JPH02112591A - シールド掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、−法覆工を完了した既設のトンネルの一部に
、該トンネルを拡大した拡大トンネルを構築するシール
ド掘削装置に関する。

（従来の技術） 従来、切羽が変形リング形である場合、環状の回転カッ
タを用いたシールド掘削装置では掘削できない部分が生
じてしまうため、一般には、シールド掘削装置を拡大ト
ンネルの断面形状に合致させた外筒シールドと、既設の
セグメントに外設する内筒シールドと、該阿シールド間
の先端に、両シールドの各部の間隙幅に合わせて周方向
に開設無く配設した大小複数の回転カッタとで構成し、
該回転カッタを同時に回転させて切羽を掘削すると共に
、両シールドを連結する隔壁の周方向に間隙を存して配
設した複数のシールドジヤツキにより、組立て完了した
セグメントを反力受けとして両シールドを前進させ、ト
ンネルの拡大部分を掘進するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の掘削装置にあっては、各回転カッ夕は切羽に
対して固定されているため隣接する２つの回転カッタと
シールドとの間に生ずる間隙部分では切羽を掘削するこ
とができず、主に切羽の周縁部に連続するこの非掘削部
分に対してはシールドの前進により突崩すように掘削し
てゆかねばならず、シールドジヤツキに大きな推進力が
要求され油圧装置が大掛かりとなり、装置全体としてコ
スト高となっていた。

本発明は、既設のトンネルの断面形状に関わりなく任意
の断面形状を有する拡大トンネルを構築可能な低コスト
のシールド掘削装置を提供することをその目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成すべく、−次覆工を完了した既
設のトンネルの一部に、該トンネルを拡大した拡大トン
ネルを構築するシールド掘削装置において、該拡大トン
ネルの断面形状に合致させた外筒シールドと、既設のセ
グメントに外接する内筒シールドとを備え、該両シール
ド間の前部に切削ロボットと該切削ロボットを切羽に沿
って公転させる公転手段とを設けると共に、該切削ロボ
ットをロボット本体と、該ロボット本体の前端にトンネ
ルの断面方向に揺動自在に取付けたロボットアームと、
該ロボットアームの先端に取付けた回転カッタと、該回
転カッタを切羽の周方向各部の幅に応じて揺動させる揺
動手段とで構成したことを特徴とする。

（作　用） 公転手段により切削ロボットは切羽に沿って公転し、そ
の際、該ロボットは揺動手段によりロボットアームの先
端に取付けた回転カッタを切羽の周方向各部の幅、すな
わち両シールドの間隙幅に応じて揺動させながら回転カ
ッタを回転させて切羽を掘削してゆく。したがって、回
転カッタは両シールドの幅狭の部分では揺動角が小さく
幅広の部分では大きくなるように揺動し、これを周方向
に連続的に変化させながら公転するため、外筒シールド
と内筒シールドの間隙をなぞるようにして切羽の全面を
隙間なく掘進することができ、両シールドの間隙の断面
形状、即ち切羽の形状が変形リング形であっても掘削可
能であり、両シールド自体が断面形状として形成可能な
範囲内であればトンネルを任意の形状に構築できる。

一方、このように切羽の全面を非掘削部分を生ずること
無く掘削できるため、突崩し部分がほとんどなく突崩し
に要する力を省略できてシールドジヤツキの推進力を小
さくすることができる。

（実施例） 本発明を、既設の円形トンネルＴａの先に該円形トンネ
ルＴａに対し偏心した円形の拡大トンネルＴｂを構築す
るシールド掘削装置に実施した場合について説明する。

第１図及び第３図を参照して、１はシールド掘進機を示
し、該掘進機１は拡大トンネルＴｂの断面形状に合致し
た外筒シールド２と、−次セグメントＳａに外接する内
筒シールド３とを備えると共に、該両シールド２．３の
前端に切削ロボット４を設けて、該切削ロボット４を作
動させて切羽を掘削しながら、両シールド２．３間に渡
した隔壁５と組付て完了したセグメントｓｂとの間に周
方向に間隙を存して配設した複数のシールドジヤツキ６
を伸張させて両シールド２．３を前進させ、地山を既設
の一次セグメントＳａに沿って掘進するようにし、１ス
トローク掘進したところで該−次セグメントＳａを解体
しなから外筒シールド２のテール部で拡大トンネルＴｂ
の一次覆工用のセグメントｓｂを組立てを行い、これを
繰り返して拡大トンネルＴｂを構築するようにしている
。

