JP2716677B2 - トンネル掘削機 - Google Patents
トンネル掘削機Info
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- JP2716677B2 JP2716677B2 JP7109564A JP10956495A JP2716677B2 JP 2716677 B2 JP2716677 B2 JP 2716677B2 JP 7109564 A JP7109564 A JP 7109564A JP 10956495 A JP10956495 A JP 10956495A JP 2716677 B2 JP2716677 B2 JP 2716677B2
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- cutter head
- tunnel
- section
- excavation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、発電所の水路
トンネルや、山岳などの固い岩盤を掘削して鉄道、道路
などのトンネルを掘削するトンネル掘進機、地下鉄など
のトンネルを掘削するためのシールド掘進機（以下、こ
れらの掘進機を総称して「トンネル掘削機」と言う）に
関し、特にトンネル形状により近い形状のトンネルを掘
削することの可能なトンネル掘削機に関する。
トンネルや、山岳などの固い岩盤を掘削して鉄道、道路
などのトンネルを掘削するトンネル掘進機、地下鉄など
のトンネルを掘削するためのシールド掘進機（以下、こ
れらの掘進機を総称して「トンネル掘削機」と言う）に
関し、特にトンネル形状により近い形状のトンネルを掘
削することの可能なトンネル掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】道路トンネルなどでは、トンネルの仕上
がり断面が、ほぼ矩形状、馬蹄形状、長方形、拡径した
楕円形状の断面であり、従来のトンネルの掘削機では、
トンネル掘削機の掘進方向前端部に配設され、トンネル
掘削機の長手方向の回転軸の周りを回転して掘削をする
円盤状のカッタヘッドでトンネル掘削を行うために、そ
の掘削断面が円形となってしまうために、トンネルの仕
上がり断面よりも大きな断面となるようにトンネル掘削
を行い、余分な掘削断面をつぶすこととなる。従って、
特にトンネルの断面が大きくなるほど、トンネル掘削の
コストが高くなって不経済であり、このため昨今では、
実用のトンネル仕上がり断面により近い掘削が可能なト
ンネル掘削機の開発が望まれている。
がり断面が、ほぼ矩形状、馬蹄形状、長方形、拡径した
楕円形状の断面であり、従来のトンネルの掘削機では、
トンネル掘削機の掘進方向前端部に配設され、トンネル
掘削機の長手方向の回転軸の周りを回転して掘削をする
円盤状のカッタヘッドでトンネル掘削を行うために、そ
の掘削断面が円形となってしまうために、トンネルの仕
上がり断面よりも大きな断面となるようにトンネル掘削
を行い、余分な掘削断面をつぶすこととなる。従って、
特にトンネルの断面が大きくなるほど、トンネル掘削の
コストが高くなって不経済であり、このため昨今では、
実用のトンネル仕上がり断面により近い掘削が可能なト
ンネル掘削機の開発が望まれている。
【０００３】ところで、このような実用のトンネル仕上
がり断面により近い掘削が可能なトンネル掘削機として
は、特開昭６２−２２５６９４号公報において、高速道
路などの複数車線のトンネルなどの拡径した楕円形状の
断面、長方形の断面を掘削するためのトンネル掘削機が
提案されている。このトンネル掘削機は、図８に示した
ように、トンネル掘削機の掘進方向前端部に複数個の大
径の主カッタヘッド101、 102、 103 を軸方向に位相差を
設けるとともに、相隣接するカッタヘッドの切削域104
が相互に重なるように配設されており、これらのカッタ
の間に形成された非切削領域106 に小径の補助カッタヘ
ッド108 を配設した構造である。
がり断面により近い掘削が可能なトンネル掘削機として
は、特開昭６２−２２５６９４号公報において、高速道
路などの複数車線のトンネルなどの拡径した楕円形状の
断面、長方形の断面を掘削するためのトンネル掘削機が
提案されている。このトンネル掘削機は、図８に示した
ように、トンネル掘削機の掘進方向前端部に複数個の大
径の主カッタヘッド101、 102、 103 を軸方向に位相差を
設けるとともに、相隣接するカッタヘッドの切削域104
が相互に重なるように配設されており、これらのカッタ
の間に形成された非切削領域106 に小径の補助カッタヘ
