JPH078632Y2 - シールド掘進機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は地下に構築される道路、鉄道、上下水道等のト
ンネル及び地下街、地下駐車場等の地下空間を構築する
ために使用されるシールド掘進機に関するものである。

（従来の技術） 従来、土圧系のシールド掘進機で道路、鉄道、上下水道
等のトンネル及び地下街、地下駐車場等の地下空間を構
築する場合、掘削された土砂は切羽土圧室に取り込ま
れ、地層によって各種の処理が施される。

例えば、地山が砂層や砂礫層のような砂質土層の場合
は、掘削された土砂はベントナイトやCMC水溶液等の加
泥材を注入して切羽土圧室の混練翼で混合することによ
り、切羽の地山と殆ど同程度の単位重量を持たせるとと
もに、同程度の含水比で塑性流動性と不透水性のある泥
土にする。

又、地山がシルト層や粘土層等の粘性土層の場合、掘削
された土砂に前述の加泥材、又は界面活性剤又は水を注
入して混練翼で混練りすることにより、前記と同様に地
山と同程度の泥土にする。そして、これら地層により各
種処理を施された土砂はスクリュコンベアにより切羽土
圧室より排出される。

（考案が解決しようとする課題） しかし、上記のような泥土を作る場合、従来のシールド
掘削機では掘削された土砂を混練りする混練翼がカッタ
と同一回転であるため回転数が少なく、かつ切羽土圧室
の容積が大きいため意図する混合効果、即ち切羽地山と
同程度の泥土が得られないという問題があった。

本考案は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目
的は掘削された土砂が意図する混合効果、即ち切羽地山
と同程度の単位重量をもち、かつ同程度の含水比で塑性
流動性と不透水性のある泥土が任意に得られるシールド
掘進機を提供することである。

（課題を達成するための手段） 以上の課題を達成するための本考案の手段は、シールド
フレームの前面に設けられたギアケースの両側に円盤と
リングとがスポークで連結された円筒籠形のドラムカッ
タをその回転軸が掘進方向と水平状になるように設け、
これらのドラムカッタの間に、ドラムカッタよりも小径
で、かつ対向したリングがスポークで連結された円筒籠
形のリングカッタを、その掘削面がドラムカッタの掘削
面と同一面状になるように上下に一対設け、前記ドラム
カッタ及びリングカッタのスポークの表面にカッタビッ
トがそれぞれ突設され、加泥材注入管の先端が前記ドラ
ムカッタ内に臨んでいることを特徴とすることである。

（作用） 而して上記構成によれば、ドラムカッタ及びリングカッ
タで掘削された土砂はドラムカッタ及びリングカッタ内
へ取り込まれ、これらドラムカッタ及びリングカッタが
回転して攪拌性能を発揮することにより、加泥材注入管
から注入された加泥材とともに攪拌混練りされて所要の
泥土が作られる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、シールド掘進機Ａの断面図であり、シールド
フレーム１の前面にドラムカッタ２及びリングカッタ３
が夫々掘進方向に対して水平状に直交した状態で設けら
れている。

またシールドフレーム１の後部にはシールド掘進機Ａの
推進及び掘進を制御するシールドジャッキ４が設けられ
ると共に、前部には隔壁５が形成されている。

この隔壁５の前部には先端が二つに分岐したギアケース
６が突設され、これら分岐したギアケース６の両側に円
筒籠形のドラムカッタ２がシャフト2dにより回転自在に
設けられている。

またこれらのドラムカッタ２の間にはドラムカッタ２よ
りも小径な円筒籠形のリングカッタ３が、その掘削面が
ドラムカッタ２の掘削面と同一面状になるように上下に
一対設けられている。

また隔壁５の下部にはその先端がドラムカッタ２の後部
に臨んだスクリュウコンベアＣが設けられている。

ドラムカッタ２は外側に配設された円盤2aと、該円盤の
内側に適宜間隔をもって配設されたリング2bとがスポー
ク2cで連結されて円筒籠状に形成され、該スポーク2cが
前記円盤2a及びリング2bの周縁にそって適宜間隔ごとに
架設されることにより、ドラム面2eに多数の開口部７が
連続的に形成され、該各スポーク2cの上面にカッタビッ
ト８が突設されている。

リングカッタ３は前記ドラムカッタ２より小径のリング
3a、3aがスポーク3bで連結されて円筒籠状に形成され、
該スポーク3bがリング3a、3aの周縁にそって適宜間隔ご
とに架設されることにより、前記ドラムカッタ２と同様
にリング3c面に多数の開口部７が連続的に形成され、各
スポーク3bの上面にカッタビット８が突設されている。
またリングカッタ３はギアケース６におけるドラムカッ
タ２のシャフト2d上下に設けられたシャフト3dを介して
ドラムカッタ２間に一対設けられ、第３図に示すように
ドラムカッタ２の径と略同径を掘削することが出来るよ
うにその掘削面がドラムカッタの掘削面と同一面状にな
るように上下に一対配設されている。

また前記隔壁５の後側にはモータＭが設けられ、該モー
タＭの回転力が前記ギアケース６内の動力伝達機構９を
介してドラムカッタ２及びリングカッタ３に伝達され
る。

動力伝達機構９は第１図に示すように、ギアケース６
と、減速機10の出力軸11に固着されたベベルギア12及び
その他各種のギア13……、14a、14bで構成されている。

ベベルギア12は、シャフト12bの両端部に固着された他
のベベルギア12aと噛み合い、該シャフト12bの中央部に
はギア12cが固着されている。

そして該ギア12cは、その他各種のギア13……、14a、14
b…を介してギアケース６に回転自在に支持された、ド
ラムカッタ２のシャフト2dのギア2fに連結されている。

