JP3306339B2 - シールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機に
関する。

【０００２】

【発明の背景】シールド掘進機は、シールドによって土
砂の崩落を防ぎながら、カッターヘッドを回転させて土
砂の掘削を行いながら推進するものである。このような
シールド掘進機によって形成されるトンネルは、断面が
円形になっている。しかしながら、使用目的からいう
と、トンネルの断面は円形よりも矩形が望ましい。そこ
で、矩形断面のトンネルを形成するために、種々の技術
が開発されている。

【０００３】例えば、複数の円形のカッターヘッドを、
回転軸をずらして配置してトンネルを掘削するシールド
掘進機が公知である。しかし、このようなシールド掘進
機によっても、トンネルの断面は、矩形に近くなるもの
の矩形ではないため、トンネルの利用効率がよくない。

【０００４】または、ドラム式カッタを有するシールド
掘進機が知られている。しかし、このようなシールド掘
進機は、構造が複雑であるばかりか、ドラム式カッタが
重くて操作性に劣るという問題がある。

【０００５】本発明は、この問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、簡易な構成で矩形断面のト
ンネルを掘削することができるシールド掘進機を提供す
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
に、請求項１記載の発明は、外部からの荷重に対して内
部を保護する矩形断面の外殻部と、前記外殻部の前面に
設けられて掘削を行うカッタ手段と、を有し、前記カッ
タ手段は、所定の軸を中心として揺動する複数のアーム
と、各アームに設けられるカッタビットと、を含み、そ
れぞれのアームは、前記外殻部の断面の中央方向に先端
を向けて配置され、前記外殻部の内側で揺動し、全ての
アームの揺動軌跡が重複した領域がほぼ矩形になるよう
に配置されることを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、カッタビットを有する複
数のアームが、矩形の軌跡を描くように揺動するので、
矩形断面のトンネルを形成することができる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のシ
ールド掘進機において、それぞれのアームは、前記外殻
部における矩形断面の各辺中央に前記軸が位置して設け
られ、全ての前記アームの揺動によって前記外殻部の内
側に４つの半円状の軌跡が描かれることを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、各アームの揺動軌跡が半
円状をなし、各アームの揺動の軸が外殻部の各辺に位置
するので、揺動軌跡の半円の弧が外殻部の断面中央を向
き、揺動軌跡の半円の直線部分は外殻の各辺に位置す
る。こうすることで、直線部分を外側に向けて掘削する
ことができ、矩形のトンネルを形成することができる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載のシールド掘進機において、前記カッタ手段
は、切羽からの圧力に対して前記アームを支持する支持
部を有することを特徴とする。

【００１１】本発明においては、支持部によってアーム
の変形を防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の
実施形態に係るシールド掘進機を示す縦断面図であり、
図２におけるＩ−Ｉ線断面に対応する。また、図２は、
本発明の実施形態に係るシールド掘進機を示す正面図で
ある。シールド掘進機１は、泥水式のもので、外殻部１
０と、一対のカッタ２０と、一対のカッタ３０と、隔壁
４０と、を有する。

【００１３】外殻部１０は、スキンプレート１２を、矩
形断面の大径パイプ状に形成してなり、外部からの荷重
を受けて内部を保護するようになっている。外殻部１０
によって、土砂の崩落を防ぎながらトンネルの掘削を行
うことができる。

【００１４】外殻部１０の内部では、図示しないエレク
タによってセグメント１６が組み立てられる。また、外
殻部１０には、ジャッキ１４が設けられている。シール
ド掘進機１は、セグメント１６に反力をとって、ジャッ
キ１４の推進力によって掘進できるようになっている。
なお、セグメント１６とスキンプレート１２との間には
テールシール１８が設けられており、周辺地盤からの土
砂、地下水、裏込め材、泥水又は泥土などが外殻部１０
の内部に流入することを防止している。

【００１５】隔壁４０は、外殻部１０の前部においてチ
ャンバ４２を区画するように設けられ、チャンバ４２に
は送泥パイプ４４から泥水が送り込まれる。こうして、
チャンバ４２を所定の土水圧に維持して切羽の崩落を防
ぎながら掘削を行うことができる。掘削された土砂は、
泥水とともに排泥パイプ４６から送り出される。

【００１６】一対のカッタ２０のそれぞれは、揺動する
アーム２２と、アーム２２に設けられる複数のカッタビ
ット２４と、を有する。各アーム２２は、外殻部１０の
前部において、上下に位置する軸を中心に１８０゜の範
囲で揺動する。この揺動によって、カッタビット２４を
介して地山の掘削が行われる。

【００１７】詳しくは、外殻部１０の内側において上下
にモータ２６が取り付けられ、その駆動力が、ギア２６
ａ、２８ａを介して回転軸２８に伝達されるようになっ
ている。回転軸２８は、軸受２７を介して、シールド掘
進機１の前後方向に沿って延びるように配置されてい
る。また、回転軸２８は、図２に示すように、矩形断面
の外殻部１０の上下の辺のほぼ中央に、その中心が位置
する。そして、アーム２２は、外殻部１０において回転
軸２８が位置する辺のほぼ半分の長さに設定されてい
る。

【００１８】したがって、一対のアーム２２が１８０゜
の範囲で揺動すると、外殻部１０の内側において、弧を
内側に向けて対向する一対の半円状の軌跡を、一対のア
ーム２２が描くようになる。なお、一対のアーム２２
は、同一平面上で揺動するため、図２に示すように、お
互いの先端が接触しないようになっている。

