JPS63247497A - 礫破砕用のシ−ルド掘削機 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、礫破砕機構を有するシールド掘削機に関する
。

〈従来の技術〉 従来、埋設管の推進工法などに用いられる礫破砕機構を
備えたシールド掘削機としては、例えば特開昭６（１２
１５９９６号公報に記載のものが知られている。このシ
ールド掘削機は、シールド本体の前端に後方に向かって
大径となる円錐形状のコーン部材を回転可能に取り付け
る一方、このコーン部材の外周面に対向するシールド酸
のフート部を後方に向かって小径となる円錐形状の凹部
に形成して、上記コーン部材を偏心回転させながらコー
ン部材の外周面とフード部の凹部との間に礫を食い込ま
せるように送り込んで破砕するようになっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上記従来のシールド掘削機では、コーン部材
外周面とフード部凹部とで形成される前端に向かって拡
がる断面Ｖ字状の環状空間に礫が入っても、シールド掘
削機を常に前方へ押圧して、切羽地盤に反力をとらない
限り、礫が前方へ飛び出してしまいこれを効率良く破砕
できないという欠点がある。また、コーン部材が回転し
ているとき、入り込んだ礫が上記環状空間内で共回りす
るのを防ぐため、コーン部材を面述の如く偏心回転させ
ているが、それでも共回り防止効果が充分でなく、破砕
効率が悪いという欠点がある。さらに、シールド掘削機
を常に前方へ抑圧すると、上記環状空間が礫で充満して
、コーン部材の回転に大きなトルクが必要になるかある
いはトルク不足で回転が停止するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、シールド掘削機を常に前方へ
押圧しなくても、確実かつ効率良く礫を破砕することの
できるシールド掘削機を提供することである。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の礫破砕用のシールド
掘削機は、シールド殻内の隔壁に支承され、前端にカッ
ターを有し、後方の駆動装置で回転せしめられる回転軸
の隔壁より前方に、上記隔壁に向かって次第に大径とな
る截頭円錐形状のコーン部材を取り付ける一方、このコ
ーン部材の外周面に対向する上記シールド酸のフード部
に、上記隔壁に向かって次第に小径となる截頭円錐形状
の開口面を形成するとともに、上記コーン部材の外周面
または上記フード部の開口面に、突出する羽根板をこれ
らの面の母線に略沿って固定したことを特徴とする。

〈作用〉 コーン部材を駆動装置で回転させながらシールド酸を前
進させて礫地盤を掘削すると、回転するコーン部材の外
周面とこれに対向するフード部の開口面との間の前端に
向かって拡がる断面Ｖ字状の環状空間に礫が入り込む。

入り込んだ礫は、回転するコーン部材とこのコーン部材
の外周面または上記フード部の開口面に突設した羽根板
との作用で過度に共回りすることなく旋回させられつつ
、外側のフード部の開口面との間に挾まれて大粒径のも
のが破砕されるとともに、開口面に沿って後方の狭い隙
間へ送られ、この隙間を通過する際細かく破砕される。

なお、上記羽根板を例えば前端に向かってＴ字状断面を
なすように形成すれば、上記環状空間に入り込んだ礫の
前方への飛び出しを防止できる。また、上記コーン部材
の外周面。

フード部の開口面１羽根板の表面に線状の肉盛突起を適
宜設けたり、コーン部材の横断面を隋円形状にすること
により、入り込んだ礫を一層効果的に破砕することがで
きる。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図、第２図は礫破砕用のシールド掘削機の一実施例
を示す軸方向断面図および正面図であり、ｌは先導管１
ａと後続管１ｂを連結してなるシールド酸、２は上記先
導管１ａの前端のフランジ３０に内嵌、固定した隔壁、
３はこの隔壁２の中央に固定した軸受、４はこの軸受３
に支承され、上記隔壁２の後方のシールド殻ｌ内に設置
した減速機５を介して駆動電動機６で回転せしめられる
回転軸、７はこの回転軸４の前端に同軸をなして取り付
けられ、隔壁２に向かって次第に大径となる截頭円錐形
状のコーン、８はこのコーン７の外周面の径方向対称位
置に母線に沿って突出するように固定され、先端に向か
ってＴ字状断面を有する羽根板、９，９．・・・はこの
羽根板８の先端部に固定したカッター板１０に突設され
、地盤を掘削するカッター、１１は上記先導管１ａと同
一外径を有し、コーン７および羽根板８を覆うように上
記フランジ３０に固定したフード、１２はこのフードＩ
＋の内周に上記羽根板８およびコーン７から隙間Ｄｒ。

