JPH086867Y2 - 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〕 この考案は、鉄道や上下水道用などのトンネルをシー
ルド工法によつて掘削する場合に使用されるシールド掘
進機で、特に曲線半径の小さい曲線施工に適用されるシ
ールド掘進機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、例えば特公昭61−23353号公報に開示され
ているように、掘削用のカツタを回転自在に支持する筒
型の前胴を後胴に対して屈折させた状態で掘進すること
により、シールド機を曲進させるための余掘り量を少な
くしたものが知られている。

また、特開昭58−213995号公報に開示されているよう
に、回転自在なカツタの回転軸を前胴に対して径方向に
偏芯させるとともに、この前胴の先端部を上記カツタの
径よりも縮径させるように截頭円錐形状に形成して、曲
線掘進時にカツタの外縁部を曲線トンネルの外側軌跡に
沿わせることにより、シールド機の側方部の地山の外側
部分の余掘りを省略し、かつ内側部分の余掘り量も減少
させるようになしたものが知られている。

〔考案が解決しようとする課題〕 上記従来技術のうち、前者の中折れ式シールド掘進機
の場合は、前胴と後胴との間の許容間隔やこれら胴の内
部に配置される推進用および中折れ用ジヤツキの取付け
位置の制約などのシールド機の構造により、中折れ角度
が最大で10度程度に制限される。そのため、曲線半径が
10m程度以下になると、曲進のための必要余掘り量が多
くなり、曲線施工が困難になる。

また、曲線半径が10m以下の曲線施工では、後胴の後
端部に設けたテールシールとセグメントとが干渉するこ
とになり、このような干渉をなくすためにセグメントの
外径を後胴に対して小さくすると、セグメントとトンネ
ルの内周面とのクリアランスが大きくなつて、テールポ
イドへの裏込め材の充填必要量が多くなる。そのため、
半径10m以下の曲線施工を実質的におこなうことがむず
かしい。

さらに、余掘り量が多くなると、その余掘りした土砂
のうち、胴の内部に取り込めない土砂の量が増えるた
め、残つた土砂がシールド機の曲進の抵抗となる。

また、上記従来技術のうち、後者のカツタ偏芯式のシ
ールド掘進機の場合は、余掘り量を減少することができ
るけれども、前胴から側方部にはみ出したカツタ部で掘
削した土砂の前胴内への取り込みが不十分となり、余掘
り土砂が前胴の進行にともなつて押し固められてシール
ド機の曲進のための抵抗が大きくなる。

この考案は上記実情に鑑みてなされたもので、テール
シールとセグメントとを干渉させることなく、また余掘
り量も少なくして曲線半径の小さい曲線施工を能率的に
実施することができるシールド掘進機を提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この考案に係るシールド
掘進機は、掘削用のカツタを回転自在に支持する筒型の
前胴の先端部を全体的に径方向の一方に屈曲させるとと
もに、上記カツタの回転軸芯を前胴の屈曲先端部の屈曲
方向に偏芯させている。

〔作用〕

この考案によれば、前胴の先端部が全体的に径方向の
一方に屈曲されているので、曲線掘進時にその前胴の屈
曲先端部を曲線トンネルの内方側に位置させて掘進する
ことにより、後胴に対する前胴の屈折角度を余り大きく
とらなくても、余掘り量の少ない状態で曲線半径の小さ
い曲線施工をおこなうことができる。また、このとき、
カツタが前胴の屈曲先端部側に偏心して設けられている
ので、カツタで掘削された土砂の大部分を前胴の屈曲先
端部内にスムーズに取り込むことが可能となる。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。

第１図はこの考案に係るシールド掘進機を示す横断面
図、第２図は第１図のII−II線断面図であり、同図にお
いて、１は掘削用のカツタデイスクで、前面に多数のカ
ツタビツト1Aを備えているとともに、偏心回転運動によ
り余掘り部Ａを掘削するコピーカツタ1Bを備えており、
シールドジヤツキ２の推進力を受けて前方Ｆに掘進す
る。

３は筒型の前胴で、この前胴３の先端部の内側に固定
された環状部材3aとバルクヘツド７との間に回転摺動シ
ール４を介して回転自在に軸受部９で支承された環状部
材８に上記カツタデイスク１を固定させて、このカツタ
デイスク１を前胴３に対して回転自在に支持させてい
る。５はカツタデイスク駆動用モータで、そのモータ軸
に固定のピニオンギヤ６と上記環状部材８の後端に固着
の軸受部９に付設のインターナルギヤ９′とを介して上
記カツタデイスク１を駆動回転させる。

