JP3832901B2 - 多連型シールド掘進機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の回転カッタを有する多連型シールド掘進機に係り、特に、軟弱な崩壊性地盤を掘削するのに好適な多連型シールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多連型シールド掘進機は、シールドフレームの前面に複数の回転カッタを所定間隔を隔てて配置し、これら回転カッタによって複数の円が連なった断面のトンネルを掘削するものである。この種の多連型シールド掘進機として、各回転カッタの後方に共通の土砂取込室を設けたものが知られている。
【０００３】
このタイプでは、土砂取込室を共通としているため、各回転カッタ毎に独立して土砂取込室を設けるものよりも、土砂取込室内の土圧・泥水圧管理が容易となる。また、土砂取込室から坑内への土砂取出ライン（スクリューコンベヤ、送排泥管等）の設置数を減少できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように複数の回転カッタを所定間隔を隔てて配置し、その後方に共通の土砂取込室を設けると、各回転カッタ同士の間から切羽の土砂がカッタで掘削されることなく土砂取込室内に流入し、切羽の保持が困難になることが考えられる。この現象は特に軟弱な崩壊性地盤において著しい。
【０００５】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、切羽の土砂が各回転カッタ同士の隙間から土砂取込室内に過剰に流入することを防止できる多連型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】
上記目的を達成すべく創作された本発明に係る多連型シールド掘進機は、複数の回転カッタを所定間隔を隔てて配置し、これら回転カッタの後方に共通の土砂取込室を設け、該土砂取込室にその土砂取込口を各回転カッタ毎に仕切る仕切板を設けたものである。
【０００７】
本発明によれば、仕切板が土砂取込室の土砂取込口を各回転カッタ毎に仕切るため、各回転カッタの削土取込性が単独の円形シールドと同等となる。よって、切羽の土砂が各回転カッタ同士の間から土砂取込室内に流入することが防止される。
【０００８】
また、隣り合う上記回転カッタを軸方向に離間させると共に切羽側に臨んで一部重合させて配置し、切羽側に臨んで隣り合う一方の軸方向後側の回転カッタの表面と他方の軸方向前側の回転カッタの裏面との隙間を通って切羽側から上記土砂取込室内へ流入する土砂を抑えるべく、上記仕切板に、当該仕切板に沿って形成された土砂流入防止部材を設けてもよい。
【０００９】
また、 隣り合う上記回転カッタを軸方向に離間させると共に切羽側に臨んで一部重合させて配置し、上記土砂取込口が、シールドフレームから切羽側に延出されたフードによって形成され、該フードに、上記回転カッタの並設方向及び軸方向の両方向に対して直交する方向に臨ませて、上記回転カッタ同士の軸方向の隙間を覆うように切羽側に延出して形成された庇部材を設けてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１１】
図４は本実施形態に係る多連型シールド掘進機（３連タイプ）の平断面図、図５は上記多連型シールド掘進機の平面図、図６〜図９はそれぞれ図５の VI-VI線、 VII-VII線、 VIII-VIII線、 IX-IX線断面図である。上記多連型シールド掘進機は、軟弱な地盤を掘進する泥水式シールドである。
【００１２】
図示するように、３個の円が重合された断面のシールドフレーム１の前面には、３個の回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃが軸方向にずらされ重合されて配置されてい
る。詳しくは、両側の回転カッタ２ｂ，２ｃは同一平面に配置され、中央の回転カッタ２ａはそれより軸方向前方に配置されている。そして、上記シールドフレーム１の断面は、図１に示すように、これら３個の回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃを正面からみた輪郭に一致されている。
【００１３】
中央の回転カッタ２ａは、図４に示すようにセンターシャフト３を介して隔壁４に軸支されており、シャフト３に取り付けられたギヤ５にモータ６のピニオン７が噛合されて回転駆動される。両側の回転カッタ２ｂ，２ｃは、中間ビーム８を介して隔壁４に回転自在に取り付けられたリング板９に支持されており、リング板９に設けられた内歯ギヤ１０にモータ１１のピニオン１２が噛合されて回転駆動される。また、両側の回転カッタ２ｂ，２ｃは、センターシャフト１３によっても隔壁４に軸支されている。
【００１４】
