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JPH02266093A - shield tunneling machine - Google Patents

shield tunneling machine

Info

Publication number
JPH02266093A
JPH02266093A JP8473489A JP8473489A JPH02266093A JP H02266093 A JPH02266093 A JP H02266093A JP 8473489 A JP8473489 A JP 8473489A JP 8473489 A JP8473489 A JP 8473489A JP H02266093 A JPH02266093 A JP H02266093A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutter
diameter
shield
center
excavation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8473489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Suzuki
智 鈴木
Takeo Iida
飯田 猛雄
Hitoshi Takahashi
均 高橋
Hidetsugu Yamazaki
山崎 英嗣
Manabu Nakano
仲野 学
Miyoshi Tokunaga
徳永 観世史
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.)
NIPPON TSUSHIN KENSETSU KK
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
NIPPON TSUSHIN KENSETSU KK
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON TSUSHIN KENSETSU KK, Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical NIPPON TSUSHIN KENSETSU KK
Priority to JP8473489A priority Critical patent/JPH02266093A/en
Publication of JPH02266093A publication Critical patent/JPH02266093A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は密閉形機械式シールド掘進機に係り、特に大口
径シールド掘進機および異形断面掘削用シールド掘進機
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a closed mechanical shield excavator, and particularly to a large-diameter shield excavator and a shield excavator for irregular cross-section excavation.

(従来の技術] 従来、一般のシールド工事に用いられる密閉形機械式シ
ールド掘進機では、シールド前面にトンネル径と同じ掘
削外径を持つ一体形の回転カッタを装備し、これを機内
に設けた1組の駆動装置で駆動していた。第5図、第6
図に示したものはその代表的な例で、第5図には、円形
の回転カッタ50をセンタシャフト51で支持し、機内
中央部に配置したカッタ駆動装置52により駆動する例
を示し、第6図には、へケッI・状の回転カッタ60の
周辺部を大口径ベアリング61で支持し、機内周辺部に
配置したカッタ駆動装置62により駆動する例を示す。
(Conventional technology) Conventionally, closed mechanical shield excavators used for general shield construction are equipped with an integrated rotary cutter on the front of the shield that has the same excavation outer diameter as the tunnel diameter, and this is installed inside the machine. It was driven by one set of drive devices. Figures 5 and 6
The one shown in the figure is a typical example. FIG. FIG. 6 shows an example in which the periphery of an I-shaped rotary cutter 60 is supported by a large-diameter bearing 61 and driven by a cutter drive device 62 disposed around the inside of the machine.

また、第7図、第8図は、上下水道や電力通信ケーブル
埋設用のトンネルの掘進途中において、新たに立坑を構
築することな(トンネル径を変え、それまでより縮小し
た断面のトンネルを連続して築造することを意図した異
径断面掘削用シールド掘進機の概要を示したものである
が、本例においても、第7図に示すよ・うに大径シール
ド70の前面にセンタシャフト71で支持した一体形の
回転カッタ72を装備し、これを機内中央部に配置した
カッタ駆動装置73により駆動して大径掘進を行い、予
定区間の大径掘進完了後、第8図に示すようにカッタス
ポーク74を切断してカッタ掘削外径を小径掘進用に縮
小し、カッタ駆動装置73は大径掘進時と同じものを用
い、あらかじめ大径シールド70内に設けた小径シール
ド用フード部75とバルクヘッド76にスキンプレート
77を接続して組立てた小径シールド78を大径シール
ド70の内部から再発進させるようにしている。なお、
この異径断面掘削用シールド掘進機に関連する公知技術
としては、例えば特開昭59−48595号公報に記載
されたものがある。
In addition, Figures 7 and 8 show that during excavation of tunnels for burying water supply, sewage and power communication cables, it is not necessary to construct a new vertical shaft (by changing the tunnel diameter and continuously constructing a tunnel with a smaller cross section than before). This figure shows an outline of a shield excavator for excavation with a different diameter cross section, which is intended to be constructed with a large diameter shield 70. In this example as well, a center shaft 71 is installed in front of a large diameter shield 70, as shown in FIG. Equipped with a supported integral rotary cutter 72, this is driven by a cutter drive device 73 located in the center of the machine to perform large-diameter excavation.After the large-diameter excavation of the planned section is completed, as shown in Fig. 8. The cutter spoke 74 is cut to reduce the outer diameter of the cutter excavation for small diameter excavation, the cutter drive device 73 is the same as for large diameter excavation, and the small diameter shield hood part 75 provided in advance in the large diameter shield 70 is used. The small diameter shield 78 assembled by connecting the skin plate 77 to the bulkhead 76 is relaunched from inside the large diameter shield 70.
A known technique related to this shield excavator for excavating different diameter cross sections is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-48595.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

」−述した従来のシールド掘進機には次に述べるような
問題点があった。
The conventional shield tunneling machine mentioned above had the following problems.

