JPH0689636B2

JPH0689636B2 - 台形孔掘削方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0689636B2
Application number: JP20503989A
Authority: JP
Inventors: 知海山田; 幸司多田; 徹谷口; 雅弘中川; 裕次舘川; 紘之浜村; 太郎渡辺
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1994-11-09
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPH0369797A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、シールド掘削機の台形孔掘削方法及びその装
置に係り、特に、地盤を台形状に掘削する台形孔掘削方
法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕最近、超高層ビル間を円形断面状の大深度大断面地下ト
ンネルによってネットワーク状に連結する構想が注目さ
れている。この構想は大円形断面トンネルを構築するに
際し外周計画線上に小断面トンネルを環状に連続して設
けて円筒状の地中殻を形成し、小断面トンネルに鉄道、
道路、上下水道等インフラ施設を設け、また、地中円筒
殻内部を掘削して得られる大円形断面トンネルには上半
分にスポーツレジャー等の生活施設を設け、下半分には
地下貯水池等を設けるというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のシールド掘削装置は地盤を円形断
面状や矩形断面状に掘削するのでシールド掘削装置で構
築した小断面トンネルを円形断面トンネルの外周に環状
に連続して円筒状の地中殻としても、小断面トンネルと
小断面トンネルとの接触面が小さいので止水性が十分で
なく、更に地中殻として十分な強度を期待することが出
来ないという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、地中
殻を形成する小断面トンネル同士の接触部の止水性を向
上し、更に地中殻としての強度の向上を図ることが出来
る台形孔掘削方法及びその装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、前記目的を達成する為に、シールド掘削機本
体の先端部に掘進方向と直交して設けられた回転軸を介
して所定の間隔を保って設けられている一対の円錐台形
状ドラムカッタと、一対の円錐台形状ドラムカッタの間
に偏芯して設けられたリングカッタで全体としてドラム
カッタとリングカッタとが円錐台形状をなし、回転して
地盤に台形状の孔を掘削することを特徴としている。

〔作用〕

本発明によれば、掘削エレメントを構成する一対のドラ
ムカッタの一方を他方より大きな円錐台上に形成し、こ
の一対のドラムカッタで中央部が空間となる円錐を形成
し、中央部の空間にリングカッタを、リングカッタの掘
削面がドラムカッタの掘削面と同一線上になるように配
設したので、一対のドラムカッタと一対のリングカッタ
を回転して断面が台形状の孔を掘削することが出来る。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る台形孔掘削方法及び
その装置について詳説する。

第１図乃至第３図に示すように、台形断面のシールド掘
削機10は、略同形の台形状のシールド枠12、12…を有し
ている。このシールド枠12の先端には、同一軸線上に台
形状のシールド掘削機本体14が配設されている。シール
ド掘削機本体14の後部にはシールド枠12をシールするテ
ールシール16が備わっている。シールド掘削機本体14
は、その後部でシールドジャッキ18、18、18を介してシ
ールド枠12の先端に連設されている。従って、シールド
ジャッキ18、18…を伸縮してシールド掘削機10の推進や
シールド掘削機10の推進方向の制御を行うことが出来
る。

また、シールド掘削機本体14の先端部には隔壁部14Aが
形成されている。この隔壁部14Aの前側にはギアケース2
0が固定され、ギアケース20の先端部には、同軸線上に
支持されているシャフト22、24を介して台形上のドラム
カッタ26、28が回転自在に支持されている。このドラム
カッタ26は円錐台状の形成され、ドラムカッタ28はドラ
ムカッタ26より大きな円錐台状に形成されている。更
に、シャフト30、30を介して台形状のリングカッタ32、
32が回転自在に支持されている。このリングカッタ32、
32は、第１図、第２図に示すように円錐台状に形成さ
れ、ドラムカッタ26、28の間に配設されている。従っ
て、第２図で示すようにドラムカッタ26、28、リングカ
ッタ32、32を組み合わせたものを全体として台形状を形
状している。また、リングカッタ32、32とドラムカッタ
26、28との全周にはカッタビット34、34…が配設されて
いる。また、シールド掘削本体14の隔壁部14Aの後側に
は、第１図、第３図に示すように減速機36、36を介して
回動駆動源としての電動又は油圧モータ38、38が取付け
られている。

