JPS5811299A - トンネル掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、破砕帯など崩壊性の岩盤６（トンネルを掘
削するの１こ適するトンネル掘進機膓ご関するものであ
る。

まず、グリッパをそなえた従来のトンネル掘進機を第１
図および第２図１ｒより説明する。

四角状筒体の外枠２の四周６ζは、油圧シリンダ４によ
り操作するグリッパ３が設置されており、外枠２　ＩＣ
は軸方向に摺動でをるよう６（内枠５が挿入されている
。内枠５の先端のフランジ部６ζは、カッタ６をそなえ
たカッタヘッド７が軸受小分して回転自在に支持されて
いる。外枠２の前端部と内枠５のフランジ部との間６Ｃ
は、内枠５を摺動させるスラストシリンダ８が設置され
ている。カッタヘッド７の駆動軸７ａは内枠５の中空部
に挿入されており、その端部は駆１Ｉｉ７機９により回
転させる歯車伝動装ｆｉｌｌこ連結されている。

油圧シリンダ４を操作してグリッパ３をトンネル壁ｌに
押付けること多こより、外枠２６−トンネル壁ｘｔｃ支
持大せる。カッタヘッド７はスラストシリンダ８１ζよ
り切羽に押付ｄられ、駆動機９１ｍ連動して回転する駆
動軸７ａを介して回転させられ、切羽の掘削を行６゜ しかしながら、地山に湧水が多い場合とか、破砕帯の場
合６ζは、トンネル外壁の崩壊ル防止するシールドがな
いのでトンネル外壁の崩壊が生じ、掘進機が土砂で埋没
したり、崩壊まで行かない場合でもり°゛リツパ３Ｋ対
するトンネル壁１の支持力が得られず、前進が不可能６
Ｃなったりする重大な欠点があった。

第３図は岩石用カッタを取付けた従来の泥水シールド掘
進機の一例を示す。シールド本体１２の前部４Ｃは、岩
石掘削用のカッタ６を取付けたカッタヘッド７が軸受１
３を介して回転自在に支持されている。シールド本体１
２の前進は、セグメントｌＯで反力をとりながら、シー
ルドジヤツキｌｌを伸長させることにより行う。カッタ
ヘッド７の回転−こともないカッタ６で切羽１５が掘削
される。掘削ズリは、排泥管１４を通して流体輸送６（
より排出させられる０特薯Ｃ１岩石の掘削作業では、カ
ッタ６は消耗するので、掘進途中で交換しな叶ればなら
ないことが非常に多い。カッタヘッド７はシールドジヤ
ツキ１１により常に切羽１５に押付け＾れなが＾切羽１
５を掘削しているので、４カツタ６を交換するための作
業空間が切羽１５とカッタヘッド７との間膠ことれず、
その交換作業は非常−こ困難である。また、切削抵抗が
非常に大老い場合、シールドジヤツキ１１の大傘なスラ
スト力が軸受１３にかかり、軸受１３が破損することも
ある。

第４図は上記の欠点を除〈従来の泥水シールド掘進機を
示す。

中心軸１７はシールド本体１６と一体のバルクヘッドに
、回転および摺動がでをるよう（軸受２４ｊＧ−介して
支持されており、その先端部にはカッタ２３を取付けた
カッタヘッド２２が結合されている。中心軸１７の回転
は駆動［１９に連結したピニオン２０、歯車２１を介し
て行い、摺動はスラストシリンダ１８により行う。歯車
２１は中心軸１７に固定虐れ、ピニオン２ｏは駆動ａ１
１９の出力軸に取付けられている。ピニオン２ｏは、ス
ラストシリンダ１８の行程分だ社歯車２１とのかみ合い
が可能となるよう巾を広くしである。

Ｃ１７）シールド掘進機では、シールド本体１６の前進
とは別個にカッタヘッド２２をスラストシリンダ１８に
より前後ＣＣ移動させることができるので、カッタ２３
を交換する際６Ｃは、カッタヘッド２２を後退させて、
切羽２５とカッタヘッド２２との間に空間を確保し、容
易に作業を行うことができる。また、シールド本体１６
の前進はシールドジヤツキ２６により行い、カッタヘッ
ド２２の前進はスラストシリンダ１８により単独に行う
ようになっているので、過大なスラストが軸受２４にか
かることもない。

