JPS6172194A - 横坑築造方法およびその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は任意形状の切削断面の横坑を築造し１ｑる横坑
築造方法およびその装置にＷＡする。

（従来の技術） 従来、例えば矩形断面を掘削する方法としては、矩形断
面の筒体を作り、人力で地山を掘削し横坑を築造する方
法や、矩形断面の筒体内に掘進方向と平行に掘削具の回
転軸を持ち、掘削具を単体あるいは複数備えた装置で横
坑を築造する方法がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前者の人力で掘削する方法では、地下水の１富
な土質の場合、補助工法（圧気、地盤改良）の併用が必
要で、工費が高く、危険も大きいという欠点がある。

一方、儀者の掘削装置では掘削具による切削断面は円形
になり、矩形断面の隅等は未掘削部分として残り、硬い
地山では掘進できない。また未掘削部分を少なくしよう
とすると回転掘削機構が複雑になる等の欠点がある。

また、矩形以外の断面、例えば六角形、六角形、直線部
分と弧状の湾曲部分とを含むもの等の切削断面、つまり
回転掘削具の回転軸に関して対象となる図形及びその集
合体の切削断面を容易に得ることのできる掘削方法や装
置は、従来特に提供されていない実情にあった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、その目的と
するところは、四角形、六角形、六角形あるいは、例え
ば直線部分の両端を円弧で囲んだ形状等の切削断面、つ
まり回転掘削具の回転軸に関して対称となる図形及びそ
の集合体の横坑を容易に築造し得る横坑掘削方法および
その装置を提供することにある。

（発明の構成） 以下、図面に沿って本発明を説明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示すもので
、図中１は前部に断面略半円状の隔壁１ａが設けられた
シールド筒の如き筒体で、この筒体１は掘進方向に対し
水平方向に向かって略直角方向に延びる軸ａを基準に正
面から児て線対称図形となる断面形状に形成されており
、この実施例では正面から児た場合、横長の略矩形状を
呈している。

２は筒体１の前方に形成された切羽室３に設けられた切
削具で、この切削具２は回転可能な略円筒状を里する回
転ドラム４と、この回転ドラム４の外周部に放射状に突
設された複数の切削ビット支持部材５と、この切削ビッ
ト支持部材５の先端部に設けられた地山を掘削するため
の切削ビット６にて構成されており、回転ドラム４の略
前方部の一部は地山を掘削すべく筒体１の本体前方から
露出している。なお、回転ドラム４の回転中心である回
転軸は、この実施例では前記軸ａと重なっている。

しかして、前記切削具２の回転ドラム４の中央には、第
３図に示すように、例えば筒体１の側壁１ｈに両端がそ
れぞれ固定された固定軸７＃貫設され、この固定軸７の
適宜の位置に適数個の切削具駆動モータ８が取付けられ
、この切削具駆動モータ８の回転部分が回転ドラム４の
内周壁に連結され、回転ドラム４、ひいては切削具２が
回転するように構成されている。すなわち、切削具駆動
モータ８は、固定軸７の回りに、本体自身が回転する、
例えばヘゲランドモータのような構造となっており、固
定軸７に設けられた動力伝達孔９内に設けられたエネル
ギー供給手段を介して駆動モータ８に動力源が伝達され
る。

また、回転ドラム４の外周部には、第１図に示すように
、粘性付与材注入孔１０が設けられ、この粘性付与材注
入孔１０は図示しない粘性付与材供給手段に接続され、
地山ないし掘削土砂に対し粘性付与材を注入し得るよう
に構成されている。

１１は隔壁１ａの下方中央部に前端が連結され、切羽ｖ
３と連通する排土装置であり、この排土装置１１は円筒
状をなし、後方に向かって立上って配設されたケーシン
グ１２と、このケーシング１２内に回転可能に設けられ
たスクリューコンベヤ１３と、このスクリューコンベヤ
１３を駆動する、ケーシング１２の後端に取付けられた
駆動モータ１４とにて構成されている。

