JPH05106395A - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 シールド掘進機の装備トルクの大幅な増大を
図ること。 【構成】 シールド本体１２と、シールド本体の前方に
配置されかつシールド本体にセンタシャフト方式、中間
支持方式および周辺支持方式のうちの少なくとも２つの
支持方式をもって支持されたカッタヘッド１４とを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は密閉型のシールド掘進機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉型のシールド掘進機は、シールド本
体と、前記シールド本体の前方に配置されかつ該シール
ド本体にその軸線の周りに回転可能に支持されたカッタ
ヘッドとを備える。従来、カッタビットを支持するカッ
タヘッドの面板は単一の円盤から成り、また、前記カッ
タヘッドはセンターシャフト方式、中間支持方式および
周辺支持方式のいずれか１つの方式をもって支持されて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば高深
度における硬質地盤に大断面のトンネルを掘削するに
は、高い装備トルクを有するシールド掘進機が必要とさ
れる。しかし、カッタヘッドが単一の支持方式で支持さ
れた前記従来のシールド掘進機では、設置可能の駆動モ
ータの数量に限度があり、装備トルクを大幅に増大する
ことはできなかった。本発明は、シールド掘進機の装備
トルクの大幅な増大を図ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段、発明の作用および効果】
本発明に係るシールド掘進機は、シールド本体と、前記
シールド本体の前方に配置されかつ前記シールド本体に
センタシャフト方式、中間支持方式および周辺支持方式
のうちの少なくとも２つの支持方式をもって支持された
カッタヘッドとを含む。本発明によれば、カッタヘッド
を支持する複数の支持方式について、それぞれ、前記カ
ッタヘッドを回転させるための駆動モータを設置するこ
とができることから、カッタヘッドを単一の支持方式で
支持する従来のシールド掘進機に比べて、カッタヘッド
の駆動力、または、装備トルクを大幅に増大することが
できる。

【０００５】前記カッタヘッドは、異なる支持方式で同
軸的に支持されそれぞれがシールド本体の軸線の周りに
独立して回転可能である複数の面板を有するものとする
ことができる。

【０００６】また、前記カッタヘッドの推進抵抗を減じ
るべく該カッタヘッドの先端形状をシールド本体の前方
に突出する円錐形とすることが望ましい。

【０００７】さらに、前記円錐形のカッタヘッドの半径
方向における最外方の面板を除く内方の面板の少なくと
も１つを前記シールド本体に対して前記軸線方向へ移動
可能とすることが望ましい。これによれば、シールド本
体の後方へ移動された径方向内方の面板をシールド本体
の後方へ移動するとき、該面板の一部または全部がこれ
よりも径方向外方に位置する面板が取り囲む空間内に位
置することとなり、この空間をビットの交換に利用する
ことができる。

【０００８】

【実施例】図１を参照すると、本発明に係るシールド掘
進機１０が示されている。図示のシールド掘進機１０は
土圧式のものであるが、本発明は、泥水式のものに適用
することもできる。

【０００９】シールド掘進機は、円筒状のシールド本体
１２と、シールド本体１２の前方に配置されかつシール
ド本体１２にその軸線の周りに回転可能に支持された面
板形のカッタヘッド１４とを含む。

【００１０】シールド本体１２は、シールド本体１２の
内部を前後に分離する隔壁１６を備える。シールド本体
１２には、シールド掘進機１０を推進させる間にカッタ
ヘッド１４を回転、駆動して掘削されたトンネル壁面に
シールド本体１２の後方で覆工セグメント１８をリング
状に組み立てるためのセグメントエレクタ２０と、リン
グ状に組み立てられたセグメント１８に反力を担わせて
シールド本体１２に推進力を付与する複数のシールドジ
ャッキ２２とが装置されている。また、シールド本体１
２には、カッタヘッド１４の前面に設けられた多数のカ
タビット２３により切削され、カッタスリット２４（図
２）を経て隔壁１６の前方域に貯まるずりを隔壁１６の
後方域へ排出するためのスクリューコンベヤ２５が装置
されている。スクリューコンベヤ２５は隔壁１６に固定
され、隔壁１６を経てその前方へ伸びるスクリューコン
ベヤ２５の先端部（前端部）が前記前方域で開放してい
る。

