JPH0631534B2 - アップワードシールドマシンの掘削部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シールドマシンに係り、特に新設又は既設シ
ールド坑より地表に向って垂直に上方向に掘削する際に
生じる土質の変化に対応することのできるアップワード
シールドマシンの掘削部に関する。

［従来の技術］ 一般に電話線やあるいは電力線といった、送信線あるい
は送電線を地下ケーブルによって配設する場合、後の補
修が容易に行い得るように直径３〜５ｍの大きさの横坑
を掘って配設している。この横坑を掘るには、まず、地
上にやぐらを組み上げ土砂を排出する装置を設置し、立
坑を所定の深さまで掘り進んだ後、シールドマシンを孔
内に搬入し、横方向に掘削する。このように横坑を掘る
には、従来より手作業によらず、能率も良いところから
ジャッキの力を推進力とするシールドマシンを用いた方
法が採られている。この方法は地下鉄工事や下水工事等
にも採用されている。すなわち、横坑をシールドマシン
を用いて自動的に掘り進んでいくわけである。

所定の距離シールド坑（横坑）を掘進すると、所定の位
置で立坑を掘削するわけであるが、この立坑は、従来、
横坑に向って地表に路下室を造って地表より掘削してい
た。

しかし、経済社会の発達に伴い、地上は道路周辺に家が
密集し、道路上は車や人が氾濫している。このような密
集地に立坑を掘削する場合、地表にやぐらを組み、資材
置場を確保し、路下室を造って地表より掘削すること
は、他人の土地を利用しなければならない場合も多々あ
り、その土地の所有権、地上権等の諸権利関係、また、
地上での作業時に発する騒音等から地上での作業が極端
に制限され能率良く作業することが甚だ困難を極めるに
至っている。

そこで、近年、新設又は既設のシールド坑に立坑を掘削
する場合、シールド坑から地表に向って立坑を掘削する
方法が嘱望されている。

［発明が解決しようとする課題］ 立坑を掘削する地層は、例えば地表から表土（約３
ｍ）、粘土層（約９ｍ）、滞水砂礫層（約２０ｍ）、土
丹層（約５ｍ）となっている。この地層中、シールド坑
（横坑）は、土丹層中に形成されている。この土丹層中
を横方向に掘削するには、従来よりシールドマシンが使
用されているが、このシールド坑掘削用のシールドマシ
ンをシールド坑内より垂直に立てて上方向に掘削しよう
とすると、掘刃によって掘削した土砂等は、下に落下す
る。ところが従来のシールドマシンは、上方向より落下
してくる土砂を受け止める構造とはなっておらず、この
ままでは作業をすることができない。また、従来のシー
ルドマシンを垂直に立てて、土丹層中を掘削する場合、
土砂の落下を問題にしなければ何とか掘削できるが、地
層は、前述の如く、土丹層の上に、水分を多く含んだ滞
水砂礫層があり、その滞水砂礫層にシールドマシンが進
んだ場合に問題がある。すなわち、この滞水砂礫層は脆
い層で、崩れ落る性質を有しており、溢水層でもある。
このため何の手当てもしないで単に下から掘削した場合
は崩れ落ちてしまう。特にシールドマシンが仮に滞水砂
礫層内に入った場合には、シールドマシンを滞水砂礫層
で支えることができず、セグメントの組み立てが十分に
できず、上部周囲の土層の崩落を防止することができず
に地表陥没を起してしまう危険がある。

また、シール坑は、土丹層に形成されており、土丹層か
ら地表に向って土質は著しい変化をみせ、シールド坑を
掘削する従来のシールドマシンのように掘削する土質が
一定していない。このため、従来のシールドマシンの掘
削部では、立坑を掘っていく際に変化する土質全部に対
応することができないという問題点を有している。

