JPH0227033Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、掘削対象とする崩壊し易い地質中に
巨礫を多く混在する地盤を円滑に掘進することが
できるシールド掘進機に関する。これは、地中に
トンネルを掘削する中小口径の掘進機の分野で利
用されるものである。

〔従来の技術〕

従来のシールド掘進機は、その掘削対象とする
軟らかい地質の地盤中に混在する砂礫が比較的に
小さいので、特に支障なくトンネル掘削をするこ
とができる。しかも、上述のようなシールド掘進
機の掘進に好適な地盤を選定して、トンネル掘削
が行われることが多い。ところが、最近の下水道
などの敷設工事におけるそのトンネル掘削工事で
は、従来のシールド掘進機が使用できるような好
適な地盤が少なくなつてきている。したがつて、
そのシールド掘進機は、例えば、直径が１メート
ルにも及ぶ巨礫を多く混在する崩壊し易い砂礫地
盤を掘進する場合、その巨礫に遭遇する度に掘進
が不可能となつたり、その巨礫の除去に多くの手
間と多額の費用を要すると共に、地表面の崩壊を
きたす事態が生じるなどの問題がある。

〔考案の目的〕

本考案は、上述の問題を解決するためになされ
たもので、その目的は、砂礫地質中に巨礫が混在
する地盤を掘削対象とする場合、その地盤を円滑
にトンネル掘削することができると共に、その掘
削能率の向上を図り得るシールド掘進機を提供す
ることである。

〔考案の構成〕

本考案の構成を図面に基づいて説明すると、第
１図ａに示すように、シールド掘進機１は、シー
ルド本体２の前端部２ａ内で開閉すると共に前後
方向に反転回能で、多数の削岩機挿入穴５ｇが穿
設された１対の半球状バケツト５Ａおよび５Ｂ
と、この半球状バケツト５Ａ，５Ｂを本体機軸２
ｍに直交して軸承するバケツト支持部材７を本体
機軸２ｍ方向に変位させるバケツト変位手段１０
と、を具備している。

〔実施例〕

以下、本考案をその実施例の図面を参照しなが
ら説明する。

第１図ａに示すように、シールド掘進機１で
は、そのシールド本体２の前端部２ａ内で開閉す
ると共に、前後方向、矢符３，４方向に反転可能
な１対の半球状バケツト５Ａ，５Ｂが、前端部２
ａから後方に見て凸状をした椀を形成するように
設けられている。両バケツト５を上述のように開
閉および反転させるために、第１図ｂに示すよう
な４本の旋回ジヤツキ６Ａ，６Ｂが設けられてい
る。そのピストンロツドの端部６ａ，６ｂはバケ
ツト５の内面部に固着された部材５ａ，５ｂを介
して回動自在に装着されると共に、そのシリンダ
部の端部６ｃ，６ｄはシエル２ｂの内面に固着さ
れた部材２ｃを介して回動自在に装着されてい
る。バケツト支持部材７〔第１図ａ参照〕は、シ
エル２ｂの内面を本体機軸２ｍの前後方向である
矢符８，９方向に、バケツト変位手段１０である
４本のスライドジヤツキ〔第１図ｃ参照〕を介し
て、摺動自在に装着されている。そのバケツト支
持部材７の先端部７ａを形成するアーム７Ａ，７
Ｂに一体化されたピン７ｂ，７ｃが、本体機軸２
ｍに直交して設けられている。なお、上述の両バ
ケツト５Ａ，５Ｂは、その反転用の嵌入穴５ｃ，
５ｄが穿設され、ピン７ｂ，７ｃに回動自在に軸
承されると共に、バケツト支持部材７と一緒に移
動自在となつている。さらに、両バケツト５には
それぞれ１個のマンホールが穿設され、そのマン
ホール用カバー５ｅ，５ｆが嵌着されると共に、
切羽１１に地盤中の巨礫が現れた際に、その巨礫
を破砕するための削岩機１２のガン１２ａ〔第２
図ａ参照〕挿入用の多数の挿入口５ｇが穿設され
ている。シールド本体２の前端部２ａのシエル２
ｂはシールドフード２ｄを形成するように厚肉状
となつていると共に、そのシールドフード２ｄの
前面に切羽１１を掘削するための複数個のカツテ
ングウエツジ１３が固着されている。シールドフ
ード２ｄの内面に、両バケツト５を閉止した状態
で掘進する時、湧水や土石のシールド本体２内へ
の侵入を防止するためのシールパツキン２ｅが装
着されている。両バケツト５の外面には、カツテ
ングウエツジ１４が固着されている。バケツト変
位手段１０の４本のスライドジヤツキは後述の隔
壁１５を貫通して設けられ、そのシリンダ部の端
部１０ａはシエル２ｂの内面に固着された部材２
ｆに装着され、そのピストンロツドの端部１０ｂ
はバケツト支持部材７の内面に固着された部材７
ｄに装着されている。隔壁１５は１対のバケツト
５の後部で、シールド本体２を前後、すなわち、
前部２Ａと後部２Ｂとに仕切るようにシエル２ｂ
の内面に固着されると共に、掘削土石を排出可能
な例えば、スクリユーコンベア１６が、この隔壁
１５に矢符１７，１８方向に摺動可能かつ進退自
在に貫挿されている。なお、隔壁１５に代わるリ
ングガーダなどが採用され、また、スクリユーコ
ンベア１６に代え、ベルトコンベアを用いて掘削
土石を排出してもよい。

