurality of drill bits formed in the tip surface portion 20 A of the rotating unit shell 20 and the first fixed unit shell 22. And a reduction gear 32 and a motor 34 arranged.

図２及び図５に示すように、回転部殻体２０の先端面部２０Ａには、周方向に間隔をあけて複数の開口３６が形成されており、外部と回転部殻体２０内の空間２０Ｅとがこの開口３６を通して連通している。 As shown in FIGS. 2 and 5, a plurality of openings 36 are formed in the distal end surface portion 20 A of the rotating portion shell 20 at intervals in the circumferential direction, and a space 20 E inside the rotating portion shell 20 is formed outside. Are communicated with each other through the opening 36.

図５に示すように、カッタ部３０は、回転部殻体２０の先端面部２０Ａに周方向に間隔をあけて設けられた複数のローラービット３８と、先端面部２０Ａに形成された開口３６の縁に設けられた削孔ビット４０と、を備える。
また、図３に示すように、回転部殻体２０の後端部には、リング３３を介してピンラック３５が取り付けられている。 As shown in FIG. 5, the cutter unit 30 includes a plurality of roller bits 38 provided on the distal end surface portion 20 A of the rotating shell 20 at intervals in the circumferential direction, and an edge of the opening 36 formed in the distal end surface portion 20 A. And a drill bit 40 provided in the above.
As shown in FIG. 3, a pin rack 35 is attached to the rear end portion of the rotary shell 20 via a ring 33.

図３に示すように、第１の固定部殻体２２内に配置されたモータ３４には減速機３２が接続されており、この減速機３２にはピニオン３７が取り付けられている。そして、減速機３２に取り付けられたピニオン３７が、回転部殻体２０に取り付けられたピンラック３５と噛み合っている。これにより、モータ３４が回転すると、この回転力が減速機３２を介してトルクが増幅されて回転部殻体２０に伝達され、回転部殻体２０が中心軸を中心として第１〜第３の固定部殻体２２、２４、２６に対して回転する。 As shown in FIG. 3, a speed reducer 32 is connected to the motor 34 disposed in the first fixed portion shell 22, and a pinion 37 is attached to the speed reducer 32. A pinion 37 attached to the speed reducer 32 meshes with a pin rack 35 attached to the rotating part shell 20. As a result, when the motor 34 rotates, the torque is amplified through the speed reducer 32 and transmitted to the rotating part shell 20, and the rotating part shell 20 is centered on the central axis. Rotates relative to the fixed shells 22, 24, 26.

各ローラービット３８は、半径方向に異なる位置に配置されている。これにより、回転部殻体２０が周方向に回転した際に、各ローラービット３８が通過する軌跡が、半径方向に略等間隔な同心円となり、径によらず均質な掘削を行うことができる。 Each roller bit 38 is disposed at a different position in the radial direction. Thereby, when the rotary shell 20 rotates in the circumferential direction, the trajectory through which each roller bit 38 passes becomes a concentric circle having substantially equal intervals in the radial direction, and uniform excavation can be performed regardless of the diameter.

また、削孔ビット４０は、先端が鋭利なビットからなり、回転部殻体２０が回転することにより、ローラービット３８により切削された切削面を平坦に整えるように掘削する。 Further, the drill bit 40 is formed of a bit having a sharp tip, and is excavated so that the cutting surface cut by the roller bit 38 is flattened by the rotation of the rotating shell 20.

図８に示すように、掘削土搬出機構１６は、回転部殻体２０内の空間２０Ｅを周方向に複数の室２０Ｆに分割するように回転部殻体２０の内部の空間２０Ｅに設けられた複数の板材４２と、第１の固定部殻体２２の内筒体２２Ｃの前端部に固定され、回転部殻体２０の内筒体２０Ｃの後端に向かって延出するように取り付けられた閉鎖プレート４４と、地盤に向かって水を噴射するように、その噴出口が回転部殻体２０の先端面部２０Ａの表面に設けられたジェットノズル（図示せず）と、を備えている。 As shown in FIG. 8, the excavated soil carry-out mechanism 16 is provided in the space 20E inside the rotating part shell 20 so as to divide the space 20E in the rotating part shell 20 into a plurality of chambers 20F in the circumferential direction. The plurality of plate members 42 and the first fixing portion shell 22 are fixed to the front end portion of the inner cylindrical body 22C and attached so as to extend toward the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell body 20. A closing plate 44 and a jet nozzle (not shown) provided on the surface of the front end face portion 20A of the rotary shell 20 so as to inject water toward the ground.