Ｄ、（第３図参照）をあけて形成され、隔壁２に向かっ
て次第に小径となる截頭円錐形状の中空の開口面である
。

また、１３はロッド先端１３ａを補強材１４を介して上
記先導管１ａに連結し、基ＩＩ　３ｂを後続管１ｂの内
周に固定して周方向に等間隔をおいて３台配置した方向
修正ジヤツキ、Ｉ５は上記開口面１２の後端と隔壁２で
囲まれる環状空間１６に水を供給する送水管、１７は上
記環状空間１６の内の掘削土を含む泥水を排出する排泥
管、１８は回転軸４に取り付けられ、上記環状空間１６
内の泥水を攪拌する攪拌羽根である。

第３図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）は、上記実施例の先
端部の詳細を示す軸方向断面図および正面図である。

截頭円錐状の上記コーン７は、截頭項部７ａに軸方向に
設けたホルト穴２１（第３図（ｃ）ｔ’ｌ１（１）に挿
入した図示しないボルトで回転軸３（第１図参照）に固
定され、外周面７ｂには、母線方向に伸びる線状の突起
２２，２２．・・・が周方向に適宜間隔をおいて肉盛溶
接で形成されている。上記羽根板８は、第３図（ａ）の
如くコーン７の外周面７ｂの両側から夫々略法線方向に
突出しかつ第３図（ｂ）の如く先端に向かって拡大する
一対の四角錐形状部８　ａ、　８　ａを中央の細径柱状
部８ｂで連結してなり、各四角錐形状ＩＥ　８　ａの表
面には、法線方向に伸びる線状の突起２３，２３．・・
・が適宜間隔をおいて肉盛溶接で形成されている。羽根
板８の先端部８ｃ（第３図（Ｃ）参照）には、第２図に
示すような形状のカッター板ＩＯをＴ字状に固定し、こ
のカッター板１０の中央に細長いセンタービット２４を
、その周囲に８個のカッター９を夫々突設している。ま
た、截頭円錐形状の中空の上記開口面１２には、その表
面に母線方向に伸びる線状の突起２５，２５．・・・を
周方向に適宜間隔をおいて肉盛溶接で形成する一方、後
端に図示しない導管を経て上記環状空間１６に連なる複
数の給水口２６を設けるとともに、先端付近に複数の噴
水口２７を設けている。

上記構成の礫破砕用のシールド掘削機の動作について次
に述べる。

発進立坑側からシールド殻ｌに後続する管体２８（第１
図参照）を押圧して、シールド殻ｌを地盤中前方へ推進
させるとともに、駆動電動機６を駆動してコーン７のカ
ッター板１０を回転させ、さらに送水管１５を経て（矢
印Ａ参照）前方の環状空間１６および開口面１２内の空
間２９に水を供給する。カッター板１０の回転に伴いカ
ッター９゜９、・・・で掘削され、シールド殻１の前進
で殻内に取り込まれた土砂は、回転するコーン７の外周
面とフード１１の開口面１２との間の先細りのＶ字断面
の環状空間Ｃに入り込む。入り込んだ土砂中の礫は、コ
ーン７に突設した羽根板８で旋回させられて過度に共回
りすることな（外側の開口面１２に移動し、このとき大
粒径の礫は羽根板と開口面およびコーン外周面間に挾ま
れて小粒径の礫に破砕され、次いで土砂と共に開口面１
２に沿って後方へ送られ、コーン７と開口面１２間の隙
間り。

