JPH02112592A - 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、トンネルを構築するシールドと回転カッタと
を備えたシールド掘削装置に関する。

（従来の技術） 従来、断面形状が非円形のトンネルを構築する場合、単
一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い他山を所定の断面形状に掘進す
ることができず、−膜内には、拡大トンネルの断面形状
に合致させたシールドの先端に多数の部分カッタを配設
し、該部分カッタを同時に駆動させながら他山を掘進す
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、多数の部分カッタを油
圧駆動装置により駆動させるため、制御も含め複雑な油
圧駆動装置が必要となり掘進機全体としてコスト高とな
っていた。

もっとも、通常のシールド掘進機に設けられる方向を変
える場合の余堀りに用いるいわゆるオーバーカッタを応
用することも考えられるが、該オーバーカッタは油圧ア
クチュエータにより回転カッタから出没する構造である
ため、非円形の断面形状のトンネルを正確に構築しよう
とする場合には、該カッタの出没制御が複雑になり上記
と同様にコスト高の掘進機となることが予想される。

本発明は、任意の断面形状を有する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第１の
目的とし、また、既設の円形トンネルの先に任意の形状
を有する拡大トンネルを構築できるシールド掘削装置を
提供することを第２の目的とし、更に、既設の円形トン
ネルの一部に任意の形状を有する拡大トンネルを構築で
きるシールド掘削装置を提供することを第３の目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 上記第１の目的を達成すべく請求項１の発明では、拡大
トンネルの断面形状に合致させたシールドと、円形の回
転カッタとを備え、該回転カッタの外周部に径方向外方
に出没自在な補助カッタを取付ける共に、該シールドに
該回転カッタの回転により該補助カッタを該シールドの
形状に合致するような軌跡に沿って公転させる案内手段
を設けたことを特徴とする。

また、第２の目的を達成すべく請求項２の発明では、既
設の円形トンネルの先に、該円形トンネルに対し拡大し
た拡大トンネルを構築するシールド掘削装置でにおいて
、該拡大トンネルの断面形状に合致させたシールドと、
回転カッタとを備え、回転カッタを既設の円形トンネル
と略同形に形成して既設の円形トンネルに対し同一軸線
上に位置するように設けると共に、該回転カッタの外周
部に径方向外方に出没自在な補助カッタを取付け、該シ
ールドに該回転カッタの回転により該補助カッタを該シ
ールドの形状に合致するような軌跡に沿って公転させる
案内手段を設けたことを特徴とする。

更に、第３の目的を達成すべく請求項３の発明では、既
設の円形トンネルの一部に、該円形トンネルに対し拡大
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、回転
カッタとを備え、該回転カッタを環状に形成しその内周
縁を内筒シールドに沿わせて設けると共に、該回転カッ
タの外周部に径方向外方に出没自在な補助カッタを取付
け、該外筒シールドに該回転カッタの回転により該補助
カッタを該外筒シールドの形状に合致するような軌跡に
沿って公転させる案内手段を設け、又請求項４の発明で
は、回転カッタを環状に形成しその外周縁を外筒シール
ドに沿わせて設けると共に、該回転カッタの内周部に径
方向内方に出没自在な補助カッタを取付け、該内筒シー
ルドに該回転カッタの回転により該補助カッタを該内筒
シールドの形状に合致するような軌跡に沿ってに公転さ
せる案内手段を設けたことを特徴とする。

（作　用） 回転カッタを駆動することにより補助カッタは、案内手
段に案内されて回転カッターに対し径方向に出没しなが
ら案内手段で規定される所定の公転軌跡をなぞるように
公転し、該公転軌跡をシールドの形状に合致させること
により、該補助カッタは、自動的にシールドの断面形状
をなぞるように公転する。したがって、回転カッタによ
り切羽の主要部を円く掘進できると共に、補助カッタに
より残りの周縁部をシールドの断面形状に合わせて掘進
することができ、シールド自体の断面形状として形成可
能な範囲内においてトンネルを任意の形状に構築できる
。

一方、補助カッタと該カッタの公転軌跡を規制する案内
手段とは、従来の部分カッターを多数用いるものに比し
て、構造が極めて簡単で複雑な駆動装置や特別な制御装
置を必要とすることすること無く構成できる。

また、このシールド掘削装置を用いて既設のトンネルの
先に非円形の拡大トンネルや偏心拡大トンネルを構築す
る場合、請求項２の如く回転カッターを既設の円形トン
ネルと略同形にすれば、該カッターは既設のトンネルを
掘削したものを転用して引き続き使用することが可能と
なる。

