JP3172896B2 - トンネル掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は地中に布設されたドレ
ーン材などの障害物を切除する丸刃カッタを備えたトン
ネル掘削機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来地中へトンネルを掘削するトンネル
掘削機は、シールドジャッキにより推進されるシールド
本体の前部に、カッタモータにより回転駆動されるカッ
タヘッドが設けられている。上記カッタヘッドの前面に
は、多数のカッタが取付けられていて、カッタヘッドの
回転に伴いカッタヘッド前方の切羽を掘削するようにな
っており、掘削された土砂はカッタヘッドの前面に開口
された土砂取込み口よりカッタヘッド後方のチャンバ内
へ取込まれた後、スクリュウコンベヤなどによりチャン
バ内から排出され、さらに排土装置によりシールド本体
の後方へ搬出されるように構成されている。

【０００３】一方埋め立て地の地中をトンネル掘削機で
掘削する場合、地盤改良のために地中にペーパードレー
ンやパックドレーン等が打設されていて、これらはトン
ネルを掘削する際の障害物となる。なお上記ペーパード
レーンとは、外側が特殊合成繊維、内側をポリオレフィ
ン系樹脂で形成された幅１０ｃｍ程度のボードを地中へ
打設することにより地盤の改良を図ったもの、またパッ
クドレーンとは、ポリエチレンよりなる直径１２ｃｍ程
度の筒体内に砂を充填した棒状の網体で、地中へ布設す
ることにより地盤の改良を図ったものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来ではトンネル掘削
中にパックドレーンやペーパードレーンなどの障害物に
突き当った場合、カッタヘッドでこれら障害物を引きち
ぎり、カッタに巻きついて掘削障害になっている。また
ドレーン材に中詰めされた砂を引き下げることにより地
盤沈下などを引き起す虞があることから、トンネル掘削
機の掘進を一時停止して作業員がカッタヘッドの前方へ
入り、人力によりドレーン材を除去している。このため
作業に危険が伴うと共に、ドレーン材を除去している間
トンネルの掘削が中断されるため、工期の延長を招くな
どの不具合があった。この発明はかかる従来の不具合を
改善するためになされたもので、ドレーン材などの障害
物を細断除去できるようにしたトンネル掘削機を提供す
ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために、シールドジャッキにより地中へ推進され
るシールド本体の前部に、カッタヘッドモータにより回
転されるカッタヘッドを設けたトンネル掘削機におい
て、上記カッタヘッド内にカッタ収容室を設けると共
に、これらカッタ収容室内に、カッタ駆動モータにより
回転駆動される丸刃カッタを、カッタヘッドの前方へ進
退自在に設け、カッタ収容室の前面開口部にゲートシリ
ンダにより開閉されるゲートを設けたものである。また
丸刃カッタの近傍に丸刃カッタへ向けて水を噴出する噴
出ノズルを設けたものである。

【０００６】

【作用】上記構成により、カッタに先行してドレーン材
などの障害物を丸刃カッタが細断するため、ドレーン材
などの障害物に突き当っても、これを人為的に除去する
ことなくトンネルの掘削を続行することができる。また
上記障害物通過後は丸刃カッタを収納室へ格納すること
により岩石などにより丸刃カッタが破損されたり、不必
要に摩耗されることがなく、必要に応じて丸刃カッタを
回転させ乍ら噴出ノズルから噴出される水等により洗浄
できるので、カッタの寿命の向上がはかれるものであ
る。

【０００７】

【実施例】この発明の一実施例を図面を参照して詳述す
る。図１はトンネル掘削機の断面図、図２は同正面図、
図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図２のＢ−
Ｂ線に沿う断面図を示す。これら図において１はシール
ド本体で、内周面に沿って設けられた複数本のシールド
ジャッキ２により地中へ推進されるようになっている。
上記シールド本体１の前部にはカッタヘッドモータ３に
より回転駆動されるカッタヘッド４が設けられている。