を通過するとき小粒径の礫の全部が細かく破砕される。

このとき、コーン７と開口面１２には母線方向に伸びる
硬質金属からなる多数本の突起２２゜２５が、また羽根
板８にはコーンの法線方向に伸びる同様の突起２３が夫
々形成されているので、礫の破砕が容易かつ迅速に行な
われる。また、羽根板８の一対の四角錐形状部８　ａ、
　８　ａが前方に向かって拡大し、その前端にＴ字状を
なすようにカッター板１０が固定されているので、上記
環状空間Ｃに入り込んだ土砂は、これらに遮ぎられて、
シールド殻１を常に前方へ押圧せずとも前方へ飛び出ず
ことがない。また、四角錐形状部８ｄが傾斜しており、
コーン７が回転することによって隔壁方向へ礫を送り込
むので、礫が環状空間Ｃ内に充満することがない。こう
して、細かく破砕された礫を含む土砂は、環状空間１６
に流入し、攪拌羽根１８によって供給水と混合・攪拌さ
れた後、排泥管１７を経て（矢印Ｂ参照）坑外へ排出さ
れる。

また、開口面１２の噴水口２７から噴射される供給水は
、粘土層などを掘削する際、羽根板８と開口面１２間の
隙間り、に固着する粘土を溶かして流動化し、掘削トル
クの軽減と固着粘土の除去に貢献する。

第・を図は、本発明の第２実施例の先端部の詳細を示す
軸方向断面図である。この実施例は、三角形状の羽根板
３１．３１を開口面Ｉ２の径方向対称位置に母線に沿っ
て固定し、コーン７の截頭頂部７ａに軸部材３０を介し
てカッター板１０を固定した点を除いて、第３図に示し
た実施例と同じ構成であり、同一部材には同じ番号を付
して説明を省略する。上記羽根板３Ｉの表面には、回転
軸に直交する方向に多数本の突起３２．３２．・・・が
肉盛溶接で形成され、コーン７と羽根板３１間には同様
の隙間り、が形成されている。上記実施例の動作も、第
３図の実施例の動作と本質的には異ならず、コーン７の
回転で旋回せしめられる礫は、羽根板３１．３１で遮ぎ
られあるいは挾まれて破砕され、共回りすることなく開
口面１２に沿って後方へ送られ、隙間Ｄ２を通って細か
く破砕される。このとき、コーン７の外周面の突起２２
は、静止している羽根板３１の表面の突起３２に交差す
るように相対運動するが、礫の破砕効果は第３図のもの
と変わらない。

第５図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の第３実施例の先
端部の詳細を示す軸方向断面図である。この実施例は、
コーン７の径方向対称位置に、中央で互いに連なる三角
形状の共回り防止板３５ａ、３５ａを母線に沿って固定
し、その先端にＴ字状をなすように飛び出し防止板３５
ｂを固定して羽根板３５を構成し、飛び出し防止板３５
ｂにカッター板１０を固定した点以外は、第３図の実施
例と同一である。そして、上記羽根板３５の表面に、回
転軸に直交する方向に多数本の突起３６，３６．・・・
を肉盛溶接で形成している。上記実施例の動作は、基本
的には第３図のものと同じで、羽根板３１の突起３６と
開口面１２の突起２５の相対運動は第４図のものと同じ
である。この実施例では、羽根板３５がＴ字状に形成さ
れているので、Ｖ字断面の環状空間Ｃから前方への土砂
や礫の飛び出しが育効に防止できる。

第６図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の第４実施例の先
端部の同様の断面図である。この実施例は、コーン７の
外周面７ｂの片側のみに外周面の略法線方向に突出する
羽根板４１を母線に対して傾斜させて固定し、この羽根
板４１の先端とコーンの截頭項部７ａに亙ってＴ字状部
材４０を固定し、このＴ字状部材４０にカッター板ｌＯ
を固定した点が前述の実施例と異なる。そして、上記羽
根板４１の表面に、回転軸に直交する方向に多数本の突
起４２．４２．・・・を肉盛溶接で形成している。この
実施例も、前述の実施例と同様の礫破砕作用および礫飛
び出し防止作用を発揮する。

