JPH0266295A - 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、地下トンネルや下水道等を築造するためのト
ンネル工法に使用する掘進機に係り、特に、地盤を矩形
状に掘削するトンネル掘削機に関する。

〔従来の技術〕

従来のトンネル掘削機は、掘削機構上円形断面が多く使
われてきた、つまり前面にカッタービットを設けたカッ
タをライニングの軸線を中心として回転可能に支持し、
力γりに同軸上に固定された回転輪を介してカッタを回
転させて地盤を掘削しなからライニングに反力をとり前
方に推進していく。このトンネル掘削機は、カッタがラ
イニングの軸線を中心にして回転するので、地盤を円形
断面に掘削する。従って、利用度の高い矩形状断面の管
渠やトンネルを築造する場合、この掘削断面を確保する
ために、地盤に対角径以上の大口径の円形断面を掘削し
なければならず必要以上の土砂を排土しなければならな
いという不具合がある。

この不具合を解決し、地下空間の有効利用を図るために
は矩形状断面掘削が望ましく築造技術の向上に伴って特
公昭６２−８５９７号公報、特公昭６２−２６３９７号
公報等の掘進方向と直交する回転輪を備えた多くの掘削
装置が提案されてきた。例えば、特開昭６１−７２１９
４号公報は、地盤に矩形状断面を掘削するシールド掘進
機が開示されている。このシールド掘進機は、一体形の
筒状回転体がその軸線をライニングの軸線に直交するよ
うに回転自在に支持され、この筒状回転体の内部に油圧
モータを内蔵し、外周面にカッタービットが取付けられ
ている。従って、筒状回転体を回転させると、カッター
ビットで地盤を矩形状断面状に掘削することが出来る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このシールド掘進機は、一体形の筒状回
転体を使用しているので、筒状回転体のシャフトをドラ
ムカッタの両外側から固定する必要がある。従って、シ
ャフトを支持する支持部材がドラムカッタの両外側に張
り出しているので、シールド掘進機の推進時に、支持部
材に当たる掘残し部ができ、この支持部材が地盤に接触
して特に硬い地盤の場合、推進不能になるという問題が
ある。

また、掘残し部を少なくして支持部材と地盤との接触抵
抗を少なくする為に、支持部材の張り出し寸法を薄く小
さくすると十分な剛性を保てず強度不足となると共に動
力伝達手段のためのスペース、例えば油圧通路が狭くな
って必要な動力が得られないという欠点がある。

本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、強度
的に安定し、掘残し部が無く支持部材と地盤との接触抵
抗をなくしてトンネル掘削機の推進抵抗を少なくするこ
とが出来ると共にカッタビットの回転輪がトンネル掘削
機の掘進方向に対して直角な方向に設けられているため
、トンネル掘削機のローリングが発生せず、方向性のよ
い掘進ができ、また掘削と排土の方向が同一であるため
ズリの掻き上げトルクが軽減され、ズリの排出を効果的
に行うことが出来る矩形状断面トンネル掘削装置を提供
することを目的としている。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明は、前記目的を達成する為に、ライニングの先端
に方向制御可能に支持されている矩形状のトンネル掘削
機本体と、トンネル掘削機本体に設けられトンネル掘削
機本体の方向を制御するジヤツキと、掘進方向と直交す
る方向の回転輪を持ちトンネル掘削機本体の先端部に所
定の間隔を保って同軸配置された一対のドラムカッタと
−１一対のドラムカッタの間に偏芯して配設され、ドラ
ムカッタの掘削径と略同一径を掘削可能な一対のリング
カッタと、トンネル掘削機本体に配設された回転駆動源
と、トンネル掘削機本体に配設され、一対のドラムカッ
タの対向面に形成される空間を通って回転駆動源からの
動力を伝える動力伝達機構と、リングカッタ又はドラム
カッタの後方に配設された排土手段と、を有することを
特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、矩形状断面を掘削する筒状のカッタを
一対のドラムカッタとリングカッタとに分割することに
より、支持部材と動力伝達機構とをドラムカッタ間に配
設することが出来るので、支持部材による掘残しを生ず
ることがない。従って、トンネル掘削機の推進時、支持
部材は地盤と接触しないので、硬い地盤においても掘削
不能になることはない。

〔実施例〕

以下添付図に従って本発明に係る矩形状断面トンネル掘
削装置の好ましい実施例を詳説する。

例として泥水加圧シールド工法における例を説明する。

第１図乃至第４図に示すように、矩形状のシールド掘進
機ｌＯは、略同径の矩形状のライニング１２．１２・・
・を有している。このライニング１２の先端には、同一
軸線上に矩形状のシールド掘進機本体１４が配設されて
いる。シールド掘進機本体１４の後部にはライニング１
２をシールするテールシール１３が備わっている。シー
ルド掘進機本体１４は、その後部で、シールドジ＋ツキ
１６．１６．１６．１６を介してライニング１２の先端
に連接されている。従って、シールドジ＋　ツキ１６を
伸縮することにより、シールド掘進機１０を推進するこ
と及びシールド掘進機１０の推進方向を制御することが
出来る。

