JPH02213594A - 異形断面用シールド掘進機 - 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〕 本発明は異形断面用シールド掘進機に係り、特に道路、
鉄道、電力洞道等の異形断面をなすトンネルの施工時に
使用される異形断面用シールド掘進機に関する。

〔従来の技術〕

最近、道路や鉄道、電力洞道などのシールドトンネルの
断面形状は建設費削減のため、円形断面から矩形断面、
或いは繭型断面等の異形断面へ移行してきている。この
ような異形断面トンネルを密閉式シールド掘進機を使用
して掘削する場合、課題となるのはいかに掘り残し部分
を少なくして、円滑、迅速な掘削を行うかという点にあ
る。

従来、矩形断面のトンネルを掘削するには、中央に大口
径の円形掘削用カッタを配置すると共に、掘り残し部分
を掘削するため該円形掘削用カッタの４隅に小口径の円
形カッタを配置したシールド掘進機、或いは特開昭６３
−９１５９０号公報に記載されたシールド掘進機が提案
されている。前記公報記載のシールド掘進機は、掘進方
向と直交する回転軸を有する回転ドラムをスキンプレー
トの先端開口部から突出するよう配設すると共に、前記
回転ドラムに切削刃を配設して構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、矩形断面のトンネルを前記の小口径の円
形カッタを配置した掘進機、或いは特開昭６３−９１５
９０号公報記載のシールド掘進機で掘削した場合、回転
ドラム後方のスキンプレートに当接する部分は未掘削部
分となるという欠点がある。

このため、掘削するに従ってスキンプレート先端が地盤
に貫入し、推進抵抗の増大、推進速度が低下する等の問
題がある。このため、従来の掘進機は適用可能な地盤が
柔らかいものに限定されている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スキ
ンプレート部分を正確に掘削することにより、固い地盤
においても推進速度の低下を防止し、能率的な掘削を行
うことのできる異形断面用シールド掘進機を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記問題点を解決するために、スキンプレート
（１０，３０，５０）内に掘進方向に軸線を有する回転
駆動軸（１２，３２，５８）を配設し、該回転駆動軸（
１２，３２，５８）の先端に円形断面孔を掘削する円形
カッタ（１４，３４）を取り付けると共に、前記回転駆
動軸（１２，３２，５８）と直交する方向の回転軸にロ
ーラカッタ（１８，３８，５４）を取り付け、該ローラ
カッタ（１８，３８，５４）によって前記円形断面孔以
外の未掘削部分を掘削して異形断面掘削孔を掘削するこ
とを特徴としている。

〔作用〕

本発明によれば、矩形断面、小判型断面等の異形断面を
なすトンネルを施工する場合、異形断面のトンネルと同
一形状をなすスキンプレート（１０，３０，５０）を形
成し、該スキンプレート（１０，３０，５０）内に掘進
方向に軸線を有する回転駆動軸（１２，３２，５８）を
配設する。

そして、該回転駆動軸（１２，３２，５８）に円形断面
孔を掘削する円形カッタ（１４，３４）を取り付け、該
円形カッタ（１４，３４）によって先行する円形断面孔
を掘削する。更に、前記回転駆動軸（１２，３２，５８
）と直交するよう配設されたローラカッタ（１８，３８
，５４）で後方のスキンプレート（１０，３０，５０）
部分及び前記円形断面孔以外の未掘削部分を掘削し、最
終的にトンネル断面が異形断面となるようにしている。

これにより、掘進時にスキンプレート　（１０，３０，
５０）先端が地盤に貫入することがないため、推進速度
の低下を防止することができ、能率的な掘削作業を行う
ことができる。

〔実施例〕

以下、添付図面に従って本発明に係る異形断面用シール
ド掘進機を詳説する。

第１図（ａ）は本発明に係る異形断面用シールド掘進機
の概略を示す正面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ
−Ａ線に沿った断面図である。第１図（ａ）及び第１図
ら〕の異形断面用シールド掘進機は主にスキンプレート
１０、回転駆動軸１２、円形カッタ１４、ローラ駆動軸
１６、ローラカッタ１８．１８・・・チャンバ２０等よ
りなり、矩形断面のトンネルを掘削するよう構成されて
いる。

第１図（ａ）において、スキンプレート１０はトンネル
断面と同一断面に形成され、スキンプレート１０内には
図示しない駆動源、減速機構等が配置されている。また
、回転駆動軸１２がスキンプレート１０内に配設され、
減速機構を介して駆動源と連結されている。更に、スキ
ンプレート１０内部には掘削時の土砂を導入するチャン
バ２ｏが形成されており、チャンバ２０には土砂排出用
の送泥管２２並びに排泥管２４が配管される。また、送
泥管２２並びに排泥管２４は地上に配管された図示しな
い泥水タンク、透通゛ポンプ等に接続されている。