各板材４２は、先端がそれぞれ、回転部殻体２０の先端面部２０Ａの削孔ビット４０が取り付けられた箇所の裏面に接続されており、後方に向かって回転部殻体２０の周方向に傾斜するように設けられている。なお、本実施形態では、板材４２は、後方に向かって回転部殻体２０の周方向に傾斜するように設けられているが、これに限らず、先端面部２０Ａに対して垂直に設けてもよい。このように、回転部殻体２０内に板材４２を設けることにより、回転部殻体２０の剛性を向上することができる。 Each plate member 42 is connected to the back surface of the tip portion 20A of the rotating portion shell 20 where the drill bit 40 is attached, and is inclined in the circumferential direction of the rotating portion shell 20 toward the rear. It is provided to do. In the present embodiment, the plate member 42 is provided so as to incline in the circumferential direction of the rotary shell 20 toward the rear. However, the present invention is not limited to this, and the plate member 42 may be provided perpendicular to the tip surface portion 20A. Good. Thus, by providing the plate member 42 in the rotating part shell 20, the rigidity of the rotating part shell 20 can be improved.

閉鎖プレート４４は、回転部殻体２０の内筒体２０Ｃの後端と、第１の固定部殻体２２の内筒体２２Ｃの前端との間の隙間２０Ｄを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分（本実施形態では、最下部から周方向両側にそれぞれ約１２０°の部分）を閉鎖するように設けられている。 The closing plate 44 has a predetermined clearance 20D between the rear end of the inner cylinder 20C of the rotating part shell 20 and the front end of the inner cylinder 22C of the first fixed part shell 22 from the lowermost part in the circumferential direction. Are provided so as to close the portion up to the height (in this embodiment, portions of about 120 ° on both sides in the circumferential direction from the lowermost portion).

図２〜図４に示すように、推進機構１８は、前方の軸方向ジャッキ５２と、後方の軸方向ジャッキ５０と、前方の径方向ジャッキ５４と、後方の径方向ジャッキ５６と、補助用の推進ジャッキ５７とにより構成される。 As shown in FIGS. 2 to 4, the propulsion mechanism 18 includes a front axial jack 52, a rear axial jack 50, a front radial jack 54, a rear radial jack 56, and an auxiliary jack. And a propulsion jack 57.

前方の軸方向ジャッキ５２は、第１の固定部殻体２２から第２の固定部殻体２４にわたって、内筒体２２Ｃ、２４Ｃと外筒体２２Ｂ、２４Ｂとの間に収容されており、先端が第１の固定部殻体２２の支持部材に固定され、後端が第２の固定部殻体２４の支持部材に固定されている。 The front axial jack 52 is accommodated between the inner cylinders 22C and 24C and the outer cylinders 22B and 24B from the first fixed part shell 22 to the second fixed part shell 24, Is fixed to the support member of the first fixed part shell 22, and the rear end is fixed to the support member of the second fixed part shell 24.

後方の軸方向ジャッキ５２は、第２の固定部殻体２４から第３の固定部殻体２６にわたって、内筒体２４Ｃ、２６Ｃと外筒体２４Ｂ、２６Ｂとの間に収容されており、先端が第２の固定部殻体２４の支持部材に固定され、後端が第３の固定部殻体２６の支持部材に固定されている。 The rear axial jack 52 is accommodated between the inner cylinders 24C and 26C and the outer cylinders 24B and 26B from the second fixed part shell 24 to the third fixed part shell 26, Is fixed to the support member of the second fixed portion shell 24, and the rear end is fixed to the support member of the third fixed portion shell 26.

これら、前方の軸方向ジャッキ５２、及び、後方の軸方向ジャッキ５０は、他の部材と干渉しないように、周方向に適宜な間隔をあけて複数設置されている。 A plurality of the front axial jacks 52 and the rear axial jacks 50 are provided at appropriate intervals in the circumferential direction so as not to interfere with other members.

前方の径方向油圧ジャッキ５４は、第１の固定部殻体２２内に収容されている。第１の固定部殻体２２の外筒体２２Ｂは、前方の径方向油圧ジャッキ５４に対応した位置に開口が形成されており、前方の径方向油圧ジャッキ５４はこの開口から掘削装置１０の径方向外方に向かって突出するように伸縮可能である。 The front radial hydraulic jack 54 is accommodated in the first fixed shell 22. The outer cylinder 22B of the first fixed portion shell 22 has an opening formed at a position corresponding to the front radial hydraulic jack 54, and the front radial hydraulic jack 54 has a diameter of the excavator 10 through the opening. It can be expanded and contracted so as to protrude outward in the direction.

後方の径方向ジャッキ５６は、第３の固定部殻体２６内に収容されている。第３の固定部殻体２６の外筒体２６Ｂは、後方の径方向ジャッキ５６に対応した位置に開口が形成されており、後方の径方向ジャッキ５６はこの開口から掘削装置１０の径方向外方に向かって突出するように伸縮可能である。 The rear radial jack 56 is accommodated in the third fixed shell 26. The outer cylinder body 26B of the third fixed portion shell body 26 is formed with an opening at a position corresponding to the rear radial jack 56, and the rear radial jack 56 passes through the opening from the radial outer side of the excavator 10. It can be expanded and contracted so as to protrude toward the direction.

