JP2000064785A - 高強度壁切削シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発進用立坑の坑口は勿論、到達用立坑の坑口
も確実に掘削することができる新規な高強度壁切削シー
ルド掘進機の提供。 【解決手段】 高強度壁切削シールド掘進機において、
そのカッターヘッド10に、発進用立坑Ａと到達用立坑Ｂ
間の地山を掘削するメインカッタービット15より高さが
高い到達用先行ビット16を複数配置し、その到達用先行
ビット16の近傍に、この到達用先行ビット16より高さが
高く且つ切削幅が広い発進用先行ビット17を備える。こ
れによって到達用先行ビット16が発進用先行ビット17に
よって保護されるため、発進側は勿論到達側の坑口壁２
も確実に掘削することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削工法
の一つである、いわゆる高強度壁切削に用いるシールド
掘進機に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、シールド掘進機を用いたトンネル
掘削工法の一つとしていわゆる高強度壁切削と称される
ものが提案されている。 【０００３】この高強度壁切削は、図６に示すように発
進用立坑Ａ及び到達用立坑Ｂを構成する土留壁１の坑口
となる坑口壁２，２を高強度壁や新素材入りコンクリー
ト壁等で構成し、この坑口壁２，２をシールド掘進機３
前部のカッターヘッド４で直接切削して到達用立坑Ｂ側
まで一気にトンネルを掘進するようにしたものであり、
従来工法のような薬液注入による坑口付近の地盤改良や
危険を伴う人力による坑口壁の取り壊し作業を行わずに
シールド掘進機の発進・到達が可能となる等といった優
れた特長を有している。尚、図中５は発進時の反力を取
るための仮組セグメント、６は到達時における到達用立
坑Ｂ側の坑口２の崩落を防止する泥土材、７はこの泥土
材６の反力を取るための反力梁である。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、この高強度
壁切削に用いるシールド掘進機３のカッターヘッド４に
は、図４及び図５に示すように、主に地山を掘削するた
めの多数のメインカッタービット８，８…の他に、この
メインカッタービット８，８…より高さが高く且つ切削
幅の狭い先行ビット９が所定の間隔を隔てて複数配置さ
れており、この先行ビット９によって坑口壁２，２を櫛
歯状に切り崩しながら掘削するようになっている。 【０００５】しかしながら、発進用立坑Ａと到達用立坑
Ｂ間の掘削距離が長くなったり、途中の地山中に岩盤等
の障害物があった場合、この先行ビット９が到達用立坑
Ｂに到達する前に磨耗してしまい、到達用立坑Ｂの坑口
壁２を確実に切削できなくなってしまうといった不都合
がある。 【０００６】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、発
進用立坑の坑口は勿論、到達用立坑の坑口も確実に掘削
することができる新規な高強度壁切削シールド掘進機を
提供するものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、中心部を軸に回転するカッターヘッドで発
進用立坑及び到達用立坑の坑口壁を切削してトンネルを
掘削するための高強度壁切削シールド掘進機において、
上記カッターヘッドに、上記発進用立坑と到達用立坑間
の地山を掘削するメインビットより高さが高い到達用先
行ビットを複数配置し、その到達用先行ビットの近傍
に、この到達用先行ビットと同一円周上を旋回すると共
にこの到達用先行ビットより高さが高く且つ切削幅が広
い発進用先行ビットを備えたものである。 【０００８】すなわち、本発明のシールド掘進機は、従
来の先行ビットに加えてこれよりも高さが高く且つ切削
幅が広い発進用先行ビットを備え、この発進用先行ビッ
トによって、発進用立坑側の坑口壁を掘削すると共に従
来の先行ビットに相当する到達用先行ビットを到達用立
坑側の坑口壁に至るまで保護するようにしたものであ
る。 【０００９】従って、発進用立坑側の坑口壁の掘削は勿
論、発進用先行ビットが到達用立坑側の坑口壁に至る前
に磨耗しても、これに代わって到達用先行ビットが到達
用立坑側の坑口壁を掘削するようになるため、発進から
