JP2009144460A - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクカッタを搬送用ウィンチにて搬送することなく、容易かつ安全に、ディスクカッタ摩耗時の対処を行うことができる作業性のよいシールド掘進機を提供する。
【解決手段】シールド機本体の前部に回転可能なカッタヘッド１８を有するシールド掘進機において、カッタヘッド１８には、カッタヘッド１８の前面より突出した状態でカッタヘッド１８に取り付けられた複数の固定ディスクカッタ３２と、カッタヘッド１８の前面より非突出状態でカッタヘッド１８に取り付けられ、固定ディスクカッタ３２の摩耗時に油圧機構によりカッタヘッド１８の前面より突出可能にされた予備用の複数の格納式ディスクカッタ３４とが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、シールド掘進機に関し、特に、カッタヘッドにディスクカッタを備えたシールド掘進機に関する。

一般にシールド掘進機は、シールド機本体の前部にカッタヘッドが回転駆動可能に装着され、このカッタヘッドの前面にカッタビットの他、礫層、砂礫層シールド掘進において、巨礫を破砕するためのディスクカッタを装備する。

しかし、近年、トンネル工事は長距離化の傾向にあり、ディスクカッタは、巨礫が多く掘進距離が長いと摩耗し、地盤の掘削効率が低下もしくは掘進不能となるので、途中で掘削作業を停止して摩耗したディスクカッタの交換をしなければならない。

このようなディスクカッタの交換は、通常、地上から地盤改良を実施しておき、シールド掘進機を地盤改良区に貫入後、切羽とバルクヘッドとの間のチャンバを含む空間内の泥水や掘削土砂を外部に排出し、バルクヘッドから切羽に入って人力でカッタ交換を行うようにしており、そのため、地盤改良費及び仮設費がかさみ、工期が延び、人が切羽に入るという作業を伴うものであった。

そのため、特許文献１に示すようなシールド掘進機が提案されている。

このシールド掘進機は、ディスクカッタを回転可能に装着し、このディスクカッタをカッタヘッドのスポークに回動自在に装着し、ディスクカッタが摩耗したときには回転体を回動してディスクカッタを後方に向け、カッタヘッドの交換室からこのディスクカッタを交換するようにしたものである。
特開２００２−１４７１７５号公報

このようなシールド掘進機にあっては、ディスクカッタの交換作業時に、摩耗したディスクカッタを回転体から取り外した後、搬送用ウィンチにより吊り上げ、この状態でシールド機本体まで搬送するようにしているが、このディスクカッタは硬質な岩盤に押圧してこれを破砕するものであるから、所定の大きさをした重量物となっているため、ディスクカッタを搬送用ウィンチに吊り上げる作業は困難なものであり、また、吊り上げたディスクカッタを搬送する作業にも危険が伴い、作業者の負担が大きく、作業性の良くないものである。

本発明の目的は、ディスクカッタを搬送用ウィンチにて搬送することなく、容易かつ安全に、ディスクカッタ摩耗時の対処を行うことができる作業性のよいシールド掘進機を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のシールド掘進機は、シールド機本体の前部に回転可能なカッタヘッドを有するシールド掘進機において、
前記カッタヘッドには、
前記カッタヘッドの前面より突出した状態で前記カッタヘッドに取り付けられた複数の固定ディスクカッタと、
前記カッタヘッドの前面より非突出状態で前記カッタヘッドに取り付けられ、前記固定ディスクカッタ摩耗時に押出し機構により前記カッタヘッド前面より突出可能にされた予備用の複数の格納式ディスクカッタと、
が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の固定ディスクカッタに加え、カッタヘッドの前面より非突出状態で前記カッタヘッドに取り付けられ、押出し機構により前記カッタヘッド前面より突出可能にされた予備用の複数の格納式ディスクカッタを設けることで、前記固定ディスクカッタ摩耗時に摩耗したディスクカッタはそのままに、格納式ディスクカッタをカッタヘッドの依然面より突出させれば、格納式ディスクカッタが新たに固定ディスクカッタに代わって掘削を行うこととなり、ディスクカッタを搬送用ウィンチにて搬送することなく、容易かつ安全に、しかも作業性よくディスクカッタ摩耗時の対処を行うことができる。