推進ジャッキ５７は、掘削装置１０の後端部下方に配置されており、掘削装置１０の後方に向かって伸縮可能である。
なお、これら前方の軸方向ジャッキ５２、後方の軸方向ジャッキ５０、前方の径方向ジャッキ５４、後方の径方向ジャッキ５６、及び、推進ジャッキ５７は、制御装置（図示せず）に接続されており、制御装置により油圧が供給される。
掘削装置１０の内側空間の後部には、架台７０が水平に保持されている。 The propulsion jack 57 is disposed below the rear end portion of the excavator 10 and can extend and contract toward the rear of the excavator 10.
The front axial jack 52, the rear axial jack 50, the front radial jack 54, the rear radial jack 56, and the propulsion jack 57 are connected to a control device (not shown). The hydraulic pressure is supplied by the control device.
A gantry 70 is held horizontally at the rear of the inner space of the excavator 10.

また、図２及び図３に示すように、掘削システム１は、掘削土搬出機構１６として、掘削土受板１００と、ふるい機構１０２と、ホッパ１０４と、岩破砕機１０６と、コンベア群８０と、を備える。 As shown in FIGS. 2 and 3, the excavation system 1 includes an excavated soil receiving plate 100, a sieving mechanism 102, a hopper 104, a rock crusher 106, and a conveyor group 80 as the excavated soil carry-out mechanism 16. .

掘削土受板１００は、回転部殻体２０の内側から後方に向かって水平に延びる板材である。掘削土受板１００は、回転部殻体２０の内筒体２０Ｃの内面の下端と等しい高さに設けられており、回転部殻体２０及び第１の固定部殻体２２の内筒体２０Ｃ、２２Ｃとの間に隙間が生じないような幅を有している。 The excavated soil receiving plate 100 is a plate material that extends horizontally from the inner side of the rotating portion shell 20 toward the rear. The excavated earth receiving plate 100 is provided at a height equal to the lower end of the inner surface of the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20, and the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20 and the first fixed part shell 22 is provided. , 22C so that no gap is generated between them.

ふるい機構１０２は、掘削土受板１００の後端から連続して後方に向かって水平に延びている。ふるい機構１０２は、所定の間隔で格子状あるいは平行に鋼板が配置されてなり、所定の大きさ（例えば、２５ｃｍ程度以下）の岩石及び土砂は下方に落下し、それ以上の大きさの岩石は落下させないような部材である。ふるい機構１０２の前端は掘削土受板１００の後端に連続して水平方向に延びている。なお、掘削土受板１００及びふるい機構１０２は、架台７０よりも低い高さ位置に設けられている。 The sieving mechanism 102 extends horizontally rearward from the rear end of the excavated soil receiving plate 100. The sieving mechanism 102 is made of steel plates arranged in a lattice or parallel at predetermined intervals. Rocks and earth and sand of a predetermined size (for example, about 25 cm or less) fall downward, and rocks of a larger size are It is a member that does not fall. The front end of the sieving mechanism 102 extends in the horizontal direction continuously to the rear end of the excavated soil receiving plate 100. The excavated earth receiving plate 100 and the sieving mechanism 102 are provided at a lower height than the gantry 70.

コンベア群８０の先端のコンベア８１は、その先端がふるい機構１０２の下方に位置し、後方に向かって延びている。なお、第１の固定部殻体２２、第２の固定部殻体２４、及び第３の固定部殻体２６の内筒体２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃの下方は所定の幅にわたって切りかかれており、この切りかかれた部分にコンベア８１は配置されている。コンベア８１は後方に向かって延び、掘削装置１０の後部では斜め上方に向かって傾斜しており、後端が後方のコンベア８１の上方に位置している。なお、本発明における掘削装置の内側空間とは、内筒体２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃの内側のみならず。このように、内筒体２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃが切りかかれて装置中心に向かって開口している空間も含む。 The front end of the conveyor 81 at the front end of the conveyor group 80 is positioned below the sieving mechanism 102 and extends rearward. The lower part of the inner cylinders 22C, 24C, and 26C of the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 is cut over a predetermined width, A conveyor 81 is disposed in the cut portion. The conveyor 81 extends rearward, is inclined obliquely upward at the rear portion of the excavator 10, and the rear end is located above the rear conveyor 81. The inner space of the excavator in the present invention is not limited to the inner side of the inner cylinders 22C, 24C, and 26C. As described above, the space includes the space in which the inner cylindrical bodies 22C, 24C, and 26C are cut and open toward the center of the apparatus.

ホッパ１０４は、ふるい機構１０２の直下、かつ、コンベア８１の上方に位置しており、下方に向かって断面積が狭まるような形状を有する。ふるい機構１０２を通過して落下した掘削土は、ホッパ１０４によりコンベア８１上に落下するように案内される。 The hopper 104 is located directly below the sieving mechanism 102 and above the conveyor 81, and has a shape such that the cross-sectional area narrows downward. The excavated soil that has fallen through the sieving mechanism 102 is guided by the hopper 104 so as to fall on the conveyor 81.

