JPH0739995Y2 - シールド掘削機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は、トンネルを構築するシールド工法に用いる
シールド掘削機に関する。

「従来の技術」 周知の如く、シールド工法は、外形円筒状のスキンプレ
ートを有するシールド掘削機の前部に設けられたカッタ
装置で地山を掘削しつつ、掘削土砂をカッタ装置後方の
チャンバー内に取り込んでから外部に排出するととも
に、シールド掘削機内部で円筒分割体たるセグメントを
組み立て、さらに、このセグメントの前端に反力を取っ
てシールド掘削機内部のシールドジャッキを伸長させる
ことで、シールド掘削機全体を前方に推進させ、これら
工程を繰り返すことで地中にトンネルを形成する工法で
ある。

このような通常のシールド工法の他にも、カッタ装置に
その径方向に伸縮する伸縮カッタを装備したシールド掘
削機を用いて、掘削断面を拡大すべき地点から、伸縮カ
ッタを伸長させることで、掘削断面の拡大部を余掘りす
る工法が知られている。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、上記したシールド工法において、切羽部
分の地山を山留めするに当たり、通常のシールド掘削機
ではカッタ装置外周を構成するリング状外板により天端
の地山を押さえる恰好とされているが、伸縮カッタを装
備したシールド掘削機では、可動部である伸縮カッタが
最外周に位置して、カッタ装置上部の山留めが難かしい
構造とされているから、掘進停止時には天端部分の地山
がチャンバー内に崩壊する恐れがあった。

したがって、かかる地山崩壊に対しては、従来より崩壊
防護を図るべく泥水工法等を採用して対処しているが、
この工法は泥水濃度を上げて泥水の管理を慎重かつ細か
に行う必要があり、また、泥水のみでは地山を支えられ
ない可能性もあり、工期、工費の低減化や施工性の改善
を図れないものであった。

この考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、伸縮カ
ッタを装備するカッタ装置の背面部分を工夫して、天端
部分の地山がチャンバー内に崩壊するのを防ぐことので
きるシールド掘削機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」 この考案は、外形円筒状の外側スキンプレートと内側ス
キンプレートとを有し、前部に前記内側スキンプレート
から前方側に一定寸法離間して設けたカッタ装置により
地山を掘削しつつ、掘削土砂をカッタ装置後方のチャン
バー内に取り込んで地中を推進するシールド掘削機であ
って、前記カッタ装置には径方向に伸縮する伸縮カッタ
を装備し、かつ、カッタ装置の背面にチャンバーとの間
に内側スキンプレート内に達する幅寸法を有した外板を
周方向に一定長延ばして設け、前記周方向の残余の部分
に、掘削土砂をチャンバー内に取り込むための開口部を
連続して形成したものである。

「作用」 シールド掘削機の掘進停止時に、カッタ装置をその背面
の外板が少なくともカッタ装置上方の地山に向く位置で
止めれば、カッタ装置と内側スキンプレートとの間にお
いて、外板がカッタ装置上方を山留めするとともに、チ
ャンバーとの隙間が略塞がれてチャンバー内への崩壊が
防止される。

「実施例」 以下、この考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第２図は、この考案の一実施例であるシー
ルド掘削機を示す図である。これら図において、符号１
全体で表されるものはシールド掘削機である。このシー
ルド掘削機１は、外殻を形成する外形円筒状の外側スキ
ンプレート２を有し、前部に設けられたカッタ装置３に
より地山を掘削しつつ、掘削土砂をカッタ装置３後方の
チャンバー４内に取り込んで外部に排出する一方、外側
スキンプレート２内部で、一次覆工用のセグメントＳを
組み立てながら地中を掘進する基本構成とされている。

外側スキンプレート２の前部には、第２図に示すよう
に、先端開口部を覆って隔壁５が設けられ、この隔壁５
の前面には、内殻を形成する円筒形状の内側スキンプレ
ート６が固着されている。この内側スキンプレート６
は、外側スキンプレート２よりも小径で、互いに周面が
近接し、かつ外側スキンプレート２と同軸的に隔壁５に
固着されている。

