JPH01111994A - シールド堀進機 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、急曲線施工を容易としたシールド掘進機に関
するものである。

［従来の技術］ 前方に円形のカッタを回転自在に備えたシールド掘進機
は、該カッタとほぼ同径の円筒体を所要長さの直線状に
備えてシールドフレームを形成し、上記カッタの回転に
より地山中に上記シールドフレームの外径に相当する円
形断面のトンネルを掘削し、シールドフレームの内周に
沿って設けた多数のシールドジヤツキを伸長し、該伸長
をトンネル内周面に沿って張設したセグメントに支承さ
せその反力によって推進することが公知となっている。

ところで、近年に至ってトンネルは利用目的や掘削条件
等から急曲線施工をすることが多くなり、従来形式の一
般シールド掘進機はその外形形状が所要長の直線状に形
成されていることから一般的な掘進工法では所要の曲線
に掘削することは不可能であり、この対応策として掘進
機の側方部の地山の内側部分および外側部分を余分に掘
削（以下余堀りと言う）し、上記外側部分のみにシール
ドジヤツキによる推進力を付与し、内側部分は無推進力
とした状態で推進機を推進させ、これにより掘進機が無
推進力とした内側に曲るようにしていた。第７図は上記
状態を示すもので、シールドフレーム２の前端に軸心５
を中心に駆動されるカッタ３を備えて成る全長しのシー
ルド掘進機ｌが、直線トンネルａから曲線トンネルｂを
掘削しようとして行った余掘りを平面として示しており
、６は曲線トンネルｂの外側軌跡ｂ３の外側になされる
幅７と長さ８とからなる外側余掘り、９は内側軌跡ｂ２
に至るべくなされる幅ｌＯと長さＵとからなる内側余掘
りである。

上記工法により曲線トンネルを掘削する場合の余掘り量
の概略−例を示すと、トンネル直径が約４．５−１曲線
トンネルｂの曲率Ｒが約１５ｍ　ｓ掘進機ｌの全長が約
４．５ｍにおいて外側余掘り６の幅７が約５６０１／１
％内側余掘り９の幅１０が約７８０ｍ／ｉ程度となり、
内側余掘り９の幅ｌＯと外側余掘り６の幅７の差は曲線
トンネルｂの曲率Ｒが小さくなる（即ち急曲線となる）
程大きくなる。

そこで、従来のシールド掘進機は第８図に示すように、
ストロークの異なる二本のコピーカッタジヤツキを備え
たコピーカッタ１２．１３をカッタ３に対し放射方向に
突出・収納可能に取付け、カッタ３を一周させる間、ス
トロークの短いコピーカッタ１２は全周に卑り突出した
状態にして外側余掘り６を行い、ストロークの長いコピ
ーカッタ１３は所要角度位置のみ突出させて内側余掘り
９を行うようにして、内側余掘り９と外ζ余堀り６の幅
１Ｏ１７の異なるいわゆる不等余堀りを行っていた（第
９図）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来のシールド掘進機では、不等余
堀りを行うためにストロークの異なるコピーカッタ１２
．１３を二本設けなければならなかった。

又、ストロークの短いコピーカッタ１２を全周に亘り突
出した状態にして外側余掘り６を行っているため、第９
図中斜線で示した不必要な部分も掘削していた。

本発明は、上述の実情に鑑み一本のコピーカッタにより
必要部分のみに不等余堀りを施し得ると共に、不等余堀
りの量を任意に変更可能として急曲線施工を容易に行い
得るようにしたシールド掘進機を提供することを目的と
するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、カッタに対し伸縮して放射方向に突出可能な
一本のコピーカッタを取付け、該コピーカッタに油の給
排を切換え得るようにした電磁弁及び電磁弁の実際の開
度を検出する、弁開度指示計を備えた流路を接続し、コ
ピーカッタの回転角度位置を検出する角度検出器からの
信号及び内外側余掘りのパターンを設定するパターン設
定器からの信号を入力して前記電磁弁の開閉タイミング
を求めると共に、前記弁開度指示計からの信号及び内外
側余掘り量を別個に設定する一組の設定器からの信号を
入力し内側余掘り及び外側余掘りの各場合について別個
に前記電磁弁の開度を求めて前記電磁弁に指令を送る演
算制御装置を設け、シールド掘進機としたものである。