破砕機１０６は、スクリュー形状の破砕ビットを有する２軸形式の破砕機である。このような破砕機としては、例えば、ＭＭＤ社製のサイザー等を用いることができる。破砕機１０６は前部上端がふるい機構１０２の後端に接続され、後端が架台７０の下方に位置するように、コンベア８１の直上に配置されている。また、破砕機１０６は前方に比べて後方が高い位置に位置するように、例えば、１０度程度、傾斜して設けられている。 The crusher 106 is a two-shaft type crusher having a screw-shaped crushing bit. As such a crusher, for example, a sizer manufactured by MMD can be used. The crusher 106 is arranged directly above the conveyor 81 so that the upper end of the front part is connected to the rear end of the sieving mechanism 102 and the rear end is located below the gantry 70. Further, the crusher 106 is provided with an inclination of, for example, about 10 degrees so that the rear side is positioned higher than the front side.

以下、本実施形態のトンネル掘削システムによりトンネルを構築する方法を説明する。
本実施形態では、先行して、掘削装置１０により円環断面状に地盤７２を掘削し、後から、残された中心部の地盤７２をブレーカ６２によって掘削することにより円形断面のトンネルを構築する。 Hereinafter, a method for constructing a tunnel by the tunnel excavation system of this embodiment will be described.
In the present embodiment, the ground 72 is excavated in an annular cross-section by the excavator 10 in advance, and a tunnel having a circular cross section is constructed by excavating the remaining ground 72 in the center by the breaker 62 later. .

以下、掘削装置１０により円環断面状に地盤７２を掘削する方法を説明する。 Hereinafter, a method for excavating the ground 72 in an annular cross section by the excavator 10 will be described.

まず、推進機構１８により、掘削装置１０を推進させる方法について説明する。なお、この推進作業は、回転部殻体２０を固定部殻体２２、２４、２６に対して回転させるとともに、掘削土搬出機構１６により掘削土を排出させながら行う。 First, a method for propelling the excavator 10 by the propulsion mechanism 18 will be described. The propulsion operation is performed while rotating the rotating part shell 20 with respect to the fixed part shells 22, 24, and 26 and discharging the excavated soil by the excavated soil carrying-out mechanism 16.

掘削装置１０を推進させるためには、まず、後方の径方向ジャッキ５６を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、後方の径方向ジャッキ５６により周囲の地盤に反力をとった状態で、後方の軸方向ジャッキ５０を伸長させる。これにより、第３の固定部殻体２６に対して、回転部殻体２０、第１の固定部殻体２２、及び第２の固定部殻体２４が前方に押し出される。この際、回転部殻体２０が回転することにより、ローラービット３８及び削孔ビット４０により地盤が円環状に掘削される。 In order to propel the excavator 10, first, the rear radial jack 56 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the rear axial jack 50 is extended in a state where a reaction force is applied to the surrounding ground by the rear radial jack 56. Thereby, the rotating part shell 20, the first fixed part shell 22, and the second fixed part shell 24 are pushed forward with respect to the third fixed part shell 26. At this time, the rotating part shell 20 is rotated, so that the ground is excavated in an annular shape by the roller bit 38 and the drill bit 40.

なお、この際、前方の軸方向ジャッキ５２のそれぞれを異なる長さ伸長させることにより、掘削装置１０の掘削進行方向を調整することができる。すなわち、例えば、装置上方に位置する前方の軸方向ジャッキ５２の伸長長さに比べて、装置下方に位置する前方の軸方向ジャッキ５２の伸長長さを長くすることにより、回転部殻体２０及び第１の固定部殻体２２を、第２の固定部殻体２４に対して斜め上方に向けることができる。 At this time, the direction of excavation of the excavator 10 can be adjusted by extending each of the front axial jacks 52 to a different length. That is, for example, by increasing the extension length of the front axial jack 52 positioned below the apparatus, compared to the extension length of the front axial jack 52 positioned above the apparatus, The first fixed part shell 22 can be directed obliquely upward with respect to the second fixed part shell 24.

次に、前方の径方向ジャッキ５４を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、前方の径方向ジャッキ５４により周囲の地盤に反力をとった状態で、後方の軸方向ジャッキ５０を収縮させる。これにより、第１の固定部殻体２２に対して、第３の固定部殻体２６が引き寄せられる。上記の工程を繰り返すことにより、掘削装置１０を前進させることができる。 Next, the front radial jack 54 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the rear axial jack 50 is contracted while the reaction force is applied to the surrounding ground by the front radial jack 54. As a result, the third fixed portion shell 26 is drawn toward the first fixed portion shell 22. The excavator 10 can be advanced by repeating the above steps.

