JPS6115118Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は横坑掘削装置にかかり、詳しくはシー
ルド工法によつて地中に横坑を構築する際に用い
られる掘削装置に関する。

第１０図ないし第１３図は従来のこの種の横坑
掘削装置の一例を示すもので、第１０図において
１００は鋼板からなるシールド筒であり、その開
口端部近傍には隔壁１０１が設けられ、隔壁１０
１の中央部には軸受１０２が配設されている。こ
の軸受１０２には駆動用モータ（図示せず）によ
つて正逆転可能な回転駆動軸１０３が貫通してお
り、その先端部には地山の切羽を掘削する回転掘
削具１０４が固着されている。

この回転掘削具１０４は第１０図および第１１
図に示すように正面略十字形に形成されたカツタ
ーウイング１０５と、このカツターウイング１０
５の略中央部で地山方向に突設された中央掘削刃
１０６と、カツターウイング１０５の各ウイング
両側部に適宜な間隔をおいて多数列設された掘削
具１０７とからなつている。掘削具１０７は第１
２図に示す如くカツターウイング１０５に固着さ
れた掘削具母材１０７ａと、この掘削具母材１０
７ａの外側面に取り付けられたタングステンカー
バイトの如き超硬質材料からなる掘削刃１０７ｂ
とから構成されているものである。なお第１０図
において、１０８は回転掘削具１０４の回転によ
り掘削された土砂が溜る切羽室、１０９は切羽室
１０８内の掘削土砂を搬送し、排出するためのス
クリユーコンベア、１１０はそのスクリユー羽根
を示している。

しかしてこの横坑掘削装置にあつては、回転駆
動軸１０３に従動して回転掘削具１０４が回転
し、中央掘削刃１０６および掘削刃１０７ｂの回
動によつて初羽が掘削されるのであるが、第１３
図に示す如く回転掘削具１０４の正転または逆転
（図中、ＸまたはX′方向）に伴い、掘削刃１０７
ｂが地山Ｇ内の礫Ｓに衝突した場合、掘削刃１０
７ｂが小チツプ状であること、および個々の掘削
刃１０７ｂが比較的小体積の掘削具母材１０７ａ
に夫々取り付けられていること等により、礫Ｓに
よる衝撃力が広範囲に分散されず掘削刃１０７ｂ
自体に直接加わつてしまい、この掘削刃１０７ｂ
を折損してしまう欠点があつた。

また、カツターウイング１０５の各ウイング両
側部に配設された一対の掘削具１０７相互間には
一定の間隙が形成されているため、第１３図に示
すようにこの掘削具１０７相互間の間隙内に掘削
土砂S′が停滞し、これによつて回転掘削具１０４
の円滑な回転が妨げられ、多大な回転トルクを必
要として回転駆動軸１０３の駆動用モータが過負
荷状態になつたり、掘削刃１０７ｂおよび中央掘
削刃１０６の損耗が著しくなる等の欠点もあつ
た。

本考案は上記の点に鑑み提案されたもであり、
その目的とするところは先端縁に一連の掘削刃を
連続的に配設してなる肉厚かつ比較的大型の掘削
翼を回転駆動軸の周囲に複数、放射状に配設して
回転掘削具を構成することにより、回転に伴う地
山内の礫による衝撃力も連続的に配設された掘削
刃および肉厚状の掘削板によつて好適に分散せし
め、掘削刃の折損を防止すると共に、掘削土砂が
停滞するおそれを皆無として回転掘削具の円滑な
回転を可能とし、駆動力の減少を可能ならしめた
横坑掘削装置を提供するにある。

以下、図に沿つて本考案を説明する。

第１図ないし第４図は本考案の第１の実施例の
要部を示すものであり、図において１は鋼板から
なり略円筒状を呈するシールド筒、２はシールド
筒１の開口部近傍に設けられた隔壁、３はこの隔
壁２の中央部に配設された軸受である。軸受３の
中心には回転駆動軸４が貫通しており、この回転
駆動軸４はその後端部に設けられたギヤ機構およ
び駆動用モータ（何れも図示せず）により正逆転
可能に形成されていると共に、その中心には後述
するベイトナイトの如き粘性付与材が注入される
注入孔が全長にわたつて穿設されている。

