JPH0224998B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は地中にトンネルの如き横坑を構築する
ための大口径のシールド機に関する。

（従来技術） トンネルの掘削に用いられる土圧系のメカニカ
ルシールド機としては、内部に取込まれた掘削土
砂と注入されたベントナイト等の作泥土材とを練
り混ぜ、それによつて切羽を押えるタイプのもの
がある。

このような、掘削土砂に作泥土材を注入しシー
ルド機内のチヤンバー内で練り混ぜることにより
掘削土砂を泥土に変換し、この泥土による土圧で
切羽を安定させつつ掘進させるシールド工法にお
いて、掘削土砂と作泥土材とを練り混ぜる練り混
ぜ機構が掘削土砂の泥土化によつて重要なことと
なる。

第１図はこの種のシールド機の一従来例であ
り、隔壁２′によつて区画形成されたチヤンバー
２２′内における練り混ぜは、通常、回転掘削具
３′のカツターウイング７′の背面に設けた練り混
ぜ翼８′によつて行つている。

この場合、練り混ぜ翼８′はカツターウイング
７′の後方に設けられているため、カツターウイ
ング７′の回転する速度と同速度で回転すること
になる。ところで、現在のシールド機の製造技術
では掘削具の耐久性等から一般に掘削具の回転速
度は最外周部の接線方向で20ｍ／min〜30ｍ／
min程度に設計している。このため、シールド機
が大径化してくるとチヤンバー２２′内の内周付
近の練り混ぜ効果は外周付近に比べて悪くなり、
掘削土砂を均一の泥土に変換させることが困難に
なるという欠点があつた。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、そ
の目的とするところは、大口径のシールド機にお
いて、切羽を切削する回転掘削具の後方で掘削具
と略同心的に回動し、かつシールド機の略直径方
向に延びる軸を中心にも回動する練り混ぜ装置と
を設けたことにより、作泥土室内の掘削土砂を外
周部、内周部に渡つて容易、かつ迅速に泥土に変
換し得るシールド機を提供することにある。

（発明の構成） 以下、図面に沿つて本発明を説明する。

第２図イ〜ハは本発明の一実施例を示すもの
で、図中１は比較的大きな径の円筒形を呈するシ
ールド筒であり、前方部内周面にはこのシールド
筒１の中心に向かつて延びる円板状の隔室２が形
成されている。

３はシールド筒１の前端開口部に回動自在に設
けられいわゆるカツターとして機能する回転掘削
具で、中央部に設けられたボス４から外周に向か
つて放射状に延びる複数本のカツタースポーク５
と、このカツタースポーク５の前方に突設された
ビツト６と、ボス４に連結され、かつシールド筒
１内の略中央部を延び回動自在に支持されたセン
ターシヤフト７と、このセンターシヤフト７の先
端部に突設されたフイツシユテール状の中央ビツ
ト８と、カツタースポーク５の後方に設けられた
練り混ぜ翼９とを備えており、かつカツタースポ
ーク５の後方略中央部には隔室２に形成されたリ
ング状の孔２ａを貫通して延びる中間支持部材１
０が連結されている。

１１は上記回転掘削具３を回動させるための正
逆回転可能な駆動モータで、シールド筒１内の隔
壁２後方に適宜設けられたフレーム１２に固定さ
れており、この駆動モータ１１と上記中間支持部
材１０とは歯車等を有してなる回転伝達機構１３
を介し連結される。

しかして、駆動モータ１１の回転は回転伝達機
構１３および中間支持部材１０に伝達され、これ
によりセンターシヤフト７を中心に回転掘削具３
が回動し、地山を掘削するように構成されてい
る。この場合、センターシヤフト７の中央部には
先端に開口した作泥土材注入口１４から作泥土材
を切羽に向かつて注入するための中央注入管１５
が軸方向に貫通し形成され、かつその周囲には周
辺部へ作泥土材を注入するための周辺注入管１６
が形成されている。なお、この周辺注入管１６は
センターシヤフト７先端部から略直角にカツター
スポーク５内の長さ方向に沿つて延び、かつカツ
タースポーク５の適宜の箇所に形成された作泥土
材注入口１７，１８に通じている。

１９は練り混ぜ装置で、シールド筒１の前方内
周壁１ａおよび隔壁２前面等によつて区画形成さ
れ作泥土室２０内に取り込まれた掘削土砂と必要
に応じて注入された作泥土材とを練り混ぜて泥土
化するためのものであり、この練り混ぜ装置１９
はシールド機の略直径方向すなわちセンターシヤ
フト７付近から外周へ向かつて放射状に延び略丸
棒状を呈する少なくとも一以上の練り混ぜ棒２１
と、この練り混ぜ棒２１の長さ方向の適宜の箇所
で、例えば放射状に突設された練り混ぜ翼２２
と、前記練り混ぜ棒２１の基端部に設けられた笠
状小歯車２３と、この笠状小歯車２３に対し略直
交して噛合する笠状大歯車２４と、この笠状大歯
車２４が先端部に設けられ、かつ隔壁２の中央部
を貫通し、センターシヤフト７の外周に設けら
れ、このセンターシヤフト７を支持するとともに
センターシヤフト７に対し独立して回転自在な円
筒状回転部材２５と、この円筒状回転部材２５を
その間に設けられた歯車機構２６を介し回転させ
る正逆回転自在な駆動モータ２７とにて構成され
ている。この場合、カツタースポーク５に練り混
ぜ翼９を設置した場合には練り混ぜ装置２２の練
り混ぜ翼２５とカツタースポーク５に設けられた
練り混ぜ翼９とは互いにぶつからないように設け
られていることは云うまでもない。なお、本発明
は作泥土室２０内に練り混ぜ装置１９を設けてい
るので、練り混ぜ翼９を場合によつては省略する
ことも可能である。また、練り混ぜ装置１９の練
り混ぜ棒２１および練り混ぜ翼２２としてはスク
リユー状に構成したものであつても良い。