各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃは、円板状のカッタ面板１４と、カッタ面板１４に開口された土砂取込スリット１５と、土砂取込スリット１５に沿って設けられたビット１６と、土砂取込スリット１５を開閉するシャッタ（図示せず）と、カッタ面板１４の裏面に設けられたカッタフレーム１７とを有している。カッタフレーム１７は、カッタ面板１４の直径より後述するフード１８の厚さ分だけ小径に形成されている。また、両側の回転カッタ２ｂ，２ｃのカッタフレーム１７には混練翼１９が設けられている。
【００１５】
これら回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃの後方には、共通の土砂取込室２０が設けられている。土砂取込室２０は、各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃで掘削された土砂を一時的に取り込むものであり、シールドフレーム１内を切羽側と機内側とに仕切る隔壁４と、隔壁４から切羽側へシールドフレーム１と同断面形状で延出されたフード１８とを有している。上記フード１８は土砂取込室２０の土砂取込口を形成する。
【００１６】
フード１８には、図２に示すように、両側の回転カッタ２ｂ，２ｃのカッタフレーム１７が回転自在に嵌まり込んでおり、カッタ面板１４のみが切羽に面している。これにより、側部切羽の土砂（軟弱流動性）が、図２の矢印Ａのようにクランク状に流れるため、軟弱流動性土質の地山における土砂の土砂取込室２０内への流入が抑制され、切羽の保持に貢献する。
【００１７】
土砂取込室２０の隔壁４には、図９に示すように、送泥管２１、排泥管２２および還流管２９が接続されている。これにより、土砂取込室２０内に取り込まれた土砂は、送泥管２１からの泥水と混ざって切羽の土圧水圧を保持しつつ、排泥管２２から機内側に運び出される。排泥管２２は、各カッタ２ａ，２ｂ，２ｃの後方にそれぞれ位置して３本設けられているが、土砂取込室２０が各カッタ共通であるためこれらを同時に使用する必要はなく、内２本は予備である。各排泥管２２の近傍には土砂の流動性を高めるべく回転するアジテータ２３が設けられている。
【００１８】
上記土砂取込室２０には、その土砂取込口（フード１８の開口）を各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃ毎に仕切る仕切板２４が設けられている。仕切板２４は、図１および図８に示すように、両側の回転カッタ２ｂ，２ｃのカッタフレーム１７を囲繞するように周方向に沿って円弧状に形成されている。仕切板２４は、土砂取込室２０内を切羽側において各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃ毎に仕切り、隔壁側において各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃの後方を連通する連通口２５を形成する。
【００１９】
このように、仕切板２４が土砂取込室２０の土砂取込口（フード１８の開口）を各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃ毎に仕切るため、各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃの削土取込性が単独の円形シールドと同等となる。また、土砂取込室２０は連通口２５によって連通されているため、各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃ毎に土砂取込室２０を独立して設けたものと比べると、土圧・泥水圧管理が容易となると共に送泥管２１や排泥管２２等の土砂取出ラインの設置数を減らすことができる。
【００２０】
また、両側の回転カッタ２ｂ，２ｃは、図３に示すように、そのカッタフレーム１７が仕切板２４に回転自在に嵌まり込み、カッタ面板１４が仕切板２４の端面を覆うようになっている。これにより、両側の回転カッタ２ｂ，２ｃのカッタ面板１４が、仕切板２４およびフード１８によりリング状に形成されたその回転カッタ２ｂ，２ｃの土砂取込口を覆うこととなり、シール性が一層高まる。なお、シール性がよくないと、切羽の土砂（軟弱流動性）が切羽の土圧・水圧によってどんどん土砂取込室２０に流入し、切羽の保持が困難になる。
【００２１】
上記仕切板２４には、図３および図８に示すように、当該仕切板２４に沿って形成された土砂流入防止部材２６が設けられている。土砂流入防止部材２６は、両側の回転カッタ２ｂ，２ｃのカッタ面板１４より高く、中央の回転カッタ２ａのカッタフレーム１７に当接しない高さ（本実施形態ではビットと同等の高さ）の円弧状の板部２７を有している。この土砂流入防止部材２６により、中央の回転カッタ２ａの裏面（カッタフレーム１７）と両側の回転カッタ２ｂ，２ｃの表面（カッタ面板１４）の隙間から図３に矢印Ｂで示すように土砂取込室２０内へ流入する土砂が抑えられ、更にシール性が高まる。
【００２２】
