JPH0227517B2 - Tonnerukutsushinki - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、破砕帯など崩壊性の岩盤にトンネ
ルを掘削するのに適するトンネル掘進機に関する
ものである。

まず、グリツパをそなえた従来のトンネル掘進
機を第１図および第２図により説明する。

四角状筒体の外枠２の四周には、油圧シリンダ
４により操作するグリツパ３が設置されており、
外枠２には軸方向に摺動できるように内枠５が挿
入されている。内枠５の先端のフランジ部には、
カツタ６をそなえたカツタヘツド７が軸受を介し
て回転自在に支持されている。外枠２の前端部と
内枠５のフランジ部との間には、内枠５を摺動さ
せるスラストシリンダ８が設置されている。カツ
タヘツド７の駆動軸７ａは内枠５の中空部に挿入
されており、その端部は駆動機９により回転させ
る歯車伝動装置に連結されている。

油圧シリンダ４を操作してグリツパ３をトンネ
ル壁１に押付けることにより、外枠２をトンネル
壁１に支持させる。カツタヘツド７はスラストシ
リンダ８により切羽に押付けられ、駆動機９に連
動して回転する駆動軸７ａを介して回転させら
れ、切羽の掘削を行う。

しかしながら、地山に湧水が多い場合とか、破
砕等の場合には、トンネル外壁の崩壊を防止する
シールドがないのでトンネル外壁の崩壊が生じ、
掘進機が土砂で埋没した崩壊まで行かない場合で
もグリツパ３に体するトンネル壁１の支持力が得
られず、前進が不可能になつたりする重大な欠点
があつた。

第３図は岩石用カツタを取付けた従来の泥水シ
ールド掘進機の一例を示す。シールド本体１２の
前部には、岩石掘削用のカツタ６を取付けたカツ
タヘツド７が軸受１３を介して回転自在に支持さ
れている。シールド本体１２の前進は、セグメン
ト１０で反力をとりながら、シールドジヤツキ１
１の伸長させることにより行う。カツタヘツド７
の回転にともないカツタ６で切羽１５が掘削され
る。掘削ズリは、排泥管１４を通して流体輸送に
より排出させられる。特に、岩石の掘削作業で
は、カツタ６は消耗するので、掘進途中で交換し
なければならないことが非常に多い。カツタヘツ
ド７はシールドジヤツキ１１により常に切羽１５
に押付けられながら切羽１５を掘削しているで、
カツタ６を交換するための作業空間が切羽１５と
カツタヘツド７との間にとれず、その交換作業は
非常に困難である。また、切削抵抗が非常に大き
い場合、シールドジヤツキ１１の大きなスラスト
力が軸受１３にかかり、軸受１３が破損すること
もある。

第４図は上記の欠点を除く従来の泥水シールド
掘進機を示す。

中心軸１７はシールド本体１６と一体のバルク
ヘツドに、回転および摺動ができるように軸受２
４を介して支持されており、その先端部にはカツ
タ２３を取付けたカツタヘツド２２が結合されて
いる。中心軸１７の回転は駆動機１９に連結した
ピニオン２０、歯車２１を介して行い、摺動はス
ラストシリンダ１８により行う。歯車２１は中心
軸１７に固定され、ピニオン２０は駆動機１９の
出力軸に取付けられている。ピニオン２０は、ス
ラストシリンダ１８と行程分だけ歯車２１とのか
み合いが可能となるよう巾を広くしてある。

このシールド掘進機では、シールド本体１６の
前進とは別個にカツタヘツド２２をスラストシリ
ンダ１８により前後に移動させることができるの
で、カツタ２３を交換する際には、カツタヘツド
２２を後退させて、切羽２５とカツタヘツド２２
との間に空間を確保し、容易に作業を行うことが
できる。また、シールド本体１６の前進はシール
ドジヤツキ２６により行い、カツタヘツド２２の
前進はスラストシリンダ１８により単独に行うよ
うになつているので、過大なスラストが軸受２４
にかかることもない。