そして、これら内側スキンプレート６内が、泥水が圧送
される円形の泥水圧室（チャンバー）４として、また、
内側スキンプレート６と外側スキンプレート２との間に
形成されるドーナッツ状のスペースが、貫入リング室７
として構成されている。

前記泥水圧室４の開口部には、地山を円形に掘削する前
記カッタ装置３が配設されている。このカッタ３は、内
側スキンプレート６よりも若干縮径され、切羽に対面す
る円形状のカッタヘッド８と、カッタヘッド８内に、そ
の径方向に伸縮自在に装着された伸縮カッタ９と、カッ
タヘッド８の軸心から後方に延びて図示しない軸受に回
転自在に支持された回転軸10と、この回転軸10をギア11
aを介して軸回りに回転させる駆動モータ11とを主体と
して構成されている。回転軸10は、内側スキンプレート
６の軸心と一致して延びており、すなわちカッタヘッド
８は内側スキンプレート６と同軸的に配設されている。

カッタヘッド８には、第１図に示すように、土砂を取り
込むスリット8aが、放射状に複数組（この実施例では４
組）形成されており、各スリット8aには、多数のカッタ
ビット12が固定されている。

また、伸縮カッタ９は、前記スリット8aの間に１つずつ
収納されており、カッタヘッド８周面から突出する部分
には、多数のカッタビット13が固定されている。この伸
縮カッタ９の突出量は、その先端が外側スキンプレート
２の外周面と一致する位置を最大として、図示しない制
御部により無段階に制御されるようになっている。

なお、貫入リング室７には、外側スキンプレート２と内
側スキンプレート６との略中間位置に貫入リング7aが同
軸的に配設されている。

上記構成のカッタ装置３によれば、駆動モータ11の動力
が、ギア10a、回転軸10を介してカッタヘッド８に伝達
してカッタヘッド８を回転し、カッタビット12によって
地山を円形に掘削する。さらに、このようにカッタヘッ
ド８を回転させている最中に、伸縮カッタ９を、その先
端が外側スキンプレート２の外周面に沿うようにその突
出量を制御すれば、貫入リング室７前方の地山を掘削す
る。すなわち、カッタ装置３は、外側スキンプレート２
の前面をその断面と同じ円形状に掘削する。

このようなカッタ装置３の背面、すなわちカッタヘッド
８の背面には、この考案の特徴である筒状の外板14が設
けられている。

この外板14は、掘進停止時にカッタヘッド８上方の地山
の崩壊を防ぐ役目をするもので、カッタヘッド８背面の
周縁部に周方向に2/3〜3/4周延びて設けられ、かつ内側
スキンプレート６内に達する幅寸法を有しており、その
周方向両端部間には、外周掘削土砂の取込部となる開口
部15が形成されている。

一方、前記泥水圧室４の上部には、送泥管16の端部が開
口しており、さらにその下部には、排泥管17の端部が接
続されている。

また、外側スキンプレート２内には、シールド掘削機１
自身を前方に推進させるためのシールドジャッキ18が、
外側スキンプレート２の周方向に沿って複数配設されて
いるとともに、セグメントＳを組み立てるためのエレク
タ装置19が設けられている。

シールドジャッキ18は、外側スキンプレート２内面に固
定された支持板20に後端が支持され、エレクタ装置19に
よって組み立てられたセグメントＳの最前端に反力を取
ることにより、シールド掘削機１自身を前方に推進させ
るよう構成されている。

上記構成からなるシールド掘削機１を用いて地山を掘削
するには、まず、送泥管16から泥水圧室４内に泥水を供
給して泥水圧室４内を泥水加圧し、カッタ装置３のカッ
タヘッド８前面の切羽を安定させる。また、カッタヘッ
ド８背面の外板14をカッタヘッド上方の地山へ向けてお
き、天端地山の崩壊を防止する。