上述のように、第３図のシールド掘進機の欠点は補える
が、中心軸１７は回転トルクとスラストとをカッタヘッ
ド２２憂こ伝え、かつ、カッタヘッド２２にかかる不平
衡な抵抗が曲げ力として中心軸１７に作用するため、中
心軸１７の軸径を大傘（する必要がある。したがって、
軸部の周囲の空間が狭められ、他の機器類の配置に困難
をきたすこと１（なる・また、軸受２４も大容量となり
、配置上困難がともなう。このように寸法上の制約を受
けること一ζなる。

この発明は、カッタの交換を容易−ζ行うことができ、
かつ、カッタヘッドの駆動軸ル太くしないですむトンネ
ル掘進機を提供することを目的とするものである。

以下、この発明の一実施態様本第５図ないし第７図によ
り説明する。

シールド本体２７の前部にはバルクヘッド３３が一体に
設けられ、バルクヘッド３３より後カわの部分には支持
フレーム４７が一体に設け＾れている。バルクヘッド３
３の上がわ部優Ｃは送水管５１が取付社られ、下がね部
には排出管５２が取付けられ、中央部には断面が円形の
前がね支持筒体２８が固定されている。支持フレーム２
７の中央部６ζは、断面が正方形の後がね支持筒体３２
が固定されている。後がわ支持筒体３２には、先端部に
円形のフランジ３４をそなえた断面が正方形の第一可摺
動筒体３０が摺動可能６Ｃはめこまれており、前がわ支
持筒体２８＃Ｃは、フランジ３４と後がわ支持筒体３２
との間におｄる第一可摺動筒体３０の壁部に固定した、
外周の断面が円形である第二可摺動筒体２９が摺動可能
にはめこまれている。前がわ支持筒体２８６Ｃは、バル
クヘッド３３の後方に泥水、ズリなどが洩れるのを防止
するシール３１が取付けられている。

フランジ３４にはカッタ３７を取付けたカッタヘッド３
６が軸受３５を介して回転自在に支持太れており、カッ
タヘッド３６の中央部Ｊｍは第一可摺動筒体３０憂こ挿
入した駆動軸３９の一端部がスプライン４０［より結合
されている。駆動軸３９の他端部は、第一可摺動筒体３
０に固定したハウジング４１内に取付けた軸受４２６ζ
より支持されており、その端部には歯車４３が固定され
ている。歯車４３はハウジング４１＃こ設置した駆動機
４５の出力軸６Ｃ取付けたビニ、、オン４４とかみ合っ
ている。支持フレーム４７には駆動軸３９と平行にスラ
ストシリング４６が設置されており、そのピストンロッ
ドはハウジング４１にビンを介して連結されている。７
ランジ３４とカッタヘッド３６の中央踏部との間＃Ｃは
、軸受３５への泥水、ズリ、異物の侵入を防ぐシール３
８が取付けられている。

なお、４８はセグメント４９で反力をとりながらシール
ド本体２７を前進させるシールドジヤツキ、５０はセグ
メント４９の組立てを行うエレクタである。

駆動機４５を駆動すれば、ピニオン４４、歯車４３を介
して駆動軸３９が回されるとともｌこ、スプライン４ｏ
を介してカッタヘッド３６が回される。スラストシリン
グ４６によりハウジング４１、第一可摺動筒体３０、軸
受３５を介してカッタヘッド３６に推力を与えながら、
カッタヘッド３６を回転させ、カッタ３７で掘削をする
。掘削されたズリは、排出管５２を通して流体輸送で排
出させられる。

カッタヘッド３６から伝えられる掘削反力による推力、
曲げ力は、軸受３５を介して第二可摺動筒体２９、第−
可摺動筒体３０で支えちれる。駆動軸３９はカッタヘッ
ド３６に回転力だ社を伝達する。

破砕帯で坑壁が崩壊しやすい地層に対しては、シールド
本体２７、セグメント４９で坑壁の崩壊を防止し、掘進
機の推進の反力はシールドジヤツキ４８を介してセグメ
ント４９で受ける。

