JPH057518B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、礫破砕機構を有するシールド掘削機
に関する。

＜従来の技術＞ 従来、埋設管の推進工法などに用いられる礫破
砕機構を備えたシールド掘削機としては、例えば
特開昭60−215996号公報に記載のものが知られて
いる。このシールド掘削機は、シールド本体の前
端に後方に向かつて大径となる円錐形状のコーン
部材を回転可能に取り付ける一方、このコーン部
材の外周面に対向するシールド殻のフード部を後
方に向かつて小径となる円錐形状の凹部に形成し
て、上記コーン部材を偏心回転させながらコーン
部材の外周面とフード部の凹部との間に礫を食い
込ませるように送り込んで破砕するようになつて
いる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、上記従来のシールド掘削機で、コー
ン部材外周面とフード部凹部とで形成される前端
に向かつて拡がる断面Ｖ字状の環状空間に礫が入
つても、シールド掘削機を常に前方へ押圧して、
切羽地盤に反力をとらない限り、礫が前方へ飛び
出してしまいこれを効率良く破砕できないという
欠点がある。また、コーン部材が回転していると
き、入り込んだ礫が上記環状空間内で共回りする
のを防ぐため、コーン部材を前述の如く偏心回転
させているが、それでも共回り防止効果が充分で
なく、破砕効率が悪いという欠点がある。さら
に、シールド掘削機を常に前方へ押圧すると、上
記環状空間が礫で充満して、コーン部材の回転に
大きなトルクが必要になるかあるいはトルク不足
で回転が停止するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、シールド掘削機を常
に前方へ押圧しなくても、確実かつ効率良く礫を
破砕することのできるシールド掘削機を提供する
ことである。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、本発明の礫破砕用の
シールド掘削機は、シールド殻内の隔壁に支承さ
れ、前端にカツターを有し、後方の駆動装置で回
転せしめられる回転軸の隔壁より前方に、上記隔
壁に向かつて次第に大径となる截頭円錐形状のコ
ーン部材を取り付ける一方、このコーン部材の外
周面に対向する上記シールド殻のフード部に、上
記隔壁に向かつて次第に小径となる截頭円錐形状
の開口面を形成するとともに、上記コーン部材の
外周面または上記フード部の開口面に、この外周
面と開口面とで形成される環状空間の軸方向断面
形状に略等しい形状の平面をなす羽根板を、上記
外周面または開口面の母線に略沿つて突設したこ
とを特徴とする。

＜作 用＞ コーン部材を駆動装置で回転させながらシール
ド殻を前進させて礫地盤を掘削すると、回転する
コーン部材の外周面とこれに対向するフード部の
開口面との間の前端に向かつて拡がる断面Ｖ字状
の環状空間に礫が入り込む。入り込んだ礫は、回
転するコーン部材と、上記Ｖ字状に略等しい形状
の平面をもつてコーン部材またはフード部に突設
した羽根板との作用により、適切に共回りを抑え
られて旋回させられ、外側のフード部の開口面と
の間に挟まれて大粒径のものが破砕されるととも
に、開口面に沿つて後方の狭い〓間へ送られ、こ
の〓間を通過する際細かく破砕される。なお、上
記羽根板を例えば前端に向かつてＴ字状断面をな
すように形成すれば、上記環状空間に入り込んだ
礫の前方への飛び出しを防止できる。また、上記
コーン部材の外周面、フード部の開口面、羽根板
の表面に線状の肉盛突起を適宜設けることによ
り、入り込んだ礫を一層効果的に破砕することが
できる。

