JPH1037675A - シールド掘削機のカッタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計画トンネル線上に存在するシートパイルや
杭などの障害物を確実且つ能率よく切削除去し得るシー
ルト掘削機のカッタヘッドを提供する。 【解決手段】 センターシャフト２の先端に土砂掘削ビ
ット27を突設している固定頭部７と該固定頭部７に対し
て出没自在な障害物切削ビット16を突設している可動頭
部８とを配設すると共にセンターシャフト２の周囲から
放射状に複数本の回転アーム６を突設し、この回転アー
ム６に長さ方向に１列の土砂掘削ビット11と該土砂掘削
ビット11よりも突出長の長い３列の障害物切削ビット12
とを固着して、通常は回転アーム６を回転させることな
くその土砂掘削ビット11を前方に向けた状態にして可動
頭部８と回転アーム６との掘削ビット11、27によりカッ
タヘッドを回転させながら地盤の掘削を行うと共に、障
害物の切削時には、固定頭部７から可動頭部８の切削ビ
ット16を突出させると共に回転アーム６を回転させてこ
れらの切削ビット12、16により障害物を切削除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は掘進途上に存在する
シートパイルなどの土留壁や杭などの障害物を切除し得
るシールド掘削機のカッタヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘削機によってトンネルを掘進
中にＨ形鋼等の土留壁や基礎杭などの障害物に達する
と、カッタヘッドに突設している掘削ビットでは障害物
を切削、除去できないために、従来から一旦掘削作業を
停止したのち、地上から立坑を掘って障害物を撤去した
り機内から切羽側に作業員が出て人力により撤去するこ
とが行われているが、前者の方法では地上から立坑を掘
削するために周辺の環境や交通、さらには埋設管などに
悪影響を及ぼすばかりでなく、障害物が構造物の基礎杭
である場合には立坑から基礎杭に達する横坑の掘削を必
要とし、長期間の工期を要すると共に費用も嵩むことに
なる。一方、後者の方法では、切羽での安全な作業が可
能となるように地盤凍結工法やジエットグラウト工法な
どの地山安定のための補助工法を必要とし、工費が高騰
すると共に圧気併用の場合には杭切断のための火気使用
が極めて危険な作業となり、その上、切羽での作業環境
が悪くて能率が低下するという問題点がある。

【０００３】このため、本願出願人等は特公平７ー１１
９５５５号公報に記載しているように、地盤の掘削ビッ
トと共に杭等の障害物を切削可能なビットを設けたシー
ルド掘削機のカッタヘッドを開発した。このカッタヘッ
ドは、カッタヘッド本体の回転中心から半径方向に複数
の固定アーム部材を放射状に配設し、これらの固定アー
ム部材に複数個のコアーカッタを、カッタヘッド本体の
回転によるこれらのコアーカッタの掘削移動軌跡がカッ
タヘッド本体の半径方向に接触又は一部が重複するよう
な配列状態でもって配設すると共にこれらのコアーカッ
タをカッタヘッド前面から出没自在に構成し、さらに、
コアーカッタを設けた固定アーム部材とは別な固定アー
ム部材にローラカッタを配設してなるものである。

【０００４】そして、シールド掘削機が障害物に達する
と、カッタヘッドの回転を停止させたのちコアーカッタ
を回転させながら突出させて障害物に該コアーカッタの
断面形状に等しい円環状の溝を掘削すると共に掘削後、
カッタヘッドをコアーカッタの直径に相当する角度だけ
回動させて再び該溝に接して次の円環状溝を掘削し、こ
の作業を各コアーカッタによって繰り返し行って障害物
に複数列の連続円環状溝を掘削したのち、溝で囲まれた
部分をカッタヘッドを回転させることにより、別な固定
アーム部材に配設したローラカッタで切削、除去し、こ
の連続円環状溝の掘削とローラカッタによる切削とを順
次、繰り返し行うことによって障害物を切削、除去して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カッタ
ヘッドを回転させることなく、カッタヘッド本体の固定
アーム部材に設けたコアーカッタを回転させながら前進
させることによって障害物に円環状の溝を掘削するもの
であるから、各コアーカッタに回転駆動機構とカッタ全
体を前後方向に移動させる機構とを必要として装置全体
が複雑化するばかりでなくコアーカッタにより一連の円
環状溝列を掘削するにはその掘削毎にカッタヘッドをコ
アーカッタの直径に等しい角度だけ回動させなければな
らず、その上、コアーカッタは溝を掘削するだけで切削
することができないために掘削後には上述したようにロ
ーラカッタによる切削作業を必要として作業能率が低下
するという問題点がある。

