JPH03132597A - 複同シールド掘削機 - 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、トンネルを形成するンールドエ法に用いるシ
ールド掘削機に係り、特に径が変化する下水道トンネル
等を形成するに用いて好適な複胴シールド掘削機に関す
る。

「従来の技術］ 従来、径が変化するｌ・ンネルを掘削する場合には、ト
ンネル径の変化する箇所にぞれぞれ発進立坑を設置しな
ければならなかった。しかしながら通年、立坑用地の確
保が困難になり工費高騰を招いている等の問題があった
。

この問題に対処するために本発明者は先に、特願平１−
２９２４８号にて第２図に示ず複胴シールド掘削機を提
案した。

この複胴シールド掘削機は、外部ノールド４Ｉとその内
側に配置された内部ンールド４２とによって構成された
ものである。

外部ノールド４１は、円筒状のスキンプレート４３と、
このスキンプレート４３の前部に設けられたリング状の
外周カッタ４４と、スキンプレート４３の後端部に設け
られた推進ジヤツキ４５と、スキンプレート４３内部の
後端部に設けられたセグメントＳをトンネル１周壁に組
み付けるためのエレクタ装置４６とを備えたものである
。またスキンプレート４３の前面と外周カッタ４４との
間には、外周カッタ４４によって掘削された削土を取り
入れるチャンバ４９が形成されている。

スキンプレート４３の前部の複数箇所には、このスキン
プレート４３と外周カッタ４４とを連結する際に用いる
連結ピン４７　が、スキンプレート４３の軸方向に沿っ
て進退可能に内蔵されている。また外周カッタ４４には
、この連結ピン４７・・が挿入される連結孔が形成され
ている。

前記内部ノールド４２は、外部シールド４１のスキンプ
レート４３よりも小径の円筒状スキンプレート５０と、
このスキンプレート５０の前方に設けられた円板状の内
カッタ５１と、この内カッタ５１を駆動させるカッタ駆
動機構５２と、スキンプレート５０の後部に配置された
複数の推進ジヤツキ５３と、スキンプレート５０の後部
側に配置されたエレクタ装置５４とを備えた装置である
。

カッタ駆動機構５２と内カッタ５Ｉとは、カッタ駆動機
構５２によって回転させられる回転部側（図示せず）と
アーム５５・・とを介して連結されている。そしてカッ
タ駆動機構５２は、スキンプレー　１−５０の内周部に
、このスキンプレ−１・５０の軸方向に沿って前進後退
可能に設置されている。

またこの内部ノールド４２の内カッタ５１には、該内カ
ッタ５１と外部ンールド４１の外周カッタ４４とを連結
する連結ピン５６・・が取り（ｔ　Ｒられでいる。

カッタ駆動機構５２と内カッタ５１との間の空間は、内
カッタ５１によって掘削された削土を取り入れるチャン
バ５８とされている。そしてこの内部シールド４２には
、チャンバ５８に泥水を供給する送泥管６０と泥水を含
む削土を排出する排泥管６１が設けられている。

次に、この複胴シールド掘削機の操作手順を説明する。

この複胴シールド掘削機によるトンネル掘削は、トンネ
ル径の大きい部分に設けられた発進立坑から開始される
。トンネル径の大きい部分の掘削は、内部シールド４２
と外部シールド４１とを一体化した状態で行う。この状
態のシールド掘削機は、内部ンールド４２のカッタ駆動
機構５２が前方位置にセットされている。そして外部シ
ールド４１のチャンバ４９と内部シールド４２のチャン
バ５８とは連通状態となっている。また内カッタ５１の
連結ピン５６・・を伸張することによって、内カッタ５
１と外周カッタ４４とが一体化されている。

この状態では、内部ソールド４２のカッタ駆動機構５２
を駆動すると、内カッタ５１と外周カッタ４４とが一体
となって回転する。そして削土はチャンバ４９．５８に
取り入れられ、送泥管６０から圧送された泥水と混合さ
れて排泥管６１から排出される。この時のシールド掘削
機の推進は、外部シールド４１の推進ジヤツキ４５・・
・によって行なわれる。