＜実施例＞ 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明
する。

第１図、第２図は礫破砕用のシールド掘削機の
一実施例を示す軸方向断面図および正面図であ
り、１は先導管１ａと後続管１ｂを連結してなる
シールド殻、２は上記先導管１ａの前端のフラン
ジ３０に内嵌、固定した隔壁、３はこの隔壁２の
中央に固定した軸受、４はこの軸受３に支承さ
れ、上記隔壁２の後方のシールド殻１内に設置し
た減速機５を介して駆動電動機６で回転せしめら
れる回転軸、７はこの回転軸４の前端に同軸をな
して取り付けられ、隔壁２に向かつて次第に大径
となる截頭円錐形状のコーン、８はコーン７の外
周面の径方向対称位置に母線に沿つて突出するよ
うに固定され、先端に向かつてＴ字状断面を有す
る羽根板、９，９，……はこの羽根板８の先端面
に固定したカツター板１０に突設され、地盤を掘
削するカツター、１１は上記先導管１ａと同一外
径を有し、コーン７および羽根板８を覆うように
上記フランジ３０に固定したフード、１２はこの
フード１１の内周に上記羽根板８およびコーン７
から〓間D₁，D₂（第３図参照）をあけて形成さ
れ、隔壁２に向かつて次第に小径となる截頭円錐
形状の中空の開口面である。なお、上記羽根板８
は、コーン７の外周面７ｂ（第３図ａ参照）とフ
ード１１の開口面１２とで形成される環状空間Ｃ
のＶ字状の軸方向断面形状に略等しい形状の平面
をなしている。

また、１３はロツド先端１３ａを補強材１４を
介して上記先導管１ａに連結し、基部１３ｂを後
続管１ｂの内周に固定して周方向に等間隔をおい
て３台配置した方向修正ジヤツキ、１５は上記開
口面１２の後端と隔壁２で囲まれる環状空間１６
に水を供給する送水管、１７は上記環状空間１６
の内の掘削土を含む泥水を排出する排泥管、１８
は回転軸４に取り付けられ、上記環状空間１６内
の泥水を撹拌する撹拌羽根である。

第３図ａ，ｂおよびｃは、上記実施例の先端部
の詳細を示す軸方向断面図および正面図である。
截頭円錐状の上記コーン７は、截頭頂部７ａに軸
方向に設けたボルト穴２１（第３図ｃ参照）に挿
入した図示しないボルトで回転軸４（第１図参
照）に固定され、外周面７ｂには、母線方向に伸
びる線状の突起２２，２２，……が周方向に適宜
間隔をおいて肉盛溶接で形成されている。上記羽
根板８は、第３図ａの如くコーン７の外周面７ｂ
の両側から夫々略法線方向に突出しかつ第３図ｂ
の如く先端に向かつて拡大する一対の四角錐形状
部８ａ，８ａを中央の細径柱状部８ｂで連結して
なり、各四角錐形状部８ａの表面には、法線方向
に伸びる線状の突起２３，２３，……が適宜間隔
をおいて肉盛溶接で形成されている。羽根板８の
先端面８ｃ（第３図ｃ参照）には、第２図に示す
ような形状のカツター板１０をＴ字状に固定し、
このカツター板１０の中央に細長いセンタービツ
ト２４を、その周囲に８個のカツター９を夫々突
設している。また、截頭円錐形状の中空の上記開
口面１２には、その表面に母線方向に伸びる線状
の突起２５，２５，……を周方向に適宜間隔をお
いて肉盛溶接で形成する一方、後端に図示しない
導管を経て上記環状空間１６に連なる複数の給水
口２６を設けるとともに、先端付近に複数の噴水
口２７を設けている。

