JPS603395A - シ−ルド掘進機の中央カツタ−装置 - 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】 （発明の対象、産業上の利用分野） 本発明は、シールド掘進機のカッター面板を回転円形カ
ッターとその中央に設けた中央力。

ターとによって構成し、１−ンネル堀進に際し切羽地山
を最適の状態に押さえて掘進するようにしたシールド掘
進機に関するものである。

（従来技術及びその問題と技術的分野）通常のシールド
掘進機は周知の如く円筒状の胴とその前端に設りた回転
円形カッターとより成り、地中において該カッターを回
転前進さ−Ｕて土砂を切削し、該カッターにある開口部
を通してカッター後方のチャンバー内に導入し、これを
コンベアなどで排出すると共に胴の前進にともない、胴
の通過後の周壁面に覆工セグメントを組み立てる。組み
立てられた覆工端面はシールドジヤツキの台となり、シ
ールドジヤツキを伸張することにより掘進機の胴を前進
させることができる。第１図は周知のシールド掘進機の
例を示す側面図で、胴ｌの前ｖ＋ｒ、＋に回転円形力・
ター２を有し、力・タン２こは必要数の切削刃７が取り
つけられる。３は覆エセグメン１−で胴１の通過後の周
壁は覆工セグメントによって固められる。回転円形カッ
ター２の回転と前進により削られた土砂は同カックー２
の開口部を通して後方のチャンバ−４に入り、コンヘア
５により後方に運ばれる。６はシールドジヤツキで胴の
前進用に使用される。

このような従来のシールド掘進機においては地山を掘削
すると切削刃の通ったあとに隙間ができ、さらに切削し
た土を開口部より取り込むために掘進されたトンネル上
方の地盤がゆるみ、カッター前方上方の地山の崩落や地
表の沈下の原因になる。

従って掘進中の地山のゆるめや崩落の発生を防止するた
めには面板で地山を−°定の圧力で押さえながら切削し
てゆくことが必要になる。

本発明の先行技術として特公昭４６−７７５４号公報が
ある。この公報に記載のものは、「回転円形カッター面
の中央部に、中心に心抜きオーガーを有しその周囲にア
ルキメデス螺旋形の刃を有し、掘削土を半径方向に排出
する中央カッターを有し、掘削土は該中央カッター周囲
に設けた排土開口に誘導して排土するようにしてなる機
械化シールドトンネルＩｈ１進機用回転円形カックー」
をその要旨としている。しかるにこのような中央カッタ
ーでは、地山の切削後中央力・７タ一前面に詰った土の
体積はその土が地山にあった時の体積と通席等しくなく
土質によって変化するため、切削前後の土量の対応がで
きず、もし切削後中央カッター前面に詰った土が膨張傾
向のときは詰った土は中央カッターを押しつけ中央カッ
ターの切削に要する力が大きくなり力・７ターの回転が
阻害され、又切削後中央カックー前面に詰った土が収縮
傾向にある場合には中央カックー面と切羽面との間に隙
間が発生し中央カックーが地山を押す圧力が減少する。

（本発明の目的） 本発明は、このような不具合を解消し、切羽地山におけ
る土庄の中心付近に当たる中央カッター前面の切羽に安
定した圧力を与えながら掘削し、切羽地山のゆるみの増
大を最小にするようにした中央カッター装置を提供する
ことを本発明の目的とする。

（技術的手段） 本発明はシールド掘進機のカッター面板金土砂排出用開
口を有する回転円形カッターとその中央に設けた土砂排
出口を有しない中央カッターとによって構成し、該中央
カッターが掘削土を回転と前進にともなって半径方向に
排出する螺旋形の刃を有してなるシールド掘進機におい
て、上記中央カッターの表面に土砂補充材を送給する機
構と、該中央カックー装置を地山に一定圧力で押しつ６
．ｆる機構とを有することを特徴とするシールド掘進機
の中央カッター装置である。本発明を実施例によって説
明′３−ると、第２図は本発明の中央カッターをつけた
シールド掘進機の側面図、第３図はその前面よりのだ正
面図で面板は回転円形カックー２と中央カッター１０と
を有する。回転円形カッターには前面の」−を切削する
ため適当に配列された必要数の切削刃７と、適当な配置
と開度の開１−１８があり、中央カッター１０の中心軸
の位；；ｑ９を中心に回転する。第２図および第３図に
示す構成において、中央カッター１０の切削刃を形成す
る螺Ｊ企形の曲線の刃は、例えばアルキノデス螺旋刃と
する。

アルキメデス螺旋刃の形状とは第４図に示す如−く極座
標によりあられすとｒ＝ａ・θとなる。

ａは定数、ｒは任意の中心角θの位置における中央カッ
ターの中心より螺旋刃までの距離、又この螺旋刃の刃高
をｈとすると、第５図において ｈ−α　ｂ　・ｒ ２π、良 Ｓは中央カッターの１回転による前進量。αは中央カッ
クーで切削され該カッターの前面に詰っている土の体積
■とその土が自然他山にあるときの体積Ｖｏとの比、す
なわら α＝■／■ｏ　である。

