JP2836776B2 - 複列型シールド掘進機 - Google Patents

複列型シールド掘進機

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JP2836776B2
JP2836776B2 JP6160059A JP16005994A JP2836776B2 JP 2836776 B2 JP2836776 B2 JP 2836776B2 JP 6160059 A JP6160059 A JP 6160059A JP 16005994 A JP16005994 A JP 16005994A JP 2836776 B2 JP2836776 B2 JP 2836776B2
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敏雄 高崎
幸彦 氷澤
朝康 橋本
智 真鍋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は複列断面形トンネルを
掘削するシールド掘進機に関し、特に断面縦長の複列断
面形トンネルにしてトンネルの分岐、結合が簡単にでき
るシールド掘進機に関する。
【0002】
【従来の技術】地下トンネルの掘削にシールド掘進機を
利用する機会が増大しており、広幅のトンネルを一台の
掘進機で掘削するシールド掘進機として各種の複断面シ
ールド掘進機、いわゆる複列型シールド掘進機も実機と
して採用され、また、その具体化が計画されている。
【0003】従来よりこの種の複列型シールド掘進機で
は、2つの円筒の一部をラップさせて横に並べて連結し
た横長円形、または横倒ダルマ形をなす共通のシールド
外殻を有し、このシールド外殻前端部に、2つの回転カ
ッターを一部ラップさせて2つの回転カッターを同一平
面上に配装したもの(例えば、特開昭62−99597
号)や、2つの回転カッターを掘進機前後方向に位置を
ずらして配装したもの(例えば、特公平3−78917
号)などが提案されている。
【0004】また、縦長円形、または直立ダルマ形をな
す共通のシールド外殻前端部に、2つの回転カッターを
相互に干渉しないように上下二段に配装したもの(例え
ば、特開昭60−141993号)も提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記するように、2つ
の回転カッターを装備した複列型シールド掘進機で、2
つの回転カッターを同一平面上に配装した構成のもの
は、両方の回転カッター相互の干渉を防ぐ関係から、2
つの回転カッターの面板構成が、回転軸周りに放射状に
延びるカッタースポークの両側に多数のカッタービット
を取着したスポーク形式のものか、正面視において軸部
から外向けに拡がりを見せる扇形形式のものとなり、2
つの回転カッターを同期回転させる運転を必要とし、泥
水タイプには適用できない。また、2つの回転カッター
を掘進機前後方向に位置をずらして配装した構成のもの
は、回転カッターの面板構成として円盤形式のものが採
用できて必ずしも2つの回転カッターを同一条件の下に
運転する必要はなく、泥水タイプにも適用可能である
が、2つの回転カッター(面板)を前後にずらすことが
必須条件となる。
【0006】いずれにしても、従来の複列型シールド掘
進機においては、複数(2つ)の回転カッターの回転中
心がシールド外殻を形成する円弧中心にあって隣接する
回転カッターの一部をラップさせる完全円形動作により
掘削が行われる構成のために、複列断面形トンネルの途
中から各回転カッターを個々に使用して分岐トンネルを
掘削したり、複数のトンネルを結合したりする場合に、
回転カッターがラップする範囲(重複部)がオーバーカ
ットされることになる。
【0007】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、回転カッターによる無駄な掘削動作を伴うことな
く、トンネルの分岐や結合を可能にし、空間利用効率の
高いトンネルを掘削できる複列型シールド掘進機を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めのこの発明の第1の構成は、複数の円筒の円弧を連続
させた複列断面形をなすシールド外殻と、該シールド外
殻前端部に配装され、周方向に一定の間隔をとり隙間部
を形成して軸部に設けられ、シールド外殻の円弧中心を
回転中心にし、かつ、シールド外殻の対向する括れ部を
結ぶ接合線に外周を接して円形掘削を行う複数の回転カ
ッターと、各回転カッターの隙間部にあって回転カッタ
ーと共通の軸部に設けられ、径方向に伸縮するフレーム
部材と、該フレーム部材に配装され、回転カッターによ
る掘削部の拡大掘削を行う掘削ヘッドを備え、前記フレ
ーム部材に掘削ヘッドを回転自在に支持し、掘削ヘッド
をヘッド駆動機構に連結したことを特徴とする複列型シ
ールド掘進機である。
【0009】第2の構成は、第1の構成における掘削ヘ
ッドの大きさをシールド外殻の円弧半径と回転カッター
の半径の差に設定したことを特徴とする複列型シールド
掘進機である。
【0010】第3の構成は、第1の構成における回転カ