本発明においては、前記格納式ディスクカッタは、前記固定ディスクカッタの回転軌跡とほぼ等しい回転軌跡を形成する位置に配置されるようにすることができる。

このような構成とすることにより、複数の固定ディスクカッタとほぼ同じ軌跡で格納式ディスクカッタを回転させることで、固定ディスクカッタ摩耗時に同じ条件で格納式ディスクカッタによる掘削を行うことができる。

本発明においては、前記押出し機構は、前記収納式ディスクカッタに一体的に組み込まれた油圧機構とすることができる。

このような構成とすることにより、格納式ディスクカッタに一体的に組み込まれた油圧機構を用いることにより、コンパクトで確実な駆動を行わせることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係るシールド掘進機を示す図である。

図１は、本実施の形態に係るシールド掘進機の断面図、図２はカッタヘッドの正面図である。

このシールド掘進機１０は、泥土圧シールド掘進機で、図１に示すように、シールド機本体１２の前部にカッタヘッドサポート１４が固定され、このカッタヘッドサポート１４に軸受け１６を介してカッタヘッド１８が回転自在に設けられている。

このカッタヘッド１８の回転と、シールド機本体１２内のシールドジャッキ２０の駆動とによって、掘進が行われ、所定距離掘進した状態で、セグメントエレクタ２２によりセグメント２４が組み立てられるようになっている。

また、シールド機本体１２には、隔壁２６が固定され、この隔壁２６とカッタヘッド１８との間には掘削土砂を取り込むためのシールドチャンバ２８が画成されている。

シールドチャンバ２８内には、図示せぬ送泥管より泥土が供給され、この泥土によって土圧に対向しながら掘削を行い、シールドチャンバ２８内に溜まった掘削土をスクリューコンベア３０にてシールド機本体１２内に取り込み、そこから外部へと搬送、排出するようにしている。

この場合、掘進途中に礫層や砂礫層があり、そこに巨礫があると、掘削後の礫が大きいままとなり、スクリューコンベア３０内に入らず、シールドチャンバー３０からシールド機本体１２内に取り出すことができず、巨礫をスクリューコンベア３０に入る大きさに粉砕する必要がある。

そこで、図２に示すように、カッタヘッド１８の前面に通常のカッタビット３６の他、礫層、砂礫層シールド掘進において巨礫を破砕するための固定ディスクカッタ３２と、格納式ディスクカッタ３４とを装備している。

固定ディスクカッタ３２は、掘進当初から掘削に用いられるもので、カッタヘッド１８の前面より突出した状態でカッタヘッド１８に固定状態で複数個、例えば１２個取り付けられている。

格納式ディスクカッタ３４は、固定ディスクカッタ３２が摩耗した際に用いられる予備のもので、当初はカッタヘッド１８の前面より非突出状態でカッタヘッド１８に取り付けられ、固定ディスクカッタ３２の摩耗時に押出し機構としての油圧機構３８によりカッタヘッド１８の前面より突出可能に、複数個、例えば５個設けられている。

このように、複数の固定ディスクカッタ３２に加え、カッタヘッド１８の前面より非突出状態で前記カッタヘッド１８に取り付けられ、油圧機構３８によりカッタヘッド１８の前面より突出可能にされた予備用の複数の格納式ディスクカッタ３４を設けることで、固定ディスクカッタ３２の摩耗時に摩耗した固定ディスクカッタ３２はそのままに、格納式ディスクカッタ３４をカッタヘッド１８の表面より突出させれば、格納式ディスクカッタ３４が新たに固定ディスクカッタ３２に代わって掘削を行うこととなり、ディスクカッタを搬送用ウィンチにて搬送することなく、容易かつ安全に、しかも作業性よくディスクカッタ摩耗時の対処を行うことができることとなる。

また、複数の格納式ディスクカッタ３４を、固定ディスクカッタ３２の回転軌跡とほぼ等しい回転軌跡を形成する位置に配置することで、固定ディスクカッタ３２の摩耗時に固定ディスクカッタ３２と同じ条件で格納式ディスクカッタ３４による掘削を行うことができるようにしている。

さらに、本実施の形態では、油圧機構３８を、格納式ディスクカッタ３４に一体的に組み込まれた機構とすることで、コンパクトで確実な駆動を行わせることができるようにしている。

