JP2815780B2 - 矩形シールド掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、断面が正方形の横孔
を掘削するための矩形シールド掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド掘削機としては次のよう
なものがある(特開昭６３−２４７４９７号公報)。この
シールド掘削機は、円筒形状のスキンプレートの前端に
漏斗形状のフードを固定し、上記スキンプレートにフー
ドの後方に位置するように隔壁を固定して、上記フード
の後端と隔壁との間にチャンバーを形成している。この
隔壁の中心には回転軸を回転自在に嵌合し、この回転軸
の先端にカッタヘッドを固定している。このカッタヘッ
ドは回転軸の先端に固定したコーンとこのコーンの先端
に固定したカッタアーム等の掘削部とからなっており、
上記コーンとフードとの間に破砕室を形成している。そ
して、この破砕室には送泥管により泥水を供給し、掘削
部により地盤を掘削し、掘削された礫を破砕室で破砕
し、破砕された礫，土砂等を破砕室からチャンバーに導
き、さらに、チャンバーに連通する排泥管により外部に
排出するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、断面
が正方形の管路のための横孔を掘る際には、その管路の
形状に合わせて断面が正方形の横孔を掘削したいという
要請がある。

【０００４】ところが、上記従来のシールド掘削機は円
筒形のスキンプレートに固定した隔壁の中心、つまり円
筒形のスキンプレートの中心に回転軸を配置し、この回
転軸に固定したカッタヘッドの回転によって掘削を行う
ため、掘削された横孔は必然的に円形になり、断面が正
方形の横孔を掘ることができないという問題がある。

【０００５】そこで、この発明の目的は、断面が正方形
の横孔を掘削することができる矩形シールド掘削機を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の矩形シールド掘削機は、断面略正
方形状のスキンプレートと、上記スキンプレートの内側
に配置され、上記スキンプレートの中心を回転中心とし
て上記スキンプレートに回転自在に支持された回転隔壁
と、上記回転隔壁の上記スキンプレートの中心に対して
偏心した位置に回転自在に支持された回転軸と、上記回
転軸の先端に固定され、略正三角形を構成する掘削部を
有するカッタヘッドと、上記回転隔壁と上記カッタヘッ
ドとの間に配置され、上記スキンプレートの中心を回転
中心として上記スキンプレートに回転自在に支持され、
上記回転軸を上記スキンプレートの中心に対して偏心し
た位置に回転自在に支持するとともに、上記カッタヘッ
ドと前面との間に土圧室を形成し、上記回転隔壁と後面
との間にチャンバーを形成した回転仕切板と、上記土圧
室から上記チャンバーへ被掘削物を通過させる排土口
と、上記回転軸の他端に固定された外歯ギヤと、中心が
上記スキンプレートの中心と一致するように上記スキン
プレートに固定されるとともに、ピッチ円の直径が上記
外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍であり、かつ、上
記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、上記回転軸を公転さ
せる駆動装置と、上記チャンバー内に外部から泥水を送
り込む送泥管と、上記チャンバー内の披掘削物と泥水と
を外部に排出する排泥管とを備えたことを特徴とする矩
形シールド掘削機。

【０００７】また、請求項２の発明の矩形シールド掘削
機は、請求項１の矩形シールド掘削機において、上記土
圧室内に外部から加泥剤を注入する加泥剤注入管を備え
たことを特徴としている。

【０００８】また、請求項３の発明の矩形シールド掘削
機は、請求項１または２の矩形シールド掘削機におい
て、上記回転仕切板の前面と上記カッタヘッドの背面の
うちの少なくとも上記回転仕切板の前面に攪拌羽根を固
定したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記請求項１の矩形シールド掘削機は、上記駆
動装置を駆動すると、スキンプレートの中心に対して偏
心した位置で支持された回転軸はスキンプレートの中心
の回りを公転する。このため、上記回転軸の他端に固定
された外歯ギヤが内歯ギヤに噛合して、公転しながら自
転する。したがって、上記回転軸もスキンプレートの中
心の回りを公転しながら自転する。すなわち、上記回転
軸は、自転する回転隔壁を介してスキンプレートにその
中心に対して偏心して支持された状態で、自転しながら
公転する遊星運動を行うのである。なお、上記回転軸の
遊星運動に伴って、上記回転仕切板は回転隔壁と同一回
転方向に回転する。そして、上記回転軸の先端に固定さ
れたカッタヘッドの略正三角形を構成する掘削部は、地
盤の土砂や礫を掘削する。このとき、上記カッタヘッド
の掘削部は、外歯ギヤのピッチ円の直径と内歯ギヤのピ
ッチ円の直径とが３対４の比であるから、上記回転軸が
遊星運動を行い、この掘削部の軌跡の包絡線は略正方形
となる。したがって、上記スキンプレートの断面が略正
方形状であることと相俟って、略正方形の横孔を掘削で
きる。また、上記カッタヘッドにより掘削された土砂や
礫は、カッタヘッドと回転隔壁との間の土圧室内に溜
り、この土圧室内の溜った土砂や礫は、排土口を通過し
て、チャンバー内に入る。このチャンバー内の土砂や礫
は、送泥管から送り込まれた泥水と攪拌される。そし
て、攪拌された土砂や礫を含む泥水は、排泥管から外部
に排出される。