ッド108 を配設した構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のトンネル掘削機では、重合する大径の主カッタヘッ
ド101、 102、 103 の非切削領域106 を掘削する小径の補
助カッタヘッド108 の回転軸が、主カッタヘッドの回転
軸と平行であるために、掘削機全体の掘削断面が凹凸形
状となり、特に、隅角部では、小径の補助カッタヘッド
108 の形状に等しい丸みを帯びた掘削隅角部となり、拡
径した楕円形状の断面、長方形などの実用に近いトンネ
ル掘削断面を得ることが困難である。
来のトンネル掘削機では、重合する大径の主カッタヘッ
ド101、 102、 103 の非切削領域106 を掘削する小径の補
助カッタヘッド108 の回転軸が、主カッタヘッドの回転
軸と平行であるために、掘削機全体の掘削断面が凹凸形
状となり、特に、隅角部では、小径の補助カッタヘッド
108 の形状に等しい丸みを帯びた掘削隅角部となり、拡
径した楕円形状の断面、長方形などの実用に近いトンネ
ル掘削断面を得ることが困難である。
【０００５】また、この場合、掘削機全体の掘削断面が
凹凸形状であり、トンネルの仕上がり断面に対して、主
カッタヘッド101、 102、 103 と補助カッタヘッド108 で
も掘削できない未掘削領域を、トンネル掘削機の推進時
に、機械外形部（フードプレート部）で強制的に掘削す
る必要があり、掘削する地山が強固である場合には、掘
進抵抗が増加して好ましくなかった。なお、これを防止
するためには、さらに複数個の補助カッタヘッドを未掘
削領域を掘削するために配設することが必要であるが、
この場合には駆動機構が非常に複雑な構造になるという
問題があった。
凹凸形状であり、トンネルの仕上がり断面に対して、主
カッタヘッド101、 102、 103 と補助カッタヘッド108 で
も掘削できない未掘削領域を、トンネル掘削機の推進時
に、機械外形部（フードプレート部）で強制的に掘削す
る必要があり、掘削する地山が強固である場合には、掘
進抵抗が増加して好ましくなかった。なお、これを防止
するためには、さらに複数個の補助カッタヘッドを未掘
削領域を掘削するために配設することが必要であるが、
この場合には駆動機構が非常に複雑な構造になるという
問題があった。
【０００６】本発明は、このような現状に鑑み、矩形
状、馬蹄形状、長方形、拡径した楕円形状の断面など、
実用のトンネル仕上がり断面により近い任意の形状に対
応した掘削が可能なトンネル掘削機を提供することを目
的とする。
状、馬蹄形状、長方形、拡径した楕円形状の断面など、
実用のトンネル仕上がり断面により近い任意の形状に対
応した掘削が可能なトンネル掘削機を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るトンネル掘
削機は、このような従来技術における課題及び目的を達
成するために発明されたものであって、下記の（１）〜
（４）をその要旨とするものである。
削機は、このような従来技術における課題及び目的を達
成するために発明されたものであって、下記の（１）〜
（４）をその要旨とするものである。
【０００８】（１）トンネル掘削機の掘進方向前端部に
配設してトンネル掘削機の長手方向の回転軸の周りで回
転して土砂を掘削する主カッタヘッドと、該主カッタヘ
ッドの後方で主カッタヘッド外周よりも外方向へ突出
し、主カッタヘッドで掘削した後のトンネル仕上げ断面
形状に対応する掘削投影断面を有する少なくとも一つの
補助カッタヘッドを設け、 該補助カッタヘッドの駆動軸
を主カッタヘッドの駆動軸に対して垂直方向に設け、該
主カッタヘッドの駆動軸と補助カッタヘッドの駆動軸と
の間に歯車を設けて主カッタヘッド駆動軸で補助カッタ
ヘッド駆動軸を駆動したことを特徴とするトンネル掘削
機。
配設してトンネル掘削機の長手方向の回転軸の周りで回
転して土砂を掘削する主カッタヘッドと、該主カッタヘ
ッドの後方で主カッタヘッド外周よりも外方向へ突出
し、主カッタヘッドで掘削した後のトンネル仕上げ断面
形状に対応する掘削投影断面を有する少なくとも一つの
補助カッタヘッドを設け、 該補助カッタヘッドの駆動軸
を主カッタヘッドの駆動軸に対して垂直方向に設け、該
主カッタヘッドの駆動軸と補助カッタヘッドの駆動軸と
の間に歯車を設けて主カッタヘッド駆動軸で補助カッタ
ヘッド駆動軸を駆動したことを特徴とするトンネル掘削
機。
【０００９】（２）前記補助カッターヘッドを主カッタ
ーヘッドの下端両側部に対峙して設け、該補助カッター
ヘッドの掘削投影断面を、主カッタヘッドの投影断面と
で馬蹄形状のトンネル仕上げ断面形状を呈する円錐形状