(1)カッタ支持方式として第5図に示すセンタシャフ
ト支持方式を用いたものは、カッタの全トルク負荷がセ
ンタシャツI・に集中し、また駆動装置のギヤ比を大き
くとれないことなどから、装備駆動トルクに限界があり
、大口径シールドへの適用が困難である。
(1) When using the center shaft support method shown in Fig. 5 as the cutter support method, the entire torque load of the cutter is concentrated on the center shaft I, and the gear ratio of the drive device cannot be set large. There is a limit to the equipment drive torque, making it difficult to apply to large diameter shields.

(2)カッタ支持方式として第6図に示す周辺支持方式
を用いたものは、カッタトルク負荷を分散できるととも
に、駆動装置のギヤ比を大きくとれるため、センタシャ
ツI・支持方式に比べ装備駆動トルクを大きくとる点で
は有利であるが、カッタがパケット状であるため、泥土
加圧式シールド掘進機に適用した場合、カッタチャンバ
内の土砂が共まわりして、土砂を泥土化するだめの撹拌
、練り混ぜが十分にできない。
(2) The cutter support method using the peripheral support method shown in Figure 6 can disperse the cutter torque load and increase the gear ratio of the drive device, so the equipment drive torque is higher than that of the center shirt I support method. However, since the cutter is in the form of a packet, if it is applied to a pressurized mud shield excavator, the earth and sand in the cutter chamber will rotate together, resulting in the stirring and kneading of the earth and sand into mud. Cannot mix properly.

(3)大口径の泥土加圧式シールド掘進機では、カッタ
週辺部での切削抵抗の増加やカッタビットの摩耗を抑え
るためにカッタ回転数が制限されることから、カッタチ
ャンバ中心近傍での土砂の撹拌が不十分となる傾向があ
り、撹拌効果をあげるため、カッタチャンバ中心部に別
の撹拌装置を設けることが必要となる (4)一体形のカッタでは、大断面の互層掘削を行う場
合、硬質土層に対して部分的にカッタ回転速度を速くす
るなどの対応ができず、またシールドが大口径になるほ
ど、カッタ切削トルクによるローリングが生じやすくな
る。
(3) In large-diameter mud pressurized shield excavators, the cutter rotation speed is limited in order to suppress the increase in cutting resistance at the cutter edge and the wear of the cutter bit. (4) With an integrated cutter, when excavating alternating layers with a large cross section, it is necessary to install a separate stirring device in the center of the cutter chamber to improve the stirring effect. , it is not possible to partially increase the cutter rotational speed for hard soil layers, and the larger the diameter of the shield, the more likely it is that rolling will occur due to cutter cutting torque.

(5)異径断面掘削用シールド掘進機では、カッタの全
駆動トルクを機内中央部に配置した駆動装置からとって
いるため、装備駆動トルクに限界があるばかりでなく駆
動部の占有スペースが大きくなり、排土用スクリューコ
ンベアなどの機内配置がむつかしくなる。特に小径シー
ルドに改造後は、カッタ駆動装置が大径掘進用の装備駆
動トルク分まで含む余分なスペースをとるため、機内の
余裕スペースがなく、使いづらい機械となる。
(5) In a shield excavator for excavating different diameter cross sections, all of the drive torque of the cutter is obtained from the drive device located in the center of the machine, so not only is there a limit to the equipment drive torque, but the drive unit occupies a large space. This makes it difficult to arrange the screw conveyor for soil removal inside the machine. Especially after modification to a small-diameter shield, the cutter drive device takes up extra space, including the equipment drive torque for large-diameter excavation, so there is no extra space inside the machine, making the machine difficult to use.

(6)また、小径シールドに改造する際、カッタの掘削
外径を縮小するため作業員が切羽に出てカッタ切断作業
を行う必要があり、安全上好ましくない。
(6) Furthermore, when converting to a small-diameter shield, it is necessary for a worker to go out to the cutting face and cut the cutter in order to reduce the outer diameter of the cutter, which is not desirable from a safety standpoint.

本発明の目的は、大口径シールド掘進機における上記(
1)〜(4)の問題点を解決することにある。他の目的
は、異径断面掘削用シールド掘進機における上記(5)
、 (6)の問題点を解決することにある。
The object of the present invention is to provide the above-mentioned (
The objective is to solve problems 1) to (4). Another purpose is the above (5) in a shield excavator for excavation with different diameter cross sections.
, The purpose is to solve the problem of (6).

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

」−記目的を達成するために本発明は、密閉形機械式シ
ールド掘進機において、シールド前面の回転カッタを円
形の中心側カッタとリング形の外周形カッタとに分割し
、その各カッタを独立した駆動装置により別駆動するよ
うにしたことを特徴とする。
- In order to achieve the above object, the present invention, in a closed mechanical shield excavator, divides the rotary cutter on the front of the shield into a circular central cutter and a ring-shaped peripheral cutter, and each cutter is independently operated. It is characterized in that it is separately driven by a drive device.

ここで、中心側と外周側の各カッタは同期回転させるこ
ともできるし、互いに異なる回転数(逆転も含む)で回
転させることもできる。カッタチャンバ内の土砂の撹拌
効果をあげるためには、各カッタを互いに異なる回転数
で回転させることができるようにし、かつ中心側カッタ
から外周側カッタチャンバ内に撹拌棒を突出させた構造
にするとよい。
Here, the cutters on the center side and the outer circumferential side can be rotated synchronously, or can be rotated at different rotation speeds (including reverse rotation). In order to improve the effect of stirring the earth and sand in the cutter chamber, each cutter should be able to rotate at different rotation speeds, and a stirring rod should be protruded from the center cutter into the outer cutter chamber. good.