【００１１】カッタヘッド１４は、シールド本体１２の
前方に突出する円錐形または全体に凸形の先端形状を有
し、また、互いに分離された３つの面板すなわち中心部
２６、中間部２８および周辺部３０を含む。中心部２６
は前記円錐形の頂点部に位置し、中間部２８および周辺
部３０は中心部２６の後方すなわち前記円錐形の底面に
向けて順次に位置する。カッタヘッドの先端形状は、図
示の例に代えて、円盤状または平板形状であってもよ
い。前記円盤状または平板形状のカッタヘッドでは、そ
の中心部が円盤状を呈し、リング状の中間部が前記中心
部を同軸的に取り巻き、また、リング状の周辺部が前記
中間部を同軸的に取り巻く。円錐形の先端形状を有する
カッタヘッドは、前記円盤状または平板形状のカッタヘ
ッドと盤状または平板形状のカッタヘッドに比べて、推
進抵抗が小さい。

【００１２】また、前記カッタヘッドは、その中心部、
その中間部およびその周辺部が非分離であるものすなわ
ち１つの面板から成るものであってもよい。さらに、前
記カッタヘッドは２つの面板から成るもの、すなわち、
中心部と中間部とが１つの面板から成り、かつ、周辺部
が１つの面板から成るもの、あるいは、中心部が１つの
面板から成り、かつ、中間部と周辺部とが１つの面板か
ら成るものであってもよい。

【００１３】カッタヘッド１４は、前記カッタヘッドを
その中心部で支持する方式であるセンタシャフト方式、
前記カッタヘッドをその中間部で支持する方式である中
間支持方式、および、前記カッタヘッドをその周辺部で
支持する方式である周辺支持方式の全て（３つ）の支持
方式をもって、シールド本体１２に支持されている。カ
ッタヘッド１４の支持構造の詳細については後述する。

【００１４】カッタヘッド１４は、各支持方式に適用さ
れた複数の駆動モータ３２，３４，３６（図３）によ
り、駆動、回転される。したがって、カッタヘッド１４
は、その中心部２６、その中間部２８およびその周辺部
３０の３箇所において、シールド本体１２の軸線の周り
の回転力を付与される。このため、３つの前記支持方式
で支持されたカッタヘッド１４は、前記３つの支持方式
のうちの１つのみで支持された従来のカッタヘッドに比
べて非常に大きいトルクを備える。前記３つの支持方式
の全てを適用する図示の例に代えて、前記３つの支持方
式のうちの２つの支持方式、すなわち、センタシャフト
方式および中間支持方式の組合せ、センタシャフト方式
および周辺支持方式の組合せ、または、中間支持方式お
よび周辺支持方式の組合せを適用することができる。カ
ッタヘッドを２つの支持方式をもって支持することによ
っても、前記従来の単一の支持方式によるものと比べて
より大きい装備トルクが得られる。前記支持方式の組合
せは、地質、掘削するトンネルの口径等を考慮して定め
る。前記した複数の支持方式によるシールド本体へのカ
ッタヘッドの支持は、前記カッタヘッドの先端形状の相
違に拘らず、また、面板の数量の相違に拘らず、適用可
能である。

【００１５】さらに、中心部２６および中間部２８が、
それぞれ、図１に想像線で示すように、シールド本体１
２の軸線方向へ移動可能とされている。中心部２６、中
間部２８および周辺部３０の分離は、この中心部２６お
よび中間部２８の軸線方向移動を可能とすべくなされて
いる。中心部２６および中間部２８の移動機構について
は後に詳述する。中心部２６は、これが中間部２８が規
定する空間または周辺部３０が規定する空間まで後退可
能であり、また、中間部２８は、その一部が、周辺部３
０が規定する空間まで後退可能である。これによれば、
前記空間を中心部２６および中間部２８のカッタビット
２３の交換するための作業領域として利用することがで
き、また、この作業領域は中間部２８および周辺部３０
によって地山の崩壊が防止されているため、カッタビッ
ト２３の交換作業の安全性が確保される。必要に応じ
て、前記軸線方向への移動可能部位を中心部２６のみあ
るいは中間部２８のみとすることができる。

【００１６】カッタヘッド１４の中心部２６は、隔壁１
６に支承されシールド本体１２の軸線上を伸びる回転軸
３８を介して、シールド本体１２に支持されている。中
心部２６には、回転軸３８と、該回転軸に固定された歯
車４０と、該歯車に噛合する、各モータ３２の出力軸に
固定されたピニオン４２とを介して、各モータ３２の回
転力が伝達される。