以」−のようにして大断面部分の掘削が完了し）こ後は
、カッタ駆動機構５２を一旦停止し、第４図に示すよう
に、外部シールド４１のスキンプレート４３に設けられ
た連結ピン４７・・を伸張して外周カッタ４４を固定し
た後、内カッタ５１の連結ピン５６・・・を縮めて、内
カンタ５１と外周カッタ４４とを分離する。この後カッ
タ駆動機構５２を後退させて、内部シールド４２の内カ
ッタ５１とスキンプレート５０とを近接させ、内部シー
ルド４２のチャンバ５８を独立させる。

以上のようにして準備が完了した後、駆動機構５２を駆
動すると内カッタ５１のみが回転する。

そして、内部シールド４２の推進ジヤツキ５３を伸張さ
せると、内部シールド４２のみが前進し、第５図に示す
ようにトンネルの小断面部分が掘削される。そして内カ
ヅタ５１によって掘削された一７ｆｌ’ｌ）　− 土砂は独立したヂャンバ５８に取り込まれ、排泥管６１
から排出される。

本発明者が提案した前記複胴シールド掘削機は、前述の
ように外部ンールド４１から内部シールド４２を分離発
進させることにより、発進立坑を設けなくても、トンネ
ルの大断面部分と小断面部分とを１台のシールド掘削機
で連続して掘削できる利点がある。

また前記複胴シールド掘削機は、カッタ駆動機構５２を
前方位置にセットすることにより、外部ンールド４１の
ヂャンバ４９と内部シールド４２のヂャンバ５８とを連
通一体化ができるので、外部ンールド４１のヂャンバ４
９に取り入れられた削土も内部ノールド４２に設けられ
た送泥管６０、排泥管６１によって排出できる利点があ
る。

［発明が解決しようとする課題ｊ ところが、この複胴シールド掘削機では、トンネルの小
断面部分を内部シールド４２で掘削する際には、カッタ
駆動機構５２を後退させて内部ノールト４２のヂャンバ
５８を外部から独立さる必要がある。このためカッタ駆
動機構５２を前後動可能にする為のスライド機構を内部
シールド４２に設ける必要があり、装置の構造が複雑に
なる不満があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、構造がより
シンプルな複胴シールド掘削機を提供することを目的と
する。

「課題を解決するための手段」 本発明の複胴シールド掘削機では、前記課題を解決する
ために、内部シールドの内カッタ−隔壁部間に形成され
る空間と外部ンールドの外周カッター隔壁部間に形成さ
れる空間とを仕切る側面板を内部シールドに設け、この
側面板に内部ノールドの内カッタ−隔壁部間の空間と外
部ンールドの外周カッター隔壁部間の空間を連通ずる開
１」を設けた。

「イ乍用　」 外部シールドと内部シールドとか一体化された状態て掘
削が行なわれているときは、外部シールドの外周カッタ
で掘削された土砂が、内部シールドの側面板の開口を通
過して内部シールドの内カッタと隔壁部との間の空間に
入り、その後排泥管を介して排出される。

外部シールドから分離された内部ノールドによって小断
面部分の掘削を行うときには、側面板によって内部ソー
ルドの内カッタと隔壁部との間の空間か外部から独立し
た状態に保たれる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の複胴シールド掘削機を詳
しく説明する。なお前記従来例と同一構成部分には、同
一符号を付して説明を簡略化する。

第１図は本発明の複胴シールド掘削機の実施例を示すも
のである。この複胴シールド掘削機は、内部ノールドｌ
と外部シールド２とによって構成されている。

内部シールド２は円筒状のスキンプレート３を備えたも
ので、このスキンプレート３の前部には隔壁部４が設け
られている。この隔壁部４の後面側には、推進ジヤツキ
１４・が配置されている。

