JPH08100597A - シールド堀進機の余掘り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】急曲線施工においても従来より少ないストロー
クでシールド掘進機の方向転換に必要な余掘り空間を確
保することができる余掘り装置を提供する。 【構成】カッタホイルの外周部に設けられた余掘り用カ
ッタを油圧ジャッキ等の移動手段を用いて突き出した
り、引き込めたりするようにしたシールド掘進機の余掘
り装置において、前記余掘り用カッタ６ａの刃部がシャ
ンク７ａの先端に設けられ、前記移動手段は、カッタス
ポークにはめ込まれたガイド部材１０により摺動可能に
保持されている前記シャンクと、一端が前記シャンクに
結合された油圧ジャッキ８と、前記ガイド部材をカッタ
スポークに固定するガイド押さえ１２とを有し、該油圧
ジャッキの伸び縮みにより前記余掘り用カッタ６ａを前
記カッタスポークの外周端から突き出したり、引き込め
たりするよう構成されており、前記シャンク７ａは、一
辺が前記ガイド部材の軸方向に伸び、他の一辺が前記ガ
イド押さえに設けられた切り欠き部１２ａを通してトン
ネル軸（後）方向に延びた、Ｌ型形状となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールド掘進機に係わ
り、特に急曲線を施工するのに適した余掘り装置を備え
たシールド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】曲線を施工するシールド掘進機として現
在余掘り装置を備えた種々の中折れ式シールド掘進機が
提案されている。図４，図５は、従来の余掘り装置を装
備したシールド掘進機のカッタ部を示す図であり、１は
シールド本体、２は排土用スクリュコンベア、３はカッ
タホイルである。本図のカッタホイル３の支持方式はセ
ンタシャフト方式であり、センタシャフト３ｃに固定さ
れたボス４上にラジアル方向に配設された４本のカッタ
スポーク３ｂと、これらカッタリング３ａからなってい
る。このカッタホイル３はセンタシャフト３ｃを回転軸
として回転し、切羽を掘削する。５はボス４の先端に設
けられたカッタヘッド、６ｂはカッタスポーク３ｂに内
蔵された余掘り用カッタで、必要に応じて複数本のカッ
タスポークに装備される場合がある。

【０００３】図４のカッタスポーク３ｂに内蔵された余
掘り装置の構造を、図６〜図８に示す。７ｂは先端に余
掘り用カッタ６ｂの刃部が設けられた円柱状のシャンク
であり、カッタスポーク３ｂにはめ込まれたガイド部材
１０により摺動可能に保持されている。８は油圧ジャッ
キで、そのジャッキの一端はカッタスポーク３ｂ内に設
けられた固定部材１４にピン１３ａにより結合され、も
う一端はシャンク７ｂの基端側にピン１３ｂにより結合
されており、この油圧ジャッキ８の伸び縮みにより余掘
り用カッタ６ｂをカッタスポーク３ｂの外周端から突き
出したり、引き込めたりする。これにより余掘り用カッ
タ６ｂはカッタスポーク外周部の地山を掘削できる。９
は油圧ジャッキに圧油を送るためのホースで、ボス４と
センタシャフト３ｃを貫通してシールド機内に導かれて
いる。１１がガイド部材１０の摺動面に設けられた土砂
シール、１２はガイド部材１０をカッタスポーク３ｂに
固定するガイド押さえで、カッタスポーク３ｂに端部を
溶接されている。１５はカッタスポーク３ｂのハンドホ
ールカバーでカッタスポーク３ｂの背面側にボルト締め
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】曲線施工を行いやすく
するにはスムーズなシールド掘進機の方向転換が要求さ
れる。シールド掘進機の方向転換には余掘りすなわち、
シールド掘進機が通過するために必要な空間を確保する
ことが必要不可欠であるが、急曲線施工を行なう為に大
きな余掘り量を確保すること、換言すると余掘り装置の
大ストローク化は、シールド掘進機と地山間の空隙が大
きくなり、地盤の変動，変形を引き起こす要因となる。
そこで余掘り装置のストロークを小さくし、急曲線施工
を行ないながらシールド掘進機と地山間の空隙を減少さ
せる為に、シールド掘進機の機長を短縮させたり、中折
れ式シールド掘進機の中折れ角度の増加をさせてきた。
しかし、シールド掘進機内部の機器配置及び、機器干渉
等による制約があるため、近年の曲線施工の急曲線化に
対して、機長の短縮や中折れ角度の増加だけでは対応し
きれないところもあり、余掘り量を増加せざるを得ない
状態が発生している。