第６図に示すものは、中央カッター１０の側断面図の一
例でカックーの面板に開口１１を設Ｌ３て袖充制を面板
表面に湧出せしめる如く構成し中央カッター内部に導管
１２を有する。１３は補充利溜りでここへは別に設けた
補充）Ａ送給装置から回転自在に連結した導管１４によ
り補充する。又中火力、ターの回転中一定圧で面板を切
羽地山に押しつりる圧力保持機構１５を有し、この機構
は公知の液圧ピストン又はスプリングの反撥力などを利
用するものとする。

（技術的手段の作用） 次に本発明の作用について述べると、中央カッターの刃
の高さに＋は前述の式 ％式％ とてあられされる。自然地山におりる土の体積Ｖｌ〕が
その土を中央カックーで切削しているときの体積■と変
化がなければｖ−Ｖｏとなってα−１であり、切削中Ｖ
の体積がＶｏの体積より減少するときは、α〈１、増加
するときは、α〉■である。αは地山の間隙比におよば
ず地圧と切削中の圧力など土の圧縮特性とグイラタンシ
ーｑ）性とを含めた土質力学的条件によ、って変化する
。α〉■であれば切削時十が膨張しようとするので中央
カッターが他山に押しつりられ、該カックーの切削に要
する力が大きくなり、カッターの回転が阻害されさらに
回転を続けようとすると刀が損傷することとなる。又α
く１であれば土は切削中収縮しようとするので切羽面と
中央カッター面との間に間隙が発生しようとじ該カック
ーの切羽他山を押さえる圧力が減少する。このαく１を
検出した場合に中央カックーの面板の開口１１から導管
１４．１２を通って補充材を湧出せしめる。

この補充材は中央カッターの前面と地山切羽の−の間隙
を埋める為のものであるが、塑性の大きい粘土などであ
れば掘削土が中央カックーの表面上を動くときの摩擦を
減らす減摩効果もあるので一屓好ましい。又α〉ｌの場
合は回転円形カッターの前進に対し中央カッターにかが
る圧力が大きすぎる場合であるので、その場合には大き
すぎる圧力を下げて地山に一定の圧力を７４えるよう圧
力保持機構１５によって中央力・７クーを後方に引込め
られる構造にしたので刃の食い込め量が減少して切羽地
山に与える力を一定にず呆つことができるのである。こ
の後方に引込められる構造は公知の機構でスプリングの
反Ｉａ力を利用するとか、油圧シリンダーの油圧を一定
にする蓄圧器の作用を利用するなどさまざまの機構が考
えられる。

（本発明の特有の効果） １−記の如くこの発明は回転円形カッターの切羽地山の
切削に際し中央カッターの前面の地山への押圧の圧力が
當に一定になるようにするため他山の−１−が切削中膨
張便向のある場合には圧力保持機構によって中央カッタ
ーを後方に引込めるので中央カッターの回転が阻害され
ず刃の損傷あるいは破壊を防止し、又地山の土が切削中
収縮傾向のある場合には補充材の湧出によっ°ＣＣ押圧
力力定常化するように構成したために、切羽地山におＬ
ノる」−圧の中心（＝Ｊ近をつねに一定の押圧圧力で押
さえて切羽地山を安定し７た状態にして、掘進中の他山
のゆるめや崩落の発生を防１１−シ、いかなる土質に対
してもシールド掘進機の合理的な使用をすることができ
る」−において極めて効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシー刀用゛掘進機の側断面図、節２図は
本発明の実施例を示すシールド掘進機の側断面図、第３
図は第２図の正面図、第４図は中央カッターの刃の作図
例、第５図は第４図のｏ−ｒ断面図、第６図は本発明の
詳細な説明する側断面図である。 １・・・胴、２・・・回転円形カッター、３・・・覆工
セグメント・、４・・・チャンバー、５・・・コンヘア
、６・・・シールド掘進機、７・・・切削刃、８・・・
土砂排出開口、９・・・カッター中心軸位置、１０・・
・中央カッター、１１・・・開口、１２・・・導管、１
３・・・補充材溜り、１４・・・導管、１５・・・圧力
保持機構。 威２　図 關　］　図 ｉ４−図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シールド掘進機のカッター面板を土砂排出用開口を有す
   る回転円形カッターとその中央に設けた土砂排出口を有
   しない中央カッターとによって構成し、該中央カックー
   が掘削土を回転と前進にともなって半径方向に（１１出
   する螺旋形の刃を有してなるシールド掘進機において、
   −ヒ記中央カッターの表面に土砂補充祠を送給する機構
   と、該中央カッターを地山に、一定圧力で押しつげる機
   構とを有することを特徴とするシールド掘進機の中央カ
   ッター装置。