JPH0643798B2 - シールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、シールド掘進機に関し、特に、円形断面を
オーバラップさせた断面を同時に掘削できるシールド掘
進機に関する。

《従来の技術》 周知のように、地下鉄トンネルの構築方法として、シー
ルド工法があり、この工法ではトンネルの掘削にシール
ド掘進機が使用される。

シールド掘進機には、各種の形式があるが、一般的には
円形断面のものが広く採用されている。

ところで、地下鉄トンネルでは、上下線の二本の軌条を
通常必要とする。

この場合、トンネルをそれぞれ個別に掘削すると、用地
的な面や、工期，工費に無駄が大きくなる。

そこで、円形の大断面を一度に掘削することが考えられ
るが、この方法では、個別に掘削する場合よりも若干工
期の点で有利になるものの、断面効率は悪化する。

このため、例えば、特開昭４７−４４９３１号公報に見
られるように、二つの円形断面をオーバラップさせた断
面で掘削するシールド掘進機が提案されているが、この
掘進機には以下に説明する技術的課題があった。

《発明が解決しようとする課題》 すなわち、上記公報に開示されているシールド掘進機で
は、円形断面をオーバラップさせた断面なので、その断
面効率は向上するものの、円形断面の二つのカッターヘ
ッドを前後方向にずらして配置しており、掘削時の抵抗
差などにより掘進方向が後方にずらせたカッターヘッド
側に偏位するといいう問題があった。

このような問題に対して、一対の歯車状のカッターを同
一面上に設置し、その掘削可能な範囲が相互にオーバラ
ップするようにしたシールド掘進機も提案されている
が、このような構造の掘進機では、前述した問題は解決
できるものの、カッター同士の衝突を避けるために、こ
れらを正確に同期回転させなければならないので、カッ
ター制御が複雑になるという問題があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされも
のであって、その目的とするところは、掘進方向の偏位
が少なく、かつ、カッターの回転制御が簡単にできるシ
ールド掘進機を提供することにある。

《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するために、この発明は、両端が開口
し、一対の円形断面を相互に重合させた断面を有する筒
状のスキンプレートと、このスキンプレートの先端に回
転自在に配置され円形断面を掘削する一対のカッターと
を備えたシールド掘進機において、前記カッターは前記
スキンプレートの長軸上に回転中心が位置し、掘削可能
な回転範囲が部分的に重複した傘状カッターからなり、
この長軸上で、一方の前記傘状カッターの回転軸は内方
側の掘削線が掘進方向に直交するとともに、外方側の掘
削線が掘進方向に対して後方に向けて所定の角度で傾斜
するように配置し、かつ、他方の前記傘状カッターの回
転軸は内方側の掘削線が前記重複した部分で前記一方の
傘状カッターの内方に位置するとともに、外方側の掘削
線が前記一方の傘状カッターと同一角度で傾斜するよう
に配置した。

《作用》 上記構成のシールド掘進機によれば、掘削可能な回転範
囲が部分的に重複した一対の傘状カッターのそれぞれの
回転軸が、スキンプレートの長軸上で、一方の傘状カッ
ターは内方側の掘削線が掘進方向に直交するとともに、
外方側の掘削線が掘進方向に対して後方に向けて所定の
角度で傾斜し、かつ、他方の傘状カッターは内方側の掘
削線が前記重複した部分で前記一方の傘状カッターの内
方に位置するとともに、外方側の掘削線が前記一方の傘
状カッターと同一角度で傾斜して配置されているので、
傘状カッターの掘削線を結んだ長軸上における掘削断面
は、両側の傾斜角度が同じ台形状になり、掘削抵抗のア
ンバランスが少なくなって、掘進方向の偏心が防止さ
れ、切羽の安定および操縦性も確保される。

また、一対の傘状カッターは、部分的に重複した個所で
前後にずれているので、カッターを同期回転させなくて
も相互の衝突が回避される。

《実施例》 以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照
にして詳細に説明する。

第１図から第３図は、この発明にかかるシールド掘進機
の一実施例を示している。

同図に示すシールド掘進機は、この発明を土圧式のシー
ルド掘進機に適用したものであって、両端が開口したス
キンプレート１０と、このスキンプレート１０の先端側
に回転自在に配置された円形断面を掘削するカッター１
２とを備えている。

上記スキンプレート１０は、ほぼ同じ直径の円形を長軸
ｌ上で相互に一部ずつを重複させた略８字形の断面形状
を有し、その内部には、シールド掘進機を掘進させるた
めに、スキンプレート１０の後端側に順次組立て設置さ
れるセグメント１４に反力をとるシールドジャッキ１６
が設けられている。

また、スキンプレート１０の内部には、セグメント１４
を組み立てるためのエレクタ１８と、このエレクタ１８
から受承したセグメント１４をシールドテール部に押し
上げ、その間隔を広げて組み立てを容易にするセグメン
ト押上装置２０とが設置されている。

上記カッター１２は、回転中心が上記スキンプレート１
０の水平方向に位置する長軸ｌ上に所定の間隔を置いて
位置し、掘削可能な回転範囲がこの長軸ｌ上で部分的に
重複し、かつ、掘削面の傾斜角度が異なった一対の傘状
カッター１２ａ，１２ｂから構成されている。

