JPH068497U - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】コスト高を抑え、かつビットの磨耗も少なく、
練り混ぜ能力が高く、また、カッターによって掘削され
ない部分も容易に掘削できるシールド掘進機を提供す
る。 【構成】 大口径の略円形掘削断面を得るシールド掘進
機において、シールド掘進機の円形のシールド筒１の中
心に小径の回転自在な中心カッター４を設け、この中心
カッター４の外周部に複数の小径の回転自在な周辺カッ
ター１６を互いに衝突しないように環状に配置し、かつ
シールド筒１の外縁部の内側に生ずる中心カッター４、
周辺カッター１６では掘削できない堀り残し部分の位置
に、先端部が略三角形断面の三角部３２ｂ，３２ｃを有
し、前後動自在であって堀り残し部分を掘削する土砂押
し分け部３２を設け、一つの大口径の略円形の掘削断面
を得るようにしている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は地中にトンネルの如き横坑を構築する場合に用いられる大口径のシー ルド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、大口径のシールド掘進機のカッターは、第２図に示すように、一つの巨 大な回転型カッター１００により構成されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、この場合、カッター自体の重量が大きく、しかもカッターに加わるト ルクも大きいため、カッターを支える軸受１０１や、カッター自体が巨大化して 製作費が過大となっていた。

【０００４】 また、土圧系の泥土加圧シールドにおいては、掘削土砂に作泥土材を注入しシ ールド機内の切羽室１０２内で練り混ぜることにより掘削土砂を泥土に変換し、 この泥土による圧力で切羽を安定させつつ掘進させるもので、掘削土砂と作泥土 材とを練り混ぜる練り混ぜ機構が掘削土砂の泥土化にとって重要なこととなる。

【０００５】 しかして、大口径の場合、外周部に比べ内周部はカッター１００の移動速度が 非常に遅くなるので、カッタースポーク１０４の後方に設けた練り混ぜ翼１０３ だけでは、練り混ぜが不十分となるので、掘削土砂が塑性流動化されず、掘進に 支障をきたすことになる。そこで、カッター１００とは別駆動の中央部練り混ぜ 翼などを装備することが必要となって製作費の増大を招く、といった課題があっ た。

【０００６】 本考案は上記の点に鑑み提案されたもので、その目的とするところは、複数基 のカッターと土砂押し分け装置とを組合せて、一つの大きな円形の掘削断面を得 るようにし、よって個々のカッターを通常の小ないし中口径のものと同程度の構 造でも良くしてコスト高を抑え、かつビットの磨耗も少なく、しかも練り混ぜ能 力が高く、また、カッターによって掘削されない部分も容易に掘削することので きるシールド掘進機を提供することにある。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】

すなわち、本考案は上記目的を達成するために、大口径の略円形掘削断面を得 るシールド掘進機において、前記シールド掘進機の円形のシールド筒１の中心に 小径の回転自在な中心カッター４を設け、この中心カッター４の外周部に複数の 小径の回転自在な周辺カッター１６を互いに衝突しないように環状に配置し、か つ前記シールド筒１の外縁部の内側に生ずる前記中心カッター４、周辺カッター １６では掘削できない堀り残し部分の位置に、先端部が略三角形断面の三角部３ ２ｂ，３２ｃを有し、前後動自在であって堀り残し部分を掘削する土砂押し分け 部３２を設け、一つの大口径の略円形の掘削断面を得るようにしている。

【０００８】

【作用】

複数基のカッターにより大口径の掘削断面を得るようにし、各カッター構成を 通常の小、中口径のものと同程度でも良いようにし、かつその場合、ビットの耐 久性、掘削土と作泥土材との練り混ぜ能力をも向上させしめるようにしたが、外 周縁に内接するように配設されている複数基の周辺カッターの外周縁とシールド 外周縁により囲まれた略三角形の部分は周辺カッターでは掘削ができず、シール ド掘進機を掘進させると、周辺カッターでは掘削されない地山部分が切羽面から 隔壁２方向へ突き出した状態で残ることになる。

【０００９】 そこで、本考案ではその部分を掘削する土砂押し分け装置を設け、掘削されず に残っていた地山部分を押し分け、周辺カッターのスポーク後方に取り付けられ た練り混ぜ翼により、切羽室中の泥土の中に取り込み泥土化するようにしたもの である。

