JPH0828179A - 複列型シールド掘進機 - Google Patents

複列型シールド掘進機

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JPH0828179A
JPH0828179A JP16005394A JP16005394A JPH0828179A JP H0828179 A JPH0828179 A JP H0828179A JP 16005394 A JP16005394 A JP 16005394A JP 16005394 A JP16005394 A JP 16005394A JP H0828179 A JPH0828179 A JP H0828179A
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shield
cutter
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cutters
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Koji Bando
幸次 坂東
Susumu Uchiyama
進 内山
Takashi Noguchi
隆 野口
Muneo Yoshimura
宗男 吉村
Toshio Takasaki
敏雄 高崎
Yukihiko Hisawa
幸彦 氷澤
Tomoyasu Hashimoto
朝康 橋本
Satoshi Manabe
智 真鍋
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Kajima Corp
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無駄な掘削動作を伴うことなく、トンネルの
分岐や結合を可能にした空間利用効率の高いトンネルを
掘削できる複列型シールド掘進機を提供する。 【構成】 複列断面形をなすシールド外殻1 と、該シー
ルド外殻前端部に配装され、シールド外殻の円弧中心O1
を回転中心にし、円形掘削を行う複数の回転カッター2
と、各回転カッター周りに配装されて往復揺動してリン
グ状掘削を行う外周揺動カッター3 を備えた複列型シー
ルド掘進機。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は複列断面形トンネルを
掘削するシールド掘進機に関し、特に断面縦長の複列断
面形トンネルにしてトンネルの分岐、結合が簡単にでき
るシールド掘進機に関する。
【0002】
【従来の技術】地下トンネルの掘削にシールド掘進機を
利用する機会が増大しており、広幅のトンネルを一台の
掘進機で掘削するシールド掘進機として各種の複断面シ
ールド掘進機、いわゆる複列型シールド掘進機も実機と
して採用され、また、その具体化が計画されている。
【0003】従来よりこの種の複列型シールド掘進機で
は、2つの円筒の一部をラップさせて横に並べて連結し
た横長円形、または横倒ダルマ形をなす共通のシールド
外殻を有し、このシールド外殻前端部に、2つの回転カ
ッターを一部ラップさせて2つの回転カッターを同一平
面上に配装したもの(例えば、特開昭62−99597
号)や、2つの回転カッターを掘進機前後方向に位置を
ずらして配装したもの(例えば、特公平3−78917
号)などが提案されている。
【0004】また、縦長円形、または直立ダルマ形をな
す共通のシールド外殻前端部に、2つの回転カッターを
相互に干渉しないように上下二段に配装したもの(例え
ば、特開昭60−141993号)も提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記するように、2つ
の回転カッターを装備した複列型シールド掘進機で、2
つの回転カッターを同一平面上に配装した構成のもの
は、両方の回転カッター相互の干渉を防ぐ関係から、2
つの回転カッターの面板構成が、回転軸周りに放射状に
延びるカッタースポークの両側に多数のカッタービット
を取着したスポーク形式のものか、正面視において軸部
から外向けに拡がりを見せる扇形形式のものとなり、2
つの回転カッターを同期回転させる運転を必要とし、泥
水タイプには適用できない。また、2つの回転カッター
を掘進機前後方向に位置をずらして配装した構成のもの
は、回転カッターの面板構成として円盤形式のものが採
用できて必ずしも2つの回転カッターを同一条件の下に
運転する必要はなく、泥水タイプにも適用可能である
が、2つの回転カッター(面板)を前後にずらすことが