上記構成の礫破砕用のシールド掘削機の動作に
ついて次に述べる。

発進立坑側からシールド殻１に後続する管体２
８（第１図参照）を押圧して、シールド殻１を地
盤中前方へ推進させるとともに、駆動電動機６を
駆動してコーン７のカツター板１０を回転させ、
さらに送水管１５を経て（矢印Ａ参照）前方の環
状空間１６および開口面１２内の空間２９に水を
供給する。カツター板１０の回転に伴いカツター
９，９，……で掘削され、シールド殻１の前進で
殻内に取り込まれた土砂は、回転するコーン７の
外周面とフード１１の開口面１２との間の先細り
のＶ字断面の環状空間Ｃに入り込む。入り込んだ
土砂中の礫は、コーン７に突設した羽根板８で旋
回させられて過度に共回りすることなく外側の開
口面１２に移動し、このとき大粒径の礫は羽根板
と開口面およびコーン外周面間に挟まれて小粒径
の礫に破砕され、次いで土砂と共に開口面１２に
沿つて後方へ送られ、コーン７と開口面１２間の
〓間D₂を通過するとき小粒径の礫の全部が細か
く破砕される。このとき、コーン７と開口面１２
には母線方向に伸びる硬質金属からなる多数本の
突起２２，２５が、また羽根板８にはコーンの法
線方向に伸びる同様の突起２３が夫々形成されて
いるので、礫の破砕が容易かつ迅速に行なわれ
る。また、羽根板８の一対の四角錐形状部８ａ，
８ａが前方に向かつて拡大し、その前端にＴ字状
をなすようにカツター板１０が固定されているの
で、上記環状空間Ｃに入り込んだ土砂は、これら
に遮ぎられて、シールド殻１を常に前方へ押圧せ
ずとも前方へ飛び出すことがない。また、四角錐
形状部８ａが傾斜しており、コーン７が回転する
ことによつて隔壁方向へ礫を送り込むので、礫が
環状空間Ｃ内に充満することがない。こうして、
細かく破砕された礫を含む土砂は、環状空間１６
に流入し、撹拌羽根１８によつて供給水と混合・
撹拌された後、排泥管１７を経て（矢印Ｂ参照）
坑外へ排出される。また、開口面１２の噴水口２
７から噴射される供給水は、粘土層などを掘削す
る際、羽根板８と開口面１２間の〓間D₁に固着
する粘土を溶かして流動化し、掘削トルクの軽減
と固着粘土の除去に貢献する。

第４図は、本発明の第２実施例の先端部の詳細
を示す軸方向断面図である。この実施例は、三角
形状の羽根板３１，３１を開口面１２の径方向対
称位置に母線に沿つて固定し、コーン７の截頭頂
部７ａに軸部材５０を介してカツター板１０を固
定した点を除いて、第３図に示した実施例と同じ
構成であり、同一部材には同じ番号を付して説明
を省略する。上記羽根板３１の表面には、回転軸
に直交する方向に多数本の突起３２，３２，……
が肉盛溶接で形成され、コーン７と羽根板３１間
には同様の〓間D₁が形成されている。上記実施
例の動作も、第３図の実施例の動作と本質的には
異ならず、コーン７の回転で旋回せしめられる礫
は、羽根板３１，３１で遮ぎられあるいは挟され
て破砕され、共回りすることなく開口面１２に沿
つて後方へ送られ、〓間D₂を通つて細かくコー
ン破砕される。このとき、コーン７の外周面の突
起２２は、静止している羽根板３１の表面の突起
３２に交差するように相対運動するが、礫の破砕
効果は第３図のものと変わらない。

第５図ａ，ｂは、本発明の第３実施例の先端部
の詳細を示す軸方向断面図である。この実施例
は、コーン７の径方向対称位置に、中央で互いに
連なる三角形状の共回り防止板３５ａ，３５ａを
母線に沿つて固定し、その先端にＴ字状をなすよ
うに飛び出し防止板３５ｂを固定して羽根板３５
を構成し、飛び出し防止板３５ｂにカツター板１
０を固定した点以外は、第３図の実施例と同一で
ある。そして、上記羽根板３５の表面に、回転軸
に直交する方向に多数本の突起３６，３６，……
を肉盛溶接で形成している。上記実施例の動作
は、基本的には第３図のものと同じで、羽根板３
１の突起３６と開口面１２の突起２５の相対運動
は第４図のものと同じである。この実施例では、
羽根板３５がＴ字状に形成されているので、十字
断面の環状空間Ｃから前方への土砂や礫の飛び出
しが有効に防止できる。