【００１０】

【実施例】

以下、図面に沿って本考案の好ましい実施例を説明する。図１は本考案の第１ 実施例を示すもので、図中１はシールド掘進機Ａを構成する大口径の円筒形を呈 し鋼板等よりなるシールド筒であり、前方部内周面には円板状の隔壁２が設けら れ、これにより切羽室３が形成されている。

【００１１】 ４はシールド筒１の隔壁２の前方に突出して設けられいわゆるカッターとして 機能する比較的中口径の中心カッターで、この中心カッター４は、先端にフイッ シュテール状のセンタービット５が設けられ、かつ軸方向中心線上に作泥土材用 の注入管６ａが形成され、隔壁２中央部に軸受７を介し貫設されたセンターシャ フト６と、このセンターシャフト６の先端部にボス８を介して取付けられ、かつ 前部に多数のビット９が設けられているとともに、後部に後方に向って延びる複 数の練り混ぜ翼１０が設けられた略十字状のカッタースポーク１１にて構成され ている。

【００１２】 そして、隔壁２の中央部背面には支持部材１２が設けられ、この支持部材１２ に中心カッター用駆動モータ１３が取付けられ、そのモータ軸に連結されたピニ オン１４が隔壁２の後方に突出したセンターシャフト６の後部に設けられた歯車 １５と噛合し、駆動モータ１３を駆動することにより、中心カッター４が回転す るよう構成されている。

【００１３】 また、１６は中心カッター４に比べやや小口径の周辺カッターで、中心カッタ ー４の周辺に互いに離間して偶数基設けられている。しかして、この周辺カッタ ー１６は中心カッター４の軸心に対し略同心円状に配設されており、中心カッタ ー４と略同様先端にフイッシュテール状のセンタービット１７が設けられ、かつ 内部の軸方向中心線上に作泥土材用の注入管が形成され、軸受１９を介し隔壁２ に貫設されたセンターシャフト１８と、このセンターシャフト１８の前端部にボ ス２０を介し取付けられＸ字状に延びるスポーク２１ａ，２１ｂおよびその外周 部を弧状に連結する弧状スポーク２１ｃにてなる扇形のカッタースポーク２１と 、この扇形カッタースポーク２１の前部に設けられた多数のビット２２および後 部に設けられ、かつ後方に向かって延び長さの異なる練り混ぜ翼２３ａ，２３ｂ によって構成されている。

【００１４】 なお、扇形カッタースポーク２１はスポーク２１はスポーク２１ａ，２１ｂ， ２１ｃ構造とせず扇形の面板部材とすることも可能である。また、練り混ぜ翼２ ３ｂは隔壁２近傍まで延び、かつ軸受け１９付近の練り混ぜ翼は軸受１９にぶつ からないようその近傍までの短い長さとなっているが、軸受１９の前端が必要以 上に隔壁２前方に突出しないものであれば各練り混ぜ翼２３ａ，２３ｂは同じ長 さでも良いことは勿論である。

【００１５】 なお、周辺カッター１６のカッター部は中心カッター４より若干後方位置に設 けられ、中心カッター４の周囲において互いに適間隔をあけ、かつ相互の外周縁 の軌跡が重なるように設けられている。この場合、各周辺カッター１６は互いに 衝突しないよう適度の位相差を付されて配設され、それぞれ略同一速度で、かつ 隣り合うもの同志が逆方向に回転される。換言すると各周辺カッター１６は一つ 置きに同一方向に回転するようになっている。

【００１６】 次に周辺カッター１６の回転機構について説明する。隔壁２の背面であって中 心カッター用回転機構の周囲には支持部材２４が設けられ、この支持部材２４に は周辺カッター用駆動モータ２５が設けられている。また、支持部材２４内には ２つの略リング状の第１、第２の歯車２６，２７が前後して設けられ、かつモー タ軸に前後して設けられた第１，第２のピニオン２８，２９が第１，第２の歯車 ２６，２７にそれぞれ噛合され、第１，第２の歯車２６，２７はそれぞれ逆方向 に回転するように構成されている。