にしたことを特徴とする前述の（１）に記載のトンネル
掘削機。
ーヘッドの下端両側部に対峙して設け、該補助カッター
ヘッドの掘削投影断面を、主カッタヘッドの投影断面と
で馬蹄形状のトンネル仕上げ断面形状を呈する円錐形状
にしたことを特徴とする前述の（１）に記載のトンネル
掘削機。
【００１０】（３）前記補助カッターヘッドを主カッタ
ーヘッドの上下端両側部に対峙して設け、該補助カッタ
ーヘッドの掘削投影断面を、主カッタヘッドの投影断面
とで矩形状のトンネル仕上げ断面形状を呈する円錐形状
にしたことを特徴とする前述の（１）に記載のトンネル
掘削機。
ーヘッドの上下端両側部に対峙して設け、該補助カッタ
ーヘッドの掘削投影断面を、主カッタヘッドの投影断面
とで矩形状のトンネル仕上げ断面形状を呈する円錐形状
にしたことを特徴とする前述の（１）に記載のトンネル
掘削機。
【００１１】（４）前述の（１）から（３）のいずれか
に記載のトンネル掘削機を、単一のトンネル掘削機ユニ
ットとして構成し、複数個のトンネル掘削機ユニットを
縦横方向に連結して全体として一つのトンネル掘削機を
構成したことを特徴とするトンネル掘削機。
に記載のトンネル掘削機を、単一のトンネル掘削機ユニ
ットとして構成し、複数個のトンネル掘削機ユニットを
縦横方向に連結して全体として一つのトンネル掘削機を
構成したことを特徴とするトンネル掘削機。
【００１２】
【作用】上記の構成よりなるトンネル掘削機では、ま
ず、掘削機の前端部に配設された主カッタヘッドで円形
のトンネルが掘削されるとともに、その後方に配置さ
れ、主カッタヘッドの回転方向と垂直な方向に回転す
る、トンネル仕上げ断面形状に対応する掘削投影断面
（すなわち、掘削軌跡）を有する補助カッタヘッドによ
って、未掘削領域が正確に掘削され、任意の仕上げ断面
に対応したトンネルを正確に掘削される。
ず、掘削機の前端部に配設された主カッタヘッドで円形
のトンネルが掘削されるとともに、その後方に配置さ
れ、主カッタヘッドの回転方向と垂直な方向に回転す
る、トンネル仕上げ断面形状に対応する掘削投影断面
（すなわち、掘削軌跡）を有する補助カッタヘッドによ
って、未掘削領域が正確に掘削され、任意の仕上げ断面
に対応したトンネルを正確に掘削される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいてより
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明のトンネル掘削機の第１の
実施例の部分縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ方向から
見た端面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線についての断面図
である。
実施例の部分縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ方向から
見た端面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線についての断面図
である。
【００１５】図１に示したように、10は全体で本発明の
トンネル掘削機を示しており、トンネル掘削機10は、基
本的には、掘削断面形状とほぼ等しい形状の掘削機本体
部20と、その掘進方向前方に設けられた掘削部30とから
構成されている。
トンネル掘削機を示しており、トンネル掘削機10は、基
本的には、掘削断面形状とほぼ等しい形状の掘削機本体
部20と、その掘進方向前方に設けられた掘削部30とから
構成されている。
【００１６】そして、掘削機本体部20には、掘削断面形
状とほぼ等しい形状のシールド枠22と、シールド枠内部
に配設された推進ジャッキ24と、セグメント取り付け装
置であるエレクタ26が備えられている。推進ジャッキ24
は、そのシリンダを油圧などで伸張させてトンネル掘削
機10を掘進方向に押し進めるものであって、ある程度掘
削してトンネル掘削機10が前進した際に、シリンダを復
帰させて、既に掘削した地山の掘削表面に敷設したセグ
メント21との間に間隙を設けて、その間隙に次のセグメ
ント21' を把持した回転可能なエレクタ26を介してセグ
メントを敷設して、再びこのセグメントにシリンダを伸
張させてトンネル掘削機10を掘進方向に押し進めるもの
である。
状とほぼ等しい形状のシールド枠22と、シールド枠内部
に配設された推進ジャッキ24と、セグメント取り付け装
置であるエレクタ26が備えられている。推進ジャッキ24
は、そのシリンダを油圧などで伸張させてトンネル掘削
機10を掘進方向に押し進めるものであって、ある程度掘