なお、上記の方法に限らず、推進ジャッキ５７を用いて掘削装置１０を前進させることも可能である。すなわち、まず、前方及び後方の径方向ジャッキ５４、５６を退行させる。この状態で、推進ジャッキ５７をすでに掘削が完了したトンネル内に取り付けられている内型枠等に反力を取って、伸長させる。これにより、掘削装置１０が前進する。そして、前方及び後方の径方向ジャッキ５４、５６の少なくとも一方を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する。そして、推進ジャッキ５７を退行させ、推進ジャッキ５７の後方位置において新たな内型枠の取付を行う。
上記の工程を繰り返すことによっても、掘削装置１０を推進させることができる。 In addition, not only said method but the drilling apparatus 10 can also be advanced using the propulsion jack 57. FIG. That is, first, the front and rear radial jacks 54 and 56 are retracted. In this state, the propulsion jack 57 is extended by applying a reaction force to an inner formwork or the like attached in a tunnel that has already been excavated. Thereby, excavation apparatus 10 advances. Then, at least one of the front and rear radial jacks 54, 56 is extended radially outward to press the surrounding ground. Then, the propulsion jack 57 is retracted, and a new inner mold is attached at a position behind the propulsion jack 57.
The excavator 10 can also be propelled by repeating the above steps.

上記の推進作業とともに、回転部殻体２０を回転させて地盤を掘削し、掘削することで生じた掘削土を装置後方へと送る。 Along with the above propulsion work, the rotary shell 20 is rotated to excavate the ground, and excavated soil generated by excavation is sent to the rear of the apparatus.

すなわち、推進機構１８により回転部殻体２０のカッタ部３０を地盤に押し付けた状態で、掘削機構１４のモータ３４を回転させる。モータ３４の回転力は減速機３２に伝達されてトルクが増幅され、ピニオン３７及びピンラック３５を介して回転部殻体２０を回転させる。回転部殻体２０が回転すると、まず、地盤がカッタ部３０のローラービット３８により断面鋸形状に掘削され、さらに、削孔ビット４０により表面の凹凸が削りとられる。これにより円環状に地盤を掘削することができる。 That is, the motor 34 of the excavation mechanism 14 is rotated in a state where the cutter mechanism 30 of the rotating shell 20 is pressed against the ground by the propulsion mechanism 18. The rotational force of the motor 34 is transmitted to the speed reducer 32, the torque is amplified, and the rotating part shell 20 is rotated via the pinion 37 and the pin rack 35. When the rotating part shell 20 rotates, first, the ground is excavated in a sawtooth shape by the roller bit 38 of the cutter part 30, and the surface irregularities are scraped by the drill bit 40. Thereby, the ground can be excavated in an annular shape.

カッタ部３０により地盤を掘削することで生じた掘削土は、ジェットノズルから噴射される水と攪拌されて、流動性が向上される。そして、掘削土は、回転部殻体２０の先端面部２０Ａに形成された開口３６から回転部殻体２０内の室２０Ｆに収容される。そして、室２０Ｆ内に収容された掘削土は、隙間２０Ｄから掘削装置１０の内側空間（すなわち、内筒体２２Ｃの内側）へ排出される。 The excavated soil produced by excavating the ground with the cutter unit 30 is agitated with the water sprayed from the jet nozzle, and the fluidity is improved. Then, the excavated soil is accommodated in the chamber 20F in the rotating part shell 20 through the opening 36 formed in the distal end surface part 20A of the rotating part shell 20. Then, the excavated soil accommodated in the chamber 20F is discharged from the gap 20D to the inner space of the excavator 10 (that is, the inner side of the inner cylinder 22C).

この際、閉鎖プレート４４により、回転部殻体２０の内筒体２０Ｃの後端と、第１の固定部殻体２２の内筒体２２Ｃの前端との間の隙間２０Ｄを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分が閉鎖されているため、所定の高さまで回転した室２０Ｆ内の掘削土が内筒体の内側空間へ排出される。これにより、装置内側に運ばれた掘削土が、下方にたまってしまい、回転部殻体２０の内筒体２０Ｃの後端と、第１の固定部殻体２２の内筒体２２Ｃの前端との間の隙間２０Ｄを閉塞することを防止できる。 At this time, the closing plate 44 causes the gap 20D between the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell 20 and the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell 22 to be maximized in the circumferential direction. Since the portion from the lower part to the predetermined height is closed, the excavated soil in the chamber 20F rotated to the predetermined height is discharged into the inner space of the inner cylinder. As a result, the excavated soil carried to the inside of the apparatus accumulates downward, and the rear end of the inner cylinder 20C of the rotating part shell 20 and the front end of the inner cylinder 22C of the first fixed part shell 22 It is possible to prevent the gap 20D between them from being closed.

また、上記の掘削装置１０により地盤を円環状に掘削する作業と並行して、掘削装置１０により円環状に掘削された部分の内側の地盤７２をブレーカ６２により掘削する。 In parallel with the work of excavating the ground in an annular shape by the excavator 10, the ground 72 inside the portion excavated in an annular shape by the excavator 10 is excavated by the breaker 62.

次に、このように地盤を掘削することにより生じた掘削土をズリ出し区域まで搬送する方法を説明する。図９は、掘削土を搬送する方法を説明するための概略図である。 Next, a method for conveying the excavated soil generated by excavating the ground to the slipping area will be described. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a method of transporting excavated soil.