必須条件となる。
【0006】いずれにしても、従来の複列型シールド掘
進機においては、複数(2つ)の回転カッターの回転中
心がシールド外殻を形成する円弧中心にあって隣接する
回転カッターの一部をラップさせる完全円形動作により
掘削が行われる構成のために、複列断面形トンネルの途
中から各回転カッターを個々に使用して分岐トンネルを
掘削したり、複数のトンネルを結合したりする場合に、
回転カッターがラップする範囲(重複部)がオーバーカ
ットされることになる。
【0007】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、カッターによる無駄な掘削動作を伴うことなく、ト
ンネルの分岐掘削や結合を可能にした空間利用効率の高
いトンネルを掘削できる複列型シールド掘進機を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めのこの発明の第1の構成は、複数の円筒の円弧を連続
させた複列断面形をなすシールド外殻と、該シールド外
殻前端部に配装され、シールド外殻の円弧中心を回転中
心にし、かつ、シールド外殻の対向する括れ部を結ぶ接
合線に外周を接して円形掘削を行う複数の回転カッター
と、各回転カッター周りに配装され、往復揺動してシー
ルド外殻の括れ部接合線を超えてリング状掘削を行う外
周揺動カッターを備えたことを特徴とする複列型シール
ド掘進機である。
【0009】第2の構成は、第1の構成における回転カ
ッターの外周に支持リングを設け、該支持リング上で外
周揺動カッターを往復揺動させることを特徴とする複列
型シールド掘進機である。
【0010】第3の構成は、第1の構成におけるシール
ド外殻の括れ部接合線に対応して外周揺動カッターに切
欠部を設けて外周揺動カッターを有端切欠リング状に形
成したことを特徴とする複列型シールド掘進機である。
【0011】第4の構成は、第1の構成における外周揺
動カッターの切欠部を形成する両方の端部フレーム部材
にはその前面から側面に掛けて多数のカッタービットを
取着したことを特徴とする複列型シールド掘進機であ
る。
【0012】第5の構成は、第1の構成におけるシール
ド外殻の各円弧中心を結ぶ線を垂直にしてシールド外殻
を位置付けたことを特徴とする複列型シールド掘進機で
ある。
【0013】第6の構成は、第1の構成における回転カ
ッターに、複列断面形トンネルの掘削途中から円形トン
ネル掘削機構を組み合わせ可能にしたことを特徴とする
複列型シールド掘進機である。
【0014】
【作用】第1の構成においては、回転カッターは、複列
断面形のシールド外殻の括れ部接合線に外周を接する範
囲で円形掘削を行う。他方、外周揺動カッターは、回転
カッター周りに往復揺動してシールド外殻の括れ部接合
線を超えてリング状掘削を行い複列断面形トンネルを掘
削する。複列断面形トンネルからトンネルを分岐すると
きは、外周揺動カッターが括れ部接合線を超えない範囲
で部分リング状掘削を行うと不必要なオーバーカットが
軽減できる。
【0015】第2の構成においては、外周揺動カッター
は回転カッターの外周に設けた支持リング上で往復揺動
するので、外周揺動カッターは確実に保持されて円滑に
動作する。
【0016】第3の構成においては、外周揺動カッター
は有端切欠リング状に形成され、隣り合う外周揺動カッ
ターは交互にシールド外殻の括れ部接合線を超えてリン
グ状掘削を行うので、無駄な掘削動作を伴うことない掘
削を実現する。
【0017】第4の構成においては、外周揺動カッター
の両方の端部フレーム部材にはその前面から側面に掛け
て多数のカッタービットを取着しているので、スポーク
形式のカッター同様の掘削性を発揮する。また、複列断
面形トンネルの掘削途中からトンネルを分岐掘削するに
当たって外周揺動カッターの掘削揺動範囲を制限するこ
とによって下部または上部を平坦にした空間利用効率の
高い分岐トンネルを掘削できる。
【0018】第5の構成においては、シールド外殻の各
円弧中心を結ぶ線を垂直にしてシールド外殻を位置付け
て断面縦長トンネルを掘削するので、地下におけるトン
ネルの占有横幅を軽減できて地下の有効利用が図られ
る。
【0019】第6の構成においては、複列断面形トンネ
ルの掘削途中からトンネルを分岐するに当たって、各回
転カッターに円形トンネル掘削機構を組み合わせて掘削
効率の高い円形の分岐トンネルを掘削できるので、トン
ネルの分岐や結合が簡単にできる。
【0020】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
