JPH03125795A - 地中掘削機 - 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、地下鉄、道路用トンネルや上下水道等に適用
できる断面の横坑や、橋梁や建物の基礎、立坑を地中に
深く鉛直に沈下させて築造する場合のケーソンや、地下
鉄道の出入口等のための斜坑を構築するのに通した地中
掘削機に関する。

なお、本発明における地中とは地表面を含む地盤を意味
するもので、従って運河や開水路の築造に用いられる地
中掘削機も本発明に含まれる。

（従来の技術） 従来、変形断面の横坑、立坑、斜坑を構築する場合の地
中掘削機の先行例としては、特開昭６３−１３４７８７
号公報がある。

第３図（ａ）、（ロ）は係る先行例を示すもので、この
地中掘削機は長円形のシールド筒１００内の切羽室Ｂの
両側にそれぞれ回転掘削具１０１．１０２が設けられ、
かつ上下部分には平行リンク機構を有する掘削具１０３
．１０４が設けられ、また、それらの間の略中央部には
小径の回転掘削具■ｏ５が設けられた構成とし、種々の
形状の掘削ａ面に対応できるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成の地中掘削機においては、掘削
具１０３．１０４を駆動させる駆動機構の主要部である
アーム１０６が隔壁１０７の前方の切羽室Ｂ内を運動す
ることになり、多大な抵抗がアーム１゜６に作用し駆動
力が大きくなる。

また、掘削具１０３．１０４と支持軸１０Ｂとの連結部
分が切羽室Ｂ内の土砂中で回転自在に取り付けであるた
め、トラブルが発生しゃすく、発生した場合には補修が
難しいという課題がある。

本発明は上記の点に鑑み捷案されたもので、その目的と
するところは、変形断面の横坑、立坑。

斜坑を構築するために平行リンク機構を用いた掘削具を
備えた地中掘削機において、掘削具の運動抵抗を減少さ
せ、かつ掘削具の支持軸の破損の可能性を軽減させ、ま
た、トラブル発生時に補修を容易とした地中掘削機を提
供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、要するに、地中
を掘削する任意形状の掘削機のシールド筒の前部に隔壁
を設け、この隔壁に適数の回転体を回転自在に支持し、
この回転体の回転中心より偏った位置にこの回転中心と
平行に延びる支持軸を設け、この支持軸の前方に多数の
掘削刃を有する掘削具を配設し、この掘削具は前記回転
体の回転により支持軸を介して平行リンク機構的に回動
し、要所掘削断面の一部ないしは略全体を掘削する構成
としたことに特徴を存している。

（作用） 本発明では、上記のように構成し、要するに、平行リン
ク機構を有する掘削具の駆動機構の主要部である回転体
を隔壁内に収めることにより、切羽室内での運動抵抗を
減少させている。

また、掘削具の支持軸を隔壁に支持された回転体で支持
しているため、破Ｉ員の可能性を少なくし、トラブルが
発生した場合にも補修を容易とし、その結果、作業性を
向上させ、経済面においても有利としている。

（実施例１） 第１図（ａｌ〜（ロ）は本発明の第１実施例で、掘削断
面が略長方形をなす泥土圧シールドに適用した場合の例
を示す。

図において、ｌは地中掘削機、２は地中掘削機Ｉの構成
要素であり、かつ断面形状が略長方形のシールド筒で、
その前方にはフード３が形成され、また、前方内は切羽
室を形成するために隔壁４で仕切られている。

５は、第１図（ハ）５（ｄ）から明らかなように上方に
２個、下方に２個づつ配置され、かつ隔壁４に回転自在
に支持された中空短円柱状の回転体で、この回転体５は
第１図（ａ）に示すように、切羽室側に面する前部６と
、円筒部７と、坑内側に位置する後部８とを有している
。そして、回転体５全体は円筒部７の外周側と隔壁４の
対向する内周側との間に設けられたシール９によりシー
ルされ、かつ後部８側に設けられた大口径ベアリング１
０によって軸支されている。