上述の通り、カッタ部３０により円環状に地盤が掘削されると、掘削により生じた岩石等を含む掘削土１１０は、回転部殻体２０内に収容され、隙間２０Ｄの閉鎖プレートにより閉鎖されていない部分から落下して、掘削装置１０の内側空間へ排出される。 As described above, when the ground is excavated in an annular shape by the cutter unit 30, the excavated soil 110 including rocks and the like generated by the excavation is accommodated in the rotating unit shell 20, and is closed by the closing plate of the gap 20D. It falls from a portion that is not present and is discharged into the inner space of the excavator 10.

上述の通り、ローラービット３８が通過する軌跡が、半径方向に略等間隔（例えば、８ｃｍ程度）な同心円であるため、このように回転部殻体２０から排出された掘削土１１０の大きさは８ｃｍ程度である。そして、回転部殻体２０から排出された掘削土１１０は掘削土受板１００上に堆積し、掘削が進行するとふるい機構１０２へと送られる。 As described above, since the trajectory through which the roller bit 38 passes is a concentric circle having substantially equal intervals (for example, about 8 cm) in the radial direction, the size of the excavated soil 110 thus discharged from the rotating portion shell 20 is as follows. It is about 8 cm. And the excavated soil 110 discharged | emitted from the rotation part shell 20 accumulates on the excavated soil receiving plate 100, and when excavation advances, it is sent to the sieving mechanism 102.

ふるい機構１０２へと送られた掘削土１１０の大部分は小径であるため、掘削土１１０の大部分はふるい機構１０２を通って落下し、さらにホッパ１０４により案内されてコンベア８１上に落下する。 Since most of the excavated soil 110 sent to the sieving mechanism 102 has a small diameter, most of the excavated soil 110 falls through the sieving mechanism 102 and is further guided by the hopper 104 and falls on the conveyor 81.

このように、回転部殻体２０から排出された掘削土１１０の大部分はふるい機構１０２を通り、コンベア８１上に落下し、コンベア群８０によりズリ出し工区域まで送られる。 In this way, most of the excavated soil 110 discharged from the rotary shell 20 passes through the sieving mechanism 102 and falls onto the conveyor 81 and is sent by the conveyor group 80 to the slipping area.

また、カッタ部３０により円環状に地盤が掘削されて残った円柱状の地盤１２０は、ブレーカ６２により破砕される。なお、このようにブレーカ６２により地盤１２０を破砕することにより生じた掘削土は１ｍ程度の径の岩石等を含む。そして、ブレーカ６２により地盤１２０を破砕することにより生じた掘削土は、破砕機１０６へと送られ、２５ｃｍ以下の径まで細かく破砕される。このようにして破砕機１０６により破砕された掘削土は、コンベア８１上に落下し、ふるい機構１０２を通りコンベア８１に落下した掘削土とともに後方へと送られる。なお、この際、ブレーカ６２により地盤１２０を破砕することにより生じた掘削土がふるい機構１０２を通してコンベア８１上に落下してもよい。 Further, the cylindrical ground 120 left after the ground is excavated in an annular shape by the cutter unit 30 is crushed by the breaker 62. In addition, the excavated soil generated by crushing the ground 120 with the breaker 62 in this way includes rocks having a diameter of about 1 m. Then, the excavated soil generated by crushing the ground 120 with the breaker 62 is sent to the crusher 106 and finely crushed to a diameter of 25 cm or less. The excavated soil crushed by the crusher 106 in this way falls onto the conveyor 81 and passes through the sieving mechanism 102 and is sent to the rear together with the excavated soil dropped onto the conveyor 81. At this time, excavated soil generated by crushing the ground 120 with the breaker 62 may fall onto the conveyor 81 through the sieving mechanism 102.

さらに、掘削が進行して掘削装置１０が前進すると、円柱状に残った地盤１２０の端部（後端）が破砕機１０６まで到達する。上述の通り、破砕機１６４は前端が回転部殻体２０の内筒体２０Ｃと同程度の高さであり、前方に比べて後方が高い位置に位置するように傾斜して設けられているため、円柱状の地盤１２０の端部（後端）が破砕機１０６まで到達すると、破砕機１０６により円柱状の地盤１２０の下端部が破砕され、破砕された掘削土はコンベア８１に落下する。 Furthermore, when excavation progresses and the excavator 10 moves forward, the end (rear end) of the ground 120 remaining in the columnar shape reaches the crusher 106. As described above, the crusher 164 has a front end that is approximately the same height as the inner cylinder 20C of the rotating shell 20 and is inclined so that the rear is positioned higher than the front. When the end (rear end) of the columnar ground 120 reaches the crusher 106, the lower end of the columnar ground 120 is crushed by the crusher 106, and the crushed excavated soil falls onto the conveyor 81.