【0021】図1はこの発明に係る複列型シールド掘進
機の正面図である。
【0022】シールド外殻1 は複数の円筒の一部をラッ
プさせて縦に並べて連結してなる複数の円弧を連続させ
た複列断面形をなすもので、実施例のシールド外殻1
は、2つの円筒の円弧を連続させたダルマ形にしてい
る。このシールド外殻1 の前端部には、シールド外殻1
の円弧中心O1を回転中心にし、かつ、シールド外殻1 の
対向する括れ部1aを結ぶ接合線a に外周を接して円形掘
削を行う2つの回転カッター2 を同一平面に配装してい
る。
【0023】この回転カッター2 の基本構成は従来技術
と同様のもので、円盤形式の面板に多数のカッタービッ
ト(図示せず)を取着している。
【0024】なお、図示はしていないが、回転カッター
2 の後方にあってシールド外殻1 内には、回転カッター
2 を回転させるカッター駆動機構、回転カッター2 後部
に設けられカッターチャンバを仕切るバルクヘッド、バ
ルクヘッドを貫通して先端をカッターチャンバーに開口
させた排土機構、掘進用シールドジャッキ、その他の従
来技術と同様のシールド掘進機としての設備を備えてい
る。
【0025】回転カッター2 周りに外周揺動カッター3
を配装している。この外周揺動カッター3 は往復揺動し
てシールド外殻1 の括れ部接合線a を超えてリング状掘
削を行うもので、回転カッター2 の外周に設けた支持リ
ング4 上に往復揺動自在に支持され、図示はしていない
が、回転カッター2 の後方にあってシールド外殻1 内に
配装した往復揺動駆動機構に連結されている。外周揺動
カッター3 はシールド外殻1 の括れ部接合線a に対応し
て切欠部5 を設けて有端切欠リング状に形成され、その
面板には多数のカッタービット(図示せず)が取着さ
れ、また、外周揺動カッター3 の切欠部5 を形成する端
部フレーム部材6 にはその前面から切欠部5 側の側面に
掛けて多数のカッタービット(図示せず)を取着してい
る。
【0026】上記した実施例のシールド掘進機の作動態
様を説明する。
【0027】複列断面形トンネルを掘削する上で、シー
ルド外殻1 は、シールド外殻1 の各円弧中心を結ぶ線を
垂直に位置付ける。2つの回転カッター2 はシールド外
殻1の括れ部接合線a に外周を接する円形掘削を行う。
両回転カッター2 周りに配装した外周揺動カッター3 は
回転カッター2 周りに往復揺動して交互にシールド外殻
1 の括れ部接合線a を超えてリング状掘削を行う。すな
わち、図2(a),(b)に示すように有端切欠リング
状に形成された2つの外周揺動カッター3 の両端部が交
互に合い方の切欠部5 内に出入りして2つの外周揺動カ
ッター3 の端部を切欠部5 内で突き合わせるようにして
リング状掘削を行う。こうして図3に示すような複列断
面形トンネルA が掘削される。
【0028】回転カッター2 と外周揺動カッター3 を一
体にして複列断面形トンネルA からトンネルを分岐する
ときは、2つの回転カッター2 はそのまま円形掘削を行
うようにし、外周揺動カッター3 はシールド外殻1 の括
れ部接合線a を超えない範囲で部分リング状掘削を行
う。すなわち、図4(a),(b)に示すように有端切
欠リング状に形成された2つの外周揺動カッター3 の両
端部が合い方の切欠部5内に出入りしない範囲で往復揺
動させて部分リング状掘削を行う。こうして図5に示す
ように円形上部または下部に水平部分を有する分岐トン
ネルB が掘削される。
【0029】また、外周揺動カッター3 を使用せずに2
つ回転カッター2 で複列断面形トンネルA からトンネル
を分岐するときは、回転カッター2 に円形シールド外殻
を含むトンネル掘削機構を組み合わせて掘削を行うと一
般的な円形の分岐トンネルが掘削される。
【0030】なお、上記実施例では複列断面形トンネル
からトンネルを分岐させる場合について説明したが、上
記する分岐トンネルに相当する複数のトンネルを結合す
るには、上記の逆順で本願発明を適用できる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように構成したこの発明に
よれば、複数の回転カッターにより外周を接する円形掘
削を行い、この円形掘削部を外周揺動カッターにより拡
幅する形でリング状掘削を行うようにし、この外周揺動
カッターがラップする範囲では交互に出入りさせる掘削
で相互干渉をなくし、不必要な動作をなくして複列断面
形トンネルを効率よく掘削することができる。また、オ
ーバーカットを軽減してトンネルの分岐や結合が簡単に