２８は作泥土室２０の下方部に前端部が連通可
能に設けられた周知構成の排出装置で、円筒状の
筒体２９と、この筒体２９内に回転可能に設けら
れたスクリユーコンベヤ３０とを備えている。

なお、上記シールド機において、中間支持部材
１０と隔壁２の間や練り混ぜ棒２１、隔壁２の中
央部前面に設けられ、かつ歯車が内装されている
笠状歯車収納部３１との間などシールが必要な箇
所には泥土の侵入を阻止するためのシール部材３
２が設けられている。

次に本発明の動作を説明する。

地山の掘削は回転掘削具３によつて行なわれ
る。すなわち、駆動モータ１１を駆動すると、こ
の駆動モータ１１の回転は回転伝達機構１３、中
間支持部材１０、カツタースポーク５へと伝達さ
れセンターシヤフト７を中心に回転掘削具３が回
転し、中央ビツト８およびビツト６等を介し切羽
が掘削される。この場合、センターシヤフト７の
後端部には作泥土材注入管３３と連結されたスイ
ベルジヨイント３４が設けられており、掘削土砂
の状態に応じ必要性がある場合には作泥土材を作
泥土材注入管３３およびスイベルジヨイント３４
を介して注入する。すなわち、作泥土材の一部は
中央注入管１５を通つて回転掘削具３の中央の作
泥土材注入口１４から掘削土砂へ注入可能であ
り、また、周辺注入管１６を通つて周辺部の作泥
土材注入口１７，１８などからも掘削土砂に注入
可能である。なお、地山にシルト、粘土分が多く
含まれている場合には作泥土材を注入しなくても
良い。

しかして、掘削土砂は注入された作泥土材と相
俟つて作泥土室２０内に取り込まれ、練り混ぜ装
置１９の練り混ぜ棒２１と練り混ぜ翼２２、また
回転掘削具３のカツタースポーク５に練り混ぜ翼
９が設置されていればその練り混ぜ翼９によつて
も泥土に変換される。

すなわち、練り混ぜ翼９はカツタースポーク５
に設置されていればカツタースポーク５の回転に
伴ないセンターシヤフト７を中心とした軸線ｍ−
ｍ回りに回転して練り混ぜを行う。

また、練り混ぜ装置１９の練り混ぜ翼２２は練
り混ぜ棒２１がカツタースポーク５と連結された
中間支持部材１０と遊合しているため、その回転
に伴なつてカツタースポーク５と同様軸線ｍ−ｍ
回りに回転する。また、練り混ぜ棒２１の先端部
は笠状小歯車２３が笠状大歯車２４と略直交して
噛合しているため、練り混ぜ棒２１が軸線ｍ−ｍ
回りに回転すると、笠状小歯車２３は笠状大歯車
２４に沿つて回転するため、練り混ぜ棒２１は軸
線ｎ−ｎ回りにも回転する。一方、駆動モータ２
７を回転させると歯車機構２６および隔壁２中央
部に回転可能に支持された円筒状回転部材を介し
笠状大歯車２４が回転し、この回転力が笠状小歯
車２３に伝達されるため、練り混ぜ棒２１が軸線
ｎ−ｎ回りに回転し、よつて練り混ぜ翼２２も軸
線ｎ−ｎ回りに回転する。

このように、練り混ぜ装置１９は駆動モータ１
１、あるいは２７により軸線ｍ−ｍ回り、ないし
軸線ｎ−ｎ回りに回転するので、大口径のシール
ド機においても作泥土室内の掘削土砂と作泥土材
を効果的に練り混ぜて泥土に変換することができ
る。

そして、周知のようにジヤツキ（図示せず）な
どの駆動手段によりシールド筒１を前方へ押圧す
れば土圧が発生し、これにより切羽を押えること
ができ、かつ切羽を押えるのに好適な土圧を保持
しつつシールド機の前進に伴ない作泥土室２０内
の泥土を排出装置２８を介し排土させて掘進作業
を行つてゆけば良い。

第２図は本発明の他の実施例を示したもので、
この例においては回転掘削具をそれぞれ別駆動さ
れる内周掘削具３Ａと外周掘削具３Ｂとにて構成
し、かつ笠状大歯車２４をセンターシヤフト７に
固着して構成したことを特徴としている。