第１図（ｂ）に示されるように、４本のローラカッタ１
８．１８・・・は、スキンプレート１０にローラカッタ
支持脚２６．２６・・・を介して支持されている。ロー
ラ駆動軸１６は図示しないギヤ機構により、回転駆動軸
１２と連動され、ローラカッタ１８を矢印２８方向（第
１図（ａ）及び第１図ら）参照）に回転させる。そして
、掘削時に発生する土砂は円形カッタ１４とローラカッ
タ１８との間及び円形カッタ１４の図示しない開口部か
らチャンバ２０内に導入され、送泥管２２から送り込ま
れる泥水によって流体輸送され排泥管２４から排出され
る。

第１図（ａ）の異形断面用掘進機によれば、先ず円形カ
ッタ１４によって先行する円形断面孔を掘削すると共に
、ローラカッタ１８により前記円形断面孔以外の未掘削
部分を掘削し、最終的に矩形断面のトンネルとなる。

前記のように構成した異形断面用シールド掘進機を使用
して矩形断面トンネルを施工する場合の作用は以下の通
りである。

第１図（ａ）及び（ハ）において、ローラカッタ１８の
前方に位置する円形カッタ１４によって先行する円形断
面のトンネルを掘削すると共に、円形断面のトンネルに
生じる４隅の未掘削部分、即ちスキンプレートが接触す
る部分をローラカッタ１８によって掘削する。即ち、ス
キンプレート部分の未掘削部分をローラカッタエ８によ
って掘削するため、掘進時にスキンプレートが地盤に貫
入することがない。このため、掘進機の推進速度の低下
を防止することができ、能率的に掘削を行うことが可能
である。また、掘削時に発生する土砂は第１図０））に
示すように、円形カッタ１４の開口部及び円形カッタ１
４とローラカッタ１８との隙間から矢印り方向に導かれ
、チャンバ２０内に導入される。チャンバ２０内に導入
された土砂は送泥管２２から送り込まれる泥水と混合さ
れ、排泥管２４によって坑外へ排出される。

次に本発明に係る異形断面用シールド掘進機の他の実施
例を第２図を中心に説明する。第２図は本発明に係る異
形断面用シールド掘進機の構造を示した図である。第２
図のシールド掘進機は、前述したように、スキンプレー
ト３０、回転駆動軸３２、円形カッタ３４、ローラ駆動
軸３６、ローラカッタ３８等より構成される。

スキンプレート３０はトンネル断面と同じ矩形状に形成
され、スキンプレート３０前部には土砂が導入されるチ
ャンバ３９が形成されている。また、スキンプレート３
０内にはギヤ機構４０が取り付けられている。ギヤ機構
４０の後端には減速縫構４２、回転駆動源４４が順次取
り付けられている。これにより、回転駆動源４４の回転
力はギヤ機構４０に伝達される。

ギヤ機構４０には２本のローラ駆動軸３６．３６が回転
駆動軸３２を両側に挟む形で配設され、ローラ駆動軸３
６の略中央にギヤ３６Ａ１一端には傘歯車３６Ｂが固着
されている。そして、ギヤ３６Ａは回転駆動軸３２に固
着されたギヤ３２Ａと噛み合い、ローラ駆動軸３６．３
６は回転駆動軸３２と共に回転される。また、回転駆動
軸３２の先端には円形カッタ３４が固着されている。

更に、第２図に示すようにスキンプレート３０にはロー
ラカッタ支持脚４６．４６が取り付けられ、回転軸４８
．４８を中央で掘進方向と直交するよう軸支している。

回転軸４８．４８の先端には傘歯車４８Ａが固着され、
この傘歯車４８Ａがローラ駆動軸３６．３６の傘歯車３
６Ｂと噛み合うことにより、回転軸４８を回転させる。

また、回転軸４８にはローラカッタ３８．３８が固着さ
れ、ローラカッタ３８は円形カッタ３４と共に回転駆動
される。

また、第３図は第２図のシールド掘進機をＢ−Ｂ線より
見た矢視図である。円形カッタ３４には掘削時に発生す
る土砂を導入する開口１！ＩＩ！４９．４９・・・が形
成されており、土砂はこの開口部４９からチャンバ３９
内に導入さ・れる。

次に２基の円形カッタを有するシールド掘進機について
説明する。第４図は２基の円形カッタ３４．３４を有す
る異形断面用シールド掘進機の構造を示した図、第５図
は第４図をｃ−ｃ線より見た矢視図である。