また、１５はシールド機本体推進用のシールドジヤツキ
、１Ｇはその後方に設けられた反力受、１７は筒体後部
に設けられたテールシール、１８はシールド機本体の推
進に伴って横坑を築造すべく順次組立てられたセグメン
トである。

掘削にあたっては切削具駆動モータ８を駆動すると回転
ドラム４が回転するため、切削ビット６により地山は掘
削される。この切削具２で掘削された土砂に対し必要に
応じ粘性付与材注入孔１０から粘性付与材を注入し、塑
性′ｉｆＬ動性が得られるよう切削ヒツト支持部材５に
より練り混ぜ、かつシールドジヤツキ１５をｇ！動じて
筒体１を押圧して土圧を発生せしめると共に、隔壁１ａ
に取付けられる図示していない土圧計によりその上圧を
検出し、その上圧が一定となるよう排土用スクリューコ
ンベヤ１３の回転数、シールドジヤツキ１５の速度を調
節し横坑を築造していくものである。

この場合、先端部に切削ビット６を有する切削ビット支
持部材５は矩形断面を隅無く掘削できるよう回転ドラム
４の外周上に多数段けられ、かつ切削ビット支持部材５
はそれぞれ同じ長さで放射状に延びており、また、筒体
１が正面から見て矩形を呈しているため、第５図（イ）
に示すように、矩形の切削断面を得ることができる。

なお、筒体１を細道方向に対し略直角方向をなす軸ａを
基準に線対称図形となるある形状、例えば第５図（ロ）
に示すように六角形とし、これに対応して回転ドラム４
が外周軸方向に突設される切削ビット６が設けられた切
削ビット支持部材５の長さを調整すれば六角形の切削断
面を得る口とができる。

さらに、同様にして筒体１の形状、切削ビット支持部材
５の構成を設計変更するこ′とにより、第５図（ハ）な
いしくホ）に示す如き切削断面を得ることができる。

なお、第５図（へ）、（ト）のように回転切削具の回転
軸に関して対称となる図形及びその集合体の切削断面を
得ることも可能である。

第６図ないし第９図は本発明の第２実施例を示すもので
、この実施例では回転ドラム４の外周に放射状に突設し
たリボンスクリュー支持部材１９を介し外端部に切削ビ
ット６が設けられたリボン状スクリュー羽根２０を設け
て切削具を構成した点が前述の実施例と異なっている。

その他部体１等の構成等は前述の実施例と同様であるた
め、同一部材には同じ符号を付し説明は省略する。

第１０図ないし第１５図は本発明の第３実施例を示す。

この実施例は矩形断面を掘削するためのもので、切削具
は主切削具２Ａと中央切削具２４とにてなり、かつ主切
削Ａ２Ａは、左右に２分割された切欠きスクリューコン
ベヤ構成となっており、また、その中央部には、掘進方
向に向かって延びるセンターシャフト２１を回転軸とし
、その先端部にカッタービット２２が設けられた十字状
のカッタースポーク２３を有する中央切削具２４が設け
られて構成されている。

すなわち、各回転ドラム４Ａ、４Ｂの外周上に切欠きス
クリュー羽根２５Ａ、２５Ｂを螺旋状に配置して切欠き
スクリューコンベヤを構成し、かつ切欠きスクリュー羽
根２５Ａ、２５Ｂの外周部に切削ビット６がそれぞれ設
けられている。この場合、螺旋状の各切欠きスクリュー
羽根２５Ａ、２５Ｂの傾きは下方中央部に設けられた排
土装置１１へ掘削土砂を辱くように設けられている。ま
た、各切欠きスクリュー羽根２５Ａ、２５Ｂには回転ド
ラムｄＡ、　４Ｂの軸方向に沿って延びる練混ぜ圓２６
がそれぞれ設けられており、切欠きスクリューコンベヤ
による練混ぜ効果をより高めている。なお、この実施例
ではシールド機の中心部分に切欠きスクリューコンベヤ
の駆動部分を設け、切欠きスクリュー駆動用モータ２７
のモータ軸に設けられたギヤと噛合する各回転ドラム４
Ａ。