【００１９】また、カッタ２０は、シールド掘進機１の
進行方向に対して、後方でアーム２２を支持する支持部
２９を有する。支持部２９は、アーム２２の軌跡の内側
に位置するアーチ状をなし、図示しない補強材によって
隔壁４０に固定されている。なお、支持部２９は、カッ
タ２０のアーム２２の揺動を妨げないように隔壁４０に
固定されている。そして、アーム２２は、支持部２９に
対して摺動するようになっている。こうすることで、支
持部２９は、切羽からの圧力に対抗してアーム２２を支
持することができる。そして、アーム２２の変形が防止
される。

【００２０】一対のカッタ３０のそれぞれは、揺動する
アーム３２と、アーム３２に設けられる複数のカッタビ
ット３４と、を有する。各アーム３２は、外殻部１０の
左右に位置する軸を中心に１８０゜の範囲で揺動する。
この揺動によって、カッタビット３４を介して地山の掘
削が行われる。

【００２１】詳しくは、外殻部１０の内側において左右
にモータ３６が取り付けられ、その駆動力が、ギア３６
ａ、３８ａを介して回転軸３８に伝達されるようになっ
ている。回転軸３８は、図示しない軸受を介して、シー
ルド掘進機１の前後方向に沿って延びるように配置され
ている。また、回転軸３８は、図２に示すように、矩形
断面の外殻部１０の左右の辺のほぼ中央に、その中心が
位置する。そして、アーム３２は、外殻部１０において
回転軸３８が位置する一辺のほぼ半分に近い長さに設定
されている。

【００２２】したがって、一対のアーム３２が１８０゜
の範囲で揺動すると、外殻部１０の内側において、弧を
内側に向けて対向する一対の半円状の軌跡を、一対のア
ーム３２が描くようになる。

【００２３】また、カッタ３０は、シールド掘進機１の
進行方向に対して、後方でアーム３２を支持する支持部
３９を有する。支持部３９は、アーム３２の軌跡の内側
に位置するアーチ状をなし、図示しない補強材によって
隔壁４０に固定されている。アーム３２は、支持部３９
に対して摺動するようになっている。こうすることで、
支持部３９は、切羽からの圧力に対抗してアーム３２を
支持することができる。そして、アーム３２の変形が防
止される。

【００２４】次に、図３は、本実施形態に係るシールド
掘進機による掘削の断面形状を説明する図である。この
シールド掘進機１では、カッタ２０、３０によって掘削
が行われる。図３において、掘削領域２は、カッタ２０
による掘削領域を示し、掘削領域３は、カッタ３０によ
る掘削領域を示す。

【００２５】本実施形態によれば、一対のカッタ２０
は、矩形断面の外殻部１０の上下の辺に弦を位置させ、
弧を内側に向けた半円形断面の掘削を行うようになって
いる。また、一対のカッタ３０は、矩形断面の外殻部１
０の左右の辺に弦を位置させ、弧を内側に向けた半円形
断面の掘削を行うようになっている。

【００２６】そして、カッタ２０による掘削領域２にお
ける半円形状の弦と、カッタ３０による掘削領域３にお
ける半円形状の弦と、によって矩形の掘削輪郭が描かれ
る。こうして、全体として矩形断面の掘削が可能になっ
ている。

【００２７】本実施形態に係るシールド掘進機１によれ
ば、矩形断面の掘削が可能なので、図４に示すように複
数のシールド掘進機１を横に連結することで、さらに大
断面のトンネルを形成することができる。

【００２８】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、種々の変形実施が可能である。図５
は、本実施形態の変形例を示す図である。この変形例に
係るシールド掘進機５０は、土圧式のものであり、スク
リューコンベア５２が設けられている。これ以外の構成
は、上記実施形態と同様であるため説明を省略する。こ
の変形例によっても、矩形断面のトンネルを造築するこ
とができる。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るシールド掘進機を示す
縦断面図である。

【図２】本発明の実施形態に係るシールド掘進機を示す
正面図である。

【図３】本実施形態に係るシールド掘進機による掘削の
断面形状を説明する図である。

【図４】本実施形態に係るシールド掘進機を連結した例
を示す図である。

【図５】本実施形態の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 １０ 外殻部 ２０ カッタ ２２ アーム ２４ カッタビット ２９ 支持部 ３０ カッタ ３２ アーム ３４ カッタビット ３９ 支持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/08 E21D 9/06 301

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの荷重に対して内部を保護する
   矩形断面の外殻部と、前記外殻部の前面に設けられて掘
   削を行うカッタ手段と、を有し、 前記カッタ手段は、所定の軸を中心として揺動する複数
   のアームと、各アームに設けられるカッタビットと、を
   含み、 それぞれのアームは、前記外殻部の断面の中央方向に先
   端を向けて配置され、前記外殻部の内側で揺動し、全て
   のアームの揺動軌跡が重複した領域がほぼ矩形になるよ
   うに配置されることを特徴とするシールド掘進機。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシールド掘進機におい
   て、 それぞれのアームは、前記外殻部における矩形断面の各
   辺中央に前記軸が位置して設けられ、全ての前記アーム
   の揺動によって前記外殻部の内側に４つの半円状の軌跡
   が描かれることを特徴とするシールド掘進機。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のシールド掘
   進機において、 前記カッタ手段は、切羽からの圧力に対して前記アーム
   を支持する支持部を有することを特徴とするシールド掘
   進機。