JPH089949B2 - 加泥シールド掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は切羽面側にベントナイト等の加泥剤を供給し
ながらトンネルの掘削を行う加泥シールド掘削機に関す
るものである。

〔従来の技術〕

加泥シールド掘削機は、カッター板によって掘削され
る土砂にベントナイト等の加泥剤を混合させて該土砂に
粘性並びに流動性を与え、機内への取り込みを容易にす
ると共にコンベアー等による円滑な排出を行わせながら
トンネルを掘進していくものであるが、このような加泥
シールド掘削機における加泥剤の注入手段としては、従
来から、カッター板に加泥剤の注入口を設け、該注入口
にカッター板背面側から加泥剤を供給して切羽面に向か
って噴出させると共にカッター板により掘削される土砂
に加泥剤を混入させているのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようにカッター板に加泥剤の注入口を設けた場
合、カッター板の回転が極めて遅いために、切羽全体に
亘って均一な加泥剤の噴射が行えないと共に掘削された
土砂がカッター板によって殆ど撹拌されることがなく、
従って、この掘削土砂に加泥剤を注入しても、土砂の一
部に集中的に加泥剤が注入されるだけであり、土砂との
混合が不均一となって切羽地盤の安定化を図ることが困
難となり、その上、カッター板の背面側への土砂の流入
が円滑に行えなくなると共に、カッター板の背面側に取
り込まれた掘削土砂がスクリューコンベアによって搬出
される際に、加泥剤が殆ど混入していない土砂の該スク
リューコンベアへの取り込みが容易に行われず、その
上、スクリューコンベア内における土砂の搬送にも支障
をきたして円滑な土砂の排出が行えない等の問題点があ
る。

本発明はこのような問題点を解消することを目的とし
た加泥シールド掘削機を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の加泥シールド掘
削機は、シールド掘削機本体の前端開口部に切羽地盤に
向かって開口した加泥剤注入口を有するカッター板を配
設すると共にこのカッター板の後方に該カッター板の中
心軸を回転自在に軸支した隔壁を設け、この隔壁にカッ
ター板の回転駆動機構を配設すると共に上記中心軸に上
記加泥剤注入口に連通した加泥剤供給通路を設けてなる
加泥シールド掘削機において、上記カッター板の外周部
に小径カッターを回転自在に配設し、この小径カッター
に切羽地盤に向かって開口した加泥剤注入口を設けると
共に該小径カッターの回転中心軸に加泥剤供給通路を設
け、さらに、小径カッターを上記隔壁に配設した回転駆
動用モータによってカッター板の回転速度よりも早い速
度で自転させるように構成している。

〔作用〕

小径カッターはシールド掘削機本体のカッター板と一
体的に回転すると共に、回転駆動用モータを介してカッ
ター板よりも速い回転速度でもって自転し、カッター板
及び該小径カッターによって掘削される切羽面の土砂を
撹拌させる。

この土砂に小径カッターの背面側からベントナイト等
の加泥剤を注入すると、加泥剤は小径カッターの回転に
より四方に拡散して掘削土砂と均一に撹拌、混合し、切
羽全面の安定化が図られると共に、掘削土砂は適度の流
動性と粘性を付与されて、カッター板から機内に円滑に
流入すると共にスクリューコンベア等による排出が容易
且つ確実に行われるものである。

〔実 施 例〕

本発明の実施例を図面について説明すると、（１）は
シールド掘削機本体で、その円筒状スキンプレート
（２）の前端開口部にカッター板（３）を配設している
と共にこのカッター板（３）の中心回転軸（４）を該カ
ッター板（３）の後方においてスキンプレート（２）の
内周面に一体的に固着した隔壁（５）の中心部に回転自
在に軸支させてあり、さらに、カッター板（３）の背面
外周部に後方に向かって後部を小径に形成した円筒壁部
（６）を一体に突設し、該円筒壁部（６）の大径部外周
面をスキンプレート（２）の内周面に回転自在に支持さ
せていると共に小径部内周面を前記隔壁（５）の中央部
に一体的に設けている円筒隔壁部（5a）の外周面に回転
自在に被嵌させてある。

カッター板（３）は第２図に示すように、スキンプレ
ート（２）の前端面形状に沿う円形リング部（3a）と、
中心回転軸（４）の先端から該リング部（3a）に向かっ
て放射状に設けられてリング部（3a）と一体化しており
且つ両側縁に多数のカッター刃（3b）を長さ方向に適宜
間隔毎に突設してなる複数本（図においては４本）のア
ーム部（3c）と、これらのアーム部（3c）で区画される
板面において、一つおきの板面にアーム部（3c）に沿っ
て開設した土砂取入口（3d）とからなり、他の板面は全
面的に開放され、その開放部において隣接するアーム部
（3c）（3c）間に支持フレーム（７）を架設状態に固着
すると共に該支持フレーム（７）の中央部とカッター板
中心部間に支持アーム（８）を固着し、この支持アーム
（８）の先端に長方形或いは長円形状の小径カッター
（９）の中心軸（10）を回転自在に支持し、これらの小
径カッター（９）をカッター板（３）の外周部空間内に
配設してある。