また、上記他の目的を達成するために本発明は、掘進途
中でトンネル径を変えるため大径シールドの内部から小
径シールドの発進を可能とした密閉形機械式の異径断面
掘削用シールド掘進機において、シールド前面の回転カ
ッタを小径掘進用の掘削外径を持つ円形の中心側カッタ
と大径掘進用の掘削外径を持つリング形の外周側カッタ
とに分割し、その各カッタを独立した駆動装置により別
駆動するようにしたことを特徴とする。
In addition, in order to achieve the above-mentioned other objects, the present invention provides a sealed mechanical type shield excavator for excavation with different diameter cross sections, which is capable of launching a small diameter shield from inside a large diameter shield in order to change the tunnel diameter during excavation. In this method, the rotary cutter on the front of the shield is divided into a circular central cutter with an outer diameter for small-diameter excavation and a ring-shaped outer cutter with an outer diameter for large-diameter excavation. It is characterized in that it is separately driven by a drive device.

ここで、中心側カッタと外周側カッタとの間のクリアラ
ンス部の掘削は、小径シールドの発進を考慮し、中心側
カッタからクリアランス部の前方に突出させたカッタビ
ットにより行うようにするとよい。
Here, the clearance portion between the center cutter and the outer cutter is preferably excavated using a cutter bit protruding from the center cutter to the front of the clearance portion, taking into account the movement of the small-diameter shield.

〔作用〕[Effect]

上記のように構成された本発明のシールド掘進機におい
ては、中心側カッタと外周側カッタを独立した駆動装置
により別駆動することで、他山の掘削は一体形のカッタ
と同様に行いながら、カッタ駆動トルクを各カッタの駆
動装置に分担させることができる。
In the shield excavator of the present invention configured as described above, by driving the center cutter and the outer cutter separately by independent drive devices, excavation of other mountains can be performed in the same way as with an integrated cutter. The cutter drive torque can be shared among the drive devices of each cutter.

中心側カッタと外周側カッタの回転数は任意にとること
が可能で、各カッタを同期回転させるようにカッタ駆動
モータを制御することにより、各カッタを一体形のカッ
タと同一条件で駆動することもできるし、あるいはチャ
ンバ内土砂の撹拌等を考慮して各カッタを適宜具なる回
転数(逆転も含む)で回転させることもできる。すなわ
ち、中心側カッタから外周側カッタチャンバ内に撹拌棒
を突き出して各カッタを異なる回転数で回転させれば、
外周側カッタチャンバ内の土砂の撹拌効果をあげること
ができ、また中心側カッタを外周側カッタより速く回転
させて、中心側カッタ後方の撹拌翼によるカッタチャン
バ中心近傍の土砂の撹拌効果をあげることもできる。
The rotational speed of the center cutter and outer cutter can be set arbitrarily, and by controlling the cutter drive motor so that each cutter rotates synchronously, each cutter can be driven under the same conditions as the integrated cutter. Alternatively, each cutter can be rotated at an appropriate number of rotations (including reverse rotation) in consideration of stirring of the earth and sand in the chamber. In other words, if a stirring rod is protruded from the center cutter into the outer cutter chamber and each cutter is rotated at a different speed,
To improve the effect of stirring the earth and sand in the cutter chamber on the outer circumferential side, and to increase the effect of stirring the earth and sand near the center of the cutter chamber by rotating the center cutter faster than the cutter on the outer circumferential side by the stirring blades behind the center cutter. You can also do it.

さらに、大断面シールドで互層掘削を行う場合、各カッ
タの駆動トルク負荷からカッタのどの部分で高トルクを
必要としているかを判断し外周側なら、外周側のカッタ
回転速度を速くすることで硬質土層に対応したり、両力
ツタを逆回転させることで切削トルクによるローリング
の抑制を図ることも可能である。
Furthermore, when performing alternating layer excavation with a large-section shield, it is possible to determine which part of the cutter requires high torque based on the drive torque load of each cutter, and if it is on the outer periphery, increase the rotation speed of the cutter on the outer periphery to improve hard soil. It is also possible to suppress rolling caused by cutting torque by adjusting the layers or by rotating the double-force vine in the opposite direction.

また、本発明の異径断面掘削用シールド掘進機において
は、小径掘進用の掘削外径を持つ中心側カッタと大径掘
進用の掘削外径を持つ外周側カッタとを独立した駆動装
置により別駆動して大径掘進を行い、小径シールドに改
造後は、中心側力ツクの必要とする駆動トルクだけを小
径シールドに装備して中心側カッタを単独駆動し、小径
掘進を行うことができる。
In addition, in the shield excavation machine for excavating different diameter cross sections of the present invention, the center cutter having an outer diameter of excavation for small diameter excavation and the outer cutter having an outer diameter of excavation for large diameter excavation are separated by independent drive devices. After being modified to a small-diameter shield, the small-diameter shield is equipped with only the drive torque required by the center-side cutter, and the center-side cutter is driven independently to perform small-diameter excavation.