［作　　　用］ 従って、本発明では、パターン設定器で余掘りパターン
を設定し、−組の設定器で内外側余掘り量を別個に設定
すると、演算制御装置はパターン設定器からの信号と角
度検出器からの信号により電磁弁の開閉タイミングを求
め、同時に設定器からの信号と弁開度指示計からの信号
により内外側余掘りの各場合について電磁弁の開度を求
めて電磁弁に指令を送り、電磁弁は演算制御装置からの
指令に基いてコピーカッタを駆動するので、−本のコピ
ーカッタで容易に不等余堀りを行うことができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面の簡単な説明する。

第１図乃至第３図は本発明の一実施例の説明図である。

一般に泥土加圧式中折れシールド掘進機は第２図のよう
な構成を備えている。前部フレーム１４と後部フレーム
１５を中折れシールｔｅ及び円周方向に複数配設した中
折れジヤツキ１７を介して屈折可能に取付け、前部フレ
ーム１４先端にカッタ１８を回転自在に取付けて前部フ
レーム１４とカッタ１８の間に作泥上室１９を形成する
と共に、カッタ１８の回転軸に取付けた歯車２０に前部
フレーム１４に固定したモータ２１の回転軸に取付けで
ある歯車２２を噛合しモータ２１の回転によりカッタ１
８を回転駆動可能とし、カッタ１８の回転軸後端に取付
けたロータリージヨイント２３及びカッタ１８の駆動軸
を介して作泥土材を前記作泥上室１９内に注入し得るよ
う（こし、カッタ１８で掘削した土砂と前記作泥土材を
作泥上室１９内で練り混ぜて泥土とするための練り混ぜ
翼２４をカッタ１８に取付け、前・後部フレーム１４．
１５内部に作泥上室１９内の泥土を排土するためのスク
リューコンベア２５を配設し、又掘削したトンネル内周
面に沿って張設したセグメント２６に伸長を支承せしめ
て推進力を得るようにしたシールドジヤツキ２７を前記
前・後部フレーム１４．１５内部に設ける。

該泥土加圧式中折れシールド掘進機のカッタ１８に伸縮
して放射方向（カッタ１８の半径方向或いは半径方向斜
め前方）に対し突出可能な一本のコピーカッタ２８を取
付けると共に、前記モータ２１の回転軸にコピーカッタ
２８の円周方向角度を検出するパルスジェネレータ等の
角度検出器　　□２９を取付ける（第２図）。

前記コピーカッタ２Ｂの後部油室３０を、タンク３１か
らの油を供給するためのポンプ３２を備えた流路３３と
タンク３１に油を戻すための流路３４を切換え得るよう
にした電磁弁３５に、コントロールバルブ３Ｂ及び弁開
度指示計３７を備えた流路３８を介して接続し、コピー
カッタ２８の前部油室３９を、前記電磁弁３５に流路４
０を介して接続する。