上述の隔壁１５にはマンホール１９が設けら
れ、〔第１図ｄ参照〕そのマンホールカバー２０
が装着されている。また、隔壁１５には、セグメ
ント２１により構築されたトンネル壁を押圧して
シールド本体２を掘進させる12本のシールドジヤ
ツキ２２〔第１図ｅ参照〕が固着されている。そ
して、スクリユーコンベア１６を矢符１７，１８
方向に進退させるための２本のシリンダ２３のピ
ストンロツドの端部２３ａが、隔壁１５に固着さ
れた部材１５ａに装着されると共に、そのシリン
ダ部の端部２３ｂがスクリユーコンベア１６の外
面に固着された部材１６ａに装着されている。ス
クリユーコンベア１６のスクリユー１６Ａは、ユ
ニバーサルジヨイント２４を介して駆動源２５例
えば、油圧モータにより駆動される。スクリユー
コンベア１６の後端部の下部に、排出口１６Ｂが
設けられると共にその排出口１６Ｂをシリンダ２
８で開閉するゲート２６が設けられている。その
ゲート２６が排出口１６Ｂを開くと、スクリユー
１６Ａで搬送された掘削土石が落下して、転載さ
れる土石排出用のベルトコンベア２７が設置され
ている。スクリユーコンベア１６の外面のほぼ中
央部にセグメント２１の組み立て用のウインチ２
９〔第１図ｆ参照〕が固着されると共に、ウイン
チ２９は図示しない駆動源により駆動される。そ
のウインチ２９のワイヤロープ２９Ａをガイドし
かつその表面で滑動させるワイヤロープガイド３
０がスクリユーコンベア１６の外面に固着されて
いる。なお、シールド本体２のシエル２ｂの最後
部には、セグメント２１により構築されたトンネ
ルの外面に押圧させて、湧水や土石のシールド本
体２内への浸入を防止する複数個のテールシール
３１が装着されている。

