JPH0726889A - 角型シールド掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 前方域に配置された部材が排出手段に向かう
ずりの移動の妨げにならないようにすることにある。 【構成】 角型シールド掘削機１０は、ずりを受け入れ
る前方域２６とこれの後方の後方域２８とを有する四角
筒状の本体１２と、上下方向へ伸びる掘削部を有する少
なくとも２つの掘削手段であって前記掘削部が上下方向
に伸びる軸線を中心とする円弧状の軌跡を前記シールド
本体の前端部において描くように前記軸線の周りの角度
的な往復回転運動可能に前記前方域に配置された少なく
とも２つの掘削手段と、前記掘削手段に前記軸線の周り
の角度的な往復回転運動を与える駆動手段と、前記前方
域内のずりを前記後方域へ排出する手段とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、四角形の断面形状を有
するトンネル、穴、溝等の構築に用いる角型のシールド
掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】四角形の断面形状を有するトンネルを掘
削する角型シールド掘削機の１つとして、掘削物を受け
入れる前方域とこれの後方の後方域とを有する四角筒状
のシールド本体と、上下方向へ伸びる掘削部をシールド
本体の前端部に有する掘削手段であって上下方向へ伸び
る軸線の周りの角度的な往復回転運動可能に前記前方域
に配置された掘削手段と、前記掘削手段に前記軸線の周
りの角度的な往復回転運動を与える駆動手段とを含むも
のがある（特開平４−３５７２９８号公報）。

【０００３】この掘削機は、掘削手段が駆動手段により
前記軸線を中心とする揺動運動を与えられ、これにより
掘削手段の掘削部が前記軸線を中心とする円弧状の軌跡
をシールド本体の前端部において描くことにより、切刃
を掘削する。しかし、この掘削機では、前方域内のずり
を前方域に供給された泥水により排出するため、単位時
間当りのずりの排出量が少なく、大きな断面形状を有す
るトンネル等の構築に適さない。

【０００４】上記の課題を解決すべく、ずり排出手段と
してスクリューコンベアのような排出機構を用いると、
掘削手段および駆動手段等の部材が前方域内におけるず
りの移動、特にスクリューコンベアのような排出機構の
ずり受け入れ口に向かうずりの移動の妨げになり、ずり
を効率よく排出することができない。

【０００５】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、前方域に配
置された部材がずり排出手段に向かうずりの移動の妨げ
にならないようにすることにある。

【０００６】

【解決手段、作用、効果】本発明の角型シールド掘削機
は、ずりを受け入れる前方域とこれの後方の後方域とを
有する四角筒状の本体と、上下方向へ伸びる掘削部を有
する少なくとも２つの掘削手段であって前記掘削部が上
下方向に伸びる軸線を中心とする円弧状の軌跡を前記シ
ールド本体の前端部において描くように前記軸線の周り
の角度的な往復回転運動可能に前記前方域に配置された
少なくとも２つの掘削手段と、前記掘削手段に前記軸線
の周りの角度的な往復回転運動を与える駆動手段と、前
記前方域内のずりを前記後方域へ排出する手段とを含
む。

【０００７】前記掘削手段は前後方向および前記軸線と
交差する水平方向に間隔をおいて配置されており、前記
排出手段は前記ずりを受け入れるべく水平方向における
前記掘削手段の間の前記前方域の底部に開口するスクリ
ューコンベアを有する。

【０００８】掘削機は、これを前進させる推力発生装置
により推力を受ける。掘削機が前進される間、掘削手段
は駆動手段により前記軸線の周りの角度的な往復回転運
動すなわち前記軸線を中心とする揺動運動を与えられて
切羽を掘削する。ずりは、シールド本体の前方域に受け
入れられる。前方域内のずりは、掘削機の前進にともな
って、シールド本体に対し掘削手段の間を経て排出手段
の開口部に確実に移動され、最終的に排出手段により前
方域から後方域へ排出される。

【０００９】本発明によれば、掘削手段が水平方向に間
隔をおいて配置されており、排出手段が水平方向におけ
る掘削手段の間の前方域の底部に開口するから、前方域
に配置された部材が前方域内におけるずりの移動の妨げ
にならない。