【００１０】また、上記回転軸は駆動装置により公転
し、これにより、回転軸とともに外歯ギヤは内歯ギヤに
噛合して遊星運動を行うから、この矩形シールド掘削機
は、例えばクランク機構を用いるものに比べて構造を簡
単にでき、機長を短くできる。また、この矩形シールド
掘削機の機長が短くなるから、掘削部の進む角度を従来
より大きな角度に変えることができ、曲線施行がしやす
くなる。

【００１１】また、上記回転仕切板とカッタヘッドとの
間の土圧室内に溜った土砂や礫によって、上記カッタヘ
ッドが面する地盤の切羽表面を押えて、地盤の切羽部分
が崩れないようにできる。

【００１２】上記回転軸が遊星運動しているため、この
箇所でスキンプレート内をカッタヘッド側と駆動装置側
とに仕切ることは、通常困難と考えられている。しか
し、この発明では、上記回転軸は回転隔壁の偏心した位
置に回転自在に支持され、かつ回転隔壁はスキンプレー
トに回転自在に支持されているから、上記回転軸の遊星
運動を許容しつつ、上記スキンプレート内のチャンバー
側と駆動装置側とを密に仕切ることができる。

【００１３】また、請求項２の矩形シールド掘削機によ
れば、上記請求項１の矩形シールド掘削機において、上
記土圧室内に外部から加泥剤を注入する加泥剤注入管を
備えた場合、被掘削物である土砂や礫が溜まった土圧室
内に加泥剤注入管から加泥剤を注入する。そして、上記
土圧室内の土砂や礫は、加泥剤とともに攪拌される。

【００１４】したがって、上記土砂や礫は土圧室内で加
泥剤と攪拌されて塑性流動状態となるから、この塑性流
動状態の土砂や礫がカッタヘッドが面する地盤の切羽表
面をよく押えて、地盤の切羽部分が崩れないようにでき
る。一方、地盤の切羽表面に加泥剤を含む膜を形成し
て、この膜によって地盤の切羽部分が崩れないようにで
きる。

【００１５】また、請求項３の矩形シールド掘削機によ
れば、上記請求項１または２の矩形シールド掘削機にお
いて、上記回転仕切板の前面と上記カッタヘッドの背面
のうちの少なくとも上記回転仕切板の前面に攪拌羽根を
固定した場合、上記回転仕切板の前面に固定された攪拌
羽根は、上記回転隔壁が３回転する間に同一回転方向に
３回転する。

【００１６】したがって、上記土圧室内の土砂や礫を効
率よく攪拌できる。さらに、上記カッタヘッドの背面に
攪拌羽根を固定すると、上記回転仕切板の前面に固定さ
れた攪拌羽根が３回転する間に逆の回転方向に１回転す
るから、上記土圧室内の土砂や礫を特に効率よく攪拌で
きる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の矩形シールド掘削機を一実
施例により詳細に説明する。