回転駆動軸４の先端部には、１枚板状の掘削翼
５が一体的に固定されている。この掘削翼５は、
側面略く字形でその長さがシールド筒１の外径に
ほぼ等しい肉厚状の掘削板６と、詳しくは第２図
および第３図に示す如く、掘削板６の先端縁およ
び両側縁の全域にわたつて掘削板６の肉厚方向の
略中央から前方に一部を僅かに露出させるように
埋設された、タングステンカーバイト等の超硬質
材料からなる一連の掘削刃７とから構成されてお
り、掘削翼５全体では、シールド断面の中心を頂
点としてシールド筒１方向に後退角を有する１枚
板状の構造となつている。

また、回転駆動軸４と掘削板との連結部には、
回転駆動軸４内の注入孔に連通して粘性付与材を
噴出せしめるための噴出孔８が穿設されていると
共に、この噴出孔８の近傍には噴出孔８内へ掘削
土砂が入り込むのを防止する防護カバー９が形成
されている。

更に、掘削板６の後端部には、この後端部とシ
ールド１の先端部内周面、および隔壁２にて包囲
される切羽室１０内において、粘性付与材が注入
された掘削土砂を撹拌して泥土化するための撹拌
翼１１が回転駆動軸４に沿つて複数突設されてい
る。

また、掘削翼５の中央先端部よりも僅かに後方
には、第１図、第２図および第４図に示す如く掘
削翼５に直交する一対の掘削翼１２ａ，１２ｂが
回転駆動軸４に一対的に固定され、互いに180度
隔てて配設される。これらの掘削翼１２ａ，１２
ｂは掘削翼５と共に回転掘削具を構成しており、
シールド筒１の半径に略等しい長さを有し、かつ
先端縁の外側に前記掘削板６の先端縁と同じ傾き
の斜辺を有すると共にその肉厚も掘削板６とほぼ
等しい掘削板１３ａ，１３ｂと、これらの掘削板
１３ａ，１３ｂの前記斜辺およびこの斜辺に連続
する側縁に夫々埋設された、前記同様の超硬質材
料からなる掘削刃１４ａ，１４ｂとからなつてい
る。なお、これらの掘削翼１２ａ，１２ｂの後端
部にも、複数の撹拌翼１５が回転駆動軸４に沿つ
て突設されている。

また、第２図中、１６は切羽室１０内に充満し
た掘削土砂を隔壁２の後方に配設されたスクリユ
ーコンベアによつて搬送するための土砂取込口、
１７はスクリユー羽根を示している。

次にこの実施例の動作を詳述する。

まず駆動用モータの回転により回転駆動軸４に
従動して掘削翼５，１２ａ，１２ｂが一体的に回
転する。この際、掘削翼５は肉厚でかつ１枚板状
の掘削板６の先端縁等に一連の掘削刃７が埋設す
ることにより形成してあるため、掘削刃７がその
回動により地山内の礫に衝突した場合にも、その
衝撃力は一連の掘削刃７全体、および掘削具の母
材としての掘削板６によつて好適に吸収、分散さ
れることなり、掘削刃７を折損するおそれがな
い。

同時に、掘削翼１２ａ，１２ｂは掘削刃１４
ａ，１４ｂにより主として切羽の外周部を掘削す
るものであるが、これらの母材としての掘削板１
３ａ，１３ｂも夫々肉厚状であり、かつシールド
筒１の半径にほぼ等しい十分な長さを有する１枚
板状に形成されていると共に、これらの先端縁の
一部に掘削刃１４ａ，１４ｂを夫々連続的に埋設
してあることから、かかる掘削刃１４ａ，１４ｂ
が掘削時に切羽の外周部から受ける衝撃も掘削刃
１４ａ，１４ｂ自体および掘削板１３ａ，１３ｂ
によつて好適に吸収、分散され得、掘削刃１４
ａ，１４ｂの損耗を防いで強力かつ円滑な掘削作
業を行なうことができるものである。