切削ロボット４はその後方に設けた公転手段７により切
羽に沿って公転するものとし、本実施例では、該公転手
段７の原動側を両シールド２．３間に渡した支持板８に
固定の油圧モータ９と、該油圧モータ９の駆動軸９ａに
固定した歯車１０とで構成し、従動側を該歯車ｉｏに噛
合い内筒シールド３の外周面に沿って設けた環状歯車１
１と、該環状歯車１１を支承して周方向に円滑に回転さ
せる複数の案内ローラ１２とで構成し、油圧モータ９に
より環状歯車１１に取付けた切削ロボット４を周方向に
走行させて公転運動を行なわせるようにしている。

一方、切削ロボット４は、前記環状歯車１１に固定のロ
ボット本体１３と、該本体１３の前端にトンネルＴｂの
断面方向に揺動自在に取付けたロボットアーム１４と、
該ロボットアーム１４の先端に取付けたキャップ状の回
転カッター１５と、該回転カッター１５を切羽の周方向
各部の幅に応じて揺動させる揺動手段１Ｂとで構成され
、回転カッタ１５をロボットアーム１４内に内臓した油
圧モータ１７により該アーム１４の長手方向の軸回りに
回転させると共に、揺動手段１Ｂによりロボットアーム
１４を回転カッタ１５が両シールド２．３の間隙幅一杯
に首振り運動するように揺動させて切羽を掘削する。

この場合揺動手段１Ｂを本実施例では、一端をロボット
本体１３に固定し他端をロボットアーム１４に固定した
油圧シリンダ１８と該油圧シリンダ１８の伸縮長さを制
御する図外の制御装置とて構成し、油圧シリンダ１８を
該制御装置により伸縮制御してロボットアーム１４の揺
動角、すなわち回転カッタ１５の揺動幅りを両シールド
２．３の間隙に応じて適宜制御するようにしている。

以上の構成によれば、切削ロボット４は両シールド２．
３の間隙内を内筒シールド３に沿って公転すると共に、
該ロボット４の回転カッタ１５を揺動させながら回転さ
せ、両シールド２．３の間隙幅の広い部分では大きな揺
動を、狭い部分では小さな揺動を行わせ、これを周方向
に連続的に変化させて切羽を周方向に掘削してゆくため
、切羽の全面を周方向になぞるように隙間無く掘削する
ことができる。

第４図及び第５図は他の実施例を示し、この実施例では
、ロボットアーム１４の先端に取付ける回転カッタ１４
を掘進方向に並べた一対のドラム状回転カッタ１５ａ　
、　１５ａ　、いわゆるブームカッタで構成するように
し、該両力ツタ１５ａ　。

１５ａをロボットアーム１４の長手方向に直交する軸回
りに回転させて切羽を周方向に掘削するようにしている
。

尚、これらの実施例では、環状歯車１１を内筒シールド
３に沿わせて設は切削ロボット４を該内筒シールド３に
沿った軌跡で公転させるようにしているが、該環状歯車
１１を外筒シールド２に沿わせて設は切削ロボット４を
該外筒シールド２に沿った軌跡で公転させるようにして
もよい。

（発明の効果） 以上にように本発明によれば、回転カッタの揺動幅を切
羽の周方向各部の幅に応じて変化させることにより、シ
ールド自体が形成可能である限り既設のトンネルの形状
に関わり無く任意の断面形状を有する拡大トンネルを構
築でき、しかもジヤツキ推進力を小さくできて装置を低
コストで構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したシールド掘削装置の半部の裁
断側面図、第２図はその正面図、第３図その掘削状態を
表した全体の正面図、第４図は他の実施例の半部の裁断
側面図、第５図はその掘削状態を表した全体の正面図で
ある。 ２・・・外筒シールド ３・・・内筒シールド ４・・・切削ロボット ７・・・公転手段 １３・・・ロボット本体 １４・・・ロボットアーム １５・・・回転カッタ １Ｂ・・・揺動手段 Ｔａ・・・円形トンネル Ｔｂ・・・拡大トンネル Ｓａ・・・−次セグメント 第１ 図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一次覆工を完了した既設のトンネルの一部に、該トンネ
   ルを拡大した拡大トンネルを構築するシールド掘削装置
   において、該拡大トンネルの断面形状に合致させた外筒
   シールドと、既設のセグメントに外接する内筒シールド
   とを備え、該両シールド間の前部に切削ロボットと該切
   削ロボットを切羽に沿って公転させる公転手段とを設け
   ると共に、該切削ロボットをロボット本体と、該ロボッ
   ト本体の前端にトンネルの断面方向に揺動自在に取付け
   たロボットアームと、該ロボットアームの先端に取付け
   た回転カッタと、該回転カッタを切羽の周方向各部の幅
   に応じて揺動させる揺動手段とで構成したことを特徴と
   するシールド掘削装置。