４Ｂの内側外周部に設けられた旋回ギヤ２８を介して切
欠きスクリュー羽根２５Ａ、２５Ｂを有する回転ドラム
４Ａ、４Ｂを回転させるため、この切欠きスクリュー羽
根２５Ａ、２５Ｂを有する回転ドラム４Ａ、　４Ｂは左
右に中央部で別れており、中央側の支持部材４０内に設
けられたそれぞれ個別の切欠きスクリュー駆動用モータ
２７によって駆動されるように構成されている。

したがって、シールド機中央部分の掘削ができないため
、′切欠きスクリューコンベヤより前方に突出するフィ
ッシュテール状の中央ビット２９．力゛ツターピッ１〜
２２．力゛ンタースポーク２３、カッタースポーク２３
の後方に設けられた練混ぜ買３０等から成る中央切削具
２４を設け、中央部未掘削部分をカバーし、矩形断面全
体を掘削するように構成されている。

しかして、中央ビット２９は回転軸すなわちセンターシ
ャフト２１の先端部に設けられ、また、この部分には、
センタ−シャフト２１中央部内にその軸方向に沿って貫
設され、かつ先端部にて開口された粘性付与材注入孔２
１ａが設けられている。また、センターシャフト２１の
俄端には図示しない粘性付与材注入手段と接続されたス
イベルジヨイントが設けられ、これらを介し必要に応じ
粘性付与材を注入するようになっている。

更に筒体１内には適宜支持部材１ｃが設けられ、この支
持部材１Ｃに設けられたセンターシャフト支持部材３１
によって前記センターシャフト２１が回動自在に支持さ
れている。すなわち、センターシャフト２１の後方には
駆動モータ３２のモータ軸に取付けられたとニオン３３
と噛合する減速歯車３４が設けられ、駆動モータ３２の
回転力が伝達されセンターシャフト２１、ひいては中央
切削具２４が回転するものである。

なお、この実施例では筒体１は掘進方向に対し略直角方
向をなす軸ａ（回転ドラム４Ａ、４Ｂの回転軸と共通）
を基準に線対称図形となる形状に形成されている。また
、主切削具２Ａの各回転ドラム４Ａ。

４Ｂは掘進方向に対し略直角方向をなす回転軸を中心に
回転するものである。

その地図中３５はエレクタ−３６は各回転ドラム４Ａ。

４Ｂの外端部の凹部内に設けられ、かつ各回転ドラム４
Ａ、　４１３を回動自在に支持する支持部材で、筒体１
の側部の内壁中央部に突設されている。また、３７は支
持部材３６の外周と各回転ドラム４Ａ、４Ｂの支持部と
の間に設けられたシール、３８はベアリングである。３
９はシールド機中央部に設けられ、各回転ドラム４Ａ、
　４Ｂの内端部を支持する支持部４０の外周に設けられ
たシールである。他の構成は前述の第１．第２実施例と
同様である。

すなわら、掘削された土砂は、粘性付与材注入孔１０．
２１ａから粘性付与材を注入し塑性流動性が得られるよ
う、切欠きスクリューコンベヤ、および練混ぜ芙２６に
より、練り混ぜられ、切羽部分に加圧充満させ図示して
いない土圧計により土圧を計測し、その上圧が一定とな
るように排土装置１１の回転数、シールドジヤツキ１５
の速度を調節して横坑を築造するものである。

第１６図ないし第１９図は本発明の第４実施例を示すも
ので、この実施例では第３実施例におけるそれぞれ回転
可能な切欠きスクリューコンベヤを上下２段に互いに接
するように配置した点に主たる特徴を有している。この
場合、筒体１もそれに伴なってやや縦長になるため、カ
ッタースポーク２３の長さもそれに対応して大きく形成
されている。