また、回転掘削具全体としては、回転駆動軸４
を中心として放射状に配設された、比較的大きな
３枚の掘削翼５，１２ａ，１２ｂからなるもので
あるため、掘削土砂は各掘削翼５，１２ａ，１２
ｂの回転方向に完全に取り払われ、これらが停滞
して回転の妨げとなることもない。

しかして、地山から削り取られた掘削土砂は切
羽室１０内に取り込まれ、この掘削土砂が砂や砂
礫層のような内部摩擦力の大きい土質である場合
には、土砂にその搬送を容易にする塑性流動性と
地下水の侵入を防止する不透水性とを与えるベイ
トナイトの如き粘性付与材を回転駆動軸４内の注
入孔から噴出孔８を介して切羽室１０内の掘削土
砂中に噴出せしめると共に、掘削翼５，１２ａ，
１２ｂに連動して回動する撹拌翼１１，１５によ
つてかかる掘削土砂が撹拌、練混され、搬出に容
易な泥土状態へと変化する。こうして、地山と略
等しい単位重量に泥土化された掘削土砂はスクリ
ユーコンベアにより後方に搬送され、適宜排出さ
れるものである。

この間、本考案にかかる横坑掘削装置は図示さ
れていないジヤツキ等により前方に推進され、以
後は前記同様の動作により切羽の掘進作業が継続
的に行なわれるものである。

次に第５図のよび第６図は本考案の第２の実施
例を示すもので、この実施例では、回転掘削具を
シールド筒１の半径にほぼ等しい長さの３枚の掘
削翼１８ａ，１８ｂ，１８ｃから構成してある。
すなわち、個々の掘削翼１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
は、シールド断面の中心からシールド筒１方向に
後退角を有する肉厚かつ１枚板状の掘削板１９
ａ，１９ｂ，１９ｃの先端縁および側縁に、超硬
質材料からなる掘削刃２０ａ，２０ｂ，２０ｃを
前方に露出させるように夫々配設してなり、回転
駆動軸４の周囲に互いに120度ずつ隔てて放射状
に配設されている。また、各掘削翼１８ａ，１８
ｂ，１８ｃの後端部には回転駆動軸４に沿つて複
数の撹拌翼２１が夫々突設されている。なお、他
の構成は第１の実施例と同一であるため、同一の
番号を付して詳述を省略する。

しかしてその動作は第１の実施例とほぼ同様で
あるが、この実施例では特に、回転駆動軸４の周
囲に対称的に配設された３枚の掘削翼１８ａ，１
８ｂ，１８ｃにより、切羽を一層均等かつ効率よ
く掘削し得る効果がある。また、掘削刃２０ａ，
２０ｂ，２０ｃの連続性、およびこれらの母材と
しての、比較的大型で体積の大きい３枚の掘削板
１９ａ，１９ｂ，１９ｃにより、掘削刃２０ａ，
２０ｂ，２０ｃの損耗や掘削土砂の滞溜を防止で
きる利点を有するのは言うまでもない。

次いで第７図ないし、第９図は本考案の第３の
実施例を示している。この実施例は、回転駆動軸
４の先端部に側面略フイツシユテール状の中央掘
削具２２を設けると共に、この中央掘削具２２の
僅か後方に、後述する如く４枚の掘削翼２５ａ，
２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを回転駆動軸４に対して
放射状に配設することにより回転掘削具が構成さ
れている。より詳細には、中央掘削具２２はシー
ルド筒１外径の略1/3の長さを有し、シールド断
面の中心を頂点としてシールド筒１方向に後退角
を有する肉厚状の掘削板２３の先端縁および両側
縁の全長にわたつて、超硬質材料からなる掘削刃
２４を連続的に埋設してなり、回転駆動軸４と掘
削板２３との連結部に粘性付与材の噴出孔８およ
び防護カバー９が配設されている。

中央掘削具２２の後方に設けられた掘削翼２５
ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、夫々シールド筒
１の半径にほぼ等しい長さを有し、かつシールド
筒１方向に後退角を有する肉厚で１枚板状の掘削
板２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄと、これらの
掘削板２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの先端縁
のうち回転駆動軸４近傍を除く部分、および各側
縁に夫々連続的に埋設された掘削刃２７ａ，２７
ｂ，２７ｃ，２７ｄとから構成されており、各掘
削翼２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは回転駆動
軸４の周囲に互いに90度ずつ隔てて放射状、すな
わち正面略十字形に配設される。また、各掘削翼
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの後端部には回
転駆動軸４に平行な複数の撹拌翼２８が夫々突設
されている。なお第７図および第９図において２
９は土砂搬送用のスクリユーコンベアを示してい
る。その他の構成は第１、第２の実施例と同様で
あるため、説明を省略する。