次いでカッタ装置３を作動させて外側スキンプレート２
前面の切羽を掘削する。

一方、エレクタ装置19によりトンネル周壁に組み付けた
セグメントＳ・・・の最前端に反力を取ることにより、
シールドジャッキ18を伸長してシールド掘削機１自身を
前方に推進させ、泥水圧室４内に土砂を取り込んでい
く。この際、伸縮カッタ９によって掘削された土砂は、
外板14の開口部15を通して泥水圧室４内に取り込まれ
る。

１セグメント分掘進したら、シールド掘削機１を停止す
ると同時に、カッタヘッド８を、背面の外板14がカッタ
ヘッド８上方の地山を向くような位置に止めて天端地山
の崩壊を防ぎながら、シールド掘削機１内部でセグメン
トＳの最前端に新たなセグメントＳを組み立てる一方、
泥水圧室４内に取り込んだ泥水を含む土砂は、排泥管17
によってトンネル後方に排出する。この土砂は、最終的
に地上に運搬されて、土砂と泥水とに分離され、泥水
は、再び送泥管16から泥水圧室４内に供給される。

このように、本実施例のシールド掘削機１によれば、カ
ッタヘッド８背面に地山崩壊防止用の外板14を設けるこ
とで、掘削開始時および掘進停止時において、カッタヘ
ッド８上方の地山の安定および泥水圧室４内への崩壊を
確実に防ぐことができ、従来のような、泥水濃度を上げ
て切羽の崩壊を防ぐような面倒な作業工程が不要とな
り、掘進工程間の作業を少なくして、全体工数の短縮
化、ひいては工期および工費の低減化を図ることができ
る。

また、外板14は、少なくとも特に崩壊しやすい地山の天
端部分をカバーする方向に向けて設ければよいから、そ
の反対側を開口部15として伸縮カッタ９による外周掘削
土砂の取込み効率も十分に確保される。

さらに外板14自体は、１枚の長方形状の鉄板、鋼板を曲
げてカッタヘッド９背面に溶接等により固設すればよい
から、安価な費用で簡単に取り付けでき、既存のシール
ド掘削機に対しても十分に適用できる。

「考案の効果」 以上詳細に説明したように、この考案のシールド掘削機
によれば、前部に内側スキンプレートから前方側に一定
寸法離間して設けられたカッタ装置の背面に、チャンバ
ーとの間に内側スキンプレート内に達する幅寸法を有し
た外板を周方向に一定長延ばして設け、前記周方向の残
余の部分に、掘削土砂をチャンバー内に取り込むための
開口部を連続して形成したから、伸縮カッタにより掘削
した土砂を前記開口部からチャンバー内に取り込む効率
を十分に確保しながら、伸縮掘進開始時あるいは掘進停
止時において、外板をカッタ装置上方の地山に向けてお
くことで、カッタ装置上方の地山の崩壊を確実に防止す
ることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案の一実施例を示す図であ
って、第１図はシールド掘削機の背面図、第２図はシー
ルド掘削機の概略構成図である。 １……シールド掘削機、２……外側スキンプレート、３
……カッタ装置、４……泥水圧室（チャンバー）、８…
…カッタヘッド、９……伸縮カッタ、14……外板、15…
…開口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 西村 晋一 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)考案者 西岳 茂 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)考案者 杉山 雅彦 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−213593（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】外形円筒状の外側スキンプレートと該外側
   スキンプレートの内側に形成された内側スキンプレート
   とを有し、前部に前記内側スキンプレートから前方側に
   一定寸法離間して設けられたカッタ装置により地山を掘
   削しつつ、掘削土砂をカッタ装置後方のチャンバー内に
   取り込んで地中を推進するシールド掘削機において、前
   記カッタ装置には径方向に伸縮する伸縮カッタが装備さ
   れ、かつ、カッタ装置の背面には、チャンバーとの間に
   前記内側スキンプレート内に達する幅寸法を有した外板
   が周方向に一定長延びて設けられ、前記周方向の残余の
   部分には、掘削土砂をチャンバー内に取り込むための開
   口部が連続して形成されていることを特徴とするシール
   ド掘削機。