また、小径掘進用の掘削外径を持つ中心側カッタと大径
掘進用の掘削外径を持つ外周側カッタとが最初から分か
れているので、改造時にカッタ切断作業を必要としない
Furthermore, since the center cutter with the outer diameter of excavation for small-diameter excavation and the outer cutter with the outer diameter of excavation for large-diameter excavation are separated from the beginning, cutter cutting work is not required when remodeling.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を第1図〜第4図により説明する
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は、本発明を密閉形機械式シールド掘進機の一種
である泥土加圧式の大口径シールド掘進機に適用した一
実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a mud pressurized large-diameter shield excavator, which is a type of closed mechanical shield excavator.

同図において、1は円筒状のシールドハルでその前面に
円形の中心側カッタ2とリング形の外周側カッタ3が配
置されている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a cylindrical shield hull, on the front of which a circular central cutter 2 and a ring-shaped outer peripheral cutter 3 are arranged.

中心側カッタ2は、カッタポス4と外周リング5の間に
スポーク6をラジアル方向に配列し、その前面にカッタ
ピット7.8を設け、後方に撹拌翼9と撹拌棒10を設
けたもので、カッタボス4ばセンタシャフトIIに取り
付けられている。センタシャフト11はバルクヘッド1
2を貫通し、バルクヘッド12と中心側カッタ2との間
には中心側カシタチャンハ13が形成されている。中心
側力・ツタ駆動装置14は、機内中央部にセンタシャフ
ト11を囲んで配置されたカッタ駆動モータ15と、カ
ッタ駆動トルクをセンタシャフト11に伝達するギヤ1
.6.17およびセンタシャフト11を支持するブレー
ンへアリング18、ラジアル・スラストベアリング19
からなっている。
The center cutter 2 has spokes 6 arranged in the radial direction between a cutter post 4 and an outer ring 5, a cutter pit 7.8 on the front side, and a stirring blade 9 and a stirring rod 10 on the rear side. Cutter boss 4 is attached to center shaft II. Center shaft 11 is bulkhead 1
A central cutter hole 13 is formed between the bulkhead 12 and the central cutter 2 . The center-side force/vine drive device 14 includes a cutter drive motor 15 disposed surrounding the center shaft 11 in the center of the machine, and a gear 1 that transmits cutter drive torque to the center shaft 11.
.. 6.17 and a brane ring 18 that supports the center shaft 11, a radial thrust bearing 19
It consists of

外周側カッタ3は、内周リング20と外周リング21の
間にスポーク22をラジアル方向に配列し、その前面に
カッタビット23を設け、後方に接続したバケット状ド
ラム24との間に外周側カッタチャンバ25を形成した
もので、バラケラト状ドラム24の周辺部で大口径ヘア
リング26により支持されている。外周側カッタ駆動装
置27は、機内周辺部に配置されたカッタ駆動モータ2
8と、カッタ駆動l・ルクを外周側カッタ3に伝達する
ギヤ29.30からなり、バケット状ドラム24の周辺
部にはカッタシール31が配置されている。
The outer cutter 3 has spokes 22 arranged in the radial direction between an inner ring 20 and an outer ring 21, a cutter bit 23 on the front surface, and a bucket-shaped drum 24 connected to the rear of the outer cutter 3. It has a chamber 25 formed therein, and is supported by a large-diameter hair ring 26 at the periphery of a separate drum 24. The outer cutter drive device 27 is a cutter drive motor 2 disposed around the inside of the machine.
8 and gears 29 and 30 for transmitting the cutter drive l·lux to the outer cutter 3, and a cutter seal 31 is arranged around the bucket-shaped drum 24.

中心側カッタ2と外周側カッタ3の間には両力ツタの接
触を防止するためのクリアランス32を設けである。本
実施例では、このクリアランス部の掘削を中心側カッタ
2からクリアランス部の前方に突き出したカッタビット
8により行うようにしているが、後述の異径断面掘削用
シールド掘進機とは異なり、クリアランス部を掘削する
カッタビットは外周側カッタ3に設けてもよい。
A clearance 32 is provided between the center cutter 2 and the outer cutter 3 in order to prevent the two-sided vines from coming into contact with each other. In this embodiment, excavation of this clearance part is performed by a cutter bit 8 protruding from the center side cutter 2 to the front of the clearance part. A cutter bit for digging may be provided on the outer cutter 3.

33は排土用スクリューコンヘアで、その泥土取入口は
バルクヘッド12に設けられている。34ばシールドジ
ヤツキ、35はセグメント組立用エレクタ、36はセグ
メント、37はテールシールである。
33 is a screw container for soil removal, and its mud intake port is provided in the bulkhead 12. 34 is a shield jack, 35 is a segment assembly erector, 36 is a segment, and 37 is a tail seal.