【０００６】さらに、ローラカッタによる切削作業時に
は、切削すべき障害物部分が全面的に露出した状態とな
っており、且つその露出部分をローラカッタによって一
様に切削していくものであるから、切削時の衝撃力が大
きいと障害物が振動して切削効率が低下したり切削不能
となる場合が生じる虞れがあった。本発明はこのような
問題点に鑑みてなされたもので、シートパイルなどの土
留壁や杭などの障害物を円滑かつ確実に切削、除去し得
るようにしたシールド掘削機のカッタヘッドの提供を目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のシールド掘削機のカッタヘッドは、シール
ド掘削機の開口前端側に回転自在に配設したカッタヘッ
ドであって、回転中心から放射状に配設した回転アーム
に該回転アームの長さ方向に小間隔毎に土砂掘削ビット
を突設すると共に該掘削ビットに並行して掘削ビットよ
りも突出高さが高い障害物切削ビットを回転アームの長
さ方向に小間隔毎に突設し、地盤の掘削時には回転アー
ムを回転させることなく上記掘削ビットを前方に向けた
状態で地盤の掘削を行う一方、障害物の切削時には回転
アームをその軸心回りに回転させながら切削ビットによ
って切削するように構成している。

【０００８】上記構造のカッタヘッドにおいて、請求項
２に記載したように、回転アームに突設した土砂掘削ビ
ットは回転アームの長さ方向に１列に設けられている一
方、この掘削ビット列に並設した障害物切削ビットは数
列設けられ、且つカッタヘッドの回転によるこれらの切
削ビットの切削軌跡が少なくとも互いに接する配列状態
でもって配設されている。

【０００９】又、請求項３に係る発明は、カッタヘッド
の回転中心部に、シールド掘削機の隔壁に回転自在に支
持されたセンターシャフトを配設し、このセンターシャ
フトの前端に前方に向かって突出した掘削ビット付固定
頭部を一体に設けていると共にこの掘削ビット付固定頭
部に該固定頭部と同形状で且つ固定頭部に対して前後方
向に進退自在な切削ビット付可動頭部を配設してなるこ
とを特徴としている。

【００１０】さらに、請求項４に係る発明は、カッタヘ
ッドの回転中心部に上記センターシャフトの前端部を囲
んでセンターシャフト回りに回転自在に歯車函を配設し
ていると共に外周部に外周リングを設け、上記歯車函の
外周面と外周リング間に前方に向かって土砂掘削ビット
を突設した固定アームを一体に連結し、この固定アーム
と上記回転アームとをカッターヘッドの回転方向に交互
に配設した構造を有するものである。このような外周リ
ングと固定アームを備えたカッタヘッドに代えて、請求
項５に記載したように、カッタヘッドを円形状板から構
成し、この回転中心部に上記センターシャフトの前端部
を囲んでセンターシャフト回りに回転自在に歯車函を配
設すると共にこの歯車函から外周縁に向かって前後面に
貫通する複数の透孔を放射状に設け、この透孔に上記回
転アームを回転自在に配設してなる構造としてもよい。

【００１１】請求項６に係る発明は回転アームの回転機
構であって、回転アームの内外端部を軸受部材を介して
上記歯車函とカッタヘッドの背面とに回転自在に支持さ
せると共に歯車函内に突出した回転アームの内端に傘歯
車を固着してこの傘歯車をセンターシャフトの前端部に
固着した傘歯車に噛合させてセンターシャフトの回転を
回転アームに伝達するように構成したことを特徴として
いる。