本発明は、シールド坑より地表に向って垂直に上方向に
掘削する際に生じる土質の変化に対応することのできる
アップワードシールドマシンの掘削部を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明のアップワードマシ
ンの掘削部は、胴体先端部にその中心を通り渡され回転
可能に構成されるアームに複数個の掘刃を相背向せしめ
２列に配設するカッタービットと、胴体先端部の略中央
に２つに分割される円錐体の間に複数個の掘刃を一列に
且つ胴体前方に向って山型に配設し前記カッタービット
の刃先よりも突出し、且つ刃先の前記円錐体からの突出
距離を調整できるように構成されるセンタービットと、
前記カッタービットに隣接して前記胴体先端部を塞ぐ面
板と、前記面板と前記カッタービットとの間に前記カッ
タービット及びセンタービットによって掘削された土砂
等を落下させるスリットとによって構成したものであ
る。

［作用］ 上記のように構成されたアップワードシールドマシンの
掘削部は、掘削部の回転方向に向けてカッタービットの
刃が立つようにアームの回転角度を調節する。また、掘
削する土質によって、硬い岩盤や、岩石の多い層は掘削
する場合は、センタービットを長く突出させ、掘削する
層が粘土層のような場合には、センタービットを縮小せ
しめる。

このようにカッタービットとセンタービットの刃先を調
整することにより、あらゆる土質に対応して掘削するこ
とができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図には、アップワードシールドマシン１の全体が示
されている。

図において、アップワードシールドマシン１は、筒状に
形成される胴体２を有している。この胴体２は、上胴３
と、中胴４と、下胴５とは分割可能に構成されている。

この上胴３の先端部には、回転可能に構成される掘削部
６が取り付けられている。この掘削部６は、回転部材７
の内歯ギヤ８に噛合するピニオン９を回転駆動する油圧
モータ１０によって回転するようになっている。

また、この掘削部６の先端には、シャフト１１が渡され
ており、このシャフト１１には、円筒によって構成され
るアーム１２，１３が回転自在に嵌合されている。この
アーム１２及びアーム１３には、第２図に示す如く、カ
ッタービット１４，１５が相背向して２列設けられてい
る。このアーム１２，１３は、第３図，第４図に示す如
く、ジャッキ１６，１７を駆動することによりリンク機
構１８，１９（図示されていない）によって所定角度回
動するように構成されている。第４図に示す如く、ジャ
ッキ１６のピストンロッドを矢印Ａに示す如く突出させ
ると、円筒１２は矢印Ｂに示す方向に回動し、カッター
ビット１４Ａが引っ込み、カッタービット１４Ｂが突出
する。このカッタービット１４Ａ，１４Ｂの使い分け
は、例えば、カッタービット１４Ａは右回転用に、カッ
タービット１４Ｂは左回転用に用いる場合である。

また、掘削部６の先端には、第３図に示す如くカッター
ビット１４，１５を挟んで面板２０，２１が設けられて
いる。この面板２０とカッタービット１４，１５との間
には、カッタービット１４，１５によって掘削された土
砂等を排出（落下）するためのスリット２２が、また面
板２１とカッタービット１４，１５との間には、スリッ
ト２３が設けられている。このスリット２２，２３は、
第３図に示す如くジャッキ８０，８１，８２，８３によ
って摺動する第２図図示摺動板８４，８５，８６，８７
により開口面積を可変できるようになっている。また、
円筒１２と円筒１３との間、略中央には、円錐体２４が
設けられており、この円錐体２４は、第５図に示す如く
中央で２つに分割され、溝２５が形成されている。この
溝２５には、センタービット２６が嵌合されている。こ
のセンタービット２６は、第６図に示す如く、複数の掘
刃２６Ａ〜２６Ｉが所定間隔をおいて一列に、しかも山
型に配列されている。このセンタービット２６は、油圧
ジャッキ２７によって円錐体２４からの刃の突出具合を
調整できるようになっている。

