JPS61102999A - シ−ルド型トンネル掘削機 - Google Patents

シ−ルド型トンネル掘削機

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JPS61102999A
JPS61102999A JP20627285A JP20627285A JPS61102999A JP S61102999 A JPS61102999 A JP S61102999A JP 20627285 A JP20627285 A JP 20627285A JP 20627285 A JP20627285 A JP 20627285A JP S61102999 A JPS61102999 A JP S61102999A
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rotary head
shield
crankshaft
front portion
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明坂 登始夫
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Iseki Kaihatsu Koki KK
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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】 (発明の技術分野) 本発明はシールド型トンネル掘削機に関し、特に管推進
工法での使用に適したシールド型トンネル掘削機に関す
る。
(従来技術) 1.、          管推進工法では、推進され
る複数の管の最前部にシールド型トンネル掘削機が配置
される。このトンネル掘削機に設けられたロータリカ7
タヘツドの作動により切羽が掘削される間に、竪状内に
設置され、最後部の管に隣接する推進ジヤツキにより前
記管およびその前方のトンネル掘削機に推力が及ぼされ
、こうして両者は前記カッタヘッドの作動により掘削さ
れた地盤中に推進される。
前記ロータリカフタヘッドは、シールド本体の内部を横
切る隔壁の前方に該隔壁から間隔をおいて配置されてお
り、前記トンネル掘削機および管の推進中、切羽での掘
削物は前記力フタヘッドを経て該カッタヘッドと前記隔
壁との間の隔壁前方域に入りかつ該隔壁前方域を満たす
、前記隔壁前方域を満たす掘削物は、切羽土庄をシール
ド本体の隔壁に伝えまた該隔壁による反力を切羽に伝え
る作用をなし、この反力と土庄との均衡により切羽は崩
壊又は隆起なしに安定に維持される。
(発明が解決しようとする問題点) 従来、掘削物は前記隔壁前方域中で前記カッタヘッドと
共に回転され、前記隔壁−下部に設けられたスクリュー
コンベヤのような土砂排出手段に向けられ、この排出手
段を経て前記隔壁の後方へ排出されてきたが1回転され
る掘削物と前記隔壁との間に大きな摩擦力が働き、前記
カッタヘッドの回転に大きなトルクを要した。そのため
に。
カッタヘッドのための駆動装置の小型化を妨げ、推進工
法用のシールド型トンネル掘削機の小型化すなわちシー
ルド本体の小径化を困難にしてきた。
掘削物と前記隔壁との間の摩擦力の軽減は、特に砂aI
JltIg!1での掘削、推進において考慮されねばな
らないが、このために従来実施された効果的な摩擦軽減
方法に、切羽に高濃度の加圧泥水を及ぼしてその安定を
図りかつ掘削物に流動性を与えるようにした例がある。
しかし、この加圧泥水の使用は、後に、掘削物混入の泥
水の処理を必要とし、しかもこの処理には設備、経費等
の問題がある。加えて、前記摩擦力は前記隔壁前方域を
満たす掘削物に及ぼされる圧力に比例して増大するので
、該摩擦力を小さくするにはこの圧力をできるだけ低く
する必要がある。しかし、切羽の安定のために、この掘
削物に作用する圧力を切羽地盤の主働土庄より低くする
ことはできないので、泥水による潤滑作用により前記摩
擦力を軽減することには自ずと限界があった。
本発明の目的は、WA削物を隔壁とカッタヘッドとの間
の隔壁前方域内でカツヘッドタと共に回転させることに
よって生じていた前記隔壁と掘削物との間に作用する摩
擦力、を軽減することにある。
本発明の他の目的は、軟弱地盤から硬質地盤にわたる広
範囲の地盤に使用可能なシールド型トンネル掘削機を提
供することにある。
(問題を解決するための手段) 本発明に係るシールド型トンネル掘削機は、内径がほぼ
