JP2871428B2 - 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】本発明は岩盤などを掘削するシー
ルド掘削機に関し、特に、その前面に装着されたカッタ
ビットに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に従来のシールド掘削機を表す側面
視概略、図８にそのシールド掘削機の正面視を示す。

【０００３】図７及び図８に示すように、地盤を掘削す
るシールド掘削機は円筒形状をなす掘削機本体１１の前
部にはカッタヘッド１２が回転自在に装着されている。
カッタヘッド１２は前面にスポーク１３を有し、このス
ポーク１３には地山を掘削する先行カッタビット１４及
び固定カッタビット１５が多数固定されている。そし
て、カッタヘッド１２の後部にはリングギア１６が固定
され、このリングギア１６には掘削機本体１１に取付け
られたカッタ旋回駆動装置１７の駆動ギア１８が噛み合
っている。

【０００４】また、掘削機本体１１にはカッタヘッド１
２とバルクヘッド１９との間にはチャンバ室２０が形成
され、このチャンバ室２０には一端が掘削機本体１１の
外部に延設された送泥管２１及び排泥管２２の他端が開
口しており、排泥管２２の開口部分の近傍には掘削土砂
と泥水とを攪拌、混合するアジテータ２３が設置されて
いる。更に、掘削機本体１１の後部には円周方向に複数
のシールドジャッキ２４が並設されており、このシール
ドジャッキ２４がシールド掘削機の掘進方向後方に伸長
して掘削したトンネル内周面に構築された図示しない既
設のセグメント１０ａに押しつけることで、その反力に
よりシールド掘削機本体１１を前進することができる。
一方、２５はセグメントエレクタ装置であって、シール
ドジャッキ２４によって前進したシールド掘削機本体１
１と既設のセグメント１０ａとの間の空所に新しいセグ
メント１０ｂを装着してトンネルを構築していく。

【０００５】従って、トンネルを掘削形成するには、ま
ず、複数のシールドジャッキ２４を作動し、既設のセグ
メント１０ａへの押し付け反力によってシールド掘削機
本体１１を前進させる一方、カッタ旋回駆動装置１７に
よりカッタヘッド１２を旋回させ、先行カッタビット１
４及び固定カッタビット１５によって地山を掘削してい
く。そして、カッタビット１４，１５によって掘削され
た土砂はチャンバ室２０に取り込まれ、送泥管２１から
泥水が送給されてアジテータ２３により掘削土砂と泥水
とが攪拌、混合され、排泥管２２により外部に排出され
る。次に、シールドジャッキ２４の何れか一つを縮み方
向に作動して既設のセグメント１０ａとの間に空所を形
成し、セグメントエレクタ装置によってこの空所に新し
いセグメント１０ｂを装着する。この作業の繰り返しに
よって所定長さのトンネルを掘削形成していく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、掘削構築するト
ンネルは長距離化の傾向があり、シールド掘削機による
掘削作業中にカッタヘッド１２に装着された固定カッタ
ビット１５が摩耗してしまうことがある。この場合、掘
削作業を停止して固定カッタビット１５を交換しなけれ
ばならない。上述した従来のシールド掘削機にあって
は、まず、カッタビット１５を交換するシールド掘削機
の前方の地点の地盤を凍結などにより改良し、この地盤
改良地点までシールド掘削機を掘進させる。ここで、シ
ールド掘削機を停止してチャンバ室２０内の掘削土砂を
全て排出し、このチャンバ室２０内の作業者が入ってカ
ッタビット１５の交換作業、即ち、磨耗したカッタビッ
ト１５を取り外して新しいカッタビットを取付ける。

【０００７】ところが、従来のシールド掘削機における
カッタビットの交換作業にあっては、作業者にかかる負
担が大きく、且つ、交換作業に要する時間が長くなると
共に多額の費用がかかってしまうという問題があった。
即ち、従来のシールド掘削機にあっては、カッタビット
１５を交換する場合に地盤を改良する必要があって、作
業が面倒なものとなってしまう。また、作業者はチャン
バ室２０内に入って交換作業を行うが、このチャンバ室
２０内は送泥管２１からの泥水の送給により水圧が３kg
/cm²以上の高水圧下となり、この状況での作業は困難で
ある。更に、交換作業はすべて作業者の手作業となり、
作業能率が低下してしまう。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、カッタビットの交換作業を簡単として作業者に
かかる負担を軽減して掘削作業の作業能率の向上を図っ
たシールド掘削機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のシールド掘削機置は、前面に駆動回転自在
に装着されたスポークに固定カッタビットが取付けられ
たシールド掘削機において、前記固定カッタビットに近
接して装着される交換用カッタビットと、該交換用カッ
タビットを前記固定カッタビットに対して出没させる押
出ジャッキと、該押出ジャッキの押出側の部屋に移動流
体を給排する給排ポートと、前記押出ジャッキの押出側
の部屋に固化流体を供給する供給ポートとを具えたこと
を特徴とするものである。