到達まで確実に掘削を行うことが可能となる。 【００１０】 【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。 【００１１】図１は本発明に係る高強度壁切削用シール
ド掘進機のうち、特にそのカッターヘッド１０の実施の
一形態を示したものである。 【００１２】図示するように、このカッターヘッド１０
はその中心部から放射状に延びるカッタースポーク１１
の前面にカッター面板１２を備えたものであり、その中
心部に接続された回転軸（図示せず）を中心として左右
いずれかの方向に回転駆動するようになっている。 【００１３】また、このカッタースポーク１１が位置す
る部分のカッター面板１２には、その径方向に延びるス
リット１３がそれぞれ設けられており、カッタースポー
ク１１の各スポーク１４，１４…が前面に露出した状態
となっている。さらに、この露出した各スポーク１４，
１４…の前面にはメインカッタービット１５，１５が二
つ一組となってその径方向に所定の間隔を隔てて設けら
れている。 【００１４】従って、このカッターヘッド１０をその中
心部を軸として回転させると、カッター面板１２前方の
地山が各メインカッタービット１５，１５…によって掻
き取られると共に、掻き取られた土砂が各スリット１
３，１３…からその内部に取り込まれることで地山の掘
削が行われることになる。 【００１５】また、図示するように、このカッタースポ
ーク１１の各スポーク１４，１４…には、上述したメイ
ンカッタービット１５，１５…の他に、各スポーク１
４，１４…の中央部に位置する到達用先行ビット１６，
１６…と、これら各到達用先行ビット１６，１６…両サ
イドに位置する各発進用先行ビット１７，１７…とがそ
れぞれ一定の間隔を隔てて複数備えられている。 【００１６】先ず、この到達用先行ビット１６は、上述
した到達用立坑Ｂ側の坑口壁２を専用に切削するための
ものであり、図２に示すように、各メインカッタービッ
ト１５，１５間に一つずつ位置すると共に、そのビット
高さがメインカッタービット１５，１５よりも所定の高
さ（Ｌ１）だけ高く形成されている。 【００１７】一方、発進用先行ビット１７は、発進用立
坑Ａ側の坑口壁２を専用に切削するためのものであり、
メインカッタービット１５，１５の両側のスリット１３
を挟んだカッター面板１２側に位置すると共に、そのビ
ット高さが上記到達用先行ビット１６よりもさらに所定
の高さ（Ｌ２）だけ高く形成されている。 【００１８】さらに、図３に示すように、この発進用先
行ビット１７は、到達用先行ビット１６の回転方向前方
に配置されると共に、その回転方向の掘削幅（ｔ２）が
到達用先行ビット１６の掘削幅（ｔ１）よりも幅広く形
成されている。 【００１９】すなわち、この到達用先行ビット１６は発
進用先行ビット１７と同一円周上を追従するように配置
されると共に、先に発進用先行ビット１７側が上述した
発進用立坑Ａの坑口壁２を掘削するようになっている。
尚、この到達用先行ビット１６及び発進用先行ビット１
７は、ビット本体１８の先端両側に超硬質のビットチッ
プ１９，１９を配したものであり、高さと掘削幅が異な
るのみでその材質は従来と同様なものが用いられてい
る。さらに、これら到達用先行ビット１６，発進用先行
ビット１７，メインカッタービット１５は図１に示すよ
うに、隣接したスポーク１４に設けられたものと変位し
た位置に取り付けられており、これらビット１６，１
７，１５による掘削が均一に行われるようになってい
る。 【００２０】以上において、本実施の形態の作用を説明
する。 【００２１】先ず、高強度壁切削における発進時には、
最もビット高さの高い発進用先行ビット１７が最初に発
進用立坑Ａ側の坑口壁２に接触し、この発進用先行ビッ
ト１７によって発進用立坑Ｂ側の坑口２を櫛歯状に切り
崩して切削し、シールド掘進機全体が通過できる坑口を
形成することになる。この時、到達用先行ビット１６
は、この発進用先行ビット１７と同一円周上を旋回する
ことによって保護されて発進用立坑Ａ側の坑口壁２には
直接接触しないため、その先端のビットチップ１９，１
９は殆ど磨耗することはない。 【００２２】次に、このようにして発進用立坑Ａ側の坑
口壁２が切削されたら、この発進用先行ビット１７と共
に最も切削幅の広いメインカッタービット１５が地山に
接触し、これを順次掘削していくことになる。そして、