【００１７】 そして、一つ置きの各周辺カッター１６のセンターシャフト１８の適位置に第 １または第２の歯車２６，２７と噛合する歯車３０，３１が設けられ、これによ って隣り合う周辺カッター１６が互いに逆方向に回転される。なお、このとき隣 り合うカッターの回転速度が同じになるように第１，第２のピニオン２８，２９ と第１，第２の歯車２６，２７の比を調節しておく必要がある。

【００１８】 また、３１は土砂押し分け装置である。すなわち、大口径の掘削断面の外周縁 に内接するように配設されている複数基の周辺カッター１６の外周縁とシールド 外周縁により囲まれた略三角形の部分は、周辺カッター１６のカッタースポーク ２１は円形をなし、周辺カッター１６自体は中心カッター４の周囲を公転しない ため、掘削することができない。

【００１９】 このため、その部分を掘削すべくこの土砂押し分け装置３１が設けられている 。この土砂押し分け装置３１は、前方に突出自体に設けられた土砂押し分け部３ ２、その背面に一端が当接され、かつ基部３３ａが後方の反力受部３４側に設け られた土砂押し分け装置駆動用ジャッキ３３とを備え、土砂押し分け部３２、ジ ャッキ３３等はシールド筒１内であって隔壁２の外周の一部において後方に向か って形成された室３５内に収納されている。

【００２０】 また、土砂押し分け部３２の先端部分は略三角錐の形状をなし、シールド筒１ の前方部内周壁と離間、対向する外周壁３２ａと、この外周壁３２ａの中央部を 頂部に向かって左右から盛り上がっていく凹状の弧面をなす三角形３２ｂ，３２ ｃとにて形成されている。

【００２１】 さらに、３６は坑内側に設けられたスクリューコンベアで、その前端３６ａは 隔壁２の下部と接続され、かつ後端に設けられたスクリュー駆動用モータ３７を 駆動することにより切羽室３内の泥土等を内部に取り込み排出するものである。 なお、図中ではスクリューコンベア３６は一基であるが、必ずしも一基に限定さ れるものではなく、複数基の設置も可能である。

【００２２】 ３８はオイルジャッキで、前端はシールド筒１の内壁面に立設された反力受部 ３４側に、また、後端は後方の反力受３９に当接させられている。しかして、上 記オイルジャッキ３８は、切羽室３に充満された泥土の圧力を一定に保つため、 スクリューコンベア３６の泥土の排出量を考慮しつつ駆動され、シールド筒１を 前進させる。この場合、切羽室３内の泥土の圧力は、切羽室３に面した隔壁２の 適箇所に設けた圧力計（図示せず）によって検出される。

【００２３】 その他、４０は土砂押し分け部３２の周囲に設けられたシール、４１，４２は それぞれ第１，第２の歯車２６，２７を支持する軸受である。

【００２４】 次に本考案の動作について説明する。掘削断面が円形のシールド掘進機におい て、その断面の半径よりも短い直径である偶数基の周辺カッター１６をそれぞれ のカッターの掘削円がシールド掘進機Ａの掘削断面円の内側に接するように配設 してあり、また、それぞれの隣り合う周辺カッター１６の中心を結ぶと正多角形 を形成するようになっており、かつ多角形の一辺の長さが周辺カッター１６の半 径よりも長く直径よりも短くなっている。さらに、シールド掘進機Ａの掘削断面 中心にも中心カッター４が配設されていて、前記周辺カッター１６と接触するこ とのないようにそれらの前方に位置している。

【００２５】 そして、いま、土砂押し分け装置３１の土砂押し分け部３２を縮めた状態でシ ールドを掘進させる場合、略中口径の中心、周辺カッター４，１６を複数基組合 せることにより大きな円形断面を掘削するようにしているため、個々のカッター は通常の小ないし中口径シールドのカッターと構造的に同程度のものでよい。ま た、各カッター相互は、それぞれの掘削面が重なっているので、ビットの磨耗も 少なく、さらに個々の中間カッター径が比較的小さいので、カッターの外周部と 内周部でのカッタースポークの移動速度に大きな違いはなく、また、回転方向の 異なるカッターの回転円が互いに干渉し合っているので、練り混ぜ能力が非常に 高い状態で掘進を行うことができる。

