JP4147694B2 - 土砂掘削方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の先端で地山を掘削するための傾斜カッタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、筒体状に形成されたシールドフレームとそのシールドフレーム内を前後に仕切る隔壁とからなるシールド本体に、地山を掘削するためのカッタを回転自在に取り付けて構成されている。カッタは、回転軸から放射状に延出された複数のカッタスポーク或いは面板からなり、駆動モータによって正回転方向または逆回転方向に駆動される。カッタスポーク或いは面板の前面には複数のカッタビットが取り付けられている。
【０００３】
従来は、図４に示すように、カッタスポーク５１或いは面板が回転軸５２に対して垂直になるようには位置されており、その前面には、掘進方向長さが等しい複数のカッタビット５３が径方向に所定間隔を隔てて設けられていた。
【０００４】
カッタスポーク５１を回転させることによって、カッタビット５３が共に回転して切羽面５４を掘削するようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のカッタでは、掘削する土砂が粘度の高い土丹層の場合、掘削土砂の流動性が悪く付着力が高い上、シールド掘進機の推進によってカッタビット５３間に位置する掘削土砂に前面荷重がかかるため、カッタビット５３間で掘削土砂が固結してしまい、その土砂の表面が掘削面５４と接触して摩擦が発生する。そのため、カッタの回転トルクが多く必要になってしまい、掘進速度が低下したり、或いは掘進が停止してしまう等の問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決するために案出されたものであって、その目的は、カッタビット間に掘削土砂が固結するのを防止できる土砂掘削方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、カッタスポーク又は面板に複数のカッタビットを設けたカッタを有するシールド掘進機で粘度が高く付着力が高い土砂を掘削する土砂掘削方法において、上記カッタスポーク又は面板を、その径方向外側が掘進方向後方になるように傾斜させ、そのカッタの前面に複数のカッタビットを径方向外側に位置するにつれてその掘進方向長さが長くなるように設けると共に、各カッタビットの先端部分が、上記シールド掘進機の掘進方向に対して垂直な同一平面上に位置するように設け、上記シールド掘進機を掘進させて回転するカッタで土砂を切削すると共に径方向に隣接するカッタビット間の土砂に前面荷重を作用させ、この土砂の圧密度が径方向内側より外側で低くなって土砂が径方向外側に流れるようにしたものである。
【０００８】
上記構成によれば、カッタビット前方に位置する切羽面とカッタの前面との距離が径方向外側に向かうにつれて長くなるので、カッタビット間の掘削土砂の圧密度が、径方向外側ほど低くなる。これによって、掘削土砂は圧密度の低い径方向外側に順次流された後、カッタの後方に流されるので、掘削土砂がカッタビット間に固結するのを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る傾斜カッタを備えたシールド掘進機を示した側方断面図、図２は本発明に係る傾斜カッタを備えたシールド掘進機を示した正面図、図３は本発明に係る傾斜カッタの実施の形態を示した要部拡大断面図である。
【００１２】
まず、図１及び図２によって、シールド掘進機の全体構成を説明する。
【００１３】
図示するように、シールド掘進機１は、筒体状に形成されたシールドフレーム２とその内部を前後に仕切る隔壁３とからなるシールド本体４を有している。シールドフレーム２には、既設セグメント５に反力をとってシールド本体４を前進させる推進ジャッキ６が設けられ、隔壁３の下部には、掘削土砂を坑内に搬送するスクリュコンベア７が取り付けられている。
【００１４】
隔壁３には、駆動モータ８によって回転駆動されるカッタ回転体９が取り付けられている。カッタ回転体９は、隔壁３に設けられた軸受１１と、この軸受１１に軸支された回転軸１２と、その前端に設けられた取付座１４と、その取付座１４から周方向に設けられたカッタ１５とからなっている。なお、本実施の形態においては、カッタ１５は、取付座１４から所定角度（９０度ピッチ）を隔てて径方向外方に延出されたカッタスポーク１６から構成されている。
【００１５】
このカッタスポーク１６は、その径方向外側が掘進方向後方になるように傾斜して配置されている。
【００１６】
カッタスポーク１６の前面には、複数のカッタビット１７が径方向外側に位置するにつれてその掘進方向長さが長くなるように、前方に延出して設けられている。すなわち、カッタビット１７前端の切羽面１８とカッタスポーク１６の前面との距離Ｌが、径方向外側に向かうにつれて長くなるように構成されている。本実施の形態においては、各カッタビット１７の先端部分は、掘進方向に対して垂直な同一平面上に位置するようになっている。
【００１８】
次に、上記構成による傾斜カッタの作用を説明する。
【００１９】
上記シールド掘進機１を用いて掘進を行うには、推進ジャッキ６で既設セグメント５を押しながら、駆動モータ８によってカッタ１５を回転させる。
【００２０】
これによって、シールド本体４が前方に推進しながら、切羽面１８が掘削される。
【００２１】
このとき、掘削された土砂は、図３に示すように、まず切羽面１８とカッタスポーク１６の前面及び隣接するカッタビット１７に挟まれた空間１９に流れる。
【００２２】
この空間１９には、推進ジャッキ６によってカッタ１５が前方に推進しているため切羽面１８から前面荷重がかかる。そのため、掘削土砂は空間１９内で圧縮されるが、カッタビット１７の先端部分が同一面上に位置するので前面荷重は均一であることと、空間１９の径方向外側が広くなるように構成されていることによって、外側の圧密度が低くなる。
【００２３】
これによって、空間１９内に流れた掘削土砂は、図中矢印に示すように圧密度が低い外側へ順次流され、カッタスポーク１６の後方に流れていく。従って、掘削土砂は、常に流動性を確保することができ、カッタビット１７間で圧縮されることなく固結するのを防止できる。
【００２４】
そのため、従来のように掘削面１８と固結した掘削土砂とが接触することがなく、摩擦が発生しない。そのため、カッタ１５の回転トルクの増加を防ぎ、掘進速度の低下や或いは掘進の停止を防止でき、効率的な掘進が達成される。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、カッタ１５がカッタスポーク１６によって構成されたシールド掘進機１を例に挙げて説明したが、カッタ１５が径方向中心側が前方に突出した傘状の面板からなるシールド掘進機でも適用可能であるのは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、カッタビット間の掘削土砂の圧密度が径方向外側ほど低くすることができるので、掘削土砂は圧密度の低い径方向外側に順次流され、カッタビット間に固結するのを防止できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る傾斜カッタを備えたシールド掘進機を示した側方断面図である。
【図２】本発明に係る傾斜カッタを備えたシールド掘進機を示した正面図である。
【図３】本発明に係る傾斜カッタの実施の形態を示した要部拡大断面図である。
【図４】従来のカッタを示した要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ シールド掘進機
１５ カッタ
１７ カッタビット

Claims (1)

1. カッタスポーク又は面板に複数のカッタビットを設けたカッタを有するシールド掘進機で粘度が高く付着力が高い土砂を掘削する土砂掘削方法において、上記カッタスポーク又は面板を、その径方向外側が掘進方向後方になるように傾斜させ、そのカッタの前面に複数のカッタビットを径方向外側に位置するにつれてその掘進方向長さが長くなるように設けると共に、各カッタビットの先端部分が、上記シールド掘進機の掘進方向に対して垂直な同一平面上に位置するように設け、上記シールド掘進機を掘進させて回転するカッタで土砂を切削すると共に径方向に隣接するカッタビット間の土砂に前面荷重を作用させ、この土砂の圧密度が径方向内側より外側で低くなって土砂が径方向外側に流れるようにしたことを特徴とする土砂掘削方法。

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