また、各回転体５はその中心から偏位した位置において
支持軸１１が貫通されており、回転体５内であってその
外周側に設けられ、がっ軸受ケース１４によって固定さ
れたラジアルへアリング１２−１゜１２−２やスラスト
ベアリング１２−３等によって支持され、かつ回転体５
の前部６の部分にシール１３が設けられている。この支
持軸１１は後述の掘削具２５に回転体５の運動を伝達す
るためのもので、掘削断面の大きさや形状によって取付
位置が選定される。

この支持軸１１の内部には添加材注入穴Ｉ５があけられ
、この添加材注入穴１５の後方は支持軸１１の後端に設
けられたスイベルジヨイント１６を介し添加付性入管１
７の一端と接続されている。また、この添加材注入管１
７の他端は回転体５に設けであるスイヘルジョイント１
８に接続されている。このスイへルジョイン目８は回転
体５の後部８の略中央部に支持され、かつ前後には添加
材注入管１９が設けられ、この添加材注入管１９の自力
には回転体５の前部の略中央に突設され、かつ切羽室内
に位置するとともに、内部に添加材注入穴があけられた
添加材吐出孔兼撹拌棒２０と連結されている。

なお、回転体５の後部８の外周には回転体５を回転させ
るためのギヤ２１が設けられ、このギヤ２１は駆動モ〒
り２２の駆動軸に設けられたビニオン２３と噛合され、
これらの機構を介し回転す°るように構成されている。

また、上記において支持軸ｌｌ内の添加材注入穴１５は
支持軸１１の前端に設けられた桁材２４の内部を通り、
ベントナイト溶液等の如き添加材を切羽に噴出できるよ
うになっている。

この桁材２４はいわゆる平行リンクを形成すべく各支持
軸１１と連結され、また、掘削具２５を構成している。

すなわち、桁材２４の前面等には掘削刃２６が設けられ
、また、切羽側には添加材吐出孔２７が臨み、切羽に添
加材を噴出可能となっている。

方、掘削具２５を構成する桁材２４の後面には撹拌羽根
２８が設けられている。なお、この掘削具２５の形状は
掘削断面の形状により決定され、１回転で掘削断面全体
を掘削できるように構成される。

その他、２９は回転体５の前面に設けられた撹拌棒、３
０は隔壁４の切羽側Ａ表面に設けられた圧力計、３１は
隔壁４の下方に前端が連結されたスクリューコンヘア等
の排土装置、３２は推進用ジヤツキであり、隔壁４の後
方であってシールド筒２の内側に適数配置されている。

次に上記構成の地中掘削機」の動作について説明する。

駆動装置により平行リンク機構を存する掘削具２５の駆
動機構の主要部である回転体５を回転させるが、複数の
回転体５は同期制御されていて、同時に同速で同方向に
回転し、この運動を支持軸ＩＩを介し掘削具２５に伝え
運動させる。そして、掘削具２５の前面に取付けられて
いる掘削刃２６によって切羽を切削する。

切削された土砂は、切羽室Ａに取込まれ、充満し、推進
用ジヤツキ３２により切羽室Ａ内を加圧し、Ｉｆｌ性羽
根２８および撹拌棒２９により、必要により注入された
添加材と十分に練り混ぜられ、土砂に不透水性と塑性流
動性をもたせ、この混合体の圧力で切羽を安定させ、圧
力計３０により一定の圧力を維持しつつ、排土装置３１
により、Ｊｌの排土をしながら掘進する。

なお、掘削具２５に取付けられている掘削刃２６の移動
範囲は、はぼ１掘削面全体を切削できる配置となってい
る。

また、撹拌羽根２８や回転体５に付いており切羽室Ａに
突出している撹拌棒２９と添加材吐出孔兼撹拌棒２０と
は互いに衝突することなく、切羽室Ａ全体を撹拌するよ
うに配置されている。