また隔壁部４の外周部には、後述する外部シールド２の
隔壁部９とこの隔壁部４を連結するための連結ブロック
１６・が取り付けられている。

内部シールド２の隔壁部４の前方の離間した位置には、
円板状の内カッタ５か配置されている。

この内カッタ５は、隔壁部４を貫いて設けられたセンタ
ーシャフト１２によって支持されており、カッタ駆動モ
ータ１３によって回転されるようになっている。

この内カッタ５の周縁には、隔壁部４とカッタ５との間
の空間７を囲むリング状の側面板６が嵌め合わされてい
る。この側面板６は、前記内部ンールドｌの内カッタ５
と隔壁部４との間に形成された空間７と後述する外部シ
ールド２の外周カッタ８と隔壁部９間に形成された空間
ｌＯとを仕切っている。この側面板１６には、所定間隔
にスリット１１　・が形成されている。このスリブ）・
１１・は、図示しないスリット開閉装置によって、その
開口面積の調整および開閉が行なわれるようになってい
る。前記隔壁部４には、隔壁部４の前方の空間７に泥水
を供給する送泥管１７と、削土を含む泥水を排出するた
めの排泥管（図示せず）が貫設されており、隔壁部４と
内カッタ５と側面板６で囲まれた空間７は、泥水圧室と
されている（以下、この空間７を泥水圧室と称す）。

前記内カッタ５の外周には、伸縮カッタ１８か突設され
ている。またこの内カッタ５の外周部には、後述する外
周カッタ８とこの内カッタ５とを一体に連結するための
伸縮連結ピン１９　が所定間隔に設けられている。

前記外部シールド２は、前記内部ンールドｌを囲む円筒
状のスキンプレート２０を備えたものである。このスキ
ンプレート２０は、その中心軸が内部シールドｌのスキ
ンプレート３の中心軸と致するように設けられている。

スキンプレート２０の前部には、隔壁部９が設（Ｊられ
ている。この隔壁部９の内周は、内部ノールｌ’　Ｉの
スキンプレート３の外径より若干大きい径に形成されて
いる。

この隔壁部９の内周部には、前記内部ノールド１の連結
ブロック１６　が挿入される四部２１・・が形成されて
いる。またこの隔壁部９の前面の外周部にはフード部２
７が突設されており、内周部に（」撹拌棒２８　が所定
間隔に突設されている。この隔壁部９の後部には推進ジ
ヤツキ２２・・が配置されており、前方にはカッタ支持
機構２３を介して外周カッタ８が回転自在に設けられて
いる。カッタ支持機構２３は、隔壁部９の前面に全周に
経って形成されたリング状溝２４に摺動自在に挿入され
たリンク２５と、このリング２５の前面と外周カッタ８
の外周とを連結する取り付は枠２６とによって構成され
ている。このカッタ支持機構２３の取り付は枠２６と隔
壁部９の前面との間には、リング状ｄη２４とリンク２
５との間に土砂が侵入するのを防ぐノール２９・が配設
されれている。

またこの支持機構２３と外周カッタ８との間には、所定
間隔を置いて補強棒３０・・・が設（」られている。

この支持機構２３によって支持された外周カッタ８は、
リング状のもので、前記内部シールド１を囲むように配
置されている。そしてこの外周カッタ８と隔壁部９との
間には、外周カッタ８で掘削された土砂が取り入れられ
る空間（以下、泥水圧室と記す）１０が形成されている
。この外周カッタ８の内周部には、前記内カッタ５の伸
縮カッター１８および連結ピン１９が挿入される孔が形
成されている。

次にこの複胴シールド掘削機によってトンネルを掘進す
る方法を説明する。

まずトンネルの大断面部分の掘進は、内部シールドｌと
外部ンールド２とを一体化した状態で行なわれている。

内部シールド１と外部ンールド２との連結は、内部シー
ルドｌの隔壁部４に取り付けられた連結ブロック１６・
を外部シールド２の隔壁部９の凹部２１・に挿入するこ
とによって行なわれる。またこのとき内部ンールト１の
内カッタ５と外部ンールド２の外周カッタ８とを、内部
カッタ５に内蔵された連結ピン１９を伸張し外周カッタ
８に嵌め合わせることによってこれらカッタ５．８を一
体化する。

この状態で内部シールド１に設けられたカッタ駆動モー
タ１３を駆動すると、内カッタ５と外周カッタ８とが一
体に回転して、大断面部分の掘削が行なわれる。内カッ
タ５で掘削された削土は、内部シールド１の泥水圧室７
に直接取り込まれ、排泥管を介して外部に排出される。

