JP3396026B2 - シールド掘進機のカッターディスク - 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
のカッターディスクに関し、特に既設トンネルに向かっ
てトンネルの外部の地中をシールド掘進機で掘削し、シ
ールド掘進機を到達させてトンネル同士を接続する為
に、このシールド掘進機のカッターディスクに既設トン
ネルの覆工部材を切削可能な切削手段を付加したシール
ド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】 シールド掘進機は、地下鉄、上下水
道、電力用ケーブルや通信用ケーブルの為のトンネル、
等のシールド坑（トンネル）の掘進に供するものであ
り、通常のシールド掘進機は、前胴、中折れ部、後胴、
前胴の前端のカッターディスク、カッターディスクを回
転駆動する回転駆動機構、前胴後部と中折れ部と後胴前
端部の内周側に配設されて後胴前端部に固定された例え
ば複数本のシールドジャッキ、左右側部の中折れジャッ
キ、掘削土砂を排出する排土設備、掘削したトンネルの
内面にセグメントを覆工するエレクタ等を有する。

【０００３】このシールド掘進機によれば、複数のシー
ルドジャッキで覆工済みのセグメントを介して掘進推力
を発生させながら、カッターディスクを回転駆動して切
羽を掘削し、所定長さ（１リング分）掘削する毎にエレ
クタ装置によりトンネルの内面にセグメントを覆工し、
これを繰り返しつつトンネルを掘進していく。

【０００４】従来のシールド掘進機では掘削不可能な例
えば鉄筋コンクリート製の構造物が掘削途中に埋設され
ている場合、シールド掘進機を一旦停止した状態で、地
上から立坑を掘ってこの構造物を撤去するか、あるい
は、薬液注入や凍結により地盤改良を行い、この構造物
を切削工具等により粉砕し、その後、掘削を再開する。

【０００５】既設トンネルにその外部からシールド掘進
機を到達させてトンネル同士を接続する場合、シールド
掘進機を既設トンネル到達直前で一旦停止させ、シール
ド掘進機と既設トンネルの覆工部材つまりセグメントと
の間の地盤を前記と同様に地盤改良や凍結を施工後、切
削工具等により既設トンネルのセグメントの接続面を切
断してトンネル同士を接続する。

【０００６】近年、凍結や薬液注入等の大規模な補助工
法を用いることなく、鉄筋コンクリート製の構造物を破
砕したり、既設トンネルにシールド掘進機を到達させて
トンネル同士を接続することができるシールド掘進機が
実用に供されている。例えば、特開平９−３２４８０
号、特開平１０−３７６７５号公報参照。

【０００７】特開平９−３２４８０号のシールド掘進機
においては、カッターディスクに、鉄筋を切断可能な切
断用カッター装置とコンクリートを破砕可能な破砕用カ
ッター装置とが設けられ、切断用カッター装置は、カッ
タースポークに径方向に一定間隔おきに配設された複数
の回転カッターとカッター回転装置とを有し、破砕用カ
ッター装置は、掘進方向と平行な軸心回りに回転自在に
支持された複数のローラカッターと、各ローラカッター
をカッターディスクの中央付近部から外周側に移動する
為のカッター移動装置と、先行穴を掘削可能で且つ前方
に移動駆動可能に構成された先行穴掘削装置とを有す
る。

【０００８】このシールド掘進機では、セグメントのコ
ンクリート部分に、先行穴掘削装置で先行穴を掘削し、
この先行穴にローラカッターを嵌入するとともに、カッ
ター回転装置により各回転カッター本体を夫々回転させ
る。そして、カッターディスクを回転させてカッター移
動装置により各ローラカッターを外径側に移動させる
と、各回転カッターにてコンクリートに埋設された鉄筋
を切断し、さらにローラカッターにてコンクリートを粉
砕して先行穴を拡大させ、シールド掘進機が通過可能な
大径穴を形成する。これを繰り返して既設トンネルのセ
グメントにシールド掘進機が通過可能な貫通穴を形成す
る。