又コピーカッタ２８の円周方向角度を検出する前記角度
検出器２９からの信号及び内側余掘りに対するパターン
設定器４１からの信号を入力して設定どうりの角度位置
に内側余掘り及び内側余掘りと１８０度位相をずらせた
角度位置に外側余掘りを行うためコピーカッタ２８の伸
縮タイミング即ち電極弁３５の開閉タイミングを求め、
且つ油の流量を基に電磁弁３５の実際の開度を検出する
前記弁開度指示計３７からの信号を変換回路４２で電気
信号に変換して入力し且つ所望の内側余掘り量及び外側
余掘り量を得るための電磁弁３５の開度をそれぞれ設定
する設定器４３．４４からの設定信号を入力して内側余
掘り及び外側余掘りの各場合について電磁弁３５の必要
開度を求め、電磁弁３５に指令を送る演算制御装置４８
を設け、該演算制御装置４８を更に前記弁開度指示計３
７からの入力信号を基にコピーカッタ２８の伸長量を求
めストロークメータ４５に信号を送り、且つ前記角度検
出器２９からの信号を基にコピーカッタ２８の位置を求
め位置表示ランプ４６に信号を送り、更に前記パターン
設定３４１等からの信号を基にコピーカッタ２８の出入
動作を求め出入作動ランプ４７に信号を送るようにする
（第１図）。

前記パターン設定器４１及び内外余堀り量の設定器４３
．４４及びストロークメータ４５及び位置表示ランプ４
６並に出入作動ランプ４７は第３図に示すように操作パ
ネル４９上に適宜配置し、特にパターン設定器４１は、
二接点のスイッチ５０乃至６１を１２個円形に配置して
コピーカッタ２８の伸縮を３０度毎に設定し得るように
構成し、各スイッチ５０〜６１に対応せしめて位置表示
ランプ４６を配設する。

尚、６２．６３はコピーカッタ２８を起動及び停止する
スイッチ、６４はコピーカッタ２８の自動運転及び手動
運転を切換えるスイッチ、６５はリリーフ弁を示す。

泥土加圧式中折れシールド掘進機を用いたトンネル掘削
作業において急曲線施行を行う場合には、第３図の操作
パネル４９のスイッチ６４を自動運転に切換え、パター
ン設定器４■で内側余掘りのパターンを後述の如く設定
しく外側余掘りは内側余掘りと１８０度位相をずらせた
角度位置に施すものなので特別に設定する必要はない。

しかし、例えば設定器４３が下、左下、左、左上の余掘
りを設定し設定器４４が上、右上、右、右下の余掘りを
設定する如く設けても良く、この場合には内側余掘り及
び外側余掘りの両者のパターンを設定する必要がある）
、且つ設定器４３゜４４で内側余掘り量及び外側余掘り
量を設定し、コピーカッタ２８を起動するスイッチ６２
を押す。

パターン設定器４１での内側余掘りのパターン設定は、
例えば掘削の進行方向右側水平部分に内側余掘りを施す
場合には第４図に示すように、スイッチ５０．５１を外
側に倒してコピーカッタ２８が伸長するように設定し、
スイッチ５２．５３を中立位置としてコピーカッタ２８
が伸長を停止するように設定し、スイッチ５４．５５を
内側に倒すようにしてコピーカッタ２８が収縮するよう
に設定する（尚、上記した′ように内側余掘り及び外側
余掘りの両者のパターンを設定する必要がある場合には
、第４図中仮想線で示すように外側余掘りを内側余掘り
と対称となるよう設定する）。

同様にして内側余掘りを進行方向左側、右側のそれぞれ
について上方、斜め上方、水平、斜め下方、下方に施し
得るように設定することができる。

前述したようにコピーカッタ２８を起動させるスイッチ
６２を押すと、演算制御装置４８は角度検出器２９から
のコピーカッタ２８の角度位置を示す信号とパターン設
定器４１からの内側余掘りパターンを入力して、内側余
掘り及び外側余掘りを行うためのコピーカッタ２８の伸
縮タイミング即ち電磁弁３５の開閉タイミングを求める
と共に、変換回路４２で電気信号に変換した弁開度指示
計３７からの電磁弁３５の実際の開度を示す信号と設定
器４３．４４からの所望の内側余掘り及び外側余掘り量
（を得るたｔの電磁弁３５の開度）の設定信号を入力し
て内側余掘り及び外側余掘りの各場合について電磁弁３
５の必要開度を求め、電磁弁３５に指令を送る。