更に、請求項３の如く構成すれば、既設の円形トンネル
の一部に任意の形状の拡大トンネルを構築することがで
き、逆に請求項４の如く構成すれば、既設のトンネルが
非円形であっても、その一部に円形の拡大トンネルを構
築することができる。

（実施例） 請求項１及び２の発明を、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２図を参照して、１はシールド掘進機を示
し、該掘進機１はシールド２と該シールド２の先端に回
転カッタ３とを備え、該カッタ３の基部３ａを該シール
ド２の隔壁４に軸支し、該基部３ａに設けた歯車３ｂに
噛合う油圧モータ５の回転により該回転カッタ３を回転
させると共に、隔壁４の周縁部と組付完了したセグメン
トＳとの間に当てかった複数のジヤツキ６を伸張させ、
シールド２を前進させて切羽を掘進するようにし、１ス
トローク掘進したところで該シールド２のテール部でセ
グメントＳの組立てを行い、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。

シールド２は拡大トンネルＴｂの断面形状に合致させ、
回転カッタ３は既設の円形トンネルＴａと略同径に形成
して該円形トンネルＴａに対し同一軸線上に位置するよ
うに設けるものとし、該回転カッタ３は、第２図に示す
ように円形のカッタプレート３ｃと、該カッタプレート
３ｃの中心部から三方向に等間隔に延設したカッタスポ
ーク３ｄ、　３ｄ１３ｄと、該各カッタスポーク３ｄの
径方向に複数配設したカッタビット３ｅとで構成され、
該カッタプレート３ｃには、２つの該カッタスポーク３
ｄ、　ａｄの周方向中間に位置させて、該カッタプレー
）Ｂｅの外周部に形成した案内孔３ｒにカッタビット７
ａを有し径方向外方に出没自在な補助カッタ７が取付け
られている。一方、シールド２のには、該回転カッタ３
の回転により該補助カッタ７を該シールド２の形状に合
致するような軌跡に沿って公転させる案内手段８を設け
られる。本実施例では、該案内手段８を該補助カッタ７
に固定のガイドロッド７ｂを係合させる上記隔壁４の外
周部に形成した環状溝４ａで構成し、該環状溝４ａ内に
ガイドロッド７ｂを円滑に移動させるガイドローラ９を
設け、回転カッタ３の回転により補助カッタ７が公転し
た場合にガイドロッド７ｂの尾端が環状溝４ａに沿って
周方向に走行し、補助カッタ７が回転力・ツタ３から径
方向に出没しながらシールド２に沿って公転するように
している。

したがって、回転カッタ３は円形トンネルＴａを延長す
るように切羽の中心部分を掘進し、補助カッタ７は残り
の拡大部分を掘進する。

以上の構成によれば、上記実施例において回転カッタ３
は既設の円形トンネルＴａと略同径に形成するようにし
たが、既設の円形トンネルＴａを掘進したものを転用す
るようにしてもよく、また、既設の円形トンネルＴａに
対し偏心した円形の拡大トンネルＴｂを構築するように
したが、該拡大トンネルＴｂを第３図（ａ）乃至（Ｃ）
の如く、既設の円形トンネルＴａに対し一方向又は両方
向に張出した長円形の拡大トンネルＴｂや楕円径の拡大
トンネルＴｂ等のシールド２自体の断面形状として形成
可能な範囲内において任意の形状の拡大トンネルＴｂを
構築することも可能である。

尚、図中ＩＯは泥水パイプを示し、１１はリップシール
を示す。

次に、請求項３の発明を一次覆工を完了した既設の円形
トンネルＴａの一部に該円形トンネル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。

この実施例では、第４図及び第５図の示す如く、シール
ド掘進機１により既設の一次セグメントＳａの外周部分
を掘進し、該−次セグメントＳａを解体しながら拡大ト
ンネルＴｂの一次覆工用のセグメントＳを施工してゆく
もので、拡大トンネルＴｂの断面形状に合致した外筒シ
ールド２ａと、−次セグメントＳａに外接する内筒シー
ルド２ｂと、該両シールド２ａ、　２ｂの先端に回転力
・ツタ３とを備え、該回転カッタ３を環状に形成しその
内周縁を内筒シールド２ｂに沿わせて設けると共に、上
記実施例と同様に、該回転カッタ３の外周部に径方向外
方に出没自在の補助力・ツタ７を取付け、該外筒シール
ド２ａに該回転カッタ３の回転により該補助カッタ７を
該外筒シールド２ａの形状に合致するような軌跡に沿っ
て公転させる案内手段８を設けるようにしている。