【０００５】本発明の目的は、急曲線施工においても従
来より少ないストロークでシールド掘進機の方向転換に
必要な余掘り空間を確保することができる余掘り装置を
提供することにある。

【０００６】本発明の目的は、シールド掘進機の中折れ
角度の増大や機長を短縮することなく、急曲線施工にお
いても地山との間に、シールド掘進機の方向転換に必要
な空間を確保できる余掘り装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のシールド掘進機
の余掘り装置は、カッタホイルの外周部に設けられた余
掘り用カッタを油圧ジャッキ等の移動手段を用いて突き
出したり、引き込めたりするようにしたシールド掘進機
の余掘り装置において、前記余掘り用カッタを該余掘り
用カッタの突き出し位置からトンネル軸方向にかけての
余掘りができる構成としたことを特徴とする。

【０００８】本発明のシールド掘進機の余掘り装置の他
の特徴は、前記余掘り用カッタの刃部がシャンクの先端
に設けられ、前記移動手段は、カッタスポークにはめ込
まれたガイド部材により摺動可能に保持されている前記
シャンクと、一端が前記シャンクに結合された油圧ジャ
ッキと、前記ガイド部材をカッタスポークに固定するガ
イド押さえとを有し、該油圧ジャッキの伸び縮みにより
前記余掘り用カッタを前記カッタスポークの外周端から
突き出したり、引き込めたりするよう構成されており、
前記シャンクは、一辺が前記ガイド部材の軸方向に伸
び、他の一辺が前記ガイド押さえに設けられた切り欠き
部を通してトンネル軸方向に延びた、Ｌ型形状であるこ
とである。

【０００９】

【作用】本発明のシールド掘進機の余掘り装置によれ
ば、余掘り用カッタをその突き出し位置からトンネル軸
方向にかけての余掘りができる構成としたため、カッタ
スポークからトンネル軸方向立坑側に向にかけての余掘
りができる。

【００１０】本発明の余掘り装置は、カッタスポークか
らトンネル軸方向立坑側にかけて掘削できるので、少な
いストロークでシールド掘進機の方向転換に必要な余掘
り空間を確保することができ、従来と比較して少ない余
掘り装置のストロークでシールド掘進機が曲線部を通過
することができる。またシールド掘進機を地山間の空隙
も従来より減少する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１２】図１から図３は本発明の余掘り用カッタを
装備したカッタスポークの断面図で、図６〜図８と同等
の部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１３】７ａは先端に余掘り用カッタ６ａの刃部が
設けられたＬ型形状のシャンクであり、その円柱状の摺
動部がカッタスポーク３ｂにはめ込まれたガイド部材１
０により摺動可能に保持されている。油圧ジャッキ８の
伸び縮みにより余掘り用カッタ６ａをカッタスポーク３
ｂの外周端から突き出したり，引き込めたりする。これ
で余掘り用カッタ６ａはカッタスポークからトンネル軸
方向立坑側にかけてシールド本体外周部の地山を掘削す
ることができる。本実施例では余掘り用カッタ６ａはシ
ャンク７ａにと一体成形としているが、この他にカッタ
ホイル前面に取り付けられている図示しないカッタビッ
トをシャンク７ａに取り付けて余掘りを行っても構わな
い。またカッタスポークから立坑側を掘削することが可
能に構成してあれば、シャンク１７の形状はＬ型形状で
なくても構わない。１２はガイド部材１０をカッタスポ
ーク３ｂに固定するガイド押さえであり、立坑側に延び
るシャンク部に切り欠き部１２ａを設けることによりシ
ャンクが回転しないように規制している。