第７図は、本発明の第５実施例の正面図であり、この実
施例は、コーン４５の横断面を楕円形状とした点のみが
第３図の実施例と異なる。この実施例ではコーン４５と
開口面１２間の隙間り、°は図示の如く広狭の差を生じ
るため、第３図で述べた作用、効果に加えて、礫を加速
力によって一層効果的に破砕できるという利点がある。

上記実施例のコーン、羽根板、開ロ面の突起は、必ずし
も肉盛溶接で形成する必要はなく、鋳造等で一体に形成
してもよい。

なお、本発明のコーン部材は、上記実施例のような厳密
な截頭円錐形状に限られず、例えば半割りのラグビーボ
ールの如き形状であってもよい。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の礫破砕用のシー
ルド掘削機は、シールド殻内の隔壁に支承される回転軸
の前端に、隔壁に向かって大径となる截頭円錐形状のコ
ーン部材を取り付ける一方、これに対向するシールド酸
のフード部に、上記隔壁に向かって小径となる截頭円錐
形状の開口面を形成し、コーン部材の外周面またはフー
ド部の開口面に、突出する羽根板をこれらの面の母線に
略沿って固定しているので、コーン部材の外周面とフー
ド部の開口面で形成される断面Ｖ字状の先細りの環状空
間に、回転軸先端のカッターで掘削された礫を取り込み
、この礫を回転するコーン部材と突設した羽根板の相互
作用で大粒径の礫を小粒径の礫に破砕するとともに、適
度に旋回させつつ開口面に沿って後方の狭い隙間へ送っ
てここで細かく破砕することができ、シールド掘削機を
常に前方へ押圧せずに、従って小さい駆動トルクでもっ
て確実かつ効率良く破砕を行なえ、礫を含む地盤の掘削
に顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のシールド掘削機の一実施例を
示す軸方向断面図および正面図、第３図（ａ）　、　（
ｂ）および（Ｃ）は、上記実施例の先端部の詳細断面図
および正面図、第４図は本発明の第２実施例の詳細断面
図、第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の第３実施例の詳細
断面図、第６図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の第４実施
例の詳細断面図、第７図は本発明の第５実施例の正面図
である。 １・・・シールド殻、２・・・隔壁、３・・・軸受、４
・・回転軸、６・・・駆動電動機、７・・・コーン、訃
・・羽根板、９・・・カッター、１０・・・カッター板
、１１・・・フード、１２・・・開口面。 特　許　出　願　人　　株式会社　奥村組代　理　人　
弁理士　　前出　葆　ほか２名第４図 第５図 （ｂ） 第６図 （ｂ） 第７図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド殻内の隔壁に、この隔壁の後方に設けた
   駆動装置によって回転せしめられる回転軸を支承し、こ
   の回転軸の前端にカッターを有するシールド掘削機にお
   いて、 上記隔壁の前方の上記回転軸に、隔壁に向かって次第に
   大径となる截頭円錐形状のコーン部材を取り付ける一方
   、このコーン部材の外周面に対向する上記シールド殻の
   フード部に、上記隔壁に向かって次第に小径となる截頭
   円錐形状の開口面を形成するとともに、上記コーン部材
   の外周面または上記フード部の開口面に、突出する羽根
   板をこれらの面の母線に略沿って固定したことを特徴と
   する礫破砕用のシールド掘削機。
2. （２）上記羽根板が、先端に向かってＴ字状断面を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の礫破
   砕用のシールド掘削機。
3. （３）上記羽根板が、上記母線に対して傾斜して固定さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の礫破砕用のシールド掘削機。
4. （４）上記コーン部材の外周面およびフード部の開口面
   が、母線方向に伸びる線状の突起を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の礫破砕用のシールド
   掘削機。
5. （５）上記羽根板の表面が、上記コーン部材の外周面ま
   たはフード部の開口面の略法線方向に伸びる線状の肉盛
   突起を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の礫破砕用のシールド掘削機。
6. （６）上記コーン部材の回転軸に直交する方向の断面形
   状が、楕円であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の礫破砕用のシールド掘削機。