专利名称：盾构掘进机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种盾构掘进机，把在盾构掘进机的前部用刀盘挖掘出的沙土导入由压力隔板遮蔽的压力室，边保持掘进面崩落土压(切>0羽崩壊土圧)边搅拌导入的挖掘沙土，然后将挖掘沙土导入以贯穿压力室的方式设置的排土装置。
背景技术：
通常，刀盘转动自如地设置在盾构掘进机的前部。此外，所述刀盘的后方部形成有压力室。此外，所述压力室内充满有用于保持掘进面崩落土压的挖掘沙土。此外，为了使所述压力室内不被沙土堵塞，需要向挖掘沙土混合制泥材料进行塑性流动化。此外，为了有效地对挖掘沙土进行混合、使其流动化，压力室内配置有搅拌叶片和搅拌器。以往，刀盘侧配置有多个搅拌叶片，搅拌器配置在盾构主体侧的形成压力室用的压力隔板上。此外，根据不同的情况，有时搅拌叶片配置在刀盘侧和压力隔板侧的双方(例如，参照专利文献I (日本专利公开公报特开平10-153086号))。此外，根据挖掘的地层的土质，改变搅拌叶片的规格(形状、大小(面积)等)。但是，由于搅拌叶片的规格和配置根据作业人员和设计者的经验决定，所以难以确保总是得到最佳的搅拌叶片的规格和配置，从而有时得不到高的搅拌效率。因此，不能促进压力室内的挖掘沙土的流动化，不能将搅拌后的挖掘沙土高效地导入排土装置。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种盾构掘进机，具备能促进压力室内的挖掘沙土的流动化的最佳的规格和配置的搅拌叶片。为了解决所述的问题，本实用新型的第一方式的盾构掘进机，其包括:压力隔板，设置在盾构主体的前部，支持掘进面崩落土压；刀盘，以绕盾构轴心周围转动自如的方式支承于所述压力隔板，挖掘地层；压力室，在所述压力隔板的前方导入被所述刀盘挖掘出的挖掘沙土 ；以及排土装置，设置成贯穿所述压力隔板，排出压力室的沙土，在由所述刀盘挖掘后的隧道内侧的面上依次铺装环状的管片，在刀盘的背面的规定位置，用于搅拌所述压力室内的挖掘沙土的多个旋转搅拌叶片向所述压力室内突出，以使因所述刀盘的旋转造成的所述旋转搅拌叶片的推开的土量成为所述管片的每个环的所述刀盘的挖掘土量的10倍 20倍范围的方式，设定所述旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积。此外，本实用新型的盾构掘进机，当所述旋转搅拌叶片搅拌的挖掘沙土为粘土质时，以使所述旋转搅拌叶片的推开的土量成为所述管片的每个环的所述刀盘的挖掘土量的10倍的方式，设定所述旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积，当所述搅拌的挖掘沙土为砂砾时，以使所述旋转搅拌叶片的推开的土量成为所述管片的每个环的所述刀盘的挖掘土量的20倍的方式，设定所述旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积，当所述搅拌的挖掘沙土为粘土质与砂砾的混合状态时，以根据粘土质与砂砾的混合比例使所述旋转搅拌叶片的推开的土量成为所述管片的每个环的所述刀盘的挖掘土量的10倍 20倍范围的方式，设定所述旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积。