上述の実施例によれば、次のように作動させる
と、シールド掘進機は掘削対象の巨礫が混在した
地盤を掘進することができる。

第２図ａに示すように、第１段階では、シール
ド掘進機１が所定の掘進を終え、セグメント２１
がシールド本体２内のウインチ２９を用いて１リ
ング幅のトンネルに構築された状態である。な
お、１対の半球状バケツト５Ａ，５Ｂはそれぞれ
矢符３方向に反転を完了し、シールド本体２の前
端部２ａから後方に見て凸状となつている。次
に、第２図ｂに示すように、第２段階では、シー
ルドジヤツキ２２がセグメントリングを押圧する
ことによつて反力を得て、シールド掘進機１が新
しい地盤を掘進する。一方、第１段階では、切羽
１１の地盤中に巨礫３２が混在しそのままの状態
では、第２段階での掘進が妨げられるので、ま
ず、その巨礫３２を破砕して可能な限り中小石に
する必要がある。そこで、作業者はマンホールカ
バー２０を取り外し、そのマンホール１９から前
部２Ａに入り、例えば、半球状バケツト５Ａに穿
設された多数の挿入口５ｇの中から巨礫３２の破
砕に適切な挿入口５ｇを選択し、その挿入口５ｇ
に削岩機１２のガン１２ａを挿入して巨礫３２を
破砕し、例えば、中小石３２Ａ，３２Ｂにする。
なお、他の挿入口５ｇはプラグの挿入で閉塞され
ている。他の破砕作業として巨礫３２に貫通しな
い穴を明け、その穴に膨張材を封入して破砕させ
ることもできる。必要があれば、作業者はマンホ
ールカバー５ｅを取り外し、そのマンホールを利
用してシールドフード２ｄの直下で、切羽１１と
バケツト５の外面との空間に降りて、巨礫３２の
破砕作業を行なうことができる。その巨礫３２の
破砕がなされ例えば、巨礫３２が２個に割られ中
小石３２Ａ，３２Ｂとなると、作業者はマンホー
ルカバー５ｅおよび２０を取り付け、シールド本
体２の後部２Ｂに移る。そして、第２図ｂに示す
第２段階では、スクリユーコンベア１６の排出口
１６Ｂはシリンダ２８の伸長によつてゲート２６
で閉止させておく。次に、12本のシールドジヤツ
キ２２を一斉に矢符９方向に伸長させると、上述
したように反力を得てシールド本体２は掘進す
る。そして、シールドフード２ｄに固着されたカ
ツテイングウエツジ１３が地盤を掘削する。その
際、シールドジヤツキ２２の伸長量に対応して、
バケツト変位手段１０である４本のスライドジヤ
ツキはシールドジヤツキ２２の伸長量と同じ量だ
け矢符９方向に同時に縮小させるので、バケツト
５はバケツト支持部材７とその先端部７ａのアー
ム７Ａ，７Ｂとピン７ｂ，７ｃとを介してシエル
２ｂの内面を相対的に摺動して、第１段階と同一
位置に留まつている。他方、シエル２ｂの内面に
固着された隔壁１５と、第１段階と同様にシリン
ダ２３〔第１図ａ参照〕の縮小により矢符１７方
向に進んだ位置にあるスクリユーコンベア１６
と、はシールド本体２と一緒に矢符８方向に移動
する。そして、中小石３２Ａは土石と一緒にシー
ルドフード２ｄの直下に導入され、シールド掘進
機１の第２段階の掘進が完了する。第２図ｃに示
すように、第３段階では、１対のバケツト５は第
１および第２段階と同様の位置でかつ同様の向き
を保持している。次に述べる第４段階で、バケツ
ト５を矢符４方向に反転させる準備として、スク
リユーコンベア１６をシリンダ２３を伸長させ、
矢符１８方向に退避させておく。続いて、第２図
ｄに示す第４段階では、各２本の旋回ジヤツキ６
Ａ，６Ｂをそれぞれ縮小させ前者はバケツト５Ａ
を、後者はバケツト５Ｂを、それぞれ矢符４方向
に反転させてシールド本体２の前端部２ａから後
方に見て凹状にする。第３段階での切羽１１と凸
状になつているバケツト５との間に中小石３２Ａ
を混在させて充満した土石は、バケツト５が凹状
となるので、そのバケツト５内になだれ込む。そ
の時点では、土石の表面は傾斜面を形成して空間
３３が生じている。そこで、第２図ｅに示すよう
に、第５段階では、前段階と同様のバケツト５の
向きで、バケツト変位手段１０のスライドジヤツ
キを伸長させて、バケツト５を矢符８方向に移動
させると、前述の空間３３は狭められる。次に第
２図ｆに示すように、第６段階では、旋回ジヤツ
キ６を伸長させてバケツト５を矢符３方向に反転
させ、シールド本体２の前端部２ａから後方に見
て凸状にする。その際、カツテイングウエツジ１
４はバケツト５の反転を円滑に行なわせることが
できる。したがつて、中小石３２Ａは多量の土石
と一緒にシールド本体２の前部２Ａに取り込まれ
る。次に、シリンダ２３を縮小させてスクリユー
コンベア１６を矢符１７方向に進ませる。そのス
クリユー１６Ａを駆動源２５によりユニバーサル
ジヨイント２４を介して駆動させ、土石の搬送を
行なわせその土石を、シリンダ２８の縮小によつ
て排出口１６Ｂが開くようにゲート２６を移動さ
せることによつてベルトコンベア２７に転載させ
て、トンネル後方に排出させることができる。中
小石３２Ａの大きさによつては、スクリユーコン
ベア１６による排出が不可能な場合がある。そこ
で、スクリユーコンベア１６を矢符１８方向に退
避させた後に、生じたスペースを利用して再度作
業者がマンホール１９から前部２Ａに入り、削岩
機などを用いて小石に破砕することができる。こ
の第６段階の状態は第１段階の状態に戻つている
ので、トンネルの１リング幅分の掘進が完了し１
サイクルの稼働を終える。このサイクルを順次繰
り返すことにより所望のトンネルを掘削すること
ができる。