（9a）は小径カッター（９）の長手方向の両側縁に突
設した複数個のカッター刃である。

又、上記カッター板（３）において、その中心部及び
該中心とリング部（3a）間の複数箇所にベントナイト或
いはCMC等の濃液の加泥剤注入口（11）が前方に向かっ
て開口した状態で設けられていると共に小径カッター
（９）の中心においても同様に加泥剤注入口（12）が前
方に向かって開口した状態で設けられてある。

（13）は前記隔壁（５）の外周部適所に装着したカッ
ター板回転駆動用モータで、そのモータ軸の先端にピニ
オン（14）を固着してあり、該ピニオン（14）をカッタ
ー板（３）の外周円筒壁部（６）の小径部後端外周面に
形成、或いは一体に設けている歯車（15）に噛合させ、
このモータ（13）を回転させることによってカッター板
（３）を回転させるようにしているものである。

（16）は小径カッター（９）の回転駆動用モータで、
隔壁（５）或いはスキンプレート（２）の内周面適所に
固定状態で配設されてあり、そのモータ軸の先端に固着
したピニオン（17）をカッター板（３）の外周円筒壁部
（６）の小径部外周面に回転自在に遊嵌しているリング
状歯車体（18）の後部歯車（18b）に噛合させていると
共にこの歯車体（18）の前部歯車（18a）を回転伝達軸
（19）の後端に固着しているピニオン（20）に噛合させ
てある。

回転伝達軸（19）は、前記カッター板（３）の外周円
筒壁部（６）の大小径筒部間の段部に貫通状態で固定し
た軸筒体（21）に挿通状態で回転自在に支持されている
と共に、軸筒体（21）の前端にはギアーボックス（22）
が一体に固着してあり、このギヤーボックス（22）内に
は第３図に示すように、回転伝達軸（19）の前端に固着
した大径歯車（23）と該大径歯車（23）に噛合した小径
歯車（24）とを配設してあり、該小径歯車（24）はギャ
ーボックス（22）に回転自在に支持されている前記小径
カッター（９）の中心軸（10）の後端部に固着されてあ
る。

又、カッター板（３）と小径カッター（９）とに設け
た上記加泥剤注入口（11）（12）に対する加泥剤供給通
路は、カッター板（３）の中心回転軸（４）の後端にロ
ータリージョイント（25）を装着して該ロータリージョ
イント（25）を通じて中心回転軸（４）内に穿設してい
る複数の通路（26a）（26b）（26c）内に機内から加泥
剤圧送ホース（27a）（27b）（27c）を介して供給可能
にすると共に、これらの通路（26a）〜（26c）のうち、
１つの通路（26a）を中心回転軸（４）の先端中心に開
口している注入口（11）に連通させ、別な１つの通路
（26b）の先端をカッター板（３）の中心から外径方向
に延設している通路（28b）を介して外周部注入口（1
1）に連通させ、さらに、他の別な通路（26c）をカッタ
ー板（３）の中心から外径方向に延設している通路（28
c）から円筒壁部（６）内の通路（29c）に連通させると
共に該通路（29c）から前記小径カッター（９）の回転
伝達軸（19）の中心に穿設している通路（30c）にロー
タリージョイント（37）を介して連通させ、この通路
（30c）を第３図に示すように、回転伝達軸（19）の前
端部と前記中心軸（10）の後端とに装着したロータリー
ジョイント（33）（34）間の通路（31c）を介して中心
軸（10）の中心部に穿設している通路（32c）から先端
注入口（12）に連通させているものである。

（35）はカッター板（３）の背面と隔壁（５）間の空
間部で形成した土砂取入室であり、（36）はその前端開
口部を隔壁（５）に貫通状態で支持されて土砂取入室
（35）の下部内に挿通しているスクリューコンベアで、
後端に向かって上方に傾斜してあり、その後端部から運
搬車等に土砂を排出するようにしてある。

このように構成した実施例における加泥シールド掘削
機によって切羽地盤を掘削するには、カッター板（３）
及び小径カッター（９）の回転駆動用モータ（13）（1
6）を回転させると、カッター回転駆動用モータ（13）
によってピニオン（15）と該ピニオン（14）に噛合して
いるカッター板背面円筒壁部（６）の歯車（15）を介し
てカッター板（３）が緩速度で回転を行い、地盤の掘削
を行う一方、該カッター板（３）の外周部に配設してい
る小径カッター（９）は該カッター板（３）と一体的に
カッター板（３）の中心軸回りを公転しながら回転を行
う。

この小径カッター（９）は、モータ（16）の回転によ
ってモータ軸に固着したピニオン（17）からカッター板
（３）の背面円筒壁部（６）に遊嵌している歯車体（1
8）の前後部歯車（18a）（18b）、回転伝達軸（19）の
後端に固着しているピニオン（20）、さらに該回転伝達
軸（19）の前端大径歯車（23）、該大径歯車（23）に噛
合している小径歯車（24）を介して回転させられ、モー
タ（16）の回転数を適宜に設定することによってカッタ
ー板（３）よりもはるかに大きな回転数でもって回転し
てカッター板（３）と共に切羽地盤を掘削すると共に掘
削した土砂を切羽全面に亘って均一に撹拌する。