各傘状カッター１２ａ，１２ｂは、断面がく字形に折曲
された円盤状のディスク板１２１と、このディスク板１
２１に放射状に穿設されたスリット１２２と、スリット
１２２の端縁に突設されたカッタービット１２３とから
構成され、ディスク板１２１の頂点の背面側にはそれぞ
れ回転軸２２，２４が固着されている。

一方の前記傘状カッター１２ａの回転軸２２は、傘状カ
ッター１２ａの内方側の掘削線ｌ１が、長軸ｌ上におい
て、掘進方向Ａに直交するとともに、外方側に掘削線ｌ
２が掘進方向Ａに対して後方に向けて所定の角度θで傾
斜するように掘進方向Ａに対して所定の角度傾斜した状
態で配置されている。

また、他方の前記傘状カッター１２ｂの回転軸２４は、
長軸ｌ上において、内方側の掘削線ｌ３が傘上カッター
１２ａと掘削範囲が重複した部分で、この傘状カッター
１２ａの掘削線ｌ１の内方に位置するとともに、外方側
の掘削線ｌ４が傘状カッター１２ａの掘削線ｌ２と同一
角度θで傾斜するように配置されている。

このように配置された一対の傘状カッター１２ａ，１２
ｂでは、長軸ｌ上で傘状カッター１２ａ，１２ｂの掘削
線ｌ１〜ｌ４を結んだ掘削断面は、両側の傾斜角度θが
同じ台形状になり、掘削抵抗のアンバランスが少なくな
ってている。

そして、各回転軸２２，２４は、カッター１２ａ，１２
ｂの背面と所定の間隔を置いてスキンプレート１０に固
着された間隔２６を貫通して後方に向けて延長され、そ
れぞれ貫通部分に軸受を介装して回転可能に支持される
とともに、回転軸２２，２４の後端にはぞれぞれ回転駆
動用のモータ２８が連結されている。

この隔壁２６は、カッター１２で掘削した土砂を取込み
充満させて切羽に対抗させる土圧室３２を隔成してい
る。

隔壁２６には、２つの開口部が穿設され、開口部には上
記土圧室３２内に充満された掘削土砂を切羽の崩壊を防
止しつつ取り出すための一対のスクリューコンベア３４
がそれぞれ設置されている。

なお、第１図に示す符号３６の部材は、スキンプレート
１０の後端に固着されたテールシールである。

以上の構成を備えたシールド掘進機では、カッター１２
を駆動モータ２８で回転駆動しつつ、土圧室３２内に取
込まれた掘削土砂を切羽の安定を確保しながらスクリュ
ーコンベア３４で排土してシールドジャッキ１６を介し
て推進させれば、スキンプレート１０の断面に対応した
断面の掘削が行われる。

このとき、傘状カッター１２ｂは、掘削範囲が重複した
部分で傘状カッター１２ａの内方に位置した状態で回転
するので、カッター１２ａ，１２ｂ相互の衝突が回避さ
れる。

また、前述したように、スキンプレート１０の長軸ｌ状
における傘状カッター１２ａ，１２ｂの掘削断面が台形
状をなし、また、カッターの配置による段差がなくな
り、同一平面に近い状態で掘削できるので、掘削時の抵
抗差のアンバランスが少なくなって、掘削方向の偏心が
防止され、切羽の安定および操縦性も確保される。

なお、上記実施例では、この発明を土圧室シールド掘進
機に適用したものを例示したが、この発明はこれに限定
されることはなくこれ以外の形式のシールド掘進機にも
適用できる。

また、上記実施例では、傘状カッター１２ａと傘状カッ
ター１２ｂの回転中心が水平方向の長軸ｌ上に位置する
ものを例示したが、長軸ｌが垂直方向になるようにして
も良い。

さらに、一対のカッター１２ａ，１２ｂを上下方向に配
置した場合や、上記実施例で隔壁２６を後方側に向けて
縮径するように配置した場合には、土圧室３２から掘削
土砂を排出するためのスクリューコンベア３４は１機だ
けでも良い。

《発明の効果》 以上実施例で説明したように、この発明にかかるシール
ド掘進機によれば、掘進時の抵抗差に基づく偏心が少な
くなるとともに、カッターを同期回転させる必要がなく
なるので、その制御が簡単になり、操作性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシールド掘進機の一例を示す縦断面
図、第２図は同シールド掘進機の横断面図、第３図は同
シールド掘進機の正面図である。 １０……スキンプレート １２ａ，１２ｂ……傘状カッター ２２，２４……回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端が開口し、一対の円形断面を相互に重
   合させた断面を有する筒状のスキンプレートと、このス
   キンプレートの先端に回転自在に配置され円形断面を掘
   削する一対のカッターとを備えたシールド掘進機におい
   て、前記カッターは前記スキンプレートの長軸上に回転
   中心が位置し、掘削可能な回転範囲が部分的に重複した
   傘状カッターからなり、この長軸上で、一方の前記傘状
   カッターの回転軸は内方側の掘削線が掘進方向に直交す
   るとともに、外方側の掘削線が掘進方向に対して後方に
   向けて所定の角度で傾斜するように配置し、かつ、他方
   の前記傘状カッターの回転軸は内方側の掘削線が前記重
   複した部分で前記一方の傘状カッターの内方に位置する
   とともに、外方側の掘削線が前記一方の傘状カッターと
   同一角度で傾斜するように配置したことを特徴とするシ
   ールド掘進機。