削してトンネル掘削機10が前進した際に、シリンダを復
帰させて、既に掘削した地山の掘削表面に敷設したセグ
メント21との間に間隙を設けて、その間隙に次のセグメ
ント21' を把持した回転可能なエレクタ26を介してセグ
メントを敷設して、再びこのセグメントにシリンダを伸
張させてトンネル掘削機10を掘進方向に押し進めるもの
である。
【００１７】また、掘削機本体部20には、電動機などか
ら構成される駆動モータ28が設けられており、駆動モー
タ28のピニオン29と噛合するギア40を介して、トンネル
掘削機10の長手方向に配置された駆動軸42を回転駆動す
るようになっている。この駆動軸42の回転は、掘削部30
の円筒形状のシールド枠32に設けられた２ヶ所の軸受3
4, 36で支承されており、駆動軸42の先端部に設けられ
たピニオン44と噛合する回転速度を調整するためのギア
を兼用した旋回ベアリングからなる軸受46に伝達され
て、この軸受46に固定された主カッタヘッド50を回転駆
動するようになっている。主カッタヘッド50の基端部52
と、シールド枠32の間にはシール部材47、 48が設けられ
ており、例えば、泥水などの外部雰囲気から、掘削機内
部の軸受、歯車などの動力伝達部材を保護するようにな
っている。
ら構成される駆動モータ28が設けられており、駆動モー
タ28のピニオン29と噛合するギア40を介して、トンネル
掘削機10の長手方向に配置された駆動軸42を回転駆動す
るようになっている。この駆動軸42の回転は、掘削部30
の円筒形状のシールド枠32に設けられた２ヶ所の軸受3
4, 36で支承されており、駆動軸42の先端部に設けられ
たピニオン44と噛合する回転速度を調整するためのギア
を兼用した旋回ベアリングからなる軸受46に伝達され
て、この軸受46に固定された主カッタヘッド50を回転駆
動するようになっている。主カッタヘッド50の基端部52
と、シールド枠32の間にはシール部材47、 48が設けられ
ており、例えば、泥水などの外部雰囲気から、掘削機内
部の軸受、歯車などの動力伝達部材を保護するようにな
っている。
【００１８】なお、主カッタヘッド50は、円盤形状であ
って、複数のバイトビット54が（又は硬岩層に対しては
ローラビット）設けられた合計４本のカッタヘッド部56
と、カッタヘッド部56の間のヘッド本体部57とから構成
されるものであり、カッタヘッド部56とヘッド本体部57
との間の間隙58より掘削した土砂を後方に送るようにな
っている。
って、複数のバイトビット54が（又は硬岩層に対しては
ローラビット）設けられた合計４本のカッタヘッド部56
と、カッタヘッド部56の間のヘッド本体部57とから構成
されるものであり、カッタヘッド部56とヘッド本体部57
との間の間隙58より掘削した土砂を後方に送るようにな
っている。
【００１９】一方、図２及び図３に示したように、この
実施例では、主カッタヘッド50の後方で、かつ主カッタ
ヘッド50の上下端両側部（すなわち４カ所の隅角部）に
は、合計４個の円錐形状の補助カッタヘッド70が対峙し
て設けられており、その駆動軸62はそれぞれ、主カッタ
ヘッド50の駆動軸と垂直な方向に設けられている。すな
わち、シールド枠32に設けられた補助カッタヘッド支持
枠部材64の内部に設けられた軸受66、 68を介して、駆動
軸62がそれぞれ回転可能なように支承されるとともに、
駆動軸62の基端部63に設けられた傘歯車65に、前述した
主カッタヘッドを回転駆動するための駆動軸42の中間に
設けられた傘歯車49と噛合するように構成されており、
駆動モータ28の回転が補助カッタヘッド70に伝達され
て、補助カッタヘッド70が回転駆動されるようになって
いる。
実施例では、主カッタヘッド50の後方で、かつ主カッタ
ヘッド50の上下端両側部（すなわち４カ所の隅角部）に
は、合計４個の円錐形状の補助カッタヘッド70が対峙し
て設けられており、その駆動軸62はそれぞれ、主カッタ
ヘッド50の駆動軸と垂直な方向に設けられている。すな
わち、シールド枠32に設けられた補助カッタヘッド支持
枠部材64の内部に設けられた軸受66、 68を介して、駆動
軸62がそれぞれ回転可能なように支承されるとともに、
駆動軸62の基端部63に設けられた傘歯車65に、前述した
主カッタヘッドを回転駆動するための駆動軸42の中間に
設けられた傘歯車49と噛合するように構成されており、
駆動モータ28の回転が補助カッタヘッド70に伝達され
て、補助カッタヘッド70が回転駆動されるようになって
いる。
【００２０】なお、補助カッタヘッド70も、主カッタヘ
ッド50と同様に、複数のバイトビット74が（又は硬岩層