ッターを扇形状に形成し、隙間部に対応する端部スポー
ク部材の前面から側面に掛けて多数のカッタービットを
取着したことを特徴とする複列型シールド掘進機であ
る。
【0011】第4の構成は、第1の構成におけるシール
ド外殻の各円弧中心を結ぶ線を垂直にしてシールド外殻
を位置付けたことを特徴とする複列型シールド掘進機で
ある。
【0012】
【作用】第1の構成において、回転カッターは、複列断
面形のシールド外殻の括れ部接合線に外周を接し、か
つ、シールド外殻の円弧径より小径の円形掘削を行う。
他方、掘削ヘッドはシールド外殻の円弧に対応する範囲
ではフレーム部材が伸長して回転カッターによる掘削部
の拡大掘削を行い、また、シールド外殻の括れ部接合線
に対応する範囲ではフレーム部材が縮小して掘削ヘッド
の先端がシールド外殻の円弧線からシールド外殻の括れ
部接合線をなぞるようにして回転カッターによる掘削部
の拡大掘削を行い複列断面形トンネルを掘削する。ここ
で、フレーム部材に回転自在に支持した掘削ヘッドは独
自の回転によって掘削を行い、掘削能率を回転カッター
の掘削に合わせることができるので、能率の高い掘削を
実現する。こうして複列断面形トンネルからトンネルを
分岐するときは、複列断面形をなす共通のシールド外殻
をその括れ部接合線で分けるようにして掘削を継続して
いくと円形の一部を直線的にカットした直線部付きの分
岐トンネルがオーバーカットを軽減して掘削される。
【0013】第2の構成においては、掘削ヘッドは回転
カッターの周方向に形成した隙間部にあってフレーム部
材が径方向に伸縮して回転カッターの外周軌跡から出退
動して回転カッターによる掘削部の拡大掘削を行うの
で、常に信頼性の高い掘削を実現する。
【0014】第3の構成においては、回転カッターの隙
間部に対応する端部スポーク部材にはその前面から側面
に掛けて多数のカッタービットを取着しているので、ス
ポーク形式のカッター同様の掘削性を発揮する。
【0015】第4の構成においては、シールド外殻の各
円弧中心を結ぶ線を垂直にしてシールド外殻を位置付け
て断面縦長トンネルを掘削するので、地下におけるトン
ネルの占有横幅を軽減できて地下の有効利用が図られ
る。
【0016】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
【0017】図1はこの発明に係る複列型シールド掘進
機の正面図である。
【0018】シールド外殻1 は複数の円筒の一部をラッ
プさせて縦に並べて連結してなる複数の円弧を連続させ
た複列断面形をなすもので、実施例のシールド外殻1
は、2つの円弧を連続させたダルマ形にしている。この
シールド外殻1 の前端部には、シールド外殻1 の円弧中
心O1を回転中心にし、かつ、シールド外殻1 の対向する
括れ部1aを結ぶ接合線a に外周を接してシールド外殻1
の円弧径より小さい径で円形掘削を行う2つの回転カッ
ター2 を同一平面に配装している。この回転カッター2
は周方向に隙間部2aを形成して軸部2bに対して放射状に
取着した扇形状をなし、面板に多数のカッタービット
(図示せず)を取着したもので、特に、隙間部2aに対応
する端部スポーク部材2cにはその前面から側面に掛けて
多数のカッタービットを取着している。
【0019】なお、図示はしていないが、回転カッター
2 の後方にあってシールド外殻1 内には、回転カッター
2 を回転させるカッター駆動機構、回転カッター2 後部
にカッターチャンバを仕切るバルクヘッド、バルクヘッ
ドを貫通して先端をカッターチャンバーに開口させた排
土機構、掘進用シールドジャッキ、その他の従来技術と
同様のシールド掘進機としての設備を備えている。
【0020】回転カッター2 の空隙部2aにあって、回転
カッター2 と共通の軸部2bに径方向に伸縮する伸縮する
フレーム部材3 を設け、このフレーム部材3 に掘削ヘッ
ド4を配装している。この掘削ヘッド4 は回転カッター2
外周軌跡から出退動して回転カッター2 による掘削部
の拡大掘削を行うもので、大きさはシールド外殻1 の円
弧半径と回転カッター2 の半径の差に設定され、球形ま
たは円盤状にした面板に多数のカッタービット(図示せ
ず)を取着し、フレーム部材3 後部においてヘッド駆動
機構 (図示せず) に連結されている。
【0021】上記した実施例のシールド掘進機の作動態
様を説明する。
【0022】複列断面形トンネルを掘削する上で、シー
ルド外殻1 は、シールド外殻1 の各円弧中心を結ぶ線を
垂直に位置付ける。2つの回転カッター2 は図2に示す
ようにシールド外殻1 の括れ部接合線a に外周を接し、
シールド外殻1 の円弧径より小さい円形掘削H1を行う。
【0023】回転カッター2 に形成した隙間部2aにあっ
て掘削ヘッド4 は回転カッター2 の外周軌跡からコンピ
ュータ制御により出退動してシールド外殻1 の円弧から
シールド外殻1 の括れ部接合線a で囲まれる範囲内で回
転カッター2 による円形掘削部の拡大掘削H2を行う。こ
うして図3に示すような複列断面形トンネルA が掘削さ
れる。
【0024】複列断面形トンネルA からトンネルを分岐