【００１２】

【作用】シールド掘削機によって計画トンネル線上の地
盤を掘進していく場合には、土砂掘削ビットと障害物切
削ビットとを突設している回転アームにおいて、その土
砂掘削ビットを前方に向かって突出させた状態にする。
さらに、センターシャフトの前端に設けた固定頭部に対
して可動頭部を後退させて可動頭部に突設している切削
ビットを固定頭部から突設している掘削ビットから後方
に没入させた状態にしておく。この状態でカッタヘッド
を回転させて回転アームを回転させることなくセンター
シャフトの回りを公転させながらシールド掘削機を推進
させると、固定頭部から突設している掘削ビットと回転
アームから前方に突設している掘削ビットによって地盤
の掘削が行われる。なお、掘削ビットを有する固定アー
ムを設けている場合には、その掘削ビットによっても地
盤の掘削を行う。

【００１３】次に、その掘進途上でシートパイルや杭な
どの障害物に突き当たると、センターシャフトを回転さ
せることによりその回転を噛合傘歯車を介して回転アー
ムに伝達し、該回転アームをその軸芯回りに高速回転さ
せる。また、可動頭部も前方に移動させてその切削ビッ
トを固定ビットの掘削ビットから前方に突出させた状態
にし、シールド掘削機を推進させることによって切削ビ
ットにより障害物を切削除去する。

【００１４】障害物の切削は、まず、前端に向かって山
形状に形成している可動頭部の先端側の切削ビットによ
り行われる。即ち、可動頭部の先端から突設している切
削ビットが障害物に最初に突き当たり、この切削ビット
によって障害物に小径穴が穿設される。この状態からさ
らに可動頭部を回転させながら前進させると、この可動
頭部の傾斜前端面に突設している切削ビットによって小
径穴を徐々に拡径方向に錐状に切り拡げながら障害物が
切削される。

【００１５】さらに、可動頭部に突設している切削ビッ
トに引き続いて、この可動頭部の傾斜終端側から延長方
向に放射状に配設している上記回転アームの切削ビット
によって障害物の切削が行われる。即ち、カッタヘッド
の回転により回転アームをセンターシャフト回りに旋回
させながら該回転アームを噛合傘歯車を介して高速回転
させると、可動頭部により切削された穴の開口周縁から
外周リング間に到る部分に対応した障害物が回転アーム
の切削ビットにより切削され、カッタヘッドの大きさに
相当する部分が切除されるものである。この際、回転ア
ームに突設している土砂掘削ビットは切削ビットよりも
その突出長が短いので、障害物の切削に供することはな
い。なお、切削ビットによる障害物の切削に同調してシ
ールド掘削機を推進させる。

【００１６】こうして、可動頭部に突設している切削ビ
ットと回転アームの外周に一体に設けている切削ビット
によってカッタヘッドに対向する障害物部分を切除しな
がらシールド掘削機が障害物を通過すると、センターシ
ャフトの前端に設けている切削ビット付可動頭部を固定
頭部の掘削ビットから没入させると共に回転アームをそ
の土砂掘削ビットが前方に向けた状態でセンターシャフ
ト回りに回転させるようにする。

【００１７】しかるのち、カッタヘッドを回転させなが
らシールド掘削機を推進させて固定頭部に突出した掘削
ビットと回転アームに突設した掘削ビットとで地盤を掘
削しながらトンネルを築造していくものである。なお、
掘削土砂や障害物の切削片などは、回転アームの両側方
に開口した空間部を通じて機内に取り込み、トンネル内
を通じて排出する。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の具体的な実施例を図
面について説明すると、図１において、１はシールド掘
削機で、そのスキンプレート1aの開口前端に該スキンプ
レート1aと略同径の円形カッタヘッドＡを配設してあ
り、該カッタヘッドＡをその後方側に適宜間隔を存して
張設したスキンプレート1aと一体の隔壁1bに回転自在に
支持させてある。

【００１９】カッタヘッドＡは中心部に配設したセンタ
ーシャフト２と、外周側に上記スキンプレート1aの前端
に近接させて配設した外周リング３と、センターシャフ
ト２の前端部を囲んで該センターシャフト回りに回転自
在に配設した歯車函４と、この歯車函４と上記外周リン
グ３との対向面間にセンターシャフト２を中心として図
２に示すように放射状に配設した複数本の固定アーム５
および回転アーム６と、センターシャフト３の前端に前
方に向かって山形状に突設した掘削ビット付固定頭部６
と、この固定頭部７と略同形状で且つ固定頭部７に対し
て前後方向に進退自在な切削ビット付可動頭部８とから
構成されている。