掘進時には、中心側カッタ2と外周側カッタ3を独立し
た駆動装置14.27により別駆動し、各カッタの前面
の地山を同時に掘削する。掘削土砂は中心側力シタチャ
ンバ13と外周側カシタチャンハ25に取り入れ、撹拌
翼9と撹拌棒10により撹拌する。本実施例ではチャン
バ内土砂の撹拌を考慮して中心側力ツク2を外周(ij
llカッタ3より速く回転させ、中心側カッタ2の後方
に突き出した撹拌翼9による中心側カッタチャツバ13
内の土砂の撹拌効果をあげるとともに、両力ツタの回転
速度の差を利用して中心側カッタ2から外周側力・ツタ
チャンバ25内に突き出した撹拌棒10により外周側力
・ツタチャンバ25内の土砂の撹拌を行う。両刃・ツタ
を逆方向に回転させれば、相対速度が大きくなり、撹拌
効果はさらに増大する。このようにして、図示しない作
泥土材注入口から注入された作泥土材と掘削土砂を十分
に撹拌し練り混ぜて泥土化し、スクリューコンベア33
によりチャンバ内土圧と切羽土庄のバランスをとりなが
ら排土する。
During excavation, the center cutter 2 and the outer cutter 3 are separately driven by independent drive devices 14.27, and the ground in front of each cutter is simultaneously excavated. The excavated earth and sand is taken into the center side force chamber 13 and the outer peripheral side case chamber 25, and is stirred by stirring blades 9 and stirring rods 10. In this embodiment, considering the stirring of the earth and sand in the chamber, the center side force puller 2 is set at the outer periphery (ij
The center side cutter chatter 13 is rotated faster than the ll cutter 3 and is rotated faster than the center cutter 3 by the stirring blade 9 that protrudes behind the center side cutter 2.
In addition to increasing the stirring effect of the soil inside, the stirring rod 10 protruding from the center cutter 2 into the outer force/vine chamber 25 uses the difference in rotational speed of the two force vines to stir the outer force/soil within the vine chamber 25. Stir. If the double blades/vines are rotated in opposite directions, the relative speed will increase and the stirring effect will further increase. In this way, the mud material and excavated soil injected from the mud material injection port (not shown) are sufficiently stirred and kneaded to form mud, and the screw conveyor 33
The earth is removed while maintaining a balance between the earth pressure inside the chamber and the face earth pressure.

本実施例のように中心側カッタ2と外周側力・ツタ3を
別駆動し、カッタ駆動トルクを各力・ツタの駆動装置1
.4.27に分担させることにより、スクリューコンヘ
ア33、シールドジヤツキ34等の機内配置に必要なス
ペースを十分確保しながら装備駆動トルクをより大きく
とれることは図から明らかである。
As in this embodiment, the center side cutter 2 and the outer peripheral side force/vine 3 are driven separately, and the cutter driving torque is controlled by the drive device 1 of each force/vine.
.. It is clear from the figure that by sharing the load with 4.27, it is possible to obtain a larger equipment drive torque while ensuring sufficient space necessary for the internal arrangement of the screw conhair 33, shield jack 34, etc.

本実施例では、チャンバ内土砂の撹拌を考慮して中心側
と外周側の各カッタを異なる回転数で回転させるように
しているが、前述したように、シールドの種類や使用条
件に応じて各カッタを同期回転させることも、適宜異な
る回転数で回転させることもできる。
In this example, the center and outer cutters are rotated at different speeds in consideration of agitation of the earth and sand in the chamber, but as mentioned above, each cutter can be rotated at different speeds depending on the type of shield and usage conditions. The cutters can be rotated synchronously or at different speeds as appropriate.

第2図〜第4図は本発明を泥土加圧式の異径断面掘削用
シールド掘進機に適用した他の実施例を示す図で、第2
図は大径掘進時の状態図、第3図は小径シールドに改造
後の状態図、第4図は小径シールドの単体図であり、第
1図と機能的に同時の部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。
Figures 2 to 4 are diagrams showing other embodiments in which the present invention is applied to a mud pressurized type shield excavator for excavating different diameter cross sections.
The figure shows the state during large-diameter excavation, Fig. 3 shows the state after modification to a small-diameter shield, and Fig. 4 shows a single figure of the small-diameter shield. Parts that are functionally the same as those in Fig. 1 are given the same reference numerals. and the explanation thereof will be omitted.

40は大径シールドで、その前面に小径掘進用の掘削外
径を持つ円形の中心側カッタ2と、大径掘進用の掘削外
径を持つリング形の外周側カッタ3が配置されている。
Reference numeral 40 denotes a large-diameter shield, on the front of which are arranged a circular central cutter 2 having an outer diameter for excavating small diameters and a ring-shaped outer cutter 3 having an outer diameter for excavating large diameters.