一定であるか又は後方へ向けて次第に小さくなる前部分
を有するシールド本体と、前記前部分の後方において前
記シールド本体を横切って設けられた隔壁と、該隔壁に
回転可能に支承されたクランク軸であって該隔壁の後方
に設けられた駆動機構に連結された一端および前記隔壁
の前方に伸びる他端を有するクランク軸と、該クランク
軸の前記他端に回転可壱に支承されかつ前記シールド本
体の前部分内に配置された円錐形もしくは切頭円錐形の
ロータリヘッドと、該ロータリヘッドを強制回転させる
歯車機構であって前記隔壁および前記ロータリヘッドの
一方に固定された内歯車とそれらの他方に固定された外
歯基とを含む歯車機構と、前記隔壁の前方域からその後
方域へ被掘削物を排出する手段とを含む。
さらに、本発明に係るシールド型トンネル掘削機は、内
径が後方へ向けて次第に小さくなる前部分を宥するシー
ルド本体と、前記前部分の後方において前記シールド本
体を横切って設けられた隔壁と、該隔壁に回転可能に支
承されたクランク軸であって該隔壁の後方に設けられた
駆動機構に連結された一端および前記隔壁の前方に伸び
る他端を有するクランク軸と、該クランク軸の前記他端
に回転可能に支承されかつ前記シールド本体の前部分内
に配置された円柱状のロータリヘッドと。
11・        該ロータリヘッドを強制回転さ
せる歯車機構であって前記隔壁および前記ロータリヘッ
ドの一方に固定された内歯車とそれらの他方に固定され
た外歯車とを含む歯車機構と、+iii E隔壁の11
;1力域からその後方域へ被掘削物を排出する手段とを
含む。
本発明によれば、旋回運動およびその旋回の方向とは逆
の方向へ回転運動するロータリヘッドとシールド本体の
全部分の内周面とが、それらの間に受は入れた掘削物を
圧密しかつ直線的に移動させて排出口へ導くから、被掘
削物とシールド本体の隔壁や他の部分との間に作用する
摩擦を小さくすることができる。
(実施例) 以下に、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
本発明に係るシールド型トンネル掘削機10は、第1図
に示すように、前部分12a、中間部分12bおよび後
部分12cを有するシールド本体12と、該シールド本
体の前部分12a内の空間14に配置されたほぼ円錐形
のロータリヘッド16とを含む、トンネル掘削機10が
管推進工法に使用される場合、当業者に周知であるよう
に。
シールド本体12の後方に複数の鋼鉄製またはコンクリ
ート製の複数の管(図示せず)が連なり。
さらにその後方にこれらに推力を及ぼす、竪坑中に配置
された液圧ジヤツキ(図示せず)が連なる。
シールド本体12の前部分12aは、後方へ向けて次第
に小さくなる内径を有し、その内周面18は空間14を
取り囲む、シールド本体12の前部分12aの後方の中
間部分12bにシールド本体を横切る隔壁20を備える
。シールド本体12はまたその中間部分12bにおいて
隔壁20の背後に複数の方向修正ジヤツキ22(第1図
にはその1つのみを示す)が配置されている。
ロータリヘッド16を支承しかつこれに偏心運動を生じ
させるためのクランク軸24が設けられている。このク
ランク軸24の一端側の軸部分25aは、隔壁20に取
付けられたカラー26に装着された一対のころがり軸受
28に支承されている。また、軸部分25aは、ブラッ
グ)29aを介して隔壁20にポル)29bで固定され
た電動機および減速機を含むw!l動機構30の出力軸
31にキー止めされている。他方、クランク軸24の他
端側の軸部分25bは、ロータリヘッド16に装着され
た一対のころがり軸受32を介してロータリヘッド16
を支承している。クランク軸24はその軸部分25aと
軸部分25bとの間にeの偏心量(第1図および第2図
参照)を有する。
隔g20の下方部分に該隔壁を貫く一対の管34.36
が取り付けられている。これらの管34.36はいずれ
も隔壁の前方へ向けて開口され、シールド本体の中間部
分12b内の隔壁20前方に形成されたすり室38に連
通している。管34は清水や泥水のような液体を隔壁2
0の前方へ供給するための液体供給管であり、管36は
地盤中の余剰水や土砂等の掘削物を、隔壁前方に供給さ
れた液体と共に排出するための排出管である。掘削物の
排出は、この液体輸送の例に代え、公知のスクリューコ
ンベヤによることもできる。
隔壁20に内歯車40が、またロータリヘッド16に内
歯車40に噛合する外歯車42がそれぞれ増り付けろて
