JPH0228680B2 - Tonnerukutsushinki - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、岩石のある土中にトンネルを掘削
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
砕帯の場合には、切羽の崩壊が生じたり、グリツ
パ３に対するトンネル壁１の支持力が得られず、
前進が不可能になつたりする。

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を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を掘削しているの
で、カツタ６を交換するための作業空間が切羽１
５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の行程分だけ歯車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、過大なスラスト力が軸受２
４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、スラストシリンダ１８と駆動機１９
とを、中心軸１７と同軸上に配置することが不可
能であるため、特に小口径シールド掘進機が得ら
れない。

この発明は、カツタの交換を容易に行うことが
でき、かつ、小口径のトンネルの掘削に適するシ
ールド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４図ないし第
１０図により説明する。

前がわシールド本体２７Ａの後端部内には後が
わシールド本体２７Ｂの前端部が摺動できるよう
にはめこまれており、そのはめこみ部には泥水が
機内に侵入するのを防ぐシール６６が取付けられ
ている。

前がわシールド本体２７Ａの前部内には、後記
するカツタヘツドがわと後部とを仕切つて遮断す
るバルクヘツド３３と二つの支持フレーム５８，
４７が軸方向に間隔をおいて一体に設けられてい
る。バルクヘツド３３、支持フレーム５８，４７
にはスラストシリンダ外筒２８が取付けられてお
り、スラストシリンダ外筒２８の後端部（右端
部）にはグランド３２がはめこまれている。スラ
ストシリンダ外筒２８およびグランド３２には、
中間部にピストン４６を設けたスラストシリンダ
内筒２９が軸方向に摺動できるように挿入されて
おり、ピストン４６によりシリンダ前室６７とシ
リンダ後室６８とが区画されている。バルクヘツ
ド３３，スラストシリンダ外筒２８の内周面部に
は、シリンダ前室６７に泥水、ズリなどが侵入す
るのを防ぐシール３１が取付けられ、グランド３
２にはシリンダ後室６８の流体が漏出するのを防
ぐシール６０，６１が取付けられ、ピストン４６
の外周面部にはシリンダ前室６７、シリンダ後室
６８間の流体の漏れを防ぐシール５９が取付けら
れ、スラストシリンダ内筒２９にはその内周面と
駆動軸３９との間のすき間に泥水、ズリ、異物が
侵入するのを防ぐシール３８が取付けられてい
る。

スラストシリンダ内筒２９には駆動軸３９が回
転自在に挿入されており、その軸３９の前端部
は、切羽Ｆの岩石等を掘削するカツタ３７を取付
けたカツタヘツド３６に結合されており、後端部
はハウジング４１内に取付けたスラスト軸受３５
により支えられている。ハウジング４１はスラス
トシリンダ内筒２９の後端部に固定されている。
駆動軸３９には、駆動軸３９とハウジング４１と
が相対的に軸方向に移動することを防ぐ止め輪５
６がはめこまれている。

ハウジング４１には減速機６３が連結されてお
り、減速機６３の出力軸の端部と駆動軸３９の端
部とは、抜け止めボルト５７により駆動軸３９に
固定したカツプリング６２にスプライン４０，４
０を介して結合されている。

減速機６３の外枠にはケーシング７３の一端面
部が固定されており、ケーシング７３の他端面部
には駆動原動機４５の外枠が固定されている。駆
動原動機４５の軸はカツプリング６５を介して高
速軸６４の一端部に連結されており、高速軸６４
の他端がわは減速機６３に連結されている。

スラストシリンダ外筒２８の外周部には、前が
わシールド本体２７Ａの外周から突出することが
でき、地山に反力をとつて前がわシールド本体２
７Ａを支える複数の前がわグリツパ７１がピン４
３により放射方向に取付けられている。支持フレ
ーム４７には駆動軸３９と平行にシールドジヤツ
キ４８が取付けられており、そのピストンロツド
にはロツド４２の一端部がピン３４により連結さ
れている。ロツド４２の他端部がわの後がわシー
ルド本体２７Ｂ内にはプツシユリング５０が設け
られている。

ケーシング７３のまわりにおける後がわシール
ド本体２７Ｂの内部には、補強用の支持フレーム
６９，７０が固定されており、両支持フレーム６
９，７０には作業員の通路、および送水管５１、
排出管５２を通すための空間を形成するための切
欠き穴が設けられている。支持フレーム６９には
ブラケツト７４が取外しができるように取付けら
れており、ブラケツト７４に設けた穴には、減速
機６３の外枠に取付けたピン７５がはめこまれて
いる。ピン７５とブラケツト７４の穴とにはすき
間があり、減速機６３の軸心と後がわシールド本
体２７Ｂの軸心とが、相対的に任意の方向にわず
かな角度だけ傾くことができるようになつてい
る。

ケーシング７３の外周部には、後がわシールド
本体２７Ｂの外周から突出することができ、地山
に反力をとつて後がわシールド本体２７Ｂを支え
る複数の後がわグリツパ７２がピン４４により放
射方向に取付けられている。