に対してはローラビット）設けられた合計４本のカッタ
ヘッド部76と、カッタヘッド部76の間のヘッド本体部77
とから構成されるものであり、カッタヘッド部76とヘッ
ド本体部77との間の間隙78より掘削した土砂を後方に送
るようになっている。
ッド50と同様に、複数のバイトビット74が（又は硬岩層
に対してはローラビット）設けられた合計４本のカッタ
ヘッド部76と、カッタヘッド部76の間のヘッド本体部77
とから構成されるものであり、カッタヘッド部76とヘッ
ド本体部77との間の間隙78より掘削した土砂を後方に送
るようになっている。
【００２１】この場合、補助カッタヘッド70の掘削投影
断面が、図４の掘削投影断面図に示したように、主カッ
タヘッド50の投影断面ととも正確な矩形を呈するように
してあるので、本トンネル掘削機10で掘削したトンネル
の断面は、正確な矩形形状となる。すなわち、本トンネ
ル掘削機10では、まず、掘削機10の前端部に配設された
主カッタヘッド50で円形(a) のトンネルが掘削されると
ともに、その後方に配置され、主カッタヘッド50の回転
方向と垂直な方向に回転する、トンネル仕上げ断面形状
に対応する掘削投影断面を有する補助カッタヘッド70に
よって、未掘削領域が(b) が正確に掘削されるのであ
る。
断面が、図４の掘削投影断面図に示したように、主カッ
タヘッド50の投影断面ととも正確な矩形を呈するように
してあるので、本トンネル掘削機10で掘削したトンネル
の断面は、正確な矩形形状となる。すなわち、本トンネ
ル掘削機10では、まず、掘削機10の前端部に配設された
主カッタヘッド50で円形(a) のトンネルが掘削されると
ともに、その後方に配置され、主カッタヘッド50の回転
方向と垂直な方向に回転する、トンネル仕上げ断面形状
に対応する掘削投影断面を有する補助カッタヘッド70に
よって、未掘削領域が(b) が正確に掘削されるのであ
る。
【００２２】なお、掘削で生じた土砂（ズリ）の排出装
置は特に図示していないが、泥水式、泥土圧式、若しく
はベルトコンベア式など、それぞれ地層に適した掘削方
法によるズリ出し方式を適宜採用すれば良い。
置は特に図示していないが、泥水式、泥土圧式、若しく
はベルトコンベア式など、それぞれ地層に適した掘削方
法によるズリ出し方式を適宜採用すれば良い。
【００２３】図５は、本発明のトンネル掘削機の第２の
実施例で掘削した掘削投影断面図を示しており、この実
施例では、第１の実施例とは相違して、主カッタヘッド
50の後方に、かつ主カッタヘッド50の下端両側部（すな
わち下側の２ヶ所の隅角部）に、２個の円錐形状の補助
カッタヘッド70' を対峙して設けた点が相違し、あとの
構成部材は第１の実施例と同様な構成であるので図示を
省略した。このように構成することによって、主カッタ
ヘッド50で円形の掘削断面が得られ、補助カッタヘッド
70' でさらに掘削されて、正確な馬蹄形状のトンネル掘
削断面が得られ、発電所の導水路トンネルなどに適用可
能である。
実施例で掘削した掘削投影断面図を示しており、この実
施例では、第１の実施例とは相違して、主カッタヘッド
50の後方に、かつ主カッタヘッド50の下端両側部（すな
わち下側の２ヶ所の隅角部）に、２個の円錐形状の補助
カッタヘッド70' を対峙して設けた点が相違し、あとの
構成部材は第１の実施例と同様な構成であるので図示を
省略した。このように構成することによって、主カッタ
ヘッド50で円形の掘削断面が得られ、補助カッタヘッド
70' でさらに掘削されて、正確な馬蹄形状のトンネル掘
削断面が得られ、発電所の導水路トンネルなどに適用可
能である。
【００２４】図６は、本発明のトンネル掘削機の第３の
実施例で掘削した掘削投影断面図を示しており、この実
施例では、第１の実施例とは相違して、主カッタヘッド
50の後方に、かつ主カッタヘッド50の中央部分の両側部
（すなわち左右の２ヶ所）に、２個の部分楕円形状の補
助カッタヘッド70" を対峙して設けた点が相違し主カッ
タヘッドの掘削断面と補助カッターヘッドの掘削断面と
で楕円形状のトンネル掘削断面となるように、前記２個
の補助カッタヘッド70" の掘削投影断面が形成されてお
り、掘削後には正確な楕円形状のトンネル掘削断面が得
られるようになっている。
実施例で掘削した掘削投影断面図を示しており、この実
施例では、第１の実施例とは相違して、主カッタヘッド
50の後方に、かつ主カッタヘッド50の中央部分の両側部
（すなわち左右の２ヶ所）に、２個の部分楕円形状の補
助カッタヘッド70" を対峙して設けた点が相違し主カッ
タヘッドの掘削断面と補助カッターヘッドの掘削断面と
で楕円形状のトンネル掘削断面となるように、前記２個