【００１８】図１はこの発明の一実施例の矩形シールド
掘削機の断面図を示しており、１は断面が略正方形状の
スキンプレート、２は上記スキンプレート１の内側に固
定された支持板、３はこの支持板２にベアリング１１を
介して、上記スキンプレート１の中心を回転中心として
回転自在に支持された回転隔壁である。上記回転隔壁３
のスキンプレート１の中心に対して偏心した位置に第１
円筒部５を固定し、その内側に回転軸１５を挿通し、図
示しないブッシュを介して回転自在に支持している。上
記回転軸１５の前方の一端には、カッタヘッド２０を固
定している。そして、上記回転隔壁３とカッタヘッド２
０との間のスキンプレート１の内側に固定仕切板１６を
固定し、この固定仕切板１６の内周にスキンプレート１
の中心を回転中心として円板形状の仕切板１７を回転自
在に支持している。この仕切板１７の前面とカッタヘッ
ド２０との間に土圧室４５を形成するとともに、仕切板
１７の後面と回転隔壁３との間にチャンバー４６を形成
している。一方、上記回転軸１５の支持板２側の他端に
は、外歯ギヤ３１を固定している。この外歯ギヤ３１
は、スキンプレート１の内周に固定された内歯ギヤ３２
と歯合し、この外歯ギヤ３１と内歯ギヤ３２とで偏心リ
ングギヤ装置３０を構成している。

【００１９】上記回転隔壁３は、円板部４と、この円板
部４に固定された上記第１円筒部５と、この円板部４の
外周から支持板２側に延びる第２円筒部４ａと、この第
２円筒部４ａから支持板２側に延び、内周が第２円筒部
４ａの内周と同径で、外周が第２円筒部４ａより小径の
第３円筒部４ｂとを備えている。上記第２円筒部４ａと
第３円筒部４ｂとの段部と支持板２との間にベアリング
１１を配置して、このベアリング１１を介して回転隔壁
３を支持板２に回転自在に支持している。上記ベアリン
グ１１によって、回転隔壁３に作用するラジアル荷重と
スラスト荷重の両方を支持することができる。また、上
記回転隔壁３の円板部４の前方に面する壁面には、図４
に示すように、回転隔壁３の回転角度にして略９０度毎
に放射状に配置した三つの第１攪拌羽根７を備え、回転
隔壁３と回転仕切板１７との間のチャンバー４６内にお
いて礫や土砂などを攪拌する働きをする。また、上記第
３円筒部４ｂは支持板２の内周を貫通し、この第３円筒
部４ｂの偏心リングギヤ装置３０側の外周には、図５に
示す外歯ギヤ６を形成している。この外歯ギヤ６と互い
に歯合する駆動ギヤ４１を介して駆動装置としての電動
機４２により、第３円筒部４ｂすなわち回転隔壁３を回
転するようにしている。

【００２０】上記カッタヘッド２０は、図１および図２
に示すように、上記回転軸１５の先端に固定された円筒
部２６と、この円筒部２６に円周方向に等間隔に固定さ
れ、半径方向に延びる３本のカッタアーム２１と、この
カッタアーム２１のほぼ先端部をつなぐ小さな曲率のカ
ッタリング２２とから構成されている。そして、上記カ
ッタアーム２１の背面には、図１に示す第２攪拌羽根２
３を固定している。上記カッタアーム２１の前面には、
一つまたは二つのカッタ歯２４を半径方向に異なった位
置に夫々配置する一方、カッタリング２３の前面の中央
には、一つの外周ビット２５を夫々配置している。な
お、上記各カッタアーム２１の頂点Ａは、断面が略正方
形のスキンプレート１のほぼ外側に位置し、このカッタ
アーム２１の頂点Ａを夫々結ぶと正三角形が構成される
ようにしている。

【００２１】また、上記回転仕切板１７は、図１および
図３に示すよう、上記回転軸１５をスキンプレート１の
中心に対して偏心した位置に回転自在に支持するととも
に、上記回転仕切板１７の前面には、回転仕切板１７の
回転角度にして略９０度毎に放射状に配置した三つの第
３攪拌羽根１８を備え、上記土圧室４５内において土砂
や礫などを攪拌する働きをする。そして、上記回転仕切
板１７は、隣接する第３攪拌羽根１８の間の位置に、土
圧室４５からチャンバー４６へ披掘削物としての土砂や
礫を通過させる二つの排土口１７ａを設けている。な
お、排土口１７ａは必ずしも回転仕切板１７に設けなく
とも、固定仕切板１６に設けてもよい。