另外，本实用新型的盾构掘进机，在所述压力室的外周部至少具备:第一旋转搅拌叶片，从所述刀盘向后方突出，沿所述压力室的最外周的第一旋转空间旋转移动；第一固定搅拌叶片，从所述压力隔板向前方突出，沿半径方向从所述第一旋转空间离开规定距离配置；以及第二旋转搅拌叶片，从所述刀盘向后方突出，沿第二旋转空间旋转移动，所述第二旋转空间沿半径方向从所述第一固定搅拌叶片离开规定距离配置。此外，本实用新型的盾构掘进机，所述第一旋转搅拌叶片，由沿周向延伸的切线方向件和从所述切线方向件的中心向盾构轴心方向延伸的径向件形成为T形截面，其他的旋转搅拌叶片和固定搅拌叶片由沿周向延伸的切线方向件和在所述切线方向件的中心交叉的径向件形成为十字形截面。此外，本实用新型的盾构掘进机，所述第一旋转搅拌叶片，由沿周向延伸的切线方向件和从所述切线方向件的中心向盾构轴心方向延伸的径向件形成为T形截面，其他的旋转搅拌叶片，由沿周向延伸的切线方向件和在所述切线方向件的中心交叉的径向件形成为十字形截面，固定搅拌叶片形成为圆筒形。此外，本实用新型的盾构掘进机，多个所述第一旋转搅拌叶片以分别能在所述第一旋转空间中的不同的位置旋转移动的方式，设置在刀盘的背面的规定位置。按照本实用新型的盾构掘进机，通过根据旋转搅拌叶片的推开的土量与刀盘的挖掘土量的比例设定旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积，由此旋转搅拌叶片能高效地搅拌合适的量的挖掘沙土。因此，能促进压力室内的挖掘沙土的流动化，能将在压力室内搅拌后的挖掘沙土高效地导入排土装置。此外，由于相对于刀盘的旋转，旋转搅拌叶片成为合适的规格(大小)，所以针对搅拌压力室内的挖掘沙土时的刀盘的旋转的阻力变小。因此，搅拌挖掘沙土时不会消耗必要以上的能量。此外，按照本实用新型的盾构掘进机，通过根据刀盘挖掘的地层的土质来设定旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积，由此旋转搅拌叶片能高效地搅拌挖掘沙土。此外，按照本实用新型的盾构掘进机，通过在压力室的规定的位置设置第一旋转搅拌叶片、第二旋转搅拌叶片和第一固定搅拌叶片，能高效地搅拌压力室内的挖掘沙土。此外，按照本实用新型的盾构掘进机，通过将第一旋转搅拌叶片、第二旋转搅拌叶片和第一固定搅拌叶片分别形成为规定的形状，能增大各搅拌叶片的强度和搅拌力。此外，按照本实用新型的盾构掘进机，通过将第一固定搅拌叶片设置为圆筒形，在第一旋转搅拌叶片和第一固定搅拌叶片之间、以及在第二旋转搅拌叶片和第一固定搅拌叶片之间，不会发生局部的挖掘沙土的滞留，能高效地搅拌压力室内的挖掘沙土。此外，按照本实用新型的盾构掘进机，通过使多个第一旋转搅拌叶片分别能在第一旋转空间中的不同位置旋转移动，由此在压力室的外周侧部分(第一旋转空间)中，不会发生局部的挖掘沙土的滞留，能促进压力室内的挖掘沙土的流动化。
图1是表示本实用新型的实施例1的盾构掘进机的压力室部分的剖视图。图2是图1的A-A剖视图。图3是表示本实用新型的实施例1的盾构掘进机的管片的组装状态的局部缺口立体图。图4是表示本实用新型的实施例2的盾构掘进机的压力室部分的剖视图。图5是图4的B-B剖视图。图6是表示本实用新型的实施例3的盾构掘进机的压力室部分的剖视图。图7是图6的C-C剖视图。图8A是表示本实用新型的实施例4的盾构掘进机的压力室部分的剖视图。图SB是表示本实用新型的实施例4的盾构掘进机的压力室部分的剖视图。图SC是表示本实用新型的实施例4的盾构掘进机的压力室部分的剖视图。图9是图8A、图8B和图8C的D - D剖视图。图10是表示本实用新型的实施例1的盾构掘进机的另一实施例的盾构掘进机的压力室部分的剖视图。附图标记说明1、100、110、120 盾构掘进机10盾构主体11 刀盘12压力隔板13压力室15,70 排土装置21、24、26A、26B、26C 第一旋转搅拌叶片22、25第二旋转搅拌叶片24a、25a、26Ba、26Ca、33a 切线方向件24b,25b,26Bb,26Cb,33b 径向件31、33、35第一固定搅拌叶片40 管片51第一旋转空间52第二旋转空间