ちなみに、本考案のシールド掘進機は地表面か
ら５〜８メートルの深さにおいて掘進し、かつ、
掘削するトンネルの直径は２〜４メートル範囲で
ある。なお、直径が３〜４メートルのトンネルを
掘削する場合、第１図ａ，ｂの、二点鎖線で示す
ような棚部３４を装着させることにより、地盤の
崩壊を防止する機能を持たせることができる。

〔考案の効果〕

本考案は以上詳細に説明したように、シールド
掘進機が、掘削対象とする崩壊し易い地質中に巨
礫などが混在する地盤を円滑に掘進することがで
きる。そして、従来のシールド掘進機が上述の地
盤を掘進する場合に比較して、掘進が不可能とな
る事態や困難な巨礫の除去作業を回避することが
できるので、巨礫の除去に伴う地表面の崩壊など
の大きな事故の発生が避け得ると共に、大石の除
去作業に必要な手間と費用が不要となり、高能率
かつ安価にトンネルを掘削することができる。加
えて、従来のように、地盤中に小石のみが混在す
る地盤を選ぶことなく、シールド掘進機はトンネ
ル掘削計画に沿つた所望の場所に最短距離で掘進
できるので、公共事業として必要な下水道などの
トンネル掘削に広く利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案のシールド掘進機の縦断面
図、第１図ｂは同図ａの−線矢視断面図、第
１図ｃは同図ａの−線矢視断面図、第１図ｄ
は同図ａの−線矢視断面図、第１図ｅは同図
ａの−線矢視断面図、第１図ｆは同図ａの
−線矢視断面図、第２図ａ〜ｆはシールド掘進
機の掘進作動の第１段階から第６段階までにわた
る説明図である。 １……シールド掘進機、２……シールド本体、
２ａ……前端部、２ｍ……本体機軸、３，４……
前後方向、５，５Ａ，５Ｂ……半球状バケツト、
５ｇ……挿入穴、７……バケツト支持部材、１０
……バケツト変位手段、１２……削岩機。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シールド本体前端部内で開閉すると共に前後方
   向に反転可能で、多数の削岩機挿入穴が穿設され
   た１対の半球状バケツトと、 この半球状バケツトを本体機軸に直交して軸承
   するバケツト支持部材を本体機軸方向に変位させ
   るバケツト変位手段と、 を具備することを特徴とするシールド掘進機。