【０００９】特開平１０−３７６７５号のシールド掘進
機においては、カッターディスクに放射状に複数の回転
アームが配設され、これら回転アームの各々には、その
長さ方向に沿って適当間隔おきに且つ回転アームの外周
に１列に土砂掘削用の複数の第１カッタービットが付設
され、回転アームの外周に３列に障害物切削用の複数の
第２カッタービットが付設されている。但し、各第２カ
ッタービットは各第１カッタービットよりも高く突出す
る。

【００１０】このシールド掘進機では、地山を掘削して
いく通常掘削時には、各第１カッタービットを前方に向
けて回転アームを停止しこの状態でカッターディスクを
回転させて掘削する。障害物切削時には、回転アームを
回転させつつカッターディスクを回転することで第２カ
ッタービットにて障害物を切削する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】 凍結工法等の補助工
法を用いて人力によりトンネルの内面を覆工する覆工部
材を破砕するのは、補助工法の為の工期、費用が別途必
要になり、作業に危険が伴う。特開平９−３２４８０号
のシールド掘進機のカッターディスクでは、回転カッタ
ーと土砂掘削用のカッタービットとが前後に固定した状
態なので、地山を掘削していく通常掘削時には、覆工部
材掘削時ともに掘削に供され、磨耗量が大きくなり寿命
が短くなる。また、先行穴を徐々に拡開してシールド掘
進機が通過可能な貫通穴を形成するので、工期が長くか
かり、装置の構造も複雑である。

【００１２】特開平１０−３７６７５号のシールド掘進
機のカッターディスクでは、障害物切削時に回転アーム
を回転させることで、土砂掘削用の第１カッタービット
よりも突出量の大きい第２カッタービットを障害物切削
に供する。よって装置の構造が複雑になり耐久性にも劣
る。

【００１３】本発明の目的は、大規模な補助工法を用い
ることなくトンネルの内面を覆工する覆工部材を掘削可
能にすること、工期を短縮し費用を抑えること、カッタ
ービットの寿命を延ばすこと、等である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】 請求項１のシールド掘
進機のカッターディスクは、シールド掘進機の前端に回
転可能に装備したカッターディスクにおいて、前記カッ
ターディスクに複数のカッタースポークを放射状に設
け、これらカッタースポークの各々に土砂掘削用の複数
の第１カッタービットと、トンネルの内面を覆工する覆
工部材を掘削可能な複数の第２カッタービットとを設
け、前記複数の第２カッタービットを、第１カッタービ
ットよりも後方へ後退させた後退位置と、第１カッター
ビットよりも前方へ進出させた進出位置とに切換え可能
に構成するとともに、前記複数の第２カッタービットを
進出位置に切換えた状態で、カッターディスクを回転さ
せながら覆工部材を掘削可能に構成し、 前記各第２カ
ッタービットを進退自在に案内する案内手段と、この案
内手段で案内しながら各第２カッタービットを進退させ
るカッタービット移動手段と、後退位置に切換えた各第
２カッタービットの前面を開閉可能なシャッター手段
と、各第２カッタービットを進出位置に切換えた状態
で、各第２カッタービットを後退しないように支持する
支持部材とを設け、前記カッターディスクの回転軸心付
近部のセンターフレームに、可動部材を前後方向へ移動
可能に設け、この可動部材の前面に土砂掘削用の複数の
第３カッタービットを固定的に設けると共にセンターフ
レームの前端に覆工部材を掘削可能な複数の第４カッタ
ービットを設け、それら第３カッタービットと可動部材
を進退駆動する駆動手段を設け、それら第３カッタービ
ットと可動部材を前記駆動手段により後退位置に切換え
た状態で、前記複数の第４カッタービットにより覆工部
材を掘削可能に構成したことを特徴とするものである。