上述のように、第３図のシールド掘進機の欠点
は補えるが、中心軸１７は回転トルクとスラスト
とをカツタヘツド２２に伝え、かつ、カツタヘツ
ド２２にかかる不平衡な抵抗が曲げ力として中心
軸１７に作用するため、中心軸１７の軸径を大き
くする必要がある。したがつて、軸部の周囲の空
間が狭められ、他の機器類の配置に困難をきたす
ことになる。また、軸受２４も大容量となり、配
置上困難がともなう。このように寸法上の制約を
受けることになる。

この発明は、カツタの交換を容易に行うことが
でき、かつ、カツタヘツドの駆動軸を太くしない
ですむトンネル掘進機を提供することを目的とす
るものである。

以下、この発明の一実施態様を第５図ないし第
７図により説明する。

シールド本体２７の前部にはバルクヘツド３３
が一体に設けられ、バルクヘツド３３より後がわ
部分には支持フレーム４７が一体に設けられてい
る。バルクヘツド３３の上がわ部には送水管５１
が取付けられ、下がわ部には排出管５２が取付け
かれ、中央部には断面が円形の前がわ支持筒体２
８が固定されている。支持フレーム２７の中央部
には、断面が正方形の後がわ支持筒体３２が固定
されている。後がわ支持筒体３２には、先端部に
円形のフランジ３４をそなえた断面が正方形の第
一可摺動筒体３０が摺動可能にはめこまれてお
り、前がわ支持筒体２８には、フランジ３４と後
がわ支持筒体３２との間における第一可摺動筒体
３０の壁部に固定した、外周の断面が円形である
第二可摺動筒体２９が摺動可能にはめこまれてい
る。前がわ支持筒体２８には、バルクヘツド３３
の後方に泥水、ズリなどが洩れるのを防止するシ
ール３１が取付けられている。

フランジ３４にはカツタ３７を取付けたカツタ
ヘツド３６が軸受３５を介して回動自在に支持さ
れており、カツタヘツド３６の中央部には第一可
摺動筒体３０に挿入した駆動軸３９の一端部がス
プライン４０により結合されている。駆動軸３９
の他端部は、第一可摺動筒体３０に固定したハウ
ジング４１内に取付けた軸受４２により支持され
ており、その端部には歯車４３が固定されてい
る。歯車４３はハウジング４１に設置した駆動機
４５の出力軸に取付けたピニオン４４とかみ合つ
ている。支持フレーム４７には駆動軸３９と平行
にスラストシリンダ４６が設置されており、その
ピストンロツドはハウジング４１にピンを介して
連結されている。フランジ３４とカツダヘツド３
６の中央壁部との間には、軸受３４への泥水、ズ
リ、異物の侵入を防ぐシール３８が取付けられて
いる。

なお、４８はセグメント４９で反力をとりなが
らシールド本体２７を前進させるシールドジヤツ
キ、５０はセグメント４９の組立てを行うエレク
タである。

駆動機４５を駆動すれば、ピニオン４４、歯車
４３を介して駆動軸３９が回されるとともに、ス
プライン４０を介してカツタヘツド３６が回され
る。スラストシリンダ４６によりハウジング４
１、第一可摺動筒体３０、軸受３５を介してカツ
タヘツド３６に推力を与えながら、カツタヘツド
３６を回転させ、カツタ３７で掘削をする。掘削
されたズリは、排出管５２を通して流体輸送で排
出させられる。

カツタヘツド３６から伝えられる掘削反力によ
る推力、曲げ力は、軸受３５を介して第二可摺動
筒体２９、第一可摺動筒体３０で支えられる。駆
動軸３０はカツタヘツド３６に回転力だけを伝達
する。

破砕帯で坑壁が崩壊しやすい地層に対しては、
シールド本体２７、セグメント４９で坑壁の崩壊
を防止し、掘進機の推進の反力はシールドジヤツ
キ４８を介してセグメント４９で受ける。