外周カッタ８て掘削された削土は外周カッタ８の泥土圧
室１０に取り込まれたあと、撹拌棒２８・で攪拌されつ
つ内部シールドｌに設けられた側面板６のスリットＩＩ
　・を通過し、内部ノールド■の泥水圧室７に入る。そ
して、ここから前記内カッタ５による削土と同様、排泥
管を介して外部に排出される。

この一体化されたンールド１．２の推進は、外部シール
ド２に設けられた推進ジヤツキ２２　・を用いて行なわ
れる。

以上のようにして大断面部分の掘削が完了し、小断面部
分の掘削を開始する際には、ンールド１２を一旦停止し
て、外部ンールド２の推進ジャツギ２２　およびエレク
タ装置４６を撤去する。ついで内部シールド１のスキン
プレート３の後端部にテールプレー）・３１を組み立て
、溶接する。また内部ノールドｌの後部にエレクタ装置
５４を取り付け、さらに内部シールドｌの後方に発進用
反力壁を構築する。他方、内カッタ５の伸縮カッター１
８及び連結ピン１９・を収縮させて、外周カッタ８を分
離する。また内部シールｌ”　Ｉの隔壁部４に設けられ
た連結ブロック１６　を内部シールドｌ内に収容する。

ついて内部シールドＩの側面板６に設（Ｊられたスリッ
トＩ＋　　・を、図示しないスリット開閉装置によって
閉鎖する。そして、内部シールｌ”　ｌの推進ジャツギ
１４　・と発進用反力壁との間に小断面用のセグメント
と組み立てる。

以」二のように準備作業が完了したところで、前記小断
面用セグメントに反力を取り内部シールド１を発進させ
、トンネルの小断面部分の掘削を開始する。内部シール
ｌ’　ｌを発進させた後、小断面用セグメントと外部ノ
ールｌ’　］との間の空隙にはコンクリ−１・等を充填
する。

この複胴シールド掘削機においては、内部シールドｌの
泥水圧室７と外部シールド２の泥水圧室１０とを仕切る
側面板６が内部シールドｌの内カッタ５に連設され、こ
の側面板６にスリットＩＩが形成されているので、内部
・外部シールド１２を連結した状態では、外部シールド
２て掘削された土砂がスリット１１・を介して内部シー
ルド１の泥水圧室７に取り込まれて排出される。またト
ンネルの小断面部分を内部シールド１で掘削する際には
、内カッタ５と隔壁部４との間の空間（泥水圧室）７が
側面板６によって外部から隔離される。従って、この複
胴シールド掘削機においては、前記従来の複胴シールド
掘削機のようにカッタ駆動機構５２を前進後退させる必
要がなく、そのためのスライド機構が不要となる。よっ
てこの複胴シールド掘削機は、機構のノンプルな装置と
なる。

またこの複胴シールド掘削機においては、外部シールド
２の隔壁部９の前面に全周に亙って形成されたリング状
溝２４に摺動自在に挿入されたリング２５と、このリン
グ２５の前面と外周カッタ８の外周とを連結する取り付
（Ｊ枠２６とによって構成されたカッタ支持機構２３に
よって外周カッタ８が支持されているので、外周カッタ
８が外部シールド２の前方の所定位置に保持される。従
ってこの複胴シールド掘削機は、外周カッタ８の回転動
作が安定したものとなる。しからこの複胴シールド掘削
機では、前述のようにカッタ支持機構２３を介して外周
カッタ８が外部シールド２に保持されているので、内カ
ッタ５と外周カッタ８とを連結していた連結ピン１９・
、伸縮カッター１８・を伸縮する際にはカッタ支持機構
２３によって外周カッタ８の変位が防止される。よって
この複胴シールドでは、先に提案した複胴シールド掘削
機の外部シールド４１に設けた連結ピン４７・・が不要
となり、この点でも機構が簡素化される。

なお前記実施例では、側面板６を内カッタ５に連設した
複胴シールド掘削機を示したが、隔壁部４あるいはスキ
ンプレート３に側面板６に連設することもできる。この
ように隔壁部４等に側面板６を連設した場合も、前記実
施例と同様の作用効果が得られる。