【００２０】上記カッタヘッドＡにおいて、センターシ
ャフト３から放射状に配設した複数本の固定アーム５と
回転アーム６とはセンターシャフト２を中心として円周
方向に等角度間隔毎に配設されている。即ち、図におい
ては、３本の固定アーム５と同数の回転アーム６とが交
互に配設されている。固定アーム５は一定幅と長さを有
する長方形状に形成され、その内外端を上記歯車函４の
外周面と外周リング３とにそれぞれ固着していると共に
前面の両側長辺縁に沿って一定高さの土砂掘削ビット９
を長さ方向に所定間隔毎に固着している。なお、外周リ
ング３は上記シールド掘削機１のスキンプレート1aと略
同一径に形成されている。また、隣接する固定アーム５
と回転アーム６間には土砂取入開口部10を設けている。

【００２１】一方、回転アーム６は円筒形状を有してお
り、その外周面四方にアームの長さ方向に１列の土砂掘
削ビット11と３列の障害物切削ビット12、12、12とを固
着している。詳しくは、土砂掘削ビット11は回転アーム
６の外周面の一部において、該アームの長さ方向に小間
隔毎に内外端に亘って１列に突設してあり、これらの掘
削ビット11の回転アーム６からの突出長は全て同一で且
つ上記固定アーム５に突設した掘削ビット９と同一突出
長（カッタヘッドの前面からの突出長は同一）に形成さ
れている。また、障害物切削ビット12は図３に示すよう
に、この掘削ビット11から周方向に90度と180 度の角度
間隔を存した回転アーム６の部分に、内外端に亘って長
さ方向に所定間隔毎に突設している。さらに、３本の回
転アーム６に突設した切削ビット12の回転アーム６から
の突出長さは全て等しく且つ上記掘削ビット11よりもそ
の突出長を長く形成されている。

【００２２】回転アーム６の後方側にはカッタヘッドＡ
の外周リング３の後部に一体に固着された支持部材13が
配設されてあり、この支持部材13の前面に固着した軸受
部材14によって回転アーム６の外端部を回転自在に支持
していると共に回転アーム６の内端部は歯車函４に固定
した軸受部材15によって回転自在に支持されている。さ
らに、各回転アーム６においては該回転アーム６の周方
向に配列した３本の切削ビット12は回転アーム６から一
定の同一長さ位置に順次設けられていて、これらの切削
ビット12により障害物を円環状に切削するように構成し
ているが、隣接する回転アーム６、６においては一方の
回転アーム６の切削ビット12による切削軌跡と他方に回
転アーム６の切削ビット12により切削軌跡とは、接触ま
たは一部が重複するように、回転アーム６の長さ方向に
対して互いにずらした位置に設けられている。

【００２３】例えば、センターシャフト２に最も接近し
た位置に配設された切削ビット12を有する回転アーム６
と、この回転アーム６に隣接する回転アーム６の最内端
側に配設された切削ビット12において、前者の回転アー
ム６の切削ビット12によって切削される円環状切削部の
外周部に、後者の回転アーム６の切削ビット12によって
切削される円環状切削部の内周部が接触又は重複するよ
うに配設され、以下、同様にして隣接する回転アーム６
における切削ビット12、12をこれらの切削ビット12によ
って切削される円環状切削部が順次、カッタヘッドＡの
外径方向に接触又は一部が重複するように配設している
ものである。

【００２４】また、センターシャフト２に最も接近した
位置に配設している切削ビット12による切削移動軌跡の
内周部が上記可動頭部８の傾斜前端面に突設している最
外端側の切削ビット16による切削移動軌跡の外周部と接
触又は重複するように構成している。なお、各回転アー
ム６に設けている切削ビット12の数を多くして隣接する
回転アーム６において互いに同心円上で完全に重複する
ような切削を行う部分も存在するように構成しておいて
もよい。

【００２５】各回転アーム６の内端部は上記歯車函４内
に突出してあり、その突出端に傘歯車17を固着し、この
傘歯車17をセンターシャフト２の前端部に固着した傘歯
車18に噛合させている。センターシャフト２は歯車函４
内の中央部に固定している軸受部材19に回転自在に挿
通、支持されていると共に歯車函４の蓋板の中央部に固
着した軸受部材20とシールド掘削機１の上記隔壁1bの中
央部に固着した軸受部材21にその前端部と後部をそれぞ
れ回転自在に挿通している。

