JP2750366B2 - シールド掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、下水道用トンネル、鉄道用トンネル等を掘
削するシールド工法に用いるシールド掘削機に係り、特
に、断面が非円形でありかつ方向が変化するトンネルを
掘削するのに好適なシールド掘削機に関する。

「従来の技術」 第８図および第９図は、従来のシールド掘削機を示す
ものである。このシールド掘削機は、断面が四角形のト
ンネルを掘削する掘削機で、スキンプレートが角筒状に
形成されている。そしてこのスキンプレート１の前部
は、隔壁２によって後部と仕切られている。またこの掘
削機のスキンプレート１の前端には全周に渡って固定刃
３が設けられている。この掘削機の前部の中央には駆動
機構4aによって回転される円形の主カッタ４が設けられ
ており、隅部には駆動機構5aによって駆動される補助カ
ッタ５…が配置されている。また主カッタ４の外周に
は、伸縮カッタ６…が設けられている。

このシールド掘削機によってトンネルを掘削する場
合、主カッタ４と補助カッタ５とで掘削できない部分の
掘削は、伸縮カッタ６…を伸張させて行っていた。

「発明が解決しようとする課題」 一般にトンネルの方向の変化する部分を掘削する際に
は、シールド掘削機の外方を余分に掘削（余掘）する必
要がある。この余掘は、通常主カッタ４に設けられた伸
縮カッタ６を伸張させることによって行なわれるが、断
面が非円形のトンネルを掘削する前記従来のシールド掘
削機では、伸縮カッタ６を伸張しても、第10図中矢印ａ
で示すように、余掘できない部分が生じる問題があっ
た。

この問題をストロークの大きな伸縮カッタ６…を装着
して解決することも考えられるが、そのためには伸縮カ
ッタ６を大型化しなければならず、主カッタ４とのバラ
ンスが悪化する問題が生じる。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、大形の伸
縮カッタ６を用いずに、必要な範囲の余掘を余すことな
く完全に行うことができるシールド掘削機を提供するこ
とを目的とする。

「課題を解決するための手段」 請求項１の発明のシールド掘削機は、前部中央部に主
カッタが設けられるとともに、前部外周部には前記主カ
ッタとは独立に駆動される余掘用のカッタが前後に移動
可能にかつ前方に移動するに従って外方に位置するよう
に設けられたものである。

請求項２の発明のシールド掘削機は、前部中央部に主
カッタが設けられるとともに、前部外周部には高圧水を
斜め前方外方側に向けて噴射することで余掘を行うウォ
ータジェットノズルが設けられたものである。

「作用」 請求項１の発明のシールド掘削機では、余掘用のカッ
タを斜め前方外方側に移動させることによりそのカッタ
を外方に突出せしめてシールド掘削機の外方を余掘す
る。

請求項２の発明のシールド掘削機では、ウォータジェ
ットノズルにより斜め前方外方側に高圧水を噴射するこ
とでシールド掘削機の外方を余掘する。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明のシールド掘削機を詳し
く説明する。なお前記従来例と同一構成部分には、同一
符号を付して説明を簡略化する。

（実施例１） 第１図は、本発明のシールド掘削機の一実施例を示す
ものである。このシールド掘削機は、断面四角形のトン
ネルを掘削するもので、その前部外周部には、第１外周
カッタユニット10…と第２外周カッタユニット20…とが
装着されている。