【００１０】

【作用】シールド掘削機を用いた長期の掘削作業中にお
ける固定カッタビットの摩耗に対して、まず、押出ジャ
ッキの押出側の部屋に給排ポートから移動流体を供給す
ることで、予備の交換用カッタビットを固定カッタビッ
トよりも突出させることができ、次に、押出ジャッキの
押出側の部屋に供給ポートから固化流体を供給すると共
に給排ポートから移動流体を排出することで、突出した
交換用カッタビットを確実に固定して使用することがで
き、交換作業が簡単となると共に作業時間も短時間とな
る。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１２】図１に本発明の一実施例に係るシールド掘
削機を表す側面視概略、図２にそのシールド掘削機の正
面視、図３に図２のIII−III断面、図４に押出ジャッキ
の断面、図５及び図６にこの押出ジャッキの作動を表す
断面を示す。なお、従来と同様の機能を有する部材には
同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００１３】図１及び図２に示すように、本実施例のシ
ールド掘削機において、円筒形状をなす掘削機本体１１
の前部にはカッタヘッド１２が回転自在に装着されてお
り、このカッタヘッド１２のスポーク１３には地山を掘
削する先行カッタビット１４が固定されると共に複数の
固定カッタビット１５が並設されている。そして、この
カッタヘッド１２はカッタ旋回駆動装置１７によって旋
回できるようになっている。

【００１４】また、掘削機本体１１にはチャンバ室２０
が形成され、このチャンバ室２０には送泥管２１及び排
泥管２２の端部が連結すると共に掘削土砂と泥水とを攪
拌、混合するアジテータ２３が配設されている。更に、
掘削機本体１１の後部には複数のシールドジャッキ２４
が並設されると共に、掘削機本体１１と既設のセグメン
ト１０ａとの間に新しいセグメント１０ｂを装着するセ
グメントエレクタ装置２５が設けられている。

【００１５】本実施例のシールド掘削機にあっては、カ
ッタヘッド１２に並設された複数の固定カッタビット１
５に近接して交換用カッタビット３１が装着されると共
にこの交換用カッタビット３１は押出機構としての押出
ジャッキ３２によって固定カッタビット１５に対して出
没自在となっている。即ち、図３に詳細に示すように、
カッタヘッド１２のスポーク１３にはこのスポーク１３
に固定された各固定カッタビット１５に隣接して交換用
カッタビット３１がそれぞれ位置し、この交換用カッタ
ビット３１はスポーク１３に取付けられたガイド３３に
よって移動自在に支持されている。また、各交換用カッ
タビット３１に対応して押出ジャッキ３２が位置し、こ
の押出ジャッキ３２の基端部はスポーク１３に連結ピン
３４によって枢支されている。

【００１６】この押出ジャッキ３２は、シリンダ３５と
このシリンダ３５内を移動自在なピストン３６とこのピ
ストン３６に連結されたピストンロッド３７を有し、こ
のピストンロッド３７の先端部が交換用カッタビット３
１に連結されている。そして、図４に示すように、押出
ジャッキ３２において、シリンダ３５内はピストン３６
によって２つの部屋３８，３９が形成されており、一方
の部屋３８には移動流体５１を給排する第１ヘッド側ポ
ート４０が装着される一方、他方の部屋３９には同じく
流体５１を給排する第１ボトム側ポート４１及び一定時
間経過後に固化する流体５２を供給する第２ボトム側ポ
ート４２が装着されている。また、シリンダ３５には部
屋３９内の流体５１を排出する排出ポート４３が装着さ
れており、この排出ポート４３には開閉バルブ４２が取
付けられている。

【００１７】従って、トンネルを掘削形成するには、図
１乃至図３に示すように、複数のシールドジャッキ２４
を作動し、既設のセグメント１０ａへの押し付け反力に
よってシールド掘削機本体１１を前進させる一方、カッ
タ旋回駆動装置１７によりカッタヘッド１２を旋回さ
せ、固定カッタビット１５によって地山を掘削する。掘
削された土砂はチャンバ室２０に取り込まれ、この土砂
は送泥管２１から送給された泥水と共にアジテータ２３
により攪拌、混合され、排泥管２２により外部に排出さ
れる。そして、シールドジャッキ２４の何れか一つを縮
み方向に作動して既設のセグメント１０ａとの間形成さ
れた空所にセグメントエレクタ装置により新しいセグメ
ント１０ｂを装着する。この作業の繰り返しによってト
ンネルを掘削形成していく。