中心側カッタ2は、第1図の中心側カッタ2とほぼ同一
構造で、センタシャフト11に取り付けられている。中
心側カッタ2の後方には中心側カッタチャンバ13内に
突出する撹拌翼9だけが設けられており、第1図に示し
たような外周側カッタチャンバ25内に突出する撹拌棒
10はない。中心側カッタ駆動装置14は第1図の中心
側カッタ駆動装置14と同様に構成され、小径シールド
構成部材であるバルクヘッド12に取付けられている。
The center cutter 2 has substantially the same structure as the center cutter 2 shown in FIG. 1, and is attached to the center shaft 11. At the rear of the center cutter 2, only the stirring blades 9 protruding into the center cutter chamber 13 are provided, and there is no stirring rod 10 projecting into the outer cutter chamber 25 as shown in FIG. The center-side cutter drive device 14 is constructed in the same manner as the center-side cutter drive device 14 shown in FIG. 1, and is attached to the bulkhead 12, which is a small-diameter shield component.

外周側カッタ3ば、第1図の外周側カッタ3と同一構造
で、大口径ベアリング26により周辺支持されている。
The outer cutter 3 has the same structure as the outer cutter 3 shown in FIG. 1, and is peripherally supported by a large-diameter bearing 26.

外周側カッタ駆動装置27も第1図の外周側カッタ駆動
装置27と同様に構成され、大径シールド40の周辺部
に装備されている。
The outer cutter drive device 27 is also configured in the same manner as the outer cutter drive device 27 shown in FIG. 1, and is installed around the large diameter shield 40.

中心側カッタ2と外周側カッタ3の間には、後述する小
径シールド41の発進に備えて余裕を持たせたクリアラ
ンス(50mm程度)32が設けられており、このクリ
アランス部の掘削は、中心側カッタ2からクリアランス
部の前方に突き出したカッタピント8により行う。
A clearance (approximately 50 mm) 32 is provided between the center side cutter 2 and the outer peripheral side cutter 3 in preparation for the start of a small diameter shield 41, which will be described later. This is done using a cutter focus 8 protruding from the cutter 2 to the front of the clearance section.

この異径断面掘削用シールド掘進機では、第2図に示す
ように、あらかじめ小径シールド用フート部42を、そ
の先端部がバルクヘラF12と大径シールド側支持部材
43の間に位置するように機内側に引っ込めて配置し、
大径掘進時に中心側カッタ2の受けるスラスト荷重およ
び回転反力を大径シールド側支持部組43に伝達させる
ため、フート部42をバルクヘッド12と支持部材43
に溶接等により接合しておく。そして、大径掘進時には
、中心側カッタ2と外周側カッタ3を独立した駆動装置
1427により別駆動して、各カッタの前面の地山を同
時に掘削する。この時、中心側カッタ2を外周側カッタ
3より速く回転させることにより、第1図の実施例と同
様に撹拌翼9による中心側カッタチャンバ13内の土砂
の撹拌効果を高めることができる。
In this shield excavator for excavating different diameter cross sections, as shown in FIG. Place it retracted inside,
In order to transmit the thrust load and rotational reaction force received by the center-side cutter 2 to the large-diameter shield-side support part set 43 during large-diameter excavation, the foot part 42 is connected to the bulkhead 12 and the support member 43.
It is joined by welding etc. During large-diameter excavation, the center cutter 2 and the outer cutter 3 are separately driven by independent drive devices 1427 to simultaneously excavate the ground in front of each cutter. At this time, by rotating the center cutter 2 faster than the outer cutter 3, the effect of stirring the earth and sand in the center cutter chamber 13 by the stirring blades 9 can be enhanced, as in the embodiment shown in FIG.

予定区間の大径掘進完了後、薬液注入等による切羽安定
化処理を行い、チャンバ内土砂を取り除いた後、フード
部42をバルクヘッド12と支持部材43から切り離し
、第3図に示すようにフード部42を前方へ押し出して
バルクヘッド12に接合するとともに、フード部42の
後方に小径シールド用スキンプレート44を接続し、シ
ールドジヤツキ45、エレクタ46等の機内配置を行っ
て、大径シールド40内に設けた発進架台47上に小径
シールド41を組立てる。そして、再発進用の反力受4
8の構築、小径シールド用セグメント49の組立を行っ
た後、小径シールドに組み込まれた中心側カッタ駆動装
置14により中心側カッタ2を駆動して小径シールド4
1を大径シールド40の内部から発進させ、縮小断面の
トンネルを連続して築造する。
After the large-diameter excavation of the planned section is completed, the face is stabilized by chemical injection, etc., and the earth and sand inside the chamber are removed. Then, the hood part 42 is separated from the bulkhead 12 and the support member 43, and the hood part 42 is removed as shown in FIG. The part 42 is pushed forward and joined to the bulkhead 12, and the small diameter shield skin plate 44 is connected to the rear of the hood part 42, and the shield jack 45, erector 46, etc. are arranged in the machine, and the large diameter shield 40 is connected to the bulkhead 12. A small diameter shield 41 is assembled on a starting frame 47 provided inside. And reaction force receiver 4 for relaunch
8 and assemble the small-diameter shield segment 49, the center-side cutter 2 is driven by the center-side cutter drive device 14 built into the small-diameter shield, and the small-diameter shield 4 is assembled.
1 is launched from inside the large-diameter shield 40, and a tunnel with a reduced cross section is continuously constructed.