【００２６】 なお、この場合において、カッターでは掘削されない地山部分が切羽面から隔 壁方向へ突き出した状態で残ることになる。この時、土砂押し分け装置３１をジ ャッキ３３により駆動し土砂押し分け部３２を前方へ押し出すと、掘削されずに 残っていた地山部分が土砂押し分け部３２の三角部３２ｂ，３２ｃを介し両側へ 押し分けられて周辺カッター１６のスポーク後方に取り付けられた練り混ぜ翼２ ３ｂにより、切羽室３中の泥土の中に取り込まれ泥土化される。

【００２７】 すなわち、各カッター４，１６により掘削される切羽の掘削土は、切羽室３に 取込まれるが、この掘削土を切羽の地山と同程度の単位体積重量と含水比を有し 、かつ塑性流動性と不透水性のある泥土に変換するために各センターシャフト６ ，１８の後端部に設けられたスイベルジョイント４３，４４を介し外部から作泥 土材が注入され、この作泥土材はセンターシャフト６，１８の内部の注入管６ａ 等を通ってその先端部から外部に注入され、かつ掘削土と作泥土材は練り混ぜ翼 １０，２３ａ，２３ｂ等によって練り混ぜられ泥土化される。

【００２８】 したがって、土砂押し分け装置３１によって未掘削の地山部分を押し分けると き未掘削の地山部分の両側は、塑性流動化した泥土なので押し分けが容易に行わ れる。

【００２９】 なお、泥土は隔壁２前部の切羽室３とスクリューコンベア３６内に充満し、オ イルジャッキ３８により加圧して、泥土に圧力を発生させて、この泥土により切 羽室の崩壊を防止しながら、排土と掘進を行なうものである。

【００３０】 上記実施例において注入管６ａやセンターシャフト１８の注入管はセンターシ ャフトの先端にその噴出口が形成されているが、隔壁２やカッタースポーク１１ ，２１等さらには練り混ぜ翼１１，２３ａ，２３ｂ適箇所に設けても良い。なお 、地山にシルト、粘土分等が多く含まれている場合は、例えばベントナイト溶液 、ＣＭＣなどの作泥土材を注入しなくても良い。

【００３１】 また、周辺カッター１６の回転機構は駆動モータを制御するなどして電気的方 法によって行うようにしても良い。さらに、中間カッターは地山が軟弱な土質で あればそのカッターの掘削円が必ずしも重なる必要はなく、その場合、周辺カッ ター１６の駆動はそれぞれ孤立させて構成することも可能である。

【００３２】 また、カッターの配置関係は中心カッター４を後退させ、周辺カッター１６を 前方へ突出させても良い。また、上記において泥土加圧シールドに本考案を適用 した場合について説明したが、泥水加圧などの他のメカニカルシールドに適用す ることも可能である。

【００３３】

【考案の効果】

以上のように構成した考案によれば、大口径のシールド掘削機において、シー ルド掘進機の前方部に設けられ、かつ回転自在な複数種の複数基のカッターと、 これらのカッターの非掘削部を前後動して押し分ける土砂押し分け装置とを備え 、一つの大口径の略円形の掘削断面を得るようにし、小ないし中口径のカッター を複数基組合せることにより大口径シールドのカッターとしたから、個々のカッ ターに係るトルクが小さくなるため、個々のカッターは通常の小、中口径シール ドのカッターと構造的に同程度のものでよく、そのため製作費を軽減することが できる利点がある。また、中心カッターおよびその周辺に設けられるカッターは 、それぞれの掘削面が重なっているので、ビットの磨耗も少なくなる。さらに、 個々のカッター径が大口径でないので、カッターの外周部でのカッタースポーク の移動速度に大きな違いはなく、また、回転方向の異なるカッターの回転円は互 いに干渉し合っているので、練り混ぜ能力が非常に高い利点がある。また、カッ ターによる非掘削部分は土砂押し分け装置によって掘削することができ、全体と して一つの大口径の略円形をなす掘削断面を得ることができる。

【００３４】

【提出日】平成４年６月１１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は地中にトンネルの如き横坑を構築する場合に用いられる大口径のシー ルド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、大口径のシールド掘進機のカッターは、第３図に示すように、一つの巨 大な回転型カッター１００により構成されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、この場合、カッター自体の重量が大きく、しかもカッターに加わるト ルクも大きいため、カッターを支える軸受１０１や、カッター自体が巨大化して 製作費が過大となっていた。