【００２６】また、シールド掘削機１の隔壁1bの後面中
央部には回転アーム６の回転駆動手段を設けた別な歯車
函22が固定されている。回転アーム６の回転駆動手段
は、歯車函22の後面に駆動モータ23を取付け、このモー
タ23の回転軸を歯車函22内に突出させてその突出端に固
着した小径歯車24をセンターシャフト２の後部に固着し
ている大径歯車25に噛合させ、駆動モータ23の回転をこ
の噛合歯車24、25を介してセンターシャフト２に伝達す
ると共に上記噛合傘歯車17、18を介して回転アーム６に
伝達するように構成している。

【００２７】噛合傘歯車17、18を内蔵している上記歯車
函４の蓋板から突出したセンターシャフト２の前端には
円板形状のカッタ取付台座26が固着され、この台座26の
前面に前方に向かって山形状に突出した上記固定頭部７
の後端面が固着してあり、固定頭部７の山形状の傾斜前
端面には先端から外端に向かって小間隔毎に土砂掘削ビ
ット27を突設している。一方、可動頭部８は固定頭部７
と同じく、前方に向かって山形状に突設した板材からな
り、その先端と傾斜前端面には小間隔毎に上記障害物切
削ビット16を突設している。

【００２８】これらの固定頭部７と可動頭部８とは互い
に正面十字形状に交差してあり、可動頭部８は固定頭部
７に対して前後動自在に配設されている。さらに、この
可動頭部８の後端部はセンターシャフト２の中空内部の
前端部に装着したジャッキ28のピストンロッドの前端に
一体的に連結してあり、このジャッキ28の作動によって
前後動して切削ビット16を固定頭部７の掘削ビット27に
対して前後方向に出没させるように構成している。

【００２９】一方、カッタヘッドＡの上記各固定アーム
５の外周部背面に水平腕部材29の前端を固着すると共に
これらの水平腕部材29の後端面をリング状端板30の前面
に固着し、このリング状端板30を水平腕部材29の後端部
と共にシールド掘削機１の隔壁1bの前面外周部に固着し
た大小径のリング体31、32間にベアリング33、34を介し
て回転自在に支持されている。

【００３０】カッタヘッドＡの回転駆動機構は、シール
ド掘削機１の隔壁1bの後面に駆動モータ35を装着し、こ
の駆動モータ35の回転軸に固着した小歯車36を上記リン
グ状端板30の後端面に固着している内歯車37に噛合させ
た構造としている。なお、カッタヘッドＡの後面と隔壁
1bとの対向面間の空間部で形成されている土砂取込室38
からの土砂搬出手段としては、機内にスクリューコンベ
ア（図示せず）を設置し、該スクリューコンベアの下傾
端の開口部を土砂取込室38の下端部内に臨ませた構造と
している。

【００３１】このように構成したシールド掘削機１によ
って地盤を掘削するには、まず、可動頭部駆動用ジャッ
キ28を収縮させて可動頭部８に突設している切削ビット
16を固定頭部７に突設している掘削ビット27から後方に
没入させておくと共に土砂掘削ビット11と障害物切削ビ
ット12とを突設している各回転アーム６において、その
土砂掘削ビット11を図１に示すように前方に向かって突
出させた状態にする。この状態にして、スキンプレート
1aのテール部内で組立てたセグメント（図示せず）に反
力を支持させて推進ジャッキ（図示せず）を作動させる
ことにより、シールド掘削機１を前進さると共に駆動モ
ータ35の駆動によってカッタヘッドＡを回転させること
により、前方に向かった突出したセンターシャフト２の
固定頭部７の掘削ビット27と固定アーム５の掘削ビット
９および回転アーム６の掘削ビット11とで地盤を掘削し
ながらトンネルを築造していく。

【００３２】この際、回転アーム６の傘歯車17とセンタ
ーシャフト２の傘歯車18とはその噛合位置を変えること
なくカッタヘッドＡとセンターシャフト２とを共回りさ
せ、回転アーム６を自転させることなく回転アーム６に
突設している掘削ビット11を常に前方に向かって突出し
た状態に維持しながら地盤の掘削を行うものである。そ
して、掘削した土砂は土砂取入開口部10から取込室38内
に取り込まれてスクリューコンベアにより機内に搬出さ
れ、トロ等によりトンネル内を通じて排出される。