しかして、この場合、平行リンクＲ横を有する掘削具２
５の駆動機構の主要部である回転体５の本体部分は隔壁
４内に収められ、切羽室Ａ内に位置していないため、掘
削具２５の掘削時に、その分運動抵抗が少なくなるもの
である。

また、切羽室Ａ内に掘削土砂が取り込まれるが、その中
に含まれる礫によって破損を受ける可能性も少なくなる
ものである。

（実施＠２） 第２図（ａ）、　（ｂ）は本発明の第２実施例を示すも
ので、この例では掘削断面が馬蹄形をなすようシールド
筒２°が形成され、かつその略中央部から下方部分に第
１実施例において説明した４個の回転体５が設けられ、
かつ支持軸１１の先端に所望形状の桁材によって組まれ
た掘削具２５゛　を構成している。

また、未掘削部分を掘削するために切羽室Ａの略中央部
に回転自在なセンターシャフト３３が設けられ、その先
端に回転掘削具３５を構成するスポーク３６が設けられ
、このスポーク３６の前面に掘削刃３７、３８が設けら
れ、また、後面には撹拌羽根３９が取付けられ、掘削具
２５′では掘削不能な切羽室Ａの上方部分を掘削できる
ように構成されていることに特徴を有している。なお、
平行リンク機構を有する掘削具２５゛　と回転掘削具３
５とは同時に起動するので、互いに衝突しないような位
置に設けられることは言うまでもない。

その他の構成、動作は第１実施例と同様である。

（実施例３） 第３図（ａ）（ｂ）は本発明の第３実施例を示すもので
ある。

この実施例では、掘削断面が楕円形をなすようシールド
筒２”が形成され、任意の個所に第１実施例で説明した
適数の回転体５が装備され、支持軸１１の前方に、中央
部が円形に開口された楕円形状の掘削具２５”を構成し
ている。

また、中央の未掘削部分を掘削するために切羽室Ａの中
央に回転自在にセンターシャフト３３が設けられ、その
先端に回転掘削具３５を構成するスポーク３６が設けら
れ、その前面には掘削刃３７．３Ｂ。

また後面には、攪拌羽ｌ１３９が取付けられている。

そして、この回転掘削具３５と同一平面上に上記平行リ
ンク機構を存する掘削具２５”が設けられ、これらが互
いに衝突せず運動するため、略全断面を掘削することが
できる。ここで、平行リンク機構を有する掘削具２５”
の中央部開口内の半径は回転掘削具３５の回転半径と支
持軸１１の回転半径の和とほぼ等しくなっている。

なお、前記回転掘削具３５は、中央部に位置しているが
必要により、いろいろな位置に設けることができまた、
個数も適数設けられている。さらに、掘削具２５”は、
面板だけでなく、桁材で組まれたスリット状構造でも良
い。

また、上記第１実施例では掘削断面が略正方形となる場
合、第２実施例では馬蹄形となる場合、第３実施例では
楕円形となる場合について示したが、掘削具の形状と配
置、その運動範囲によって、円形、楕円形８台形、小判
形、長方形、まゆ形、三角形などあらゆる掘削断面に本
発明を適用できる。

また、回転体の数も強度、動力等から適数が選定できる
。

さらに、横坑だけでなく、ケーソン等の立坑や斜坑の構
築等、広く活用できる。

また、上記実施例は泥土圧シールドで説明したが、泥水
加圧シールド、気泡シールド、開放型機械シールド、土
庄式シールド等あらゆる工法に採用できるものであり、
撹拌翼の設置および添加材の注入は必要に応じて実施さ
れるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、平行リンクａ楕を有する
掘削具の駆動機構の主要部である回転体の本体を切羽室
内に位置させることなく隔壁内に収めたため、掘削具を
回動するにあたり、切羽室内での運動抵抗を減少させる
ことができる。