【０００４】 また、土圧系の泥土加圧シールドにおいては、掘削土砂に作泥土材を注入しシ ールド機内の切羽室１０２内で練り混ぜることにより掘削土砂を泥土に変換し、 この泥土による圧力で切羽を安定させつつ掘進させるもので、掘削土砂と作泥土 材とを練り混ぜる練り混ぜ機構が掘削土砂の泥土化にとって重要なこととなる。

【０００５】 しかして、大口径の場合、外周部に比べ内周部はカッター１００の移動速度が 非常に遅くなるので、カッタースポーク１０４の後方に設けた練り混ぜ翼１０３ だけでは、練り混ぜが不十分となるので、掘削土砂が塑性流動化されず、掘進に 支障をきたすことになる。そこで、カッター１００とは別駆動の中央部練り混ぜ 翼などを装備することが必要となって製作費の増大を招く、といった課題があっ た。

【０００６】 本考案は上記の点に鑑み提案されたもので、その目的とするところは、複数基 のカッターと土砂押し分け装置とを組合せて、一つの大きな円形の掘削断面を得 るようにし、よって個々のカッターを通常の小ないし中口径のものと同程度の構 造でも良くしてコスト高を抑え、かつビットの磨耗も少なく、しかも練り混ぜ能 力が高く、また、カッターによって掘削されない部分も容易に掘削することので きるシールド掘進機を提供することにある。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】

すなわち、本考案は上記目的を達成するために、大口径の略円形掘削断面を得 るシールド掘進機において、前記シールド掘進機の円形のシールド筒１の中心に 小径の回転自在な中心カッター４を設け、この中心カッター４の外周部に複数の 小径の回転自在な周辺カッター１６を互いに衝突しないように環状に配置し、か つ前記シールド筒１の外縁部の内側に生ずる前記中心カッター４、周辺カッター １６では掘削できない堀り残し部分の位置に、先端部が略三角形断面の三角部３ ２ｂ，３２ｃを有し、前後動自在であって堀り残し部分を掘削する土砂押し分け 部３２を設け、一つの大口径の略円形の掘削断面を得るようにしている。

【０００８】

【作用】

複数基のカッターにより大口径の掘削断面を得るようにし、各カッター構成を 通常の小、中口径のものと同程度でも良いようにし、かつその場合、ビットの耐 久性、掘削土と作泥土材との練り混ぜ能力をも向上させしめるようにしたが、外 周縁に内接するように配設されている複数基の周辺カッターの外周縁とシールド 外周縁により囲まれた略三角形の部分は周辺カッターでは掘削ができず、シール ド掘進機を掘進させると、周辺カッターでは掘削されない地山部分が切羽面から 隔壁２方向へ突き出した状態で残ることになる。

【０００９】 そこで、本考案ではその部分を掘削する土砂押し分け装置を設け、掘削されず に残っていた地山部分を押し分け、周辺カッターのスポーク後方に取り付けられ た練り混ぜ翼により、切羽室中の泥土の中に取り込み泥土化するようにしたもの である。

【００１０】

【実施例】

以下、図面に沿って本考案の好ましい実施例を説明する。図１及び図２は本考 案の実施例を示すもので、図中１はシールド掘進機Ａを構成する大口径の円筒形 を呈し鋼板等よりなるシールド筒であり、前方部内周面には円板状の隔壁２が設 けられ、これにより切羽室３が形成されている。

【００１１】 ４はシールド筒１の隔壁２の前方に突出して設けられいわゆるカッターとして 機能する比較的中口径の中心カッターで、この中心カッター４は、先端にフイッ シュテール状のセンタービット５が設けられ、かつ軸方向中心線上に作泥土材用 の注入管６ａが形成され、隔壁２中央部に軸受７を介し貫設されたセンターシャ フト６と、このセンターシャフト６の先端部にボス８を介して取付けられ、かつ 前部に多数のビット９が設けられているとともに、後部に後方に向って延びる複 数の練り混ぜ翼１０が設けられた略十字状のカッタースポーク１１にて構成され ている。