【００２２】一方、上記偏心リングギヤ装置３０は、図
６に示す内歯ギヤ３２のピッチ円の半径と外歯ギヤ３１
のピッチ円の半径の比は４対３になっている。この内歯
ギヤ３２の中心はスキンプレート１の中心に位置してい
る。例えば、上記内歯ギヤ３２のピッチ円の半径Ｒ1＝
４、外歯ギヤ３１のピッチ円の半径Ｒ2＝３とすると、
上記回転軸１５および外歯ギヤ３１はスキンプレート１
の中心から偏心量ｅ＝１だけ偏心していることになる。
さらに、この偏心量ｅ＝１、半径Ｒ1＝４、半径Ｒ2＝３
のときに、図２に示すように、スキンプレート１の一辺
の長さＳ＝１４とし、カッタアームの頂点Ａを結ぶ正三
角形の一辺の長さＳ＝１４としている。そして、上記電
動機４２が第３円筒部４ｂの外歯ギヤ６と駆動ギヤ４１
とを介して回転隔壁３を回転させると、上記偏心リング
ギヤ装置３０の外歯ギヤ３１は内歯ギヤ３２に噛合し、
外歯ギヤ３１は内歯ギヤ３２の内周を自転しながら公転
することができる。

【００２３】また、図１および図４において、５１はこ
の矩形シールド掘削機の掘進方向を修正するための方向
修正ジャッキ、５２は上記固定仕切板１６のスキンプレ
ート１のコーナー部近傍の広い箇所に設けた図３に示す
開口部５２ａを通して、上記土圧室４５内に加泥剤とし
てのベントナイトを注入する加泥剤注入管、５３は上記
固定隔壁１２のスキンプレート１の下側の一方のコーナ
ー部近傍の広い箇所に設けた開口部５３ａを通して、泥
水をチャンバー４６内に導く送泥管、５４は上記固定隔
壁１２のスキンプレート１の下側の他方のコーナー部近
傍の広い箇所に設けた開口部５４ａを通して、チャンバ
ー４６内の被掘削物としての土砂や礫を外部に排出する
ための排泥管である。

【００２４】上記構成の矩形シールド掘削機は次のよう
に動作する。まず、この矩形シールド掘削機は、縦穴の
底部に設けた図示しないジャッキによって埋設管を介し
て前方に推進される。

【００２５】この矩形シールド掘削機を前方に推進しな
がら、電動機４２によって第３円筒部４ｂの外歯ギヤ６
と駆動ギヤ４１とを介して回転隔壁３を回転させると、
回転隔壁３に偏心した位置に回転自在に支持された回転
軸１５がスキンプレート１の中心の回りを回る。このた
め、上記回転軸１５の一端に固定された外歯ギヤ３１
は、内歯ギヤ３２に歯合して自転し、回転隔壁３が３回
転する間に自転を１回行い、自転をしながらその自転と
逆方向の公転を３回行う。この外歯ギヤ３１の遊星運動
によって、上記回転軸１５やカッタヘッド２０も同様に
回転隔壁３が３回転する間に、自転を１回行い、それと
逆方向の公転を３回して遊星運動を行う。また、上記回
転軸１５の遊星運動に伴って、上記回転仕切板１７も回
転隔壁３が３回転する間に同一回転方向に３回転する。

【００２６】一方、上記偏心リングギヤ装置３０の内歯
ギヤ３２のピッチ円の半径Ｒ1＝４、外歯ギヤ３１のピ
ッチ円の半径Ｒ2＝３、回転隔壁３の偏心量ｅ＝１、カ
ッタアーム２１の頂点Ａを結ぶ正三角形の一辺の長さＳ
＝１４、およびスキンプレート１の一辺の長さＳ＝１４
であるため、上記カッタヘッド２０のカッタアーム２１
の先端Ａの軌跡は、図７に示すように、スキンプレート
１の外形に適合した略正方形となる。したがって、上記
カッタアーム２１等の掘削部は、スキンプレート１の外
形に適合した略正方形の横孔を掘削する。

【００２７】そして、掘削された土砂や礫は土圧室４５
内に溜まり、加泥剤注入管５２の開口部５２ａからベン
トナイトを土圧室４５内に注入する。そして、上記土圧
室４５内の土砂や礫をカッタヘッド２０の第２攪拌羽根
２３と回転仕切板１７の第３攪拌羽根１８とによって攪
拌して塑性流動状態にする。この塑性流動状態となった
土砂や礫は、土圧室４５内から回転仕切板１７の排土口
１７ａを通って、チャンバー４６内に入る。そして、こ
のチャンバー４６内の土砂や礫は、送泥管５３の開口部
５３ａから導かれた泥水とともに、回転隔壁３の第１攪
拌羽根７によって攪拌され、開口部５４ａから排泥管５
４を通して外部に排出される。