【００３３】次に、上記のように土砂掘削ビットによっ
てトンネルを掘削すると共に掘削した壁面にセグメント
覆工を施しながらシールド掘削機１が前進し、その掘進
途上で地盤中に打設されたシートパイルや杭などの障害
物に突き当たると、可動頭部駆動用ジャッキ28を伸長さ
せて可動頭部８を前進させ、その前端傾斜面に突設して
いる切削ビット16を、図１に２点鎖線で示すように、固
定頭部７に突設している掘削ビット27から前方に突設さ
せ、さらに、駆動モータ23を駆動することによって噛合
歯車24、25を介してセンターシャフト２を高速回転させ
ると共にその回転を噛合傘歯車17、18を介して回転アー
ム６に伝達し、回転アーム６を高速回転させる。この状
態でカッタヘッドＡを回転させながら可動頭部８と回転
アーム６とに突設している切削ビット12、16により障害
物を切削、除去する。

【００３４】上記可動頭部の切削ビット16と回転アーム
６の切削ビット12による障害物の切削、除去方法を更に
詳しく説明すると、まず、センターシャフト２を回転さ
せると共にジャッキ28を伸長させて可動頭部８を前進さ
せると、その前端傾斜面に突設している切削ビット16が
固定頭部７に突設している掘削ビット27から前方に突設
して、その先鋭端が障害物に突き刺ささり、小径の穴を
穿設する。この状態からさらに可動頭部８を前進させて
いくと、この可動頭部８の傾斜前端面に内端から外端に
向かって順次突設している切削ビット16によって小径穴
が徐々に拡径方向に錐状に切り拡げられながら障害物が
切削される。

【００３５】こうして、可動頭部８の切削ビット16によ
って障害物に可動頭部８の外径に等しい大きさの穴を切
削すると、この可動頭部８の最外端側の切削ビット16に
よる切削に引き続いて、カッタヘッドＡの回転と共にシ
ールト掘削機１の推進に従って上記最外端側の切削ビッ
ト16の切削移動軌跡の外周に連続するように回転アーム
６に突設している切削ビット12によって上記切削穴をさ
らに外周リング３の外径にまで拡径させた穴に切削する
ものである。この際、回転アーム６の長さ方向に１列状
に突設している土砂掘削ビット11は、この土砂掘削ビッ
ト11に対して回転アーム６の長さ方向に数列、並設して
いる切削ビット12よりもその突出長が短いので障害物の
切削に何等供することはなく、切削ビット12のみで障害
物を切削することができる。なお、切削ビットによる障
害物の切削に同調してシールド掘削機を推進させる。
又、障害物の切削片は掘削土砂と同様に上土砂取入開口
部10から取込室38内に取り込まれてスクリューコンベア
により後方に排出される。

【００３６】カッタヘッドＡに対向する障害物部分を切
除しながらシールド掘削機１が障害物を通過すると、セ
ンターシャフト２の前端に設けている可動頭部８をジャ
ッキ28によって後退させてその切削ビット16を固定頭部
７の掘削ビット27から没入させると共に上述したよう
に、回転アーム６に突設している土砂掘削ビット11を前
方に向かって突出した状態にし、この状態でカッタヘッ
ドＡを回転させながらシールド掘削機１を推進させて固
定アーム５と回転アーム６、及び固定頭部７に突設して
いる掘削ビット９、11、27により地盤を掘削しながらト
ンネルを築造していく。なお、切除された障害物の開口
縁は、トンネルのセグメント覆工と一体化させてトンネ
ル部に支持させるものである。

【００３７】図４、図５は本発明の別な実施例を示すも
ので、上記実施例のカッタヘッドＡにおいてはセンター
シャフト２と外周リング３間の空間部に固定アーム５と
回転アーム６とを放射状に配設したが、この実施例にお
いてはカッタヘッド本体A'を円形状板から形成し、この
中心部にセンターシャフト２の前端部を囲んだ歯車函４
を貫通状態で一体に固着すると共に該カッタヘッド本体
A'の面板に、該面板の前後面に亘って貫通した一定幅の
透孔39を歯車函４の外周四方からカッタヘッド本体A'の
外周縁部に亘って穿設し、各透孔39の中央部に上記実施
例と同一構造を有する土砂掘削ビット11と障害物切削ビ
ット12とを突設した回転アーム６を配設して、回転アー
ム６の内端部を軸受部材15によって歯車函４に回転自在
に支持させ、外端部を透孔39の適所又はカッタヘッド本
体A'の外周縁に固着した軸受部材14によって回転自在に
支持されている。そして、回転アーム６と透孔39との対
向面間には土砂取入開口部10が設けられている。