カツタ３７が損耗して交換を必要とする際に
は、第５図の切羽Ｆまでカツタヘツド３６により
掘削前進を行つたのち、スラストシリンダ４６を
伸長させてカツタヘツド３６を後退させ、切羽Ｆ
とカツタヘツド３６との間に交換作業を行う空間
を確保する。ズリ輸送の泥水は排除し、バルクヘ
ツド３３およびカツタヘツド３６に設けたマンホ
ール（図示してない）から作業員がカツタヘツド
３６の前面がわにはいり、カツタ３７の交換作業
をする。

通常の掘進工程ではカツタヘツド３６が切羽Ｆ
まで前進し、掘削が完了すると、シールドジヤツ
キ４８によりセグメント４９で反力をとりながら
シールド本体２７を前進させる。つぎに、カツタ
ヘツド３６をスラストシリンダ４６で前進させる
掘削工程に移る。

以上説明したこの発明によれば下記の効果が得
られる。

(1) シールド本体の前進と別個にカツタヘツドの
前後進を行うことができるので、カツタの交換
に要する作業空間を切羽とカツタヘツドとの間
に容易に確保することができる。

(2) カツタヘツドの推力、曲げ力は第二可摺動筒
体、第一可摺動筒体で支え、カツタヘツドの回
転力は軸受で受け持たせることにより、カツタ
ヘツドを支持する可摺動筒体の強度を十分にす
る構造とすることができ、信頼性が向上すると
ともに、駆動軸も細いもので足りる。

(3) 従来の軸駆動にくらべて大容量の軸受３５を
取付けられるので、信頼性を向上できる。

(4) カツタヘツドの前進はシールドジヤツキと別
個のスラストシリンダで行うので、カツタヘツ
ドを支える軸受３５にシールドジヤツキの大き
なスラストがかからず、軸受３５の破損を防止
し、その寿命を著しくのばすことができる。

(5) シールド構造なので、湧水層、破砕帯でも円
滑な掘進作業を行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はグリツパをそなえた従来のトンネル掘
進機を示す断面側面図、第２図は第１図の−
断面図、第３図、第４図は異なる従来のシールド
掘進機を示す断面側面図、第５図はこの発明の一
実施態様を示す断面正面図、第６図は第５図の
−断面図、第７図は第５図の−断面図であ
る。 ２７……シールド本体、２８……前がわ支持筒
体、２９……第二可摺動筒体、３０……第一可摺
動筒体、３２……後がわ支持筒体、３３……バル
クヘツド、３４……フランジ、３５……軸受、３
６……カツタヘツド、３７……カツタ、３９……
駆動軸、４０……スプライン、４１……ハウジン
グ、４２……軸受、４３……歯車、４４……ピニ
オン、４５……駆動機、４６……スラストシリン
ダ、４７……支持フレーム、４８……シールドジ
ヤツキ、４９……セグメント、５１……送水管、
５２……排出管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド本体２７と一体のバルクヘツド３３
   に前がわ支持筒体２８を固定し、バルクヘツド３
   ３の後方におけるシールド本体２７部分に一体に
   設けた支持フレーム４７に後がわ支持筒体３２を
   固定し、後がわ支持筒体３２に、先端にフランジ
   ３４をそなえた第一可摺動筒体３０を摺動はでき
   るが回転はできないようにはめこみ、前がわ支持
   筒体２８に、フランジ３４と後がわ支持筒体３２
   との間における第一可摺動筒体３０の壁部に固定
   した第二可摺動筒体２９をはめこみ、フランジ３
   ４に軸受３５を介してカツタヘツド３６を回転自
   在に支持させ、カツタヘツド３６の中央部に第一
   可摺動筒体３０に挿入した駆動軸３９の一端を結
   合させ、駆動軸３９の他端部を駆動機４５により
   回転させる伝動機構に連結し、第一可摺動筒体３
   ０をシールドジヤツキ４８とは別個のスラストシ
   リンダ４６により摺動させるように構成したこと
   を特徴とするトンネル掘進機。