上記フード１８には、図１、図５および図７に示すように、中央の回転カッタ２ａと両側の回転カッタ２ｂ，２ｃの軸方向の隙間を覆って切羽側に延出された庇部材２８が設けられている。庇部材２８は、シールドフレーム１の各円の接続部の幅Ｌを有し、中央の回転カッタ２ａのカッタフレーム１７に沿って湾曲されている。この庇部材２８によって、側部地山の土砂（軟弱流動性）が中央の回転カッタ２ａと両側の回転カッタ２ｂ，２ｃの軸方向の隙間から土砂取込室２０に流入することが防止され、更にシール性が高まる。
【００２３】
以上説明したように、仕切板２４、土砂流入防止部材２６および庇部材２８によって、切羽前面、側面および上面からの過多な土砂流入を規制できるので、流動制の高い軟弱性地盤であっても、切羽の保持を確実に行うことができる。
【００２４】
別の実施形態を図１０乃至図１２に示す。
【００２５】
図１０は、仕切板２４を中央の回転カッタ２ａ側に設けたものである。この仕切板２４は、庇部材２８の前端に回転カッタ２ａのカッタフレーム１７を囲繞するようにリング状に設けられ、土砂取込口を各回転カッタ２ａ，２ｂ，２ｃ毎に仕切る。
【００２６】
図１１(a) は、中央の回転カッタ２ａを軸方向後方にずらし、仕切板２４および土砂流入防止部材２６をその中央の回転カッタ２ａ側に設けたものである。仕切板２４はカッタフレーム１７を囲繞するようにリング状に形成され、土砂流入防止部材２６はカッタ面板１４に沿って円弧状に形成される。図１１(b) は、中央の回転カッタ２ａを軸方向後方にずらし、仕切板２４を両側の回転カッタ２ｂ，２ｃ側に設けたものである。仕切板２４はカッタフレーム１７に沿って円弧状に形成される。
【００２７】
図１２(a) は、２連式のシールドを示し、軸方向後方の回転カッタ２ｘ側に仕切板２４および土砂流入防止部材２６を設けたものである。仕切板２４はカッタフレーム１７を囲繞するようにリング状に形成され、土砂流入防止部材２６はカッタ面板１４に沿って円弧状に形成される。図１２(b) は、軸方向前方の回転カッタ２ｙ側に仕切板２４を設けたものである。仕切板２４はカッタフレーム１７に沿ってリング状に形成される。
【００２８】
いずれの実施形態においても、仕切板２４によって土砂取込口（フード１８の開口）が各回転カッタ毎に仕切られるので、前実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、切羽の土砂が各回転カッタ同士の隙間から過剰に土砂取込室内に流入することを防止でき、切羽を確実に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す多連型シールド掘進機のシールドフレーム、仕切板および庇部材を示す斜視図である。
【図２】両側の回転カッタの端部を示す拡大図である。
【図３】中央の回転カッタと両側の回転カッタとの重合部を示す拡大図である。
【図４】上記多連型シールド掘進機の平断面図である。
【図５】上記多連型シールド掘進機の平面図である。
【図６】図５の VI-VI線矢視図である。
【図７】図５の VII-VII線矢視図である。
【図８】図５の VIII-VIII線矢視図である。
【図９】図５の IX-IX線矢視図である。
【図１０】別の実施形態を示す概略図である。
【図１１】さらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１２】さらに別の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
２ａ 回転カッタ
２ｂ 回転カッタ
２ｃ 回転カッタ
２ｘ 回転カッタ
２ｙ 回転カッタ
１８ 土砂取込口を形成するフード
２０ 土砂取込室
２４ 仕切板
２６ 土砂流入防止部材
２８ 庇部材

Claims (3)

1. 複数の回転カッタを所定間隔を隔てて配置し、これら回転カッタの後方に共通の土砂取込室を設け、該土砂取込室にその土砂取込口を各回転カッタ毎に仕切る仕切板を設けたことを特徴とする多連型シールド掘進機。
2. 隣り合う上記回転カッタを軸方向に離間させると共に切羽側に臨んで一部重合させて配置し、
   切羽側に臨んで隣り合う一方の軸方向後側の回転カッタの表面と他方の軸方向前側の回転カッタの裏面との隙間を通って切羽側から上記土砂取込室内へ流入する土砂を抑えるべく、上記仕切板に、当該仕切板に沿って形成された土砂流入防止部材を設けた請求項１に記載の多連型シールド掘進機。
3. 隣り合う上記回転カッタを軸方向に離間させると共に切羽側に臨んで一部重合させて配置し、
   上記土砂取込口が、シールドフレームから切羽側に延出されたフードによって形成され、
   該フードに、上記回転カッタの並設方向及び軸方向の両方向に対して直交する方向に臨ませて、上記回転カッタ同士の軸方向の隙間を覆うように切羽側に延出して形成された庇部材を設けた請求項１又は２に記載の多連型シールド掘進機。

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