具体的には、この油圧機構３８は、図３に示すように、ディスクカッタ本体４０を支持する台座４２と、この台座４２に設けられるホルダ４４とを備える。

台座４２は、外周面がほぼ円筒形状で、内周面に中央に向けて突出する複数個の受け座４２ａを有しており、これら受け座４２ａにディスクカッタ本体４０が載置されて後方からボルト４６により固定されている。

ホルダ４４は、台座４２の外周面と摺接するように配され、このホルダ４４を貫通する複数本のボルトによってカッタヘッド１８に固定され、ホルダ４４の各部材間は複数本のボルトによって互いに固定されている。

なお、図示せぬが、台座４２の外周面にはスプライン歯が設けられ、このスプライン歯がホルダ４４の内周面の溝部に係合することで、小さな面圧でホルダ４４に対する台座４２の回り止めを行うようにしている。

また、ホルダ４４には２系統のオイル通路が形成され、各オイル通路が台座４２及びホルダ４４の摺接面に形成されるチャンバー５２、５４にそれぞれ開口することで、ホルダ４４をシリンダとする油圧機構３８が形成され、台座４２をピストンとして、ホルダ４４に対して台座４２、すなわちディスクカッタ本体４０を前後方向に移動できるようにしている。

なお、ホルダ４４と台座４２との摺接面には、オイルシールとしてのピストンシール５６が介装されている。

このような格納式ディスクカッタ３４において、掘進当初に図３（１）に示すように、チャンバー５２に油圧を供給し、チャンバー５４を減圧した状態として、ディスクカッタ本体４０をホルダ４４に対して後退させた状態としておく。

この状態で、カッタヘッド１８を回転させながらシールド機本体１２を前進させると、固定ディスクカッタ３２のみが礫の破砕に寄与することとなり、格納式ディスクカッタ３４は使用されない状態で掘進が行われることとなる。

次に、所定距離の掘進が行われて、固定ディスクカッタ３２が摩耗した場合、固定ディスクカッタ３２はそのままにして、図３（２）に示すように、チャンバー５４に油圧を供給し、チャンバー５２を減圧した状態として、ディスクカッタ本体４０をホルダ４４に対して距離Ｌ分前進させ、カッタヘッド１８の前面より突出した状態とする。

この状態で、再度掘進を開始すれば、摩耗した固定ディスクカッタ３２に代わって新たに突出した予備の格納式ディスクカッタ３４が礫の破砕を行うこととなり、ディスクカッタの交換を不要とすることができる。

また、このような格納式ディスクカッタ３４は、油圧機構３８がコンパクトなものとなり、しかも確実な駆動を行わせることができると共に、油圧ホースを１本にして簡略な、かつ、配設の容易なものとすることができる。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。

前記実施の形態では、土圧式のシールド掘進機について説明したが、この例に限定されるものではなく、泥水式シールド掘進機にも適用が可能である。

また、油圧機構は、前記実施の形態に限定されず、格納式ディスクカッタと一体のものであれば種々のものを採用することができる。

本発明の一実施の形態に係るシールド掘進機を示す断面図である。 図１のカッタヘッドの正面図である。 （１）は格納時における格納式ディスクカッタの断面図、（２）はディスク本体突出時における格納式ディスクカッタの断面図である。

符号の説明

１０ シールド掘進機
１２ シールド機本体
１８ カッタヘッド
３２ 固定ディスクカッタ
３４ 格納式ディスクカッタ
３８ 油圧機構

Claims (3)

1. シールド機本体の前部に回転可能なカッタヘッドを有するシールド掘進機において、
   前記カッタヘッドには、
   前記カッタヘッドの前面より突出した状態で前記カッタヘッドに取り付けられた複数の固定ディスクカッタと、
   前記カッタヘッドの前面より非突出状態で前記カッタヘッドに取り付けられ、前記固定ディスクカッタ摩耗時に押出し機構により前記カッタヘッド前面より突出可能にされた予備用の複数の格納式ディスクカッタと、
   が設けられていることを特徴とするシールド掘進機。
2. 請求項１において、
   前記格納式ディスクカッタは、前記固定ディスクカッタの回転軌跡とほぼ等しい回転軌跡を形成する位置に配置されていることを特徴とするシールド掘進機。
3. 請求項１または２において、
   前記押出し機構は、前記収納式ディスクカッタに一体的に組み込まれた油圧機構とされていることを特徴とするシールド掘進機。

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