また、シールド掘進機本体１４の先端部には、隔壁部１
４Ａが形成されている。この隔壁部１４Ａはシールド掘
進機本体１４の先端にドラムカッター２２の形状に沿っ
て円弧状に設けてもよい。

この隔壁部１４Ａの前側には、ギアケース１８が固定さ
れ、ギアケース１８の先端部には、同軸線上に支持され
ているシャフト２０．２０を介してドラムカッタ２２．
２２が回転自在に支持され、更に、シャフト２４．２４
を介してリングカッタ２６．２６が回転自在に支持され
ている。リングカッタ２６．２６は、第２図に示すよう
に、ドラムカッタ２２．２２の間に配設されている。リ
ングカッタ２６．２６とドラムカッタ２２．２２との全
周面には、カッタビット２８．２８・・・が螺旋状に配
設されている。また、シールド掘進機本体１４の隔壁部
１４Ａの後側には、第１図、第３図、第４図に示すよう
に減速機３０．３０を介して回転駆動源の電動又は油圧
モータ３２．３２が数例けられている。

第４図は、モータ３２の回転力をドラムカッタ２２とリ
ングカッタ２６とに伝達する動力伝達機構３４について
示している。

この動力伝達機構３４は、ギアケース１８内に、減速機
３０．３０の出力軸３６．３６に固着されているベベル
ギア３８．３８を有している。ベベルギア３８には、ベ
ベルギア４０が噛み合っている。ベベルギア４０．４０
はシャフト４１の両端部に固着され、シャフト４１の中
央部にはギア４２が固着されている。ギア４２には、ギ
ア４４が噛み合い、ギア４４にはギア４６が噛み合って
いる。ギア４６はシャフト４８の中央部に固着され、そ
の両端部にはギア５０．５０が固着されている。

ギア５０にはギア５２が噛み合い、ギア５２はシャフト
２０に固着されている。シャフト２０はギアケース１８
に回転自在に支持されている。シャフト２０は、ドラム
カッタ２２の軸線上に配置され、その端部がフランジ２
ＯＡを介してドラムカッタ２２に固定されている。従っ
て、モータ３２．３２が駆動すると、ベベルギア３８．
３８、ベベルギア４０．４０．ギア４２、ギア４４、ギ
ア４６、ギア５０．５０、ギア５２．５２、シャフト２
０．２０を介して、ドラムカッタ２２．２２が回転する
。また、ギア５２はギア５４に噛み合い、ギア５４はギ
ア５６に噛み合っている。このギア５６はシャフト２４
の端部に固着され、シャフト２４はギアケース１８に回
転自在に支持されている。シャフト２４の中央部には、
リングカッタ２６が固着されている。従って、ドラムカ
ッタ２２．２２の回転と同時に、シャフト２４．２４を
介してリングカッタ２６．２６が同方向に回転する。

また、第１図、第３図に示すように、前記隔壁１１１４
Ａの上部に送泥管５８が配設され、その下部に排泥管６
０が配設されている。排泥管６０には掘削状態に応じて
排泥量を調整するストップバルブ６４が取付けられてい
る。又、６２は油圧ジヤツキ１６等の油圧ユニットであ
る。尚、各ドラムカッタ２２．２２及びリングカッタ２
６．２６の回転輪部には泥水の侵入を防ぐシール部材（
図示しない〉が設けられている。

前記の如く形成された本発明に係る矩形状断面トンネル
掘削装置の作用について説明する。

先ず、送泥管５８から泥水をチャンバー６３に送泥する
と共に、モータ３２．３２を駆動する。

従って、ベベルギア４０．４０は、減速機３０．３０、
駆動軸３６．３６、ベベルギア３８．３８を介して回転
する。ベベルギア４０．４００回転は、シャフト４１、
ギア４２、ギア４４を介してギア４６を回転させる。ギ
ア４６の回転によりシャフト４８、ギア５０．５０が回
転し、ギア５０の回転でギア５２．５２、シャフト２０
．２０が回転する。従って、ドラムカッタ２２．２２は
シャフト２０．２０に固定したフランジ２ＯＡ、２ＯＡ
を介して回転する。また、ギア５２０回転はギア５４、
ギア５６を介してシャフト２４に伝達されるので、２つ
のリングカッタ２６．２６はシャフト２４．２４を介し
て回転する。