また、隔壁１ａも上下２段の切欠きスクリュー羽根２５
Ａ、２５Ｇ、２５Ｂ、２５Ｄと対応して断面半円状の２
段形状となっている。

なお、本機の場合、中心部の切欠きスクリュー駆動部分
も隔壁となり左右に完全に分離してしまうため、左右の
切羽室中央下部に練混ぜ切欠きスクリューコンベヤ４１
をそれぞれ設け、左右の掘削土砂を中央に集め排土装置
１１によって掘削土砂を排土するようにしているが、左
、右が完全に分離しているため、それぞれの部分に排土
用のスクリューコンベアを設け、別々に排土する事も可
能である。

なお、第１６図中ａは掘進方向に対し中央部において略
直角方向に延び、かつ線対称となる図形の断面形状をな
Ｊ筒体１の基準の軸、ａｏは掘進方向に対し略直角方向
をなす主切削具２Ａの回転軸である。

第２０図ないし第２４図は本発明の第５実施例を示すも
ので、この実施例では上下２本の切欠きスクリューコン
ベヤの切欠きスクリュー羽根を互い違いに、かつ内側部
分が重なるように設け、かつ切欠きスクリュー羽根に設
けた練混ぜ買２６と相俟ってより効果的に掘削土砂の練
り混ぜが行えるようにした点に特徴を有している。他の
構成は前述の第４実施例と同様である。

第２６図は本発明の第６実施例を示すもので、この実施
例では、装置が掘進方向に対し正面から見た場合略直角
方向をなす軸を基準に線対称図形となる筒体１と、この
筒体１内に設けられ、かつ前記掘進方向に対し中央部か
ら両側に向かってそれぞれ略水平方向に延び、かつある
角度を持って後退する回転軸ａ”を中心に回転する切削
具とを備えて成る点に特徴を有している。

この場合、筒体１の上面および下面等の先端部は回転軸
ａ”と対応し、くの字状に形成すると好適である。また
、隔壁１ａも対応して中央部からある角度を持って後退
して設けられている。

なお、この実施例は回転軸ａ”がある角度で後退し、よ
って切削具を構成する左右の回転ドラム４Ａ、　４Ｂが
ある角度で絹目後方に傾斜して配設され、これに対応し
て筒体１の前方部が形成されている点を除けば第３実施
例と実質的に同様に構成されているため、主要部分には
同一符号を付し詳細な説明は省略する。

以上のように、任意の断面を切削可能な切削具の切削部
材としては第１．第２実施例に示すように回転ドラムに
切削ビットを有する切削ビット支持部材または切削用リ
ボン状スクリュー羽根を設けたものでも良いし、より縦
長の矩形の断面を得たい場合には第３．第４実施例に示
すように上下２段の切欠きスクリューコンベヤ構成のも
のを用いても良い。更に、掘削土砂の性状によって十分
な練り混ぜを必要とする場合には第５実施例に示すよう
に上下の切欠きスクリューコンベヤの羽根を互い違いに
配したものを用いても良く、状況に応じ適宜選択される
。