【０００８】上記カッタヘッド４の前面は、図２に示す
ように放射方向に複数本のスポーク４ａにより形成され
ていて、これらスポーク４ａの両側にカッタヘッド前面
より突出する多数のカッタ５が半径方向に間隔を存して
取付けられていて、カッタヘッド４の回転に伴いこれら
カッタ５によりカッタヘッド４前方の切羽を掘削するよ
うになっており、カッタ５により掘削された土砂は、各
スポーク４ａ間に開口された土砂取込み口４ｂよりカッ
タヘッド４後方に設けられた密閉構造のチャンバ１ａ内
へ取込まれ、カッタヘッド４のスポーク４ａ後面に突設
された撹拌翼６により撹拌された後、スクリュウコンベ
ヤ７によりチャンバ１ａ内から排出され、さらに図示し
ない排土装置によりシールド本体１の後方へ搬出される
ようになっている。

【０００９】一方上記カッタヘッド４の各スポーク４ａ
前面には、カッタヘッド４の中心より半径方向に距離を
順次異ならせた位置に角形の開口部４ｃが開口されてい
る。これら開口部４ｃの内側には、図７に示すようにゲ
ートジャッキ９によりスポーク４ａの長手方向に開閉さ
れるゲート１０が設けられていて開口部４ｃの開閉がで
きる。そして開口部４ｃの内部は前記ゲート１０の開閉
を案内するガイド４ｄと開閉蓋１１およびスポーク４ａ
を横断する遮断板とによって丸刃カッタ収容室４ｇを形
成している。

【００１０】上記開閉蓋１１は基端部がスポーク４ａの
後面板４ｅより突設されたブラケット４ｆにピン１２に
より枢着されていて、ピン１２を中心に回動することに
よりカッタ収容室４ｇを開放できるようになっている。
上記カッタ収容室４ｇは各スポーク４ａの開口部４ｃ毎
に設けられていて、内部にチェーンケースにより形成さ
れたアーム１４が設置されている。

【００１１】上記アーム１４には、チェーン１５を介し
て連動された入力軸１６と出力軸１７が、カッタヘッド
４の半径方向と平行するように回転自在に支承されてお
り、出力軸１７の一端に円板１８ａの周囲に図５の
（イ）に示すように多数のチップ１８ｂが設けられた丸
鋸状の丸刃カッタ１８が着脱自在に取付けられている。
上記丸刃カッタ１８はチップ１８ｂの首下部の耐磨耗性
を向上させるために、図５の（ロ）に示すように円板１
８ａの板厚ｔが通常のコンクリートカッタに比べて厚く
形成されている。

【００１２】一方上記入力軸１６は軸受け２０を介して
開閉蓋１１に回動自在に支承されていて、アーム１４が
入力軸１６を中心に図３の実線で示す丸刃カッタ格納位
置から仮想線で示す突出位置の範囲で回動自在となって
いると共に、入力軸１６の一端には切離し自在な自在継
手２１を介して駆動軸２２の一端が接続されている。そ
して駆動軸２２の他端はゲートジャッキ９の近傍に取付
けられたカッタ駆動モータ２３に自在継手２４を介して
接続されていて、このカッタ駆動モータ２３により丸刃
カッタ１８が回転駆動できるようになっている。

【００１３】なお図１中２５はカッタ収容室４ｇに収容
された丸刃カッタ１８に向けて泥水または水を噴出する
ことにより、常時回転している丸刃カッタ１８の周囲に
ズリなどが充満されないようにする噴射ノズルで、これ
によって丸刃カッタ１８の不必要な摩耗を防止すること
ができる。

【００１４】次に作用を説明すると、埋め立て地などの
地中にトンネルを掘削するに当って、まずカッタヘッド
モータ３によりカッタヘッド４を回転させながらシール
ドジャッキ２によりシールド本体１を地中へ推進させ、
カッタヘッド４前方の切羽をカッタ５により掘削する。
このときスポーク４ａ前面の開口部４ｃはゲート１０に
より閉鎖し、丸刃カッタ１８はカッタ収容室４ｇ内に格
納しておく。

【００１５】次に掘進中地中に布設されたパックドレー
ンやペーパードレーンなどの障害物に突き当った場合、
ゲートジャッキ９によりゲート１０を開放し、入力軸１
６を中心にアーム１４が図６に示す位置に回動されて、
スポーク４ａの開口部４ｃより、カッタ駆動モータ２３
により回転される丸刃カッタ１８が突出される。そして
カッタヘッド４の回転に伴い、カッタ５に先行して障害
物であるドレーン材を切断する。切断されたドレーン材
はカッタ５により掘削された土砂とともに土砂取込み口
４ｂより密閉構造のチャンバ１ａ内に取込まれた後、ス
クリュウコンベヤ７によりチャンバ１ａ内より排出さ
れ、さらに図示しない排土装置により後方へ搬出され
る。