このように異径断面掘削用シールド掘進機において、大
径シールドに装備する回転カッタを、事前に小径掘進用
の掘削外径を持つ中心側カッタと大径掘進用の掘削外径
を持つ外周側カッタとに分割し、各カッタの駆動を独立
した駆動装置により行なえば、回転カッタを一体形とし
た場合に比べ、大形掘進時の装備駆動l・クルが大きく
とれ、かつ小径シールド内でのカッタ駆動装置の占める
スペースを小さくでき、スクリューコンベア33などの
機内配置にa・要なスペースを十分確保できることは図
から明らかである。また、改造時に切羽に出てカッタ切
断作業を行う必要がなく、改造作業を安全に行うことが
できる。
In this way, in a shield excavator for excavating different diameter cross sections, the rotary cutter installed on the large diameter shield is separated in advance into two types: one on the center side, which has an outer diameter for excavating small diameters, and one on the outer periphery, which has an outer diameter for excavating large diameters. If the cutter is divided into two parts and each cutter is driven by an independent drive device, the equipment drive l/cruise during large-scale excavation can be increased compared to the case where the rotary cutter is integrated, and it can also be used in small-diameter shields. It is clear from the figure that the space occupied by the cutter drive device can be reduced, and that sufficient space can be secured for the arrangement of the screw conveyor 33 and the like inside the machine. Furthermore, there is no need to go out to the face and cut with a cutter during remodeling, and the remodeling work can be carried out safely.

〔発明の効果] 本発明によれば、次に述べるような効果がある。〔Effect of the invention] According to the present invention, there are effects as described below.

(i)中心側カッタと外周側力ツクの駆動トルクをそれ
ぞれの独立した駆動装置に分担させることができるため
、機内スペースに余裕をもたせながら大口径シールドに
必要な駆動トルクを装備できる。
(i) Since the drive torque of the center cutter and the outer circumferential cutter can be shared by independent drive devices, it is possible to provide the necessary drive torque for a large-diameter shield while leaving plenty of space inside the machine.

(ii )中心側カッタと外周側カッタを同期回転させ
ることにより、一体形のカッタと同一条件で掘削ができ
、各カッタの間のクリアランス部で土砂との摩擦により
生じるカッタの摩耗、クリアランスの拡大を防止できる
(ii) By rotating the center cutter and the outer cutter synchronously, excavation can be performed under the same conditions as with an integrated cutter, and the cutter wear caused by friction with earth and sand in the clearance area between each cutter, and the clearance is increased. can be prevented.

(iii )中心側カッタと外周側カッタを互いに異な
る回転数(逆転も含む)で回転させることができるよう
にし、中心側カッタから外周側カッタチャンバ内に突出
する撹拌棒を設けることにより、外周側カッタチャンバ
内の土砂の撹拌効果をあげることができる。また、掘削
外径の小さい中心側カッタは外周側力・ツタより速く回
転させることができるので、中心側カッタ後方の撹拌翼
によるカックチャンハ中心近傍の土砂の撹拌効果を高め
ることもできる。
(iii) The center cutter and the outer cutter can be rotated at different rotation speeds (including reverse rotation), and by providing a stirring bar that protrudes from the center cutter into the outer cutter chamber, the outer cutter The effect of stirring the earth and sand in the cutter chamber can be increased. Furthermore, since the center-side cutter with a smaller excavation outer diameter can be rotated faster than the outer-periphery force/vine, the effect of stirring the earth and sand near the center of the cutter by the stirring blades behind the center-side cutter can be enhanced.

(iv)大断面シールドで互層掘削を行う場合、高トル
クを必要としている部分のカッタ回転速度を速くして硬
質土層に対応することができ、また両力ツタを逆回転さ
せて切削トルクによるローリングの抑制を図ることも可
能である。
(iv) When performing alternating layer excavation with a large cross-section shield, the cutter rotation speed can be increased in areas that require high torque to cope with hard soil layers, and the double-sided vine can be reversely rotated to reduce cutting torque. It is also possible to suppress rolling.

(v)異径断面掘削用シールド掘進機においては、中心
側カッタと外周側力ツクを別駆動して大径掘進を行い、
小径シールドに改造後は、中心側カッタだけを単独駆動
して小径掘進を行うことにより、大径掘進時の装備駆動
トルクが大きくとれ、かつ小径シールドには小径掘進用
の駆動トルクだけを装備すればよいので、小径シールド
の駆動部スペースを小さくでき、スペースに余裕のある
使いやすい機械とすることができる。また、改造時に切
羽でのカッタ切断作業が不要となり、改造作業が完全に
行なえるようになる。
(v) In a shield excavation machine for excavating different diameter cross sections, the center cutter and the outer circumferential force cutter are separately driven to perform large diameter excavation,
After being modified to a small-diameter shield, by driving only the center cutter alone to perform small-diameter excavation, the equipment drive torque for large-diameter excavation can be increased, and the small-diameter shield can be equipped with only the drive torque for small-diameter excavation. Therefore, the space for the drive part of the small-diameter shield can be reduced, making it possible to create an easy-to-use machine with plenty of space. Furthermore, cutting work with a cutter at the face is no longer necessary during remodeling, making it possible to complete the remodeling work.