なお、上記各実施例ではシールド工法について説明した
が岩盤掘削等セグメントを用いない掘削にも適用しくｑ
ることは勿論である。

（発明の効果） 叙述のように本発明によれば、掘進方向に対し略直角方
向をなす軸を基準に線対称図形となる筒体内に設けられ
た、前記掘進方向に対し略直角方向ないしは中央部から
それぞれ斜目浚方にある角度をもって後退する回転軸を
中心に回転する切削具を介し前記筒体と対応する切削断
面を切削し横坑を築造するようにしたから、四角形、六
角形、六角形、ざらには左右、上下に長い切削断面であ
っても容易に略全断面を一挙に切断し得る。したかって
、目的に合った切削断面を効果的に選定できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１寅施例で、第１図は
横坑築造装置の正面図、第２図は側面図、第３図は切削
具の回転機構を示す説明図、第４図は側断面図、第５図
（イ）〜（ト）は本発明による切削断面説明図、第６図
ないし第９図は本発明の第２実施例で、第６図は正面図
、第７図は側面図、第８図は切削具の回転機構を示す説
明図、第９図は側断面図、第１０図ないし第１５図は本
発明の第３実施例で、第１０図は平面図、第１１図は正
面図、第１２図は第１１図ＡＬＡ線断面図、第１３図は
第１１図中Ｃ−Ｃ線断面図、第１４図は第１１図中Ｃ−
Ｃ線断面図、第１５図は第１１図中Ｃ−Ｃ線断面図、第
１６図ないし第１９図は本発明の第４実施例で、第１６
図は正面図、第１７図は第１１図中Ｃ−Ｃ線断面図、第
１８図は第１６図中８７Ｂ線断面図、第１９図は第１６
図中Ｃ−Ｃ線断面図、第２０図ないし第２５図は本発明
の第５実施例で、第２０図は正面図、第２１図は第２０
図中Ａ−Ａ線断面図、第２２図は第２０図中Ｂ−Ｂ線断
面図、第２３図は第２０図中Ｃ−Ｃ５＊断面図、第２４
図は回転機構を示す断面説明図、第２５図は第２４図中
Ｄ−Ｄ線断面図、第２６図は本発明の第６実施例で水平
断面図である。 第１図 第２図 〕　− 第４図 １８　　コア　　　１６　　１５ 第５図 （イ）　　　　　　　　　　（ロ）　　　　　　　　（
ハ）（へ）　　　　　　　　　　　　（ト）第６図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）掘進方向に対し略直角方向をなす軸を基準に線対
   称図形となる筒体内に設けられた、前記掘進方向に対し
   略直角方向をなす回転軸を中心に回転する切削具を介し
   前記筒体と対応する切削断面を切削し横坑を築造するこ
   とを特徴とした横坑築造方法。
2. （２）掘進方向に対し略直角方向をなす軸を基準に線対
   称図形となる筒体と、この筒体内に設けられ、かつ前記
   掘進方向に対し略直角方向をなす回転軸を中心に回転す
   る切削具とを備えてなる横坑築造装置。
3. （３）掘進方向に対し略直角方向をなす軸を基準に線対
   称図形となる筒体と、この筒体内に設けられ、かつ前記
   掘進方向に対し、ある角度を持つて後退する回転軸を中
   心に回転する切削具とを備えてなる横坑築造装置。
4. （４）切削具の切削部材は、掘進方向に対し略直角方向
   をなして配された回転ドラムと、その外周に放射状に突
   設され、かつ先端に切削ビットが設けられた切削ビット
   支持部材とを有する特許請求の範囲第２項記載の横坑築
   造装置。
5. （５）切削具の切削部材は、掘進方向に対し略直角方向
   をなして配された回転ドラムと、その外周上に設けられ
   、かつ外周部に切削ビットが設けられたリボン状スクリ
   ュー羽根を有する特許請求の範囲第２項記載の横坑築造
   装置。
6. （６）切削具の切削部材は、掘進方向に対し略直角方向
   をなして配された回転ドラムと、その外周上に設けられ
   、かつ外周部に切削ビットが設けられていると共に、前
   記回転ドラムの軸方向に突設された練混ぜ翼を有する切
   欠きスクリュー羽根とを備える特許請求の範囲第２項記
   載の横坑築造装置。
7. （７）切欠きスクリュー羽根および練混ぜ翼を有する回
   転ドラムは左右に２分割され、かつその中央部に、掘進
   方向に延びる軸を回転軸とし先端部にビットを有するカ
   ッタースポークが設けられた中央切削具を設けて成る特
   許請求の範囲第６項記載の横坑築造装置。
8. （８）切削具の切削部材を構成する切欠きスクリュー羽
   根および練混ぜ舅を有する回転ドラムが上下２段に設け
   られ、かつ前記切欠きスクリュー羽根の内方が接するよ
   うに設けられた特許請求の範囲第２項記載の横坑築造装
   置。
9. （９）切削具の切削部材を構成する切欠きスクリュー羽
   根および練混ぜ翼を有する回転ドラムが上下２段に設け
   られ、かつ前記上下の切欠きスクリュー羽根は互い違い
   に設けられた特許請求の範囲第２項記載の横坑築造装置
   。