10は筒型の後胴で、上記前胴３の後方に配設されてお
り、その前端から前方に突出させて設けた環状の球面部
材11を介して上記前胴３を首振り自在に支持している。
12はヒンジで、上下に一対設けられ、前胴３および後胴
10からそれぞれ突設された接続部材13,14に中折れピン1
5が挿通されて、前胴３を水平方向に中折れ可能に構成
されている。

16は中折れジヤツキで、上記前胴３と後胴10との間に
またがつて突設されており、この中折れジヤツキ16の伸
縮により、上記前胴３が第１図のように、中折れピン15
を中心０のまわりに後胴10に対し、水平方向に屈折され
る構造になつている。上記中折れジヤツキ16は第３図で
は円周方向に４本、シールドジヤツキ２は多数本それぞ
れ設けられている。

17はテールシールで、テールシールの取付部は上記後
胴10の後端部に対して屈曲させて取付けている。このこ
とによつて、セグメント外径を小さくしなくてもテール
シールとセグメントが干渉しなくなり、曲線施工が行い
やすくなる。

上記のような構成のシールド掘進機において、上記前
胴３の先端部3Aを第１図のように、全体的に径方向の一
方、つまり、水平方向に屈曲させるとともに、上記カツ
タデイスク１の回転軸Ｓを上記中折れピン15の中心軸S1
に対して上記前胴３の屈曲先端部3Aの屈曲方向に、その
屈曲先端部3Aの最大屈曲量△×にほぼ等しい量ΔＳだけ
偏芯させている。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

曲線掘進するにあたり、第３図の左右の中折れジヤツ
キ16の伸縮量を変えることにより、前胴３が後胴10に対
して中折れピン15のまわりに回動して第１図のように、
水平方向の一方に屈折される。このとき、前胴３の屈折
方向は、この前胴３の先端屈曲部3Aが曲線トンネルの内
方側に位置する方向であるから、屈折角度θを余り大き
くとらなくても、シールド掘進機の曲線掘進方向の内側
の必要余掘り代Ｈを小さくすることができる。

上記の屈折状態において、カツタデイスク１の回転に
より前方の地山を掘削するとともに、コピーカツタ1Bに
より余掘り部Ａを掘削しながら、シールドジヤツキ２の
推進力によりカツタデイスク１および前胴３を前進さ
せ、次いでシールドジヤツキ２の収縮により後胴10を前
進させるといつた尺取り虫型式でシールド掘進機を順次
進行させることにより、所定の曲線掘進をおこなう。こ
の際、上記カツタデイスク１が前胴３の屈曲先端部3A側
に偏芯しているので、このカツタデイスク１により掘削
された余掘り部Ａ側の土砂の大部分は上記屈曲先端部3A
を経て前胴３内にスムーズに取り込まれる。これによ
り、もともと余掘り量が少ないことと、カツタデイスク
１による掘削土砂が余掘り部Ａにほとんど残らないこと
とにより、シールド掘進機の曲進の抵抗を少なくして、
所定の曲線掘進を能率よく遂行することができる。

なお、この実施例においては、前胴３に付加されるシ
ールドジヤツキ２の推進力が前胴３の接続部材13から中
折れピン15および後胴10の接続部材14を介して後胴10に
伝わるので、中折れジヤツキ16には大きな推進力が加わ
らない。したがつて、中折れジヤツキ16の使用本数は少
なくてよい。

第４図ないし第６図はこの考案の別の実施例における
ヒンジ７の構造を示す要部の横断面図である。この実施
例においては、前胴３の接続部材13が断面Ｌ字状で、そ
の外周に凸状の球面部13aが形成されているとともに、
前後方向に長い第１の長孔18が穿設されている。一方、
後胴10の接続部材14が断面コ字状で、上記前胴３の接続
部材13が入り込む凹所14bおよび上記球面部13aが球面接
触する凹状の球面部14aを有しており、両球面部13a,14a
の曲率の中心をシールド掘進機の中心点Ｑに設定してい
る。

上記後胴10の接続部材14には、上記第１の長孔18に対
応して前後方向に長い第２の長孔19が穿設されている。
また、互いに周方向に180°離間して設けられた上下一
対の中折れピン15は、後胴10の接続部材14および球面部
材11に嵌合しているとともに、上記両長孔18,19を貫通
している。