【００１０】前記駆動手段は、前記掘削手段に個々に対
応されたシャフトであって前記軸線の周りの角度的な往
復回転運動可能に前記本体に配置されたシャフトと、該
シャフトに個々に対応されたシリンダ機構であって圧力
流体により伸縮されて対応するシャフトを前記軸線の周
りの角度的な往復回転運動をさせるシリンダ機構とを備
えることができる。

【００１１】前記各掘削手段は、対応するシャフトから
前方へ伸びる少なくとも１つのアームと、該アームの先
端部に取り付けられかつ前記軸線の方向へ伸びる支持杆
と、該支持杆に前記軸線の方向に順次取り付けられた複
数のカッタビットであって前記支持杆とともに前記掘削
部を形成する複数のカッタビットとを備えることができ
る。

【００１２】前記駆動手段は、さらに、前記シャフトを
互いに連結するリンクを備えることが好ましい。これに
より、両掘削手段の揺動運動が同期される。

【００１３】さらに、前記シャフトに個々に対応されか
つ対応するシャフトから前記前方域の底部を前方へ伸び
る揺動部材と、前記前方域の底部にあって水平方向にお
ける前記両揺動部材の間に固定され、前記両揺動部材と
共同してクラッシャを構成する固定部材とを備えること
が好ましい。これにより、大きなれきを破砕することが
できる。

【００１４】前記スクリューコンベアは、前記後方域内
を前記前方域の底部から後方へ伸びる円筒状のケーシン
グと、該ケーシングこれの軸線の周りに回転可能に前記
ケーシング内に配置されて前記ケーシングの内周面に沿
って螺旋状に伸びる搬送部材と、該搬送部材を前記ケー
シングの軸線の周りに回転させる駆動機構とを備えるこ
とができる。

【００１５】

【実施例】図１〜図４を参照するに、角型シールド掘削
機１０は、四角筒状のシールド本体１２と、該シールド
本体の前端部に配置された一対の掘削機構１４と、該掘
削機構を駆動させる駆動機構１６と、ずりを排出する排
出機構１８とを含む。

【００１６】掘削機１０は、シールド本体１２がこれの
内側に配置された複数のジャッキ２０により前進され
る。ジャッキ２０は、掘削機１０用の推力発生装置とし
て作用し、また掘削機１０による掘削跡に構築された四
角筒状の覆工２２を反力体とする。しかし、ジャッキ２
０を用いる代わりに、発進立て坑に配置された元押し装
置のような推力発生装置により、シールド本体１２を掘
削機１０による掘削跡に押し込まれる四角筒状のパイプ
とともに前進させるようにしてもよい。

【００１７】シールド本体１２内は、隔壁２４により、
ずりを受ける前方域２６と、これの後方の大気圧に維持
される後方域２８とに区画されている。隔壁２４は、後
方域２８が上下方向における中央部において前方域２６
内に部分的に入り込むように、形成されている。隔壁２
４は、蓋３０により開閉可能の開口を有する。開口は、
作業者が前方域２６内の状態を確認するとき、作業者が
前方域に出入りするとき等に利用される。

【００１８】駆動機構１６は、掘削機構１４に個々に対
応されたシャフト３２を備える。シャフト３２は、シー
ルド本体１２の軸線の方向（前後方向）および上下方向
と交差する水平方向（左右方向）に間隔をおいた箇所を
上下方向に伸びるように本体１２内に配置されており、
また軸線３４の周りの角度的な往復回転運動可能に隔壁
２４に支持されている。

【００１９】駆動機構１６は、また、シャフト３２に個
々に対応された２対のシリンダ機構３６を備える。各シ
リンダ機構３６は、圧力流体により同期して伸縮される
空気圧または油圧ジャッキであり、またピストンおよび
シリンダの一方が対応するシャフト３２にその上下方向
中央部に固定されたブラケット３８に連結され、ピスト
ンおよびシリンダの他方がシールド本体１２に連結され
ている。

【００２０】各シャフト３２は、対応するシリンダ機構
３６の伸縮により角度的に往復回転される。ブラケット
３８は、リンク４０により互いに連結されており、これ
によりシャフト３２の角度的な往復回転運動が同期され
る。

【００２１】各掘削機構１４は、対応するシャフト３２
の上下の両端部から前方へ平行に伸びる２つのアーム４
２と、該アームの先端部に取り付けられかつ上下方向へ
伸びる支持杆４４と、該支持杆に上下方向に順次取り付
けられた複数のカッタビット４６とを備える。カッタビ
ット４６は、支持杆４４とともに切刃を掘削するための
掘削部を形成する。