【００３８】さらに、カッタヘッド本体A'の背面複数個
所に後方に向かって水平腕部材29を突設し、これらの水
平腕部材29の後端面をリング状端板30によって一体に連
結すると共にその後端部を上記実施例と同様にベアリン
グ33、34を介してシールド掘削機１の隔壁1bに回転自在
に支持されている。その他の構造については、上記実施
例と同様であるので、同一符号を付してその説明を省略
する。

【００３９】このように構成したカッタヘッドによって
地盤を掘削する場合には、固定頭部７に突設している掘
削ビット27と、回転アーム６に突設している土砂掘削ビ
ット11とによってカッタヘッドを回転させながらシール
ド掘削機を推進させて行うものであり、障害物を切削す
る場合には、上記実施例と同様に固定頭部７から可動頭
部８を突出させると共に回転アーム６を回転させること
により可動頭部８の切削ビット16と回転アーム６の切削
ビット12とによってカッタヘッドを回転させながらシー
ルド掘削機を推進させて行うものである。なお、以上の
各実施例においては、回転アーム６をセンターシャフト
２から直角方向に突設しているが、外端に行くに従って
斜め後方に傾斜させておいてもよく、このように構成し
ておくと上記可動頭部８の切削ビット16で障害物を錐状
に切り拡げたのち、さらに該回転アーム６の内端側から
外端側に向かって切削ビット12により連続的に切り拡げ
ていくことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように請求項１及び請求項２に記
載の発明によれば、回転アームを回転させることなく該
回転アームの長さ方向に小間隔毎に突設している掘削ビ
ットを前方に向けた状態にしてカッタヘッドを回転させ
ながらシールド掘削機を推進させることによって掘削ビ
ットで地盤を掘削しながらトンネルを築造することがで
きるものであり、また、掘進中にシートパイルやＨ鋼或
いは杭などの障害物に突き当たった時には、回転アーム
を回転させることによって掘削ビットよりも突出長の長
い切削ビットにより障害物を除去することができるもの
である。

【００４１】この際、請求項３に記載したように、セン
ターシャフトの前端に掘削ビット付固定頭部と切削ビッ
ト付可動頭部とを設けておくことによって、トンネル掘
削時においては、可動頭部を固定頭部から後方に後退さ
せて該固定頭部に突設した掘削ビットでトンネル中心部
の地盤を円滑に掘削することができ、また、掘進中にシ
ートパイルや、Ｈ鋼或いは杭などの障害物に突き当たっ
て時には、可動頭部を前方に移動させてその切削ビット
を固定頭部に突設している掘削ビットから前方に突出さ
せた状態にすることによって該切削ビットでトンネル中
心部前方の障害部を切除することができるものである。

【００４２】この際、可動頭部は前方に向かって山形状
に突出した形状にし、その前端傾斜面に切削ビットを突
設しているので、まず、可動頭部の尖端部の切削ビット
によって障害物に小径の穴を穿設することができ、その
状態から可動頭部の前進によって前端傾斜面に突設して
いる切削ビットで該小径穴を錐状に切り拡げていくこと
ができるものであり、さらに、可動頭部の切削ビットに
よる拡大切削に引き続いて回転アームに突設している上
記切削ビットによってさらに障害物の切削部を連続的に
拡大させながら切削除去することができる。

【００４３】このように、障害物を可動頭部の切削ビッ
トにより錐状に切り拡げたのち回転アームによって拡径
方向に切削していくものであるから、障害物に対する切
削ビット接触部分が少なくて小さな切削力でもって円滑
且つ確実に切削、除去していくことができると共にＨ鋼
やシートパイルなどの障害物を切削するときには、切削
ビットによる障害物の切削端面以外は障害物を地盤中に
支持させておくことができ、従って、切削される障害物
部分をカッタヘッドと共回りさせることなく地盤に強固
に固定させた状態でカッタヘッドと対向する部分のみを
能率よく切削、除去することができ、トンネル施工工期
の短縮を図ることができるものである。