第３図は、モータ38、38の回転力をドラムカッタ26、28
及びリングカッタ32、32に伝達する動力伝達機構40につ
いて示している。

この動力伝達機構40は、ギアケース20内に、減速機36、
36の出力軸44、44に固着されているベベルギア46、46を
有している。ベベルギア46、46には、ベベルギア48、48
が噛み合っている。ベベルギア48、48はシャフト50の両
端部に固着され、シャフト50の中央部にはギア52が固着
されている。ギア52は、ギア54、56、58、60を介してギ
ア70に連結されている。ギア70はシャフト72の中央部に
固着され、その両端部にはギア74、74が固着されてい
る。このギア74はギア76を介してギア78に連結され、ギ
ア78はシャフト22、シャフト24に固着されている。シャ
フト22、24はギアケース42に回転自在に支持されてい
る。このシャフト22、24は、ドラムカッタ26、28の軸線
上に配置され、その端部がドラムカッタ26、28に固定さ
れている。

従って、モータ38、38が駆動すると、減速機36、36ベベ
ルギア46、46、ベベルギア48、48、ギア52、54、56、5
8、60、70、シャフト72、ギア74、74、76、76、78、7
8、シャフト22、24、を介してドラムカッタ26、28が回
転する。

また、ギア78はギア80を介してギア82に連結されてい
る。このギア82はシャフト30の端部に固着され、シャフ
ト30はギアケース42に回転自在に支持されている。シャ
フト30の中央部には、リングカッタ32が固着されてい
る。従って、ドラムカッタ26、28の回転と同時に、シャ
フト30、30を介してリングカッタ32、32が回転する。

一方、第１図に示すように、前記隔壁部14Aの上部に送
水管84が配設され、その下部に排土管86の開口部近傍に
は土砂の吸い込み量を調節するプロペラ88が取付けられ
ている。

尚、ドラムカッタ26、28及びリングカッタ32、32の回転
部分には泥水の侵入を防ぐシール部材（図示しない）が
設けられている。

前記の如く構成された本発明に係る台形孔掘削装置の作
用について説明する。

先ず、送水管84から水をチャンバー90に送ると共に、モ
ータ38、38を駆動する。これにより、ベベルギア48、48
は、減速機36、36、駆動軸44、44、ベベルギア46、46を
介して回転する。ベベルギア48、48の回転力は、シャフ
ト50、ギア52、54、56、58、60を介してギア70に伝達さ
れる。ギア70の回転でシャフト72、ギア74、74が回転
し、ギア74、74の回転力はギア76、76、ギア78、78を介
してシャフト22、24に伝達され。従って、ドラムカッタ
26、28が回転する。また、ギア78の回転力はギア80、82
を介してシャフト30に伝達されるので、２つのリングカ
ッタ32、32はシャフト30、30を介して回転する。

この結果、ドラムカッタ26、28とリングカッタ30、30と
が、同一回転方向に回転する。

この場合、第２図に示すように、ドラムカッタ26、28及
びリングカッタ32、32は、全体に略台形状を形成してい
るので、図示しない地盤をシールド枠12の台形断面形状
と同一形状に掘削することが出来る。

掘削により生じたズリは、土砂と一緒に排土管86から排
出される。

また、ドラムカッタ26、28のシャフト22、24と、リング
カッタ32のシャフト30とを支持しているギアケース20
は、ドラムカッタ26、28間に配設されているので、堀残
しを生じることなく地盤を能率的に掘進することが出
来、更に、ギアケース20の形状を十分な強度が得られる
ように設定することが出来る。

更に、シールドジャッキ18はシールド掘削機本体14を任
意の方向に制御することが出来るので掘進方向を容易に
変ることが出来、トンネル掘削装置を計画線に沿って掘
進させることが出来る。

前記実施例では、一対のドラムカッタ26、28と一対のリ
ングカッタ32、32とから成る掘削エレメント100をシン
グルで使用した場合について述べた。しかしながら、第
４図に示すように掘削エレメント100を３列３段に組み
合わせて比較的大きな台形状の孔を掘削することも出来
る。第５図は、第４図の状態に組み合わされた９個の掘
削エレメント100で小断面トンネル104、104…を環状に
連続して設け、円形断面トンネル102の外周を補強する
地中殻105を形成した状態を示す。

このようにして、第５図に示すような地中殻105を形成
すると、小断面トンネル104と小断面トンネル104との接
触面104Aが小断面トンネル104の側面全域で接触するの
で大きくなり、接触部の止水性が向上し、更に、地中殻
105の強度が向上する。この台形状の小断面トンネル10
4、104…の空間に鉄道、道路、上下水道等インフラ遊設
を設け、円形断面トンネル102の上半分にスポーツレジ
ャー等の生活施設を設け、その下半分に地下貯水池等を
設けることが出来る。この時、特に台形断面の上下辺に
直線性が必要な場合には、第６図に示すように、左右の
１列づつを上下逆に組み合わせて完全な台形断面を実現
することも可能である。