第６図ａ，ｂは、本発明の第４実施例の先端部
の同様の断面図である。この実施例は、コーン７
の外周面７ｂの片側のみに外周面の略法線方向に
突出する羽根板４１を母線に対して傾斜させて固
定し、この羽根板４１の先端とコーンの截頭頂部
７ａに亙つてＴ字状部材４０を固定し、このＴ字
状部材４０にカツター板１０を固定した点が前述
の実施例と異なる。そして、上記羽根板４１の表
面に、回転軸に直交する方向に多数本の突起４
２，４２，……を肉盛溶接で形成している。この
実施例も、前述の実施例と同様の礫破砕作用およ
び礫飛び出し防止作用を発揮する。

上記実施例のコーン、羽根板、開口面の突起
は、必ずしも肉盛溶接で形成する必要はなく、鋳
造等で一体に形成してもよい。

なお、本発明のコーン部材は、上記実施例のよ
うな厳密な截頭円錐形状に限られず、例えば半割
りのラグビーボールの如き形状であつてもよい。

＜発明の効果＞ 以上の説明で明らかなように、本発明の礫破砕
用のシールド掘削機は、シールド殻内の隔壁に支
承される回転軸の前端に、隔壁に向かつて大径と
なる截頭円錐形状のコーン部材を取り付ける一
方、これに対向するシールド殻のフード部に、上
記隔壁に向かつて小径となる截頭円錐形状の開口
面を形成し、コーン部材の外周面またはフード部
の開口面に、これらの面で形成される環状空間の
軸方向断面形状に略等しい形状の平面をなす羽根
板を、これらの面の母線に略沿つて突設している
ので、コーン部材の外周面とフード部の開口面で
形成される断面Ｖ字状の先細りの環状空間に、回
転軸先端のカツターで掘削された礫を取り込み、
回転するコーン部材と突設した羽根板の相互作用
で大粒径の礫を小粒径の礫に破砕するとともに、
適度に旋回させつつ開口面に沿つて後方の狭い〓
間へ送つてここで細かく破砕することができ、シ
ールド掘削機を常に前方へ押圧せずに、従つて小
さい駆動トルクでもつて確実かつ効率良く破砕を
行なえ、礫を含む地盤の掘削に顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のシールド掘削機の一
実施例を示す軸方向断面図および正面図、第３図
ａ，ｂおよびｃは、上記実施例の先端部の詳細断
面図および正面図、第４図は本発明の第２実施例
の詳細断面図、第５図ａ，ｂは本発明の第３実施
例の詳細断面図、第６図ａ，ｂは本発明の第４実
施例の詳細断面図である。 １……シールド殻、２……隔壁、３……軸受、
４……回転軸、６……駆動電動機、７……コー
ン、８……羽根板、９……カツター、１０……カ
ツター板、１１……フード、１２……開口面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド殻内の隔壁に、この隔壁の後方に設
   けた駆動装置によつて回転せしめられる回転軸を
   支承し、この回転軸の前端にカツターを有するシ
   ールド掘削機において、 上記隔壁の前方の上記回転軸に、隔壁に向かつ
   て次第に大径となる截頭円錐形状のコーン部材を
   取り付ける一方、このコーン部材の外周面に対向
   する上記シールド殻のフード部に、上記隔壁に向
   かつて次第に小径となる截頭円錐形状の開口面を
   形成するとともに、上記コーン部材の外周面また
   は上記フード部の開口面に、この外周面と開口面
   とで形成される環状空間の軸方向断面形状に略等
   しい形状の平面をなす羽根板を、上記外周面また
   は開口面の母線に略沿つて突設したことを特徴と
   する礫破砕用のシールド掘削機。 ２ 上記羽根板が、先端に向かつてＴ字状断面を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の礫破砕用のシールド掘削機。 ３ 上記羽根板が、上記母線に対して傾斜して固
   定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の礫破砕用のシールド掘削機。 ４ 上記コーン部材の外周面およびフード部の開
   口面が、母線方向に伸びる線状の突起を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の礫
   破砕用のシールド掘削機。 ５ 上記羽根板の表面が、上記コーン部材の外周
   面またはフード部の開口面の略法線方向に伸びる
   線状の肉盛突起を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の礫破砕用のシールド掘削
   機。