【００４４】さらに、請求項６に係る発明によれば、セ
ンターシャフトの回転を噛合傘歯車を介して回転アーム
に伝達するように構成しているので、センターシャフト
からの回転駆動の伝達が確実に行われると共に回転アー
ムを高速回転させて障害物を効率よく切削することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明カッタヘッドを設けたシールド掘削機の
一部縦断簡略側面図、

【図２】カッタヘッドの正面図、

【図３】回転アーム簡略側面図、

【図４】本発明の別な実施例を示す一部縦断簡略側面
図、

【図５】その正面図。

【符号の説明】

１ シールド掘削機 ２ センターシャフト ３ 外周リング ４ 歯車函 ５ 固定アーム ６ 可動アーム ７ 固定頭部 ８ 可動頭部 ９、11 掘削ビット 14、15 軸受部材 16 切削ビット 17、18 傘歯車 27 掘削ビット 28ジャッキ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘削機の開口前端側に回転自在
   に配設したカッタヘッドであって、回転中心から放射状
   に配設した回転アームに該回転アームの長さ方向に小間
   隔毎に土砂掘削ビットを突設すると共に該掘削ビットに
   並行して掘削ビットよりも突出高さが高い障害物切削ビ
   ットを回転アームの長さ方向に小間隔毎に突設し、地盤
   の掘削時には回転アームを回転させることなく上記掘削
   ビットを前方に向けた状態で地盤の掘削を行う一方、障
   害物の切削時には回転アームをその軸心回りに回転させ
   ながら切削ビットによって切削するように構成したこと
   を特徴とするシールド掘削機のカッタヘッド。
2. 【請求項２】 上記回転アームに突設した土砂掘削ビッ
   トは、回転アームの長さ方向に１列に設けられている一
   方、この掘削ビット列に並設した障害物切削ビットは数
   列設けられ、且つカッタヘッドの回転によるこれらの切
   削ビットの切削軌跡が少なくとも互いに接する配列状態
   でもって配設されていることを特徴とする請求項１記載
   のシールド掘削機のカッタヘッド。
3. 【請求項３】 カッタヘッドはその回転中心部に、シー
   ルド掘削機の隔壁に回転自在に支持されたセンターシャ
   フトを配設してあり、このセンターシャフトの前端に前
   方に向かって突出した掘削ビット付固定頭部を一体に設
   けていると共にこの掘削ビット付固定頭部に固定頭部に
   対して前後方向に進退自在な切削ビット付可動頭部を配
   設してなることを特徴とする請求項１記載のシールド掘
   削機のカッタヘッド。
4. 【請求項４】 カッタヘッドはその回転中心部に上記セ
   ンターシャフトの前端部を囲んでセンターシャフト回り
   に回転自在に歯車函を配設していると共に外周部に外周
   リングを設けてあり、上記歯車函の外周面と外周リング
   間に前方に向かって土砂掘削ビットを突設した固定アー
   ムを一体に連結し、この固定アームと上記回転アームと
   をカッターヘッドの回転方向に交互に配設していること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のシールド掘
   削機のカッタヘッド。
5. 【請求項５】 カッタヘッドは円形状板からなり、その
   回転中心部に上記センターシャフトの前端部を囲んでセ
   ンターシャフト回りに回転自在に歯車函を配設している
   と共にこの歯車函から外周縁に向かって前後面に貫通す
   る複数の透孔を放射状に設け、この透孔に上記回転アー
   ムを回転自在に配設していることを特徴とする請求項１
   または請求項２記載のシールド掘削機のカッタヘッド。
6. 【請求項６】 回転アームの内外端部は軸受部材を介し
   て上記歯車函とカッタヘッドの背面とに回転自在に支持
   されていると共に歯車函内に突出した回転アームの内端
   に傘歯車を固着してこの傘歯車をセンターシャフトの前
   端部に固着した傘歯車に噛合させてセンターシャフトの
   回転を回転アームに伝達するように構成したことを特徴
   とする請求項１ないし請求項５のうち、いずれか１項に
   記載のシールド掘削機のカッタヘッド。