JPH04112991U - 矩形断面シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切羽を安定させて掘削できるとともに、シー
ルド掘進機の姿勢制御や方向制御が容易にできる。 【構成】 矩形断面のシールド本体１前部に、シールド
本体１内から前方に突出し水平面内で揺動自在に支持さ
れた複数の揺動アーム8A,8B を垂直方向に所定間隔をあ
けて２組配設し、前記揺動アーム8A,8B の先端部間に回
転自在なカッタードラム10A,10B を２列設け、シールド
本体１内の揺動駆動装置１１により、揺動アーム8A,8B
を介してカッタードラム10A,10B を揺動させるととも
に、回転駆動装置によりカッタードラム10A,10B を回転
させて矩形断面のトンネルを掘削する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、矩形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、シールド工法では、円形断面のトンネルを掘削するのが一般的であった が、その使用する形態たとえば地下鉄道の設置などでは必要な部分に対して不必 要な（無駄な）部分も多く、それは２本の線路を形成するときに特に顕著に現れ ている。そのため、近年では繭形断面のシールド掘進機が実用化されている。し かし、円形の断面になることには変わりがなく、水路等円形をそのまま適用でき る物以外はやはり無駄な部分が多いため、最近では矩形断面のトンネルを掘削す るシールド掘進機が、たとえば特開平２−６６２９５号公報に提案されている。 このシールド掘進機は、シールド本体前部に水平軸心回りに回転自在な大径カッ タードラムを両側に２個配置するとともに、これら大径カッタードラム間に小径 カッタードラムを上下２個水平軸心回りに回転自在に配置したものであった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記シールド掘進機は大径カッタードラムがほぼシールド本体の一辺 に相当する直径で、シールド本体前方にその半分を越える部分が前方に突出して いるため、カッタードラムの上下左右方向にも土砂の呑み込みを行って切羽を緩 めるおそれがあり、切羽の崩壊を起こす危険性が高い。また、このような大径カ ッタードラムを使用する構造では、シールド掘進機の姿勢制御や方向制御を行う のが極めてむづかしいという問題点を有している。

【０００４】 本考案は、上記問題点を解決して、切羽を安定させて掘削できるとともに、シ ールド掘進機の姿勢制御や方向制御が容易な矩形断面シールド掘進機を提供する ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記問題点を解決するために本考案は、矩形断面のシールド本体前部に、シー ルド本体内から前方に突出しシールド本体の一面と平行な面内で揺動自在に支持 された複数の揺動アームを揺動方向に所定間隔をあけて複数組配設し、前記揺動 アームの先端部間に回転自在なカッタードラムをそれぞれ設け、シールド本体内 に、揺動アームを介して各列のカッタードラムを揺動させる揺動駆動装置と、カ ッタードラムを回転させる回転駆動装置を設けたものである。

【０００６】

【作用】

上記構成によれば、カッタードラムを揺動方向に複数列配置し、揺動駆動装置 によりこれらカッタードラムを揺動しつつトンネルを掘削するので、カッタード ラムの直径を小さくでき、したがってシールド本体からの突出量を小さくできる とともに揺動アームの揺動範囲も小さくできるので、切羽を安定させて地山を掘 削することができる。また、揺動アームの揺動による掘削土砂への悪影響も小さ くでき、揺動アームの駆動力も小さくてすむ。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案に係る矩形断面シールド掘進機の一実施例を図１〜図５に基づい て説明する。