演算制御装置４８からの指令を受けると第５図に示すよ
うに、コピーカッタ２８の角度が０度から１８０度の範
囲では、電磁弁３５はパターン設定器４１の設定どおり
にコピーカッタ２８の角度が０度から３０度の間はＡ側
に切換り、３０度から６０度の間は中立位置に切換り、
６０度から１８０度の間はＢ側に切換り、このとき電磁
弁３５は設定器４３゛の設定値に応じた開度となるので
、コピーカッタ２８は電磁弁３５の開閉及びそのときの
開度に応じて伸縮する。

同様にコピーカッタ２８の開度が１８０度から３６０度
の範囲では、電磁弁３５はパターン設定器４１の設定を
１８０度位相がずれた角度位置に対しても適用しく或い
は外側余掘りのパターンを設定する必要がある場合には
電磁弁３５は第５図中仮想線で示したパターン設定器４
１の設定どうりに切換り）、従ってコピーカッタ２８の
角度が１８０度から２４０度の間はＡ側に切換り、２４
０度から３００度の間は中立位置に切換り、３００度か
ら３θ０度の間はＢ側に切換り、このとき電磁弁３５は
設定器４４の設定値に応じた開度となるので、コピーカ
ッタ２８は電磁弁３５の開閉及びそのときの開度に応じ
て伸縮する。

このようにすることにより第６図に示されるように、−
本のコピーカッタ２８を用いて内側余掘り量と外側余掘
り量の異なるいわゆる不等余堀りを不必要な部分を掘削
することなく行うことができる。

又、コピーカッタ２８の伸長量及びコピーカッタ２８の
角度位置並にコピーカッタ２８の出入作動はそれぞれ操
作パネル４９上のストロークメータ４５及び位置表示ラ
ンプ４７並に出入作動ランプ４７に表示される。

尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
例えば内側余掘り量或いは外側余掘り量を設定する設定
器とパターン設定器の組合せに代えて上側余堀り量及び
下側余堀り量を設゛定する設定器或いは右側余堀り量及
び左側余堀り量を設定する設定器等に適宜変更し得るこ
と、その池水発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更
を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 上記したように、本発明のシールド掘進機によれば、−
本のコピーカッタを用いて内外側余掘り量の異なるいわ
ゆる不等余堀りを不必要部分を掘削することなく行うこ
とができるので、従来のように二本のコピーカッタを別
個に備える必要がなくなり、又操作が容易で急曲線施工
を容易に行い得る等の種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は本発明の
装置を備えたシールド掘進機の説明図、第３図は本発明
の操作パネルの説明図、第４図は第３図におけるパター
ン設定器の説明図、第５図は本発明のコピーカッタの角
度に対するパターン設定器及び電磁弁及びコピーカッタ
の設定及び作動状態を表わす説明図、第６図は本発明に
より施工された不等余堀りの説明図、第７図は不等余堀
りの説明図、第８図は従来例の説明図、第９図は第８図
により施工された不等余堀りの説明図である。 図中１８はカッタ、２８はコピーカッタ、２９は角度検
出器、３３．３４．３８．４０は流路、３５は電磁弁、
３７は弁開度指示計、４１はパターン設定器、４３．４
４は設定器、４８は演算制御装置を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）カッタに対し伸縮して放射方向に突出可能な一本の
   コピーカッタを取付け、該コピーカッタに油の給排を切
   換え得るようにした電磁弁及び電磁弁の実際の開度を検
   出する弁開度指示計を備えた流路を接続し、コピーカッ
   タの回転角度位置を検出する角度検出器からの信号及び
   内外側余掘りのパターンを設定するパターン設定器から
   の信号を入力して前記電磁弁の開閉タイミングを求める
   と共に、前記弁開度指示計からの信号及び内外側余掘り
   量を別個に設定する一組の設定器からの信号を入力し内
   側余掘り及び外側余掘りの各場合について別個に前記電
   磁弁の開度を求めて前記電磁弁に指令を送る演算制御装
   置を設けたことを特徴とするシールド掘進機。