なお、回転部殻体２０から排出された掘削土１１０に大きな岩石等が含まれていた場合には、円柱状の地盤１２０を破砕して生じた掘削土とともに破砕機１６４へと送り込めばよい。
このようにしてコンベア８１上に落下した掘削土は、コンベア群８０によりズリだし区域９まで運ばれ、ダンプカー等によりトンネル外へ排出される。 If the excavated soil 110 discharged from the rotary shell 20 contains large rocks or the like, the excavated soil generated by crushing the columnar ground 120 may be fed into the crusher 164. .
The excavated soil that has fallen on the conveyor 81 in this manner is conveyed to the slipping area 9 by the conveyor group 80 and discharged out of the tunnel by a dump truck or the like.

また、上記の掘削装置１０による掘削工程と並行して、一次覆工区域６において、内型枠７４と、掘削装置１０により形成されたトンネル表面との間の空間にコンクリートを打設する。なお、内型枠７４としてはテレスコピット型のものを用いるとよい。 In parallel with the excavation process by the excavator 10, concrete is placed in the space between the inner mold 74 and the tunnel surface formed by the excavator 10 in the primary lining area 6. The inner mold 74 may be a telescopic pit type.

そして、一次覆工区域６の後方において、打設されたコンクリートが硬化した位置の内型枠７４を取り外し、この取り外した内型枠７４を、上記のように、掘削装置１０が進行した際に、推進ジャッキ５７と最先端の内型枠７４との間に取り付ける。
以上の工程を繰り返すことにより、トンネル表面にコンクリートを打設することができる。 Then, after the primary lining area 6, the inner mold 74 at the position where the placed concrete is hardened is removed, and the removed inner mold 74 is removed when the excavator 10 is advanced as described above. Attach between the propulsion jack 57 and the most advanced inner mold 74.
By repeating the above steps, concrete can be placed on the tunnel surface.

また、上記の工程と並行して、インバート工区域８において、トンネル内にインバート９０を設置する。
上記説明した工程を行うことにより、トンネルを構築することができる。 In parallel with the above process, the invert 90 is installed in the tunnel in the invert work area 8.
A tunnel can be constructed by performing the above-described steps.

本掘削システム１によりトンネルを掘削する場合には、ブレーカ６２により岩石を破砕し、後方へと搬送する工程の進行速度が、トンネル掘削の進行速度を決定することとなる。従来技術に記載した方法では、掘削装置により掘削された掘削土と、掘削用重機により掘削された掘削土とが混ざった状態で、掘削土を破砕機により破砕していたため、硬い地盤の場合に特に掘削スピードが低下していた。これに対して、本実施形態では、カッタ部３０により掘削された掘削土は、破砕機１０６を通すことなく、ふるい機構１０２を通してコンベア８１に落下させている。このため、破砕機１０６を通過させる掘削土の量が減り、トンネル掘削のスピードが低下することを防止できる。 When a tunnel is excavated by the excavation system 1, the progress speed of the process of crushing rocks by the breaker 62 and transporting it backward determines the progress speed of the tunnel excavation. In the method described in the prior art, since the excavated soil excavated by the excavator and the excavated soil excavated by the heavy excavator are mixed, the excavated soil is crushed by the crusher. The drilling speed was particularly slow. On the other hand, in this embodiment, the excavated soil excavated by the cutter unit 30 is dropped on the conveyor 81 through the sieve mechanism 102 without passing through the crusher 106. For this reason, it is possible to prevent the amount of excavated soil passing through the crusher 106 from decreasing and the speed of tunnel excavation from decreasing.

さらに、従来技術に記載した方法では、カッタ部３０により掘削された掘削土を破砕機まで送り込む必要があるため、円柱状に残った地盤を破砕するためのブレーカに加えて、掘削土を破砕機に送り込むためのバックホーを設けていたが、本実施形態では、カッタ部３０により掘削された掘削土を破砕機まで送り込む必要がないため、バックホーを設ける必要がない。このため、広い作業空間を確保することができ、また、コストを低減することができる。 Furthermore, in the method described in the prior art, since the excavated soil excavated by the cutter unit 30 needs to be sent to the crusher, in addition to the breaker for crushing the ground remaining in the columnar shape, the excavated soil is crusher However, in the present embodiment, it is not necessary to send the excavated soil excavated by the cutter unit 30 to the crusher, so there is no need to provide a backhoe. For this reason, a wide working space can be secured and the cost can be reduced.

また、本実施形態では、破砕機１０６の前方にふるい機構１０２が設けられているため、回転部殻体２０の隙間２０Ｄから排出された掘削土は、まずふるい機構１０２に到達する。このため、回転部殻体２０の隙間２０Ｄから排出された掘削土の大部分を確実にふるい機構１０２に送りこむことができる。 In this embodiment, since the sieving mechanism 102 is provided in front of the crusher 106, the excavated soil discharged from the gap 20 D of the rotating portion shell 20 first reaches the sieving mechanism 102. For this reason, most of the excavated soil discharged from the gap 20 D of the rotating portion shell 20 can be reliably sent to the sieving mechanism 102.