【００１８】このようなシールド掘削機による掘削作業
中にカッタヘッド１２に装着された固定カッタビット１
５が摩耗して交換が必要となった場合、各押出ジャッキ
３２を作動して交換用カッタビット３１を押し出し、こ
の交換用カッタビット３１を磨耗した固定カッタビット
１５よりも前方に突出させる。そして、突出した交換用
カッタビット３１を突出位置で保持し、この交換用カッ
タビット３１によって掘削作業を行う。

【００１９】この交換用カッタビット３１の突出動作並
びに位置保持は押出ジャッキ３２を作動制御することで
行う。即ち、図４に示すように、第１ヘッド側ポート４
０からシリンダ３５の部屋３８に流体５１が供給された
状態では、ピストン３６はボトム（図４にて下方）側に
位置してピストンロッド３６を介して交換用カッタビッ
ト３１は没入した位置にある。この状態にて、図５に示
すように、第１ボトム側ポート４１からシリンダ３５の
部屋３９に流体５１を供給すると、ピストン３６はヘッ
ド（図５にて上方）側に移動してピストンロッド３６を
介して交換用カッタビット３１を突出させる。そして、
今度は、図７に示すように、第２ボトム側ポート４２か
らシリンダ３５の部屋３９に固化流体５２を供給する一
方、開閉バルブ４４を開いてこの部屋３９内の流体５１
を排出ポート４３から排出する。その後、部屋３９内が
固化流体５２で満たされて一定時間が経過すると、ピス
トン３６の移動は阻止され、外力Ｆが作用してもピスト
ン３６は移動することがない。従って、この状態で交換
用カッタビット３１によって掘削作業を行っても交換用
カッタビット３１はその突出位置が保持される。

【００２０】なお、上述の実施例において、一定時間経
過後に固化する流体５２としては、例えば、モルタルや
ケン気性硬化樹脂等を用いるのが適当である。

【００２１】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明のシールド掘削機によれば、駆動回転自在な
スポークに固定された固定カッタビットに近接して交換
用カッタビットを装着して押出ジャッキによって固定カ
ッタビットに対して出没自在に支持すると共に、この押
出ジャッキの押出側の部屋に移動流体を給排する給排ポ
ートと、押出ジャッキの押出側の部屋に固化流体を供給
する供給ポートとを設けたので、固定カッタビットが磨
耗したときには、押出ジャッキの押出側の部屋に給排ポ
ートから移動流体を供給することで、交換用カッタビッ
トを固定カッタビットよりも突出させ、押出ジャッキの
押出側の部屋に供給ポートから固化流体を供給すると共
に給排ポートから移動流体を排出することで、突出した
交換用カッタビットを確実に固定することができ、カッ
タビットを簡単に交換することができ、作業者にかかる
負担を軽減すると共に作業時間を短縮することで掘削作
業の作業能率の向上を図ることができる。また、従来、
カッタビットの交換作業に必要としていた地盤改良も不
要となって工費節減に寄与することができると共にチャ
ンバ内への作業者の侵入も不要となって作業安全性の向
上も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るシールド掘削機を表す
側面概略図である。

【図２】シールド掘削機の正面図である。

【図３】図２のIII−III断面図である。

【図４】押出ジャッキの断面図である。

【図５】押出ジャッキの作動を表す断面図である。

【図６】押出ジャッキの作動を表す断面図である。

【図７】従来のシールド掘削機を表す側面概略図であ
る。

【図８】従来のシールド掘削機の正面図である。

【符号の説明】

１１ シールド掘削機本体 １２ カッタヘッド １３ スポーク １５ 固定カッタビット １７ カッタ旋回駆動装置 ２０ チャンバ室 ２１ 交換用カッタビット ３２ 押出ジャッキ（押出機構） ３５ シリンダ ３６ ピストン ５１ 流体 ５２ 固化流体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前面に駆動回転自在に装着されたスポー
   クに固定カッタビットが取付けられたシールド掘削機に
   おいて、前記固定カッタビットに近接して装着される交
   換用カッタビットと、該交換用カッタビットを前記固定
   カッタビットに対して出没させる押出ジャッキと、該押
   出ジャッキの押出側の部屋に移動流体を給排する給排ポ
   ートと、前記押出ジャッキの押出側の部屋に固化流体を
   供給する供給ポートとを具えたことを特徴とするシール
   ド掘削機。