第４図のシールド掘進機はスキンプレート５０、ギヤ機
構５２、ローラカッタ５４Ａ、５４Ｂ、減速機構４２、
駆動源４４、円形カッタ３４．３４を主な構成としてい
る。スキンプレート５０は断面調型に形成されると共に
、ギヤ機構５２がスキンプレート５０内部に配設されて
いる。ギヤ機構５２は駆動Ｒ４０と連結される主軸５６
を有し、主軸５６にはギヤ５６Ａが固着されている。更
に、ギヤ機構５２内には左右に２本の回転駆動軸５８．
６０　（一部省略）が配設され、先端には円形カッタ３
４がそれぞれ固着される。また、ギヤ機構５２内の回転
駆動軸５８にはギヤ５８Ａが、回転駆動軸６０にはギヤ
６０Ａがそれぞれ固着され、ギヤ５６Ａとそれぞれ噛み
合うことにより円形カッタ３４を回転駆動する。

また、第５図に示すように左右の回転駆動軸５８．６０
の後部にはギヤ５８Ｂ、６０Ｂが固着されている。ギヤ
機構５２内には左右の回転駆動軸５８．６０を挟む形で
計４本のローラ駆動軸６２が配設されると共に、ローラ
駆動軸６２の一端にはギヤ６２Ａが固着され、ギヤ６０
Ｂと噛み合っている。更に、４本のローラ駆動軸６２の
他端には傘歯車６２Ｂが固着されている。スキンプレー
ト５０にはローラカッタ支持脚６４が取り付けられ、ロ
ーラカッタ支持脚６４は回転軸６６．６６を掘進方向と
直角に軸支している。

また、回転軸６６の端部には傘歯車６６Ａが固着され、
ローラ駆動軸６２に固着された傘歯車６２Ｂと噛み合う
ことにより、駆動源４４の駆動力を回転軸６６に伝達す
るユローラ力ッタ５４．５４は回転軸６６．６６に固着
され、円形カッタ３４．３４の回転と共に回転する。ま
た、第４図に示されるように、円形カッタ３４には掘削
時に発生する土砂を導入する開口部４９が形成され、土
砂がスキンプレート４８内のチャンバ６８に導入される
ようになっている。

第５図の異形断面用シールド掘進機によるトンネルの掘
削は以下のように行われる。先ず、円形カッタ３４によ
って先行する８の字状断面のトンネルが掘削される。そ
して、円形カッタ３４−３４間の未掘削部分をローラカ
ッタ５４によって掘削し、トンネル断面は最終的に小判
型断面となる。

このため、スキンプレート部分の未掘削部分を正確に掘
削することができ、推進速度が低下することなく、小判
型断面のトンネルを能率的に掘削することが可能である
。掘削時に発生する土砂は第１図に示される掘進機と同
様に、円形カッタ３４の開口部及び円形カッタ３４とロ
ーラカッタ５４との隙間からチャンバ６８内に導入され
、図示しない送泥管及び排泥管から坑外へ排出される。

尚、本実施例では矩形断面及び小判型断面のトンネルを
掘削する場合について説明したが、円形カッタに対して
ローラカッタを適宜組み合わせることにより、異形断面
をなすトンネルの掘削工事に使用することも可能である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る異形断面用シールド掘
進機によれば、円形カッタによって先行する円形断面の
トンネルを掘削し、トンネル断面が矩形断面、小判型断
面等の異形断面となるように未掘削部分を該ローラカッ
タによって掘削するようにしている。このため、断面形
状が正確なトンネルを掘削することができると共に、ス
キンプレート部分の未掘削部分を正確に掘削することが
できるため、掘削時にスキンプレートが地盤に接触する
ことがない。これにより、推進速度の低下を防止するこ
とができ、能率的な掘削作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る異形断面用シールド掘進機
の概略を示す正面図、第１図ら）は第１図（ａ）のシー
ルド掘進機をＡ−Ａ線より見た断面図、第２図は本発明
に係る異形断面用シールド掘進機の構造を示した図、第
３図は第２図のシールド掘進機をＢ−Ｂ線より見た矢視
図、第４図は２基の円形カッタを有する異形断面用シー
ルド掘進機の構造を示した図、第５図は第４図をＣ−Ｃ
線より見た矢視図である。 １０．３０．５０・・・スキンプレート、　　１２．３
２．５８・・・回転駆動軸、　　１４．３４・・・円形
カッタ、　　１８．３８．５４、・・・ローラカッタ、
４８．６６・・・回転軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スキンプレート内に掘進方向に軸線を有する回転駆動軸
   を配設し、該回転駆動軸の先端に円形断面孔を掘削する
   円形カッタを取り付けると共に、前記回転駆動軸と直交
   する方向の回転軸にローラカッタを取り付け、該ローラ
   カッタによって前記円形断面孔以外の未掘削部分を掘削
   して異形断面掘削孔を掘削することを特徴とする異形断
   面用シールド掘進機。