できて空間利用効率の高い分岐トンネルが掘削できる。
さらに、断面縦長の複列断面形トンネルを掘削するの
で、地下におけるトンネルの占有横幅を軽減できて地下
の有効利用が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す複列型シールド掘進機
の正面図である。
【図2】(a),(b)は複列断面形トンネルを掘削す
る動作説明図である。
【図3】複列断面形トンネルの概略断面図である。
【図4】(a),(b)は分岐トンネルを掘削する動作
説明図である。
【図5】分岐トンネルの概略断面図である。
【符号の説明】
1 …シールド外殻 2 …回転カッター 3 …外周揺動カッター O1…シールド外殻の円弧中心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 進 兵庫県神戸市中央区東川崎町1丁目1番3 号 川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 野口 隆 兵庫県神戸市中央区東川崎町1丁目1番3 号 川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 吉村 宗男 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 高崎 敏雄 大阪府大阪市西区阿波座一丁目3番15号 鹿島建設株式会社大阪支店内 (72)発明者 氷澤 幸彦 大阪府大阪市西区阿波座一丁目3番15号 鹿島建設株式会社大阪支店内 (72)発明者 橋本 朝康 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 真鍋 智 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の円筒の円弧を連続させた複列断面
    形をなすシールド外殻と、該シールド外殻前端部に配装
    され、シールド外殻の円弧中心を回転中心にし、かつ、
    シールド外殻の対向する括れ部を結ぶ接合線に外周を接
    して円形掘削を行う複数の回転カッターと、各回転カッ
    ター周りに配装され、往復揺動してシールド外殻の括れ
    部接合線を超えてリング状掘削を行う外周揺動カッター
    を備えたことを特徴とする複列型シールド掘進機。
  2. 【請求項2】 回転カッターの外周に支持リングを設
    け、該支持リング上で外周揺動カッターを往復揺動させ
    ることを特徴とする請求項1に記載の複列型シールド掘
    進機。
  3. 【請求項3】 シールド外殻の括れ部接合線に対応して
    外周揺動カッターに切欠部を設けて外周揺動カッターを
    有端切欠リング状に形成したことを特徴とする請求項1
    に記載の複列型シールド掘進機。
  4. 【請求項4】 外周揺動カッターの切欠部を形成する端
    部フレーム部材にはその前面から側面に掛けて多数のカ
    ッタービットを取着したことを特徴とする請求項1に記
    載の複列型シールド掘進機。
  5. 【請求項5】 シールド外殻の各円弧中心を結ぶ線を垂
    直にしてシールド外殻を位置付けたことを特徴とする請
    求項1に記載の複列型シールド掘進機。
  6. 【請求項6】 複列断面形トンネルの掘削途中から回転
    カッターに円形トンネル掘削機構を組み合わせ可能にし
    たことを特徴とする請求項1に記載の複列型シールド掘
    進機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001336387A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Kajima Corp 多連分岐シールド掘進機
CN102926748A (zh) * 2012-11-19 2013-02-13 北方重工集团有限公司 双刀盘加双横滚筒全断面掘进机
CN113279775A (zh) * 2021-06-29 2021-08-20 中铁工程装备集团有限公司 三刀盘盾构机的转动干涉抑制方法及装置

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CN113279775B (zh) * 2021-06-29 2022-03-25 中铁工程装备集团有限公司 三刀盘盾构机的转动干涉抑制方法及装置

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