また、第７図に示すように掘削エレメント100を２列２
段に組み合わせて第８図に示す円形断面トンネル106の
外周に小断面トンネル108、108…連続して設け、地中殻
109を形成することも出来る。更に、第９図に示すよう
に、掘削エレメント100を１列２段に組み合わせて使用
することも出来る。第９図上の構成部材で前記実施例と
同一類似部材については同一符号を付し説明を省略す
る。この様に掘削エレメント100を組み合わせて大きな
台形断面を構成する上で、組み合わせるエレメント100
の数上の制約はない。

更に、掘削断面が台形に限らず、第10図乃至第12図に示
すような掘削断面（二点鎖線107で示す外形）とするこ
とも出来る。第10図に示すドラムカッタ150は円錐体状
に形成されてリングカッタ152は筒状に形成され、掘削
断面は全体として菱形をなす。第11図に示す上側のドラ
ムカッタ154は半球状に形成され、下側のドラムカッタ1
56は筒状に形成されてリングカッタ158は筒状に形成さ
れ、掘削断面は全体として馬蹄形をなす。第12図に示す
ドラムカッタ160は半球状に形成されてリングカッタ162
は筒状に形成され、掘削断面は全体として小判形をな
す。

尚、上記実施例では泥水加圧シールド工法について説明
したが、土圧系シールド工法、推進工法、或いは山岳ト
ンネル工法の掘削にも適用しうるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る台形孔掘削方法及び
その装置によれば、断面が台形状の孔を地盤に掘削する
ことが出来るので、台形状の孔を各々の側部を接触した
状態で連続して設けることにより円筒状の地中殻を構成
できる。従って、小断面トンネル同士の接触面が広くな
り接触部の止水性が向上し、更に地中殻の強度を向上す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る台形孔掘削装置の実施例を示す断
面図、第２図は第１図の四Ａ−Ａ矢視図、第３図は本発
明に係る台形孔掘削装置の実施例の動力伝達手段を示す
断面図、第４図は本発明に係る台形孔掘削装置の掘削エ
レメントを３列３段に組み合わせた状態を示す実施例を
示す概略正面図、第５図は第４図に示す台形孔掘削装置
で円形断面トンネルの外周に円筒状の地中殻を設けた状
態を示す概略断面図、第６図は第４図の３列の組み合わ
せを互い違いに配列した状態を示す概略正面図、第７図
は本発明に係る台形孔掘削装置の掘削エレメントを２列
２段に組み合わせた状態で円形断面トンネルの外周に円
筒状の地中殻を形成している状態を示す要部拡大図、第
８図は第７図の全体概略図、第９図は本発明に係る台形
孔掘削装置を１列２段に組み合わせた状態を示す断面
図、第10図乃至第12図は台形以外の掘削断面を掘削可能
な掘削装置を示す正面図である。 10……台形断面のシールド掘削装置、22、24……シャフ
ト、26、28……ドラムカッタ、32……リングカッタ、40
……動力伝達機構、84……送水管、86……排土管、100
……掘削エレメント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者舘川裕次埼玉県北葛飾郡吉川町吉川団地１―３― 402 (72)発明者浜村紘之埼玉県狭山市柏原311―62 (72)発明者渡辺太郎東京都杉並区上荻４―25―３ (56)参考文献特開昭57−201493（ＪＰ，Ａ) 特開平２−210193（ＪＰ，Ａ) 実開平２−116596（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘削機本体の先端部に掘進方向と
直交して設けられた回転軸を介して所定の間隔を保って
設けられている一対の円錐台形状ドラムカッタと、一対
の円錐台形状ドラムカッタの間に偏芯して設けられたリ
ングカッタで全体としてドラムカッタとリングカッタと
が円錐台形状をなし、回転して地盤に台形状の孔を掘削
することを特徴とする台形孔掘削方法。
【請求項２】前記台形状の掘削孔を連続掘削して全体と
して円環状の掘削孔を形成することを特徴とする請求項
（１）記載の台形孔掘削方法。
【請求項３】掘進方向と直交する方向の回転軸を持ちシ
ールド掘削機本体の先端部に所定の間隔を保って同軸配
置された一対の円錐台形状ドラムカッタ及び一対の円錐
台形状ドラムカッタの間に偏芯して配設されたリングカ
ッタを有し、ドラムカッタとリングカッタとで全体に円
錐台形状の掘削エレメントと、掘削エレメントのドラム
カッタとリングカッタに回転力を伝達する動力伝達手段
と、掘削エレメントで掘削された土砂を排土する排土手
段とから成ることを特徴とする台形孔掘削装置。
【請求項４】前記シールド掘削機本体に掘削エレメント
を並列多段に複数個配置して掘削断面が台形状の孔を掘
削することを特徴とする請求項（３）記載の台形孔掘削
装置。