【００１５】通常掘削時には、複数の第２カッタービッ
トを、第１カッタービットよりも後方へ後退させた後退
位置に切換え、カッターディスクを回転させながら複数
の第1 カッタービットにて土砂を掘削する。例えば、地
中に埋設された鉄筋コンクリートの構造物を掘削した
り、既設トンネルにシールド掘進機を到達させてトンネ
ル同士を接続する際には、シャッター手段を開放した状
態で、カッタービット移動手段を駆動することにより、
各第２カッタービットを案内手段でスムースに案内しな
がら、複数の第２カッタービットを、第１カッタービッ
トよりも前方へ進出させた進出位置に切換え、各第２カ
ッタービットを後退しないように支持する支持部材で各
第２カッタ−ビットを支持した状態で、カッターディス
クを回転させながら覆工部材を掘削する。こうして、覆
工部材や鉄筋コンクリート等の構造物の掘削に供するこ
とができる。

【００１６】特に、複数の第２カッタービットを、掘削
する対象に応じて位置切換えするので、覆工部材や鉄筋
コンクリート等の構造物の掘削時、第１カッタービット
が磨耗したり折損したりせず、通常掘削時、第２カッタ
ービットが磨耗しないことから、両カッタービットの寿
命が著しく延びる。

【００１７】

【００１８】そして、各第２カッタービットを後退位置
に切換えてシャッター手段を閉鎖することで、各第１カ
ッタービットを土砂の掘削に供することができ、カッタ
ースポーク内への土砂の流入も防止できる。尚、シャッ
ター手段は直線状や円弧状、球面状のものが考えられ
る。

【００１９】

【００２０】地山を掘削していく通常掘削時には、駆動
手段により複数の第３カッタービットと可動部材を前方
に進出させて、これら第３カッタービットを土砂の掘削
に供することができる。覆工部材や鉄筋コンクリート等
の構造物を掘削する際には、駆動手段により複数の第３
カッタービットと可動部材を後方へ後退させ、センター
フレームの前端の複数の第４カッタービットで掘削可能
にする。このとき、複数の第２カッタービットを、第１
カッタービットよりも前方へ進出させた進出位置に切換
えておく。そして、カッターディスクを回転させなが
ら、複数の第４カッタービットによっても覆工部材を掘
削する。

【００２１】請求項２のシールド掘進機のカッターディ
スクは、請求項１の発明において、前記可動部材と複数
の第３カッタービットと駆動手段と共にセンターフレー
ムをカッターディスクとは独立に回転駆動可能に構成し
たことを特徴とするものである。それ故、複数の第３カ
ッタービットの回転数をカッターディスクの回転数より
も大きくすることで、カッターディスクの外周部の周速
とカッターディスクの中央部の周速とを一致又は接近さ
せることが可能となる。

【００２２】請求項３のシールド掘進機のカッターディ
スクは、請求項１又は２の発明において、前記覆工部材
が、既設トンネルの内面を覆工したセグメントであるこ
とを特徴とするものである。それ故、既設トンネルにシ
ールド掘進機を到達させてトンネル同士を接続すること
ができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本実施形態に係るシールド
掘進機は、既設トンネルにこのシールド掘進機を到達さ
せてトンネル同士を接続するためのものである。但し、
その掘進方向を前方とし、その前後左右を前後左右とし
て説明する。

【００２４】図１、図２に示すように、このシールド掘
進機１は、カッターディスク２と、チャンバー３と、前
胴４と、カッターディスク２を回転駆動するカッター回
転駆動機構５と、前胴４の後端部に中折れ部６を介して
連結された後胴７と、複数のシールドジャッキ８と、エ
レクタ装置９と、送排泥設備１０等を備えている。