いる0図示の例では、内歯車40はフランジ43を有す
る円筒部材44の内周面に設けられている。この円筒部
材44は、フランジ43を貫通するボルト46により隔
壁20に固定されている。他方、外歯車42はフランジ
47を有する円筒部材48の外周面に設けられている。
この円筒部材48は、フランジ47を貫通するポルト5
0によりロータリヘッド16に固定されている。駆動機
構30により回転されるクランク軸24、内歯車40お
よび外歯車42は、TL星歯車機構を構成する。ロータ
リヘッド16は2クランク軸24が回転されるとき、偏
心旋回運動し、同時に、内歯車40と外歯車42との噛
合により強制的に回転される。このと3のロータリヘッ
ド16の回転方向は、クランク軸24の回転方向とは逆
の方向である。eI−タリヘーlド16の前記偏1  
      心旋回運動はクランク軸24の軸部分25
aの軸線の周りの公転であり、また、ロタリヘッド16
の前記回転はそれ自体の軸線を回転中心とする自転であ
る。
ロータリヘッド16は、第1図および第3図に示すよう
に、その先端部分に固定されたカッタ組立体60を備え
る。カッタ組立体60は1図示の例では、ロータリヘッ
ド16から放射状に配置された複数のスポーク62と、
各スポーク上に設けられた複数のビットまたはチップ6
4とを含む。
前記の例に代え、少なくとも1つのスリットを有する円
板と、前記スリットから前方へ突出する複数のビットま
たはチップを含むそれ自体公知のカッタ組立体(図示せ
ず)を設けることもできる。カッタ組立体60は、Iン
ネル掘削機10が軟質#1gNに使用される場合は不要
であり、予め取り外しておくことができる。
ロークリヘッド16の掘削物、特に礫を破砕する機能を
高めるために、シールド本体の前部分12mの内周面1
8およびロータリヘッド16の九周面17に、それぞれ
が尖端を有する複数の突gas、saが設けられている
。これらの突起66.68は、前記内周面18および前
記外周面】7の周方向へi!!!統的にまたは断続的に
設けることができ、また、螺旋状に連続的にまたは断続
的に設けることができる。
トンネル掘削機10には、ロータリヘッド16と隔壁2
0との間を密閉するためのシール装置70が設けられて
いる。シール酸4170はリング72とコイルばね74
とを含む、リング72は、ロータリヘッド16の後方へ
開放された内周溝75内において円筒部材48の外周に
配置されており、該リング72はクランク軸24の軸線
方向へ移動可能である。リング72の外周には、〇−リ
ング76が配置されている。コイルばね74は、内周n
75に連通する孔77内に配置されており、リング72
を円筒部材44の端面に向けて押圧し1両者間にシール
効果を達成している。前記シール装置70によれば、リ
ング72および円筒部材44がそれらの接触域で摩耗し
ても、ばね74によってリング72は常に円筒部材44
に押圧されているので、両者間に所望のシール効果を永
続的に維持することができる0図示の例に代え、前記シ
ール装置のリングを隔壁200mにPtmし、該リング
と円筒部材48との間でシール効果を達成するようにし
てもよい、いずれの例においても、りング72と円筒部
材44との間には、オイルバス80に貯えられた潤滑油
が通路82゜84.86.88.軸受281通路90を
経て供給される。
図示の例では、シールド本体12は内径が後方へ向けて
次第に小さくなる前部分12aを有し、該前部分内に配
置されたロータリヘッド16はほぼ円錐形であるが、こ
の円錐形のロータリヘッドに代え、切頭円錐形または円
柱状のロークリヘッドを用いることができる。また、ロ
ータリヘッドを円錐形または切頭円錐形とする場合、シ
ールド本体の内径をほぼ一定にすることもできる。
トンネル掘削機lOの作動を説明するに、駆動機構30
によりクランク軸24が回転されると。
ロータリヘッド16はシールド本体12の中心からeだ
け偏心して旋回運動される。この旋回方向はクラック軸
24の回転方向と同じである。ロータリヘッド16が旋
回するにつれて、ロータリヘッド16に固定した外歯車
42の、隔jfi20に固定した内歯車40への噛み合
い部位が順次移動するので、ロータリヘッド16はクラ
ンク軸24の軸部分25bを中心として、クランク軸2
4とは反対の方向へ回転することとなる。この状態で、
推進ジヤツキ(図示せず)によりコンクリート管の後方
から推力が与えられると、トンネル掘削機10は前進し
、切羽で掘削され、シールド本体12内に受は入れられ