【００１２】 そして、隔壁２の中央部背面には支持部材１２が設けられ、この支持部材１２ に中心カッター用駆動モータ１３が取付けられ、そのモータ軸に連結されたピニ オン１４が隔壁２の後方に突出したセンターシャフト６の後部に設けられた歯車 １５と噛合し、駆動モータ１３を駆動することにより、中心カッター４が回転す るよう構成されている。

【００１３】 また、１６は中心カッター４に比べやや小口径の周辺カッターで、中心カッタ ー４の周辺に互いに離間して偶数基設けられている。しかして、この周辺カッタ ー１６は中心カッター４の軸心に対し略同心円状に配設されており、中心カッタ ー４と略同様先端にフイッシュテール状のセンタービット１７が設けられ、かつ 内部の軸方向中心線上に作泥土材用の注入管が形成され、軸受１９を介し隔壁２ に貫設されたセンターシャフト１８と、このセンターシャフト１８の前端部にボ ス２０を介し取付けられＸ字状に延びるスポーク２１ａ，２１ｂおよびその外周 部を弧状に連結する弧状スポーク２１ｃにてなる扇形のカッタースポーク２１と 、この扇形カッタースポーク２１の前部に設けられた多数のビット２２および後 部に設けられ、かつ後方に向かって延び長さの異なる練り混ぜ翼２３ａ，２３ｂ によって構成されている。

【００１４】 なお、扇形カッタースポーク２１はスポーク２１はスポーク２１ａ，２１ｂ， ２１ｃ構造とせず扇形の面板部材とすることも可能である。また、練り混ぜ翼２ ３ｂは隔壁２近傍まで延び、かつ軸受け１９付近の練り混ぜ翼は軸受１９にぶつ からないようその近傍までの短い長さとなっているが、軸受１９の前端が必要以 上に隔壁２前方に突出しないものであれば各練り混ぜ翼２３ａ，２３ｂは同じ長 さでも良いことは勿論である。

【００１５】 なお、周辺カッター１６のカッター部は中心カッター４より若干後方位置に設 けられ、中心カッター４の周囲において互いに適間隔をあけ、かつ相互の外周縁 の軌跡が重なるように設けられている。この場合、各周辺カッター１６は互いに 衝突しないよう適度の位相差を付されて配設され、それぞれ略同一速度で、かつ 隣り合うもの同志が逆方向に回転される。換言すると各周辺カッター１６は一つ 置きに同一方向に回転するようになっている。

【００１６】 次に周辺カッター１６の回転機構について説明する。隔壁２の背面であって中 心カッター用回転機構の周囲には支持部材２４が設けられ、この支持部材２４に は周辺カッター用駆動モータ２５が設けられている。また、支持部材２４内には ２つの略リング状の第１、第２の歯車２６，２７が前後して設けられ、かつモー タ軸に前後して設けられた第１，第２のピニオン２８，２９が第１，第２の歯車 ２６，２７にそれぞれ噛合され、第１，第２の歯車２６，２７はそれぞれ逆方向 に回転するように構成されている。

【００１７】 そして、一つ置きの各周辺カッター１６のセンターシャフト１８の適位置に第 １または第２の歯車２６，２７と噛合する歯車３０，３１が設けられ、これによ って隣り合う周辺カッター１６が互いに逆方向に回転される。なお、このとき隣 り合うカッターの回転速度が同じになるように第１，第２のピニオン２８，２９ と第１，第２の歯車２６，２７の比を調節しておく必要がある。

【００１８】 また、３１は土砂押し分け装置である。すなわち、大口径の掘削断面の外周縁 に内接するように配設されている複数基の周辺カッター１６の外周縁とシールド 外周縁により囲まれた略三角形の部分は、周辺カッター１６のカッタースポーク ２１は円形をなし、周辺カッター１６自体は中心カッター４の周囲を公転しない ため、掘削することができない。

【００１９】 このため、その部分を掘削すべくこの土砂押し分け装置３１が設けられている 。この土砂押し分け装置３１は、前方に突出自体に設けられた土砂押し分け部３ ２、その背面に一端が当接され、かつ基部３３ａが後方の反力受部３４側に設け られた土砂押し分け装置駆動用ジャッキ３３とを備え、土砂押し分け部３２、ジ ャッキ３３等はシールド筒１内であって隔壁２の外周の一部において後方に向か って形成された室３５内に収納されている。