カッタ３７が損耗して交換を必要とする際６ζは、第５
図の切羽Ｆまでカッタヘッド３６により掘削前進を行っ
たのち、スラストシリンダ４６を伸長させてカッタヘッ
ド３６を後退させ、切羽Ｆとカッタヘッド３６との関６
ご交換作業を行う空間を確保するロズリ輸送の泥水は排
除し、バルクヘッド３３およびカッタヘッド３６に設け
たマンホール（図示してない）から作業員がカッタヘッ
ド３６の前面がわにはいり、カッタ３７の交換作業をす
る。

通常の掘進工程ではカッタヘッド３６が切羽Ｆまで前進
し、掘・削が完了すると、シールドジヤツキ４８により
セグメント４９で反力をとりながらシールド本体２７を
前進させる。つぎに、カッタヘッド３６をスラストシリ
ンダ４６で前進させる掘削工程に移る。

以上説明したこの発明６（よれば下記の効果が得られる
。

（１）シールド本体の前進と別個にカッタヘッドの前後
進を行うことができるので、カッタの交換に要する作業
空間を切羽とカッタヘッドとの間に容易に確保すること
ができる。

（２）カッタヘッドの推力、曲げ力は第二可摺動筒体、
第一可摺動筒体で支え、カッタヘッドの回転力は軸で受
は待たせることにより、カッタヘッドを支持する可摺動
筒体の強度を十分にする構造とすることができ、信頼性
が向上するとともに、駆動軸も細いもので足りる。

（３）従来の軸駆動にくらべて大答量の軸受３５を取付
Ｈられるので、信頼性を向上できる。

（４）カッタヘッドの前進はシールドジヤツキと別個の
スラストシリンダで行うので、カッタヘッドを支える軸
受３５６ζシールドジヤツキの大条なスラストがかから
ず、軸受３５の破損を防止し、その寿命を著しくのばす
ことかでをる。

（５）シールド構造なので、湧水層、破砕帯でも円滑な
掘進作業を行える・

【図面の簡単な説明】

第１図はグリッパをそなえた従来のトンネル掘進機を示
す断面側面図、第２図は第１図のト」断面図、第３図、
第４図は異なる従来のシールド掘進機を示す断面側面図
、第５図はこの発明の一集施態様を示す断面正面図、第
６図は第５図の■−Ｗ断面図、第７図は第５図の■−■
断面図である０ ２７・−シールド本体、　　２８・・前がわ支持筒体、
　　２９・・第二可摺動筒体、３０＠・第一可摺動筒体
、　　３２・・後がわ支持筒体、　　　３３・Φバルク
ヘッド、３４・拳フランジ、　　３５・−軸受、３６−
ｅカッタヘッド、　　　３７・ｅカッタ、３９・・駆動
軸、　　　４０＠・スプライン、４１・・ハウジング、
　　４２＠・軸受、４３−・歯車、　　　４４＠・ビニ
オン、４５・・駆動愼、　　４６・・スラストシ１】ン
ダ４７・・支持フレーム、　　　４８・・・シールドジ
ヤツキ、　　　４９・・セグメント、５１・・送水管、
　　５２・・排出管 ｚ６ 第５図 第６図 ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シールド本体（２７）と一体のバルクヘッド（３３）に
   前がわ支持筒体（２８）を固定し、バルクヘッド（３３
   ）の後方におｄるシールド本体（２７）部分に一体膓こ
   設けた支持フレーム（４７）に後がわ支持筒体（３２）
   を固定し、後がわ支持筒体（３２）に、先端にフランジ
   （３４）をそなえた第−可摺動筒体（３０）を摺動はで
   永るが回転はで命ないよう≦【はめこみ、前がね支持筒
   体（２８）！（、フランジ（３４）と後がわ支持筒体（
   ３２）との間におｄる第一可摺動筒体（３０）の壁部６
   ζ固定した第二可摺動筒体（２９）をはめこみ、フラン
   ジ（３４）に軸受（３５）を介してカッタヘッド（３６
   ）を回転自在番こ支持させ、カッタヘッド（３６）の中
   央部６Ｃ第−可摺動筒体（３０）ｌｃ挿入した駆動軸（
   ３９）の一端を結合させ、駆動軸（３９）の他端部を駆
   動機（４５）ｊｒより回転させる伝動機構に連結し、第
   一可摺動筒体（３０）をシールドジヤツキ（４８）とは
   別個のスラストシリンダ（４６）により摺動させるよう
   に構成したことを特徴とするトンネル掘進機。