【００２５】カッターディスク２について説明すると、
図１、図２に示すように、カッターディスク２は、カッ
ターディスク２の回転軸心付近部に設けられたセンター
フレーム１１と、センターフレーム１１から放射状に延
びる例えば６本のカッタースポーク１２と、複数の連結
部材１３と、前胴４と同径の環状の外周リング１４と、
各カッタースポーク１２間において連結部材１３と外周
リング１４とに亙って固着された複数の面板１５と、１
対のコピーカッター１６と、土砂掘削用の複数の第１カ
ッタービット１７（ティースカッターともいう）と、ト
ンネルの内面を覆工する覆工部材Ｓを掘削可能な高硬度
の複数の第２カッタービット１８等を有する。但し、覆
工部材Ｓは既設トンネルの内面を覆工したセグメントで
あって、コンクリート、鉄筋コンクリート、スチール、
ダクタイルの何れかからなる。

【００２６】図２、図３に示すように、６本のカッター
スポーク１２の各々には、複数の第１カッタービット１
７が、カッタースポーク１２の両端位置に且つ径方向に
所定間隔おきに付設され、複数の第２カッタービット１
８が、カッタースポーク１２の幅方向中央部に且つ径方
向に所定間隔おきに付設されている。

【００２７】複数の第２カッタービット１８は、図４
（ｂ）に示すように第１カッタービット１７よりも後方
へ後退させた後退位置と、図４（ａ）に示すように第１
カッタービット１７よりも前方へ進出させた進出位置と
に切換え可能に構成され、各カッタースポーク１２内に
は、各第２カッタービット１８を進退自在に案内する案
内機構１９と、この案内機構１９で案内しながら各第２
カッタービット１８を進退させる油圧シリンダ２０（カ
ッタービット移動手段に相当する）と、後退位置に切換
えた各第２カッタービット１８の前面を開閉可能なシャ
ッター機構２１が設けられている。

【００２８】図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、各
案内機構１９は、ケース枠１９ａと、このケース枠１９
ａに内装された案内筒部１９ｂとを備えている。油圧シ
リンダ２０のシリンダ本体はカッタースポーク１２の後
端面に連結され、油圧シリンダ２０のロッドの先端部に
は棒状部材２０ａを介して第２カッタービット１８が連
結され、棒状部材２０ａが案内筒部１９ｂ内に挿入され
案内される。

【００２９】図４、図５に示すように、シャッター機構
２１は、手動又は油圧にて開閉可能なシャッター機構で
あって、仕切板２１ａと、ケース枠１９ａ、とカッター
スポーク１２の前面との間に介装された仕切板ガイド部
材２１ｂとを備えている。この仕切板ガイド部材２１ｂ
には、仕切板２１ａが摺動可能な所定隙間が形成されて
いる。ケース枠１９ａと仕切板ガイド部材２１ｂには、
前記所定隙間からの漏水を防ぐ為のシールが設けられて
いる。尚、仕切板２１ａには、第２カッタービット１８
と棒状部材２０ａが通過可能な開口穴２２が形成され、
仕切板２１ａの図４における左右両端部には、開閉位置
で夫々仕切板ガイド部材２１ｂに係止する為の係止部が
形成されている。ケース枠１９ａの後端部には、進出位
置に切換えた各第２カッタービット１８が、第２カッタ
−ビット１８にかかる覆工部材や鉄筋コンクリ−ト等の
硬質な被掘削物からの反力により、カッタ−スポ−ク１
２内に後退しないように、棒状部材２０ａを支持する為
の支持部材２３が解除可能に固定されている。シャッタ
ー機構２１は円弧状、球面状のものも考えられる。

【００３０】図１、図２に示すように、カッターディス
ク２のセンターフレーム１１には、中心側程前方に突出
する板状の可動部材２４が油圧シリンダ２５（駆動手段
に相当する）により前後方向に移動可能に設けられ、こ
の可動部材２４の前面には、土砂掘削用の複数の第３カ
ッタービット２６が固定的に設けられている。センター
フレーム１１の前端部には、可動部材２４が前後方向へ
移動する案内部を形成する板状部材１１ａが固着され、
この板状部材１１ａの前面には、覆工部材Ｓを掘削可能
な複数のカッタービット２７が放射状に固着されてい
る。