【００２２】各掘削機構１４は、対応するシャフト３２
の角度的な往復回転運動にともなって、対応するシャフ
ト３２の軸線３４を中心とする揺動運動をすることによ
り、切刃を掘削する。各アーム４２の長さは、図３に２
点鎖線で示すように、調節することができる。

【００２３】排出機構１８は、後方域２８内を前方域２
６の底部から後方へ伸びる円筒状のケーシング４８と、
該ケーシングこれの軸線の周りに回転可能にケーシング
５０内に配置されかつケーシング５０の内周面に沿って
螺旋状に伸びる搬送部材５２と、ずりを搬送させるべく
搬送部材５２をケーシング５０の軸線の周りに回転させ
る駆動機構５４とを備える。

【００２４】ケーシング５０は、シールド本体１２およ
び隔壁２０に支持されており、また前方域２６内のずり
を受け入れるべく水平方向における掘削機構１４の間の
前方域２６の底部に一端が開口する。ケーシング５０の
他端は、蓋５６により閉鎖されている。蓋５６は、図示
してはいないが、ジャッキ等により開閉される。

【００２５】搬送部材５２をケーシング５０内に直接配
置する代わりに、ケーシング５０を円筒状のスリーブの
内周面に固定し、該スリーブをケーシング５０内に回転
可能に配置し、スリーブを駆動機構５４により回転させ
るようにしてもよい。

【００２６】前方域２６の底部には、また、支柱状の固
定部材５８が配置されている。固定部材５８は、排出機
構１８のずり受け入れ用の開口６０の前方にあって両掘
削機構１４の下部アーム４２の基部間に位置するように
シールド本体１２と隔壁２０とに固定されており、また
両掘削機構１４の下部アーム４２の基部と共同して大き
なれき６２（図４参照）を破砕するクラッシャを構成す
る。下部アーム４２の基部と固定部材５８は、図４に示
すように、れき６２を咬み込むための複数の突起を有す
る。

【００２７】このため、両掘削機構１４の下部アーム４
２は、クラッシャの揺動部材として作用する。しかし、
クラッシャ用の揺動部材を両掘削機構１４の下部アーム
４２と別に設けてもよい。

【００２８】シールド本体１２の上壁の先端部６４は、
シールド本体１２の下壁、左壁および右壁より前方に突
出されて、地盤の崩落を防止する。

【００２９】掘削時、駆動機構１６用のジャッキ３６が
伸縮されつつ、推進用のジャッキ２０が伸長される。こ
れにより、各掘削機構１４が軸線３４を中心とする揺動
運動をするから、切刃はその平面形状が弧状となるよう
にカッタビット４６により掘削される。

【００３０】掘削されたずりは、シールド本体１２の前
進にともなって、前方域２６内をシールド本体１２に対
し後方へ移動され、排出機構１８の開口６０に受け入れ
られ、排出機構１８により前方域２６から排出される。
排出機構１８内のずりは、蓋５６が定期的に開放される
ことにより排出機構１８から取り出されて、他の運搬装
置により地上に運搬される。

【００３１】前方域２６内のずりは、両掘削機構１４が
左右方向に離されていることと、排出機構１８の開口６
０が両掘削機構１４の間に位置することとから、排出機
構１８の開口６０に向かう移動を掘削機構１４により妨
げられない。また、ずり中の大きなれき６２は、前方域
２６内を移動される間に、掘削機構１４の下部アーム４
２の基部と固定部材５８との間に挟み込まれることによ
り、排出機構１８で排出可能の大きさに破砕される。

【００３２】所定の距離が掘削されると、セグメント６
６がシールド本体１２の後端部内に設けられたエレクタ
６８により覆工２２に組み付けられる。セグメント６６
を覆工２２に組み付けるとき、掘削機１０の前進を停止
することが好ましいが、掘削機１０の前進を停止させな
くてもよい。

【００３３】掘削機１０の前進時、掘削機構１４による
掘削時、エレクタ６６によるセグメント６８の組み付け
時等における、掘削機１０の位置、姿勢等を安定化させ
るために、シールド本体１２からその外方へ押し出され
て、シールド本体１２の周りの地山と係合するスタビラ
イザをシールド本体１２に設けることが好ましい。