【００２８】このように、上記カッタヘッド２０のカッ
タアーム２１の先端は、略正方形の軌跡を描きながら前
方の地盤を掘削するので、スキンプレート１の外形が略
正方形であることと相俟って、略正方形の横孔を掘削す
ることができる。

【００２９】また、上記電動機４２が第３円筒部４ｂの
外歯ギヤ６と駆動ギヤ４１とを介して回転隔壁３を回転
させるから、外歯ギヤ３１を遊星運動させるための、例
えばクランク機構のような全長の長い伝達機構が不要で
ある。したがって、この矩形シールド掘削機の構造を簡
単にでき、機長を短くすることができる。また、この矩
形シールド掘削機の機長が短くなることによって、上記
方向修正ジャッキ５１による掘削部の進む角度を大きく
変えることができ、横孔の曲線施行がしやすくなる。

【００３０】また、上記回転仕切板１７とカッタヘッド
２０との間の土圧室４５内の土砂や礫は、回転仕切板１
７の排土口１７ａを通って一部が順にチャンバー４６内
に移るが、土圧室４５内にはその内部をほぼ満たす量の
土砂や礫が常に溜まった状態となっている。したがっ
て、上記土圧室４５内の土砂や礫は、カッタヘッド２０
が面する地盤の切羽表面を押えて、地盤の切羽部分が崩
れないようにできる。また、上記土圧室４５内のベント
ナイトと攪拌された土砂や礫は塑性流動状態となって、
その全体の圧力で地盤の切羽表面を押えることができ
る。一方、地盤の切羽表面にベントナイトを含む膜を形
成して、この膜によって地盤の切羽部分が崩れないよう
にできる。

【００３１】また、上記回転隔壁３が３回転する間にカ
ッタヘッド２０の第２攪拌羽根２３は１回転し、上記回
転仕切板１７の第３攪拌羽根１８は回転隔壁３同一回転
方向に３回転するから、上記土圧室４５内の土砂や礫を
効率よく攪拌することができる。また、上記回転隔壁３
の第１攪拌羽根７は、上記カッタヘッド２０が１回転す
る間に逆の回転方向に３回転するから、上記チャンバー
４６内の土砂や礫を効率よく泥水と攪拌することができ
る。

【００３２】また、地盤を掘削する際に、遊星運動する
回転軸１５に作用する大きな曲げモーメントは、上記回
転軸１５を偏心した位置で回転自在に支持しながら回転
する回転隔壁３と回転仕切板１７によって支持されるか
ら、この回転軸１５は曲がることなくスムーズに回転す
ることができる。

【００３３】また、上記回転軸１５は回転隔壁３の偏心
した位置に回転自在に支持され、かつ回転隔壁３はスキ
ンプレート１に回転自在に支持されているから、上記回
転軸１５の遊星運動を許容しつつ、上記スキンプレート
１内のカッタヘッド２０側と偏心リングギヤ装置３０側
とを密に仕切ることができる。したがって、上記チャン
バー４６内の泥水と攪拌された土砂や礫が、上記スキン
プレート１内の偏心リングギヤ装置３０側に侵入するの
を防止することができる。

【００３４】上記実施例では、上記第３円筒部４ｂの外
歯ギヤ６と駆動ギヤ４１とを介して電動機４２により回
転隔壁３を回転させたが、電動機等の駆動装置から回転
隔壁に回転させる力を伝える伝達機構はこれに限らない
のは勿論である。なお、駆動装置は必ずしも回転隔壁を
駆動する必要はなく、クランク軸で回転軸を直接駆動す
るようにしてもよい。

【００３５】また、上記実施例では、上記回転隔壁３の
偏心量ｅ＝１、内歯ギヤ３２のピッチ円の半径Ｒ1＝
４、外歯ギヤ３１のピッチ円の半径Ｒ2＝３とし、さら
にカッタアーム２１の頂点Ａを結ぶ正三角形の一辺の長
さＳ＝１４としたが、この一辺の長さＳの長さと偏心量
ｅとの比を変えることによって各一辺が内側あるいは外
側に湾曲した多少変形した略正方形の断面の横孔を掘削
することができる。