の補助カッタヘッド70" の掘削投影断面が形成されてお
り、掘削後には正確な楕円形状のトンネル掘削断面が得
られるようになっている。
【００２５】図７は、本発明のトンネル掘削機の第４の
実施例で掘削した掘削投影断面図を示しており、この実
施例では、前述したようなトンネル掘削機を、単一のト
ンネル掘削機ユニット80として、複数個（本実施例の場
合には３個）のトンネル掘削機ユニットを縦横方向に連
結して全体として一つのトンネル掘削機を構成して任意
の形状のトンネルを掘削するように構成したものであ
る。この場合、トンネル掘削機ユニット80を連結する際
に、隣接するトンネル掘削機ユニット間の前後位置を、
図１の二点鎖線で示したように一定間隔（Ｌ）後方へと
ずらして（ジクザグ状にずらすこともできる）配設する
ことにより、隣接するトンネル掘削機ユニット80のカッ
タヘッドが相互に干渉しないように構成するようにした
ものである。なお、この場合、隣接するトンネル掘削機
ユニット80のカッタヘッドが相互に干渉しないように構
成する方法としては、例えば、カッタヘッドがスポーク
状であれば相互に重合したとしても、隣接するトンネル
掘削機ユニット間のカッタヘッドを同期運転するように
構成することにより、隣接するトンネル掘削機ユニット
のカッタヘッドが相互に干渉しないように構成すること
が可能である。
実施例で掘削した掘削投影断面図を示しており、この実
施例では、前述したようなトンネル掘削機を、単一のト
ンネル掘削機ユニット80として、複数個（本実施例の場
合には３個）のトンネル掘削機ユニットを縦横方向に連
結して全体として一つのトンネル掘削機を構成して任意
の形状のトンネルを掘削するように構成したものであ
る。この場合、トンネル掘削機ユニット80を連結する際
に、隣接するトンネル掘削機ユニット間の前後位置を、
図１の二点鎖線で示したように一定間隔（Ｌ）後方へと
ずらして（ジクザグ状にずらすこともできる）配設する
ことにより、隣接するトンネル掘削機ユニット80のカッ
タヘッドが相互に干渉しないように構成するようにした
ものである。なお、この場合、隣接するトンネル掘削機
ユニット80のカッタヘッドが相互に干渉しないように構
成する方法としては、例えば、カッタヘッドがスポーク
状であれば相互に重合したとしても、隣接するトンネル
掘削機ユニット間のカッタヘッドを同期運転するように
構成することにより、隣接するトンネル掘削機ユニット
のカッタヘッドが相互に干渉しないように構成すること
が可能である。
【００２６】なお、本発明のトンネル掘削機では、上述
の実施例に何等限定されるべきものではなく、掘進方向
に対して、補助カッタヘッドの掘削投影断面を変更す
る、すなわち、補助カッタヘッドの形状、数、位置を変
更することにより、主カッタヘッドの掘削との組み合わ
せで、任意の形状のトンネル断面に対応することが可能
であり、本願の発明の技術的範囲内に含まれるべきもの
である。
の実施例に何等限定されるべきものではなく、掘進方向
に対して、補助カッタヘッドの掘削投影断面を変更す
る、すなわち、補助カッタヘッドの形状、数、位置を変
更することにより、主カッタヘッドの掘削との組み合わ
せで、任意の形状のトンネル断面に対応することが可能
であり、本願の発明の技術的範囲内に含まれるべきもの
である。
【００２７】
【発明の効果】本発明に係るトンネル掘削機によれば、
掘削機の前端部に配設された大径の主カッタヘッドで円
形のトンネルが掘削されるとともに、その後方に配置さ
れ、主カッタヘッドの回転方向と垂直な方向に回転し、
かつトンネル仕上げ断面形状に対応する掘削投影断面
（掘削軌跡）を有する小径の補助カッタヘッドによって
掘削残部を掘削するので、下記のような幾多の優れた作
用効果を奏する極めて優れた発明である。
掘削機の前端部に配設された大径の主カッタヘッドで円
形のトンネルが掘削されるとともに、その後方に配置さ
れ、主カッタヘッドの回転方向と垂直な方向に回転し、
かつトンネル仕上げ断面形状に対応する掘削投影断面
（掘削軌跡）を有する小径の補助カッタヘッドによって
掘削残部を掘削するので、下記のような幾多の優れた作
用効果を奏する極めて優れた発明である。
【００２８】（１）未掘削領域が正確に掘削され、矩形
状、馬蹄形状、長方形、拡径した楕円形状の断面など、
実用のトンネル仕上がり断面により近い任意の仕上げ断
面に対応したトンネルを正確に掘削することができる。
状、馬蹄形状、長方形、拡径した楕円形状の断面など、
実用のトンネル仕上がり断面により近い任意の仕上げ断
面に対応したトンネルを正確に掘削することができる。
【００２９】（２）また、掘削地山が硬質の場合であっ
ても、地山と機械本体の隙間を必要最小限に抑えること