【００３１】但し、これらカッタービット２７は、第２
カッタービット１８の進出位置と略同じ突出量で固定的
に付設され、可動部材２４を後方へ後退移動させること
で、第３カッタービット２６が退入し、カッタービット
２７を覆工部材Ｓの掘削に供することができる。センタ
ーフレーム１１の後端部には、後方向きに筒状部材２８
が連結され、隔壁構造２９の中央開口壁部２９ｂに回転
自在に支持され、この筒状部材２８の内部には油圧シリ
ンダ２５のシリンダ本体が連結されている。可動部材２
４と複数の第３カッタービット２６と油圧シリンダ２５
と共にセンターフレーム１１を、カッターディスク２と
は独立に回転駆動する回転駆動機構３０が設けられ、カ
ッターディスク２の回転数よりも高い回転数で回転させ
ることでカッターディスク２の外周部の周速とカッター
ディスク２の中央部の周速とを概ね一致又は接近させる
ことが可能となる。符号３１，３２はシール部材を示
す。

【００３２】カッターディスク２の後側には、チャンバ
ー３を隔てて前胴４に固定された隔壁構造２９が設けら
れ、この隔壁構造２９は、横向き状の円筒体２９ａと中
央開口壁部２９ｂと外周側壁部２９ｃとで構成されてい
る。外周側壁部２９ｃの前面と前胴４とに亙って断面Ｌ
形の環状フレーム３３が接合され、環状フレーム３３と
円筒体２９ａとの間には環状凹部が形成されている。

【００３３】カッターディスク２には、連結部材３４を
介して環状のカッタードラム３５が連結され、カッター
ドラム３５は前記環状凹部に複数の軸受と土砂シールを
介して回動自在に支持されている。符号３６は、チャン
バー３内でのビット点検、交換等の際に作業者の体を圧
力状態に対して順応させる為のマンロックを示す。第２
カッタービット１８を進出位置にする場合は、外周側壁
部２９ｃに設けたマンホールからアクセス通路３７を通
りカッタードラム３５内に入り、通路３８を経由して連
結部材３４の内部を通り通路１２ａを通り各カッタース
ポーク１２内に移動し、シャッター機構２１の開閉操
作、油圧シリンダ２０による第２カッタービット１８の
押出し操作、支持部材２３の固定操作等を行う。

【００３４】カッター回転駆動機構５は、リングギヤ
（ベアリング付）３９と複数のカッター駆動モータ４０
とを備え、各カッター駆動モータ４０のモータ軸にはピ
ニオンギヤが固着され、このピニオンギヤがリングギヤ
３８の歯部に噛合している。

【００３５】回転駆動機構３０について説明すると、回
転駆動機構３０はリングギヤ４１と駆動モータ４２とを
備え、中央開口壁部２９ｂには、断面コ字形状のフレー
ム部材４３が接合され、このフレーム部材４３に駆動モ
ータ４２が固定されている。駆動モータ４２のモータ軸
にはピニオンギヤが固着され、このピニオンギヤがリン
グギヤ４１に噛合し、このリングギヤ４１に筒状部材２
８の後端部のフランジ部２８ａが連結されている。尚、
符号４４はロータリジョイントを示す。

【００３６】後胴７の前端部の内側にはリングウェブ４
５が溶接接合され、リングウェブ４５には複数のシール
ドジャッキ８が固定され、各シールドジャッキ８のロッ
ドには偏心金具４６を介してスプレッダー４７が連結さ
れている。エレクタ装置９は、複数の遊転ローラに回動
自在に支持された可動フレーム４８と、エレクタ本体４
９と、駆動モータ（図示略）等を有する。