すなわち、この実施例では、シールド筒１の前
端開口部に、いわゆるカツターとして機能する回
動自在な内周掘削具３Ａが、また、その外周に内
周掘削局具３Ａとは別の駆動源によつて回動自在
な外周掘削具３Ｂが設けられている。

しかして、前記内周掘削具３Ａは、中央部に設
けられたボス４から外周に向かつて放射状に延
び、かつ前部にビツト６が突設された複数本のカ
ツタースポーク５ａと、このカツタースポーク５
ａの後方に必要に応じて設けられた練り混ぜ翼９
ａと、ボス４に連結され、かつシールド筒１内の
略中央部を延び、かつ隔壁２中央部などに設けら
れた支持部材を介し回動自在に支持されていると
ともに先端部にフイツシユテール状の中央ビツト
８が突設されたセンターシヤフト７と、このセン
ターシヤフト７の後方側に設けられた歯車機構２
６を介したセンターシヤフト７を回動し得る正逆
回転可能な駆動モータ２７とにて構成されてい
る。

また、外周掘削具３Ｂは、内周掘削具３Ａのカ
ツタースポーク５の略同一平面状の外周部に設け
られ、かつ前部にビツト６が突設された複数本の
カツタースポーク５ｂと、このカツタースポーク
５ｂの後方に必要に応じて設けられた練り混ぜ翼
９ｂと、カツタースポーク５ｂの後部内端に前端
が連結され、かつ隔壁２を貫通して後方に延び後
端部が回転伝達機構１３を介し正逆回転可能な駆
動モータ１１に連結された中間支持部材１０とに
て構成されている。

１９は各カツタースポーク５ａ，５ｂの後方に
設けられた前述の実施例と略同様な練り混ぜ装置
で、シールド筒１の中心側すなわちセンターシヤ
フト７付近から外周へ向かつて中間支持部材１０
を貫通して放射状に延び、略丸棒状を呈する複数
本の練り混ぜ棒２１と、この練り混ぜ棒２１の長
さ方向の適宜の箇所に設けられた適宜形状の練り
混ぜ翼２２と、この練り混ぜ棒２１の基端部に設
けられた笠状小歯車２３と、この笠状小歯車２３
に対し略直交して噛合し、かつセンターシヤフト
７に固定された笠状大歯車２４とにて構成されて
いる。

他の構成については前述の実施例と実質的に同
様である。

しかして、動作にあたり、この実施例では、地
山の掘削は内周掘削具３Ａおよび外周掘削具３Ｂ
によつて行われる。すなわち、駆動モータ２７を
駆動すると、この回転は歯車機構２６を介してセ
ンターシヤフト７に伝達されカツタースポーク５
ａが回転し、内周掘削具３Ａの中央ビツト８およ
びビツト６等を介し切羽が掘削される。この場
合、笠状大歯車２４はセンターシヤフト７の回転
に伴なつて回転するため、これに応じて練り混ぜ
翼２２を有する練り混ぜ棒２１が笠状大歯車２４
と噛合した笠状小歯車２３を介しｎ軸回りに回転
する。

また、駆動モータ１１を回転させればその回転
は中間支持部材１０等を介しビツト６を有するカ
ツタースポーク５ｂに伝達され外周掘削具３Ｂに
より切羽を掘削することができる。この場合、練
り混ぜ装置１９の練り混ぜ翼２２は、練り混ぜ棒
２１がカツタースポーク５ｂと連通された中間支
持部材１０と貫通部分で遊合しているため、練り
混ぜ翼２２は軸線ｎ−ｎ回りに回転しつつ中間支
持部材１０の回転に伴なつて強制的にカツタース
ポーク５ｂと同様シールド機の中心と略同心的に
軸方向の軸線ｍ−ｍ回りに回転し、効果的な練り
混ぜを行うことができる。

そして、これらの過程において、内、外周掘削
具３Ａ，３Ｂはそれぞれ専用の駆動モータ２７，
１１によつて任意に回転可能になつているため、
例えば練り混ぜ状態に応じてこれら駆動モータ２
７，１１の回転を適宜早めたり遅めるなどして調
整すれば作泥土室２０内の外周部ないし内周部に
わたつて均一な泥土を得ることができる。

（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、大口径のシールド
機において、切羽を切削する回転掘削具の後方で
掘削具と略同心的に回動し、かつシールド機の略
直径方向に延びる軸を中心にも回転する練り混ぜ
装置を設けたことにより、作泥土室内の掘削土砂
を外周部、内周部に渡つて容易、かつ迅速に泥土
に変換できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例、第２図イ〜ハは本発明の一実
施例で、イは正面図、ロは縦断面図、ハはロ中Ａ
−Ａ線断面図、第３図は本発明の他の実施例で、
イは正面図、ロは縦断面図である。 ３……回転掘削具、１９……練り混ぜ装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド機において、切羽を切削する回転掘
   削具と、この回転掘削具の後方で掘削具と略同心
   的に回動し、かつ前記シールド機の略直径方向に
   延びる軸を中心にも回動する練り混ぜ装置とを備
   えたことを特徴とするシールド機。