また、ドラムカッタ２のシャフト2dのギア2fは、上下に
配設された他のギア14a、14bを介してギアケース６に回
転自在に支持されたリングカッタ３のシャフト3dのギア
3eに連結されている。

ギアケース６はドラムカッタ２間に配設されるととも
に、充分な強度をもって隔壁５に固定されている。

これらドラムカッタ内ｍにはギアケース６内を貫通した
加泥材注入管15が連通され、これら加泥材注入管15には
ドラムカッタ内ｍへ加泥材を注入するポンプＰ（図示せ
ず）が設けられ、各ドラムカッタ２及びリングカッタ３
の回転軸部には泥水の侵入を防ぐシール部材（図示せ
ず）が夫々設けられている。

而して、モータＭが駆動すると上記各種のギア13……14
a、14bを介してドラムカッタ２とリングカッタ３とが同
時に同方向、即ち反時計回りの方向へ回転しながらシー
ルド掘進機Ａを推進させることにより、断面矩形状のト
ンネルが掘削される。

次に、本考案に係わるシールド掘進機Ａの作動について
説明する。

先ず初めに、モータＭを駆動してベベルギア12、12aを
回転させることにより、その回転が、シャフト12b中央
部のギア12c及びその他各種のギア13、……を介してド
ラムカッタ２のシャフト2dに伝達してドラムカッタ２を
回転させる。そして、このドラムカッタ２の回転はギア
2f上下の他のギア14a、14bを介してリングカッタ３に伝
達される。

この結果これらドラムカッタ２とリング３とが、第３図
において反時計回り方向（矢印Ｂの方向）に回転して地
山をカッタビット８で掘削して矩形状のトンネルを掘削
する。

このドラムカッタ２及びリングカッタ３で掘削された土
砂は夫々の開口部７から各ドラムカッタ及びリングカッ
タ内へ取り込まれるとともに、該ドラムカッタ及びリン
グカッタ内へは加泥材注入管15により加泥材が注入され
る。

そして、ドラムカッタ２及びリング３が回転して攪拌性
能を発揮することにより、土砂と加泥材とが攪拌混練り
されて所要の泥土が作られ、該泥土がスクリュウコンベ
アＣによりトンネル外へ排出される。

尚、前記実施例では、ドラムカッタ２とリングカッタ３
とが推進方向と水平状に直交した状態で形成されている
が、これに限らず掘進方向と垂直状に直交した状態で形
成することも任意である。さらに、前記実施例ではドラ
ムカッタ２とリングカッタ３とによりなる掘削カッタを
シングルで使用したが、これらに限らず上下に複数設け
ることも任意であり、かつそれを掘進方向と垂直状に直
交した状態で形成することも任意であり、かつ回転方向
も反時計回りに限らず、時計回りに回転させることも任
意である。

この結果地中に大型の断面矩形状のトンネルを掘削する
ことが可能となる。

（考案の効果） 本考案は以上の様な構成にしたことにより下記の効果を
有する。

シールドフレームの前面に設けられたギアケースの
両側に円盤とリングとがスポークで連結された円筒籠形
のドラムカッタをその回転軸が掘進方向と水平状になる
ように設け、これらのドラムカッタの間に、ドラムカッ
タよりも小径で、かつ対向したリングがスポークで連結
された円筒籠形のリングカッタを、その掘削面がドラム
カッタの掘削面と同一面状になるように上下に一対設
け、前記ドラムカッタ及びリングカッタのスポークの表
面にカッタビットがそれぞれ突設され、加泥材注入管の
先端が前記ドラムカッタ内に臨んでいることにより、矩
形又は軸対称型の任意断面のトンネルを構築することが
できるとともに、従来よりも攪拌混練り効果を高めるこ
とができるので、掘削土砂に任意の止水性及び流動性を
与えることができる。

掘削土砂を十分に攪拌混練りして均質な泥土を作る
ことにより、機器の負荷の低下及び噴発防止等の土砂排
出の安定化が図れる。

ドラムカッタ及びリングカッタを円筒籠状に形成す
るとともに、スポークの上面にカッタビットを突設した
ことにより、ドラム面及びリング面へ粘性土が付着する
のを少なくすることができる。

隔壁並びに地山切羽面とギアケースとの間に土砂を
充満させることができるとともに、スクリュウの回転数
の制御によって切羽土圧に対向する土圧を発生させて切
羽の安定を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のシールド掘進機の断面図、第２図は第
１図のＩ−Ｉ線断面図、第３図は第１図のII−II線断面
図、第４図は斜視図である。 図中、 A:シールド掘進機 1:シールドフレーム 2:ドラムカッタ、2a:円盤 2b:リング、2c、3b:スポーク 3:リングカッタ、3a、3a:リング 8:カッタビット 15:加泥材注入管 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−117998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−10398（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−72194（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−52995（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シールドフレームの前面に設けられたギア
   ケースの両側に円盤とリングとがスポークで連結された
   円筒籠形のドラムカッタをその回転軸が掘進方向と水平
   状になるように設け、これらのドラムカッタの間に、ド
   ラムカッタよりも小径で、かつ対向したリングがスポー
   クで連結された円筒籠形のリングカッタを、その掘削面
   がドラムカッタの掘削面と同一面状になるように上下に
   一対設け、前記ドラムカッタ及びリングカッタのスポー
   クの表面にカッタビットがそれぞれ突設され、加泥材注
   入管の先端が前記ドラムカッタ内に臨んでいることを特
   徴とするシールド掘進機。