【００２０】 また、土砂押し分け部３２の先端部分は略三角錐の形状をなし、シールド筒１ の前方部内周壁と離間、対向する外周壁３２ａと、この外周壁３２ａの中央部を 頂部に向かって左右から盛り上がっていく凹状の弧面をなす三角形３２ｂ，３２ ｃとにて形成されている。

【００２１】 さらに、３６は坑内側に設けられたスクリューコンベアで、その前端３６ａは 隔壁２の下部と接続され、かつ後端に設けられたスクリュー駆動用モータ３７を 駆動することにより切羽室３内の泥土等を内部に取り込み排出するものである。 なお、図中ではスクリューコンベア３６は一基であるが、必ずしも一基に限定さ れるものではなく、複数基の設置も可能である。

【００２２】 ３８はオイルジャッキで、前端はシールド筒１の内壁面に立設された反力受部 ３４側に、また、後端は後方の反力受３９に当接させられている。しかして、上 記オイルジャッキ３８は、切羽室３に充満された泥土の圧力を一定に保つため、 スクリューコンベア３６の泥土の排出量を考慮しつつ駆動され、シールド筒１を 前進させる。この場合、切羽室３内の泥土の圧力は、切羽室３に面した隔壁２の 適箇所に設けた圧力計（図示せず）によって検出される。

【００２３】 その他、４０は土砂押し分け部３２の周囲に設けられたシール、４１，４２は それぞれ第１，第２の歯車２６，２７を支持する軸受である。

【００２４】 次に本考案の動作について説明する。掘削断面が円形のシールド掘進機におい て、その断面の半径よりも短い直径である偶数基の周辺カッター１６をそれぞれ のカッターの掘削円がシールド掘進機Ａの掘削断面円の内側に接するように配設 してあり、また、それぞれの隣り合う周辺カッター１６の中心を結ぶと正多角形 を形成するようになっており、かつ多角形の一辺の長さが周辺カッター１６の半 径よりも長く直径よりも短くなっている。さらに、シールド掘進機Ａの掘削断面 中心にも中心カッター４が配設されていて、前記周辺カッター１６と接触するこ とのないようにそれらの前方に位置している。

【００２５】 そして、いま、土砂押し分け装置３１の土砂押し分け部３２を縮めた状態でシ ールドを掘進させる場合、略中口径の中心、周辺カッター４，１６を複数基組合 せることにより大きな円形断面を掘削するようにしているため、個々のカッター は通常の小ないし中口径シールドのカッターと構造的に同程度のものでよい。ま た、各カッター相互は、それぞれの掘削面が重なっているので、ビットの磨耗も 少なく、さらに個々の中間カッター径が比較的小さいので、カッターの外周部と 内周部でのカッタースポークの移動速度に大きな違いはなく、また、回転方向の 異なるカッターの回転円が互いに干渉し合っているので、練り混ぜ能力が非常に 高い状態で掘進を行うことができる。

【００２６】 なお、この場合において、カッターでは掘削されない地山部分が切羽面から隔 壁方向へ突き出した状態で残ることになる。この時、土砂押し分け装置３１をジ ャッキ３３により駆動し土砂押し分け部３２を前方へ押し出すと、掘削されずに 残っていた地山部分が土砂押し分け部３２の三角部３２ｂ，３２ｃを介し両側へ 押し分けられて周辺カッター１６のスポーク後方に取り付けられた練り混ぜ翼２ ３ｂにより、切羽室３中の泥土の中に取り込まれ泥土化される。

【００２７】 すなわち、各カッター４，１６により掘削される切羽の掘削土は、切羽室３に 取込まれるが、この掘削土を切羽の地山と同程度の単位体積重量と含水比を有し 、かつ塑性流動性と不透水性のある泥土に変換するために各センターシャフト６ ，１８の後端部に設けられたスイベルジョイント４３，４４を介し外部から作泥 土材が注入され、この作泥土材はセンターシャフト６，１８の内部の注入管６ａ 等を通ってその先端部から外部に注入され、かつ掘削土と作泥土材は練り混ぜ翼 １０，２３ａ，２３ｂ等によって練り混ぜられ泥土化される。