また、本実施形態では、破砕機１０６は前方に比べて後方が高い位置に位置するように傾斜して設けられているため、円柱状の地盤１２０が破砕機１０６まで到達すると、円柱状の地盤１２０の下端部が破砕機１０６により破砕される。これにより、円柱状の地盤１２０の掘削及び破砕時間を低減することができる。 Moreover, in this embodiment, since the crusher 106 is inclined and provided so that the back is located higher than the front, when the columnar ground 120 reaches the crusher 106, the columnar ground The lower end portion of 120 is crushed by the crusher 106. Thereby, excavation and crushing time of the column-shaped ground 120 can be reduced.

なお、本実施形態では、掘削装置の内側に配置する掘削装置として、ブレーカを用いているが、地盤を掘削可能な重機であれば、これに限られない。 In the present embodiment, the breaker is used as the excavator disposed inside the excavator, but the present invention is not limited to this as long as it is a heavy machine capable of excavating the ground.

１トンネル掘削システム
４トンネル掘削区域
６一次覆工区域
８インバート工区域
９ズリ出し工区域
１０掘削装置
１２殻体
１４掘削機構
１６掘削土搬出機構
１８推進機構
２０回転部殻体
２０Ａ先端面部
２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂ外筒体
２０Ｃ、２２Ｃ、２４Ｃ、２６Ｃ内筒体
２０Ｄ隙間
２０Ｅ空間
２０Ｆ室
２２第１の固定部殻体
２４第２の固定部殻体
２６第３の固定部殻体
３０カッタ部
３２減速機
３３リング
３４モータ
３５ピンラック
３６開口
３８ローラービット
４０削孔ビット
４２板材
４４閉鎖プレート
５０後方の軸方向ジャッキ
５２前方の軸方向ジャッキ
５４前方の径方向ジャッキ
５６後方の径方向ジャッキ
５７推進ジャッキ
６２ブレーカ
７０架台
８０コンベア群
８２コンベア
９０インバート
１００掘削土受板
１０２ふるい機構
１０４ホッパ
１０６破砕機
１１０掘削土
１２０地盤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel excavation system 4 Tunnel excavation area 6 Primary lining area 8 Invert work area 9 Sludge work area 10 Excavator 12 Shell body 14 Excavation mechanism 16 Excavation soil carrying-out mechanism 18 Propulsion mechanism 20 Rotating part shell 20A Tip surface part 20B, 22B , 24B, 26B Outer cylinder 20C, 22C, 24C, 26C Inner cylinder 20D Gap 20E Space 20F Chamber 22 First fixed part shell 24 Second fixed part shell 26 Third fixed part shell 30 Cutter part 32 Reduction gear 33 Ring 34 Motor 35 Pin rack 36 Opening 38 Roller bit 40 Drilling bit 42 Plate material 44 Closing plate 50 Rear axial jack 52 Front axial jack 54 Front radial jack 56 Rear radial jack 57 Propulsion jack 62 Breaker 70 Base 80 Conveyor Group 82 Conveyor 90 Invert 100 Digging Sat receiving plate 102 sieve mechanism 104 hopper 106 crusher 110 excavated soil 120 Soil

Claims

A tunnel excavation system for excavating a tunnel in the ground,
A cylindrical excavator for excavating the ground in an annular cross section;
A heavy excavator for excavating the ground of an inner portion of a portion that is disposed in an inner space of the cylindrical excavator and is excavated in an annular cross-section by the excavator;
Excavation soil unloading means for unloading the excavation soil generated by excavating the ground by the excavator and the excavator heavy machine,
The drilling rig is
A cylindrical shell including a cylindrical rotating shell provided at the tip of the excavation direction, and a cylindrical fixed shell connected to the rear of the rotating shell;
A digging mechanism including a cutter part formed on a tip surface of the rotating part shell, and a rotating mechanism for rotating the rotating part shell relative to the fixed part shell;
A propulsion mechanism for propelling the rotating part shell in the direction of excavation,
An opening is formed in the front end surface of the rotating part shell, an accommodation space is formed in the rotating part shell, and excavated soil excavated by the excavating mechanism is accommodated in the accommodation space through the opening.
On the inner side surface of the excavator, a gap is formed that communicates the accommodation space and the inner space of the excavator, and the excavated soil accommodated in the accommodation space passes into the inner space of the excavator through the gap. Discharged,
The excavated soil carry-out means is provided in an inner space of the excavator, and conveys excavated soil extending rearward to the rear, a crusher provided above the conveyor, and above the conveyor Provided with a sieve mechanism,
At least a part of excavated soil generated by excavating the ground with the excavator falls through the sieving mechanism onto the conveyor, and at least excavated soil generated by excavating the ground with the excavator heavy machine. A tunnel excavation system, wherein a part is sent to the crusher, crushed by the crusher, and dropped onto the conveyor.

The tunnel excavation system according to claim 1, wherein the sieving mechanism is provided in front of the crusher.

3. The tunnel excavation system according to claim 1, wherein the crusher is provided so as to be inclined such that the rear side is positioned higher than the front side. 4.