ができ、余堀りが少なく、掘削機の掘進方向の推進に対
しても、未掘削地盤からの抵抗が少なくできる。
ても、地山と機械本体の隙間を必要最小限に抑えること
ができ、余堀りが少なく、掘削機の掘進方向の推進に対
しても、未掘削地盤からの抵抗が少なくできる。
【００３０】（３）カッタヘッド相互が干渉しない範囲
又は同期運転することにより、主カッタヘッドと補助カ
ッタヘッドの組み合わせてなる本発明のトンネル掘削機
を単一のトンネル掘削機ユニットとして構成し、複数個
縦横方向に連結して全体として一つのトンネル掘削機を
構成したものでは、高速道路などの複数車線のトンネル
などの拡径した楕円形状の断面、長方形の断面など、よ
り実用的なトンネル断面に近いトンネルを一度に掘削す
ることが可能である。
又は同期運転することにより、主カッタヘッドと補助カ
ッタヘッドの組み合わせてなる本発明のトンネル掘削機
を単一のトンネル掘削機ユニットとして構成し、複数個
縦横方向に連結して全体として一つのトンネル掘削機を
構成したものでは、高速道路などの複数車線のトンネル
などの拡径した楕円形状の断面、長方形の断面など、よ
り実用的なトンネル断面に近いトンネルを一度に掘削す
ることが可能である。
【００３１】（４）主カッタヘッドの後方に、かつ主カ
ッタヘッドの下端両側部（すなわち下側の２ヶ所の隅角
部）に、２個の円錐形状の補助カッタヘッドを対峙して
設けた構成のものでは、主カッタヘッド50で円形の掘削
断面が得られ、補助カッタヘッドでさらに掘削されて、
正確な馬蹄形状のトンネル掘削断面が得られ、発電所の
導水路トンネルなどに適用可能である。
ッタヘッドの下端両側部（すなわち下側の２ヶ所の隅角
部）に、２個の円錐形状の補助カッタヘッドを対峙して
設けた構成のものでは、主カッタヘッド50で円形の掘削
断面が得られ、補助カッタヘッドでさらに掘削されて、
正確な馬蹄形状のトンネル掘削断面が得られ、発電所の
導水路トンネルなどに適用可能である。
【００３２】（５）掘進方向に対して、補助カッタヘッ
ドの掘削投影断面を変更する、すなわち、補助カッタヘ
ッドの形状、数、位置を変更することにより、主カッタ
ヘッドの掘削との組み合わせで、任意の形状のトンネル
断面に対応することが可能であり、極めて汎用の広いト
ンネル掘削機が得られる。
ドの掘削投影断面を変更する、すなわち、補助カッタヘ
ッドの形状、数、位置を変更することにより、主カッタ
ヘッドの掘削との組み合わせで、任意の形状のトンネル
断面に対応することが可能であり、極めて汎用の広いト
ンネル掘削機が得られる。
【図１】 図１は、本発明のトンネル掘削機の第１の実
施例の部分縦断面図である。
施例の部分縦断面図である。
【図２】 図２は、図１のＡ−Ａ方向から見た端面図で
ある。
ある。
【図３】 図３は、図１のＢ−Ｂ線についての断面図で
ある。
ある。
【図４】 図４は、本発明のトンネル掘削機の掘削投影
断面図である。
断面図である。
【図５】 図５は、本発明のトンネル掘削機の第２の実
施例で掘削した掘削投影断面図である。
施例で掘削した掘削投影断面図である。
【図６】 図６は、本発明のトンネル掘削機の第３の実
施例で掘削した掘削投影断面図である。
施例で掘削した掘削投影断面図である。
【図７】 図７は、本発明のトンネル掘削機の第４の実
施例で掘削した掘削投影断面図である。
施例で掘削した掘削投影断面図である。
【図８】 従来のトンネル掘削機の正面図である。
１０…トンネル掘削機 ２０…掘削機本体部 ３０…掘削部 ２１…セグメント ２２…シールド枠 ２４…推進ジャッキ ２６…エレクタ ２８…駆動モータ ２９…ピニオン ３０…掘削部 ３２…シールド枠 ３４，３６，４６…軸受 ４０…ギア ４２…駆動軸 ４７，４８…シール部材 ４９…傘歯車 ５０…主カッタヘッド ５２…基端部 ５４…バイトビット ５６…カッタヘッド部 ５７…ヘッド本体部 ６２…駆動軸 ６４…補助カッタヘッド支持枠部材 ６５…傘歯車 ６６，６８…軸受 ７０…補助カッタヘッド ７４…バイトビット ７６…カッタヘッド部 ７７…ヘッド本体部 ８０…トンネル掘削機ユニット １０１，１０２，１０３…主カッタヘッド １０４…切削域 １０６…非切削領域 １０８…補助カッタヘッド
Claims (4)
- 【請求項１】 トンネル掘削機の掘進方向前端部に配設
してトンネル掘削機の長手方向の回転軸の周りで回転し
て土砂を掘削する主カッタヘッドと、該 主カッタヘッドの後方で主カッタヘッド外周よりも外
方向へ突出し、主カッタヘッドで掘削した後のトンネル
仕上げ断面形状に対応する掘削投影断面を有する少なく
とも一つの補助カッタヘッドを設け、 該補助カッタヘッドの駆動軸を主カッタヘッドの駆動軸