【００３７】送排泥設備１０は、送水管５０と排泥管５
１とアジテータ５２等を備え、送水管５０と排泥管５１
には夫々バルブが介装されている。後胴７の内部には後
部作業デッキ５３が設けられ、後部作業デッキ５３には
真円保持装置（図示略）が設けられている。

【００３８】次に、以上説明したシールド掘進機１の作
用について説明する。地山を掘削していく通常掘削時に
は、図１、図４（ｂ）に示すように、複数の第２カッタ
ービットを１８、第１カッタービット１７よりも後方へ
後退させた後退位置に切換え全ての仕切板２１ａを閉鎖
しておくと共に、油圧シリンダ２５により複数の第３カ
ッタービット２６と可動部材２４をカッタービット２７
よりも前方に進出させる。この状態でカッターディスク
２を回転させながら複数の第２カッタービット１８と第
３カッタービット２６で土砂を掘削する。

【００３９】既設トンネルの外部を掘削していき、その
既設トンネルにシールド掘進機１を到達させてトンネル
同士を接続する際には、図１、図４（ａ）に示すよう
に、シールド掘進機１を既設トンネル到達直前で一旦停
止し、作業者が外周側壁部２９ｃに設けたマンホールか
ら順次アクセス通路３７、カッタードラム３５内、通路
３８、連結部材３４の内部、通路１２ａを経由してカッ
タースポーク１２内に移動し、全てのシャッター機構２
１について、順次、シャッター機構２１の仕切板２１ａ
を手動又は油圧操作にて開放する。次に、油圧シリンダ
２０により第２カッタービット１８を進出位置に切換
え、支持部材２３をケース枠１９ａに装着して第２カッ
タービット１８及び棒状部材２０ａを後方から支持す
る。以下同様に全ての第２カッタービット１８を進出位
置に切換え後方から支持する。以上、シールド掘進機１
内部より大気圧下で作業できる。

【００４０】これと並行的に、可動部材２４とカッター
スポーク１２との固定関係をノックピンの離脱により解
除し、その後油圧シリンダ２５により複数の第３カッタ
ービット２６と可動部材２４を後方へ後退させ、カッタ
ービット２７を露出させる。この状態でカッターディス
クを回転させながら既設トンネルの覆工部材Ｓを外側か
ら掘削しシールド掘進機１を既設トンネル内に導入し最
終的にトンネル同士を接続する。このとき、既設トンネ
ルの覆工部材Ｓの内部では、シールド掘進機１で掘削す
る掘削個所に対応してシールド掘進機１を導入する為の
エントランスリング（図示略）を装着しておき、このエ
ントランスリングの内部には公知のエントランスパッキ
ンを予め装備しておく。尚、覆工部材Ｓの掘削時、カッ
ターディスク２の外周周辺の地盤を局部的に凍結する場
合もある。

【００４１】特に、複数の第２カッタービット１８を、
掘削する対象に応じて位置切換えするので、覆工部材Ｓ
の掘削時第１カッタービット１７が磨耗したり折損した
りせず、通常掘削時に第２カッタービット１８が磨耗し
ないことから、両カッタービット１７，１８の寿命を著
しく延ばすことができる。大規模な補助工法を用いて人
力により覆工部材Ｓを破砕する必要がなくなり、補助工
法の為の工期を短縮し、その費用も抑えることができ
る。カッターディスク２の略全面で覆工部材Ｓを掘削す
るので、シールド掘進機１が通過可能な貫通穴を迅速に
形成することができ、さらに工期が短縮する。

【００４２】シャッター機構２１を開放した状態で、油
圧シリンダ２０により棒状部材２０ａを前方に移動させ
ることにより、各第２カッタービット１８を案内機構１
９でスムースに案内しながら進出位置に切換え、覆工部
材Ｓや鉄筋コンクリート等の構造物の掘削に供すること
ができる。逆に各第２カッタービット１８を後退位置に
切換えてシャッター機構２１を閉鎖することで、各第１
カッタービット１７を土砂の掘削に供することができ、
カッタースポーク１２内への土砂の流入も防止できる。