この結果、ドラムカッタ２２．２２とリングカッタ２６
．２６とが、第１図上で反時計回り方向（矢印入方向）
に回転して地盤６６をカッタビット２８．２８・・・で
掘削する。

この場合、第２図に示すように、リングカッタ２６．２
６は、ドラムカッタ２２の径と略同径を掘削することが
出来るように配設され、更に、ドラムカッタ２２．２２
の外側の端部２２Ａ、２２Ｂは、ライニング１２と略同
幅を掘削することが出来るように配設されている。従っ
て、地盤６６をライニング１２と略同幅の矩形状断面状
に掘削することが出来る。

掘削により生じたズリは、泥水と一緒に排泥管６０から
排出される。

また、ドラムカッタ２２のシャフト２０と、リングカッ
タ２６のシャフト２４とを支持しているギアケース１８
は、ドラムカッタ２２．２２間に配設されていると共に
リングカッタ２６．２６を備えているので、ギアケース
１８の形状を十分な強度が得られるように設定すること
が出来るため、堀残しを生じることなく地盤６６を能率
的に掘進することが出来る。

更に、シールドジヤツキ１６でシールド掘進機本体１４
を任意の方向に制御することが出来る。

この結果、掘進方向を容易に変ることが出来るのでシー
ルド掘進機を計画線に沿って容易に掘進させることが出
来る。

また、カッタビット２８が螺旋状に取付けられているの
で、掘削で生じたズリを効果的に排泥管に導入し排出さ
せることが出来る。

前記実施例では、ドラムカッタ２２．２２とリングカッ
タ２６．２６とから成る掘削ユニットをシングルで使用
したが、これに限らず第５図に示すように、掘削ユニッ
トを上側と下側とに設けてダブルで使用してもよい。こ
の結果、地盤６６に大型の矩形状断面状の孔を掘削する
ことが出来るので、大型のシールド掘進機本体７０を容
易に地中に推進させることが出来、ライニング７２を構
築することができる。尚、上記実施例では泥水加圧シー
ルド工法について説明したが、土圧系シールド工法、推
進工法、或いは山岳トンネル工法の掘削にも適用しうる
ちのである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る矩形状断面トンネル
掘削装置によれば、一対のドラムカッタ間に、ドラムカ
ッタの径と略同一径の大きさを掘削可能なリングカッタ
を回転自在に支持したので、地盤を矩形状に掘削するこ
とが出来ると共に、ドラムカッタとリングカッタ間に堀
り残し部分を残さないため、トンネル掘削機の推進抵抗
を減少させることが出来、更に、支持部材の強度を確保
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る矩形状断面シールド掘進装置の実
施例を示す断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視図、第
３図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第４図は本発明に係る矩
形状断面シールド掘進装置の実施例の動力伝達手段を示
す断面図、第５図は本発明に係る矩形状断面シールド掘
進装置の掘削ユニットを複数配設した実施例を示す断面
図である。 １０・・・シールド掘進機、　　１２・・・ライニング
、１４・・・シールド掘進機本体、　　１６・・・ジヤ
ツキ、１８・・・ギアケース、　　２０．２４・・・シ
ャフト、２２・・・ドラムカッタ、　　２６・・・リン
グカッタ、２８・・・カッタビット、　３２・・・回転
駆動源、３４・・・動力伝達機構、　５８・・・送泥管
、　６０・・・排泥管。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ライニングの先端に方向制御可能に支持されてい
   る矩形状のトンネル掘削機本体と、 トンネル掘削機本体に設けられトンネル掘削機本体の方
   向を制御するジャッキと、 掘進方向と直交する方向の回転輪を持ちトンネル掘削機
   本体の先端部に所定の間隔を保って同軸配置された一対
   のドラムカッタと、 一対のドラムカッタの間に偏芯して配設され、ドラムカ
   ッタの掘削径と略同一径を掘削可能な一対のリングカッ
   タと、 トンネル掘削機本体に配設された回転駆動源と、トンネ
   ル掘削機本体に配設され、一対のドラムカッタの対向面
   に形成される空間を通って回転駆動源からの動力を伝え
   る動力伝達機構と、 リングカッタ又はドラムカッタの後方に配設された排土
   手段と、 を有することを特徴とする矩形状断面トンネル掘削装置
   。
2. （２）前記一対のドラムカッタ並びに該一対のドラムカ
   ッタ間に配置される一対のリングカッタから成る掘削ユ
   ニットはトンネル掘削機本体先端部に複数並設配置され
   ることを特徴とする請求項（１）記載のトンネル掘削装
   置。
3. （３）前記ドラムカッタとリングカッタとの全周にはカ
   ッターツースが配設され且つ前記一対のドラムカッタに
   はカッタビットが互いに逆方向螺旋状に配設されている
   ことを特徴とする請求項（１）記載の矩形状断面トンネ
   ル掘削装置。