JPH0359238B2

JPH0359238B2 -

Info

Publication number: JPH0359238B2
Application number: JP60060388A
Authority: JP
Inventors: Yoshuki Takahashi; Kyoshi Yoshida
Original assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1991-09-09
Also published as: JPS61221494A

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野本発明シールド工法により、断面が楕円形状の
トンネル等を掘削する場合に使用するに好適な、
楕円シールド掘削機に関する。

(b) 従来の技術従来、シールド掘削機で掘削されるトンネルの
断面は円形のものがほとんどであり、従つて、断
面が楕円（ここで言う、「楕円」とは、数学的な
意味での厳密な楕円形ではなく、「長円」、「異形
楕円」等の「真円」では無い、「細長い形状の円」
を意味するものである。勿論、数学的な意味での
厳密な「楕円」も含まれる。）のトンネルを掘削
し得るシールド掘削機は無く、円筒形のシールド
外殻に円形のカツタを掘削推進方向に向けて設け
たものが殆どであつた。

(c) 発明が解決しようとする問題点しかし、最近では、断面が楕円のトンネルに対
する要望も強く、こうした楕円形状のトンネルを
シールド工法で掘削し得るシールド掘削機の開発
が望まれている。

なお、断面が楕円形となる場合に、通常の円形
断面の場合に比して掘削断面積が大きくなるの
で、それに伴う掘削反力も大きくなり、カツタの
掘削ビツトの摩耗が促進され、カツタを駆動する
油圧モータや掘進ジヤツキも大型のものが必要と
なるが、狭いシールド内で掘進ジヤツキや油圧モ
ータが大型化することは、不都合な点が多く、出
来るだけ掘削反力の少ない楕円シールド掘削機の
開発が望まれる。

本発明は、上記事情に鑑み、断面が楕円のトン
ネルをシールド工法により容易に掘削することが
出来、更に掘削に伴う反力を少なくして、掘削ビ
ツトの摩耗が少なく、しかもシールド内を有効に
活用出来る楕円シールド掘削機を提供することを
目的とするものである。

(d) 問題点を解決するための手段即ち、本発明は、掘進方向正面から見て断面
が、両側に膨出部を有する形で楕円形状に形成さ
れた外殻を有し、前記外殻の掘進方向正面中央部
に円形カツタを設け、前記膨出部に、先端に掘削
ビツトの形成された複数のスクリユーオーガを前
記外殻の輪郭に沿つた形で左右対称に配置する形
でそれぞれ設け、前記スクリユーオーガの掘削ビ
ツトを前記円形カツタの掘削面よりも掘進方向前
方に配置すると共に、前記円形カツタの上部及び
下部と外殻の掘進方向前端部との間に補助掘削手
段を前記カツタの掘削面よりも前方に突出した形
で設け、前記スクリユーガー及び補助掘削手段に
より前記円形カツタの外周を取り囲む形で設けて
構成される。

(e) 作用上記した構成により、本発明は、カツタとスク
リユーオーガにより楕円形の外殻に沿つた形での
土壌の掘削が可能となるように作用する。

また、切羽中央部を掘削する円形カツタはスク
リユーオーガ及び補助掘削手段が環状に掘削した
残りの島状の部分を掘削するように作用する。

(f) 実施例以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は本発明による楕円シールド掘削機の一
実施例を示す正面図、第２図は第１図の側断面
図、第３図はスクリユーオーガ部分の断面図であ
る。

楕円シールド掘削機１は、第１図及び第２図に
示すように、全体が、楕円筒状に形成された外殻
２を有しており、外殻２の内部には、第２図に示
すように、軸受け部材２６及び軸部材２７が同心
円状に設けられている。軸受け部材２６には、シ
ール部材２５を介してカツタ３を構成する回転軸
３ｄが回転自在に支持されており、回転軸３ｄは
軸部材２７を囲む形で筒状に形成されている。回
転軸３ｄの第２図左方、即ち、掘削機推進方向正
面側には、アーム３ｃを介して掘削面３ａに多数
の掘削刃３ｂの設けられた円形のカツタ３が設け
られており、回転軸３ｄの右端には円環状に形成
されたギヤ３ｅが設けられている。なお、ギヤ３
ｅには油圧モータ２３，２３が噛合している。ま
た、外殻２の、第１図左右方向に膨出した膨出部
２ｂ，２ｂには、外殻２の外周に沿つた形で複数
のスクリユーオーガ１５が左右対称に配置されて
おり、各スクリユーオーガ１５は、第３図に示す
ように、外殻２の外壁２ｃに沿つた形で設けられ
た筒状のハウジング１６中に、油圧モータ１７に
より回転駆動自在に設けられている。ハウジング
１６の、第３図下方には、筒状に形成されたサブ
ハウジング１６ａがシール材１６ｂを介して矢印
Ｂ，Ｃ方向に移動自在に設けられており、サブハ
ウジング１６ａには、前述の油圧モータ１７が設
けられている。サブハウジング１６ａとハウジン
グ１６の間にはオーガスライドジヤツキ２９が設
けられており、ジヤツキ２９のラム２９ａを矢印
Ｃ，Ｂ方向に突出駆動させることにより、スクリ
ユーオーガ１５をサブハウジング１６ａと共に、
矢印Ｃ，Ｂ方向に移動させることができる。な
お、スクリユーオーガ１５の先端にはビツト１５
ａが設けられている。