に対して垂直方向に設け、該主カッタヘッドの駆動軸と
補助カッタヘッドの駆動軸との間に歯車を設けて主カッ
タヘッド駆動軸で補助カッタヘッド駆動軸を駆動した こ
とを特徴とするトンネル掘削機。 - 【請求項２】 前記補助カッターヘッドを主カッターヘ
ッドの下端両側部に対峙して設け、該補助カッターヘッ
ドの掘削投影断面を、主カッタヘッドの投影断面とで馬
蹄形状のトンネル仕上げ断面形状を呈する円錐形状にし
たことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。 - 【請求項３】 前記補助カッターヘッドを主カッターヘ
ッドの上下端両側部に対峙して設け、該補助カッターヘ
ッドの掘削投影断面を、主カッタヘッドの投影断面とで
矩形状のトンネル仕上げ断面形状を呈する円錐形状にし
たことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
トンネル掘削機を、単一のトンネル掘削機ユニットとし
て構成し、複数個のトンネル掘削機ユニットを縦横方向
に連結して全体として一つのトンネル掘削機を構成した
ことを特徴とするトンネル掘削機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7109564A JP2716677B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | トンネル掘削機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7109564A JP2716677B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | トンネル掘削機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08303186A JPH08303186A (ja) | 1996-11-19 |
| JP2716677B2 true JP2716677B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=14513448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7109564A Expired - Fee Related JP2716677B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | トンネル掘削機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2716677B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007126882A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Okumura Corp | シールド掘進機 |
| CN113898356A (zh) * | 2021-09-15 | 2022-01-07 | 山东优拓工程装备有限公司 | 一种矩形断面隧道挖掘设备用刀盘体系 |
| CN114738550B (zh) * | 2022-02-23 | 2024-06-25 | 北京有新环保科技有限公司 | 一种可在管道内拆解的顶管机 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0525999A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | Taisei Corp | シールドマシン |
| JPH0514295U (ja) * | 1991-08-07 | 1993-02-23 | 西松建設株式会社 | 矩形断面シールド掘進機 |
| JP3334926B2 (ja) * | 1993-02-03 | 2002-10-15 | 日立建機株式会社 | 多連シールド掘進機 |
| JP2730842B2 (ja) * | 1993-03-19 | 1998-03-25 | 鹿島建設株式会社 | トンネル分岐合流部の構築方法、覆工構造及びその装置 |
-
1995
- 1995-05-08 JP JP7109564A patent/JP2716677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08303186A (ja) | 1996-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |