JPS5944493A - 特に、液体で保護された切羽をシ−ルドにより掘進する際に使用するための掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 導管として働く加圧媒体導管が設けられており、この加
圧媒体導管が駆動されるカッタヘッドを備えたカッタア
ームの端部近傍で開口している様式の、特に液体で保護
された切羽においてシールド掘進作業を行う際に使用す
るための揺動可能なカッタアームを備えた掘削装置に関
する。

シールド掘進工法によりトンネル、横抗或いは他の地下
構築物を掘進する際、いわゆる部分切削機の様式で形成
されている多重の掘削装置が使用される。これらの掘削
装置は多方向に揺動可能なカッタアームを備えておシ、
このカッタアームはそのアーム自由端に駆動されるカッ
タヘッドを担持している。

ゆるい岩盤内においてもしくは地下水位内の不安定な地
盤において地下構築物を掘進構築する場合、切羽方向で
開いていて背後が仕切り壁等で仕切られている掘進シー
ルドの掘削室内に吹込まれているチキントロビーの性質
を持つ保護液体で切羽を保護することが知られている。

地山は切羽において機械的な掘削装置によって切削され
、吸込み導管を経て分離設備内に吸出され、この分離設
備内で土砂が保護液体を形成しているベントナイト−懸
濁液から分離される。

公知の掘削装置にあっては、切羽の掘削および土砂の搬
出のために切削装置と吸込み装置との組合せが使用され
、この組合せ装置はアーム軸線を中心にして回転するカ
ッタヘッドを備えた掘進シールドの仕切シ壁内で多方向
に揺動可能に支承されカッタアームとカッタアームに沿
って設けられていてカッタヘッドから仕切り壁を通って
延びている吸込み導管とから成る。土砂がカッタヘッド
の作業領域内で直接吸込み導管を介してポンプ圧送され
るので、カッタヘッドのその都度の僅かな掘削領域は別
として掘削されだ地山が掘削室の他の領域内の保護液体
と混じることがない（ドイツ連邦共和国特許公報第２４
　３１　５１２号、ドイツ連邦共和国公開特許公報第２
９　０７　７６８号参照）。

上記の掘削装置にあっては、カッタヘッド駆動部は仕切
り壁の後方の保護液体を備えた掘削室の外側に存在して
いる。しかも、採掘兼積込み機にあって、カッタヘッド
の駆動部を揺動可能なアームの内部に設け、この場合ア
ームを少くともその部分長が伝動機構のケーシングおよ
びカッタヘッド駆動部のモータのケーシングによって形
成することが既に公知になっている（ドイツ連邦共和国
特許第１９　２１　０９３号、第２２５６　９１７　　
号参照）。

本発明は、特に掘進シールド等において使用される冒頭
に記載した様式の掘進装置から出発する。本発明の課題
は特に、掘削装置の構造様式と全配設とを特別コンパク
トにかつスペースをとらないように構成することである
。

この課題は本発明により、加圧媒体導管をカッタアーム
の軸内に設け、かつカッタアーム内に集約されたカッタ
ヘッド駆動部内を軸方向で引通し案内することによって
解決される。

との場合この構成を、加圧媒体導管がカッタヘッドおよ
びカッタヘッド駆動部の中空軸を貫通案内されるように
行うのが有利である。加圧媒体導管がカッタアームのカ
ッタヘッドを備えた端部から他端まで延びている管導管
から成るのが有利である。

掘削装置の本発明による構成にあっては、カッタヘッド
駆動部は構造的にカッタアーム内に集約されており、こ
のことは掘削装置の構造様式輛コンパクトなものにし、
また保護液体下に作業が行われる掘進シールド内での使
用の際カッタヘッドの全駆動部を保護液体を収容する掘
削室の内部に設けることが可能となり、この位置におい
てはこれらの駆動部が掘進シールド内部での作業を妨げ
ることがないと云う利点が得られる。加圧媒体導管が軸
７腺方向でカッタヘッド駆動部を引１ｍされるので、加
圧媒体導管を流過する媒体による駆動部の内部冷却も可
能となる。同時に、カッタアームを取巻く保護液体によ
るカッタアーム駆動部の外側冷却も可能となる。

上記の加圧媒体導管は特に切羽において切削された土砂
を搬出するだめの吸込み導管として働く。しかし、カッ
タヘッドの切羽における機械的な切削作業を助勢する加
圧媒体、例えば加圧水をこの刀１圧媒体導管を介して外
部から供給することも可能である。また、加圧媒体導管
をこれが土砂搬出のため通常の働き以外に掘進道程内に
存在する障害物（迷子石等）を洗流すのにも使用できる
。

カッタヘッド駆動部はモータ、特に電動モータと伝動機
構とから成る。この場合、モータケーシングおよび伝動
機構ケーシングを、これらがカッタアームのビームを少
くとも部分長で形成するように構成するのが有利である
。カッタヘッド駆動部の伝動機構は遊星歯車装置から成
シ、この遊星歯車装置が加圧媒体導管もしくは吸込み導
管の内部引通し案内を特別困難なく許容するように構成
するのが有利である。

カッタヘッド駆動部がカッタアームの揺動支承部とその
カッタヘッドとの間に設けられ、カッタヘッドがアーム
軸線を中心にして回転するように構成するのが有利であ
る。このことは、カッタヘッド駆動部が掘進シールドの
掘削室、即ち切羽側で仕切シ壁の前方に存在しているこ
とを意味する。

本発明は更に、特に上記の様式の掘削装置が使用され、
かつカッタアームがシールドの仕切！ｌｌｌｌ同等内動
可能に支承されているシールド掘進装置にも関する。本
発明によりこのシールド掘進装置は以下のように構成さ
れている。即ちカッタアームがその長手軸線方向で横方
向に走る揺動軸線を中心にして揺動可能に回動部材に支
承されておシ、この回動部材は仕切シ壁に掘進方向軸線
或いはとの駆進方向軸線に対して平行々軸線を中心にし
て回動可能に支承されている。カッタアームの回動部材
における揺動可能性と回動部材の掘進方向軸線を中心と
した回動可能の組合せ構造は、カッタヘッドによシ全切
羽をなで切りすることを可能にし、この場合同時に揺動
駆動部を比較的単純に、頑丈にかつスペースをとらない
構造様式とすることができる。上記の回動部材はリング
状に形成されていルノが有利であり、この場合カッタア
ームはパツキン部材間摺下にこの回動部材を貫通引通さ
れている。回動部材のだめの回動駆動部としてはモータ
を使用するのが有利であり、とのモータの駆動されるビ
ニオンは歯付きリムと噛合っている。カッタアームの回
動部材に対する揺動は従来の様式により往復動ピストン
機構を使用して行われる。カッタアームの作業領域は、
カッタアームを長手方向で摺動可能に設けることによっ
て拡大される。

以下に添付図面に図示した実施例につき本発明を詳説す
る。

掘進シールド１−これはメツセルシールド或いはカッタ
シューとして形成されていてもよい−の内部には、地山
を切羽３において掘削する掘削装置２が存在している。

この掘進シールド１は液圧ジヤツキ４により掘進方向Ｖ
で推進可能である。ジヤツキ４は押えリング５を介して
仕上りトンネル支保工６に支持されている。

このトンネル支保工は掘進シールド１の後方で建込まれ
、例えばタビング支保或いは現場打ちコンクリート支保
から成る。

掘進シールド１は仕切シ壁７を備えておシ、この仕切り
壁はシールド内において切羽３方向に開いている掘削室
８を後方のシールド領域でありかつトンネル領域である
空間９に対して仕切っている。不安定な切羽３を保護す
るため、掘削室８内には公知様式でチキントロピーの性
質の保護液体、一般にベントナイト−水−懸濁液がポン
プ圧入される。生の保護液体の供給は仕切り壁７を引通
して案内されている供給導管１０を介して行われる。

掘進装置２はカッタアーム１１から成シ、このカッタア
ームはその前方自由端にアーム軸線を中心として回転し
かつ切削工具を備えているカッタヘッド１２を担持して
いる。カッタアーム１１は仕切り壁７内で揺動可能にか
つ掘進方向軸線およびトンネル軸線を中心にして回転可
能に支承されている。この目的のため、仕切り壁７は中
央の開口１３を備えておシ、この開口内に管状の或いは
リング状の回動部材１４がシールド軸線を中心にして回
動可能に支承されている。回動部材１４にはカッタアー
ム１１が揺動支承部−その揺動軸１５はシールド軸線に
対して横方向で指向している一内で揺動可能に支承され
ている。揺動軸１５は揺動ピンによって形成されており
、この揺動ピンはカッタアーム１１の直径方向で相対し
ている側に設けられており、回動部材１４の相応するジ
ャーナル軸受内に支承されている。揺動ピンは、カッタ
アームの周面に固定されていてかつ帽子状パツキン等の
様式で形成されているリングカラー１６の傍らに存在し
ている。カッタアーム１１の環状回動部材１４を介する
引通し部を封隙するため、弾性パツキン１７が回動部材
１４の内壁に固定されている。この弾性パツキンはその
封隙舌片でリングカラー１６の機状の周回に弾性的に当
接している。パツキンはカッタアーム１１がどんな揺動
運動した場合でもその封隙作用が変ることがないように
構成されている。カッタアーム１１を揺動支承部の揺動
軸１５を中心にして揺動させるため、少くとも一つの液
圧往復動ピストン機構１８が設けられており、この往復
動ピストン機構はリンク部１９内で仕切シ壁７の後方に
存在しているカッタアーム１１の端部に係合しており、
そのピストンロッド２０はリンク部２１内で回動部材１
４と結合されている。回動部材１４の回動駆動部は少く
とも一つの駆動モータ２２、例えば液圧モータから成る
。

このモータの駆動されるピニオン２３は同様に仕切シ壁
フの背面に設けられていてかつこれと結合されている歯
付きリム２４と噛合い結合している。したがって回動部
材１４は回動駆動部２２によりカッタアーム１１と共に
シールド軸線（掘進・方向軸線）を中心にして回動され
る。

カッタアーム１１は揺動支承部１５内で二腕状のレバー
の様式で支承されている。掘削室８内に存在していてか
つカッタヘッド１２を担持しているレバーアームにカッ
タヘッド駆動部が設けられている。この場合カッタヘッ
ド駆動部はカッタアーム内に集約されて設けられている
。

第２図に示すように、カッタヘッド駆動部は電動モータ
２５と伝動機構２６とから成る。電動モータ２５のケー
シング２７はフランジ結合部２９を介して伝動機構２６
のケーシング２８と結合されている。両ケーシング２７
と２８は一緒になってカッタアーム１１のアームヲ形成
している。ケーシング２７と２８はカッタアーム内に間
挿されておシ、−緒になってカッタアームの長手方向部
分を形成している。カツタア−ムを通して全長にわたっ
て中央の管導管３０が延びている。この管導管は前端部
においそカッタヘッド１２の端面側で開口しており、カ
ッタアームの他端部において接続片３１と結合されてい
る。この接続片には導管３２、特に可撓性のホース導管
が接続可能である。管導管３０は軸方向でカッタアーム
１１内にまとめて設けられているカッタヘッド駆動部２
５，２６を貫通案内されている。電動モータ２５のロー
タ３３は中空軸５゛４を有しておシ、この中空軸は管導
管を同軸状に囲繞している。中空軸３４は被駆動側でそ
の上に座している駆動ピニオン３５を介して伝動機構２
６の入力と結合されている。

この伝動機構は公知様式の遊星歯車装置から成る。遊星
歯車を備えた遊星歯車担持体３６は管導管３０のだめの
中央引通し案内開口を備えている。符号３７で遊星歯車
装置の被駆動軸を示した。この被駆動軸は連結部３８を
介してカッタアームのケーシング内に支承されている軸
３９と結合されている。この軸を介してカッタヘッド１
２が駆動される。

管導管は加圧媒体導管を形成し、これを介して切羽６に
おける掘削作業の際切削される土砂がカッタヘッド１２
の切削作業直接領域内で吸込ま五る。保護・液体と混合
した土砂は、公知のように、分離装置に供給され、ここ
で土砂は保護液体から分離される。次いで保護液体は場
合によっては再生後再び掘削室８内に戻される。

掘削作業の間、カッタアーム１１は揺動駆動部２０と回
動駆動部２２とにより所定のプログラムに従って液体で
保護された切羽６にわたって、例えば同心的な運動軌跡
で或いは水平な運動軌跡で運動させられる。中央の管導
管３０を経て吸込まれた、土砂および保護液体とから成
る混合物は伝動機構２６とモータ２５とを通って流れ、
その際これらの装置の内部を冷却する。

同時に外側の冷却も達せられる。なぜなら、カッタアー
ム１１は保護液体を収容する掘削室８内で働くからであ
る。カッタヘッド駆動部２５゜２６がカッタアーム１１
の内部に設けられているので、およびカッタアーム内に
まとめられているので、カッタアームの後方端部におい
て、即ち支保工作業が行われる仕切シ壁の後方で空間を
増設する必要がない。回動駆動部２２と往復動ピストン
装置１８の上記の配設も同様にして有利である。

カッタアーム１１を以下のように形成するのが有利であ
る。即ち、カッタヘッド１２がカッタアームの長手軸線
の方向で切羽に向って推進かつ後退することが可能でオ
シ、これによシ切羽３の全領域をこのカッタヘッドが捉
らることかできるように構成する。これは第３図により
例えば、カッタアーム１１を回動部材１４内で２重矢印
４０の方向で長手方向に摺動可能に−これは液圧による
手段で行われる一支承することによって達することがで
きる。この構成の代シに、カッタヘッド１２を担持して
イル軸３９を伸縮自在な軸として形成する構成も可能で
ある。

また、カッタアーム１１とカッタヘッド駆動部の中央を
引通し案内される加圧媒体導管３０を液圧加圧水の供給
のために使用し、この加圧水によシ地山を切羽３におい
て、場合によってはカッタヘッド１２の助力下に掘削す
ること、或いは掘進道程内の障害物、例えば迷子石を洗
流すことも可能である。

本発明による掘削装置は異る様式の構造のおよび断面の
掘進シールドにおいて使用できる。

この掘削装置はまた、管押進工法において押進されるべ
き管列の頭部に設けられる侯シューとして使用される掘
進シールドにあっても使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による掘削装置を備えたシールド掘進装
置の軸線方向の断面図、 第２図は第１図による掘削装置において使用されるカッ
タアームの拡大断面図、 第５図はカッタアームの仕切シ壁における支承の詳しい
構成図。 図中符号は、 １１＠・・■カッタアーム ２５　、２６・・Φ・カッタヘッド駆動部６０・・・・
・加圧媒体導管 ヒＩし。１４ ＦＩＧ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　カッタアームの傍らに特に吸込み導管とし”て働
   く加圧媒体導管が設けられておシ、この加圧媒体導管が
   駆動されるカッタヘッドを備えたカッタアームの端部近
   傍で開口している様式の、特に液体で保護された切羽に
   おいてシールド掘進作業を行う際に使用するための揺動
   可能なカッタアームを備えた掘削装置において、加圧媒
   体導管（３０）がカッタアーム（１１）の軸内に存在し
   ておシ、軸方向でカッタアーム内にまとめて設けられた
   カッタヘッド駆動部（２５，２６）内を引通し案内され
   ていることを特徴とする、上記掘削装置。 ２、加圧媒体導管（３０）がカッタヘッド（１２）とカ
   ッタヘッド駆動部の中空軸（３７，３９）を引通し案内
   されている、前記特許請求の範囲第１項に記載の掘削装
   置。 ３、加圧媒体導管（３０）がカッタアーム（１１）のカ
   ッタヘッドを備えている端部から他端まで延びている管
   導管から成る、前記特許請求の範囲第１項或いは第２項
   に記載の掘削装置。 ４、　カッタヘッド駆動部（２５，２６）がモータ（２
   ５）。 特に電動モータと伝動機構（２６）とから成り、この場
   合モータケーシングと伝動機構ケーシング（２７，２８
   ）とがカッタアームのビームを形成している、特許請求
   の範囲第１項から第３項までのうちのいずれか一つに記
   載の掘削装置。 ５、　カッタヘッド駆動部の伝動機構（２６）が遊星歯
   車機構として形成されている、特許請求の範囲第１項か
   ら第４項までのうちのいずれか一つに記載の掘削装置。 ６、　カッタヘッド駆動部（ｚｓ、ｚ６）がカッタアー
   ムの揺動支承部とその、特にアーム軸線を中心にして回
   転するカッタヘッド（１２）との間に設けられている、
   特許請求の範囲第１項がら第５項までのうちのいずれか
   一つに記載の掘削装置。 ７、　カッタアームがシールドの仕切シ壁内に揺動可能
   に支承されている上記特許請求の範囲に記載に掘削装置
   を備えだシールド掘進装置において、カッタアーム（１
   １）がその長手軸線に対して横方向で指向している揺動
   軸（１５）を中心にして揺動可能に回動部材（１４）に
   支承されておシ、この回動部材が掘進方向軸線或いはこ
   の軸線に対して平行な軸線を中心にして回動可址に仕切
   り壁（７）に支承されていることを特許とする、上記シ
   ールド掘進装置。 ８、回動部材（１４）が環状に形成されておシ、カッタ
   アーム（１１）が封隙部材（１６，１７）の間挿下に回
   動部材（１４）を貫通案内されている、前記特許請求の
   範囲第７項に記載のシールド掘進装置。 ９、回動駆動部（２２）が歯付きリム（２４）と噛合っ
   ている駆動ピニオン（２３）を備え、カッタアームの揺
   動駆動部が往復動ピストン機構（１８）によって形成さ
   れている、前記特許請求の範囲第７項或いは第８項に記
   載のシールド掘進装置。 １０、カッタアーム（１１）がその長手軸線方向で摺動
   可能である、特許請求の範囲第７項から第９項までのう
   ちのいずれか一つに記載のシールド掘進装置。