ハウジング４１には溝形の案内片３０が取付け
られており、案内片３０の溝部は前がわシールド
本体２７Ａに対して軸方向に固定した案内枠５５
の案内部を挾んでいる。

送水管５１、排出管５２の一端部はバルクヘツ
ド３３に取付けられており、バルクヘツド３３に
は開閉可能なマンホール５３，５４が取付けられ
ている。マンホール５３，５４は切羽Ｆがわの作
業員がはいる際の通路とするものである。後がわ
シールド本体２７Ｂの後端部内がわには、円筒状
のセグメント４９が設けられている。

掘削作業は下記のようにして行う。

駆動原動機４５を駆動し、減速機６３を介して
駆動軸３９とともにカツタヘツド３６を回転させ
ながら、スラストシリンダ外筒２８、ピストン４
６、スラストシリンダ内筒２９を構成要素とする
スラストシリンダＴで推力を与え、カツタ３７で
掘削する。掘削されたズリは、排出管５２を通し
て流体輸送により排出させられる。

カツタヘツド３６と一体の駆動軸３９は、スラ
スト軸受３５、止め輪５６を介してハウジング４
１に対して軸方向に固定されており、カツタヘツ
ド３６からの掘削反力による推力、曲げ力は、ス
ラスト軸受３５、ハウジング４１を介してスラス
トシリンダＴで支えられる。

破砕帯で坑壁が崩壊しやすい地層に対しては、
前がわシールド本体２７Ａ、後がわシールド本体
２７Ｂ、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が損耗して交換をする必要が生じた
場合には、カツタヘツド３６を第４図の切羽Ｆま
で掘削、前進させ、そののちに、スラストシリン
ダＴを作動させ（シリンダ前室６７の流体圧を高
めてピストン４６をそなえたスラストシリンダ内
筒２９、駆動軸３９を後退させる）、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、カツタの交換作業を行う空間を確保す
る。ズリ輸送のための泥水は排出させ、バルクヘ
ツド３３のマンホール５３およびカツタヘツド３
６のマンホール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。

カツタヘツド３６がスラストシリンダＴの伸び
動作により切羽Ｆまで前進したら、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２７Ａ，２７Ｂを前進させる。つ
いで、カツタヘツド３６をスラストシリンダＴで
前進させる掘削工程に移る。なお、カツタヘツド
３６の前進にともなつて、後がわシールド本体２
７Ｂもともに前進し、案内片３０は案内枠５５に
沿つて摺動する。

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２７Ａ，２７Ｂと別個にカツタ
ヘツド３６の前後進を行える構造になつている
ので、カツタヘツド３６の前面と切羽Ｆとの間
にカツタ３７の交換作業をする空間を容易に確
保することができる。

(2) カツタヘツド３６の推力、曲げ力はスラスト
シリンダＴに受け持たせ、カツタヘツド３６の
回転力は案内片３０、案内枠５５に受け持たせ
ることにより、駆動軸３９、スラストシリンダ
Ｔ、減速機６３、駆動原動機４５を同軸上に配
置でき、小口径シールド掘進機にも適用でき
る。

(3) カツタヘツド３６の前進はスラストシリンダ
Ｔで行うので、カツタヘツド支持用の軸受３５
にシールドジヤツキ４８の大きなスラスト力が
かからない。したがつて、軸受３５の破損を防
止し、寿命をのばすことができる。

(4) シールド構造なので、湧水層、破砕帯にも適
用できる。

【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
様を示す断面側面図、第６図は第５図の−線
から見た正面図、第７図は第５図の−断面
図、第８図は第５図の−断面図、第９図は第
５図の−断面図、第１０図は第５図の−
断面図である。 ２７Ａ……前がわシールド本体、２７Ｂ……後
がわシールド本体、Ｔ……スラストシリンダ、２
８……スラストシリンダ外筒、２９……スラスト
シリンダ内筒、３０……案内片、３２……グラン
ド、３３……バルクヘツド、３５……スラスト軸
受、３６……カツタヘツド、３７……カツタ、３
９……駆動軸、４０……スプライン、４１……ハ
ウジング、４２……ロツド、４５……駆動原動
機、４６……ピストン、４７……支持フレーム、
４８……シールドジヤツキ、４９……セグメン
ト、５０……プツシユリング、５１……送水管、
５２……排出管、５３……マンホール、５４……
マンホール、５５……案内枠、５６……止め輪、
５８……支持フレーム、６２……カツプリング、
６３……減速機、６４……高速軸、６５……カツ
プリング、６７……シリンダ前室、６８……シリ
ンダ後室、６９……支持フレーム、７０……支持
フレーム、７１……前がわグリツパ、７２……後
がわグリツパ、７３……ケーシング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド本体と一体のバルクヘツドにスラス
   トシリンダ外筒を固定し、そのスラストシリンダ
   外筒の一端部にグランドを取付け、スラストシリ
   ンダ外筒のシリンダ室内におさめたピストンをそ
   なえたスラストシリンダ内筒を、スラストシリン
   ダ外筒およびグランドに摺動可能に支持させ、ス
   ラストシリンダ内筒に駆動軸を回転自在に挿入
   し、駆動軸の前端部にはカツタヘツドを結合し、
   後端部はスラストシリンダ内筒に一体に結合させ
   たハウジングに軸受を介して支持させ、ハウジン
   グに連結した駆動装置により回転させる軸を駆動
   軸に連結し、シールド本体に対して固定した案内
   枠に対して軸方向に摺動させる案内片をハウジン
   グに取付けたことを特徴とするシールド掘進機。