【００３４】切刃の掘削を容易にするために、各掘削機
構１４から泥水のような液体を切刃に噴出する構造とす
ることが好ましい。また、前方域２６内のずりの移動
（流動）を容易にする目的で、泥水のような液体を前方
域２６に噴出する構造とすることが好ましい。

【００３５】本発明は、上記実施例に限定されず、例え
ば３以上の掘削機構を設ける等、種々の改良をすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の角型シールド掘削機の一実施例を示す
正面図である。

【図２】図１の掘削機の２−２線に沿って得た断面図で
ある。

【図３】図２の３−３線に沿って得た断面図である。

【図４】クラッシャ部分を拡大して示す図である。

【符号の説明】

１０ 角型シールド掘削機 １２ シールド本体 １４ 掘削機構 １６ 掘削機構用の駆動機構 １８ 排出機構 ２０ 推進用ジャッキ ２２ 覆工 ２４ 隔壁 ２６ 前方域 ２８ 後方域 ３２ シャフト ３４ シャフトの軸線 ３６ 掘削機構用駆動機構のシリンダ機構 ３８ ブラケット ４０ リンク ４２ アーム ４４ 支持杆 ４６ カッタビット ５０ ケーシング ５２ 搬送部材 ５４ 搬送機構の駆動機構 ５８ 固定部材 ６０ 搬送機構の開口 ６２ れき

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ずりを受け入れる前方域とこれの後方の
   後方域とを有する四角筒状のシールド本体と、上下方向
   へ伸びる掘削部を有する少なくとも２つの掘削手段であ
   って前記掘削部が上下方向に伸びる軸線を中心とする円
   弧状の軌跡を前記シールド本体の前端部において描くよ
   うに前記軸線の周りの角度的な往復回転運動可能に前記
   前方域に配置された少なくとも２つの掘削手段と、前記
   掘削手段に前記軸線の周りの角度的な往復回転運動を与
   える駆動手段と、前記前方域内のずりを前記後方域へ排
   出する手段とを含み、前記掘削手段は前後方向および前
   記軸線と交差する水平方向に間隔をおいて配置されてお
   り、前記排出手段は前記ずりを受け入れるべく水平方向
   における前記掘削手段の間の前記前方域の底部に開口す
   るスクリューコンベアを有する、角型シールド掘削機。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記掘削手段に個々に
   対応されたシャフトであって前記軸線の周りの角度的な
   往復回転運動可能に前記本体に配置されたシャフトと、
   該シャフトに個々に対応されたシリンダ機構であって圧
   力流体により伸縮されて対応するシャフトを前記軸線の
   周りの角度的な往復回転運動をさせるシリンダ機構とを
   備え、前記各掘削手段は、対応するシャフトから前方へ
   伸びる少なくとも１つのアームと、該アームの先端部に
   取り付けられかつ前記軸線の方向へ伸びる支持杆と、該
   支持杆に前記軸線の方向に順次取り付けられた複数のカ
   ッタビットであって前記支持杆とともに前記掘削部を形
   成する複数のカッタビットとを備える、請求項１に記載
   の掘削機。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、さらに、前記シャフト
   を互いに連結するリンクを備える、請求項２に記載の掘
   削機。
4. 【請求項４】 さらに、前記シャフトに個々に対応され
   かつ対応するシャフトから前記前方域の底部を前方へ伸
   びる揺動部材と、前記前方域の底部にあって水平方向に
   おける前記両揺動部材の間に固定され、前記両揺動部材
   と共同してクラッシャを構成する固定部材とを備える、
   請求項３に記載の掘削機。
5. 【請求項５】 前記揺動部材は、その先端において前記
   掘削部に連結されている、請求項４に記載の掘削機。
6. 【請求項６】 前記スクリューコンベアは、前記後方域
   内を前記前方域の底部から後方へ伸びる円筒状のケーシ
   ングと、該ケーシング内のこれの軸線の周りに回転可能
   に配置されかつ前記ケーシングの内周面に沿って螺旋状
   に伸びる搬送部材と、該搬送部材を前記ケーシングの軸
   線の周りに回転させる駆動機構とを備える、請求項１，
   ２，３または４に記載の掘削機。