た土砂のような掘削物は、ロータリヘッド16とシール
ド本体12との間で圧密されかつ後方へ送り出される。
このようにして、ずり室38に至った掘削物は管36を
経て隔壁20の後方へ排出される。
本発明によれば、旋回運動およびその旋回の方向とは逆
の方向へ回転運動するロータリヘッドとシールド本体の
全部分の内周面とが、それらの間、′ ′・:        に受は入れた掘削物を圧密しか
つ直線的に移動させて排出口へ導くから、被掘削物とシ
ールド本体の隔壁や他の部分との間に作用する摩擦を小
さくすることができる。したがって、ロータリヘッドや
カッタ組立体を回転させるために比較的小型の駆動装置
を用いることができ、本考案を管推進工法用のシールド
型トンネル掘削機に適用するときは、その小型化すなわ
ちシールド本体の小径化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るシールド推進装置の縦断面図、8
R2図は第1図の線2−2に沿って得た、縮小断面図、
第3図は第1図の線3−3の方向から見た、縮小端面図
である。 lO:シールド推進装置、 12:シールド本体、 12a:シールド本体の前部分。 16;ロータリヘッド、20:隔壁。 24:クランク軸、   30:駆動機構、38:ずり
室、40:内歯車、42:外歯車、60:カッタ組立体
、70:シール装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)内径がほぼ一定であるか又は後方へ向けて次第に
    小さくなる前部分を有するシールド本体と、前記前部分
    の後方において前記シールド本体を横切って設けられた
    隔壁と、該隔壁に回転可能に支承されたクランク軸であ
    って該隔壁の後方に設けられた駆動機構に連結された一
    端および前記隔壁の前方に伸びる他端を有するクランク
    軸と、該クランク軸の前記他端に回転可能に支承されか
    つ前記シールド本体の前部分内に配置された円錐形また
    は切頭円錐形のロータリヘッドと、該ロータリヘッドを
    強制回転させる歯車機構であって前記隔壁および前記ロ
    ータリヘッドの一方に固定された内歯車とそれらの他方
    に固定された外歯車とを含む歯車機構と、前記隔壁の前
    方域からその後方域へ掘削物を排出する手段とを含む、
    シールド型トンネル掘削機。 (2)さらに、前記隔壁と前記ロータリヘッドとの間の
    間隙を密封するためのシール装置を含み、該シール装置
    は前記隔壁および前記ロータリヘッドの一方に設けられ
    、前記クランク軸の軸線方向へ移動可能なリングと、該
    リングを前記隔壁および前記ロータリヘッドの他方へ向
    けて偏倚させるばねとを備える、特許請求の範囲第(1
    )項に記載のトンネル掘削機。 (3)前記ロータリヘッドはその周面に複数の、尖端を
    有する突起を備える、特許請求の範囲第(1)項に記載
    のトンネル掘削機。 (4)前記シールド本体はその前記前部分の内周面に複
    数の、尖端を有する突起を備える、特許請求の範囲第(
    1)項に記載のトンネル掘削機。 (5)さらに、前記ロータリヘッドの前端部に設けられ
    たカッタ組立体を含む、特許請求の範囲第(1)項に記
    載のトンネル掘削機。 (8)内径が後方へ向けて次第に小さくなる前部分を有
    するシールド本体と、前記前、分の後方において前記シ
    ールド本体を横切って設けられた隔壁と、該隔壁に回転
    可能に支承されたクランク軸であって該隔壁の後方に設
    けられた駆動機構に連結された一端および前記隔壁の前
    方に伸びる他端を有するクランク軸と、該クランク軸の
    前記他端に回転可能に支承されかつ前記シールド本体の
    前部分内に配置された円柱状のロータリヘッドと、該ロ
    ータリヘッドを強制回転させる歯車機構であって前記隔
    壁および前記ロータリヘッドの一方に固定された内歯車
    とそれらの他方に固定された外歯車とを含む歯車機構と
    、前記隔壁の前方域からその後方域へ被掘削物を排出す
    る手段とを含む、シールド型トンネル掘削機。
JP20627285A 1985-09-20 1985-09-20 シ−ルド型トンネル掘削機 Granted JPS61102999A (ja)

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