この掘削部６の最下部に第３図に示す如く、相対向する
凹面状の掻き板７０，７５が設けられている。

また、掘削部６は、下面でチャンバ２８に接している。
このチャンバ２８内には、適宜箇所（本実施例において
は、図示されていないが等間隔で３箇所）にスクレーパ
ー２９が設けられている。このスクレーパー２９は、ス
リット２２，２３から落下してチャンバ２８内にたまっ
た土砂を強制的にチャンバ２８下方に送り出す作用を有
している。すなわち、スクレーパー２９は、複数本のア
ーム３０に回転羽根３１を設け、この回転羽根３１をア
ーム３０によってロータリージョイント３２を介して掘
削部６の回転を利用して回転させて土砂等を送り出すも
のである。このスクレーパー２９の回転速度は、ロータ
リージョイント３２内のギヤ比によって設定されるもの
であるが、ギヤ比は、１：２（掘削部６の２倍の早さ）
又は１：３（同じく３倍の早さ）にするのが適当であ
る。

次に本実施例の動作について説明する。

まず、シールド坑（図示されていない）内において、立
坑を掘削する箇所にアップワードシールドマシン１をセ
ットする。次に掘削部６の先端のセンタービット２２を
掘削する土質に合せて刃の出し具合を調整する。また、
カッタービット１４，１５についても掘削部６の回転方
向に合せて調整する。その後、立坑の壁になるセグメン
トの上に推進用ジャッキを載置し、このジャッキを駆動
させながら油圧モータ１０を駆動して掘削部６を回転す
る。この掘削部６の回転によってセンタービット２２及
びカッタービット１４，１５によって掘削された土砂等
がスリット２２，２３を通ってチャンバ２８内に落下す
る。この土砂等は、掻き板７０，７５によって中央に掻
き寄せられ、スクレーパー２９によってチャンバ２８の
出口に強制排出される。

［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成されているので、アップワ
ードシールドマシンの掘削部は、掘削部の回転方向に向
けてカッタービットの刃が立つようにアームの回転角度
を調整し、掘削する土質によって、硬い岩盤や岩石の多
い層を掘削する場合は、センタービットを長く突出さ
せ、掘削する層が粘土層のような場合には、センタービ
ットを収納するといったように、削坑するにあたりシー
ルド坑より地表に向って垂直に上方向に掘削する際に生
じる土質の変化によって対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアップワードシールドマシンの掘
削部の実施例が適用されるアップワードシールドマシン
の全体構成図、第２図は本発明に係るアップワードシー
ルドマシンの掘削部の実施例を示す全体構成図、第３図
は第２図の平面図、第４図は第３図の面板を取り払った
状態での平面図、第５図は第４図図示Ａ−Ａ断面図、第
６図はセンタービットの斜視図である。 １……アップワードシールドマシン ２……胴体 ６……掘削部 １２，１３……アーム １４，１５……カッタービット ２０，２１……面板 ２２，２３……スリット ２４……円錐体 ２６……センタービット ８０，８１，８２，８３……シールドジャッキ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状に形成される胴体と、該胴体先端部
   に土砂等を掘削する掘削部を備え、シールド坑より地表
   に向け垂直方向に立てて、前記掘削部を回転させて土砂
   等を掘削し、該掘削した土砂等を下方に排出しながら円
   周方向に複数分割されたセグメントを周面に順次組み上
   げて前進方向に継ぎ足すように構成し該セグメントの先
   端にシールドジャッキを当接せしめて推進させながら竪
   坑を形成するものにおいて、上記掘削部を、上記胴体先
   端部にその中心を通り渡され回転可能に構成されるアー
   ムに複数個の掘刃を相背向せしめ２列に配設するカッタ
   ービットと、上記胴体先端部の略中央に２つに分割され
   る円錐体の間に複数個の掘刃を１列に且つ胴体前方に向
   って山型に配設し前記カッタービットの刃先よりも突出
   し且つ刃先の前記円錐体からの突出距離を調整できるよ
   うに構成されるセンタービットと、前記カッタービット
   に隣接して前記胴体先端部を塞ぐ面板と、前記面板と前
   記カッタービットとの間に前記カッタービット及びセン
   タービットによって掘削された土砂等を落下させるスリ
   ットとによって構成したことを特徴とするアップワード
   シールドマシンの掘削部。