【００３６】また、上記実施例では、加泥剤としてベン
トナイトを用いたが、加泥剤はこれに限らず、土砂や礫
などを塑性流動状態にするとともに、地盤の切羽表面の
崩れを防ぐ膜を形成する加泥剤であればよい。また、地
盤の性質によっては加泥剤を必要としないので、その場
合は加泥剤を注入しないか、加泥注入管を備えなくとも
よい。

【００３７】また、上記実施例では、上記カッタヘッド
２０の第２攪拌羽根２３と回転仕切板１７の第３攪拌羽
根１８とを用いて、上記土圧室４５内の土砂や礫を攪拌
したが、回転仕切板の攪拌羽根のみを用いてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の矩形シールド掘削機は、断面略正方形のスキンプレ
ートの内側に回転隔壁を配置し、この回転隔壁をスキン
プレートの中心を回転中心として回転自在に支持すると
ともに、上記回転隔壁のスキンプレートの中心に対して
偏心した位置に回転軸を回転自在に支持し、上記回転軸
の先端に略正三角形を構成する掘削部を有するカッタヘ
ッドを固定し、上記回転隔壁とカッタヘッドとの間のス
キンプレートの内側に、スキンプレートの中心を回転中
心としてスキンプレートに回転自在に支持される回転仕
切板を配置し、この回転仕切板は回転軸をスキンプレー
トの中心に対して偏心した位置に回転自在に支持し、上
記カッタヘッドと回転仕切板の前面との間に土圧室を形
成し、上記回転隔壁と回転仕切板の後面との間にチャン
バーを形成し、上記土圧室から上記チャンバーへ被掘削
物を通過させる排土口を有し、上記回転軸の他端に外歯
ギヤを固定し、ピッチ円の直径が外歯ギヤのピッチ円の
直径の４／３倍の内歯ギヤを外歯ギヤと歯合し、この内
歯ギヤの中心がスキンプレートと一致するようにスキン
プレートに固定し、上記回転軸を駆動装置により公転さ
せ、上記チャンバー内に送泥管から泥水を送り込み、上
記チャンバー内の披掘削物と泥水とを排泥管から外部に
排出するものである。

【００３９】したがって、請求項１の発明の矩形シール
ド掘削機によれば、駆動装置によって回転軸を公転させ
ると、この回転軸の公転によって外歯ギヤを内歯ギヤに
噛合しながら自転をさせ、それと逆方向の公転をさせ
て、この外歯ギヤに固定した回転軸とカッタヘッドを自
転させながら公転させる。このため、上記カッタヘッド
の略正三角形を構成する掘削部が遊星運動し、この略正
三角形の掘削部の軌跡が略正方形となるので、スキンプ
レートが略正方形断面を有することと相俟って、略正方
形の横孔を掘削することができる。

【００４０】また、上記駆動装置は回転軸を公転させ、
クランク軸等を用いて外歯ギヤを駆動するような長い伝
達機構が不要であるから、この矩形シールド掘削機の構
造を簡単にでき、機長を短くすることができる。また、
この矩形シールド掘削機の機長が短くなると、掘削部の
進む角度をより大きく変えることができ、横孔の曲線施
行がしやすくなる。

【００４１】また、上記回転仕切板とカッタヘッドとの
間の土圧室内の土砂や礫は、その一部が回転仕切板に設
けた排土口から順にチャンバー内に移り、土圧室内には
その内部をほぼ満たす量の土砂や礫が常に溜まった状態
となる。したがって、上記土圧室内に満たされた土砂や
礫によって、上記カッタヘッドが面する地盤の切羽表面
を押えて、地盤の切羽部分が崩れないようにすることが
できる。

【００４２】また、掘削時に、遊星運動している回転軸
に作用する大きな曲げモーメントは、上記回転隔壁と回
転仕切板により支持されるから、この回転軸は曲がるこ
となくスムーズに回転することができる。

【００４３】また、上記回転軸は回転隔壁の偏心した位
置に回転自在に支持され、かつ上記回転隔壁はスキンプ
レートに回転自在に支持されているから、上記回転軸の
遊星運動を許容しつつ、上記スキンプレート内のカッタ
ヘッド側と駆動装置側とを密に仕切ることができる。

【００４４】また、請求項２の発明の矩形シールド掘削
機は、請求項１の矩形シールド掘削機において、上記土
圧室内に外部から加泥剤を注入する加泥剤注入管を備え
たものである。