具体实施方式
下面说明本实用新型的实施例1。实施例1如图1所示，盾构掘进机I的盾构主体10的前部设有挖掘地层的刀盘11。刀盘11以绕盾构轴心周围转动自如的方式通过支承构件Ila支承在用于支持掘进面崩落土压的压力隔板12上。此外，在刀盘11的面板Ilb和设置在盾构主体10内部的压力隔板12之间形成有压力室13，所述压力室13用于导入由刀盘11挖掘出的挖掘沙土，并且使挖掘沙土充满来保持掘进面崩落土压。另外，在压力室13内，为了有效地进行挖掘沙土的搅拌、使挖掘沙土流动化，在刀盘11的背面或压力隔板12上分别配置用于搅拌压力室13内的挖掘沙土的多个旋转搅拌叶片(第一旋转搅拌叶片21、第二旋转搅拌叶片22)和固定搅拌叶片(第一固定搅拌叶片31)，并且在压力隔板12侧以被旋转驱动的方式配置有搅拌器14。此外，压力室13的最外周形成有第一旋转空间51。第一旋转空间51是第一旋转搅拌叶片21推开压力室13内的挖掘沙土的空间。此外，在压力室13中，沿半径方向从第一旋转空间51离开规定间隔的位置、且以与第一旋转空间51同轴的方式形成有第二旋转空间52。第二旋转空间52是第二旋转搅拌叶片22推开压力室13内的挖掘沙土的空间。另外，在盾构主体10的下部，以贯穿压力隔板12的方式设有螺旋式排土装置15，排土装置15用于排出压力室13内的沙土。另外，如图3所示，在盾构掘进机I的后部，在已设置的管片40上依次组装多个管片构件41并将它们沿周向连接后形成管片环42 (图3中的点部分)。此外，盾构掘进机I将由如上形成的管片环42构成的管片40，铺装在通过刀盘11挖开的隧道壁上。接着说明旋转搅拌叶片(第一旋转搅拌叶片21、第二旋转搅拌叶片22)。如图1和图2所示，旋转搅拌叶片(第一旋转搅拌叶片21、第二旋转搅拌叶片22)，从刀盘11的背面的规定位置向压力室13内(后方)突出设置。具体而言，旋转搅拌叶片21、22以间隔规定角度(例如60度)且在各个角度位置的放射线上具有规定间隔L的方式，配置在刀盘11的面板Ilb的背面。此外，第一旋转搅拌叶片21沿第一旋转空间51旋转移动。此外，第二旋转搅拌叶片22沿第二旋转空间52旋转移动。另外，旋转搅拌叶片21、22，在面对旋转搅拌叶片21、22的旋转方向的搅拌面21a、22a上搅拌压力室13内的挖掘沙土。如图1所示，搅拌面21a、22a是由旋转搅拌叶片21、22的长度方向(突出方向)上的边以及旋转搅拌叶片21、22的宽度方向(半径方向)上的边构成的面。此外，根据管片40的每个环(每一个管片环42)的挖掘土量VO与因刀盘11的旋转造成的旋转搅拌叶片21、22的推开的土量Va的关系来设定旋转搅拌叶片21、22的搅拌面21a、22a的面积。即，根据管片40的每个环的因刀盘11的旋转造成的旋转搅拌叶片的推开的土量Va与管片40的每个环的刀盘11的挖掘土量VO的·比例P来设定搅拌面21a、22a的面积。因此，根据所述比例^设定决定搅拌面21a、22a的面积的旋转搅拌叶片21、22的长度Ii和旋转搅拌叶片21、22的宽度bi。