第１外周カッタユニット10は、掘削機の前部の四隅に
配置されている。この第１外周カッタユニット10は、第
２図に示すように、略円錐状のローラ型カッタ11とこの
カッタ11が先端に取り付けられた回転シャフト12とこの
回転シャフト12を回転させる駆動モータ13とカッタ11を
支持するスライドガイド14とこのスライドガイド14を隔
壁２に対して前後に摺動させるスライドジャッキ15とに
よって構成されている。スライドガイド14は、隔壁２の
外周近傍に斜めに穿設された摺動孔16に摺動自在に嵌め
合わされている。この摺動孔16は、前方に向かって漸次
外方に傾斜するように穿設されており、スライドガイド
14を前方に移動させたときカッタ11がより外方に位置す
るようになされている。このスライドガイド14の後端部
と隔壁２との間には前記スライドジャッキ15が取り付け
られており、このジャッキ15により、第２図中矢印ｂで
示すようにスライドガイド14が斜め外方に繰り出される
ようになっている。このスライドガイド14の後端には前
記駆動モータ13が固定されており、内部には前記回転シ
ャフト12が収容されている。

前記第２外周カッタユニット20は、掘削機の前面の四
辺に沿って配置されている。この第２外周カッタ20は、
第３図および第４図に示すように、略円柱状のローラ型
カッタ21とこのカッタ21を支持する支持機構22と、カッ
タ21を駆動する駆動機構23とによって構成されている。
支持機構22は、スライドガイド24とスライドジャッキ25
とによって概略構成されている。スライドガイド24は、
カッタ21の両端部を保持するアーム部24a、24aとこれら
アーム部24a,24aの後端部を連結する補強部24bとによっ
て構成されている。アーム部24a,24aは、それぞれ隔壁
２の外周近傍に斜めに穿設された摺動孔26,26に摺動自
在に挿入されている。この摺動孔26は、前面側に向かっ
て漸次外方に傾斜するように設けられており、支持機構
22を前方に移動させたときカッタ21がより外方に位置す
るようになされている。このスライドガイド24の補強部
24bと隔壁２との間には前記スライドジャッキ25が設け
られており、このスライドジャッキ25によってスライド
ガイド24が第３図中矢印ｃで示すように、斜めに摺動さ
れるようになっている。前記駆動機構23は、駆動モータ
27とこのモータ27の駆動力をカッタ21に伝達する伝達機
構28とによって概略構成されている。伝達機構28には、
歯車を利用した機構が用いられている。この伝達機構28
は前記スライドガイド24内に収められており、スライド
ガイド24の補強部24b内に配置されたギヤ連動シャフト2
8aによってカッタ21の両端に駆動力が伝達されるように
なっている。

このシールド掘削機によるトンネルの掘削は、カッタ
ユニット10…,20…のカッタ11…,21…と主カッタ４とを
用いて行なわれる。掘削方向が直線の場合は、カッタユ
ニット10…,20…を後退させた状態で掘削を行う。

そして掘削方向を変えるために余掘を行う必要がある
場合は、前部外周に設けられたカッタユニット10…,20
…のうち余掘を行う箇所にあるユニットのスライドジャ
ッキ15…,25…を収縮させる。するとそれらのカッタユ
ニット10…,20…が前方へ伸張し、カッタ11…,21…の部
分が掘削機の側部外方に突出するので掘削機の外方を余
掘することができる。

以上説明たようにこのシールド掘削機は、スライドガ
イド14…,24…によって前後に移動可能にかつ前方に移
動するに従って外方に位置するように支持されたカッタ
11…,21…が、その前部外周部に沿って設けられたもの
で、カッター11…,21…を前方に移動させてカッタ11…,
21…をシールド掘削機の外方に突出させることにより掘
削機の側部外方を余掘することができる。従ってこのシ
ールド掘削機は、主カッタ４に大型の伸縮カッタを設け
なくても、必要な範囲の余掘を余すことなく完全に行う
ことができるものとなる。

（実施例２） 第６図は、本発明のシールド掘削機の他の実施例を示
すものである。

このシールド掘削機は、スキンプレート１の前端外周
に固定刃30が設けられると共に、中央部にカッタードラ
ム31が設けられたものである。固定刃30の外側面側には
高圧水を斜め前方外方に噴射する余掘用ウォータジェッ
トノズル32…が設けられており、前面側の刃先近傍には
高圧水を前方に噴射する掘削用ウォータジェットノズル
33…が設けられている。