【００２８】 したがって、土砂押し分け装置３１によって未掘削の地山部分を押し分けると き未掘削の地山部分の両側は、塑性流動化した泥土なので押し分けが容易に行わ れる。

【００２９】 なお、泥土は隔壁２前部の切羽室３とスクリューコンベア３６内に充満し、オ イルジャッキ３８により加圧して、泥土に圧力を発生させて、この泥土により切 羽室の崩壊を防止しながら、排土と掘進を行なうものである。

【００３０】 上記実施例において注入管６ａやセンターシャフト１８の注入管はセンターシ ャフトの先端にその噴出口が形成されているが、隔壁２やカッタースポーク１１ ，２１等さらには練り混ぜ翼１１，２３ａ，２３ｂ適箇所に設けても良い。なお 、地山にシルト、粘土分等が多く含まれている場合は、例えばベントナイト溶液 、ＣＭＣなどの作泥土材を注入しなくても良い。

【００３１】 また、周辺カッター１６の回転機構は駆動モータを制御するなどして電気的方 法によって行うようにしても良い。さらに、中間カッターは地山が軟弱な土質で あればそのカッターの掘削円が必ずしも重なる必要はなく、その場合、周辺カッ ター１６の駆動はそれぞれ孤立させて構成することも可能である。

【００３２】 また、カッターの配置関係は中心カッター４を後退させ、周辺カッター１６を 前方へ突出させても良い。また、上記において泥土加圧シールドに本考案を適用 した場合について説明したが、泥水加圧などの他のメカニカルシールドに適用す ることも可能である。

【００３３】

【考案の効果】

以上のように構成した考案によれば、大口径のシールド掘削機において、シー ルド掘進機の前方部に設けられ、かつ回転自在な複数種の複数基のカッターと、 これらのカッターの非掘削部を前後動して押し分ける土砂押し分け装置とを備え 、一つの大口径の略円形の掘削断面を得るようにし、小ないし中口径のカッター を複数基組合せることにより大口径シールドのカッターとしたから、個々のカッ ターに係るトルクが小さくなるため、個々のカッターは通常の小、中口径シール ドのカッターと構造的に同程度のものでよく、そのため製作費を軽減することが できる利点がある。また、中心カッターおよびその周辺に設けられるカッターは 、それぞれの掘削面が重なっているので、ビットの磨耗も少なくなる。さらに、 個々のカッター径が大口径でないので、カッターの外周部でのカッタースポーク の移動速度に大きな違いはなく、また、回転方向の異なるカッターの回転円は互 いに干渉し合っているので、練り混ぜ能力が非常に高い利点がある。また、カッ ターによる非掘削部分は土砂押し分け装置によって掘削することができ、全体と して一つの大口径の略円形をなす掘削断面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で、（イ）は正面図、（ロ）
は側断面図である。

【図２】従来例である。

【符号の説明】

Ａ シールド掘進機 １ シールド筒 ４ 中心カッター １６ 周辺カッター ３１ 土砂押し分け装置 ３２ 土砂押し分け部 ３２ｂ 三角部 ３２ｃ 三角部

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【手続補正書】

【提出日】平成４年６月１１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【考案の名称】 シールド掘進機

【実用新案登録請求の範囲】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す正面図である。

【図２】本考案の一実施例の側断面図である。

【図３】従来例を示す図である。

【符号の説明】 Ａ シールド掘進機 １ シールド筒 ４ 中心カッター １６ 周辺カッター ３１ 土砂押し分け装置 ３２ 土砂押し分け部 ３２ｂ 三角部 ３２ｃ 三角部

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 大口径の略円形掘削断面を得るシールド
   掘進機において、前記シールド掘進機の円形のシールド
   筒１の中心に小径の回転自在な中心カッター４を設け、
   この中心カッター４の外周部に複数の小径の回転自在な
   周辺カッター１６を互いに衝突しないように環状に配置
   し、かつ前記シールド筒１の外縁部の内側に生ずる前記
   中心カッター４、周辺カッター１６では掘削できない堀
   り残し部分の位置に、先端部が略三角形断面の三角部３
   ２ｂ，３２ｃを有し、前後動自在であって堀り残し部分
   を掘削する土砂押し分け部３２を設け、一つの大口径の
   略円形の掘削断面を得ることを特徴としたシールド掘進
   機。