JP2502340Y2 - 矩形断面シ―ルド掘進機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、矩形断面シールド掘進
機の残土搬出機構と方向修正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の矩形断面シールド掘進機はほとん
どが矩形の掘削断面をいかに隅々まで掘るかということ
に主眼を置いて作成されており、方向修正やローリング
調整については修正ジャッキ等で二次的に行われてき
た。しかし、矩形断面シールドでは円形断面シールドに
比べて方向修正がききづらく、しかも凾のローリングが
そのまま製品に現れるので二次覆工等にムラが出る欠点
があった。

【０００３】一般に楕円形や長円形と言われるような他
の非円形断面掘削では端部の掘削をテーブル形の切削板
で行うことができるので切削板の組み合わせやその駆動
装置の取り付けに関しては割と容易に配置することがで
きた。しかし矩形断面掘削では角部の掘削があるので切
削板形状がどうしても筒形かベルトコンベア形になって
しまい、いかにして全断面を残さず掘削するかとかいか
にして駆動力をドラムに伝えるかといったことが考察の
対象となって方向修正やローリング修正は二義的に考察
されていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする点】矩形断面のシールド掘進
において方向修正を容易にし、ローリングを防止しなが
ら掘進できるシールド掘進機を提供する。

【０００５】

【問題解決の手段】切削回転板を右上、右下、左下、左
上の４つに分割し、それぞれの回転板の掘削状態を独立
させて操作することにより切羽の上下左右の掘進速度を
変化させ、またはオーバーカットにより側方土圧を変化
させて掘進機の進行方向・傾斜・姿勢を変える。操作方
法として次のようなことの何れかを選択する。 切削速度（回転数）を変える。 切削位置を変える。 土砂取り込み量を変える。

【０００６】切削速度を変えることによりビットの貫入
抵抗が増し、掘進機は自ずと速度の遅い方へ向く。ま
た、切削位置を変えてオーバーカットすることにより掘
進機はその方向へ引っ張られる。土砂取り込み量を変え
ることは残土による切削抵抗が増すので切削速度を変え
ることとほぼ同じ効果があり、掘進機は土砂取り込み量
の少ない方へ向かう。方向修正量の必要性に応じてこれ
らのうちのどれかを選択するか組み合わせて使用し、あ
るいはさらにこれに方向修正ジャッキを組み合わせて使
用し、方向修正を容易にする。

【０００７】

【作用】切削速度を変化させる方法として最も簡単なの
は駆動モータをインバータ制御することである。この方
法は土圧系シールド工法におけるスクリューコンベアや
泥水式シールド工法における排泥ポンプ等で一般的に使
用されており十分な成果をあげている。インバータ制御
以外の方法では傘歯車の前後進によるギア比の変化を利
用してもよい。切削速度を変化させることによる作用
は、総合的なイメージで言えば、例えば方向を右へ変え
たい場合に掘進機右側の貫入速度を左側のそれよりも遅
くしてやれば掘進機は徐々に右に向くということであ
る。ここで、切削回転板の回転速度を落とした場合の切
羽の変化を考えてみよう。仮に右側の方を左側の半分に
したとする。掘進機の進む方向を決定付けるのはほぼ外
殻（スキンプレート）の向きと考えられるから、右側の
切削速度を左の半分にしたからと言って外殻右側の進む
早さが左の半分にはならず、相変わらずほぼ同じ速度で
進む。このとき、右側の回転板についている切削ビット
は左側のそれの二倍の土量を一回の切削で取り込まなけ
ればならず、ビットの地山への貫入抵抗力は左に比べて
数倍大きくなる。このためこれを掘進機全体でみた場合
には掘進に伴い右回転のモーメントが発生し、その分少
しづつ右向きになる。この理屈は掘削土の排出速度を変
え、回転板背面の土圧を大きくしたり小さくすることに
よっても当てはめることができる。

【０００８】次に、切削位置の変更による作用を考えて
みる。単に一部の切削回転板を前方に押し出して外殻先
端部の土砂を取り除けば、外殻はそちらの方が進み易く
なるので掘進機は押し出した回転板の位置と逆の方向へ
曲がる。切削回転板をさらに押し出してオーバーカット
をすると、外殻背面の土圧がなくなるため外殻先端部の
土砂を取り除いたことによるモーメントが消えてしま
い、オーバーカットをした方に掘進機が曲がり出す。ま
た、対角の位置の切削回転板を出してオーバーカットを
すると掘進機はローリングを始める。これを利用して掘
進機がローリングしたときに逆のローリングをかけてや
れば掘進機を常に水平に保つ事ができる。