【００４３】可動部材２４と複数の第３カッタービット
２６と油圧シリンダ２５と共にセンターフレーム１１を
カッターディスク２とは独立に回転駆動可能に構成した
ので、複数の第３カッタービット２６の回転数をカッタ
ーディスク２の回転数よりも大きくすることで、カッタ
ーディスク２の外周部の周速とカッターディスク２の中
央部の周速とを概ね一致又は接近させることが可能とな
る。

【００４４】次に、本実施形態を部分的に変更した変更
形態について説明する。１ ）カッターディスク２は、覆工部材Ｓ以外の構造物、
障害物を掘削可能であり、トンネル同士を接続する場合
以外にも適用可能である。２ ）前記実施形態において、小規模な補助工法を用いる
場合もある。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲
で、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施す
ることも可能である。

【００４５】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、複数の第２
カッタービットを、掘削対象に応じて位置切換えするの
で、覆工部材の掘削時第１カッタービットが磨耗したり
折損したりせず、通常掘削時第２カッタービットが磨耗
しないことから、両カッタービットの寿命が著しく延び
る。大規模な補助工法を用いて人力により覆工部材を破
砕する必要がなくなり、補助工法の為の工期を短縮し、
その費用も抑えることができる。カッターディスクの略
全面で覆工部材を掘削するので、シールド掘進機が通過
可能な貫通穴を迅速に且つ一度に形成することができ、
さらに工期が短縮する。また、従来技術に比べてカッタ
ーディスクの構造は比較的簡単になり耐久性にも優れる

【００４６】そして、シャッター手段を開放した状態
で、カッタービット移動手段を駆動することにより、各
第２カッタ−ビットを案内手段でスム−スに案内しなが
ら進出位置に切換え、覆工部材や鉄筋コンクリート等の
構造物の掘削に供することができる。逆に各第２カッタ
ービットを後退位置に切換えてシャッター手段を閉鎖す
ることで、各第１カッタービットを土砂の掘削に供する
ことができ、カッタースポーク内への土砂の流入も防止
できる。それ故、作業者はカッタースポーク内で土砂や
水の流入に煩わされることなく安全に且つ好適に作業す
ることができる。また、各第２カッターを進出位置に切
換えた状態で、各第２カッタービットを後退しないよう
に支持する支持部材を設けたので、第２カッタービット
を進出位置に安定させることができる。

【００４７】センターフレームに、可動部材を前後方向
へ移動可能に設け、この可動部材の前面に土砂掘削用の
複数の第３カッタービットを固定的に設けると共に、セ
ンターフレームの前端に覆工部材を掘削可能な複数の第
４カッタービットを設け、これら第３カッタービットと
可動部材を進退駆動する駆動手段を設け、それら第３カ
ッタービットと可動部材を前記駆動手段により後退位置
に切換えた状態で、前記複数の第４カッタービットによ
り覆工部材を掘削可能に構成したので、通常掘削時に
は、駆動手段により複数の第３カッタービットと可動部
材を前方に進出させて、これら第３カッタービットを土
砂の掘削に供することができ、覆工部材や鉄筋コンクリ
ート等の構造物を掘削する際には、駆動手段により複数
の第３カッタービットと可動部材を後方へ後退させて複
数の第４カッタービットで掘削することができる。

【００４８】請求項２の発明によれば、可動部材と複数
の第３カッタービットと駆動手段とともにセンターフレ
ームをカッターディスクとは独立に回転駆動可能に構成
したので、複数の第３カッタービットの回転数をカッタ
ーディスクの回転数よりも大きくすることで、カッター
ディスクの外周部の周速とカッターディスクの中央部の
周速とを概ね一致又は接近させることが可能となる。そ
れ故、掘削対象をカッターディスクの全面で一様に掘削
することができる。その他請求項１と同様の効果を奏す
る。