第４図において、上記両長孔18,19はその前端面およ
び後端面がともに後胴10の外径方向へ向うに従い幅狭な
テーパ状に形成されているとともに、中折れピン15の前
方および後方に隙間が設定されており、上記第１の長孔
18の隙間には、第４図で示すように、前後に対称形状の
直進用の第１の嵌合ストツパ20A,20Aと第５図および第
６図で示すように、前後に非対称な形状の曲進用の２種
類の第１の嵌合ストツパ20B,20Cとが選択的に隙間なく
嵌合自在とされている一方、上記第２の長孔19の隙間に
は、第４図、第５図および第６図のいずれにも共通の第
２の嵌合ストツパ21,21が隙間なく嵌合されるように構
成されている。

上記第４図ないし第６図の構成の実施例によれば、第
１の長孔18に直進用の第１の嵌合ストツパ20Aを、かつ
第２の長孔19に第２の嵌合ストツパ21をそれぞれ嵌合さ
せた第４図の状態で、中折れジヤツキ16の伸縮量を同一
に設定することにより、直線掘進をおこなう。また、同
じ第４図の状態で、中折れジヤツキ16の伸縮量を左右で
変えることにより、前胴３を後胴10に対して中折れピン
15のまわりで回動させて、第１図の場合と同様に、シー
ルド掘進機の全体を水平方向の一方に屈折させた状態と
し、水平面内に沿つた曲線掘進をおこなう。

また、第５図のように、第１の長孔18に曲進用の第１
の嵌合ストツパ20B,20Cを、かつ第２の長孔19に第２の
嵌合ストツパ21をそれぞれ嵌合させるとともに、下方の
中折れジヤツキ16を伸長させ、上方の中折れジヤツキ16
を収縮させることにより、前胴３が後胴10に対して角度
θ１だけ上方に屈折される。この状態において、シール
ド掘進機のローリングに対して、後胴の中折れ方向を変
更させることができることにより、ローリング修正が可
能である。

さらに、第６図のように、曲進用の第１の嵌合ストツ
パ20B,20Cの上下位置を入れ換えることにより、前胴３
が後胴10に対して角度θ２だけ下方に屈折される。

さらにまた、第５図および第６図のように、前胴３を
上方もしくは下方に屈折させた状態で、第４図に示す水
平方向にも屈折させて、シールド掘進機を三次元方向に
曲線掘進させることも可能である。

第７図はこの考案のもう１つの実施例を示す要部の縦
断面図であり、この実施例では、上記各実施例で示した
ヒンジ12を省略して、第７図および第８図に示すよう
に、中折れジヤツキ16をシールドジヤツキ２と周方向に
交互に配置して多数本設け、これら多数本の中折れジヤ
ツキ16の伸縮量の調整により、前胴３を後胴10に対して
水平および上下方向に屈折可能に構成したものである。

第９図は上記カツタデイスク１を筒型の前胴３の内側
に固定された環状部材3aの内面を凹状の球面部3bに形成
し、この球面部3bに摺接する凸状の球面部8bをカツタデ
イスク１側に設けて、そのカツタデイスク１を前胴３に
対して首振り自在に支持させたものであり、このような
構成の採用により、余掘りを一層減少させることが可能
となる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、前胴の先端
部を径方向の一方に屈曲させたことと、カツタをその屈
曲方向に偏芯させたこととにより、曲線半径の小さい曲
線施工であつても、前胴の屈折角度を余り大きくとらな
くても必要余掘り量を小さくすることができるととも
に、カツタによる掘削土砂の大部分を前胴内に十分に、
スムーズに取り込ませて曲進時の抵抗を軽減させること
ができる。したがつて、テールシール部とセグメントの
干渉、曲進時の抵抗の増加などをまねくことなく、曲線
半径の小さい曲線施工を能率的に実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示すシールド掘進機の横
断面図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図は中
折れジヤツキおよびシールドジヤツキの配置を示す概略
正面図、第４図ないし第６図はそれぞれこの考案の他の
実施例を示す要部の横断面図、第７図はこの考案のもう
１つの実施例を示す要部の縦断面図、第８図は第７図の
概略正面図、第９図はカツタデイスクの支持部の変形構
造を示す要部の縦断面図である。 １…カツタデイスク、２…シールドジヤツキ、３…前
胴、3A…屈曲先端部、10…後胴、15…中折れピン、16…
中折れジヤツキ、17…テールシール、Ｓ…カツタデイス
クの回転軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削用のカツタを回転自在に支持する筒型
   の前胴と、この前胴を首振り自在に支持する筒型の後胴
   と、上記前胴と後胴とにまたがつて架設され上記前胴を
   後胴に対して屈折させる中折れジヤツキとを備えたシー
   ルド掘進機において、上記前胴の先端部を全体的に径方
   向の一方に屈曲させるとともに、上記カツタの回転軸を
   上記前胴の屈曲先端部の屈曲方向に偏芯させたことを特
   徴とするシールド掘進機。