この時点においても到達用先行ビット１６は、上記と同
様発進用先行ビット１７によって保護されているため、
直接地山を切削することなく殆ど磨耗することはない。 【００２３】その後、このようにして掘削が進行し、や
がてそのカッターヘッド１０が到達用立坑Ｂ側の坑口壁
２に達すると、発進用立坑Ａ側の坑口壁２と同様、最も
ビット高さの高い発進用先行ビット１７が最初に接触
し、これを切削することになるが、この発進用先行ビッ
ト１７は発進時からこの時点に至るまで常に地山に接触
した状態となっているため、磨耗が大きく進行してお
り、もはや到達用立坑Ｂ側の坑口壁２を掘削する能力が
なくなっている場合が殆どである。 【００２４】一方、この発進用先行ビット１７によって
保護されていた到達用先行ビット１６は到達時点におい
ても殆ど磨耗していない状態か、磨耗度合いも極僅かで
あることから、発進用先行ビット１７の掘削能力がなく
なった場合には、この発進用先行ビット１７に代わり、
到達用先行ビット１６がその切削能力を発揮して到達用
立坑Ｂ側の坑口壁２を良好かつ確実に切削することにな
る。 【００２５】すなわち、本発明のシールド掘進機は、従
来の先行ビット９に加えてこれよりも高さが高く且つ切
削幅が広い発進用先行ビット１７を備え、この発進用先
行ビット１７によって、発進用立坑Ａ側の坑口壁２を掘
削すると共に従来の先行ビット９に相当する到達用先行
ビット１６を到達用立坑Ｂ側の坑口壁２に至るまで保護
するようにしたものである。 【００２６】従って、本発明のシールド掘進機にあって
は、従来のように先行ビット９が到達用立坑Ｂに達する
前に磨耗してその機能を喪失してしまうようなことがな
くなり、発進から到達まで確実に掘削を行うことが可能
となる。 【００２７】尚、この発進用先行ビット１７は、必ずし
も全ての到達用先行ビット１６の両側に設ける必要がな
く、その一部の到達用先行ビット１６に対して設けるよ
うに構成しても良い。要するに少なくとも到達用立坑Ｂ
の坑口壁２を確実に掘削できるだけ数の到達用先行ビッ
ト１６を保護するようにすれば良い。 【００２８】 【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に示
すような優れた効果を発揮することができる。 【００２９】 到達用先行ビットに加え、これを保護
する発進用先行ビットを備えたため、到達用先行ビット
が到達する前に磨耗することがなくなり、その機能を到
達地点まで確保することができる。 【００３０】 従って、発進地点から到達地点までの
シールド掘削を確実に行うことが可能となる。 【００３１】 新たなシールド掘進機を製作すること
なく、従来の高強度壁切削用シールド掘進機をそのまま
使用することができるため、優れた経済性を発揮するこ
とができる。 【００３２】 到達用先行ビットは勿論、メインビッ
トの磨耗度も減少するため、掘削距離を大幅に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係るカッターヘッドの実施の一形態を
示す部分正面図である。 【図２】図１中Ｘ−Ｘ断面図である。 【図３】図１中Ｙ部を示す部分拡大図である。 【図４】従来の高強度壁切削用シールド掘進機のカッタ
ーヘッドを示す正面図である。 【図５】図４に示すカッターヘッドに設けられたカッタ
ービットを示す拡大図である。 【図６】従来の高強度壁切削を示す概略図である。 【符号の説明】 ２ 坑口壁 １０ カッターヘッド １５ メインカッタービット １６ 到達用先行ビット １７ 発進用先行ビット Ａ 発進用立坑 Ｂ 到達用立坑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 中心部を軸に回転するカッターヘッドで
   発進用立坑及び到達用立坑の坑口壁を切削してトンネル
   を掘削するための高強度壁切削シールド掘進機におい
   て、上記カッターヘッドに、上記発進用立坑と到達用立
   坑間の地山を掘削するメインカッタービットより高さが
   高い到達用先行ビットを複数配置し、その到達用先行ビ
   ットの近傍に、この到達用先行ビットと同一円周上を旋
   回すると共にこの到達用先行ビットより高さが高く且つ
   切削幅が広い発進用先行ビットを備えたことを特徴とす
   る高強度壁切削シールド掘進機。