【０００９】

【実施例】図を参照に実施例を説明する。シールド掘進
機１の先端に、前後に出し入れが可能な切削回転板２を
４つ設け右上・右下・左下・左上に配置する。それぞれ
の切削回転板２は図５に示すように筒状でスクリュー形
のリブ板２を内蔵し土砂搬送機能を有す。掘削地山に自
立性がある場合には図６のようにスクリュー形リブ板１
０−２の先端に切削ビット１１−２を取り付けたタイプ
の切削回転板２を使用する。切削方向は上部が上向き
（矢印１４）で下部が下向き（矢印１４）になるように
し、切羽の崩壊や余掘りを防止しつつ残土が中央部（矢
印１６）へ集まるようにする。切削回転板２の前進後退
は推進ジャッキ８で行い、切削回転板２が前進するにつ
れ上部のものについては上向きに、下部のものについて
は下向きに移行して、最先端の位置では切削面が掘進機
の外殻５よりも数センチメートル外側になるようにして
おく。

【００１０】切削回転板の駆動は回転軸に組み込まれた
電動モータ１２で行う。電動モータ１２を支持板７の先
端に取り付けられた減速機１３に固定し、この減速機１
３を切削回転板２のシャフトとスプライン結合させ、電
源線は反対側の支持板７の内部を通して送り込む。ま
た、減速機の外側にギアを介して逆回転するブッシュを
設け、これにより切削ビット１１の取り付けられている
筒９を回転させる。凾の大きさや土質によってシャフト
が細くモータ１２がセットできない場合や十分な冷却が
得られないと思われるときには、掘進機後部に駆動装置
を置いてベルトやチェーン、ギアを介して回転させても
よいし、リブ板１０と筒９の駆動を別にしてもよい。

【００１１】切削回転板後部に遮蔽板６を設けて残土の
掘進機内部への流入を防ぎつつ、掘進機中央にコンベア
４を設置し、残土を後方のバケットまたは残土シュート
に落とし込むようにする。このとき、リブ板１０がスク
リューコンベアの役目をするためには遮蔽板と切削切羽
面がケーシングの役目をする必要があるので、上部切削
回転板は下部の切削回転板よりもその半径分以上前方に
位置させなければならない。掘進機操作盤は掘進機後方
か後続凾内の操作台車に搭載し、ここで切削回転板２の
回転速度と位置、コンベア４の作動、方向修正ジャッキ
を操作する。操作盤には切削回転板回転数制御をするた
めのインバータを収納しておく。

【００１２】このようにしておいて切削回転板２の右上
を１番、右下を２番、左下を３番、左上を４番と命名
し、また方向修正ジャッキ３の同位置のそれぞれを同一
番号で命名した場合に、次のような事例に対しては各々
下記の操作をすればよい。 掘進機を右に少しだけ曲げたい場合 ｉ）方向修正ジャッキの３番・４番を少し伸ばす。 ｉｉ）切削回転板の３番・４番を半分前進させる。 掘進機をある程度右に曲げたい場合 切削回転板の１番・２番を先端まで前進させ、方向修正
ジャッキの３番・４番を必要なだけ伸ばす。 掘進機を時計回りに回転させたいとき 切削回転板の２番・４番を先端まで前進させる。 掘進機を上向きにしたいとき 切削回転板の１番・４番を先端まで前進させ、方向修正
ジャッキの２番・３番を必要なだけ伸ばす。 また、それぞれ逆方向へ動作させたい場合には１番と４
番、２番と３番を入れ替えて操作すればよい。

【００１３】

【考案の効果】矩形断面掘削を自由にコントロールでき
るので、いままで施工が難しかった矩形断面の曲線推進
や円弧推進、及びそれらの複合掘進が精度よく施工でき
るようになった。このためこれまで円形シールドで施工
して必要断面に応じて底板等を取り付けていた共同溝や
地下道の掘削において、必要な矩形断面形状のまま掘進
できるので無駄がなく安価な施工が可能となった。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【第１図】掘進機中央断面概要図

【第２図】掘進機正面図

【第３図】切削回転板を出し入れしたときのイメージ図

【第４図】切削回転板を出し入れしたときのイメージ図
（断面）

【第５図】切削回転板概要図（砂地盤用）

【第６図】切削回転板概要図（自立地盤用）

【記号の説明】

１；掘進機（矩形断面シールド掘進機） ２；切削回転板 ３；方向修正ジャッキ ４；コンベア（図のものはスクリューコンベア） ５；外殻（スキンプレート） ６；遮蔽板 ７；支持板 ８；推進ジャッキ ９；筒 １０；リブ板（スクリュー状） １１；切削ビット １２；駆動モータ １３；減速機 １４；回転方向を示す矢印 １５；回転方向を示す矢印 １６；残土排出方向を示す矢印 １０−２；リブ板（スクリュー状） １１−２；切削ビット

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削断面が長方形のシールドトンネル掘進
   において、切削回転板が右上、右下、左下、左上の４つ
   の筒状カッターで構成され、上の２つがカッターの半径
   分またはそれ以上、下の２つよりも前方に配置されてい
   て、それぞれのカッターが内部にスクリュー状の掻き揚
   げ板を有しカッターの回転につれ残土が掘進機中央によ
   せられ、それぞれのカッターの回転数を自由に変えるこ
   ととカッター位置を上下斜め前方に変移させることによ
   り掘進機の進行方向とローリングを修正し、これに方向
   修正用ジャッキによる方向制御を加えることを特徴とす
   る矩形断面シールド掘進機。