【００４５】したがって、請求項２の発明の矩形シール
ド掘削機によれば、上記土圧室内で土砂や礫は加泥剤と
攪拌されて塑性流動状態となるから、この塑性流動状態
の土砂や礫による圧力がカッタヘッドが面する地盤の切
羽表面に略均等に作用し、この切羽表面を押えて、地盤
の切羽部分が崩れないようにすることができる。さら
に、この地盤の切羽表面に加泥剤を含む膜を形成して、
この膜によって地盤の切羽部分が土圧室内に崩れないよ
うにできる。

【００４６】また、請求項３の発明の矩形シールド掘削
機は、請求項１または２の矩形シールド掘削機におい
て、上記回転仕切板の前面と上記カッタヘッドの背面の
うちの少なくとも上記回転仕切板の前面に攪拌羽根を固
定したものである。

【００４７】したがって、請求項３の発明の矩形シール
ド掘削機によれば、上記土圧室内の土砂や礫を効率よく
攪拌できる。さらに、上記カッタヘッドの背面に攪拌羽
根を固定すると、上記回転仕切板の前面に固定された攪
拌羽根が３回転する間に逆の回転方向に１回転するか
ら、カッタヘッドと回転仕切板の両方の攪拌羽根によっ
て土圧室内の土砂や礫を捻るように混ぜ合わせて、特に
効率よく攪拌できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の一実施例の矩形シールド掘
削機の断面図である。

【図２】 図２は図１のII−II線から見た図である。

【図３】 図３は図１のIII−III線から見た図である。

【図４】 図４は図１のIV−IV線から見た図である。

【図５】 図５は図１のV−V線から見た図である。

【図６】 図６は図１のVI−VI線から見た図である。

【図７】 図７は正三角形を構成する掘削部が遊星運動
を行うことによって、正方形の横孔を掘削することを示
す説明図である。

【符号の説明】

１…スキンプレート、２…支持板、３…回転隔壁、４…
円板部、４ａ…第２円筒部、４ｂ…第３円筒部、５…第
１円筒部、６…外歯ギヤ、７…第１攪拌羽根、１１…ベ
アリング、１２…固定隔壁、１５…回転軸、１６…固定
仕切板、１７…回転仕切板、１８…第３攪拌羽根、２０
…カッタヘッド、２１…カッタアーム、２２…カッタリ
ング、２３…第２攪拌羽根、３０…偏心リングギヤ装
置、３１…外歯ギヤ、３２…内歯ギヤ、４１…駆動ギ
ヤ、４２…電動機、５１…方向修正ジャッキ、５２…加
泥剤注入管、５３…送泥管、５４…排泥管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面略正方形状のスキンプレートと、 上記スキンプレートの内側に配置され、上記スキンプレ
   ートの中心を回転中心として上記スキンプレートに回転
   自在に支持された回転隔壁と、 上記回転隔壁の上記スキンプレートの中心に対して偏心
   した位置に回転自在に支持された回転軸と、 上記回転軸の先端に固定され、略正三角形を構成する掘
   削部を有するカッタヘッドと、 上記回転隔壁と上記カッタヘッドとの間に配置され、上
   記スキンプレートの中心を回転中心として上記スキンプ
   レートに回転自在に支持され、上記回転軸を上記スキン
   プレートの中心に対して偏心した位置に回転自在に支持
   するとともに、上記カッタヘッドと前面との間に土圧室
   を形成し、上記回転隔壁と後面との間にチャンバーを形
   成した回転仕切板と、 上記土圧室から上記チャンバーへ被掘削物を通過させる
   排土口と、 上記回転軸の他端に固定された外歯ギヤと、 中心が上記スキンプレートの中心と一致するように上記
   スキンプレートに固定されるとともに、ピッチ円の直径
   が上記外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍であり、か
   つ、上記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、 上記回転軸を公転させる駆動装置と、 上記チャンバー内に外部から泥水を送り込む送泥管と、 上記チャンバー内の披掘削物と泥水とを外部に排出する
   排泥管とを備えたことを特徴とする矩形シールド掘削
   機。
2. 【請求項２】 上記土圧室内に外部から加泥剤を注入す
   る加泥剤注入管を備えたことを特徴とする請求項１に記
   載の矩形シールド掘削機。
3. 【請求項３】 上記回転仕切板の前面と上記カッタヘッ
   ドの背面のうちの少なくとも上記回転仕切板の前面に攪
   拌羽根を固定したことを特徴とする請求項１または２に
   記載の矩形シールド掘削機。