【００１６】一方上記のようにしてドレーン材の布設さ
れた地層を通過したら、丸刃カッタ１８をカッタ収容室
４ｇ内に格納した後ゲートジャッキ９によりゲート１０
を閉鎖する。またカッタ収容室４ｇ内の丸刃カッタ１８
は格納後は必要に応じて回転させながら、噴出ノズル２
５より噴出される泥水や水により更に洗浄されるので、
メンテテンス作業が行ない易くなる。

【００１７】

【発明の効果】この発明は以上詳述したように、カッタ
ヘッドの前面に切羽を掘削するカッタに先行してドレー
ン材などの障害物を切断する丸刃カッタを設けたことか
ら、地中にパックドレーンやペーパードレーンが布設さ
れた埋め立て地の地中を掘削中にドレーン材に突き当っ
ても、そのまま掘削を続行でき、従来のように掘削を中
断して作業員による人為的なドレーン材の除去作業を全
く必要としない。これによって作業の安全と工期の短縮
が図れるようになると共に、カッタがドレーン材を引き
込んだり、ドレーン材に中詰めされた砂を引き下げるこ
ともないため、地盤沈下などを引き起すこともない。ま
たドレーン材などの障害物通過後は丸刃カッタをカッタ
収容室へ格納することにより、岩石などにより丸刃カッ
タが破損されたり、不必要に磨耗されることがないの
で、丸刃カッタの寿命向上が図れるようになる。また丸
刃カッタは格納後必要に応じて回転させながら噴出ノズ
ルより噴出される流水や水により洗浄されるのでメンテ
ナンス作業も行いやすいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例になるトンネル掘削機の断
面図である。

【図２】この発明の一実施例になるトンネル掘削機の正
面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】（イ）この発明の一実施例になるトンネル掘削
機に設けられた丸刃カッタの平面図である。（ロ）同断
面図である。

【図６】この発明の一実施例になるトンネル掘削機に設
けられた丸刃カッタの作用説明図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 ２ シールドジャッキ ３ カッタヘッドモータ ４ カッタヘッド ４ｃ 開口部 ４ｇ カッタ収容室 ５ カッタ ９ ゲートシリンダ １０ ゲート １８ 丸刃カッタ ２３ カッタ駆動モータ ２５ 噴出ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 英和 大阪府交野市私部西２丁目２番10号 (72)発明者 萩原 英樹 東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設 株式会社内 (72)発明者 川口 博行 東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設 株式会社内 (72)発明者 館 洋史 東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設 株式会社内 (72)発明者 谷口 禎弘 東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設 株式会社内 (56)参考文献 実開 昭62−185790（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドジャッキ(2)により地中へ推進
   されるシールド本体(1)の前部に、カッタヘッドモータ
   (3)により回転されるカッタヘッド(4)を設けたトンネル
   掘削機において、上記カッタヘッド(4)内に、カッタ収
   容室(4g)を設けると共に、該カッタ収容室(4g)内に、カ
   ッタ駆動モータ(23)により回転駆動される丸刃カッタ(1
   8)を、カッタヘッド(4)の前方へ進退自在に設け、カッ
   タ収容室(4g)の前面開口部(4c)に、ゲートシリンダ(9)
   により開閉されるゲート(10)を設けたことを特徴とする
   トンネル掘削機。
2. 【請求項２】 シールドジャッキ(2)により地中へ推進
   されるシールド本体(1)の前部に、カッタヘッドモータ
   (3)により回転されるカッタヘッド(4)を設けたトンネル
   掘削機において、上記カッタヘッド(4)内に、カッタ収
   容室(4g)を設けると共に、該カッタ収容室(4g)内に、カ
   ッタ駆動モータ(23)により回転駆動される丸刃カッタ(1
   8)を、カッタヘッド(4)の前方へ進退自在に設け、カッ
   タ収容室(4g)に収容された丸刃カッタ(18)の近傍に、丸
   刃カッタ(18)へ向けて水を噴出する噴出ノズル(25)を設
   けたことを特徴とするトンネル掘削機。