この実施例では、中央掘削具２２によつて切羽
の中心部が掘削され、その周辺部は後方の掘削翼
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄによつて均等に
掘削されるものであり、切羽に接触する全周縁に
掘削刃２４，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを
夫々埋設た、各々１枚板状の中央掘削具２２およ
び掘削翼２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄによつ
て地山内の礫による衝撃も吸収され、掘削刃２
４，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの折損や土
砂の停滞を防止して効率のよい横坑掘削作業が実
現できる効果がある。

なお以上の説明において、掘削翼の枚数や形状
等は実施例に何ら限定されるのではなく、本考案
の作用効果を損なわない範囲において自由に変更
することは勿論可能である。

以上述べたように本考案によれば、回転駆動軸
の先端部に一体的に固定され、かつシールド筒の
半径にほぼ等しい長さを有する肉厚状の掘削板の
先端縁に、超硬質材料からなる一連の掘削刃を配
設して肉厚かつ１枚板状の掘削翼を形成し、この
掘削翼を前記回転駆動軸の周囲に互いに等しい角
度を隔てて複数、放射状に配設することにより回
転掘削具を構成したから、横坑掘削時に掘削刃に
部分的に加わる衝撃力は一連の掘削刃および母材
としての掘削板によつて効果的に吸収、分散さ
れ、掘削刃や母材の体積が小さいことに起因する
衝撃荷重の集中を防いで掘削刃の折損を完全に防
止できる効果がある。

また、回転掘削具は３ないし５枚の肉厚状かつ
比較的大型の掘削翼を放射状に配設して構成され
るもので、従来の如く小チツプ状の掘削刃が多数
隣設される構造ではないため、掘削刃相互間の間
隙に掘削土砂が停滞して回転掘削具の円滑な回転
を妨げるおそれがなく、駆動用モータの負荷の軽
減が図れると共に掘削刃の損耗も最小限度に抑え
得る等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の第１の実施例を
示すもので、第１図は要部の側断面図、第２図は
正面図、第３図は第１図におけるＡ−Ａ断面図、
第４図は回転掘削具が第１図の状態から90度回転
した場合における要部の側断面図、第５図および
第６図は同じく第２の実施例を示すもので、第５
図は要部の側断面図、第６図は正面図、第７図な
いし第９図は同じく第３の実施例を示すもので、
第７図は要部の側断面図、第８図は正面図、第９
図は回転掘削具が第７図の状態から90度回転した
場合における要部の側断面図、第１０図ないし第
１３図は従来例を示すもので、第１０図は要部の
側断面図、第１１図は正面図、第１２図イは回転
掘削具の要部の拡大正面図、同図ロは同じく右側
面図、同図ハは同図イにおけるＢ−Ｂ断面図、第
１３図は使用状態における第１２図イのＢ−Ｂ断
面図である。 １……シールド筒、４……回転駆動軸、５，１
２ａ，１２ｂ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，２５
ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ……掘削翼、２２…
…中央掘削具、６，１３ａ，１３ｂ，１９ａ，１
９ｂ，１９ｃ，２３，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，
２６ｄ……掘削板、７，１４ａ，１４ｂ，２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２４，２７ａ，２７ｂ，２
７ｃ，２７ｄ……掘削刃。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転駆動軸の先端部に一体的に固定され、かつ
   シールド筒の半径にほぼ等しい長さを有する肉厚
   状の掘削板の先端縁に、超硬質材料からなる一連
   の掘削刃を配設して肉厚かつ１枚板状の掘削翼を
   形成し、この掘削翼を前記回転駆動軸の周囲に互
   いに等しい角度を隔てて複数、放射状に配設して
   回転掘削具を構成したことを特徴とする横坑掘削
   装置。