具体而言，在刀盘11挖掘的地层的土质为粘土质时，以使所述旋转搅拌叶片21、22的推开的土量Va是刀盘11的挖掘土量VO的10倍(所述比例P为10)的方式设定搅拌面2la、22a的面积。此外，当刀盘11挖掘的地层的土质为砂砾时，以使所述旋转搅拌叶片21、22的推开的土量Va是刀盘11的挖掘土量VO的20倍(所述比例P为20)的方式设定搅拌面21a、22a的面积，在刀盘11挖掘的地层的土质为粘土质和砂砾的混合状态时，以使所述旋转搅拌叶片21、22的推开的土量Va成为刀盘11的挖掘土量VO的10倍 20倍范围(所述比例^为10 20的范围)内的方式设定搅拌面21a、22a的面积。另外，当刀盘11挖掘的地层的土质为粘土质和砂碌的混合状态时，根据粘土质与砂碌的混合比例决定所述比例3。如上所述，通过根据刀盘11挖掘的地层的土质设定搅拌面21a、22a的面积，由此旋转搅拌叶片21、22可以高效地搅拌挖掘沙土。因此，能促进压力室13内挖掘沙土的流动化，并且能减小针对搅拌压力室13内的挖掘沙土时的刀盘11的旋转的阻力。S卩，对于粘土质这样的粘性高的土质，由于旋转搅拌叶片21、22的搅拌力容易向周围传递，所以通过减小所述比例P，可以设定小面积的搅拌面21a、22a。因此，可以促进压力室13内挖掘沙土的流动化，并且能减小针对搅拌压力室13内的挖掘沙土时的刀盘11的旋转的阻力。另一方面，对于砂砾这样的粘性低的土质，由于旋转搅拌叶片21、22的搅拌力难以向周围传递，所以通过加大所述比例P，设定大面积的搅拌面21a、22a，来扩展压力室13内的搅拌范围。此外，当所述旋转搅拌叶片21、22的推开的土量Va小于刀盘11的挖掘土量VO的10倍(所述比例P小于10)时，在压力室13内，挖掘沙土的流动化得不到促进，因而产生局部的挖掘沙土的滞留，从排土装置15排出挖掘沙土产生障碍。因此，将所述比例P设置为10以上。此外，当所述旋转搅拌叶片21、22的推开的土量Va大于刀盘11的挖掘土量VO的20倍(所述比例P大于20)时，针对搅拌挖掘沙土时的刀盘11的旋转的阻力变大，用于挖掘挖掘沙土需要浪费无用的能量。因此，将所述比例P设置为20以下。S卩，所述比例3控制在10以上20以下的范围内。接着，说明用于设定旋转搅拌叶片21、22的搅拌面21a、22a的面积的所述比例3(推开的土量Va与挖掘土量VO的比例)。所述比例P通过以下的计算式I求出。[计算式I]
权利要求1.一种盾构掘进机，其特征在于，所述盾构掘进机包括:压力隔板，设置在盾构主体的前部，支持掘进面崩落土压；刀盘，以绕盾构轴心周围转动自如的方式支承于所述压力隔板，挖掘地层；压力室，在所述压力隔板的前方导入被所述刀盘挖掘出的挖掘沙土 ；以及排土装置，设置成贯穿所述压力隔板，排出压力室的沙土，在由所述刀盘挖掘后的隧道内侧的面上依次铺装环状的管片， 在刀盘的背面的规定位置，用于搅拌所述压力室内的挖掘沙土的多个旋转搅拌叶片向所述压力室内突出， 以使因所述刀盘的旋转造成的所述旋转搅拌叶片的推开的土量成为所述管片的每个环的所述刀盘的挖掘土量的10倍 20倍范围的方式，设定所述旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积。