するときは、複列断面形をなす共通のシールド外殻1 の
括れ部接合線a でカッターを分けるようにして掘削を継
続していく。こうして分岐点からある程度離れてしまう
と、図4に示すように円形下部に直線部(水平部分)を
有する同一形状の分岐トンネルB も掘削可能となる。ま
た、カッターに対して円形シールド外殻を含むトンネル
掘削機構を組み合わせると、一般的な円形の分岐トンネ
ルを掘削することも可能である。
【0025】なお、上記実施例では2連形式の掘削機に
ついて説明したが3連形式以上のものにも適用可能であ
る。また、上記実施例では複列断面形トンネルからトン
ネルを分岐させる場合について説明したが、複数のトン
ネルを結合するには、上記の逆順で本願発明を適用でき
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように構成したこの発明に
よれば、複数の回転カッターにより円形掘削を行うとと
もに、この円形掘削部周りを掘削ヘッドにより拡幅する
形で掘削して複列断面形トンネルを掘削するから、複数
のカッターを同一平面上に配置してもカッター相互の干
渉がなく、無駄な掘削動作を伴うことなく複列断面形ト
ンネルを効率よく掘削することができる。また、オーバ
ーカットを軽減してトンネルの分岐や結合が簡単にでき
るから、空間利用効率の高い分岐トンネルが掘削でき
る。さらに、断面縦長の複列断面形トンネルを掘削する
ので、地下におけるトンネルの占有横幅を軽減できて地
下の有効利用が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す複列型シールド掘進機
の正面図である。
【図2】複列断面形トンネルを掘削する要領説明図であ
る。
【図3】複列断面形トンネルの概略断面図である。
【図4】分岐トンネルの概略断面図である。
【符号の説明】
1 …シールド外殻 1a…シールド外殻の括れ部 2 …回転カッター 2a…隙間部 2b…軸部 3 …拡大掘削カッター 4 …掘削ヘッド a …シールド外殻の括れ部接合線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 隆 兵庫県神戸市中央区東川崎町1丁目1番 3号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 吉村 宗男 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 高崎 敏雄 大阪府大阪市西区阿波座一丁目3番15号 鹿島建設株式会社 大阪支店内 (72)発明者 氷澤 幸彦 大阪府大阪市西区阿波座一丁目3番15号 鹿島建設株式会社 大阪支店内 (72)発明者 橋本 朝康 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 真鍋 智 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−210597(JP,A) 特開 平2−304198(JP,A) 特開 平5−321587(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/08 E21D 9/06 301

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の円筒の円弧を連続させた複列断面
    形をなすシールド外殻と、該シールド外殻前端部に配装
    され、周方向に一定の間隔をとり隙間部を形成して軸部
    に設けられ、シールド外殻の円弧中心を回転中心にし、
    かつ、シールド外殻の対向する括れ部を結ぶ接合線に外
    周を接して円形掘削を行う複数の回転カッターと、各回
    転カッターの隙間部にあって回転カッターと共通の軸部
    に設けられ、径方向に伸縮するフレーム部材と、該フレ
    ーム部材に配装され、回転カッターによる掘削部の拡大
    掘削を行う掘削ヘッドを備え、前記フレーム部材に掘削
    ヘッドを回転自在に支持し、掘削ヘッドをヘッド駆動機
    構に連結したことを特徴とする複列型シールド掘進機。
  2. 【請求項2】 掘削ヘッドの大きさをシールド外殻の円
    弧半径と回転カッターの半径の差に設定したことを特徴
    とする請求項1に記載の複列型シールド掘進機。
  3. 【請求項3】 回転カッターを扇形状に形成し、空隙部
    に対応する端部スポーク部材の前面から側面に掛けて多
    数のカッタービットを取着したことを特徴とする請求項
    1に記載の複列型シールド掘進機。
  4. 【請求項4】 シールド外殻の各円弧中心を結ぶ線を垂
    直にしてシールド外殻を位置付けたことを特徴とする請
    求項1に記載の複列型シールド掘進機。
JP6160059A 1994-07-12 1994-07-12 複列型シールド掘進機 Expired - Fee Related JP2836776B2 (ja)

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