また、各ビツト１５ａは、カツタ３の掘削面３
ａよりも、第２図左方、即ち掘削方向前方に配置
されている。スクリユーオーガ１５及び外殻２外
周部と中央部に設けられたカツタ３との間には、
カツタ３方向に傾斜した形で擂り針状に形成され
た固定刃５が設けられており、固定刃５には、第
１図に示すように、固定刃５の全面に亙り多数の
超高圧水噴射用ノズル６が設けられている。これ
により、カツタ３の、第１図左右はスクリユーオ
ーガ１５及び固定刃５により囲まれ、更に図中上
下は、カツタ３と外殻の先端部を結ぶ形で形成さ
れた固定刃５により囲まれ、従つて、カツタ３の
周囲は、スクリユーオーガ１５及び固定刃５によ
りその周囲を取り囲まれる形となつている。

また、カツタ３の後方、即ち、第２図右方に
は、掘削された土砂をスラリー化する泥水室１９
が設けられており、泥水室１９には上部に泥水供
給用の送泥管２２が、下部には泥水排出用の排泥
管２１が接続している。また、泥水室１９は、第
３図に示すように、各スクリユーオーガのハウジ
ング１６の側面に形成された排泥日を介して先端
のビツト１５ａ部分と連通している。外殻２の内
側には、複数の推進用油圧ジヤツキ９が、外殻２
の楕円形状の断面に沿つて設けられており、油圧
ジヤツキ９のラム９ａの右方には、組立状態にあ
るセグメント１０が設置されている。なお、外殻
２の後端部付近には、組み立てられたセグメント
１０の楕円状態を正しく保持整形するための楕円
保持装置１１が設けられている。また、番号１２
は、セグメント１０を組み付けるためのエレクタ
である。

楕円シールド掘削機１は以上のような構成を有
するので、楕円シールド掘削機１により断面が楕
円のトンネル１３を掘削する場合は、第２図に示
すように、トンネルの掘削推進方向である図中左
方にカツタ３の掘削面３ａを向けて、油圧モータ
２３を回転させ、ギヤ３ｅ、回転軸３ｄ、アーム
３ｃを介してカツタ３を回転させ、更に油圧モー
タ１７を回転駆動してスクリユーオーガ１５を回
転させる。すると、スクリユーオーガ１５によ
り、外殻２の膨出部２ｂに対応した切羽部分が掘
削されるが、この時、固定刃５のノズル６から超
高圧水を切羽１３ａに向けて噴出させ、固定刃５
と共にカツタ３周囲の土壌を外殻２の形状に沿つ
た形で楕円形に掘削してゆく。更に、この際、オ
ーガスライドジヤツキ２９を駆動して、サブハウ
ジング１６ａと共にスクリユーオーガ１５を、第
３図矢印Ｂ，Ｃ方向に繰り出し突出後退させる。
すると、スクリユーオーガ１５先端のビツト１５
ａは切羽１３ａと継続的に接触し、ノズル６から
の超高圧水の作用と相俟つて、膨出部２ｂに対応
した切羽部分の掘削動作は円滑に行われる。な
お、カツタ３は切羽１３ａの中央部を円形に掘削
してゆくので、カツタ３及びスクリユーオーガ１
５、固定刃５のそれぞれの掘削動作により、切羽
１３ａの断面は楕円形に掘削されてゆく。また、
掘削の進行につれて油圧ジヤツキ９を駆動して、
ラム９ａを介して組立状態にあるセグメント１０
を足場にする形で、外殻２を掘削推進方向である
矢印Ａ方向に徐々に移動させてゆくと、あとには
外殻２の外形に一致した形の断面楕円形のトンネ
ル１３が形成される。また、スクリユーオーガ１
５は、第１図に示すように、外殻２の両側の膨出
部２ｂ，２ｂに図中左右対称的に配置されている
ので、オーガ１５による掘削反力は、外殻２の、
第１図正面左右で均等に生じ、アンバランスな掘
削反力が外殻２の掘進に際して生じるようなこと
は無い。更に、スクリユーオーガ１５のビツト１
５ａと固定刃５により、切羽１３ａは、第２図に
示すように、カツタ３の外周部と外殻２の先端部
との間が溝状に掘削され、カツタ３の該掘削され
て島状に取り残された切羽１３ａ部分を掘削す
る。従つて、カツタ３の切羽１３ａの掘削に要す
る掘削力は少なくて済み、その掘削反力も少なく
て済む。