2.根据权利要求1所述的盾构掘进机，其特征在于， 当所述旋转搅拌叶片搅拌的挖掘沙土为粘土质时，以使所述旋转搅拌叶片的推开的土量成为所述管片的每个环的所述刀盘的挖掘土量的10倍的方式，设定所述旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积， 当所述搅拌的挖掘沙土为砂砾时，以使所述旋转搅拌叶片的推开的土量成为所述管片的每个环的所述刀盘的挖掘土量的20倍的方式，设定所述旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积， 当所述搅拌的挖掘沙土为粘土质与砂砾的混合状态时，以根据粘土质与砂砾的混合比例使所述旋转搅拌叶片的推开的土量成为所述管片的每个环的所述刀盘的挖掘土量的10倍 20倍范围的方式，设定所述旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积。
3.根据权利要求1或2所述的盾构掘进机，其特征在于， 在所述压力室的外周·部至少具备: 第一旋转搅拌叶片，从所述刀盘向后方突出，沿所述压力室的最外周的第一旋转空间旋转移动； 第一固定搅拌叶片，从所述压力隔板向前方突出，沿半径方向从所述第一旋转空间离开规定距离配置；以及 第二旋转搅拌叶片，从所述刀盘向后方突出，沿第二旋转空间旋转移动，所述第二旋转空间沿半径方向从所述第一固定搅拌叶片离开规定距离配置。
4.根据权利要求3所述的盾构掘进机，其特征在于， 所述第一旋转搅拌叶片，由沿周向延伸的切线方向件和从所述切线方向件的中心向盾构轴心方向延伸的径向件形成为T形截面， 其他的旋转搅拌叶片和固定搅拌叶片由沿周向延伸的切线方向件和在所述切线方向件的中心交叉的径向件形成为十字形截面。
5.根据权利要求3所述的盾构掘进机，其特征在于， 所述第一旋转搅拌叶片，由沿周向延伸的切线方向件和从所述切线方向件的中心向盾构轴心方向延伸的径向件形成为T形截面， 其他的旋转搅拌叶片，由沿周向延伸的切线方向件和在所述切线方向件的中心交叉的径向件形成为十字形截面， 固定搅拌叶片形成为圆筒形。
6.根据权利要求1或2所述的盾构掘进机，其特征在于，多个所述第一旋转搅拌叶片以分别能在所述第一旋转空间中的不同的位置旋转移动的方式，设置在刀盘的背面的规定位置。
7.根据权利要求3所述的盾构掘进机，其特征在于，多个所述第一旋转搅拌叶片以分别能在所述第一旋转空间中的不同的位置旋转移动的方式，设置在刀盘的背面的规定位置。
8.根据权利要求4所述的盾构掘进机，其特征在于，多个所述第一旋转搅拌叶片以分别能在所述第一旋转空间中的不同的位置旋转移动的方式，设置在刀盘的背面的规定位置。
9.根据权利要求5所述的盾构掘进机，其特征在于，多个所述第一旋转搅拌叶片以分别能在所述第一旋转空间中的不同的位置旋转移动的方式，设置在刀盘的背面的规定位 置。
专利摘要本实用新型提供一种盾构掘进机，具备能促进压力室内挖掘沙土的流动化的最佳的搅拌叶片的规格和配置。盾构掘进机包括设置在盾构主体的前部的压力隔板；被压力隔板支承并挖掘地层的刀盘；在压力隔板的前方导入被刀盘挖掘出的挖掘沙土的压力室；以及排出压力室的沙土的排土装置，在由刀盘挖掘后的隧道内侧的面上依次铺装环状的管片，用于搅拌压力室内的挖掘沙土的多个旋转搅拌叶片在刀盘上向压力室内突出，以使因刀盘的旋转造成的旋转搅拌叶片的推开的土量成为管片的每个环的刀盘的挖掘土量的10倍～20倍范围的方式设定旋转搅拌叶片的面对旋转方向的面积。
文档编号E21D9/06GK203161239SQ20132014663
公开日2013年8月28日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者佐佐木加津也, 东惠美子, 柳浩敏 申请人:日立造船株式会社