【００１４】本発明による余掘り装置で掘削した場合の
余掘り量とシールド掘進機と地山間の空隙の状態図を図
１０に示す。従来技術による余掘り装置で掘削した場合
の余掘り装置とシールド掘進機と地山間の空隙の状態図
は図９に示す。シールド掘進機の機長，中折れ角度は図
１０と同様である。図に示すシールド掘進機は中折れ式
シールド掘進機の一例である。なお、シールド本体１は
前胴１ａと後胴１ｂとに分割され中折れできる構造とな
っている。この例の場合中折れ角度はθである。図９に
よるとシールド掘進機が通過するのに必要な空間をつく
る為に余掘り装置のストロークはδ１だけ必要となり、
その時のシールド掘進機と地山間の空隙は斜線部Ｘ１で
示した部分となる。図１０に示す本発明の余掘り装置の
ようにカッタスポークからトンネル軸方向立坑側にかけ
て掘削できることにより従来と比較して少ない余掘り装
置のストロークδ２でシールド掘進機は曲線部を通過す
ることができる。一例として、従来の最大ストロークδ
1＝２８０mm程度必要だったものが、本発明によれば、
最大ストロークδ２＝２００mm程度以内に押えることが
できる。従って、シールド掘進機を地山間の空隙もＸ２
（図１０斜線部）となり従来のＸ１よりも空隙が減少す
ることが明らかである。

【００１５】図１１〜図１４に本発明の第２の実施例を
示す。図１１は、余掘り装置を内蔵したカッタスポーク
の縦断面図であり、図１２は余掘り用カッタが突き出さ
れた状態を示す同上面図である。また、図１３は図１２
のＤ矢視図、図１４は第２の実施例の余掘り装置を装備
したシールド掘進機のカッタ部の縦断面図である。トン
ネル軸方向に延びた盤形状ジャンクの先端にガイドロッ
ド３１を取り付けてガイド３０を貫通し、ガイド３０の
内周面をトンネル径方向に摺動可能に構成する。ガイド
３０はカッタスポーク３ｂに固定されている。この実施
例は、盤形状ジャンク７ａにかかる応力をガイド３０で
支えるように構成されている。カッタスポーク３ｂの回
転によって、トンネル軸方向に突出した余掘り用カッタ
６ａに、過大な曲げ応力がかかる場合に好適な構造であ
る。

【００１６】図１５〜図１８に本発明の第３の実施例を
示す。図１５は余掘り装置を内蔵したカッタスポークの
縦断面図である。図１６は図１５のア部詳細を示すカッ
タビットの正面図、図１７は図１６のＦ矢視図を示すカ
ッタビットの側面図、図１８は、第３の実施例の余掘り
装置を装備したシールド掘進機のカッタ部正面図であ
り、図１５のＥ矢視図である。この実施例は、カッタピ
ット３２を、トンネル軸方向に延びたシャンク７ａ部に
ボルト等の固定具で取り付けたものである。第１，第２
の実施例では余掘り用カッタ６ａをシャンク７ａと一体
成形としているために余掘り用カッタ６ａが摩耗した場
合にはシャンク７ａを支持している油圧ジャッキ８との
接続部を外し、シャンク７ａ自体を交換する必要があっ
たが、第３の実施例によればカッタビット３２だけを交
換するだけでよい。カッタビット３２の種類，形状は種
々考えられ、図に示したのはその一例を示すものであ
る。

【００１７】図１８に示すように、シャンク７ａを縮め
た時にカッタビット３２がカッタリング３ａ，カッタス
ポーク３ｂと干渉しないように、カッタリング３ａは一
部を切り欠き、カッタスポークは短く構成されている。

【００１８】図１９〜図２０に本発明の第４の実施例を
示す。図１９は余掘り装置を内蔵したカッタスポークの
縦断面図である。図２０は余掘り用カッタが突き出され
た状態を示す図である。

【００１９】本実施例は、シャンク７ａをカッタスポー
ク３ｂに対してトンネル軸方向後方に向かって斜めに突
き出し可能に構成している。第１〜第３の実施例の場合
シャンクの突き出し位置からトンネル軸方向にかけての
余掘りを行っているのに対して、第４の実施例の場合は
カッタスポークよりも後方の位置で余掘りを行うことで
第１〜第３の実施例と同じ効果を得ることができる。

【００２０】図２１は本発明の効果を表したグラフであ
る。シールド掘進機直径が約３ｍ，施工するトンネルの
曲率半径が約１５ｍ，シールド掘進機の全長が約５ｍに
おいて３００mmトンネル軸方向に余掘り（グラフＸ軸：
軸方向余掘り長さ）するとトンネル径方向の余掘りスト
ローク減少量［δ１−δ１］（グラフＹ１軸：）が約３
４mmとなり、従来約２００mm程度必要であった余掘りス
トロークを１６６mmに減少させることができる。またそ
の時のシールド掘進機を地山間の空隙減少量［Ｘ２−Ｘ
１×１００］（グラフＹ２軸）が１４％となる。シール
ド掘進機と地山間の空隙を従来よりも減少させることは
地盤の変動や変形を起こしにくい施工が可能となるこ
と、地盤の変形を防止する為に、前記空隙に注入する裏
込材の注入量も減少するので工費の節減となる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば以下の効果がある。