また、各スクリユーオーガ１５により掘削され
た土砂２０は、第３図に示すように、スクリユー
オーガ１５の回転により、ハウジング１６内を図
中下方に搬送され、ハウジング１６の側面に形成
された排泥口を介して泥水室１９内に搬送され、
そこで、カツタ３による掘削土砂２０と共に、排
泥管２１により外部に搬出される。

また、各スクリユーオーガ１５には、それぞれ
ハウジング１６及び排泥口が形成されているの
で、各スクリユーオーガ１５で掘削された土砂
は、落下拡散すること無く、当該オーガ１５の設
けられたハウジング１６から直ちに内部に取り込
まれ、泥水室１９に送られるので、効率の良い掘
削土砂の回収が可能となる。

なお、上述の実施例は、カツタ３が１個の場合
について述べたが、カツタ３は１個に限らず、小
口径のカツタ３を複数個組み合わせた形で配置し
てもよいことは勿論である。

(g) 発明の効果以上、説明したように、本発明によれば、掘進
方向正面から見て断面が、両側に膨出部２ｂ，２
ｂを有する形で楕円形状に形成された外殻２を有
し、前記外殻の掘進方向正面中央部にカツタ３な
どの円形カツタを設け、前記膨出部に、先端にビ
ツト１５ａなどの掘削ビツトの形成された複数の
スクリユーオーガ１５を前記外殻の輪郭に沿つた
形で左右対称に配置する形でそれぞれ設け、前記
スクリユーオーガの掘削ビツトを前記円形カツタ
の掘削面３ａよりも掘削方向前方に配置すると共
に、前記円形カツタの上部及び下部と外殻の掘削
方向前端部との間に固定刃５などの補助掘削手段
を前記カツタの掘削面よりも前方に突出した形で
設け、前記スクリユオーガ及び補助掘削手段によ
り前記円形カツタの外周を取り囲む形で設けて構
成したので、カツタ３が楕円形の外殻２の中央部
を、スクリユーオーガ１５がその膨出部２ｂ，２
ｂに対応する部分を掘削するので、両者により、
断面が楕円形のトンネル１３がシールド工法によ
り容易に掘削され、最近の断面楕円のトンネル１
３の掘削の要請に答え得る楕円シールド掘削機１
の提供が可能となる。

また、スクリユーオーガは、第１図に示すよう
に、外殻の両側の膨出部に外殻の輪郭に沿つた形
で左右対称に配置されているので、オーガによる
掘削反力は、外殻の、第１図正面左右側で均等に
生じ、アンバランスな掘削反力が外殻の掘進に際
して生じるようなことは無く、外殻の姿勢制御を
容易に行なうことが出来る。

更に、スクリユーオーガ及び補助掘削手段によ
り前記円形カツタの外周を取り囲む形で設けたの
で、スクリユーオーガの掘削ビツトと補助掘削手
段により、切羽を円形カツタの周囲と外殻の先端
部との間で溝状に掘削することが出来る。従つ
て、円形カツタは該掘削されて島状に取り残され
た切羽部分を掘削するだけでよいので、円形カツ
タの切羽の掘削に要する掘削力、従つて、その掘
削反力も少なくて済み、円形カツタの早期摩耗の
防止、更に該カツタを駆動する油圧モータ及び油
圧ジヤツキ９などの掘進ジヤツキを小型化して、
シールド内空間を有効に活用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による楕円シールド掘削機の一
実施例を示す正面図、第２図は第１図の側断面
図、第３図はスクリユーオーガ部分の断面図であ
る。１……楕円シールド掘削機、２……外殻、２ｂ
……膨出部、３……カツタ、１５……スクリユー
オーガ。

Claims

【特許請求の範囲】１掘進方向正面から見て断面が、両側に膨出部
を有する形で楕円形状に形成された外殻を有し、前記外殻の掘進方向正面中央部に円形カツタを
設け、前記膨出部に、先端に掘削ビツトの形成された
複数のスクリユーオーガを前記外殻の輪郭に沿つ
た形で左右対称に配置する形でそれぞれ設け、前記スクリユーオーガの掘削ビツトを前記円形
カツタの掘削面よりも掘進方向前方に配置すると
共に、前記円形カツタの上部及び下部と外殻の掘削方
向前端部との間に補助掘削手段を前記カツタの掘
削面よりも前方に突出した形で設け、前記スクリユーオーガ及び補助掘削手段により
前記円形カツタの外周を取り囲む形で設けて構成
した楕円シード掘削機。