【０００８】 図１〜図３に示すように、シールド本体１のスキンプレート２は矩形断面に形 成され、シールド本体１の前部には圧力隔壁３が設けられて、シールド本体１前 部で切羽の土圧を保持するための圧力室４と、後部の大気圧室５とに区画されて いる。この圧力隔壁３には、中央部に支持凹部６が形成され、支持凹部６の上下 側壁６ａ間にわたって左右一対の揺動支持軸７，７が所定間隔をあけて回転自在 に垂直方向に貫通支持されている。これら揺動支持軸７の側壁６ａ近傍には、平 面視が扇形状の揺動アーム８Ａ，８Ｂがそれぞれ固定されており、揺動アーム８ Ａ，８Ｂの先端部間には、２本の垂直方向の回転軸９Ａ，９Ｂがそれぞれ左右方 向に一定間隔をあけて回転自在に貫通支持され、揺動アーム８Ａ，８Ｂ間の回転 軸９Ａ，９Ｂにセンターカッタードラム１０Ａが取り付けられるとともに、揺動 アーム８Ａ，８Ｂ外側の回転軸９Ａ，９Ｂ端部にサイドカッタードラム１０Ｂ． １０Ｂが取り付けられている。これらカッタードラム１０Ａ，１０Ｂには、図４ に示しすように、公知のカッタービット１０ａが所定間隔毎に取り付けられてい る。

【０００９】 前記垂直揺動軸７には、一端部に揺動アーム８Ａ，８Ｂを介してカッタードラ ム１０Ａ，１０Ｂを揺動させる揺動駆動装置１１が配設され、他端部にカッター ドラム１０Ａ，１０Ｂを回転駆動する回転駆動装置１２が配設されている。

【００１０】 すなわち、揺動駆動装置１１は、支持凹部６の側壁６ａから大気圧室５側に突 出する一端部に駆動レバー１３が固定され、駆動レバー１３の先端部に大気圧室 ３内のスキンプレート２に枢支された揺動シリンダー装置１４のピストンロッド が連結されている。したがって、揺動シリンダー装置１４を作動してピストンロ ッドを伸縮することにより、駆動レバー１３を介して揺動アーム８Ａ，８Ｂをそ れぞれ水平方向に揺動させることができる。

【００１１】 また回転駆動装置１２は、図４，図５に示すように、支持凹部６の側壁６ａか ら大気圧室５側に突出する揺動支持軸７の他端側中空部軸心位置に、駆動軸１５ が回転自在に設けられており、この駆動軸１５は、大気圧室５に設けられたカッ ター回転モーター１６の出力軸に取り付けられた第１駆動ギヤ１７が、駆動軸１ ５の外端部に取り付けられた連動ギヤ１８に噛合されて回転駆動される。そして 、駆動軸１５の内端側に取り付けられた第２駆動ギヤ１９が、揺動アーム８Ｂ内 に配設された２個あるいは３個の中間ギヤ２０を介して垂直回転軸９Ａ，９Ｂの 受動ギヤ２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ連動連結されている。したがって、カッター 回転モーター１６により第１駆動ギヤ１７および連動ギヤ１８を介して駆動軸１ ５を回転させ、第２駆動ギヤ１９および複数の中間ギヤ２０を介して受動ギヤ２ １Ａ，２１Ｂを回転させて垂直回転軸９Ａ，９Ｂをそれぞれ回転させることによ り、センターカッタードラム１０Ａおよびサイドカッタードラム１０Ｂ．１０Ｂ を回転駆動することができる。

【００１２】 また、前記圧力隔壁３には、圧力室４内に圧力水を注入する送泥管２２と、掘 削した土砂を泥水と共に排出する排泥管２３とが接続されている。尚、送排泥管 ２２，２３に代えて排土量を調整可能なスクリュウフィーダー等の排土装置を設 けることもできる。

【００１３】 さらに、シールド本体１の大気圧室５には、図示しないが、セグメント２４を スキンプレート２に沿って矩形状断面に組み立てるエレクター装置が設けられて おり、組み立てられたセグメント２４を反力受けとしてシールド本体１を前進さ せる推進ジャッキ２５が複数本配設されている。

【００１４】 上記構成において、回転駆動装置１２によりセンターカッタードラム１０Ａお よびサイドカッタードラム１０Ｂ．１０Ｂをそれぞれ回転駆動するとともに、揺 動駆動装置１１によりセンターカッタードラム１０Ａおよびサイドカッタードラ ム１０Ｂ．１０Ｂをそれぞれ水平方向に揺動して掘削を行い、推進ジャッキ２３ を進展してシールド本体１を前進させる。このとき、両端のカッタードラム１０ Ａ，１０Ｂはスキンプレート２より、余堀り量δだけ外側にまで掘削し、この余 堀り量δを変化させることにより、カッタードラム１０Ａ，１０Ｂのうける土圧 を変化させてシールド本体２の姿勢を制御し、また掘削方向を制御することがで きる。