また、駆動機構の主要部が切羽室内に露出してなく、か
つ掘削具の支持軸を隔壁に回転自在に支持された回転体
によって支持しているため、破損の可能性が少なく、ト
ラブルが発生した場合にも補修が容品であり、よって作
業性と経済性が向上する。

さらに、掘削具等に撹拌手段を設けておけば、添加材を
注入した場合、チャンバー内での土砂の固結等を防止で
き、種々の土質に対応でき、スムーズな掘進が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１実施例のシールド掘削機の
縦断面図、（１））は（ａ１図図中矢視図、（Ｃ）は（
ａ）図中Ｂ断面図、（ｄ）は（ａ）図中Ｃ断面図、第２
図（ａ）は本発明の第２実施例の正面図であり、（ｂ）
はＡ−Ａ断面図、第３図（ａ）、（ロ）は本発明の第３
実施例で、（萄は正面図、（ｂ）は縦断面図、第４図（
ａ）は従来例の地中掘削装置の正面図であり、同（ロ）
は縦断面図である。 ｌ・・・・シールド掘削機 ２・・・・フード ３・・・・シールド筒 ４・・・・隔壁 ５・・・・回転体 ６・・・・回転体の前面 ７・・・・円筒筒体 ８・・・・回転体の後面 ９・・　・・シール ！Ｏ・・・・大口径ベアリング １１・・・・支持軸 １２＝１・・・ラジアルベアリング １２−２・　・ １２−３−　・ １３・　・　・ １４・　・　・ １５・　−・ １６・　・　・ １７．１９・ １８・　・　・ ２０・　・　・ ２１・　・　・ ２２・　・　・ ２３・　・　・ ２４・　・　・ ２５、　２５” ２７・　・　・ ２８・　−− ２９・　−・ ３０・　・　・ ３１・　・　・ ３２・　・　・ ・スラストベアリング ・ラジアルベアリング ・　シール ・軸受ケース ・添加材注入穴 ・スイベルジヨイント ・添加材注入管 ・スイベルジヨイント ・添加材吐出孔兼撹拌棒 、ギヤ ・駆動モータ 、ピニオン ・桁材 ・掘削具 ・添加材吐出孔 一撹拌羽根 ・撹拌棒 ・圧力計 ・排土装置 ・推進用ジヤツキ 第１図 第１図 （ｏ） 第　１１’ｌ （ｃ） 第１図 （ｄ） （０） 第 ５６２ 一 （ｂ） １

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）地中を掘削する任意形状の掘削機のシールド筒の
   前部に隔壁を設け、この隔壁に適数の回転体を回転自在
   に支持し、この回転体の回転中心より偏った位置にこの
   回転中心と平行に支持軸を設け、この支持軸の前方に多
   数の掘削刃を有する掘削具を配設し、この掘削具は前記
   回転体の回転により支持軸を介して平行リンク機構的に
   回動し、所要掘削断面の一部ないしは略全体を掘削する
   ようにしたことを特徴とする地中掘削機。
2. （２）１または複数の回転掘削具と上記平行リンク機構
   を有する掘削具を有し、前記回転掘削具の回転と前記平
   行リンク機構を有する掘削具とはその回動において互い
   に衝突しないように配設したことを特徴とする特許請求
   の範囲（１）記載の地中掘削機。
3. （３）平行リンク機構を有する掘削具および／もしくは
   回転掘削具の後部、回転体の前面および隔壁に適数の撹
   拌機構を設け、前記撹拌機構は前記掘削具および前記回
   転体の回動において互いに衝突しないように配設された
   ことを特徴とする特許請求の範囲（１）、（２）記載の
   地中掘削機。
4. （４）回転体、隔壁および掘削具に設けた撹拌機構より
   泥水または添加材等を吐出する吐出穴を設けたことを特
   徴とした特許請求の範囲（１）、（２）記載の地中掘削
   機。