カッタードラム31のドラム部31aの前部側には、スリ
ット31b…が形成されている。このドラム部分31aの後端
部の外周側は、スキンプレート１側に設けられたリング
34によって支持されている。またドラム部分31aの後端
部の内周には、隔壁35が嵌め込まれている。この隔壁35
には、送水管36が貫設されている。そしてカッタードラ
ム31の内部は泥水圧室37となされている。

このシールド掘削機では、固定刃30とこの固定刃30に
設けられた掘削用ウォータジェットノズル33…から高速
で噴射される高圧水とカッタードラム31とによって、前
面側の掘削が行なわれる。またこのシールド掘削機の掘
削方向を変えるために余掘が必要な場合は、余掘用ウォ
ータジェットノズル32…から高圧水を斜め前方外方に向
けて噴射させて掘削機の外方を掘削する。ウォータジェ
ットノズル32…,33…によって掘削された土砂は、ノズ
ル32…,33…から噴射された水と共に、カッタードラム3
1のスリット31b…を通じて泥水圧室37に取り込まれた
後、排出される。

この例のシールド掘削機においては、固定刃30に設け
られた余掘用ウォータジェットノズル32から高圧水を噴
射させることにより、削掘機の外方を余掘することでき
るので、大形の伸縮カッタを用いなくても、必要な部分
の余掘を余すことなく行うことができる装置となる。

なお前記実施例１には、前面の辺に沿って円柱状のカ
ッタ21…が設けられたシールド掘削機を例示したが、辺
の部分が曲線であるシールド掘削機の場合は第７図に示
すように辺の曲線に沿う曲面を有するカッタ29を利用す
ると良い。

「発明の効果」 以上説明したように請求項１の発明のシールド掘削機
は、主カッタとは独立に駆動される余掘用のカッタを前
後に移動可能にかつ前方に移動するに従って外方に位置
するように設けたので、カッターを前方に移動させるこ
とによりカッタをシールド掘削機の側面より外方に突出
させて掘削機の外方を余掘することができる。また、請
求項の発明のシールド掘削機は、高圧水を斜め前方外方
側に向けて噴射することで余掘を行うウォータジェット
ノズルを設けたので、そのウォータジェットノズルによ
り掘削機の外方を余掘することができる。従って、本発
明のシールド掘削機は、主カッタに大型の伸縮カッタを
設けなくても、必要な範囲の余掘を余すことなく完全に
行うことができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシールド掘削機の実施例を示す正面
図、第２図は第１図中II−II線に沿う断面図、第３図は
第１図中III−III線に沿う断面図、第４図は第３図中矢
印Ａ方向から見た状態を示す平面図、第５図は同実施例
の作用を説明するための概略図、第６図は本発明のシー
ルド掘削機の他の実施例を示す断面図、第７図は本発明
のシールド掘削機に用いるカッタの他の例を示す正面
図、第８図は従来のシールド掘削機を示す断面図、第９
図は同従来例の正面図、第10図は従来のシールド掘削機
の問題点を説明するための断面図である。 ４……主カッタ、11……カッタ、13……駆動モータ、14
……スライドガイド、15……スライドジャッキ、21……
カッタ、24……スライドガイド、25……スライドジャッ
キ、27……駆動モータ、31……カッタードラム（主カッ
タ）、32……ウォータジェットノズル。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前部中央部に主カッタが設けられるととも
   に、前部外周部には前記主カッタとは独立に駆動される
   余掘用のカッタが前後に移動可能にかつ前方に移動する
   に従って外方に位置するように設けられたことを特徴と
   するシールド掘削機。
2. 【請求項２】前部中央部に主カッタが設けられるととも
   に、前部外周部には高圧水を斜め前方外方側に向けて噴
   射することで余掘を行うウォータジェットノズルが設け
   られたことを特徴とするシールド掘削機。