【００１５】 上記実施例によれば、垂直方向に配置したセンターカッタードラム１０Ａおよ びサイドカッタードラム１０Ｂ．１０Ｂを水平方向に所定間隔をあけて４組配置 し、揺動アーム８Ａ，８Ｂにより２列づつ水平方向に揺動させて矩形断面のトン ネルを掘削するので、カッタードラム１０Ａ，１０Ｂの直径を小さくでき、シー ルド本体１の前端から突出する量を小さくできて切羽への悪影響を少なくでき、 切羽の安定に効果を奏する。また、揺動アーム８Ａ，８Ｂの揺動ストロークを狭 くできるので、圧力室４内の掘削土砂の抵抗も少なくてすみ、カッタードラム１ ０Ａ，１０Ｂの揺動駆動装置１１の駆動力も小さくてすむ。

【００１６】 図６，図７はカッタードラムの他の配置例を示し、図６はシールド本体３１の 前部に、揺動アーム３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃを介して３組のカッタードラム３０ Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを水平方向に所定間隔をあけて配置し、中央のカッタードラ ム３０Ｂを少し前方に突出させたもの、また図７はシールド本体４１の前部に、 揺動アーム４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃを介して３組のカッタードラム４０Ａ，４０ Ｂ，４０Ｃを円弧面に沿う水平方向に所定間隔をあけて配置したものである。

【００１７】 なお、上記実施例では垂直方向の軸心回りに回転するカッタードラムを水平面 内で揺動させたが、水平方向の軸心回りに回転するカッタードラムを垂直面内で 揺動させてもよい。また、上記のシールド掘進機を複数組一体化させることによ り、超大口径の矩形断面のトンネルをも掘削することもできる。

【００１８】

【考案の効果】

以上に述べたごとく本考案によれば、揺動駆動装置により揺動されるカッター ドラムを揺動方向に複数列配置することから、カッタードラムの直径を小さくで き、したがってシールド本体からの突出量を小さくできるとともに揺動アームの 揺動範囲も小さくできるので、切羽を安定させて地山を掘削することができる。 また、揺動アームの揺動による掘削土砂への悪影響も小さくでき、しかも揺動ア ームの駆動力も小さくてすむ。さらに、揺動量を制御することにより、余堀り量 を任意に設定することができ、カッタードラムのうける土圧を変化させてシール ド本体の姿勢を制御し、また掘削方向を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る矩形断面シールド掘進機の概略平
面断面図である。

【図２】同シールド掘進機の概略側面断面図である。

【図３】同シールド掘進機の正面図である。

【図４】同シールド掘進機の要部平面断面図である。

【図５】同シールド掘進機の要部側面断面図である。

【図６】他の実施例を示す概略平面断面図である。

【図７】さらに他の実施例を示す概略平面断面図であ
る。

【符号の説明】

１ シールド本体 ２ スキンプレート ３ 圧力隔壁 ７ 揺動支持軸 8A,8B 揺動アーム 9A,9B 回転軸 10A センターカッタードラム 10B サイドカッタードラム 11 揺動駆動装置 12 回転駆動装置 14 揺動駆動シリンダー装置 16 カッター回転モーター 30A,30B,30C カッタードラム 40A,40B,40C カッタードラム

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形断面のシールド本体前部に、シール
   ド本体内から前方に突出しシールド本体の一面と平行な
   面内で揺動自在に支持された複数の揺動アームを揺動方
   向に所定間隔をあけて複数組配設し、前記揺動アームの
   先端部間に回転自在なカッタードラムをそれぞれ設け、
   シールド本体内に、揺動アームを介して各列のカッター
   ドラムを揺動させる揺動駆動装置と、カッタードラムを
   回転させる回転駆動装置を設けたことを特徴とする矩形
   断面シールド掘進機。