また前記実施例の複胴シールド掘削機は内部シールドｌ
にのみカッタ駆動モータ１３が設けられた装置であった
が、外部シールド２に十分なスペースかある場合は外周
カッタ８を駆動する機構を別途外部シールド２に設けて
、外周カッタ８と内カッタ５とを別々に駆動しても良い
。この場合、外周カッタ８の回転速度と内カッタ５の回
転速度に差を付ｉ−またり、カッタ５．８を逆方向に回
転させることにより、外部シールド２の泥水圧室ｌＯか
ら内部シールド１の泥水圧室７への土砂取り込みをより
円滑化できる利点がある。

加えて前記実施例には、内カッタ５がセンターンヤフト
１２で支持された複胴シールド掘削機を示したが、本発
明の複胴シールド掘削機では内カッタ５を中間支持した
りカッタードラム支持することもできる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明の複胴シールド掘削機は、内
部シールドの内カッタ−隔壁部間に形成される空間と外
部シールドの外周カッター隔壁部間に形成される空間と
を仕切る側面板が内部シールドに設けられると共に、こ
の側面板に内部ノールＦの内カッタ−隔壁部間の空間と
外部シールドの外周カッター隔壁部間の空間を連通ずる
開口が設置′ｌＩられ、さらに前記内部シールドの隔壁
部に泥水を供給する送泥管および削土を含む泥水を排出
する排泥管が貫設された装置なので、内部シールドと外
部シールドを連結した状態では、外部シールドで掘削さ
れた土砂がスリットを介して内部シールドの内カッタと
隔壁部との間の空間（泥水圧室）に取り込まれて排出さ
れる。またトンネルの小断面部分を内部シールドで掘削
する際には、内カッタと隔壁部との間の空間（泥水圧室
）が側面板によって外部から隔離される。従って、本発
明の複胴シールド掘削機においては、前記従来の複胴シ
ールド掘削機のようにカッタ駆動機構を前進後退させる
必要がなく、そのためのスライド機構が不要となる。よ
って本発明の複胴シールド掘削機は、機構のシンプルな
装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複胴シールド掘削機の一実施例を示す
断面図、第２図は本発明者が先に提案した複胴シールド
掘削機を示す断面図、第３図は同先に提案した複胴シー
ルド掘削機を示す正面図、第４図は同先に提案した複胴
シールド掘削機の内部シールドと外部シールドを分離し
た状態を示す断面図、第５図は同分離された内部シール
ドて掘削を行っている状態を示す断面図である。 ｌ・・・内部シールド、２・・・外部シールド、３・ス
キンプレート、４　・隔壁部、５　内カッタ、６・側面
板、７・・・空間（泥水圧室）、８・・外周カッタ、９
　隔壁部、１０　空間（泥土圧室）、１１・・スリット
、１４・・・推進ジヤツキ、１７　送泥管、２０・スキ
ンプレート、２２・推進ツヤツキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　筒状のスキンプレートの前部に隔壁部が設けられ、こ
   の隔壁部の後方に推進ジャッキが配置され、さらに隔壁
   部の前方の離間した位置に内カッタが設けられてなる内
   部シールドと、該内部シールドを囲む筒状のスキンプレ
   ートの前部に内部シールドのスキンプレートに近接する
   隔壁部が設けられ、この隔壁部の後方に推進ジャッキが
   配置され、さらに隔壁部の前方の離間した位置に外周カ
   ッタが設けられてなる外周シールドとによって構成され
   た複胴シールド掘削機において、 前記内部シールドの内カッター隔壁部間に形成される空
   間と外部シールドの外周カッター隔壁部間に形成される
   空間とを仕切る側面板が内部シールドに設けられると共
   に、この側面板に内部シールドの内カッター隔壁部間の
   空間と外部シールドの外周カッター隔壁部間の空間を連
   通する開口が設けられ、さらに前記内部シールドの隔壁
   部に泥水を供給する送泥管および削土を含む泥水を排出
   する排泥管が貫設されたことを特徴とする複胴シールド
   掘削機。