【００１７】また、カッタヘッド１４の中間部２８は、
隔壁１６に前記軸線の周りに回転可能に支持された、外
周面に複数の歯を有する回転リング４４と、回転リング
４４の前面に固定され前方へ伸びる複数の支持部材４６
を介して、シールド本体１２に支持されている。中間部
２８には、支持部材４６と、回転リング４４と、該回転
リングに噛合する、各モータ３４の出力軸に固定された
ピニオン４８とを介して、各モータ３４の回転力が伝達
される。

【００１８】さらに、カッタヘッド１４の周辺部３０
は、シールド本体１２のスキンプレート５０からその内
方に張り出すフランジ部５２に前記軸線の周りに回転可
能に支持され回転リング４４を取り巻く、内周面に複数
の歯を有する回転リング５４と、該回転リングから前方
に伸びる複数の支持部材５６とを介して、シールド本体
１２に支持されている。周辺部３０には、支持部材５６
と、回転リング５４と、該回転リングに噛合する、各モ
ータ３６の出力軸に固定されたピニオン５８とを介し
て、各モータ３６の回転力が伝達される。

【００１９】カッタヘッドの中心部２６を支持する回転
軸３８は、中心部２６が固定された前部と、隔壁１６を
貫通する部分である後部とから成り、回転軸３８の前部
が、円筒体６０と、円筒体６０にその軸線方向へ摺動可
能に嵌合されたシリンダ６２と、シリンダ６２の内部の
ピストン６４とから成る。円筒体６０はその後端におい
て回転軸３８の前記後部に固定されており、該後部とと
もに回転する。シリンダ６２は、円筒体６０と共に回転
することを許しかつ円筒体６０の軸線方向への移動を許
すキー６６を介して、円筒体６０に連結されている。シ
リンダ６２の先端部は円筒体６０から突出しており、該
先端部にカッタヘッドの中心部２６が固定されている。
ピストン６４はピストンロッド６８を介して回転軸３８
の前記後部に固定されており、ピストン６４の前後の液
室に圧液を供給することにより、シリンダ６２およびカ
ッタヘッドの中心部２６を前後に移動させることができ
る。

【００２０】図１に示すように、隔壁１６がシールド本
体１２、より詳細にはスキンプレート５０から径方向内
方へ間隔をおいて配置されかつスキンプレート５０に固
定された該スキンプレートと同軸の内筒７０にその軸線
方向へ移動可能に支持されている。また、シールド本体
１２の軸線と平行にかつ隔壁１６の後方へ伸びる液圧ジ
ャッキ７２が配置されている。液圧ジャッキ７２の一端
部は隔壁１６に枢着され、また、その他端部は、スキン
プレート５０に固定されたブラケット７４に枢着されて
いる。したがって、液圧ジャッキ７２の伸縮動作によっ
て隔壁１６が内筒７０をその前後に摺動し、その結果、
隔壁１６に支持された中間部２８が前後動する。このと
き、スクリューコンベヤ２５もまた隔壁１６とともに移
動する（想像線を参照）。

【００２１】なお、本発明は、図示の面板形のカッタヘ
ッド１４のほか、スポーク形のカッタヘッドにも適用す
ることができる。この場合、図示の中間部および周辺部
の各面板に固定された支持部材４６，５６は、前記スポ
ーク形のカッタヘッドにおいては、スポークの径方向に
おける中間部位および外方の部位に固定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシールド掘進機の概略的な縦断面
図である。

【図２】シールド掘進機の前端の正面図である。

【図３】図１の線３−３に沿って得た概略的な横断面図
である。

【符号の説明】

１２ シールド本体 １４ カッタヘッド ２６，２８，３０ カッタヘッドの中心部、中間部およ
び周辺部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド本体と、前記シールド本体の前
   方に配置されかつ前記シールド本体にセンタシャフト方
   式、中間支持方式および周辺支持方式のうちの少なくと
   も２つの支持方式をもって支持されたカッタヘッドとを
   含む、シールド掘進機。
2. 【請求項２】 前記カッタヘッドは、異なる支持方式を
   もって支持された同軸の複数の面板を有する、請求項
   （１）に記載のシールド掘進機。
3. 【請求項３】 前記カッタヘッドは前記シールド本体の
   前方に突出する円錐形の先端形状を有する、請求項
   （１）または（２）に記載のシールド掘進機。
4. 【請求項４】 前記カッタヘッドの半径方向における最
   外方の面板を除く内方の面板の少なくとも１つが前記シ
   ールド本体に対して前記軸線方向へ移動可能である、請
   求項（３）に記載のシールド掘進機。