この場合、該回転カッタ３は切羽に対して、拡大トンネ
ルＴｂの一次セグメントＳａに沿った内側部分を環状に
掘進し、該補助カッタ７はその残りの拡大部分を三日月
状に掘進する。尚、構造的にはこの実施例にあっても第
３図に示すような断面形状の拡大トンネルＴｂを構築す
ることは可能である。

次に、上記実施例の変形例として、請求項４の発明を実
施したシールド掘削装置について説明する。

この実施例では、第６図及び第７図に示す如く、上記実
施例とは逆に、環状に形成した回転カッタ３をその外周
縁を外筒シールド２ａに沿わせて設けると共に、該回転
カッタ３の内周部に径方向内方に出没自在の補助カッタ
１を取付けるようにしている。

この場合、該回転カッタ３は切羽に対して拡大トンネル
Ｔｂの外側部分を環状に掘進し、該補助カッタ７はその
残りの一次セグメントＳａに沿った内側部分を三日月状
に翠進する。

（発明の効果） 以上にように請求項１の発明によれば、シールド自体が
形成可能である限り任意の断面形状を有するトンネルを
構築でき、しかも装置を低コストで構成できる。

また、請求項２の発明によれば、既設のトンネルを掘削
した回転カッタを拡大トンネルの゛掘削に転用が可能と
なり、−層のコストダウンを図ることができ、かつ拡大
トンネル用のカッターの搬入交換作業を省略できて工期
の短縮も図ることができる。

更に、請求項３の発明によれば、既設の円形トンネルの
一部に上記と同様に任意の形状の拡大トンネルを構築す
ることができ、逆に請求項４の発明によれば、既設のト
ンネルが非円形であっても、その一部に円形の拡大トン
ネルを構築することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１および請求項２の発明を実施したシー
ルド掘削装置の裁断側面図、第２図はその正面図、第３
図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はこの発明により構築可能な
主たる拡大トンネルの断面図、第４図は請求項３の発明
を実施したシールド掘削装置の半部の裁断側面図、第５
図はその正面図、第６図は請求項４の発明を実施したシ
ールド掘削装置の半部の裁断側面図、第７図はその正面
図である。 ２・・・シールド ２ｂ・・・内筒シールド ４・・・隔　　壁 ８・・・案内手段 Ｔｂ・・・拡大トンネル ２ａ・・・外筒シールド ３・・・回転カッタ ７・・・補助カッタ Ｔａ・・・円形トンネル Ｓａ・・・−次セグメント 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、拡大トンネルの断面形状に合致させたシールドと、
   円形の回転カッタとを備え、該回転カッタの外周部に径
   方向外方に出没自在な補助カッタを取付ける共に、該シ
   ールドに該回転カッタの回転により該補助カッタを該シ
   ールドの形状に合致するような軌跡に沿って公転させる
   案内手段を設けたことを特徴とするシールド掘削装置。 ２、既設の円形トンネルの先に、該円形トンネルに対し
   拡大した拡大トンネルを構築するシールド掘削装置でに
   おいて、該拡大トンネルの断面形状に合致させたシール
   ドと、回転カッタとを備え、回転カッタを既設の円形ト
   ンネルと略同形に形成して既設の円形トンネルに対し同
   一軸線上に位置するように設けると共に、該回転カッタ
   の外周部に径方向外方に出没自在な補助カッタを取付け
   、該シールドに該回転カッタの回転により該補助カッタ
   を該シールドの形状に合致するような軌跡に沿って公転
   させる案内手段を設けたことを特徴とするシールド掘削
   装置。 ３、既設の円形トンネルの一部に、該円形トンネルに対
   し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
   、回転カッタとを備え、該回転カッタを環状に形成しそ
   の内周縁を内筒シールドに沿わせて設けると共に、該回
   転カッタの外周部に径方向外方に出没自在な補助カッタ
   を取付け、該外筒シールドに該回転カッタの回転により
   該補助カッタを該外筒シールドの形状に合致するような
   軌跡に沿って公転させる案内手段を設けたことを特徴と
   するシールド掘削装置。 ４、既設のトンネルの一部に、該トンネルに対し拡大し
   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、回転カ
   ッタとを備え、該回転カッタを環状に形成しその外周縁
   を外筒シールドに沿わせて設けると共に、該回転カッタ
   の内周部に径方向内方に出没自在な補助カッタを取付け
   、該内筒シールドに該回転カッタの回転により該補助カ
   ッタを該内筒シールドの形状に合致するような軌跡に沿
   ってに公転させる案内手段を設けたことを特徴とするシ
   ールド掘削装置。