【００２２】（１）シールド掘進機の方向転換に必要な
空間を中折れ角度の増大や機長を短縮することなく確保
することができるので、シールド掘進機機内空間が広く
なり機器配置が行いやすい、メインテナンス性が向上す
る。

【００２３】（２）従来の余掘り装置よりも少ないスト
ロークでシールド掘進機の方向転換に必要な余掘り空間
を確保することができる。

【００２４】（３）シールド掘進機と地山間の空隙を従
来よりも減少させることができるので地盤の変動や変形
を起こしにくい施工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す余掘り装置を内蔵した
カッタスポークの縦断面図。

【図２】図１の余掘り用カッタが突き出された状態を示
す図。

【図３】図１の上図面。

【図４】従来の余掘り装置を装備したシールド掘進機の
カッタ部の縦断面図。

【図５】図４のＢ矢視図。

【図６】図４の余掘り装置を内蔵したカッタスポークの
縦断面図。

【図７】図６の余掘り用カッタが突き出された状態を示
す図。

【図８】図６のＣ矢視図。

【図９】従来の余掘り装置によるシールド掘進機と地山
の状態図。

【図１０】本発明の余掘り装置によるシールド掘進機と
地山の状態図である。

【図１１】本発明の第２の実施例を示す余掘り装置を内
蔵したカッタスポークの縦断面図である。

【図１２】図１１の余掘り用カッタが突き出された状態
を示す図。

【図１３】図１２のＤ矢視図。

【図１４】第２の実施例の余掘り装置を装備したシール
ド掘進機のカッタ部の縦断面図。

【図１５】第３の実施例のカッタスポークの縦断面図で
ある。

【図１６】カッタビットの正面を示す、図１５のア部詳
細図である。

【図１７】カッタビットの側面を示す、図１６のＦ矢視
図である。

【図１８】第３の実施例の余掘り装置を装備したシール
ド掘進機のカッタ部正面を示す図１５のＥ矢視図であ
る。

【図１９】第４の実施例の余掘り装置を内蔵したカッタ
スポークの縦断面図である。

【図２０】図１９の余掘り用カッタが突き出された状態
を示す図である。

【図２１】本発明の効果を表したグラフである。

【符号の説明】

１…シールド本体、２…排土用スクリュコンベア、３…
カッタホイル、３ａ…カッタリング、３ｂ…カッタスポ
ーク、３ｃ…センタシャフト、４…ボス４、５…カッタ
ヘッド、６ｂ…余掘り用カッタ、７ｂ…シャンク、８…
油圧ジャッキ、１０…ガイド部材、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カッタホイルの外周部に設けられた余掘り
   用カッタを油圧ジャッキ等の移動手段を用いて突き出し
   たり、引き込めたりするようにしたシールド掘進機の余
   掘り装置において、前記余掘り用カッタを該余掘り用カ
   ッタの突き出し位置からトンネル軸方向にかけての余掘
   りができる構成としたことを特徴とするシールド掘進機
   の余掘り装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記余掘り用カッタの
   刃部がシャンクの先端に設けられ、 前記移動手段は、カッタスポークにはめ込まれたガイド
   部材により摺動可能に保持されている前記シャンクと、
   一端が前記シャンクに結合された油圧ジャッキと、前記
   ガイド部材をカッタスポークに固定するガイド押さえと
   を有し、該油圧ジャッキの伸び縮みにより前記余掘り用
   カッタを前記カッタスポークの外周端から突き出した
   り、引き込めたりするよう構成されており、 前記シャンクは、一辺が前記ガイド部材の軸方向に伸
   び、他の一辺が前記ガイド押さえに設けられた切り欠き
   部を通してトンネル軸方向に延びた、Ｌ型形状である、
   ことを特徴とするシールド掘進機の余掘り装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記余掘り用カッタの
   先端に、前記ガイド部材の内周面をトンネル径方向に摺
   動するガイドロッドを取り付けたことを特徴とするシー
   ルド掘進機の余掘り装置。
4. 【請求項４】請求項２または３において、前記カッタの
   刃部を、前記トンネル軸方向に延びたシャンクにボルト
   等の固定具で取り付けたことを特徴とするシールド掘進
   機の余掘り装置。