【００４９】請求項３の発明によれば、覆工部材が、既
設トンネルの内面を覆工したセグメントであるので、既
設トンネルにシールド掘進機を到達させてトンネル同士
を接続することができる。その他請求項１又は２と同様
の効果を奏する。

【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の縦断
面図である。

【図２】シールド掘進機のカッターディスクの正面図で
ある。

【図３】図２の第２カッタービットの拡大図である。

【図４】図３の要部断面を示し、（ａ）は第２カッター
ビットを進出位置に保持した状態を示す断面図、（ｂ）
は第２カッタービットを後退位置に切換えシャッター手
段を閉鎖した状態を示す断面図である。

【図５】第２カッタービットの案内手段と第２カッター
ビットを支持する為の支持部材を示す図４の底面図であ
る。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ２ カッターディスク １１ センターフレーム １２ カッタースポーク １７ 第１カッタービット １８ 第２カッタービット １９ 案内機構 ２０ 油圧シリンダ ２１ シャッター機構 ２４ 可動部材 ２５ 油圧シリンダ ２６ 第３カッタービット Ｓ 覆工部材

フロントページの続き (72)発明者 仲西 利彦 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 石丸 裕 東京都港区元赤坂一丁目３番８号 鹿島 建設株式会社 東京支店内 (72)発明者 内田 春雄 東京都港区元赤坂一丁目３番８号 鹿島 建設株式会社 東京支店内 (56)参考文献 特開 平11−22383（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−37675（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−185789（ＪＰ，Ｕ) 特許2544572（ＪＰ，Ｂ２) (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】 シールド掘進機の前端に回転可能に装備
   したカッターディスクにおいて、 前記カッターディスクに複数のカッタースポークを放射
   状に設け、 これらカッタースポークの各々に土砂掘削用の複数の第
   １カッタービットと、トンネルの内面を覆工する覆工部
   材を掘削可能な複数の第２カッタービットとを設け、前
   記複数の第２カッタービットを、第１カッタービットよ
   りも後方へ後退させた後退位置と、第１カッタービット
   よりも前方へ進出させた進出位置とに切換え可能に構成
   するとともに、前記複数の第２カッタービットを進出位
   置に切換えた状態で、カッターディスクを回転させなが
   ら覆工部材を掘削可能に構成し、 前記各第２カッタービットを進退自在に案内する案内手
   段と、この案内手段で案内しながら各第２カッタービッ
   トを進退させるカッタービット移動手段と、後退位置に
   切換えた各第２カッタービットの前面を開閉可能なシャ
   ッター手段と、各第２カッタービットを進出位置に切換
   えた状態で、各第２カッタービットを後退しないように
   支持する支持部材とを設け、前記カッターディスクの回転軸心付近部のセンターフレ
   ームに、可動部材を前後方向へ移動可能に設け、この可
   動部材の前面に土砂掘削用の複数の第３カッタービット
   を固定的に設けると共にセンターフレームの前端に覆工
   部材を掘削可能な複数の第４カッタービットを設け、そ
   れら第３カッタービットと可動部材を進退駆動する駆動
   手段を設け、 それら第３カッタービットと可動部材を前記駆動手段に
   より後退位置に切換えた状態で、前記複数の第４カッタ
   ービットにより覆工部材を掘削可能に構成した ことを特
   徴とするシールド掘進機のカッターディスク。
2. 【請求項２】 前記可動部材と複数の第３カッタービッ
   トと駆動手段と共にセンターフレームをカッターディス
   クとは独立に回転駆動可能に構成したことを特徴とする
   請求項１に記載のシールド掘進機のカッターディスク。
3. 【請求項３】 前記覆工部材が、既設トンネルの内面を
   覆工したセグメントであることを特徴とする請求項１又
   は２に記載のシールド掘進機のカッターディスク。