(vi)異径断面掘削用シールド掘進機において、中心
側カッタと外周側カッタとの間のクリアランス部の掘削
を、中心側カッタからクリアランス部の前方に突き出し
た力・シタピッI・で行うようにすれば、小径シールド
の発進の妨げにならずにクリアランス部の掘り残しをな
くすことができる。
(vi) In the shield excavator for excavating different diameter cross sections, excavation of the clearance part between the center cutter and the outer cutter is carried out by force/shitap I projected from the center cutter forward of the clearance part. By doing so, it is possible to eliminate uncut portions of the clearance portion without interfering with the start of the small diameter shield.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例である大口径シールド掘進機
の側断面図、第2図〜第4図は本発明の他の実施例であ
る異径断面掘削用シールド掘進機を示す図で、第2図は
大径掘進時の側断面図、第3図は小径シールドに改造後
の側断面図、第4図は小径シールド単体の側断面図、第
5図、第6図は従来の密閉形機械式シールド掘進機を例
示した側断面図、第7図、第8図は従来技術による異径
断面掘削用シールド掘進機の概要説明図である。 I・・・シールドハル、2・・・中心(R11カツタ、
3・・・外周側カッタ、8・・・クリアランス部掘削用
ビット、10・・・撹拌棒、14・・・中心側カッタ駆
動装置、25・・・外周側カッタチャンバ、27・・・
外周側カッタ駆動装置、32・・・クリアランス、40
・・・大径シールド、41・・・小径シールド
FIG. 1 is a side sectional view of a large-diameter shield tunneling machine which is an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are views showing shield tunneling machines for excavating different diameter cross sections which are other embodiments of the present invention. Figure 2 is a side sectional view during large-diameter excavation, Figure 3 is a side sectional view after modification to a small-diameter shield, Figure 4 is a side sectional view of the small-diameter shield alone, and Figures 5 and 6 are the conventional one. FIGS. 7 and 8 are side sectional views illustrating an example of a closed type mechanical shield excavator, and are schematic explanatory views of a shield excavator for excavating different diameter cross sections according to the prior art. I... Shield hull, 2... Center (R11 cutlet,
3... Outer circumferential side cutter, 8... Clearance portion excavation bit, 10... Stirring bar, 14... Center side cutter drive device, 25... Outer circumferential side cutter chamber, 27...
Outer peripheral side cutter drive device, 32...Clearance, 40
...Large diameter shield, 41...Small diameter shield

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、密閉形機械式シールド掘進機において、シールド前
面の回転カッタを円形の中心側カッタとリング形の外周
側カッタとに分割し、その各カッタを独立した駆動装置
により別駆動するようにしたことを特徴とするシールド
掘進機。 2、中心側と外周側の各カッタを独立した駆動装置によ
り同期回転させることができるようにしたことを特徴と
する請求項1記載のシールド掘進機。 3、中心側と外周側の各カッタを独立した駆動装置によ
り互いに異なる回転数(逆転も含む)で回転させること
ができるようにし、かつ中心側カッタから外周側カッタ
チャンバ内に突出する撹拌棒を設けたことを特徴とする
請求項1記載のシールド掘進機。 4、掘進途中でトンネル径を変えるため大径シールドの
内部から小径シールドの発進を可能とした密閉形機械式
の異径断面掘削用シールド掘進機において、シールド前
面の回転カッタを小径掘進用の掘削外径を持つ円形の中
心側カッタと大径掘進用の掘削外径を持つリング形の外
周側カッタとに分割し、その各カッタを独立した駆動装
置により別駆動するようにしたことを特徴とする異径断
面掘削用シールド掘進機。 5、中心側カッタと外周側カッタとの間のクリアランス
部の掘削を、中心側カッタからクリアランス部の前方に
突出させて設けたカッタビットにより行うようにしたこ
とを特徴とする請求項4記載の異径断面掘削用シールド
掘進機。
[Claims] 1. In a closed mechanical shield excavator, the rotary cutter on the front surface of the shield is divided into a circular center cutter and a ring-shaped outer cutter, and each cutter is separated by an independent drive device. A shield excavator characterized by being driven. 2. The shield excavator according to claim 1, wherein the cutters on the center side and the outer circumferential side can be rotated synchronously by independent drive devices. 3. The center and outer cutters can be rotated at different rotational speeds (including reverse rotation) by independent drive devices, and a stirring bar is provided that protrudes from the center cutter into the outer cutter chamber. The shield excavator according to claim 1, further comprising a shield excavator. 4.In order to change the tunnel diameter during excavation, the rotary cutter on the front of the shield is used to launch the small-diameter shield from inside the large-diameter shield. The cutter is divided into a circular central cutter with an outer diameter and a ring-shaped outer cutter with an outer diameter for large-diameter excavation, and each cutter is driven separately by an independent drive device. A shield excavator for excavating different diameter cross sections. 5. The excavation of the clearance part between the center cutter and the outer peripheral cutter is carried out by a cutter bit provided so as to protrude from the center cutter to the front of the clearance part. Shield excavator for excavating different diameter cross sections.
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