一方、この掘削中において、カッター板（３）の中心
回転軸（４）内に設けている加泥剤通路（26a）〜（26
c）に適宜な濃度に調整されたベントナイトやCMC等の加
泥剤を供給すると、該加泥剤はカッター板（３）の中心
部及び外周部の注入口（11）と、小径カッター（９）の
中心軸の先端注入口（12）とから切羽地盤に向かって噴
出し、切羽全面の安定化が行われると共に掘削された土
砂に注入して小径カッター（９）の回転による撹拌によ
って均一に混合され、掘削土砂全体が適宜の粘性と流動
性を付与される。

このように加泥剤を均一に撹拌、混合された掘削土砂
は、カッター板（３）の土砂取入口（3d）等の板面開口
部から機内の土砂取入室（35）内に流入し、スクリュー
コンベア（36）によって機内の後方に搬送、排出される
ものである。

なお、以上の実施例においては、小径カッター（９）
の回転中心軸（10）を通じて注入口（12）から加泥剤を
噴出させるようにしているが、該小径カッター（９）の
外周近傍部に注入口を設けておいてもよい。

さらに、小径カッター（９）はカッター板（３）の回
転駆動用モータ（13）と別のモータ（16）によって回転
させるようにしたが、カッター板回転駆動用モータ（1
3）から適宜な回転数増速噛合歯車列等の伝達機構を介
して回転させるようにしてもよい。

又、上記実施例においては、シールド掘削機本体
（１）のスキンプレート（２）を円筒形状に形成したも
のを示したが、方形状のスキンプレートの開口端に円形
のカッター板を配設しているシールド掘削機の場合に
は、該カッター板に小径カッターを半径方向に移動自在
に装着しておけばよく、このように構成することによっ
て、カッター板の回転により小径カッターがスキンプレ
ートの隅角部に達した時に、該小径カッターを外径方向
に移動させてスキンプレートの隅角部に対応する切羽地
盤の掘削が可能となるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の加泥シールド掘削機によれば、
加泥剤注入口を有するカッター板の外周部に小径カッタ
ーを回転自在に配設し、この小径カッターに切羽地盤に
向かって開口した加泥剤注入口を設けると共に該小径カ
ッターの回転中心軸に加泥剤供給通路を設け、さらに、
小径カッターを上記隔壁に配設した回転駆動用モータに
よってカッター板の回転速度よりも早い速度で自転させ
るように構成しているので、小径カッターはシールド掘
削機本体のカッター板と一体的に回転すると共に回転駆
動用モータによって該カッター板よりも遥かに速い回転
速度でもって自転させることができから、掘削面積の広
いカッター板外周部に対応する切羽地盤を小径カッター
によって掘削して掘削能率を向上させることができると
共にカッター板及び該小径カッターによって掘削される
切羽面の土砂を全体的に均一に撹拌することができ、さ
らに、撹拌される土砂に小径カッターに設けた加泥剤注
入口から加泥剤を注入するので、掘削土砂を撹拌しなが
ら該土砂に加泥剤を均一に混合させることができ、従っ
て、切羽全面の安定化を図ることができるものである。

また、掘削土砂は加泥剤との混合撹拌によって適度の
流動性と粘性を付与され、そのためカッター板から機内
に円滑に流入すると共にスクリューコンベア等による排
出を容易且つ確実に行うことができて、土砂搬出作業が
能率よく行えるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はその縦断
側面図、第２図は正面図、第３図は小径カッター部分の
拡大縦断側面図である。 （１）……シールド掘削機本体、（３）……カッター
板、（９）……小径カッター、（11）（12）……加泥剤
注入口、（13）……カッター板回転駆動用モータ、（1
6）……小径カッター回転駆動用モータ、（26a）〜（26
c）……加泥剤通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝日 利則 大阪府大阪市西淀川区姫島３丁目５番26号 奥村機械製作株式会社内 (72)発明者 秋山 敦朗 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所内 (72)発明者 竹村 守順 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所内 (56)参考文献 特開 昭60−33995（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−87297（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘削機本体の前端開口部に切羽地
   盤に向かって開口した加泥剤注入口を有するカッター板
   を配設すると共にこのカッター板の後方に該カッター板
   の中心軸を回転自在に軸支した隔壁を設け、この隔壁に
   カッター板の回転駆動機構を配設すると共に上記中心軸
   に上記加泥剤注入口に連通した加泥剤供給通路を設けて
   なる加泥シールド掘削機において、上記カッター板の外
   周部に小径カッターを回転自在に配設し、この小径カッ
   ターに切羽地盤に向かって開口した加泥剤注入口を設け
   ると共に該小径カッターの回転中心軸に加泥剤供給通路
   を設け、さらに、小径カッターを上記隔壁に配設した回
   転駆動用モータによってカッター板の回転速度よりも早
   い速度で自転させるように構成したことを特徴とする加
   泥シールド掘削機。